中国生态农业学报

氮素浓度和水分对水稻土硝化作用和微生物特性的影响

栗方亮, 李忠佩, 刘明, 江春玉

栗方亮, 李忠佩, 刘明, 江春玉为了明确不同氮素浓度和水分对土壤硝化作用和微生物特性的影响, 特别是高氮素浓度下的响应特异性, 以红壤水稻土为供试土壤, 设置4个硫铵用量水平[0(CK)、120 mg(N)·kg^-1(A1)、600 mg(N)·kg^-1(A2)、 1 200 mg(N)·kg^-1(A3)], 调节土壤水分为饱和持水量(WHC)的40%、60%和80%, 研究了短期内不同氮素浓度和不同水分条件下土壤硝化作用、微生物生物量碳和微生物功能多样性的变化。结果表明: 在40%、60%和80%WHC水分条件时, 硫铵A2、A3浓度处理土壤硝化率和硝化速率普遍较低, 硫铵A1浓度处理硝化率和硝化速率随土壤含水量的升高而升高; 同含水量时随硫铵用量的升高而显著降低。在40%、60%和80%WHC水分条件时, 微生物生物量碳随硫铵浓度的升高而降低; 同浓度硫铵用量水平时, 微生物生物量碳的变化基本表现为: 60%WHC>80% WHC>40%WHC。分析发现不同水分和硫铵处理之间存在交互作用。BIOLOG分析显示: 不同氮素浓度和不同水分处理, 60%WHC下A1处理的平均吸光值(AWCD)和Shannon、Simpson、McIntosh指数最大, 其次为60%WHC的硫铵CK处理, 而不同水分下硫铵A2、A3处理, 其AWCD值和Shannon、Simpson、McIntosh多样性指数都较低, 进一步说明过量施肥导致微生物活性降低。不同氮素浓度和水分条件下土壤微生物和生化性状不同, 过量施用化肥后将有可能造成土壤微生物性状和生化功能衰减。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1113-1118.

磷矿粉在橡胶园不同母质砖红壤中溶解特性研究

周杰, 郭海超, 罗雪华, 王文斌, 吴小平

周杰, 郭海超, 罗雪华, 王文斌, 吴小平研究表明大多数热带地区酸性土壤上施用磷矿粉能取得与水溶性磷肥相当的肥效。目前橡胶树等热带作物施肥实践中长期施用水溶性磷肥, 磷矿粉在热带胶园土壤中的应用研究较少。为此, 本文通过室内培养试验研究了采自云南昆阳磷矿(KPR)和江西吴村磷矿(WPR)2种品位磷矿粉在砂页岩、花岗岩、片麻岩、浅海沉积物和玄武岩等5种母质发育的10个胶园砖红壤中的溶解特性和有效性动态变化。结果表明: 2种磷矿粉在10个砖红壤上的溶解量均随着培养时间的延长不断增加。对2种磷矿粉在砖红壤中的溶解动力学过程模拟效果最好的是Elovich方程, 其次是Langmuir方程, Mitscherlich方程模拟效果最差。2种磷矿粉在玄武岩发育砖红壤上平均最大溶解量分别是砂页岩发育砖红壤、花岗岩发育砖红壤、片麻岩发育砖红壤和浅海沉积物发育砖红壤的2.16倍、1.73倍、2.49倍和2.39倍。2种磷矿粉在10个土壤中最大溶解量均与土壤有机质含量、水解性总酸、游离态氧化铁含量和CEC呈显著性正相关, 溶解速率均与土壤水解性总酸、游离氧化铁和CEC呈显著正相关关系。经逐步回归发现: 土壤游离氧化铁含量可能是决定磷矿粉在砖红壤中最大溶解量的第1因素, 土壤磷吸附常数K值和CEC则可能分别是影响KPR和WPR在砖红壤中溶解速度的第1因素。2种磷矿粉施用后所有土壤有效磷含量均出现不同程度的增加, 但不同土壤、不同培养时间有效磷增加量存在差异。本研究显示, 将磷矿粉优先施用在玄武岩发育砖红壤可能会取得相对较好的效果; 与KPR相比, WPR作为中低品位磷矿粉也可能同样有效。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1119-1126.

冬季抗旱措施对小麦耗水特征与生育性状的影响

党红凯, 郑春莲, 马俊永, 曹彩云, 王桂锋, 李伟, 李科江

党红凯, 郑春莲, 马俊永, 曹彩云, 王桂锋, 李伟, 李科江在2010-2011年小麦生长季节降水量为47.7 mm条件下, 采用冬季抗旱处理时期(1月28日、2月12日、2月27日)、冬季抗旱措施与春一水灌水量组合(冬季喷灌+春一水灌水量75 mm、漫灌措施+春一水灌水量75 mm, 冬季覆盖牛粪措施+春一水灌水量90 mm)2因素设计, 研究了河北低平原区高产条件下冬小麦耗水特征和生育性状。结果表明: 各处理的小麦全生育期总耗水量为384.93~464.24 mm, 产量水分利用效率为15.23~20.87 kg·hm^-2·mm^-1。播种到越冬期和起身到灌浆期是小麦耗水量较大的时期。同一处理时期不同水肥措施下, 随灌水量的增加, 耗水量有增加趋势, 水分利用效率与灌溉水利用效率有降低趋势; 其中以牛粪覆盖措施小麦产量和灌水利用效率最高, 喷灌措施小麦产量水分利用效率高于漫灌。同期不同水肥措施对小麦干物质再分配的影响表现为: 牛粪覆盖措施和对照促进了小麦开花前营养器官贮存的同化物向籽粒再分配, 喷灌和漫灌提高了小麦开花后干物质积累量和籽粒中来自花后积累干物质的比例。不同处理时期同一水肥措施比较, 随处理时期推迟籽粒产量有增加趋势。以上结论可为指导小麦冬季田间旱情补救措施提供理论依据。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1127-1134.

冬前不同管理措施对土壤温度和冬小麦早期生长的影响

刘秀位, 苗文芳, 王艳哲, 孙宏勇, 邵立威, 陈素英, 张喜英

刘秀位, 苗文芳, 王艳哲, 孙宏勇, 邵立威, 陈素英, 张喜英华北平原冬小麦/夏玉米一年两作下的少免耕和秸秆还田在减少耕作投入和降低农田无效蒸发方面作用显著, 但也存在一些不利影响。本研究通过详细测定镇压、冬灌、秸秆覆盖等措施对土壤温度和冬小麦早期生长的影响, 明确了少免耕和秸秆还田等措施的实施效果, 为农业生产提供指导。结果表明, 秸秆覆盖后土壤表层和5 cm深度最低地温越冬前、越冬期间和返青后比不覆盖分别高2.37 ℃、3.18 ℃、1.68 ℃和0.57 ℃、1.28 ℃、0.34 ℃, 最高温度分别低 2.68 ℃、4.40 ℃、4.82 ℃和0.54 ℃、0.75 ℃、1.85 ℃; 冬灌后至冬小麦返青期表层土壤和5 cm处土壤平均最低温度比不冬灌分别高0.88 ℃和 0.93 ℃, 返青至拔节期两个层次的最高温度相差5.35 ℃和5.57 ℃; 镇压与不镇压温度差异不明显。与对照相比, 越冬前后秸秆覆盖和冬灌后冬小麦的茎蘖数和生物量都较低, 尤其是在返青期, 秸秆覆盖和冬灌下的茎蘖数和生物量比对照分别低29.8%、27.7%和5.2%、21.2%。秸秆覆盖和冬灌在冬季可降低最低温度的降幅, 但春季不利于地温回升, 有延缓冬小麦生长发育的可能。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1135-1141.

种植密度和方式对夏玉米叶绿体D1蛋白和PSII功能的影响

李洪岐, 裴瑞杰, 蔺海明, 袁利刚, 胡巍巍, 赵会杰, 王俊忠

李洪岐, 裴瑞杰, 蔺海明, 袁利刚, 胡巍巍, 赵会杰, 王俊忠在豫北高产灌溉区生产条件下, 以"浚单20"、"郑单958"玉米为试验材料, 研究不同种植密度和种植方式下两种夏玉米生理指标和产量的变化。结果表明: 密度在6.75万~9.00万株·hm^-2范围内, 随着种植密度的增加, 玉米穗位叶D1蛋白含量、可变荧光与最大荧光比(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、光合速率(Pn)、SOD活性和单株产量降低, 非光化学淬灭系数(NPQ)、POD活性、MDA含量、秃尖长增加, 单位面积产量呈先增加后降低的趋势。密度≥8.25万株·hm^-2时, Fv/Fm、qP、Pn、叶片SOD活性急剧降低, 密度9.00万株·hm^-2比8.25万株·hm^-2降低1.2%~21.7%; NPQ、MDA含量、POD活性急剧升高, 密度9.00万株·hm^-2比8.25万株·hm^-2升高3.2%~15.0%。Fv/Fm、qP、Pn、SOD活性宽窄行种植模式高于等行距模式, NPQ、MDA含量、POD活性宽窄行种植模式低于等行距模式。密度≥7.50万株·hm^-2后, "郑单958"的Fv/Fm、qP、Pn、SOD活性高于"浚单20", NPQ、MDA含量、POD活性低于"浚单20"。品种、种植方式和密度三因素对D1蛋白含量, Fv/Fm、qP、Pn、NPQ, SOD、POD活性, MDA含量及产量影响差异显著, 且三因素互作的影响也差异显著。两种玉米的最适种植方式为密度不高于8.25万株·hm^-2且宽窄行种植。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1142-1148.

不同生育期灌水处理对小粒型花生光合生理特性的影响

丁红, 戴良香, 宋文武, 慈敦伟, 吴正锋, 张智猛

丁红, 戴良香, 宋文武, 慈敦伟, 吴正锋, 张智猛为揭示不同生育时期灌水处理对花生叶片光合生理特性的影响, 确定花生水分效率最大时期, 采用防雨棚池栽法, 对2个小粒型花生品种"花育20号"和"花育27号"分别设置全生育期灌水(CK)、全生育期干旱胁迫处理(T1)、苗期灌水(T2)、花针期灌水(T3)和结荚期灌水(T4)5个处理, 对比分析各处理花生叶片光合色素含量和叶绿素荧光动力学参数变化。结果表明, 土壤水分状况并未使叶绿素a含量明显变化, 但两品种叶绿素a含量升高或降低幅度受不同处理影响。叶片类胡萝卜素含量对土壤水分状况的响应因品种而异, 两品种全生育期干旱胁迫处理下到达峰值的时间不一致。两品种结荚期灌水处理均能增加叶绿素b和类胡萝卜素含量。"花育27号"整个生育期内Fv/Fm值高于"花育20号", 表明其具有较强的光能转换效率。两个花生品种在结荚期灌水处理均能提高Fv/Fm和Fv/Fo值, 提高其光能转换效率, 有效避免或减轻了光合机构受损的程度。花针期、结荚期灌水及对照处理能够保持较高的表观光合电子传递速率(ETR)和非光化学淬灭系数(Q_N)值, 保持较高的光合反应总量, 但苗期灌水处理对生育后期净光合速率没有促进作用。各生育期不同灌水处理中净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)下降的同时, 胞间CO₂浓度(Ci)亦下降, 表明气孔限制是土壤水分不足状况下花生光合速率下降的主要原因。总体而言, 花针期和结荚期灌水处理能提高花生叶片的光合能力, 表明花生开花以后进行灌水处理是经济有效的灌水方式。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1149-1157.

不同发育期干旱对冬小麦灌浆和产量影响的模拟

张建平, 赵艳霞, 王春乙, 杨晓光, 王靖

张建平, 赵艳霞, 王春乙, 杨晓光, 王靖为探明不同强度干旱对农作物生长过程所产生的影响, 本文基于作物生长模型WOFOST, 采用数值模拟方法, 模拟分析了河南省郑州地区冬小麦在拔节期、抽穗期和灌浆期分别发生不同程度干旱、两个发育期以及3个发育期都发生不同程度干旱对冬小麦灌浆过程和产量的影响。结果表明, 当单一发育期供水减少10~30 mm时, 干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第14~18 d下降, 可使小麦减产1.34%~12.5%, 且以抽穗期干旱影响最大, 其次是灌浆期干旱, 拔节期干旱影响最小; 当两个发育期供水都减少10~20 mm时, 干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第10~17 d下降, 可使小麦减产4.94%~21.88%, 且以抽穗期和灌浆期干旱影响为最大, 其次是拔节期和灌浆期干旱, 拔节期和抽穗期干旱影响最小; 当3个发育期供水都减少5~15 mm时, 干旱导致小麦灌浆强度在正常灌浆后的第11~16 d下降, 可使小麦减产3.93%~24.84%。可见, 干旱致使土壤水分亏缺, 影响了作物正常的灌浆强度, 进而导致作物减产。干旱发生时段与程度不同, 造成作物的减产率也不尽相同, 多个发育期干旱导致小麦的减产率往往大于单一发育期干旱相叠加的效应。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1158-1165.

考虑喷灌田间小气候变化作用确定灌水技术参数方法探讨

赵伟霞, 李久生, 栗岩峰

赵伟霞, 李久生, 栗岩峰喷灌强度和灌溉时间是喷灌系统重要的设计与运行参数。传统的喷灌技术参数确定方法没有系统考虑喷灌对田间小气候变化的影响。以2001-2007年河南省新乡市和2005-2011年北京市大兴地区的夏玉米为研究对象, 探讨了考虑喷灌田间小气候变化作用确定灌水技术参数的方法, 即利用考虑了喷灌田间小气候变化效果的扩展CUPID模型, 模拟不同喷灌强度和灌溉时间的喷灌水利用率, 研究喷灌水利用率的年际和季节变化规律, 以喷灌水利用率最高为目标确定喷灌技术参数。结果表明, 随着夏玉米的生长, 喷灌水利用率逐渐降低。不同地区喷灌强度对喷灌水利用率年际变化表现出不同的影响程度; 白天灌溉比夜间灌溉的喷灌水利用率具有更强的年际变化特征。新乡市粉砂壤土适宜的喷灌强度为10 mm·h^-1, 大兴地区砂质壤土适宜的喷灌强度为15 mm·h^-1, 灌溉宜选择在8:00开始。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1166-1172.

关中地区农业节水分区研究

尹剑, 王会肖, 王艳阳, 高军

尹剑, 王会肖, 王艳阳, 高军农业节水分区是促进区域水资源高效利用, 缓解农业用水短缺的有效方法之一。针对关中地区水资源短缺、农业用水量大的现状, 进行了该地区农业节水分区。收集分析了关中地区的地形地貌、气候特征、水资源利用状况以及农业结构方面的资料, 采取系统聚类法结合主成分分析的方法展开关中地区农业节水分区的研究。结合关中地区农业相关的自然社会特点, 构建了由气候指标、地形地貌指标、水资源及缺水程度指标、耕地灌溉程度指标、社会经济情况指标和农业结构指标等组成的农业节水分区指标体系; 对指标进行变异分析和相关分析, 筛选出13个原始指标; 借助主成分分析法将原始指标表示成6个主成分以提高计算效率; 运用系统聚类法把研究区内的42个县级区域划分成6个农业节水区, 并结合自然、社会和经济情况对各区进行了水资源利用情况分析, 对各区农业节水措施给出相应的对策建议。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1173-1179.

不同生态环境对甘薯主要品质性状的影响

后猛, 李强, 唐忠厚, 王欣, 辛国胜, 吴问胜, 王良平, 张允刚, 唐维, 李秀英, 马代夫

后猛, 李强, 唐忠厚, 王欣, 辛国胜, 吴问胜, 王良平, 张允刚, 唐维, 李秀英, 马代夫为研究甘薯鲜薯总胡萝卜素、淀粉、蛋白质、还原性糖和可溶性糖等主要块根品质特性在不同地区的生态变异, 选用"徐薯25"与"徐22-5"杂交所获得的不同甘薯基因型, 在4个生态点进行栽插试验, 系统分析不同生态环境下甘薯块根主要品质性状的变异规律。结果表明: 生态点、年份、基因型、地点×基因型互作、年份×基因型互作对甘薯鲜薯总胡萝卜素、淀粉、蛋白质、还原性糖和可溶性糖的影响均达到显著水平。胡萝卜素表现为基因型×环境互作效应大于基因型效应和环境效应, 而其他品质性状均表现为环境效应远大于基因型效应和基因型×环境互作效应; 可溶性糖和蛋白质含量的年际效应明显大于基因型主效应或基因型×年份互作效应, 而其余3个品质性状的基因型×年份互作效应大于基因型主效应或年份主效应。在4个生态点中, 徐州点的胡萝卜素、还原性糖和可溶性糖含量最高, 但淀粉含量最低; 烟台点的蛋白质含量最高, 胡萝卜素含量最低; 南昌点的蛋白质含量最低, 胡萝卜素含量最高; 万州点的还原性糖和可溶性糖含量最低, 上述品质性状随纬度变化的规律不明显。值得关注的是, 不同环境下, 蛋白质含量为烟台点>徐州点>万州点>南昌点, 表现出随纬度升高而增大的趋势。不同年份处理间, 2008年的胡萝卜素、还原性糖及可溶性糖含量高于2009年, 而2008年的淀粉和蛋白质含量低于2009年。淀粉、可溶性糖含量变幅范围在2年间差别不大, 而其他3个性状变幅范围在2年间差别较大。各甘薯基因型在不同地点、不同年份间品质性状的变异中, 以胡萝卜素变异系数为最大, 淀粉变异为最小。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1180-1184.

水稻品种"Lemont"响应低氮培养及共培稗草的上调表达基因分析

方长旬, 许铁城, 黄力坤, 王清水, 何海斌, 林文雄

方长旬, 许铁城, 黄力坤, 王清水, 何海斌, 林文雄营养匮乏和伴生杂草是水稻种植过程中的常见影响因素。本研究应用抑制消减杂交(SSH)技术, 分别研究低氮、稗草条件下, 非化感水稻品种"Lemont"的上调表达基因。结果显示, 低氮条件下, "Lemont"水稻中参与生长调控的生长素响应蛋白, 参与抗逆防御的类NBS-LRR蛋白、过氧化氢酶、金属硫因蛋白, 以及参与蛋白质代谢相关蛋白的编码基因上调表达。稗草共培下, 编码NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、ATP依赖性RNA解旋酶等与植物生长相关的基因, 与抗逆防御相关的几丁质酶和糖基水解酶基因, 以及与信号转导相关的锌指蛋白及组氨酸激酶基因增强表达。研究结果表明, 非化感水稻"Lemont"能够通过调节抗逆以及生长调节相关基因的表达, 从而响应不同的胁迫。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1185-1190.

农田改为农林(草)复合系统对红壤CO₂和N₂O排放的影响

郭忠录, 郑珉娇, 丁树文, 李朝霞, 蔡崇法

郭忠录, 郑珉娇, 丁树文, 李朝霞, 蔡崇法以鄂南玉米地、紫穗槐/玉米地、香根草/玉米地、紫穗槐林地、香根草草地与撂荒地6种土地利用类型为研究对象, 利用静态箱法, 对夏玉米生长期间土壤CO₂和N₂O通量及影响因子进行了测定, 研究我国北亚热带丘陵红壤区农田改变为林(草)地和农林(草)复合系统后土壤CO₂和N₂O排放特征。研究结果表明: (1)土地利用方式改变后, 撂荒地土壤CO₂排放量明显低于其他5种土地利用类型，但紫穗槐/玉米地、单作玉米地、香根草/玉米地、紫穗槐林地、香根草草地5种土地利用类型之间土壤CO₂排放量差异不显著。(2)玉米生长期间, 6种不同土地利用方式下, 土壤N₂O排放总量从高到低依次为紫穗槐/玉米地(508 g·hm^-2·a^-1)、紫穗槐林地(470 g·hm^-2·a^-1)、撂荒地(390 g·hm^-2·a^-1)、香根草/玉米地(373 g·hm^-2·a^-1)、香根草草地(372 g·hm^-2·a^-1)、单作玉米地(285 g·hm ^-2·a^-1)。(3)土壤CO₂通量与土壤有机碳、土壤微生物生物量碳和土壤含水量无显著相关关系; 土壤N2O通量与土壤氮素净矿化率呈显著线性相关, 但与土壤无机氮和土壤含水量无显著相关关系。农田改变为农林(草)复合系统可能潜在地增加土壤CO₂和N₂O排放; 农田改变为林(草)地可能潜在地减少土壤CO₂排放, 增加土壤N₂O排放。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1191-1196.

黄土丘陵半干旱区人工柠条林土壤固碳特征及其影响因素

崔静, 陈云明, 黄佳健, 王琼芳, 姚志杰, 张飞

崔静, 陈云明, 黄佳健, 王琼芳, 姚志杰, 张飞为了探讨黄土丘陵区不同生长年限的人工柠条林地土壤有机碳含量的变化特征及其影响因素, 更好地阐明黄土丘陵区柠条林土壤的固碳机理, 本文采用时空替代法, 以撂荒2 a的坡耕地为对照, 对黄土丘陵半干旱区不同林龄(10 a、17 a、26 a、34 a、40 a、50 a)人工柠条林地土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)及柠条林的根系生物量和枯落物现存量进行了分析。结果表明: 1)在0~60 cm的土层剖面上, 0~20 cm土层SOC含量明显高于其他土层, 并随土层深度的增加逐层递减, 其中柠条林地0~20 cm土层SOC含量变化幅度为2.68~11.44 g·kg^-1, 而40~60 cm土层SOC含量仅在1.64~2.73 g·kg^-1波动; 与对照相比, 随林龄增加柠条林地0~60 cm土层平均SOC含量先减小后增加最后趋于平稳: 10 a和17 a柠条林SOC含量比对照显著降低了34.5%和26.9%, 26 a柠条林的SOC含量显著升高, 其值是对照的1.43倍, 40 a和50 a柠条林SOC含量处于积累与消耗相对稳定的状态。2)对SOC含量与STN、STP含量及根系生物量和枯落物现存量进行相关性分析表明, SOC含量与STN含量、根系生物量及枯落物现存量之间存在极显著线性相关, 但与STP含量相关性不明显, 说明土壤中氮含量的增加能明显提高土壤的固碳能力, 而根系生物量和枯落物现存量的多少能够决定土壤的固碳水平。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1197-1203.

鸭舌草对水稻生长和产量性状的影响及其防治经济阈值的研究

朱文达, 张宏军, 涂书新, 魏守辉, 李林

朱文达, 张宏军, 涂书新, 魏守辉, 李林鸭舌草是稻田的恶性杂草, 严重危害水稻生长发育, 降低水稻产量。通过研究稻田鸭舌草的危害及其防治经济阈值, 可以达到规范稻田鸭舌草防除体系、推动杂草防除现代化和减少除草剂对生态环境污染的目的。采用大田试验研究了不同密度的鸭舌草对水稻生长发育和产量性状的影响及其防治经济阈值。研究结果表明, 本试验条件下, 当鸭舌草密度为80株·m^-2时, 鸭舌草积累的生物量(鲜重)达17 t·hm^-2, 地上部吸收的N、P、K养分分别为 32.66 kg·hm^-2、9.17 kg·hm^-2和58.17 kg·hm^-2。在鸭舌草的竞争下, 田间光照状况恶化, 水稻生长受到抑制。鸭舌草密度为80株·m^-2的处理与无鸭舌草对照相比, 水稻株高下降20%, 有效穗下降46%, 穗长下降11%, 而水稻空粒数增加3.5倍, 导致产量降低55%。平方根模型可以较好地拟合鸭舌草密度(x)与水稻产量损失率(y)间的关系[y=8.437 1+5.024 9sqrt(x), F=177.42, P<0.000 3]。在水稻产量为6 000~9 000 kg·hm^-2时, 人工防除鸭舌草的经济阈值为4.0~14.8 株·m^-2; 而4种化学除草剂[10%苄嘧磺隆WP、10%吡嘧磺隆WP、48%灭草松水剂、56%二甲四氯钠粉剂(辉县)]计算的经济阈值较低, 为1.0~1.6株·m^-2。结果说明, 鸭舌草对水稻生长有抑制作用, 并导致水稻产量损失; 而经济阈值的计算表明, 化学除草剂防治鸭舌草具有明显的经济优势。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1204-1209.

咸水结冰融水入渗对土壤水盐运移和玉米苗期生长的影响

车升国, 林治安, 左余宝, 赵秉强

车升国, 林治安, 左余宝, 赵秉强依据咸水冰盐水融离原理, 利用土柱模拟试验, 设置4个灌溉方式, 分别为对照处理(淡水)、咸水灌溉、咸水结冰灌溉和咸水结冰灌溉+秸秆覆盖, 研究咸水结冰灌溉条件下土壤水盐的独特运移机制。结果表明, 与淡水灌溉相比, 咸水灌溉处理表层0~40 cm土壤水分含量偏低, 而深层土含水量则较高; 咸水结冰灌溉下这一规律更为明显。但配合秸秆覆盖措施能在一定程度提高咸水结冰灌溉后各土层土壤含水量。咸水直接浇灌使各土层土壤盐度EC1:5偏高, 盐分累积量增大, 且盐分具有明显表层聚集特性, 表层0~40 cm盐分累积量占0~80 cm土体的62.2%; 而咸水结冰后灌溉则显著降低表层0~40 cm土层的盐分累积, 仅占18.6%; 咸水结冰后灌溉配合秸秆覆盖则进一步促进表层的脱盐率提高, 特别在0~10 cm土层, 土壤盐度仅为0.15 dS·m^-1, 盐分累积67.8 g·m^-2, 与淡水处理间差异未达显著水平(P>0.05)。咸水结冰灌溉配合秸秆覆盖可促进表层土壤的脱盐, 使土壤根系分布密集层保持较低盐分水平, 缓解或消除盐分对作物生长的危害, 使玉米的生长状况达到淡水灌溉处理的效果。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1210-1215.

不同盐碱地改良剂对土壤理化性质、紫花苜蓿生长及产量的影响

郑普山, 郝保平, 冯悦晨, 丁玉川, 李屹峰, 薛志强, 曹卫东

郑普山, 郝保平, 冯悦晨, 丁玉川, 李屹峰, 薛志强, 曹卫东为明确国产化盐碱地改良剂在重度盐碱地的施用效果, 采用田间试验和室内分析相结合的方法, 以牧草和绿肥兼用型紫花苜蓿为供试作物, 研究重度盐碱地施用国产1号(2 250 kg·hm^-2)、国产2号(7 960 kg·hm^-2)和脱硫石膏(22 500 kg·hm^-2)3种改良剂对土壤理化性质、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)出苗率和鲜草产量的影响, 以及施用脱硫石膏对土壤(0~20 cm)和紫花苜蓿茎、叶中重金属含量的影响。结果表明, 与对照(不施改良剂)相比, 施用改良剂处理的紫花苜蓿出苗率提高18.4%~31.7%, 3茬鲜草总产量提高18.9%~43.5%; 土壤pH下降0.11~1.46, 容重降低0.01~0.06 g·cm^-3、孔隙率提高1.15%~10.15%, 土壤理化性状得到改善; 施用脱硫石膏和含有脱硫石膏的国产2号使土壤和紫花苜蓿中汞、铅和铬含量有显著提高, 但土壤重金属含量未超过国家《农业土壤环境质量标准》GB15618-2001规定的二级土壤使用标准, 紫花苜蓿中汞、镉、铅和铬的含量检测符合国家饲料卫生指标(GB13078-2001)的规定。本研究表明, 3种盐碱地改良剂以国产2号的施用效果最好, 可在同类型盐碱地大力推广应用。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1216-1221.

牛粪厌氧发酵酸化处理条件的优化

孙宇, 付博锐, 刘权, 晏磊, 王伟东, 王彦杰

孙宇, 付博锐, 刘权, 晏磊, 王伟东, 王彦杰在牛粪厌氧发酵过程中, 高含量的木质纤维素降低了厌氧发酵的水解酸化速度, 水解酸化阶段成为牛粪厌氧发酵过程的限速步骤。为提高牛粪两相厌氧发酵甲烷的产量, 对酸化处理条件进行优化。利用两相厌氧发酵工艺, 在35 ℃发酵条件下, 研究牛粪酸化处理时间、搅拌频率、料液浓度和尿素添加量对甲烷总产量的影响。单因素试验结果表明, 最佳的酸化时间、搅拌频率、料液浓度、尿素添加量分别为96 h、3次·24 h^-1 (60 r·min^-1, 1 min·次^-1)、8.0%、1.28 g·L^-1。在单因素试验基础上, 选取酸化时间、料液浓度、尿素添加量为自变量, 以甲烷总产量为响应值, 根据中心组合设计原理设计试验。采用3因素5水平的响应面分析法, 建立酸化处理条件对甲烷产量影响的回归模型, 进行显著性和交互作用分析。结果表明, 在35 ℃、搅拌频率为3 次·24 h^-1(60 r·min^-1, 1 min·次^-1)酸化条件下, 酸化料液浓度对甲烷产量影响最大, 尿素添加量次之, 酸化时间影响最小; 酸化最佳处理条件为: 酸化时间93.7 h、料液浓度8.3%、尿素添加量1.26 g·L^-1。经过优化, 甲烷含量、总产气量、挥发性固体含量(VS)和化学需氧量(COD)去除率分别比未酸化处理提高了14.3%、44.7%、41.8%和33.9%, 而酸化处理对纤维素、半纤维素和木质素含量影响不显著。由此可见, 牛粪酸化处理有利于甲烷产生, 可提高甲烷含量及VS和COD去除率。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1222-1229.

苯并噻二唑(BTH)诱导小麦对条锈病抗性的研究

韩青梅, 刘巍, 魏国荣, 黄丽丽, 康振生

韩青梅, 刘巍, 魏国荣, 黄丽丽, 康振生小麦条锈病是小麦生产中的重要病害之一, 为了明确苯并噻二唑(Benzothiadiazole, BTH)对小麦条锈病的诱导抗性作用, 分别以BTH处理后的苗期和成株期小麦为试验材料, 诱发接种小麦条锈菌后调查小麦的发病情况及防治效果。温室苗期试验结果表明, 与对照相比, 不同浓度BTH处理后, 小麦抗锈性明显提高, 病情指数降低29.69~49.77, 防治效果可高达90%左右, 不同浓度处理之间有一定差异, 但与对照相比差异极显著; BTH诱导的最佳浓度为0.3 mmol·L^-1, BTH喷雾处理后6~7 d小麦诱导抗锈性表达最强, 诱导抗性的持久期在15 d以上。田间成株期试验结果表明, 不同浓度处理诱导的小麦抗锈性无明显差异, 浓度为0.3 mmol·L^-1的BTH诱导处理小区小麦的产量最高, 千粒重最重, 为42.21 g, 增产最高达19.3%。小麦在分蘖期、拔节前期和分蘖期+拔节前期喷施BTH, 都能诱导小麦抗条锈性增强, 病情指数显著降低, 防治效果分别为43.07%、47.43%和50.01%, 增产13.4%~16.9%。综上所述, BTH可以诱导小麦产生抗锈性, 对小麦条锈病防治起到积极作用。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1230-1235.

重金属Cd、Zn、Cu和Pb复合污染对土壤生物活性的影响

韩桂琪, 王彬, 徐卫红, 王慧先, 张海波, 刘俊, 张明中, 周坤, 熊治庭

韩桂琪, 王彬, 徐卫红, 王慧先, 张海波, 刘俊, 张明中, 周坤, 熊治庭通过野外土样采集及室内培养试验(25 ℃), 研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征, 以及模拟重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明, 矿区土壤(距矿口0~800 m)重金属污染严重, Pb、Cd、Zn、Cu全量和有效含量是对照土壤(距矿口10 000 m)的3.7~141.0倍和2.2~773.2倍; 距矿口越近, 土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量及土壤pH亦越低, 土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮受到的抑制程度也显著增强。与对照土壤相比, 距矿口0~800 m的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性分别降低25.5%~47.3%、22.6%~74.2%、30.9%~83.1%、16.7%~69.1%和34.6%~92.3%; 细菌、放线菌和真菌数量分别较对照下降30.5%~80.1%、8.1%~49.9%和3.3%~8.3%。土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶, 土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。恒温(25 ℃)培养试验中, 低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮的数量, 但高量的Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性、细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮均显著下降。重金属Cd、Zn、Cu、Pb之间存在着一定的协同或拮抗作用, Cd、Zn、Cu和Pb之间在微生物生物量碳和氮上表现出明显的协同效应, Pb与Cd、Zn、Cu对细菌数量的复合效应机制为拮抗效应, Cd、Zn、Cu和Pb对真菌数量和放线菌数量的复合效应机制表现为协同效应和拮抗效应并存。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1236-1242.

北方典型水库型水源地水体叶绿素a含量遥感监测研究

韩立妹, 肖捷颖, 王宇游, 崔建升

韩立妹, 肖捷颖, 王宇游, 崔建升遥感监测具有监测区域广、速度快、省时省力等优势, 常用于大面积水质监测。其中, 叶绿素a浓度是水质监测的一个重要指标。叶绿素a遥感反演的关键是建立遥感数据和叶绿素a含量的定量关系。本文选取石家庄市饮用水源地黄壁庄水库为研究区域, 通过进行水体反射光谱现场测量和同步水质采样, 得出研究区水体反射光谱特征, 并采用丙酮分光光度法测得各水样中叶绿素a含量。在此基础上通过波段比值模型及一阶微分模型分别分析叶绿素a浓度与反射率之间的线性相关性。结果表明, 黄壁庄水库各采样点水体叶绿素a浓度均在4.55 g·L^-1以下, 光谱反射率比值R_705nmR_680nm和696 nm反射率的一阶微分值均与叶绿素a 浓度有较显著的线性相关性(r²分别为0.736 6 和0.875 5)。本文所得结论与方法可为未来对北方水库型水源地水体进行大面积遥感监测叶绿素a含量提供理论参考。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1243-1247.

草地休牧政策交易成本测算研究

樊胜岳, 徐裕财, 段双全, 兰健, 徐均

樊胜岳, 徐裕财, 段双全, 兰健, 徐均为了保护草地生态系统, 我国草原地区政府出台了各种类型的草原休牧政策。这些生态治理政策实施的绩效如何, 已经成为社会和学术界广泛关注而应着力研究的重大问题。本文将交易成本分析引入沙漠化地区草地休牧政策分析过程, 确定交易成本由搜寻信息成本、签订合约成本、治理工程建设及营运成本、监督对方是否违约成本、违约后寻求赔偿成本共5部分构成。每个部分根据研究区域生态政策实施的关键节点进行指标分解, 设计草地休牧政策交易成本分析的21个指标。根据在内蒙古自治区乌审旗的调研数据, 测算乌审旗草地休牧政策在执行过程中的交易成本为906.05元·hm^-2·a^-1。其中, 政府直接支付116.48元·hm^-2·a^-1, 政府直接支付给牧户的休牧补偿费用占交易成本的12.86%; 农户支付728.02元·hm^-2·a^-1, 牧户支付占交易成本的80.35%, 说明草地休牧的主要投资者不是政府而是牧户。政府直接支付是草地休牧机会成本的23.30%。草地休牧政策的政府支付达不到休牧机会成本的1/4, 牧民利益受到损失, 牧民偷牧率达到100%, 致使草地休牧流于形式。生态政策的交易成本分析, 将为不同生态建设政策的比较和绩效评价提供一个新的角度, 具有重要意义。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1248-1253.

渭干河流域生态系统服务的支付意愿及影响因素分析

乔旭宁, 杨永菊, 杨德刚

乔旭宁, 杨永菊, 杨德刚生态系统服务价值的计算是生态补偿的关键问题, 是生态经济学研究的热点。本文以塔里木河流域九大水系之一的渭干河流域为靶区, 采用条件价值评估方法(contingent valuation method, CVM), 通过调查流域居民的支付意愿来反映该区域的生态系统服务价值, 并运用皮尔逊相关系数和多元线性回归方法对支付意愿与社会经济变量之间关系进行分析。结果表明: 1)渭干河流域居民每户每年的平均支付意愿为96.22元, 该结果与国外及国内东部地区流域的研究成果相比偏低, 与国内西北地区流域的研究结果接近。渭干河流域生态系统服务价值为2 443.46万元。2)渭干河流域居民的支付意愿与收入水平、受教育程度、对生态环境重要性的认知水平及户籍等因素显著正相关, 与支付方式负相关, 与性别和年龄的相关性不显著, 各因素在流域上下游间表现出差异性。3)社会经济因素中, 收入水平对支付意愿的影响程度最大, 标准化系数达到0.604, 其次是对生态环境重要性认知及支付方式, 受教育程度对居民支付意愿的影响相对较小。4)CVM方法在相近区域的研究结果接近, 与运用遥感手段及相应方法计算结果一致; 不同方法计算的生态系统服务价值差距甚大, 同时就多元回归方法存在的共线性问题及解决方法进行了分析讨论。研究丰富了条件价值评估方法在干旱区内陆河流域少数民族地区的应用, 为流域生态补偿标准的制订提供科学依据。中国生态农业学报. 2012 20(9): 1254-1261.