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磷肥施用量对石灰性土壤Hedley磷组分含量和作物磷积累量的影响
徐晓峰, 刘迪, 米倩
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210186
摘要:
为了明确磷肥减量对石灰性土壤磷组分及其与作物磷积累量关系的影响,设置农户习惯施磷量(150 kg/hm2,P150)、补偿施磷量 (37.5 kg/hm2,P37)、不施磷 (0 kg/hm2,P0)三个处理,经过连续两年四季“小麦-玉米”轮作,采用Hedley土壤磷组分分组法,研究土壤磷组分含量的变化及其存储贡献率、输出贡献率,并采用回归分析、通径分析和结构方程模型探讨土壤关键磷组分及其与磷肥施用量、作物磷积累量间的关系。结果表明, 农户习惯施磷量导致土壤全磷显著增加,其中阴离子交换树脂态无机磷组分(resin_Pi)、NaHCO3提取态无机磷(NaHCO3_Pi)、NH4OAc提取态无机磷(NH4OAc_Pi)、NaOH-Na2S2O6提取态无机磷(Fe_Pi)、NaHCO3提取态有机磷(NaHCO3_Po)等组分含量比采用补偿施磷量处理显著升高,其他组分则无显著变化。不施磷未造成土壤磷组分含量显著下降。土壤无机磷组分和有机磷组分的存储贡献率分别为72.6%、23.8%。其中HCl提取态无机磷(HCl_Pi)、Fe_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi、HCl提取态有机磷(HCl_Po)的存储贡献率分别为24.45%、18.1%、13.62%、11.15%、9.30%。土壤无机磷组分的输出贡献率为41.0%,有机磷组分的输出贡献率为56.4%。其中HCl_Po、Fe_Pi、NH4OAc_Pi的输出贡献率分别为39.44%、17.36%、13.06%。HCl_Pi、resin_Pi的输出贡献率仅为1.91%、0.40%。在结构方程模型中,施磷量对Fe_Pi、HCl_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi、NH4F_Po、NaHCO3_Pi、NaHCO3_Po等组分的载荷因子分别为0.078、0.077、0.061、0.036、0.018、0.015、0.012。Fe_Pi、NH4OAc_Pi、HCl_Po等组分对作物磷积累量的载荷因子分别为0.355、0.334、-0.039。上述结果表明,石灰性土壤中,Fe_Pi、NH4OAc_Pi、HCl_Po是关键磷组分,其中Fe_Pi、NH4OAc_Pi在不施磷时易消耗,但也易通过施磷得到补充;HCl_Po存储贡献率低,输出贡献率高,在不施磷时易被消耗,但不易通过施磷得到补充。HCl_Pi组分存储贡献率高,输出贡献率低,是磷肥当季有效性低的重要原因。我们建议磷肥施用量的决策应以关键磷组分的存储贡献率为依据。 为了明确磷肥减量对石灰性土壤磷组分及其与作物磷积累量关系的影响,设置农户习惯施磷量(150 kg/hm2,P150)、补偿施磷量 (37.5 kg/hm2,P37)、不施磷 (0 kg/hm2,P0)三个处理,经过连续两年四季“小麦-玉米”轮作,采用Hedley土壤磷组分分组法,研究土壤磷组分含量的变化及其存储贡献率、输出贡献率,并采用回归分析、通径分析和结构方程模型探讨土壤关键磷组分及其与磷肥施用量、作物磷积累量间的关系。结果表明, 农户习惯施磷量导致土壤全磷显著增加,其中阴离子交换树脂态无机磷组分(resin_Pi)、NaHCO3提取态无机磷(NaHCO3_Pi)、NH4OAc提取态无机磷(NH4OAc_Pi)、NaOH-Na2S2O6提取态无机磷(Fe_Pi)、NaHCO3提取态有机磷(NaHCO3_Po)等组分含量比采用补偿施磷量处理显著升高,其他组分则无显著变化。不施磷未造成土壤磷组分含量显著下降。土壤无机磷组分和有机磷组分的存储贡献率分别为72.6%、23.8%。其中HCl提取态无机磷(HCl_Pi)、Fe_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi、HCl提取态有机磷(HCl_Po)的存储贡献率分别为24.45%、18.1%、13.62%、11.15%、9.30%。土壤无机磷组分的输出贡献率为41.0%,有机磷组分的输出贡献率为56.4%。其中HCl_Po、Fe_Pi、NH4OAc_Pi的输出贡献率分别为39.44%、17.36%、13.06%。HCl_Pi、resin_Pi的输出贡献率仅为1.91%、0.40%。在结构方程模型中,施磷量对Fe_Pi、HCl_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi、NH4F_Po、NaHCO3_Pi、NaHCO3_Po等组分的载荷因子分别为0.078、0.077、0.061、0.036、0.018、0.015、0.012。Fe_Pi、NH4OAc_Pi、HCl_Po等组分对作物磷积累量的载荷因子分别为0.355、0.334、-0.039。上述结果表明,石灰性土壤中,Fe_Pi、NH4OAc_Pi、HCl_Po是关键磷组分,其中Fe_Pi、NH4OAc_Pi在不施磷时易消耗,但也易通过施磷得到补充;HCl_Po存储贡献率低,输出贡献率高,在不施磷时易被消耗,但不易通过施磷得到补充。HCl_Pi组分存储贡献率高,输出贡献率低,是磷肥当季有效性低的重要原因。我们建议磷肥施用量的决策应以关键磷组分的存储贡献率为依据。
农业科技投入对农业生态效率的空间效应分析
王辰璇
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210214
摘要:
农业污染日益严重背景下, 探究农业科技投入对农业生态效率的作用机制, 对缓解农村生态压力、农村健康发展具有重要现实意义。鉴于此, 本文在采用超效率SBM(Slack-based measure)模型测度2000—2018年我国东中西部省际农业生态效率基础上, 根据莫兰指数对农业生态效率及农业科技投入进行空间自相关检验, 采用空间计量模型剖析农业科技投入对农业生态效率影响的空间溢出效应与门槛特征。结论表明, 2010—2018年东中西部的农业生态效率呈现东西部高、中部低的态势; 2000—2018年东中西部的农业生态效率波动明显, 2000—2003年有小幅波动, 2004—2008年农业生态效率略有下降, 2008—2010年稍有上升, 2010年农业生态效率为0.731; 之后2011—2014年稍有下降, 2015—2017年全国农业生态效率分别下降到0.5894、0.5839、0.5159; 2018年农业生态效率提升到0.5453。农村科技投入对农业生态效率影响呈现为“倒U”型, 农业科技投入规模对农业生态效率有着显著的溢出效应。东中西部分组面板门槛回归显示: 东中西部的农业科技投入门槛效应差别较大, 东部表现为正向促进作用, 中部农业科技投入对农业生态效率积极作用没有东部稳定, 西部农业科技投入对农业生态效率表现为负向抑制作用, 中西部地区农业发展中的科技投入要兼顾经济与生态效率。为此, 我国要大力推广绿色高效技术模式, 积极采取有机肥替代化肥行动, 加快实施科学施肥用药技术, 抓好示范带动减量增效, 提高农业生态效率。 农业污染日益严重背景下, 探究农业科技投入对农业生态效率的作用机制, 对缓解农村生态压力、农村健康发展具有重要现实意义。鉴于此, 本文在采用超效率SBM(Slack-based measure)模型测度2000—2018年我国东中西部省际农业生态效率基础上, 根据莫兰指数对农业生态效率及农业科技投入进行空间自相关检验, 采用空间计量模型剖析农业科技投入对农业生态效率影响的空间溢出效应与门槛特征。结论表明, 2010—2018年东中西部的农业生态效率呈现东西部高、中部低的态势; 2000—2018年东中西部的农业生态效率波动明显, 2000—2003年有小幅波动, 2004—2008年农业生态效率略有下降, 2008—2010年稍有上升, 2010年农业生态效率为0.731; 之后2011—2014年稍有下降, 2015—2017年全国农业生态效率分别下降到0.5894、0.5839、0.5159; 2018年农业生态效率提升到0.5453。农村科技投入对农业生态效率影响呈现为“倒U”型, 农业科技投入规模对农业生态效率有着显著的溢出效应。东中西部分组面板门槛回归显示: 东中西部的农业科技投入门槛效应差别较大, 东部表现为正向促进作用, 中部农业科技投入对农业生态效率积极作用没有东部稳定, 西部农业科技投入对农业生态效率表现为负向抑制作用, 中西部地区农业发展中的科技投入要兼顾经济与生态效率。为此, 我国要大力推广绿色高效技术模式, 积极采取有机肥替代化肥行动, 加快实施科学施肥用药技术, 抓好示范带动减量增效, 提高农业生态效率。
不同来源沼液对土壤微生物群落碳代谢的影响
李钰飞, 许俊香, 刘本生, 孙钦平, 李吉进, 郎乾乾, 孙仁华, 靳红燕
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210274
摘要:
为探索不同来源沼液对土壤微生物群落结构的影响, 本研究通过室内培养试验, 基于BIOLOG微平板培养方法, 对比了鸡粪源、猪粪源和牛粪源沼液在等氮条件下加入土壤后的微生物碳代谢特征。结果表明: 同无任何添加的对照相比, 不同来源的沼液对土壤有机质含量无显著影响, 但对无机氮、全氮、有效磷、速效钾、pH和电导率均有不同程度的提升效果。土壤微生物生物量碳在牛粪沼液处理中最高, 而猪粪沼液中微生物量碳则同对照相比显著降低(P<0.05)。鸡粪沼液引发了微生物最高的碳源利用强度, 而猪粪沼液则表现出抑制的趋势。微生物对碳水化合物(Car)的利用在鸡粪沼液处理中达到最高, 显著高于猪粪沼液(P<0.05)。对于氨基酸碳源(Ama)的利用, 各沼液处理均表现出抑制的趋势, 但仅在猪粪沼液处理中达到显著水平(P<0.05)。鸡粪沼液相比其他处理显著促进了微生物对羧酸(Caa)的利用(P<0.05)。相比其他处理, 鸡粪沼液显著提高了土壤微生物的Shannon丰富度和Simpson优势度指数; McIntosh均一度指数的最高值也出现在鸡粪沼液处理, 但其仅显著高于猪粪处理(P<0.05)。主成分分析显示猪粪沼液处理的微生物碳代谢群落同对照的差异最大, 相比而言牛粪和鸡粪沼液对微生物代谢群落的影响较小。总体而言, 不同来源沼液对土壤微生物碳代谢的影响存在差异, 其长期的效应有待进一步通过田间试验验证。 为探索不同来源沼液对土壤微生物群落结构的影响, 本研究通过室内培养试验, 基于BIOLOG微平板培养方法, 对比了鸡粪源、猪粪源和牛粪源沼液在等氮条件下加入土壤后的微生物碳代谢特征。结果表明: 同无任何添加的对照相比, 不同来源的沼液对土壤有机质含量无显著影响, 但对无机氮、全氮、有效磷、速效钾、pH和电导率均有不同程度的提升效果。土壤微生物生物量碳在牛粪沼液处理中最高, 而猪粪沼液中微生物量碳则同对照相比显著降低(P<0.05)。鸡粪沼液引发了微生物最高的碳源利用强度, 而猪粪沼液则表现出抑制的趋势。微生物对碳水化合物(Car)的利用在鸡粪沼液处理中达到最高, 显著高于猪粪沼液(P<0.05)。对于氨基酸碳源(Ama)的利用, 各沼液处理均表现出抑制的趋势, 但仅在猪粪沼液处理中达到显著水平(P<0.05)。鸡粪沼液相比其他处理显著促进了微生物对羧酸(Caa)的利用(P<0.05)。相比其他处理, 鸡粪沼液显著提高了土壤微生物的Shannon丰富度和Simpson优势度指数; McIntosh均一度指数的最高值也出现在鸡粪沼液处理, 但其仅显著高于猪粪处理(P<0.05)。主成分分析显示猪粪沼液处理的微生物碳代谢群落同对照的差异最大, 相比而言牛粪和鸡粪沼液对微生物代谢群落的影响较小。总体而言, 不同来源沼液对土壤微生物碳代谢的影响存在差异, 其长期的效应有待进一步通过田间试验验证。
草原植被长势遥感监测方法比较研究*
饶新宇, 李红军, 张圣微, 雒萌, 刘志强
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210280
摘要:
草原植被长势遥感监测具有时效性高、覆盖范围广的特点, 及时高效的草地长势遥感监测信息对草地资源的保护与合理利用具有重要意义。为明确不同草原植被长势遥感监测方法对长势信息监测的差异及其应用的局限性, 本研究将NDVI直接监测法、植被生长过程曲线法、同期对比法、基于NDVI百分位数法分别在内蒙古自治区西乌珠穆沁旗草原进行了应用, 对其长势遥感监测结果进行了比较。结果表明, 直接监测法可以直观地反映草地植被长势的空间异质性, 但需要地面信息的辅助用于准确地划分长势等级; 植被生长过程曲线法仅能反映监测区域草地植被整体长势随时间的变化, 以及相对于参考年份的好与差, 适用于长势较为均一的草原, 不能提供长势的空间分布; 同期对比法提供了一种比较结果, 反映了当前与参考年份同期草地长势差异的空间异质性, 在土地利用发生变化的地区无法应用。基于NDVI的百分位法利用了监测区同类草原类型上多年的草地NDVI大数据, 包含了可能存在的最好与最差长势信息, 因而能合理地定量评价草地的长势, 但该方法需要多年草地NDVI数据的支持。随着遥感、无人机、地面物联网监测技术在草原监测中的应用, 天-空-地一体的草情长势监测平台将能有效提高草原植被长势监测的效率与精度。 草原植被长势遥感监测具有时效性高、覆盖范围广的特点, 及时高效的草地长势遥感监测信息对草地资源的保护与合理利用具有重要意义。为明确不同草原植被长势遥感监测方法对长势信息监测的差异及其应用的局限性, 本研究将NDVI直接监测法、植被生长过程曲线法、同期对比法、基于NDVI百分位数法分别在内蒙古自治区西乌珠穆沁旗草原进行了应用, 对其长势遥感监测结果进行了比较。结果表明, 直接监测法可以直观地反映草地植被长势的空间异质性, 但需要地面信息的辅助用于准确地划分长势等级; 植被生长过程曲线法仅能反映监测区域草地植被整体长势随时间的变化, 以及相对于参考年份的好与差, 适用于长势较为均一的草原, 不能提供长势的空间分布; 同期对比法提供了一种比较结果, 反映了当前与参考年份同期草地长势差异的空间异质性, 在土地利用发生变化的地区无法应用。基于NDVI的百分位法利用了监测区同类草原类型上多年的草地NDVI大数据, 包含了可能存在的最好与最差长势信息, 因而能合理地定量评价草地的长势, 但该方法需要多年草地NDVI数据的支持。随着遥感、无人机、地面物联网监测技术在草原监测中的应用, 天-空-地一体的草情长势监测平台将能有效提高草原植被长势监测的效率与精度。
小农户衔接生态农业产业链的偏好与异质性研究——基于选择实验法的实证分析
尚杰, 刘爽, 陈玺名
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210290
摘要:
小农户与生态农业产业链衔接是小农户与现代农业发展有机衔接的重要途径,对小农户富裕及生态农业发展有着重要意义,然而现有研究针对性不足制约了相关实践的开展。研究立足于小农户主体意愿,在对相关理论进行分析的基础上,应用随机参数Logit模型就小农户与生态农业产业链衔接偏好及其异质性来源进行深入分析。相对现有研究,本研究在概念、研究视角、研究方法方面进行了拓展,能为小农户发展生态农业相关政策设计提供参考和支持。研究表明,小农户与生态农业产业链衔接存在显著偏好;小农户更愿意通过“小农户+龙头企业”路径及“小农户+电商平台”路径与生态农业产业链衔接,其系数分别为4.60及2.10;相对于股份合作,小农户对于合约协作以及务工参与等利益联结机制有着显著偏好,其系数分别为7.47及5.41;小农户对于产业链服务的偏好依次为农资供应服务、农业生产技术指导服务、资金信贷服务、加工及物流服务,系数分别为3.96、2.94、1.82、1.49;小农户在政策扶持上更偏好农业补贴,系数为2.10;小农户与生态农业产业链衔接偏好存在异质性,小农户年龄及其生态农产品种植面积对衔接效用具有正向影响,小农户受教育水平在一定程度上制约了衔接效用的发挥。在此基础上,进一步从路径建设、机制设计、服务体系、资金需求等方面提出了政策建议。 小农户与生态农业产业链衔接是小农户与现代农业发展有机衔接的重要途径,对小农户富裕及生态农业发展有着重要意义,然而现有研究针对性不足制约了相关实践的开展。研究立足于小农户主体意愿,在对相关理论进行分析的基础上,应用随机参数Logit模型就小农户与生态农业产业链衔接偏好及其异质性来源进行深入分析。相对现有研究,本研究在概念、研究视角、研究方法方面进行了拓展,能为小农户发展生态农业相关政策设计提供参考和支持。研究表明,小农户与生态农业产业链衔接存在显著偏好;小农户更愿意通过“小农户+龙头企业”路径及“小农户+电商平台”路径与生态农业产业链衔接,其系数分别为4.60及2.10;相对于股份合作,小农户对于合约协作以及务工参与等利益联结机制有着显著偏好,其系数分别为7.47及5.41;小农户对于产业链服务的偏好依次为农资供应服务、农业生产技术指导服务、资金信贷服务、加工及物流服务,系数分别为3.96、2.94、1.82、1.49;小农户在政策扶持上更偏好农业补贴,系数为2.10;小农户与生态农业产业链衔接偏好存在异质性,小农户年龄及其生态农产品种植面积对衔接效用具有正向影响,小农户受教育水平在一定程度上制约了衔接效用的发挥。在此基础上,进一步从路径建设、机制设计、服务体系、资金需求等方面提出了政策建议。
福建省茶叶寒冻害气象指数保险分级设计
黄川容, 陈家金, 孙朝锋, 吴立, 陶红超, 林辉阳
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210304
摘要:
为了给茶叶保险提供精细化气象指数类产品, 研究利用福建省历年气象资料、产量资料和灾情资料, 通过构建茶叶寒冻害保险时段和触发气象指标, 利用数理统计方法计算基于茶叶不同等级寒冻害产量减产率和出现概率, 计算进而得出保险纯费率, 基于GIS进行茶叶寒冻害风险评估, 厘定出不同风险区不同触发条件下的区域保险费率; 考虑茶叶寒冻害强度、危害时段和保险历年平均赔付情况, 制定出不同寒冻害等级、不同时段的赔付比例和保险赔偿金, 并验证寒冻害理赔的合理性, 设计出茶叶寒冻害气象指数保险产品。结果表明: 以极端最低气温4 ℃作为茶叶寒冻害指数保险起始触发指标, 并按照间隔1 ℃划分7个理赔等级; 将茶叶寒冻害保险时段(3月1日到5月10日)划分为12个赔付时段; 在极端低温4 ℃触发条件下, 北部地区海拔高度<200 m、200~600 m、600~900 m和、>900 m的区域平均保险费率分别为1.1%、3.6%、6.1%和8.4%; 南部地区海拔高度<300 m、300~700 m、700~1100 m和、>1100 m的区域平均保险费率分别为0.5%、2.0%、3.9%和5.5%; 西北部、东北部、西南部和、东南部4个区域的春茶寒冻害平均赔付率分别为78.4%、90.5%、72.7%和、36.6%, 全省平均赔付率为69.5%, 基差比均值为?-1.65%, 达到保险公司对赔付率和基差比的基本要求, 设计的产品可应用于福建春茶寒冻害气象指数保险, 可为茶农转移、分散寒冻害风险提供保险技术支撑。 为了给茶叶保险提供精细化气象指数类产品, 研究利用福建省历年气象资料、产量资料和灾情资料, 通过构建茶叶寒冻害保险时段和触发气象指标, 利用数理统计方法计算基于茶叶不同等级寒冻害产量减产率和出现概率, 计算进而得出保险纯费率, 基于GIS进行茶叶寒冻害风险评估, 厘定出不同风险区不同触发条件下的区域保险费率; 考虑茶叶寒冻害强度、危害时段和保险历年平均赔付情况, 制定出不同寒冻害等级、不同时段的赔付比例和保险赔偿金, 并验证寒冻害理赔的合理性, 设计出茶叶寒冻害气象指数保险产品。结果表明: 以极端最低气温4 ℃作为茶叶寒冻害指数保险起始触发指标, 并按照间隔1 ℃划分7个理赔等级; 将茶叶寒冻害保险时段(3月1日到5月10日)划分为12个赔付时段; 在极端低温4 ℃触发条件下, 北部地区海拔高度<200 m、200~600 m、600~900 m和、>900 m的区域平均保险费率分别为1.1%、3.6%、6.1%和8.4%; 南部地区海拔高度<300 m、300~700 m、700~1100 m和、>1100 m的区域平均保险费率分别为0.5%、2.0%、3.9%和5.5%; 西北部、东北部、西南部和、东南部4个区域的春茶寒冻害平均赔付率分别为78.4%、90.5%、72.7%和、36.6%, 全省平均赔付率为69.5%, 基差比均值为?-1.65%, 达到保险公司对赔付率和基差比的基本要求, 设计的产品可应用于福建春茶寒冻害气象指数保险, 可为茶农转移、分散寒冻害风险提供保险技术支撑。
不同耐/感玉米品种的叶片光合荧光特性、授粉结实和产量构成因素对花期高温的反应
穆心愿, 马智艳, 张兰薰, 付景, 刘天学, 丁勇, 夏来坤, 张凤启, 张君, 齐建双, 赵霞, 唐保军
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210313
摘要:
探讨不同基因型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力及产量构成对花期高温胁迫及恢复的响应, 以期为未来气候变暖条件下夏玉米稳产高产提供理论依据。采用人工模拟增温试验, 选取2个耐热型玉米品种(‘浚单20’和‘郑单958’)和2个热敏感型玉米品种(‘先玉335’和‘农华101’)为试验材料, 设置花期高温胁迫(温度)和大田常温对照2个处理, 研究花期高温胁迫及恢复对不同耐热型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力、干物质积累与分配和产量构成的影响。结果表明, 花期高温胁迫显著降低了玉米穗粒数, 增加了空杆率, 进而导致籽粒产量显著下降, 且耐热型品种产量下降幅度小于热敏感型。与对照相比, 花期高温胁迫下耐热型和热敏感型品种穗粒数分别降低22.2%和67.2%, 百粒重分别降低2.0%和5.0%, 空杆率分别增加206.4%和283.0%, 籽粒产量分别降低31.8%和67.3%,其中穗粒数、空杆率和籽粒产量差异达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫使得4个玉米品种有效绿叶面积和叶绿素含量降低, 光系统II受损, 光合性能显著下降; 高温胁迫结束后, 光系统II部分参数有所恢复, 叶绿素含量和净光合速率恢复至对照水平。花期高温胁迫对雄穗分枝数和雌雄穗总小花数影响较小, 但使得散粉持续期缩短, 开花吐丝间隔期拉长, 造成雌雄不遇, 结实率显著降低。花期高温导致的授粉持续期缩短是结实率降低的主要原因。花期高温胁迫显著降低了4个玉米品种干物质积累量和干物质向穗(粒)的分配比例; 高温胁迫后,耐热型和热敏感型品种成熟期的单株干物质量分别降低16.4%和25.7%,籽粒干物质分配比率分别降低7.08%和46.80%, 差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫导致玉米光合性能下降, 雌雄穗协调发育受到抑制, 干物质积累量显著减少, 使得结实率下降, 穗粒数减少, 籽粒产量显著降低。花期高温胁迫对热敏感型品种的产量形成、光合荧光特性、雌雄穗发育和干物质积累与分配的影响均高于耐热型品种。 探讨不同基因型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力及产量构成对花期高温胁迫及恢复的响应, 以期为未来气候变暖条件下夏玉米稳产高产提供理论依据。采用人工模拟增温试验, 选取2个耐热型玉米品种(‘浚单20’和‘郑单958’)和2个热敏感型玉米品种(‘先玉335’和‘农华101’)为试验材料, 设置花期高温胁迫(温度)和大田常温对照2个处理, 研究花期高温胁迫及恢复对不同耐热型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力、干物质积累与分配和产量构成的影响。结果表明, 花期高温胁迫显著降低了玉米穗粒数, 增加了空杆率, 进而导致籽粒产量显著下降, 且耐热型品种产量下降幅度小于热敏感型。与对照相比, 花期高温胁迫下耐热型和热敏感型品种穗粒数分别降低22.2%和67.2%, 百粒重分别降低2.0%和5.0%, 空杆率分别增加206.4%和283.0%, 籽粒产量分别降低31.8%和67.3%,其中穗粒数、空杆率和籽粒产量差异达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫使得4个玉米品种有效绿叶面积和叶绿素含量降低, 光系统II受损, 光合性能显著下降; 高温胁迫结束后, 光系统II部分参数有所恢复, 叶绿素含量和净光合速率恢复至对照水平。花期高温胁迫对雄穗分枝数和雌雄穗总小花数影响较小, 但使得散粉持续期缩短, 开花吐丝间隔期拉长, 造成雌雄不遇, 结实率显著降低。花期高温导致的授粉持续期缩短是结实率降低的主要原因。花期高温胁迫显著降低了4个玉米品种干物质积累量和干物质向穗(粒)的分配比例; 高温胁迫后,耐热型和热敏感型品种成熟期的单株干物质量分别降低16.4%和25.7%,籽粒干物质分配比率分别降低7.08%和46.80%, 差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫导致玉米光合性能下降, 雌雄穗协调发育受到抑制, 干物质积累量显著减少, 使得结实率下降, 穗粒数减少, 籽粒产量显著降低。花期高温胁迫对热敏感型品种的产量形成、光合荧光特性、雌雄穗发育和干物质积累与分配的影响均高于耐热型品种。
太行山前平原40年冬小麦作物系数变化及影响因素研究
李昊天, 李璐, 闫宗正, 高聪帅, 韩琳娜, 张喜英
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210342
摘要:
作物系数是计算作物需水量的基本参数, 准确确定作物系数在优化灌溉管理方面有重要作用。作物系数随作物生长及环境条件发生变化, 研究作物系数如何受生产条件和气象条件变化的影响, 可为准确确定作物系数提供依据。本研究基于中国科学院栾城农业生态系统试验站1980—2020年40余年间冬小麦在充分灌溉条件下的实际蒸散量, 研究冬小麦作物系数的变化规律; 并利用最近3年的试验数据, 明确现代生产水平下影响冬小麦作物系数的主导因素。结果表明,1980-2020年间冬小麦在充分供水条件下的实际蒸散量及参考作物蒸散量多年平均值分别为434.7 mm和550.8 mm, 参考作物蒸散量年际相对稳定, 冬小麦实际蒸散量增加12.5%。作物系数多年平均值为0.80, 其中1980—1990、1991—2000、2001—2010、2011—2020平均分别为0.76、0.80、0.81和0.84; 40年间冬小麦产量增加了45.6%, 作物系数增加了11.6%, 作物产量提升是作物系数升高的主要原因。本研究表明在现状生产条件下, 叶面积指数、生物量是影响作物系数的重要因素, 在叶面积指数较高的情况下作物系数主要受饱和水汽压差及环境温度的影响, 2018—2020冬小麦三个生育期作物系数分别是0.79、0.86、0.79; 生育期蒸散量均值为442.3 mm, 主要生育期3年平均作物系数分别为播种-越冬前0.70、越冬期间0.42、返青—拔节期0.76、拔节-抽穗期1.18、抽穗—灌浆期1.39、成熟期0.96。本研究结果显示作物系数并不是稳定不变的,而是受作物生产力和大气蒸散力的影响。 因此,在利用作物系数和参考作物蒸散量评价作物需水量时,需要综合考虑上述因素。 作物系数是计算作物需水量的基本参数, 准确确定作物系数在优化灌溉管理方面有重要作用。作物系数随作物生长及环境条件发生变化, 研究作物系数如何受生产条件和气象条件变化的影响, 可为准确确定作物系数提供依据。本研究基于中国科学院栾城农业生态系统试验站1980—2020年40余年间冬小麦在充分灌溉条件下的实际蒸散量, 研究冬小麦作物系数的变化规律; 并利用最近3年的试验数据, 明确现代生产水平下影响冬小麦作物系数的主导因素。结果表明,1980-2020年间冬小麦在充分供水条件下的实际蒸散量及参考作物蒸散量多年平均值分别为434.7 mm和550.8 mm, 参考作物蒸散量年际相对稳定, 冬小麦实际蒸散量增加12.5%。作物系数多年平均值为0.80, 其中1980—1990、1991—2000、2001—2010、2011—2020平均分别为0.76、0.80、0.81和0.84; 40年间冬小麦产量增加了45.6%, 作物系数增加了11.6%, 作物产量提升是作物系数升高的主要原因。本研究表明在现状生产条件下, 叶面积指数、生物量是影响作物系数的重要因素, 在叶面积指数较高的情况下作物系数主要受饱和水汽压差及环境温度的影响, 2018—2020冬小麦三个生育期作物系数分别是0.79、0.86、0.79; 生育期蒸散量均值为442.3 mm, 主要生育期3年平均作物系数分别为播种-越冬前0.70、越冬期间0.42、返青—拔节期0.76、拔节-抽穗期1.18、抽穗—灌浆期1.39、成熟期0.96。本研究结果显示作物系数并不是稳定不变的,而是受作物生产力和大气蒸散力的影响。 因此,在利用作物系数和参考作物蒸散量评价作物需水量时,需要综合考虑上述因素。
基于文献分析的氮肥用量对小麦玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响
肖广敏, 茹淑华, 孙世友, 赵欧亚, 侯丽敏, 王策, 王凌, 刘蕾, 张国印
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210426
摘要:
氮淋溶是氮素损失的主要途径之一,土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化,对人体健康和生态环境产生严重危害。为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响,利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WOS),收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献,采用回归方程和 T 检验等统计学方法分析了不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响。结果表明,随着化肥施氮量的增加,小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势。小麦和玉米季平均施氮量差异不显著(p>0.05)但是小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(p<0.01)。在施氮量接近的条件下,采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异,两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法,在田间进行应用。回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg?hm-2时较好,随着施氮量的增加拟合精确度降低。玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季,冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视。 关键词: 冬小麦;夏玉米;硝态氮淋溶;施氮量;渗漏计;溶液提取器 氮淋溶是氮素损失的主要途径之一,土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化,对人体健康和生态环境产生严重危害。为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响,利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WOS),收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献,采用回归方程和 T 检验等统计学方法分析了不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响。结果表明,随着化肥施氮量的增加,小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势。小麦和玉米季平均施氮量差异不显著(p>0.05)但是小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(p<0.01)。在施氮量接近的条件下,采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异,两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法,在田间进行应用。回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg?hm-2时较好,随着施氮量的增加拟合精确度降低。玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季,冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视。 关键词: 冬小麦;夏玉米;硝态氮淋溶;施氮量;渗漏计;溶液提取器
氮肥用量对砂姜黑土小麦玉米轮作体系N2O排放的影响
吕金岭, 高燕哺, 李太魁, 孔海江, 张金平, 寇长林
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210444
摘要:
砂姜黑土是黄淮海平原地区重要的中低产土壤, 由于其剖面含有砂姜层,黏土含量高,易产生裂隙,使得砂姜黑土的氮素运移存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦玉米轮作体系为研究对象,通过静态箱-气相色谱法开展砂姜黑土N2O排放特征及关键驱动因素研究,试验包含4个处理,分别为不施肥(CK),传统施肥(TR),优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT)。结果显示,砂姜黑土小麦季的N2O平均排放浓度为14.2-21.6 μg m-2 h-1,累积排放量为0.82-1.24 kg ha-1;玉米季的N2O平均排放浓度为14.4-24.5 μg m-2 h-1,累积排放量为0.42-0.71 kg ha-1,不同处理小麦季的N2O均高于玉米季,两季追肥期N2O排放均高于基肥期。由此说明小麦季以及追肥期是砂姜黑土N2O的高排期。相关性结果显示,除CK外,其余处理N2O浓度与土壤硝态氮含量呈显著线性相关,而与土壤铵态氮无明显相关性,由此说明施肥是导致砂姜黑土农田土壤N2O排放量主要影响因素。除此之外,不同施氮量的N2O排放量差别明显,无论小麦季还是玉米季N2O的排放均随施氮量的增加而增加,且均呈指数增加趋势,说明砂姜黑土传统施氮N2O存在激发排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N2O高排土壤,但较高施氮导致的N2O排放仍不可忽视。 砂姜黑土是黄淮海平原地区重要的中低产土壤, 由于其剖面含有砂姜层,黏土含量高,易产生裂隙,使得砂姜黑土的氮素运移存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦玉米轮作体系为研究对象,通过静态箱-气相色谱法开展砂姜黑土N2O排放特征及关键驱动因素研究,试验包含4个处理,分别为不施肥(CK),传统施肥(TR),优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT)。结果显示,砂姜黑土小麦季的N2O平均排放浓度为14.2-21.6 μg m-2 h-1,累积排放量为0.82-1.24 kg ha-1;玉米季的N2O平均排放浓度为14.4-24.5 μg m-2 h-1,累积排放量为0.42-0.71 kg ha-1,不同处理小麦季的N2O均高于玉米季,两季追肥期N2O排放均高于基肥期。由此说明小麦季以及追肥期是砂姜黑土N2O的高排期。相关性结果显示,除CK外,其余处理N2O浓度与土壤硝态氮含量呈显著线性相关,而与土壤铵态氮无明显相关性,由此说明施肥是导致砂姜黑土农田土壤N2O排放量主要影响因素。除此之外,不同施氮量的N2O排放量差别明显,无论小麦季还是玉米季N2O的排放均随施氮量的增加而增加,且均呈指数增加趋势,说明砂姜黑土传统施氮N2O存在激发排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N2O高排土壤,但较高施氮导致的N2O排放仍不可忽视。
杉木人工林表土有机质含量及其对土壤养分的影响
于文睿南, 潘畅, 郭佳欢, 冯会丽, 陈杰, 俞元春
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210211
摘要:
土壤有机质在森林生态系统中具有重要作用, 是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。本文从省域尺度上分析了土壤有机质的分布特征及其对土壤养分含量的影响, 为杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林可持续经营提供理论依据。本文以文献中广东、广西、湖南、江西、浙江、福建6省22个林场1092个研究数据为基础, 分析了我国杉木人工林主产区表层(0~20 cm)土壤有机质分布特征及其对土壤养分含量的影响。结果显示, 杉木人工林表层土壤有机质平均含量为(31.02±13.44) g·kg−1, 养分等级为中, 变异系数为43.33%, 属中等变异水平; 有效磷含量为(5.41±8.01) mg·kg−1, 养分等级为富, 属高度变异, 变异系数为148.06%; 全磷含量(0.49±0.38) g·kg−1, 养分等级为极贫, 变异系数为77.55%, 属中等变异。不同土壤类型有机质含量差异较大, 山地黄壤的含量最高, 为(46.63±16.88) g·kg−1, 暗红壤最低, 为(15.81±4.38) g·kg−1。林分密度、海拔、坡度和土壤pH是杉木人工林表土有机质含量变化的主要影响因素, 相对贡献量分别为0.35、0.28、0.11和0.11。土壤有机质对全氮、有效氮、全钾、有效钾的贡献程度较高, 相对贡献量分别为0.17、0.47、0.16和0.21。结果表明: 杉木人工林表层土壤有机质的养分等级为中。从样本量占比区间来看, 杉木人工林表层土壤有机质分布等级较为集中, 主要分级表现出“多中下, 少富级, 无极贫”的分布特征。海拔、坡度和土壤pH对土壤有机质含量变化的影响表现出明显的正效应, 林分密度则为负效应; 土壤有机质对土壤全氮、有效氮、全钾、有效钾含量有较明显的正面促进作用, 对全磷具有微弱的负面影响。 土壤有机质在森林生态系统中具有重要作用, 是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。本文从省域尺度上分析了土壤有机质的分布特征及其对土壤养分含量的影响, 为杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林可持续经营提供理论依据。本文以文献中广东、广西、湖南、江西、浙江、福建6省22个林场1092个研究数据为基础, 分析了我国杉木人工林主产区表层(0~20 cm)土壤有机质分布特征及其对土壤养分含量的影响。结果显示, 杉木人工林表层土壤有机质平均含量为(31.02±13.44) g·kg−1, 养分等级为中, 变异系数为43.33%, 属中等变异水平; 有效磷含量为(5.41±8.01) mg·kg−1, 养分等级为富, 属高度变异, 变异系数为148.06%; 全磷含量(0.49±0.38) g·kg−1, 养分等级为极贫, 变异系数为77.55%, 属中等变异。不同土壤类型有机质含量差异较大, 山地黄壤的含量最高, 为(46.63±16.88) g·kg−1, 暗红壤最低, 为(15.81±4.38) g·kg−1。林分密度、海拔、坡度和土壤pH是杉木人工林表土有机质含量变化的主要影响因素, 相对贡献量分别为0.35、0.28、0.11和0.11。土壤有机质对全氮、有效氮、全钾、有效钾的贡献程度较高, 相对贡献量分别为0.17、0.47、0.16和0.21。结果表明: 杉木人工林表层土壤有机质的养分等级为中。从样本量占比区间来看, 杉木人工林表层土壤有机质分布等级较为集中, 主要分级表现出“多中下, 少富级, 无极贫”的分布特征。海拔、坡度和土壤pH对土壤有机质含量变化的影响表现出明显的正效应, 林分密度则为负效应; 土壤有机质对土壤全氮、有效氮、全钾、有效钾含量有较明显的正面促进作用, 对全磷具有微弱的负面影响。
根系分泌物介导植物抗逆性研究进展与展望
毛梦雪, 朱峰
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210328
摘要:
根系分泌物是由植物根系主动或被动分泌的多种生物化学物质, 在介导植物根际微环境间的物质交换、能量传递和信息交流中具有重要作用, 是植物响应外界胁迫的重要途径。生物和非生物胁迫会改变根系分泌物的组成和数量, 使植物根系分泌物中的防御性化合物含量增加。植物运用不同的根系分泌物模式抵御生物和非生物胁迫, 包括释放有毒物质直接防御、释放挥发性物质吸引天敌以及与微生物互作抵御生物胁迫; 释放具有渗透调节功能及抗氧化能力的根系分泌物以及协同激素信号抵抗非生物胁迫。此外, 根系分泌物的流动局部地提高了许多常见代谢物的浓度, 不仅可以改变土壤的理化性质及微生物活性, 还会影响土壤-植物界面的许多生理生化过程, 直接或间接的提高植物抗逆性。本文综述了生物与非生物胁迫对植物根系分泌物组成和数量的影响, 总结了根系分泌物介导植物防御生物与非生物胁迫的方式, 并对未来的研究方向进行了展望, 旨在为更深层次地研究植物在逆境胁迫下的适应性机制提供参考。 根系分泌物是由植物根系主动或被动分泌的多种生物化学物质, 在介导植物根际微环境间的物质交换、能量传递和信息交流中具有重要作用, 是植物响应外界胁迫的重要途径。生物和非生物胁迫会改变根系分泌物的组成和数量, 使植物根系分泌物中的防御性化合物含量增加。植物运用不同的根系分泌物模式抵御生物和非生物胁迫, 包括释放有毒物质直接防御、释放挥发性物质吸引天敌以及与微生物互作抵御生物胁迫; 释放具有渗透调节功能及抗氧化能力的根系分泌物以及协同激素信号抵抗非生物胁迫。此外, 根系分泌物的流动局部地提高了许多常见代谢物的浓度, 不仅可以改变土壤的理化性质及微生物活性, 还会影响土壤-植物界面的许多生理生化过程, 直接或间接的提高植物抗逆性。本文综述了生物与非生物胁迫对植物根系分泌物组成和数量的影响, 总结了根系分泌物介导植物防御生物与非生物胁迫的方式, 并对未来的研究方向进行了展望, 旨在为更深层次地研究植物在逆境胁迫下的适应性机制提供参考。
小麦抗白粉病基因Pm2的研究进展
靳玉丽, 谷田田, 柳洪, 安调过
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210279
摘要:
小麦是我国重要的粮食作物之一, 其高产、稳产对保障我国粮食安全至关重要。由布氏白粉病菌(Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt)引起的白粉病是威胁小麦安全生产的主要病害之一。当前, 小麦白粉病主要通过喷洒化学药剂和改善栽培措施进行防治, 与之相比, 发掘并利用小麦抗白粉病优异基因, 培育抗病品种是控制白粉病流行更为经济、环保和有效的措施。位于小麦5D染色体短臂上的抗白粉病基因Pm2编码一个CC-NBS-LRR蛋白, 其抗性表现优异,载体材料综合农艺性状优良, 是小麦抗白粉病育种中应用最广泛的基因之一。本文从Pm2基因位点的发现与分子标记定位、等位基因的发掘与利用、基因克隆、功能标记的开发、单倍型分析、无毒基因的研究以及在育种上的应用等方面系统总结了Pm2相关的最新研究进展, 提出了: (1) Pm2不同等位基因抗谱存在差异可能是由遗传背景的不同、其它调控因子以及白粉菌高度杂合所致; (2) 在抗病育种中应当合理布局利用抗白粉病基因Pm2, 从而延长其使用寿命; (3) 深入发掘并利用新的抗病基因及优异等位变异, 加强种质创新, 是保证小麦持久抗性的根本手段。本文为小麦抗白粉病基因Pm2抗病机制的进一步解析和育种应用提供了理论依据。 小麦是我国重要的粮食作物之一, 其高产、稳产对保障我国粮食安全至关重要。由布氏白粉病菌(Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt)引起的白粉病是威胁小麦安全生产的主要病害之一。当前, 小麦白粉病主要通过喷洒化学药剂和改善栽培措施进行防治, 与之相比, 发掘并利用小麦抗白粉病优异基因, 培育抗病品种是控制白粉病流行更为经济、环保和有效的措施。位于小麦5D染色体短臂上的抗白粉病基因Pm2编码一个CC-NBS-LRR蛋白, 其抗性表现优异,载体材料综合农艺性状优良, 是小麦抗白粉病育种中应用最广泛的基因之一。本文从Pm2基因位点的发现与分子标记定位、等位基因的发掘与利用、基因克隆、功能标记的开发、单倍型分析、无毒基因的研究以及在育种上的应用等方面系统总结了Pm2相关的最新研究进展, 提出了: (1) Pm2不同等位基因抗谱存在差异可能是由遗传背景的不同、其它调控因子以及白粉菌高度杂合所致; (2) 在抗病育种中应当合理布局利用抗白粉病基因Pm2, 从而延长其使用寿命; (3) 深入发掘并利用新的抗病基因及优异等位变异, 加强种质创新, 是保证小麦持久抗性的根本手段。本文为小麦抗白粉病基因Pm2抗病机制的进一步解析和育种应用提供了理论依据。
禾本科植物联合固氮的研究现状及应用前景
胡梦媛, 李雅颖, 葛超荣, 张迎迎, 姚槐应
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210317
摘要:
氮是限制农业生产的最重要因素之一。随着人工固氮技术的发展, 氮肥的施用在提高作物产量、解决人类温饱问题的同时, 导致了土壤板结、酸化、氮素流失及温室气体排放(N2O)等环境问题。与人工合成氨相比, 生物固氮是一种绿色经济的固氮方式, 其包括共生固氮和非共生(自生固氮及联合固氮)固氮, 且每年固定的氮可占总固定量的50%以上。与共生固氮相比, 非共生固氮存在范围广, 如甘蔗、水稻、玉米和小麦等禾本科作物均能进行非共生固氮(联合固氮)。本文主要从禾本科植物的联合固氮菌种类及其作用机理、固氮活性及调控方式以及联合固氮菌的资源及应用3个方面进行综述, 发现相比较共生固氮而言, 联合固氮菌易受到土著微生物、氮素水平等环境因素影响, 其研究难度更大, 需要筛选纯化更多的联合固氮菌, 为其固氮机制研究提供良好材料; 氮、磷、钼、铁等肥料的适量添加可有效促进固氮菌的固氮效率; 固氮菌不仅可以提高土壤固氮量, 而且有利于植物根系激素调节, 从而增加植物抗病抗逆能力, 促进植物更健康的生长。本文最后对禾本科植物联合固氮的农艺管理措施及固氮菌剂的实际应用方面做了展望, 以期为提高禾本科植物联合固氮效率及推动生物固氮菌在农业生产中的应用提供理论依据。 氮是限制农业生产的最重要因素之一。随着人工固氮技术的发展, 氮肥的施用在提高作物产量、解决人类温饱问题的同时, 导致了土壤板结、酸化、氮素流失及温室气体排放(N2O)等环境问题。与人工合成氨相比, 生物固氮是一种绿色经济的固氮方式, 其包括共生固氮和非共生(自生固氮及联合固氮)固氮, 且每年固定的氮可占总固定量的50%以上。与共生固氮相比, 非共生固氮存在范围广, 如甘蔗、水稻、玉米和小麦等禾本科作物均能进行非共生固氮(联合固氮)。本文主要从禾本科植物的联合固氮菌种类及其作用机理、固氮活性及调控方式以及联合固氮菌的资源及应用3个方面进行综述, 发现相比较共生固氮而言, 联合固氮菌易受到土著微生物、氮素水平等环境因素影响, 其研究难度更大, 需要筛选纯化更多的联合固氮菌, 为其固氮机制研究提供良好材料; 氮、磷、钼、铁等肥料的适量添加可有效促进固氮菌的固氮效率; 固氮菌不仅可以提高土壤固氮量, 而且有利于植物根系激素调节, 从而增加植物抗病抗逆能力, 促进植物更健康的生长。本文最后对禾本科植物联合固氮的农艺管理措施及固氮菌剂的实际应用方面做了展望, 以期为提高禾本科植物联合固氮效率及推动生物固氮菌在农业生产中的应用提供理论依据。
稻麦轮作体系两种氨挥发监测方法比较研究
王远, 闵炬, 史培华, 马明坤, 郝雅琼, 施卫明
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210210
摘要(15) HTML(2) PDF(10)
摘要:
氨挥发是农田活性氮损失的重要途径, 准确、有效地测定农田氨排放量是环境评估和政策制定的基础。由于氨挥发监测方法多样, 且方法间缺少系统的对比分析, 在一定程度上限制了相关研究数据的进一步利用。我国应用最广泛的氨挥发监测方法是通气式海绵吸收法和密闭室间歇抽气法, 目前, 两种监测方法仍缺少大田条件下的实测对比。本研究在不同施氮量处理下, 于水稻-小麦轮作系统作物生长期同时采用这两种方法对土壤氨挥发排放进行连续监测。结果表明, 在3个施氮水平下, 通气式海绵吸收法测得的氨挥发累积量低于密闭室间歇抽气法25%~35%, 稻麦两季结果一致, 两方法测试值的变化趋势也一致。通气式海绵吸收法在稻季测得累积氨挥发量为17.36~43.90 kg∙hm−2, 麦季为5.90~20.43 kg∙hm−2, 排放系数为2.56%~10.39%; 密闭室间歇抽气法在稻季测得累积氨挥发量为23.28~61.05 kg∙hm−2, 麦季为14.63~27.73 kg∙hm−2, 排放系数为7.09%~15.01%。相同研究区域的文献调研表明, 当施氮量为101~300 k∙hm−2时, 通气式海绵吸收法比密闭室间歇抽气法低5%~25%, 与实测数据趋势相同, 两方法监测结果可通过一定比例进行转换。 氨挥发是农田活性氮损失的重要途径, 准确、有效地测定农田氨排放量是环境评估和政策制定的基础。由于氨挥发监测方法多样, 且方法间缺少系统的对比分析, 在一定程度上限制了相关研究数据的进一步利用。我国应用最广泛的氨挥发监测方法是通气式海绵吸收法和密闭室间歇抽气法, 目前, 两种监测方法仍缺少大田条件下的实测对比。本研究在不同施氮量处理下, 于水稻-小麦轮作系统作物生长期同时采用这两种方法对土壤氨挥发排放进行连续监测。结果表明, 在3个施氮水平下, 通气式海绵吸收法测得的氨挥发累积量低于密闭室间歇抽气法25%~35%, 稻麦两季结果一致, 两方法测试值的变化趋势也一致。通气式海绵吸收法在稻季测得累积氨挥发量为17.36~43.90 kg∙hm−2, 麦季为5.90~20.43 kg∙hm−2, 排放系数为2.56%~10.39%; 密闭室间歇抽气法在稻季测得累积氨挥发量为23.28~61.05 kg∙hm−2, 麦季为14.63~27.73 kg∙hm−2, 排放系数为7.09%~15.01%。相同研究区域的文献调研表明, 当施氮量为101~300 k∙hm−2时, 通气式海绵吸收法比密闭室间歇抽气法低5%~25%, 与实测数据趋势相同, 两方法监测结果可通过一定比例进行转换。
共享社会经济路径下汉江流域产水和水质净化服务时空演变
陈泽怡, 余珮珩, 陈奕云, 江颂, 白少云, 顾世祥
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210160
摘要(18) HTML(1) PDF(5)
摘要:
针对流域治理与区域可持续发展, 提出一种耦合共享社会经济路径(SSPs)与土地利用模拟(FLUS)模型的面向流域生态系统服务综合评估框架, 以汉江流域为例, 开展不同社会发展情景下的未来土地利用模拟, 评估土地利用变化的水生态系统服务效应, 揭示流域水源涵养与水质净化服务对社会发展决策的响应及时空演变规律。研究结果表明: 1)2035年各SSPs情景下汉江流域的产水深度较2015年均大幅提高。产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 2)由于人类活动频繁, 城市快速扩张, SSPs情景下产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 3) 2035年各SSPs情景下的流域氮磷元素负荷量较2015年均有所减少, 部分氮磷元素负荷量增加的地区主要集中于流域东南及西部; 4)汉江流域的社会经济活动以及农业活动是造成水环境污染的主要原因。研究结果可服务于汉江流域国土空间规划编制及可持续的水资源资产管理工作, 支撑汉江生态经济带建设, 推动长江流域水生态环境改善。 针对流域治理与区域可持续发展, 提出一种耦合共享社会经济路径(SSPs)与土地利用模拟(FLUS)模型的面向流域生态系统服务综合评估框架, 以汉江流域为例, 开展不同社会发展情景下的未来土地利用模拟, 评估土地利用变化的水生态系统服务效应, 揭示流域水源涵养与水质净化服务对社会发展决策的响应及时空演变规律。研究结果表明: 1)2035年各SSPs情景下汉江流域的产水深度较2015年均大幅提高。产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 2)由于人类活动频繁, 城市快速扩张, SSPs情景下产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 3) 2035年各SSPs情景下的流域氮磷元素负荷量较2015年均有所减少, 部分氮磷元素负荷量增加的地区主要集中于流域东南及西部; 4)汉江流域的社会经济活动以及农业活动是造成水环境污染的主要原因。研究结果可服务于汉江流域国土空间规划编制及可持续的水资源资产管理工作, 支撑汉江生态经济带建设, 推动长江流域水生态环境改善。
中国种植业碳补偿率区域差异、动态演进及收敛性分析
伍国勇, 陈莹, 孙小钧
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210225
摘要(60) HTML(1) PDF(24)
摘要:
农业碳排放阻碍绿色农业转型, 探索种植业碳补偿率区域差异、动态演进及收敛性, 可为低碳农业良性发展提供有益指导。本文同时考虑碳源和碳汇, 测算2002—2018年中国31省、市、自治区种植业碳补偿率, 采用Dagum基尼系数分解法考察地区差异, 采用非参数估计中的核密度估计动态演进过程, 借助σ收敛、绝对β收敛及条件β收敛检视收敛性特征。结果表明: 1)种植业碳补偿率整体相对差异扩大趋势明显。东部地区相对差异扩大, 中部地区和西部地区变化较小; 东—西部、东—中部地区之间增加, 中—西部地区之间减小; 地区间差距是造成种植业碳补偿率差异的主要原因。2)中国种植业碳补偿率整体呈逐年增大的变动态势, 碳补偿率高值省份有所增多, 省域种植业碳补偿率差异有先减后增的趋势。东部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减少, 从两极分化演变为单极化; 中部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减小; 西部各省种植业碳补偿率变化较为稳定。3)全国及东、西部地区的种植业碳补偿率不存在σ收敛, 而中部地区不甚明显; 全国、东、中及西部地区绝对和条件β收敛均显著。本文的结论强调, 中国种植业碳补偿率的区域异质性凸显, 其时序变化趋势总体上升; 省域间的“追赶效应”显现, 地区间碳补偿率增长的趋同态势明显。因此, 合理制定区域农业绿色发展策略, 积极发挥区域减排潜力是提高种植业碳补偿率的关键。 农业碳排放阻碍绿色农业转型, 探索种植业碳补偿率区域差异、动态演进及收敛性, 可为低碳农业良性发展提供有益指导。本文同时考虑碳源和碳汇, 测算2002—2018年中国31省、市、自治区种植业碳补偿率, 采用Dagum基尼系数分解法考察地区差异, 采用非参数估计中的核密度估计动态演进过程, 借助σ收敛、绝对β收敛及条件β收敛检视收敛性特征。结果表明: 1)种植业碳补偿率整体相对差异扩大趋势明显。东部地区相对差异扩大, 中部地区和西部地区变化较小; 东—西部、东—中部地区之间增加, 中—西部地区之间减小; 地区间差距是造成种植业碳补偿率差异的主要原因。2)中国种植业碳补偿率整体呈逐年增大的变动态势, 碳补偿率高值省份有所增多, 省域种植业碳补偿率差异有先减后增的趋势。东部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减少, 从两极分化演变为单极化; 中部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减小; 西部各省种植业碳补偿率变化较为稳定。3)全国及东、西部地区的种植业碳补偿率不存在σ收敛, 而中部地区不甚明显; 全国、东、中及西部地区绝对和条件β收敛均显著。本文的结论强调, 中国种植业碳补偿率的区域异质性凸显, 其时序变化趋势总体上升; 省域间的“追赶效应”显现, 地区间碳补偿率增长的趋同态势明显。因此, 合理制定区域农业绿色发展策略, 积极发挥区域减排潜力是提高种植业碳补偿率的关键。
间作对红壤磷素吸附解吸平衡效应的影响
周龙, 苏丽珍, 王思睿, 王瑞雪, 普正仙, 郑毅, 汤利
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210312
摘要(14) HTML(4) PDF(12)
摘要:
磷素的吸附和解吸特性对土壤磷素迁移及其环境效应具有重要影响, 过量磷肥施入易造成土壤磷素固定和流失, 但合理间作可促进磷素吸收利用, 减少固定, 研究间作和不同施磷量条件下红壤磷素吸附解吸特性的平衡效应对促进红壤磷的高效利用, 兼顾环境效应具有重要意义。本研究采取2因素裂区区组试验, 主因素为种植模式, 分别为间作玉米(IM)、单作玉米(MM); 副因素为施磷水平, 分别为P0 (0)、P60 [60 kg(P2O5)∙hm−2]、P90 [90 kg(P2O5)∙hm−2]、P120 [120 kg(P2O5)∙hm−22] 4个施磷水平, 通过田间试验, 研究间作和施磷量对红壤磷素吸附解吸平衡效应的影响; 应用结构方程模型(SEM)和邻接树法(ABT)定量分析间作和施磷水平对磷吸附和解吸的相对贡献, 揭示间作影响红壤磷素吸附解吸的关键因子。结果表明: 1) Langmuir 等温吸附方程最适合红壤对磷的吸附特征拟合, 土壤磷吸附量随平衡溶液磷浓度的增加呈先增加再趋于饱和的趋势, 土壤磷吸附量随施磷量的增加逐渐降低; 2)种植模式和施磷水平以及交互作用极显著(P<0.01)影响红壤磷素的吸附量、解吸量。间作处理较单作磷素吸附量、解吸量分别增加22.9%和9.2%(P<0.05); 不同施磷水平下, 间作磷吸附量较单作显著增加13.0%、19.4%、41.5%和23.9% (P<0.05); 磷解吸量在P0和P60处理间作较单作显著增加90.2%和194.4% (P<0.05), 而在P90和P120处理间作较单作减少52.1%和34.1% (P<0.05); 3)不同种植模式与施磷水平下, 土壤磷吸附量与土壤pH、有机质、树脂磷、有效磷、全磷以及磷吸附饱和度呈极显著负相关(P<0.01), 与游离氧化铁、游离氧化铝和磷吸持指数呈极显著正相关(P<0.01), 土壤磷解吸量与标准需磷量呈极显著负相关(P<0.01); 红壤磷素的吸附和解吸主要受pH、有机质和游离氧化铁的影响, 间作改变土壤的pH、有机质和游离氧化铁含量影响单间作红壤磷吸附量和解吸量。玉米大豆间作具有较好的土壤磷缓冲能力, 低磷水平下促进磷素大量解吸供植物吸收利用, 高磷水平下促进磷素吸附有效减缓磷素的损失。 磷素的吸附和解吸特性对土壤磷素迁移及其环境效应具有重要影响, 过量磷肥施入易造成土壤磷素固定和流失, 但合理间作可促进磷素吸收利用, 减少固定, 研究间作和不同施磷量条件下红壤磷素吸附解吸特性的平衡效应对促进红壤磷的高效利用, 兼顾环境效应具有重要意义。本研究采取2因素裂区区组试验, 主因素为种植模式, 分别为间作玉米(IM)、单作玉米(MM); 副因素为施磷水平, 分别为P0 (0)、P60 [60 kg(P2O5)∙hm−2]、P90 [90 kg(P2O5)∙hm−2]、P120 [120 kg(P2O5)∙hm−22] 4个施磷水平, 通过田间试验, 研究间作和施磷量对红壤磷素吸附解吸平衡效应的影响; 应用结构方程模型(SEM)和邻接树法(ABT)定量分析间作和施磷水平对磷吸附和解吸的相对贡献, 揭示间作影响红壤磷素吸附解吸的关键因子。结果表明: 1) Langmuir 等温吸附方程最适合红壤对磷的吸附特征拟合, 土壤磷吸附量随平衡溶液磷浓度的增加呈先增加再趋于饱和的趋势, 土壤磷吸附量随施磷量的增加逐渐降低; 2)种植模式和施磷水平以及交互作用极显著(P<0.01)影响红壤磷素的吸附量、解吸量。间作处理较单作磷素吸附量、解吸量分别增加22.9%和9.2%(P<0.05); 不同施磷水平下, 间作磷吸附量较单作显著增加13.0%、19.4%、41.5%和23.9% (P<0.05); 磷解吸量在P0和P60处理间作较单作显著增加90.2%和194.4% (P<0.05), 而在P90和P120处理间作较单作减少52.1%和34.1% (P<0.05); 3)不同种植模式与施磷水平下, 土壤磷吸附量与土壤pH、有机质、树脂磷、有效磷、全磷以及磷吸附饱和度呈极显著负相关(P<0.01), 与游离氧化铁、游离氧化铝和磷吸持指数呈极显著正相关(P<0.01), 土壤磷解吸量与标准需磷量呈极显著负相关(P<0.01); 红壤磷素的吸附和解吸主要受pH、有机质和游离氧化铁的影响, 间作改变土壤的pH、有机质和游离氧化铁含量影响单间作红壤磷吸附量和解吸量。玉米大豆间作具有较好的土壤磷缓冲能力, 低磷水平下促进磷素大量解吸供植物吸收利用, 高磷水平下促进磷素吸附有效减缓磷素的损失。
都市休闲农业适度规模经营实现路径研究
李玉峰, 李善伟, 徐璞
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210339
摘要(27) HTML(6) PDF(5)
摘要:
限于大都市的资源与政策限制, 为实现都市休闲农业主体规模经营意愿, 寻求休闲农业主体如何在现有资源约束下适度扩大规模, 有效促进都市休闲农业可持续发展。本文基于上海市87家休闲农业主体问卷数据, 构建Logistic-ISM模型, 以休闲农业主体农地规模意愿为测度目标, 研究影响意愿的显著性因素及各因素间的逻辑层次关系。结果表明: 适度扩大规模取决于3个层次因素的影响。1)深层根源因素中, 受到政府建设用地支持的休闲农业主体的扩大农地规模的意愿更强烈。2)中层间接因素中, 农业资源特色性、园区规划科学性、创新经营能力、经营产业结构对休闲农业主体扩大农地规模意愿具有显著的正向影响; 而农业生产生态性好, 则会减弱其扩大农地规模的意愿。3)表层直接因素中, 文化功能型的休闲农业主体愿意扩大农地规模, 而休闲功能型的经营主体倾向降低农地规模。为促进都市休闲农业适度规模经营, 政府应引入国企发挥示范效应, 盘活乡村存量的土地资源, 释放资源价值。同时, 休闲农业应为都市核心功能提供战略空间, 充分考虑休闲农业主体异质性, 深挖乡村文化底蕴, 促进从承担农产品保障供应功能向承担多元复合功能转变, 凸显农业农村的经济价值、生态价值、美学价值。 限于大都市的资源与政策限制, 为实现都市休闲农业主体规模经营意愿, 寻求休闲农业主体如何在现有资源约束下适度扩大规模, 有效促进都市休闲农业可持续发展。本文基于上海市87家休闲农业主体问卷数据, 构建Logistic-ISM模型, 以休闲农业主体农地规模意愿为测度目标, 研究影响意愿的显著性因素及各因素间的逻辑层次关系。结果表明: 适度扩大规模取决于3个层次因素的影响。1)深层根源因素中, 受到政府建设用地支持的休闲农业主体的扩大农地规模的意愿更强烈。2)中层间接因素中, 农业资源特色性、园区规划科学性、创新经营能力、经营产业结构对休闲农业主体扩大农地规模意愿具有显著的正向影响; 而农业生产生态性好, 则会减弱其扩大农地规模的意愿。3)表层直接因素中, 文化功能型的休闲农业主体愿意扩大农地规模, 而休闲功能型的经营主体倾向降低农地规模。为促进都市休闲农业适度规模经营, 政府应引入国企发挥示范效应, 盘活乡村存量的土地资源, 释放资源价值。同时, 休闲农业应为都市核心功能提供战略空间, 充分考虑休闲农业主体异质性, 深挖乡村文化底蕴, 促进从承担农产品保障供应功能向承担多元复合功能转变, 凸显农业农村的经济价值、生态价值、美学价值。
新疆荒漠植被的时空分布变化及其驱动因素
崔灿, 郭英, 沈彦俊
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210121
摘要:
荒漠植被是干旱半干旱生态系统重要的组成部分, 在维护生态系统平衡方面发挥着重要的作用。及时准确地监测新疆荒漠植被的时空分布变化, 对资源可持续利用及生态恢复具有重要应用价值。本研究基于AVHRR-NDVI和MOD13A2-NDVI数据集计算了新疆1989—2017年植被覆盖度, 通过对植被覆盖度划分阈值范围提取计算了荒漠植被的分布和面积, 分析了其时空变化特征。通过土地利用转移矩阵计算新疆荒漠植被与非荒漠植被、裸地植被类型的转化情况。利用相关系数分析法定量分析了乌伦古河、叶尔羌河及阿克苏河3个典型流域影响荒漠植被演变的驱动因素。结果表明: 1989—2017年, 新疆荒漠植被总面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.09万hm2∙a−1。低覆盖度荒漠植被面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.22万hm2∙a−1, 高覆盖度荒漠植被面积基本不变。植被转化中, 高、低荒漠植被间转化面积50.85万hm2, 非荒漠植被类型转变为荒漠植被341.24万hm2, 荒漠植被转变为非荒漠植被类型191.25万hm2。通过对典型流域的研究分析得出降水是影响荒漠植被演变最主要的因素, 其次是径流量和政策因素, 气温对于荒漠植被的影响存在区域性差异。 荒漠植被是干旱半干旱生态系统重要的组成部分, 在维护生态系统平衡方面发挥着重要的作用。及时准确地监测新疆荒漠植被的时空分布变化, 对资源可持续利用及生态恢复具有重要应用价值。本研究基于AVHRR-NDVI和MOD13A2-NDVI数据集计算了新疆1989—2017年植被覆盖度, 通过对植被覆盖度划分阈值范围提取计算了荒漠植被的分布和面积, 分析了其时空变化特征。通过土地利用转移矩阵计算新疆荒漠植被与非荒漠植被、裸地植被类型的转化情况。利用相关系数分析法定量分析了乌伦古河、叶尔羌河及阿克苏河3个典型流域影响荒漠植被演变的驱动因素。结果表明: 1989—2017年, 新疆荒漠植被总面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.09万hm2∙a−1。低覆盖度荒漠植被面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.22万hm2∙a−1, 高覆盖度荒漠植被面积基本不变。植被转化中, 高、低荒漠植被间转化面积50.85万hm2, 非荒漠植被类型转变为荒漠植被341.24万hm2, 荒漠植被转变为非荒漠植被类型191.25万hm2。通过对典型流域的研究分析得出降水是影响荒漠植被演变最主要的因素, 其次是径流量和政策因素, 气温对于荒漠植被的影响存在区域性差异。
江苏省农牧系统氮素流动特征及环境效应评价
余乐, 焦阳湄, 丁尚, 朱治强, 赵洪伟
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210172
摘要:
针对农牧业快速发展过程中氮素大量投入引起的一系列问题, 本文以江苏省为研究对象, 探讨1998—2018年农牧系统氮素流动特征及其环境效应, 以期为区域氮素资源管理提供科学参考。研究基于食物链养分流动模型(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use, NUFER), 结合统计年鉴数据、调研数据和文献数据, 定量分析江苏省农牧系统氮素账户平衡、各系统氮素利用效率、氮素循环利用和损失情况, 并基于结构方程模型探讨农牧系统中经济-资源-环境间的关系。1998—2018年, 江苏省作物子系统在系统氮素总输入逐步减少的情况下实现了产品携出氮素的较大增长, 作物主副产品氮素携出量由8.31×105 t增至1.20×106 t, 氮素损失总量也在不断降低。对于畜禽子系统, 氮素输入主要包括外源饲料和本地饲料输入, 其中外源饲料是子系统的主要氮素来源; 且本地饲料氮素供给比例在逐年上升, 从1998年的29.32%增长至2018年的44.77%。1998—2018年, 农牧系统氮素利用率由21.39%增至35.00%, 呈上升趋势, 本地饲料、秸秆还田和粪尿还田氮素量逐年上升, 氮素资源循环利用总量由2.54×105 t增至3.0×105 t。从氮素排放损失来看, 20多年来环境排放部分呈现下降趋势, 其主要损失途径包括土壤氮素盈余、气体排放损失、水体排放损失和粪污残余损失。结构方程模型核算结果表明江苏省农牧系统的发展过程中, 经济发展和资源减量推动了产品产量和系统效率的提高。总的来说, 受区域发展水平和政策引导, 1998—2018年江苏省农牧体系发展较快, 体系规模不断扩大, 资源利用相对高效, 环境排放逐渐减少; 但农牧子系统之间的发展不平衡, 农牧结合体系规模相对较小等问题仍值得关注。因此, 今后江苏省农牧业的发展应注重作物子系统和畜牧子系统的耦合, 适度扩大生产规模, 以促进本地农牧业更好发展。 针对农牧业快速发展过程中氮素大量投入引起的一系列问题, 本文以江苏省为研究对象, 探讨1998—2018年农牧系统氮素流动特征及其环境效应, 以期为区域氮素资源管理提供科学参考。研究基于食物链养分流动模型(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use, NUFER), 结合统计年鉴数据、调研数据和文献数据, 定量分析江苏省农牧系统氮素账户平衡、各系统氮素利用效率、氮素循环利用和损失情况, 并基于结构方程模型探讨农牧系统中经济-资源-环境间的关系。1998—2018年, 江苏省作物子系统在系统氮素总输入逐步减少的情况下实现了产品携出氮素的较大增长, 作物主副产品氮素携出量由8.31×105 t增至1.20×106 t, 氮素损失总量也在不断降低。对于畜禽子系统, 氮素输入主要包括外源饲料和本地饲料输入, 其中外源饲料是子系统的主要氮素来源; 且本地饲料氮素供给比例在逐年上升, 从1998年的29.32%增长至2018年的44.77%。1998—2018年, 农牧系统氮素利用率由21.39%增至35.00%, 呈上升趋势, 本地饲料、秸秆还田和粪尿还田氮素量逐年上升, 氮素资源循环利用总量由2.54×105 t增至3.0×105 t。从氮素排放损失来看, 20多年来环境排放部分呈现下降趋势, 其主要损失途径包括土壤氮素盈余、气体排放损失、水体排放损失和粪污残余损失。结构方程模型核算结果表明江苏省农牧系统的发展过程中, 经济发展和资源减量推动了产品产量和系统效率的提高。总的来说, 受区域发展水平和政策引导, 1998—2018年江苏省农牧体系发展较快, 体系规模不断扩大, 资源利用相对高效, 环境排放逐渐减少; 但农牧子系统之间的发展不平衡, 农牧结合体系规模相对较小等问题仍值得关注。因此, 今后江苏省农牧业的发展应注重作物子系统和畜牧子系统的耦合, 适度扩大生产规模, 以促进本地农牧业更好发展。
中国生态农场发展空间与对策建议
高尚宾, 宋成军, 徐志宇, 孙仁华, 薛颖昊, 胡潇方, 乔玉辉
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210241
摘要:
生态农场是发达国家农业环境政策的主要实施对象, 是我国生态农业建设的基本单位, 成为农业绿色发展的有效抓手。本文依托跨时7年的生态农场调查数据, 结合农业农村部5年的生态农业基地建设经验, 得出了我国4个区域和3类生态农场的经济参数, 进一步依据我国新型农业经营主体发展规划, 按照3%~5%生态化转型比例, 评估了生态农场在区域和全国尺度的发展空间, 分析了生态农场促进农业绿色发展的产业价值, 从战略层面提出我国近期生态农场建设的最新要求和政策建议。结果显示: 1)从区域看, 华南地区生态农场投入产出效率最高, 东北地区生态农场投入产出效率最低; 从类型看, 种养结合单体产投比和利润率最高, 养殖型和种植型单体产投比、利润率较小。2)到2022年, 国内生态农场将达到3万~5万家, 生态农场区域规模排序为: 华北地区>长江中下游地区>东北地区>华南地区, 可有效带动市场投资和提供就业机会。3)近期应在“长三角”地区和部分重点区域, 率先建成一批具有全国示范引领作用的生态农场, 逐步向全国推广生态农场评价工作, 优化生态农场补偿政策, 打造生态农场大数据系统, 培育生态农场产业化平台, 创设生态农场产业投融资机制。 生态农场是发达国家农业环境政策的主要实施对象, 是我国生态农业建设的基本单位, 成为农业绿色发展的有效抓手。本文依托跨时7年的生态农场调查数据, 结合农业农村部5年的生态农业基地建设经验, 得出了我国4个区域和3类生态农场的经济参数, 进一步依据我国新型农业经营主体发展规划, 按照3%~5%生态化转型比例, 评估了生态农场在区域和全国尺度的发展空间, 分析了生态农场促进农业绿色发展的产业价值, 从战略层面提出我国近期生态农场建设的最新要求和政策建议。结果显示: 1)从区域看, 华南地区生态农场投入产出效率最高, 东北地区生态农场投入产出效率最低; 从类型看, 种养结合单体产投比和利润率最高, 养殖型和种植型单体产投比、利润率较小。2)到2022年, 国内生态农场将达到3万~5万家, 生态农场区域规模排序为: 华北地区>长江中下游地区>东北地区>华南地区, 可有效带动市场投资和提供就业机会。3)近期应在“长三角”地区和部分重点区域, 率先建成一批具有全国示范引领作用的生态农场, 逐步向全国推广生态农场评价工作, 优化生态农场补偿政策, 打造生态农场大数据系统, 培育生态农场产业化平台, 创设生态农场产业投融资机制。
氮肥深施对太湖地区稻田氨挥发影响
王书伟, 林静慧, 吴正贵, 陈吉, 潘云俊, 盛雪雯
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210119
摘要(50) HTML(11) PDF(24)
摘要:
NH3挥发是稻田氮素损失的重要途径之一, 基于基肥期尿素氮肥深施、追肥期用缓释肥替代尿素和配施脲酶抑制剂对太湖地区水稻生长季NH3挥发影响少有报道。为此, 本研究共设置了7个原位试验处理: 1)空白处理, 不施氮肥(CK); 2)当地常规氮肥表施处理, 施氮量300 kg∙hm−2 (SN300); 3)减氮10%, 氮肥表施处理, 施氮量为270 kg∙hm−2 (SN270); 4)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素处理(DN270); 5)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素+脲酶抑制剂(DN270+UI); 6)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施缓释肥(DN270+SR); 7)减氮10%+基肥深施+追肥表施缓释肥+脲酶抑制剂(DN270+SR+UI)。与常规尿素表施SN300处理NH3累积排放量相比, 采用基肥深施可降低78.2%~85.2%的基肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且追肥期配施脲酶抑制剂(DN270+UI处理)可降低30.4%的分蘖肥期NH3排放量和25.3%的穗肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且水稻追肥期用缓释肥替代尿素(DN270+SR处理)可降低36.4%的分蘖肥期NH3排放量和28.1%的穗肥期NH3排放量。整个水稻生长季NH3累积排放量大小为SN300>SN270>DN270>DN270+UI>DN270+SR>DN270+SR+UI, 其中DN270+SR+UI处理下NH3排放量最小, 与SN300处理相比, 可显著降低50.9%的NH3累积排放量(P<0.05)。除CK外, 各处理间水稻产量差异不显著, 单位水稻产量NH3排放强度以DN270+SR+UI处理下最小, 与SN300处理相比, 可显著降低52.5%单位水稻产量氨排放强度(P<0.05)。综合考虑经济生态环境效益, 在南方典型稻田中采用基肥期尿素深施可有效地降低氨挥发量, 是一种值得推广的稻田氨减排模式, 在追肥期用缓释肥替代尿素同时配施脲酶抑制剂可进一步提高NH3减排效果。 NH3挥发是稻田氮素损失的重要途径之一, 基于基肥期尿素氮肥深施、追肥期用缓释肥替代尿素和配施脲酶抑制剂对太湖地区水稻生长季NH3挥发影响少有报道。为此, 本研究共设置了7个原位试验处理: 1)空白处理, 不施氮肥(CK); 2)当地常规氮肥表施处理, 施氮量300 kg∙hm−2 (SN300); 3)减氮10%, 氮肥表施处理, 施氮量为270 kg∙hm−2 (SN270); 4)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素处理(DN270); 5)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素+脲酶抑制剂(DN270+UI); 6)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施缓释肥(DN270+SR); 7)减氮10%+基肥深施+追肥表施缓释肥+脲酶抑制剂(DN270+SR+UI)。与常规尿素表施SN300处理NH3累积排放量相比, 采用基肥深施可降低78.2%~85.2%的基肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且追肥期配施脲酶抑制剂(DN270+UI处理)可降低30.4%的分蘖肥期NH3排放量和25.3%的穗肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且水稻追肥期用缓释肥替代尿素(DN270+SR处理)可降低36.4%的分蘖肥期NH3排放量和28.1%的穗肥期NH3排放量。整个水稻生长季NH3累积排放量大小为SN300>SN270>DN270>DN270+UI>DN270+SR>DN270+SR+UI, 其中DN270+SR+UI处理下NH3排放量最小, 与SN300处理相比, 可显著降低50.9%的NH3累积排放量(P<0.05)。除CK外, 各处理间水稻产量差异不显著, 单位水稻产量NH3排放强度以DN270+SR+UI处理下最小, 与SN300处理相比, 可显著降低52.5%单位水稻产量氨排放强度(P<0.05)。综合考虑经济生态环境效益, 在南方典型稻田中采用基肥期尿素深施可有效地降低氨挥发量, 是一种值得推广的稻田氨减排模式, 在追肥期用缓释肥替代尿素同时配施脲酶抑制剂可进一步提高NH3减排效果。
生态价值视角下中国省域粮食绿色全要素生产率时空特征分析
周应恒, 杨宗之
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210106
摘要:
绿色发展是我国未来粮食安全生产的重要内容, 衡量绿色生产率是探索粮食绿色增产方式的有效途径。本文在考虑粮食种植生态价值(ESV)的基础上, 运用全局要素生产率指数(GML)和超效率数据包络模型(SBM)从静态和动态两个角度切入, 测算1997—2019年中国粮食绿色全要素生产率和投入产出冗余率, 并采用空间探索性数据分析(ESDA)对粮食绿色全要素生产率的全局和局部空间特征进行研究。结果表明: 1)研究期内粮食种植生态价值降低0.39%, 由1997年的6471.57亿元下降到2019年的6446.16亿元, 损失25.41亿元, 其中东北、中部、西南地区有所提升, 而东部地区、西北地区有所下降; 2)粮食绿色全要素生产率年均增长0.60%, 由1997年的0.9754上升到2019年的1.0990, 主要由技术进步驱动(1.0308), 而技术效率(0.9973)的带动作用较弱; 3)粮食绿色全要素生产率相对有效省(市)占比从1997年的9.68%提升至2019年的67.74%, 在时空上呈现以东部为主, 并逐期向东北-中部-西北发展的格局; 4)粮食绿色全要素生产率相对无效省(市)效率损失的主要原因为第一产业从业人员、农膜使用量和碳排放量存在冗余; 5)粮食绿色全要素生产率呈现出向中部、西南部高效率区集聚的空间特征, 并且集聚程度在不断增强。基于此, 提倡要充分认识粮食生产活动的正负外部性, 严格管控农地非粮、非农化现象, 并提高先进农业技术推广, 从而促进粮食绿色全要素生产率的提升。 绿色发展是我国未来粮食安全生产的重要内容, 衡量绿色生产率是探索粮食绿色增产方式的有效途径。本文在考虑粮食种植生态价值(ESV)的基础上, 运用全局要素生产率指数(GML)和超效率数据包络模型(SBM)从静态和动态两个角度切入, 测算1997—2019年中国粮食绿色全要素生产率和投入产出冗余率, 并采用空间探索性数据分析(ESDA)对粮食绿色全要素生产率的全局和局部空间特征进行研究。结果表明: 1)研究期内粮食种植生态价值降低0.39%, 由1997年的6471.57亿元下降到2019年的6446.16亿元, 损失25.41亿元, 其中东北、中部、西南地区有所提升, 而东部地区、西北地区有所下降; 2)粮食绿色全要素生产率年均增长0.60%, 由1997年的0.9754上升到2019年的1.0990, 主要由技术进步驱动(1.0308), 而技术效率(0.9973)的带动作用较弱; 3)粮食绿色全要素生产率相对有效省(市)占比从1997年的9.68%提升至2019年的67.74%, 在时空上呈现以东部为主, 并逐期向东北-中部-西北发展的格局; 4)粮食绿色全要素生产率相对无效省(市)效率损失的主要原因为第一产业从业人员、农膜使用量和碳排放量存在冗余; 5)粮食绿色全要素生产率呈现出向中部、西南部高效率区集聚的空间特征, 并且集聚程度在不断增强。基于此, 提倡要充分认识粮食生产活动的正负外部性, 严格管控农地非粮、非农化现象, 并提高先进农业技术推广, 从而促进粮食绿色全要素生产率的提升。
高温高湿区增密减氮对杂交稻‘内6优107’产量形成和氮肥利用率的影响
蒋鹏, 徐富贤, 张林, 周兴兵, 朱永川, 郭晓艺, 刘茂, 陈琳, 张容, 熊洪
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210288
摘要:
探明高温高湿稻区增密减氮对杂交稻产量形成和氮肥利用率的影响, 可为高温高湿稻区氮肥优化管理和合理密植提供依据。本研究以杂交稻‘内6优107’为材料, 于2018—2019年在典型的高温高湿稻区四川省泸州市进行大田试验。试验设6个密度与施氮量组合, 分别为低密高氮(习惯移栽密度16.5 万穴∙hm−2, 施氮量为180 kg∙hm−2, LDNck)、低密减氮15% (LDN−15%)、低密减氮30% (LDN−30%)、增密减氮15% (增密27%, HDN−15%)、增密减氮30% (HDN−30%)和低密不施氮(LDN0)。结果表明: 不同密肥组合对杂交稻产量影响显著(P<0.01)。与LDNck相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻产量分别增加4.3%~4.9%和2.3%~3.6%, 其优势主要表现在每穗粒数、结实率、花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率和收获指数上。LDN−15%和LDN−30%杂交稻产量较LDNck分别降低2.3%~2.5%和4.8%~5.0%, 较低的有效穗、干物质、花后干物质积累及花后干物质积累对产量的贡献率是其减产的主要原因。HDN−15%和HDN−30%杂交稻花后氮素积累量、成熟期氮素吸收量低于LDNck处理, 但其花前氮素转运量、花前氮素转运效率、花前氮素转运贡献率、氮素干物质生产效率、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均高于LDNck处理, 因而HDN−15%和HDN−30%处理每生产1000 kg稻谷需氮量分别减少6.8%~8.4%和9.0%~9.9%。与LDNck处理相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻氮肥农学利用率分别增加36.7%~37.4%和55.5%~60.4%、氮肥偏生产力增加22.8%~23.5%和46.3%~48.2%、氮肥吸收利用率增加5.6%~12.0%和17.0%~20.0%。可见, 在高温高湿稻区杂交稻生产上宜采用栽插密度为21.0万穴∙hm−2和施氮量为126~153 kg∙hm−2的组合。 探明高温高湿稻区增密减氮对杂交稻产量形成和氮肥利用率的影响, 可为高温高湿稻区氮肥优化管理和合理密植提供依据。本研究以杂交稻‘内6优107’为材料, 于2018—2019年在典型的高温高湿稻区四川省泸州市进行大田试验。试验设6个密度与施氮量组合, 分别为低密高氮(习惯移栽密度16.5 万穴∙hm−2, 施氮量为180 kg∙hm−2, LDNck)、低密减氮15% (LDN−15%)、低密减氮30% (LDN−30%)、增密减氮15% (增密27%, HDN−15%)、增密减氮30% (HDN−30%)和低密不施氮(LDN0)。结果表明: 不同密肥组合对杂交稻产量影响显著(P<0.01)。与LDNck相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻产量分别增加4.3%~4.9%和2.3%~3.6%, 其优势主要表现在每穗粒数、结实率、花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率和收获指数上。LDN−15%和LDN−30%杂交稻产量较LDNck分别降低2.3%~2.5%和4.8%~5.0%, 较低的有效穗、干物质、花后干物质积累及花后干物质积累对产量的贡献率是其减产的主要原因。HDN−15%和HDN−30%杂交稻花后氮素积累量、成熟期氮素吸收量低于LDNck处理, 但其花前氮素转运量、花前氮素转运效率、花前氮素转运贡献率、氮素干物质生产效率、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均高于LDNck处理, 因而HDN−15%和HDN−30%处理每生产1000 kg稻谷需氮量分别减少6.8%~8.4%和9.0%~9.9%。与LDNck处理相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻氮肥农学利用率分别增加36.7%~37.4%和55.5%~60.4%、氮肥偏生产力增加22.8%~23.5%和46.3%~48.2%、氮肥吸收利用率增加5.6%~12.0%和17.0%~20.0%。可见, 在高温高湿稻区杂交稻生产上宜采用栽插密度为21.0万穴∙hm−2和施氮量为126~153 kg∙hm−2的组合。
施肥模式对青稞田土壤潜在固氮速率和自生固氮微生物群落结构的影响
马瑞萍, 戴相林, 刘国一, 谢永春, 高小丽, 高雪
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210148
摘要:
自生固氮是陆地生态系统氮素的重要来源。本研究以位于西藏拉萨的肥料长期定位试验站为平台, 选取不施肥(CK)、单施化肥(F)、单施羊粪(M)、化肥配施羊粪(FM)和化肥配施秸秆(FS)5个处理, 于青稞收获期采集土样, 采用15N同位素标记、定量PCR和高通量测序技术, 分析不同施肥模式下土壤理化性质、固氮微生物丰度、群落结构和潜在固氮速率的变化规律, 以期为西藏高原青稞田制定科学合理的施肥策略, 保障西藏高原农业绿色发展提供科学依据。结果表明: 1)相比于CK和F处理, M、FM和FS处理可显著(P<0.05)提高土壤有机碳和全氮含量。FM处理下土壤铵态氮含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05), 而M处理下土壤有机碳、全氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05)。2)不同施肥处理下青稞田土壤潜在固氮速率为2.63~4.07 μg∙kg−1∙d−1。施肥会降低土壤潜在固氮速率, 增施有机肥(羊粪或秸秆)则加剧了抑制效应, 但羊粪的抑制效应小于秸秆, 土壤铵态氮含量是影响土壤潜在固氮速率的主要因子。3) M或FM处理可显著(P<0.05)提高nifH基因丰度, 而F或FS处理则相反, 土壤全氮含量是影响nifH基因丰度的关键因子。4)不同施肥模式显著改变了固氮微生物群落结构, 其群落结构相似性大致可以分为3类, 分别为CK, M以及F、FM和FS, 有效磷、pH和C/N是调控固氮微生物群落结构的关键因子。综上所述, 单施羊粪(M)处理是提高青稞田土壤肥力、增加固氮微生物丰度, 减少固氮速率下降幅度的最佳施肥模式。 自生固氮是陆地生态系统氮素的重要来源。本研究以位于西藏拉萨的肥料长期定位试验站为平台, 选取不施肥(CK)、单施化肥(F)、单施羊粪(M)、化肥配施羊粪(FM)和化肥配施秸秆(FS)5个处理, 于青稞收获期采集土样, 采用15N同位素标记、定量PCR和高通量测序技术, 分析不同施肥模式下土壤理化性质、固氮微生物丰度、群落结构和潜在固氮速率的变化规律, 以期为西藏高原青稞田制定科学合理的施肥策略, 保障西藏高原农业绿色发展提供科学依据。结果表明: 1)相比于CK和F处理, M、FM和FS处理可显著(P<0.05)提高土壤有机碳和全氮含量。FM处理下土壤铵态氮含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05), 而M处理下土壤有机碳、全氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05)。2)不同施肥处理下青稞田土壤潜在固氮速率为2.63~4.07 μg∙kg−1∙d−1。施肥会降低土壤潜在固氮速率, 增施有机肥(羊粪或秸秆)则加剧了抑制效应, 但羊粪的抑制效应小于秸秆, 土壤铵态氮含量是影响土壤潜在固氮速率的主要因子。3) M或FM处理可显著(P<0.05)提高nifH基因丰度, 而F或FS处理则相反, 土壤全氮含量是影响nifH基因丰度的关键因子。4)不同施肥模式显著改变了固氮微生物群落结构, 其群落结构相似性大致可以分为3类, 分别为CK, M以及F、FM和FS, 有效磷、pH和C/N是调控固氮微生物群落结构的关键因子。综上所述, 单施羊粪(M)处理是提高青稞田土壤肥力、增加固氮微生物丰度, 减少固氮速率下降幅度的最佳施肥模式。
农户采纳稻虾共作模式意愿的影响因素及其异质性
胡乃娟, 王羽涛, 陈倩, 朱利群
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210281
摘要:
近年来, 水稻—小龙虾共作(稻虾共作)作为一种生态农业模式受到大力推广, 农户作为直接生产决策者, 厘清其采纳意愿及影响机理, 对稻虾共作模式的科学推广和可持续发展具有重要意义。本研究基于江苏省5市603个农户的调查数据, 采用计划行为理论和有序Logistic模型, 明确了农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素和异质性。结果表明: 1)样本中有56.88%的农户愿意采纳稻虾共作模式, 且收益预期是关键影响因素; 2)行为态度、主观规范和知觉行为控制均显著影响农户稻虾共作模式的采纳意愿; 3)不同限定条件下, 农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素具有异质性, 具体来说, 基础设施完备和兼业化对高预期收益农户采纳意愿的影响更强, 给予补贴、受邻里效应影响越小的农户采纳意愿越强, 同时, 受邻里影响小的农户对技术培训及学习容易程度要求越高, 给予补贴和提高农技部门指导效果可以提高基础设施不完备地区农户的采纳意愿, 邻里效应和兼业化对技术学习难易有负向影响, 而收益预期、环境预期能激励农户采纳生态农业模式。据此, 提出政府部门应加强技术培训力度和指导效果、完善基础设施、加快经营主体培育、探索差异化激励政策等政策建议。 近年来, 水稻—小龙虾共作(稻虾共作)作为一种生态农业模式受到大力推广, 农户作为直接生产决策者, 厘清其采纳意愿及影响机理, 对稻虾共作模式的科学推广和可持续发展具有重要意义。本研究基于江苏省5市603个农户的调查数据, 采用计划行为理论和有序Logistic模型, 明确了农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素和异质性。结果表明: 1)样本中有56.88%的农户愿意采纳稻虾共作模式, 且收益预期是关键影响因素; 2)行为态度、主观规范和知觉行为控制均显著影响农户稻虾共作模式的采纳意愿; 3)不同限定条件下, 农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素具有异质性, 具体来说, 基础设施完备和兼业化对高预期收益农户采纳意愿的影响更强, 给予补贴、受邻里效应影响越小的农户采纳意愿越强, 同时, 受邻里影响小的农户对技术培训及学习容易程度要求越高, 给予补贴和提高农技部门指导效果可以提高基础设施不完备地区农户的采纳意愿, 邻里效应和兼业化对技术学习难易有负向影响, 而收益预期、环境预期能激励农户采纳生态农业模式。据此, 提出政府部门应加强技术培训力度和指导效果、完善基础设施、加快经营主体培育、探索差异化激励政策等政策建议。
有机栽培条件下种苗大小对党参成药特性的影响
刘兰兰, 郭凤霞, 陈 垣, 陈永中, 王红燕, 张碧全, 郭爱惠
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210188
摘要:
生态栽培是中药材产业发展的必然趋势。党参种苗大小参差不齐, 为了探明种苗大小对其成药特性的影响, 将种苗分为大苗(BS)、中苗(MS)、小苗(SS)和特小苗(SLS), 并进行全程有机肥栽培, 系统比较各级种苗的成药产量特性。结果表明, 不同大小种苗返青后阶段性异速生长趋势明显, 种苗越大返青越早, 前期长势越强但中后期减弱越明显, 侧根数显著增加, 根显著伸长, 根含水量高, 发病率越高; 而种苗越小返青率越低, 但返青株抗病性越强, 成活率越高, 前期长势弱但中后期加快。导致不同大小种苗 的成药株个体和群体的产量差异性并不显著, 平均鲜药材产量MS和SS组最高(8 225.1 kg?hm–2)和次之(8 125.0 kg?hm–2), 较BS组分别提高23.4%和21.9%, 较SLS组分别提高45.2%和43.4%; 平均干药材产量SS和MS组最高(2 938.1 kg?hm–2)和次之(2 681.1 kg?hm–2), 较BS组分别提高37.8%和25.7%, 较SLS组分别提高53.6%和40.1%。各级种苗成药根发病率差异性虽不显著, 依次为BS(6.4%)、MS (6%)、SS(3.9%)和SLS(3.6%), 但发病程度差异性极显著, MS和BS的病情指数分别为4.66%和2.93%, 均较SLS(1.32%)和SS(0.97%)极显著增大(P<0.01)。综评指数排序为SS(0.734)>SLS(0.636)>MS(0.409)>BS(0.282)。这说明有机栽培党参药材产出性能并不随种苗增大而提高, 党参种苗可塑性强, 在成药期建植策略不同, 研究结果打破了对党参种苗选留的传统认知, 建议生产上不要盲目追求大苗, 轻易淘汰特小苗, 特小苗可适当增加移栽密度和生态防鸟虫提高返青率, 大苗可适当降低移栽密度或搭架提高返青株成活率, 有效提高党参的生态有机栽培成效。 生态栽培是中药材产业发展的必然趋势。党参种苗大小参差不齐, 为了探明种苗大小对其成药特性的影响, 将种苗分为大苗(BS)、中苗(MS)、小苗(SS)和特小苗(SLS), 并进行全程有机肥栽培, 系统比较各级种苗的成药产量特性。结果表明, 不同大小种苗返青后阶段性异速生长趋势明显, 种苗越大返青越早, 前期长势越强但中后期减弱越明显, 侧根数显著增加, 根显著伸长, 根含水量高, 发病率越高; 而种苗越小返青率越低, 但返青株抗病性越强, 成活率越高, 前期长势弱但中后期加快。导致不同大小种苗 的成药株个体和群体的产量差异性并不显著, 平均鲜药材产量MS和SS组最高(8 225.1 kg?hm–2)和次之(8 125.0 kg?hm–2), 较BS组分别提高23.4%和21.9%, 较SLS组分别提高45.2%和43.4%; 平均干药材产量SS和MS组最高(2 938.1 kg?hm–2)和次之(2 681.1 kg?hm–2), 较BS组分别提高37.8%和25.7%, 较SLS组分别提高53.6%和40.1%。各级种苗成药根发病率差异性虽不显著, 依次为BS(6.4%)、MS (6%)、SS(3.9%)和SLS(3.6%), 但发病程度差异性极显著, MS和BS的病情指数分别为4.66%和2.93%, 均较SLS(1.32%)和SS(0.97%)极显著增大(P<0.01)。综评指数排序为SS(0.734)>SLS(0.636)>MS(0.409)>BS(0.282)。这说明有机栽培党参药材产出性能并不随种苗增大而提高, 党参种苗可塑性强, 在成药期建植策略不同, 研究结果打破了对党参种苗选留的传统认知, 建议生产上不要盲目追求大苗, 轻易淘汰特小苗, 特小苗可适当增加移栽密度和生态防鸟虫提高返青率, 大苗可适当降低移栽密度或搭架提高返青株成活率, 有效提高党参的生态有机栽培成效。
不同类型水稻品种产量形成对微纳米气泡响应的差异
钱银飞, 陈金, 邵彩虹, 关贤交, 邱才飞, 陈先茂, 梁喜欢, 谢江, 邓国强, 彭春瑞
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210194
摘要:
为评估微纳米气泡对不同类型水稻品种的生长发育及产量形成的影响的差异以及这种差异所带来的微纳米气泡应用策略的启示。以江西主推的超级稻品种‘五丰优T025’ 和常规稻品种‘赣晚籼37’为试验材料,于2019-2020年开展了微纳米气泡(MNB)与普通水(对照 CK)灌溉对超级稻和常规稻的生长发育及产量构成的影响的盆栽试验。结果表明, 1)MNB显著增加了土壤溶液中溶解氧浓度, 增加了水稻根系体积和干重, 提高了α-NA氧化量、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积, 促进了叶片的叶绿素含量和净光合速率的增加, 促进了生物产量的积累和经济系数的提高, 增加了水稻的穗长, 着粒密度、一二级枝梗和主轴数及其着生其上的粒数和结实率, 最终提高了籽粒产量; 2)MNB提高常规稻产量8.46%~17.9%, 提高超级稻产量11.32%~22.09%, 以超级稻增幅较大; 3)MNB主要增加了常规稻的穗数(6.67%~16.67%)和超级稻的穗粒数(3.23%~7.2%)和结实率(1.14%~6.57%); 4)MNB提高常规稻穗数原因主要是在水稻生育前期促进了水稻分蘖的发生, 使得常规稻具有最大分蘖数; 而MNB提高超级稻穗粒数和结实率主要原因在于提高了水稻生育中后期的叶片的光合作用, 减缓了叶片的衰老, 提高了分蘖成穗率和光合物质的积累, 提高了二次枝梗和主轴上籽粒的数量及结实率, 提高了经济系数。可见, 通过微纳米气泡可进一步提升常规稻和超级稻的产量。常规稻可在分蘖期之前适当增加微纳米气泡供给以增加穗数增产, 而超级稻可在抽穗后增加微纳米气泡的供给以提高穗粒数和结实率而增产。 为评估微纳米气泡对不同类型水稻品种的生长发育及产量形成的影响的差异以及这种差异所带来的微纳米气泡应用策略的启示。以江西主推的超级稻品种‘五丰优T025’ 和常规稻品种‘赣晚籼37’为试验材料,于2019-2020年开展了微纳米气泡(MNB)与普通水(对照 CK)灌溉对超级稻和常规稻的生长发育及产量构成的影响的盆栽试验。结果表明, 1)MNB显著增加了土壤溶液中溶解氧浓度, 增加了水稻根系体积和干重, 提高了α-NA氧化量、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积, 促进了叶片的叶绿素含量和净光合速率的增加, 促进了生物产量的积累和经济系数的提高, 增加了水稻的穗长, 着粒密度、一二级枝梗和主轴数及其着生其上的粒数和结实率, 最终提高了籽粒产量; 2)MNB提高常规稻产量8.46%~17.9%, 提高超级稻产量11.32%~22.09%, 以超级稻增幅较大; 3)MNB主要增加了常规稻的穗数(6.67%~16.67%)和超级稻的穗粒数(3.23%~7.2%)和结实率(1.14%~6.57%); 4)MNB提高常规稻穗数原因主要是在水稻生育前期促进了水稻分蘖的发生, 使得常规稻具有最大分蘖数; 而MNB提高超级稻穗粒数和结实率主要原因在于提高了水稻生育中后期的叶片的光合作用, 减缓了叶片的衰老, 提高了分蘖成穗率和光合物质的积累, 提高了二次枝梗和主轴上籽粒的数量及结实率, 提高了经济系数。可见, 通过微纳米气泡可进一步提升常规稻和超级稻的产量。常规稻可在分蘖期之前适当增加微纳米气泡供给以增加穗数增产, 而超级稻可在抽穗后增加微纳米气泡的供给以提高穗粒数和结实率而增产。
山西省春玉米机械粒收质量及其影响因素分析
阎晓光, 李洪, 董红芬, 李爱军, 王国梁, 周楠, 胡滢, 杜艳伟
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210151
摘要:
开展玉米机械粒收质量及其影响因素研究, 对推动山西省玉米机械粒收发展, 提升玉米产业核心竞争力有重要意义。本文以5个前期试验筛选的适宜机械粒收品种为材料, 设置6个收获时期在同一地块, 采用同一台机械与同一位农机手操作收获, 研究不同收获期对机械粒收质量与产量的影响。研究表明, 籽粒含水率随着收获时期的延迟降低; 籽粒破碎率与机收落粒率随着收获时期延迟前期快速降低后期趋于稳定略有升高; 杂质率随着收获时期的延迟逐步降低最后趋于稳定; 落穗损失率随着收获时期的延迟升高。10月15日收获比9月24日收获平均增产11.9%。高的籽粒破碎率是限制山西省春玉米机械粒收的主要因素。籽粒含水率与破碎率模型y=0.03x2−1.224x+16.78 (R2=0.802**)。当籽粒含水率为20.4%时, 籽粒破碎率最低。籽粒含水率在15.6%~25.2%区间收获, 破碎率能够达到≤5%的国家标准。在山西省春玉米区选择适宜机械粒收品种, 收获时间推迟到10月15日, 可达到理想粒收质量并增产。‘长单511’‘迪卡159’和‘长单716’在粒收质量与产量方面均表现优秀, 可作为山西省春玉米区机械粒收品种推广应用。 开展玉米机械粒收质量及其影响因素研究, 对推动山西省玉米机械粒收发展, 提升玉米产业核心竞争力有重要意义。本文以5个前期试验筛选的适宜机械粒收品种为材料, 设置6个收获时期在同一地块, 采用同一台机械与同一位农机手操作收获, 研究不同收获期对机械粒收质量与产量的影响。研究表明, 籽粒含水率随着收获时期的延迟降低; 籽粒破碎率与机收落粒率随着收获时期延迟前期快速降低后期趋于稳定略有升高; 杂质率随着收获时期的延迟逐步降低最后趋于稳定; 落穗损失率随着收获时期的延迟升高。10月15日收获比9月24日收获平均增产11.9%。高的籽粒破碎率是限制山西省春玉米机械粒收的主要因素。籽粒含水率与破碎率模型y=0.03x2−1.224x+16.78 (R2=0.802**)。当籽粒含水率为20.4%时, 籽粒破碎率最低。籽粒含水率在15.6%~25.2%区间收获, 破碎率能够达到≤5%的国家标准。在山西省春玉米区选择适宜机械粒收品种, 收获时间推迟到10月15日, 可达到理想粒收质量并增产。‘长单511’‘迪卡159’和‘长单716’在粒收质量与产量方面均表现优秀, 可作为山西省春玉米区机械粒收品种推广应用。
中国农业碳排放效率测度、空间溢出与影响因素
吴昊玥, 黄瀚蛟, 何宇, 陈文宽
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210204
摘要:
准确测度农业碳排放效率并分析关键影响因素, 可为加快实现农业减排增效提供理论参考。已有研究未将碳排放与其他要素的共同作用进行分离, 研究实质为碳排放约束下的农业生产效率, 而非农业碳排放效率。为完善既有测算思路, 本文在农业全要素框架下搭建碳排放效率的理论模型, 基于GB-US-SBM模型测算2000—2019年间中国30省(市、自治区)的农业碳排放松弛量, 根据碳排放松弛量与实际值计算农业碳排放效率。在此基础上, 从产业、要素、环境3个方面出发, 采用空间杜宾模型探讨农业碳排放效率的影响因素与溢出效应。结果表明: 研究期内中国农业碳排放效率均值为0.778, 具有较大减排潜力。省级层面上, 仅内蒙古和青海两地的农业碳排放效率达到1.000, 其余地区均存在不同规模的减排空间; 根据总量与效率的双重特征, 将30省(市、自治区)分为高排高效区、低排高效区、高排低效区和低排低效区。中国农业碳排放效率全局Moran’s I显著大于0 (P<0.01), 说明效率整体存在空间自相关性。空间杜宾模型结果显示, 农业碳排放效率具有显著的正向溢出效应, 表明邻近地区间的效率呈良性互动的演进特征。就直接效应而言, 本省的农业产业结构、农业投资强度、财政支农力度和受灾程度对本省农业碳排放效率存在负向影响, 有效灌溉率和城镇化率则表现为正向作用。从溢出效应来看, 邻近地区的受灾程度将负向影响本省农业碳排放效率, 而城镇化率则呈积极影响。研究结果可为我国分区域、分类别推进低碳农业发展提供理论依据。 准确测度农业碳排放效率并分析关键影响因素, 可为加快实现农业减排增效提供理论参考。已有研究未将碳排放与其他要素的共同作用进行分离, 研究实质为碳排放约束下的农业生产效率, 而非农业碳排放效率。为完善既有测算思路, 本文在农业全要素框架下搭建碳排放效率的理论模型, 基于GB-US-SBM模型测算2000—2019年间中国30省(市、自治区)的农业碳排放松弛量, 根据碳排放松弛量与实际值计算农业碳排放效率。在此基础上, 从产业、要素、环境3个方面出发, 采用空间杜宾模型探讨农业碳排放效率的影响因素与溢出效应。结果表明: 研究期内中国农业碳排放效率均值为0.778, 具有较大减排潜力。省级层面上, 仅内蒙古和青海两地的农业碳排放效率达到1.000, 其余地区均存在不同规模的减排空间; 根据总量与效率的双重特征, 将30省(市、自治区)分为高排高效区、低排高效区、高排低效区和低排低效区。中国农业碳排放效率全局Moran’s I显著大于0 (P<0.01), 说明效率整体存在空间自相关性。空间杜宾模型结果显示, 农业碳排放效率具有显著的正向溢出效应, 表明邻近地区间的效率呈良性互动的演进特征。就直接效应而言, 本省的农业产业结构、农业投资强度、财政支农力度和受灾程度对本省农业碳排放效率存在负向影响, 有效灌溉率和城镇化率则表现为正向作用。从溢出效应来看, 邻近地区的受灾程度将负向影响本省农业碳排放效率, 而城镇化率则呈积极影响。研究结果可为我国分区域、分类别推进低碳农业发展提供理论依据。
不同水氮管理对梨园土壤氨挥发的影响
邢寒冰, 董文旭, 庞桂斌, 胡春胜
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210133
摘要(20) HTML(1) PDF(8)
摘要:
根际注射施肥在果树种植上应用广泛, 但目前注射施肥及配套灌溉管理对果园氨挥发的影响尚不明确。本文于2019年3—9月在河北省晋州市果园示范基地进行, 利用动态箱法分析了梨树追肥时期不同水氮管理下土壤氨挥发速率和损失量的变化规律。试验设置5个处理: 不施肥(CK)、氮肥表面撒施+常规灌溉(BW1)、注射施肥+常规灌溉(IW1)、氮肥表面撒施+节水灌溉(BW2)、注射施肥+节水灌溉(IW2)。结果表明, 各处理各时期氨挥发基本在施肥后1 d达到峰值,在5-10 d后结束。BW1、IW1、BW2、IW2氨挥发损失量差异均达显著水平(P<0.05),分别为24.05 kg·hm−2、8.43 kg·hm−2、31.94 kg·hm−2和14.06 kg·hm−2 ; 与传统管理(BW1)相比注射施肥处理(IW1和IW2)减排率分别达64.95%与41.54%。撒施处理氨挥发受灌溉量影响较大, 根际注射施肥可以显著降低氨挥发的排放, 且受灌溉量影响较小。相关系分析表明, 氨挥发与土壤铵态氮含量和pH呈正相关, 与硝态氮含量呈负相关, 且与铵态氮和硝态氮的相关性均达到极显著水平(P<0.01); 土壤水分与铵态氮呈正相关且达极显著水平(P<0.01)。与传统管理方式相比, 根际注射施肥与节水灌溉结合是减少果园氨挥发的有效途径之一。 根际注射施肥在果树种植上应用广泛, 但目前注射施肥及配套灌溉管理对果园氨挥发的影响尚不明确。本文于2019年3—9月在河北省晋州市果园示范基地进行, 利用动态箱法分析了梨树追肥时期不同水氮管理下土壤氨挥发速率和损失量的变化规律。试验设置5个处理: 不施肥(CK)、氮肥表面撒施+常规灌溉(BW1)、注射施肥+常规灌溉(IW1)、氮肥表面撒施+节水灌溉(BW2)、注射施肥+节水灌溉(IW2)。结果表明, 各处理各时期氨挥发基本在施肥后1 d达到峰值,在5-10 d后结束。BW1、IW1、BW2、IW2氨挥发损失量差异均达显著水平(P<0.05),分别为24.05 kg·hm−2、8.43 kg·hm−2、31.94 kg·hm−2和14.06 kg·hm−2 ; 与传统管理(BW1)相比注射施肥处理(IW1和IW2)减排率分别达64.95%与41.54%。撒施处理氨挥发受灌溉量影响较大, 根际注射施肥可以显著降低氨挥发的排放, 且受灌溉量影响较小。相关系分析表明, 氨挥发与土壤铵态氮含量和pH呈正相关, 与硝态氮含量呈负相关, 且与铵态氮和硝态氮的相关性均达到极显著水平(P<0.01); 土壤水分与铵态氮呈正相关且达极显著水平(P<0.01)。与传统管理方式相比, 根际注射施肥与节水灌溉结合是减少果园氨挥发的有效途径之一。
地下滴灌量与滴灌带间距对夏玉米生长发育的影响
要家威, 齐永青, 李怀辉, 沈彦俊
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210058
摘要:
为探究地下滴灌条件下不同灌溉量与滴灌带间距对夏玉米生长发育与耗水特征的影响, 查明地下滴灌对田间尺度水平衡的影响特征, 基于2种灌溉定额(62 mm和35 mm)与3种滴灌带间距(60 cm、80 cm和100 cm)的田间试验, 并以华北典型农田地面灌溉方式为对照, 分析不同处理对夏玉米生长发育、土壤剖面水分分布、蒸散量及土壤蒸发的影响。结果表明: 地下滴灌处理灌溉水主要停留于20~60 cm土层, 灌溉量越高, 湿润范围越大; 相对地面灌溉处理, 地下滴灌处理地表0~20 cm与60~100 cm土壤含水量相对较低。玉米株高、叶面积指数与干物质积累量随地下滴灌灌溉量的增加而增加, 地面灌溉处理可促进株高与干物质积累, 地下滴灌低灌溉量导致玉米生育进程延迟。与地面灌溉处理相比, 地下滴灌处理可在减少22%的灌溉量的条件下保证作物产量无显著下降, 土壤蒸发相对降低30%, 蒸散量相对降低8%, E/ET值由0.34降低至0.27, 灌溉水利用效率提高20%, 收获指数增加10%。不同滴灌带间距处理对玉米生长发育及耗水特征无显著影响。综合夏玉米生长、产量、灌溉水利用效率和滴灌设备投资成本, 本试验条件下最优设计方案为灌溉量为62 mm, 滴灌带间距为100 cm。 为探究地下滴灌条件下不同灌溉量与滴灌带间距对夏玉米生长发育与耗水特征的影响, 查明地下滴灌对田间尺度水平衡的影响特征, 基于2种灌溉定额(62 mm和35 mm)与3种滴灌带间距(60 cm、80 cm和100 cm)的田间试验, 并以华北典型农田地面灌溉方式为对照, 分析不同处理对夏玉米生长发育、土壤剖面水分分布、蒸散量及土壤蒸发的影响。结果表明: 地下滴灌处理灌溉水主要停留于20~60 cm土层, 灌溉量越高, 湿润范围越大; 相对地面灌溉处理, 地下滴灌处理地表0~20 cm与60~100 cm土壤含水量相对较低。玉米株高、叶面积指数与干物质积累量随地下滴灌灌溉量的增加而增加, 地面灌溉处理可促进株高与干物质积累, 地下滴灌低灌溉量导致玉米生育进程延迟。与地面灌溉处理相比, 地下滴灌处理可在减少22%的灌溉量的条件下保证作物产量无显著下降, 土壤蒸发相对降低30%, 蒸散量相对降低8%, E/ET值由0.34降低至0.27, 灌溉水利用效率提高20%, 收获指数增加10%。不同滴灌带间距处理对玉米生长发育及耗水特征无显著影响。综合夏玉米生长、产量、灌溉水利用效率和滴灌设备投资成本, 本试验条件下最优设计方案为灌溉量为62 mm, 滴灌带间距为100 cm。
纳米零价铁(nZVI)对蚯蚓-微生物-土壤生态系统的毒性效应研究
刘嫦娥, 岳敏慧, 谭辉林, 张悦, 张维兰, 肖艳兰, 潘瑛, 段昌群
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210156
摘要(10) HTML(1) PDF(3)
摘要:
为解决土壤重金属污染问题,纳米零价铁(nZVI)被广泛应用且备受关注, 而nZVI对土壤无脊椎动物、土壤质量、微生物群落等的潜在影响缺乏系统的研究。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida) (蚯蚓密度为0、10条∙kg−1土)为研究对象,探讨不同浓度nZVI(nZVI:土壤质量为0、0.05%、0.25%和0.5%) 暴露15d、30d和45d后,蚯蚓-微生物-土壤生态系统的响应, 为评价nZVI的环境安全性提供参考。结果表明, 暴露45 d后, nZVI对蚯蚓存活和生物量无显著影响 (P>0.05),0.5% nZVI处理中蚯蚓的存活率和体内MDA含量与15 d相比分别降低27.66%和0.86 nmol∙g−1; 而蚯蚓生物量和CAT活性分别增加了1.20倍和2.62倍。门或属水平下, nZVI对土壤微生物相对丰度、多样性指数和丰度指数无显著影响(P>0.05); 与无添加nZVI处理相比,蚯蚓介导下 0.5% nZVI处理中土壤中大团聚体(>250 μm)所占比例、团聚体平均重量直径和速效磷含量分别显著升高15.69%、12.59%和21.20%。蚯蚓介导下nZVI处理中土壤大团聚体所占比例、团聚体平均重量直径显著高于无蚯蚓投加的nZVI处理, 可见, nZVI胁迫下蚯蚓活动极显著提高土壤团聚体结构的稳定性(P<0.001)。本研究发现长期暴露nZVI对土壤微生物群落特征无显著影响, 但可以促进土壤蚯蚓的生长,从而进一步提高了土壤营养元素的生物有效性, 为nZVI应用于污染修复与治理的环境安全性评估提供了科学依据。 为解决土壤重金属污染问题,纳米零价铁(nZVI)被广泛应用且备受关注, 而nZVI对土壤无脊椎动物、土壤质量、微生物群落等的潜在影响缺乏系统的研究。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida) (蚯蚓密度为0、10条∙kg−1土)为研究对象,探讨不同浓度nZVI(nZVI:土壤质量为0、0.05%、0.25%和0.5%) 暴露15d、30d和45d后,蚯蚓-微生物-土壤生态系统的响应, 为评价nZVI的环境安全性提供参考。结果表明, 暴露45 d后, nZVI对蚯蚓存活和生物量无显著影响 (P>0.05),0.5% nZVI处理中蚯蚓的存活率和体内MDA含量与15 d相比分别降低27.66%和0.86 nmol∙g−1; 而蚯蚓生物量和CAT活性分别增加了1.20倍和2.62倍。门或属水平下, nZVI对土壤微生物相对丰度、多样性指数和丰度指数无显著影响(P>0.05); 与无添加nZVI处理相比,蚯蚓介导下 0.5% nZVI处理中土壤中大团聚体(>250 μm)所占比例、团聚体平均重量直径和速效磷含量分别显著升高15.69%、12.59%和21.20%。蚯蚓介导下nZVI处理中土壤大团聚体所占比例、团聚体平均重量直径显著高于无蚯蚓投加的nZVI处理, 可见, nZVI胁迫下蚯蚓活动极显著提高土壤团聚体结构的稳定性(P<0.001)。本研究发现长期暴露nZVI对土壤微生物群落特征无显著影响, 但可以促进土壤蚯蚓的生长,从而进一步提高了土壤营养元素的生物有效性, 为nZVI应用于污染修复与治理的环境安全性评估提供了科学依据。
滨海重盐碱地人工柽柳对直灌咸水与施氮磷的响应
邱发根, 杨莉琳, 于海英, 刘敏, 谢志霞, 朱向梅
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210209
摘要:
针对滨海重盐碱地土壤缺氮(N)、贫磷(P)、干旱与盐胁迫的突出问题, 以促进柽柳(Tamarix chinensis Lour)固碳(C)排盐、快速生长、改良盐碱地为目标,围绕利用当地咸水资源缓解春季干旱与返盐双重危害的核心问题开展研究。在华北低平原区的滨海重盐碱地布设了为期4年的咸水与施肥的2因素定位试验。试验设不灌水和灌溉地下咸水条件下的不施肥(CK、 WCK),单施氮(N、WN)和施氮磷(NP、 WNP),共6个处理。研究结果:柽柳长高、增粗和蘖枝萌发均发生在春季—夏季,这3个指标虽同期却不同时不同步。灌溉咸水不仅降低柽柳植株含水率、鲜重与叶干重,而且降低柽柳茎杆与叶片的N含量,但柽柳叶P含量平均提高11.8%。连续3年灌溉咸水抑制柽柳的株高、茎粗和冠幅,但促进分蘖。不灌咸水条件下的NP处理能显著促进柽柳株高、茎粗和冠幅的增加,且提前1个月结束株高生长速率的下降。然而,灌溉咸水条件下施NP肥(WNP)处理可延缓春季—夏季柽柳株高与茎增粗生长速率的下降,提升孽枝萌发率,提高茎杆和叶片的N含量、促进Ca2+和Mg2+向叶片转移。但是连续灌溉咸水抑制柽柳生长,减少N吸收的负面影响不容忽视。 针对滨海重盐碱地土壤缺氮(N)、贫磷(P)、干旱与盐胁迫的突出问题, 以促进柽柳(Tamarix chinensis Lour)固碳(C)排盐、快速生长、改良盐碱地为目标,围绕利用当地咸水资源缓解春季干旱与返盐双重危害的核心问题开展研究。在华北低平原区的滨海重盐碱地布设了为期4年的咸水与施肥的2因素定位试验。试验设不灌水和灌溉地下咸水条件下的不施肥(CK、 WCK),单施氮(N、WN)和施氮磷(NP、 WNP),共6个处理。研究结果:柽柳长高、增粗和蘖枝萌发均发生在春季—夏季,这3个指标虽同期却不同时不同步。灌溉咸水不仅降低柽柳植株含水率、鲜重与叶干重,而且降低柽柳茎杆与叶片的N含量,但柽柳叶P含量平均提高11.8%。连续3年灌溉咸水抑制柽柳的株高、茎粗和冠幅,但促进分蘖。不灌咸水条件下的NP处理能显著促进柽柳株高、茎粗和冠幅的增加,且提前1个月结束株高生长速率的下降。然而,灌溉咸水条件下施NP肥(WNP)处理可延缓春季—夏季柽柳株高与茎增粗生长速率的下降,提升孽枝萌发率,提高茎杆和叶片的N含量、促进Ca2+和Mg2+向叶片转移。但是连续灌溉咸水抑制柽柳生长,减少N吸收的负面影响不容忽视。
基于热量定量密植协同提升春玉米粒收品种产量及热量利用效率
于胜男, 高聚林, 明博, 王振, 张宝林, 于晓芳, 孙继颖, 梁红伟, 王志刚
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210231
摘要:
以缩短熟期换取充分脱水时间的机械粒收品种选择和推广给北方春玉米增产和热量充分利用提出了新的挑战, 揭示不同热量条件下玉米粒收品种如何通过合理密植实现产量和热量资源高效利用协同的机制, 可为机械粒收品种高产高效栽培和大面积推广提供理论依据。本研究以不同类型玉米品种为材料, 在内蒙古四个不同热量条件区域进行密度联网试验, 分析密度对不同类型品种阶段发育、产量形成和热量利用效率(HUE)的影响, 并解析其对热量资源的响应规律。结果表明, 机械粒收品种均在区域≥10 ℃积温利用率达到86.0%~89.3%的前提下获得最高产量, 各区域机械粒收品种最高产量及其对应密度均高于主推品种, 特别是在热量有限区域差异明显。机械粒收品种最高产量对应密度随热量资源总量增加呈线性降低, 区域≥10 ℃积温每减少100 ℃, 密度增加0.17万株·hm?2。热量有限区域(以种植中早熟、早熟品种为主的生态区), 机械粒收品种的花前花后生育天数比例、≥10 ℃积温比例、生物量比例均趋近5:5, 实现最高产量需在常规种植密度6.0万株·hm?2 的基础上增密2.8~3.1万株·hm?2, 增密后产量在11.1~12.7 t·hm?2之间,可增产20.1%~23.3%, HUE可提高20.6%~30.1%; 热量充沛区域内(以种植中晚熟或晚熟品种为主的生态区), 机械粒收品种花前花后生育天数比例及积温比例趋近4.5:5.5, 花前花后生物量比例为4:6, 产量在15.4~16.9t·hm?2, 实现最高产量需在6.0万株·hm?2 基础上增密2.1~2.3万株·hm?2, 增密后可增产6.1%~11.5%, HUE可提高8.6%~17.5%。可见,品种热量需求与区域热量资源有效匹配是获得高产并充分挖掘区域产量潜力的前提,基于热量资源定量密植是春玉米机械粒收品种实现增产和热量资源高效利用协同的有效途径, 热量有限区域花前花后热量资源均衡利用, 实现花前群体生物量充分积累是关键, 适宜密度为8.8~9.2万株·hm-2; 热量充沛区域挖掘花后物质生产, 构建适宜密度群体, 延缓花后叶片衰老是核心, 适宜密度为8.1~8.3万株·hm?2。 以缩短熟期换取充分脱水时间的机械粒收品种选择和推广给北方春玉米增产和热量充分利用提出了新的挑战, 揭示不同热量条件下玉米粒收品种如何通过合理密植实现产量和热量资源高效利用协同的机制, 可为机械粒收品种高产高效栽培和大面积推广提供理论依据。本研究以不同类型玉米品种为材料, 在内蒙古四个不同热量条件区域进行密度联网试验, 分析密度对不同类型品种阶段发育、产量形成和热量利用效率(HUE)的影响, 并解析其对热量资源的响应规律。结果表明, 机械粒收品种均在区域≥10 ℃积温利用率达到86.0%~89.3%的前提下获得最高产量, 各区域机械粒收品种最高产量及其对应密度均高于主推品种, 特别是在热量有限区域差异明显。机械粒收品种最高产量对应密度随热量资源总量增加呈线性降低, 区域≥10 ℃积温每减少100 ℃, 密度增加0.17万株·hm?2。热量有限区域(以种植中早熟、早熟品种为主的生态区), 机械粒收品种的花前花后生育天数比例、≥10 ℃积温比例、生物量比例均趋近5:5, 实现最高产量需在常规种植密度6.0万株·hm?2 的基础上增密2.8~3.1万株·hm?2, 增密后产量在11.1~12.7 t·hm?2之间,可增产20.1%~23.3%, HUE可提高20.6%~30.1%; 热量充沛区域内(以种植中晚熟或晚熟品种为主的生态区), 机械粒收品种花前花后生育天数比例及积温比例趋近4.5:5.5, 花前花后生物量比例为4:6, 产量在15.4~16.9t·hm?2, 实现最高产量需在6.0万株·hm?2 基础上增密2.1~2.3万株·hm?2, 增密后可增产6.1%~11.5%, HUE可提高8.6%~17.5%。可见,品种热量需求与区域热量资源有效匹配是获得高产并充分挖掘区域产量潜力的前提,基于热量资源定量密植是春玉米机械粒收品种实现增产和热量资源高效利用协同的有效途径, 热量有限区域花前花后热量资源均衡利用, 实现花前群体生物量充分积累是关键, 适宜密度为8.8~9.2万株·hm-2; 热量充沛区域挖掘花后物质生产, 构建适宜密度群体, 延缓花后叶片衰老是核心, 适宜密度为8.1~8.3万株·hm?2。
黄土高原绿肥填闲种植的水分与产量效应:Meta分析
张少宏, 王俊, Rajan Ghimire, 邢文超, 胡映明, 张南南
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210243
摘要:
绿肥填闲种植是黄土高原旱作农业区一项历史悠久的种植方式, 但受降水资源限制, 绿肥种植可能会增加土壤水分消耗, 进而影响后茬粮食作物的产量。本研究基于46篇黄土高原绿肥相关文献数据, 采用整合分析(Meta-analysis)方法探究绿肥种植对休闲期降水储存效率(PSE)、粮食作物播种时土壤储水量(SWSp)、粮食作物产量、蒸散量(ET)和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明, 与裸地休闲相比, 绿肥种植系统PSE、SWSp和ET分别降低了28.28%、4.93%和2.51% (P<0.05), 而后茬粮食作物产量和WUE平均提高了2.37%和8.97% (P<0.05)。绿肥填闲种植的水分和产量效应随绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间、绿肥生物量以及气候条件而发生变化。PSE、SWSp和后茬粮食作物产量随豆科绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间的延长均呈先增加后减少变化, 指标的效应量(response ratio, RR)均在间隔时间约13 d时各达到最大。后茬粮食作物产量和WUE的RR与豆科绿肥生物量之间存在二项式相关,并分别在绿肥生物量为2200 和3100 kg·hm?2左右时达到最大。以总体来看,黄土高原地区种植绿肥虽然降低了土壤水分,但对后茬粮食作物产量形成和水分利用具有显著的促进作用,提前13 d左右进行绿肥翻压、控制豆科绿肥生物量在2200~3100 kg·hm?2能够有效减缓对土壤水分的负面影响。 绿肥填闲种植是黄土高原旱作农业区一项历史悠久的种植方式, 但受降水资源限制, 绿肥种植可能会增加土壤水分消耗, 进而影响后茬粮食作物的产量。本研究基于46篇黄土高原绿肥相关文献数据, 采用整合分析(Meta-analysis)方法探究绿肥种植对休闲期降水储存效率(PSE)、粮食作物播种时土壤储水量(SWSp)、粮食作物产量、蒸散量(ET)和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明, 与裸地休闲相比, 绿肥种植系统PSE、SWSp和ET分别降低了28.28%、4.93%和2.51% (P<0.05), 而后茬粮食作物产量和WUE平均提高了2.37%和8.97% (P<0.05)。绿肥填闲种植的水分和产量效应随绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间、绿肥生物量以及气候条件而发生变化。PSE、SWSp和后茬粮食作物产量随豆科绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间的延长均呈先增加后减少变化, 指标的效应量(response ratio, RR)均在间隔时间约13 d时各达到最大。后茬粮食作物产量和WUE的RR与豆科绿肥生物量之间存在二项式相关,并分别在绿肥生物量为2200 和3100 kg·hm?2左右时达到最大。以总体来看,黄土高原地区种植绿肥虽然降低了土壤水分,但对后茬粮食作物产量形成和水分利用具有显著的促进作用,提前13 d左右进行绿肥翻压、控制豆科绿肥生物量在2200~3100 kg·hm?2能够有效减缓对土壤水分的负面影响。
南方九省再生稻安全生长期及高温热害时空变化
段里成, 郭瑞鸽, 蔡哲, 林志坚, 张崇华, 刘丹
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210244
摘要:
明确再生稻主要种植省份(四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江、福建)再生稻安全播种日期、安全播种日期至安全齐穗日期持续天数(简称安全生长期)和高温热害时空变化特征,为南方九省再生稻充分利用温光资源、安全生产提供理论参考。本研究根据南方九省601个气象台站1981~2019年的日平均气温资料,利用气候倾向率及突变分析等方法,分析近39年研究区再生稻安全播种日期、安全生长期及高温热害的演变规律。结果表明,1981~2019年九省安全播种日期以3.3 d. ( 10 a )-1提早,安全齐穗日期以1.5 d. ( 10 a )-1推迟,安全生长期以4.8 d. ( 10 a )-1延长。安全播种日期提早天数南部较北部明显,安全生长期延长天数东南部较西北部明显。6~7月和8~9月高温热害呈增加的趋势,且6~7月高温热害较8~9月偏重发生。高温热害发生站次6~7月和8~9月均表现为轻度>重度>中度。气候变暖背景下南方九省再生稻安全播种日期提前和安全生长期延长对提高温光资源利用和产量有利,但高温热害增多不利于再生稻优质高产。 明确再生稻主要种植省份(四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江、福建)再生稻安全播种日期、安全播种日期至安全齐穗日期持续天数(简称安全生长期)和高温热害时空变化特征,为南方九省再生稻充分利用温光资源、安全生产提供理论参考。本研究根据南方九省601个气象台站1981~2019年的日平均气温资料,利用气候倾向率及突变分析等方法,分析近39年研究区再生稻安全播种日期、安全生长期及高温热害的演变规律。结果表明,1981~2019年九省安全播种日期以3.3 d. ( 10 a )-1提早,安全齐穗日期以1.5 d. ( 10 a )-1推迟,安全生长期以4.8 d. ( 10 a )-1延长。安全播种日期提早天数南部较北部明显,安全生长期延长天数东南部较西北部明显。6~7月和8~9月高温热害呈增加的趋势,且6~7月高温热害较8~9月偏重发生。高温热害发生站次6~7月和8~9月均表现为轻度>重度>中度。气候变暖背景下南方九省再生稻安全播种日期提前和安全生长期延长对提高温光资源利用和产量有利,但高温热害增多不利于再生稻优质高产。
长江中下游典型种植业氨排放特征与减排关键技术
夏永秋
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210247
摘要:
长江中下游稻、菜、果种植业发达,是氨挥发的主要场所, 迫切需要掌握其氨排放特征与减排关键技术。本文系统梳理了十三五国家重点研发计划项目课题“长江中下游种植业高效控氨减排关键技术研发”取得的主要进展, 并展望了十四五期间的研究重点。取得的主要研究结果包括: 1)明确了典型稻菜果氨排放系数与特征, 稻田氨排放系数和变异最大, 平均为14.2%, 露天蔬菜次之(平均为11.2%), 果树最低(平均为4.76%)。2)以“减、抑、控、固” 全链条氨减排思路, 提出稻田优化减氮技术、稻田深施控氨技术、稻田周丛生物成膜抑氨技术、果树大颗粒肥料深施与蔬菜新型缓释肥等减排技术, 实现了高效控氨减排的目标。十四五期间, 建议加强氨挥发损失的长期原位监测与模拟, 氨减排环境和经济效益核算, 以及操作简易、成本低廉的氨挥发减排技术研发。 长江中下游稻、菜、果种植业发达,是氨挥发的主要场所, 迫切需要掌握其氨排放特征与减排关键技术。本文系统梳理了十三五国家重点研发计划项目课题“长江中下游种植业高效控氨减排关键技术研发”取得的主要进展, 并展望了十四五期间的研究重点。取得的主要研究结果包括: 1)明确了典型稻菜果氨排放系数与特征, 稻田氨排放系数和变异最大, 平均为14.2%, 露天蔬菜次之(平均为11.2%), 果树最低(平均为4.76%)。2)以“减、抑、控、固” 全链条氨减排思路, 提出稻田优化减氮技术、稻田深施控氨技术、稻田周丛生物成膜抑氨技术、果树大颗粒肥料深施与蔬菜新型缓释肥等减排技术, 实现了高效控氨减排的目标。十四五期间, 建议加强氨挥发损失的长期原位监测与模拟, 氨减排环境和经济效益核算, 以及操作简易、成本低廉的氨挥发减排技术研发。
棉隆土壤消毒对党参育苗田杂草群落特征的影响*
王红燕, 陈垣, 郭凤霞, 焦旭升, 张碧全, 刘慧莉
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210258
摘要:
为了探寻党参育苗田杂草防控途径, 在甘肃省宕昌县党参主产区采用含98%棉隆微粒剂对土壤消毒(F)后进行党参育苗, 以未消毒为对照(CK), 出苗后定期比较两育苗田杂草群落消长动态及其差异。结果表明:1)未消毒对照田发生杂草14种(10科14属), 优势杂草有鹅肠菜、刺儿菜、田旋花、长裂苦苣菜和狗尾草。消毒田与未消毒对照田杂草群落相似度(weed community similarity, WCs)为83.3%, 与未消毒对照田相比较, 消毒田出苗期杂草减少5种, 生长期减少3种(萹蓄、灰绿藜和细果角茴香), 平均减少39.8%, 平均WCs降低9.9%。2)土壤消毒使党参育苗前期杂草多样性增加, 恶性杂草种群丰度降低, 并显著抑制其再生力。3)土壤消毒可有效降低杂草发生密度, 消毒田较未消毒对照田6月上旬杂草每平米减少477株, 6月下旬至10月减少143株, 杂草平均密度和鲜生物量分别降低89.0%和77.5%, 育苗前期可显著抑制鹅肠菜、心叶野荞麦等有性繁殖杂草的初生量, 后期可显著抑制长裂苦苣菜、田旋花等多年生兼性繁殖杂草的再生力。这说明播前采用98%棉隆微粒剂 土壤消毒可有效抑制并减轻党参育苗田一年生杂草危害程度, 但对多年生深根系杂草需配合及早除草管理。 为了探寻党参育苗田杂草防控途径, 在甘肃省宕昌县党参主产区采用含98%棉隆微粒剂对土壤消毒(F)后进行党参育苗, 以未消毒为对照(CK), 出苗后定期比较两育苗田杂草群落消长动态及其差异。结果表明:1)未消毒对照田发生杂草14种(10科14属), 优势杂草有鹅肠菜、刺儿菜、田旋花、长裂苦苣菜和狗尾草。消毒田与未消毒对照田杂草群落相似度(weed community similarity, WCs)为83.3%, 与未消毒对照田相比较, 消毒田出苗期杂草减少5种, 生长期减少3种(萹蓄、灰绿藜和细果角茴香), 平均减少39.8%, 平均WCs降低9.9%。2)土壤消毒使党参育苗前期杂草多样性增加, 恶性杂草种群丰度降低, 并显著抑制其再生力。3)土壤消毒可有效降低杂草发生密度, 消毒田较未消毒对照田6月上旬杂草每平米减少477株, 6月下旬至10月减少143株, 杂草平均密度和鲜生物量分别降低89.0%和77.5%, 育苗前期可显著抑制鹅肠菜、心叶野荞麦等有性繁殖杂草的初生量, 后期可显著抑制长裂苦苣菜、田旋花等多年生兼性繁殖杂草的再生力。这说明播前采用98%棉隆微粒剂 土壤消毒可有效抑制并减轻党参育苗田一年生杂草危害程度, 但对多年生深根系杂草需配合及早除草管理。
农业生态经济与生态农业
基于改进TPB框架的新型农业经营主体绿色生产决策机制研究
赵晓颖, 郑军, 张明月, 李画画
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210215
摘要:
面对传统小农经营方式无法满足农业可持续发展的现实困境, 激励新型农业经营主体从事绿色生产具有重要研究价值和时代意义。本文在计划行为理论(TPB)基础上, 构建“外部环境→内在认知→行为意向→行为实施”的绿色生产决策机制框架, 并利用山东省293家蔬菜家庭农场的微观数据进行了实证检验。结果显示: 1)从作用机制来看, 外部环境通过内在认知和行为意向的中介作用对行为实施产生影响, 相关假设均通过显著性检验, 决策模型具有较好的解释力。2)从影响效应来看, 市场激励、政府规制、行为态度、控制认知和行为意向对行为实施的影响效应分别为0.393、0.177、0.260、0.423和0.296, 总体来看, 市场激励和控制认知2类因素的影响效应最大, 其次为行为态度。3)从因素载荷来看, 产业合作和消费需求、生态补偿和技术培训、经济价值认知和行为障碍感知, 分别是形成市场激励、政府规制、行为态度和控制认知的关键因素。4)从组群分析来看, 不同规模和不同代际的家庭农场, 其绿色生产决策机制有一定差异性。应从培育市场环境、降低禀赋约束、立足经济导向和坚持分类施策等方面引导家庭农场的绿色生产转型。 面对传统小农经营方式无法满足农业可持续发展的现实困境, 激励新型农业经营主体从事绿色生产具有重要研究价值和时代意义。本文在计划行为理论(TPB)基础上, 构建“外部环境→内在认知→行为意向→行为实施”的绿色生产决策机制框架, 并利用山东省293家蔬菜家庭农场的微观数据进行了实证检验。结果显示: 1)从作用机制来看, 外部环境通过内在认知和行为意向的中介作用对行为实施产生影响, 相关假设均通过显著性检验, 决策模型具有较好的解释力。2)从影响效应来看, 市场激励、政府规制、行为态度、控制认知和行为意向对行为实施的影响效应分别为0.393、0.177、0.260、0.423和0.296, 总体来看, 市场激励和控制认知2类因素的影响效应最大, 其次为行为态度。3)从因素载荷来看, 产业合作和消费需求、生态补偿和技术培训、经济价值认知和行为障碍感知, 分别是形成市场激励、政府规制、行为态度和控制认知的关键因素。4)从组群分析来看, 不同规模和不同代际的家庭农场, 其绿色生产决策机制有一定差异性。应从培育市场环境、降低禀赋约束、立足经济导向和坚持分类施策等方面引导家庭农场的绿色生产转型。
城镇化对种植业面源污染影响的中介效应分析
罗海平, 何志文, 胡学英
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210033
摘要:
在当前城镇化持续推进的背景下, 探究我国城镇化对化肥面源污染的作用机制, 对缓解我国生态压力, 促进农业绿色高质量发展具有重要现实意义。鉴于此, 本文基于2008—2018年城镇化和化肥施用量等省际面板数据, 运用单元调查评估法测算2008—2018年31个省(市、自治区)化肥面源污染物排放总量及排放强度, 再运用中介效应模型探究城镇化对化肥面源污染的影响机制。结果表明: 1) 2008—2018年我国化肥面源污染排放呈现先增后降的倒“U”型特征, 以2015年为拐点, 到研究期末排放总量及强度均降至该时期最低水平, 分别为516万t和37.65 kg·hm−2。2)从全国层面看, 城镇化会通过技术进步、劳动力转移、农地禀赋对化肥面源污染产生中介影响, 其中农地禀赋中介效应绝对值最大(0.0092), 劳动力与技术进步趋近, 分别为0.0040和0.0033。3)城镇化对化肥面源污染的影响机制存在显著的空间异质性。从技术进步看, 粮食主销区的中介效应绝对值最大(0.0160), 粮食主产区次之(0.0118), 粮食产销平衡区无显著中介效应; 从劳动力看, 仅粮食主产区存在显著中介效应(0.0538); 从农地禀赋看, 粮食主销区的中介效应绝对值最大(0.0126), 粮食产销平衡区次之(0.0095), 粮食主产区最小(0.0055), 其中粮食产销平衡区的中介效应方向与其他地区相反。为此, 在粮食主销区应重点加强耕地保护, 加快制定跨区协作的“占补平衡”制度, 在粮食主产区应积极引导优质劳动力回流农业部门, 在粮食平衡区应加快绿色农业技术与管理模式的应用。 在当前城镇化持续推进的背景下, 探究我国城镇化对化肥面源污染的作用机制, 对缓解我国生态压力, 促进农业绿色高质量发展具有重要现实意义。鉴于此, 本文基于2008—2018年城镇化和化肥施用量等省际面板数据, 运用单元调查评估法测算2008—2018年31个省(市、自治区)化肥面源污染物排放总量及排放强度, 再运用中介效应模型探究城镇化对化肥面源污染的影响机制。结果表明: 1) 2008—2018年我国化肥面源污染排放呈现先增后降的倒“U”型特征, 以2015年为拐点, 到研究期末排放总量及强度均降至该时期最低水平, 分别为516万t和37.65 kg·hm−2。2)从全国层面看, 城镇化会通过技术进步、劳动力转移、农地禀赋对化肥面源污染产生中介影响, 其中农地禀赋中介效应绝对值最大(0.0092), 劳动力与技术进步趋近, 分别为0.0040和0.0033。3)城镇化对化肥面源污染的影响机制存在显著的空间异质性。从技术进步看, 粮食主销区的中介效应绝对值最大(0.0160), 粮食主产区次之(0.0118), 粮食产销平衡区无显著中介效应; 从劳动力看, 仅粮食主产区存在显著中介效应(0.0538); 从农地禀赋看, 粮食主销区的中介效应绝对值最大(0.0126), 粮食产销平衡区次之(0.0095), 粮食主产区最小(0.0055), 其中粮食产销平衡区的中介效应方向与其他地区相反。为此, 在粮食主销区应重点加强耕地保护, 加快制定跨区协作的“占补平衡”制度, 在粮食主产区应积极引导优质劳动力回流农业部门, 在粮食平衡区应加快绿色农业技术与管理模式的应用。
农业资源与环境
不同冬季作物对稻田蚯蚓及蚯蚓粪产量的影响
李超, 赵杨, 郭立君, 程凯凯, 唐海明, 黄敏, 汤文光, 文丽, 汪柯, 崔婷, 肖小平
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200821
摘要:
基于大田调查, 结合2017—2020年的降雨量及积温数据, 研究了稻田种植不同冬季作物(T1, 冬闲; T2, 冬种紫云英; T3, 冬种油菜)对威廉环毛蚓(Pheretima guillelmi)产量及蚯蚓粪产量的影响, 以期为稻田蚯蚓增效提供理论及技术支撑。结果表明: 蚯蚓产量、蚯蚓粪产量及冬季作物产量在不同年度间的波动幅度均较大, 不同年度间的蚯蚓产量变异系数(CV)与冬季作物产量CV值极显著(P<0.01)正相关; 2018—2019年10—12月的持续降雨及12—2月的低温导致冬季作物及蚯蚓产量大幅下降。蚯蚓产量、蚯蚓粪产量与土壤有机质含量显著正相关(P<0.05), 与冬季作物产量均呈极显著正相关(P<0.01)。冬闲、冬种紫云英和冬种油菜的蚯蚓密度分别为8.4~12.8条·m−2、11.2~30.8条·m−2和20.4~49.1条·m−2, 蚯蚓平均密度分别为10.8条·m−2、20.7条·m−2和36.3条·m−2; 蚯蚓产量分别为290~428 kg·hm−2、368~1054 kg·hm−2和763~1845 kg·hm−2, 蚯蚓平均产量分别为373 kg·hm−2、695 kg·hm−2和1364 kg·hm−2; 蚯蚓粪产量分别为1921~3126 kg·hm−2、3023~10 116 kg·hm−2和6034~18 958 kg·hm−2, 蚯蚓粪平均产量分别为2652 kg·hm−2、6438 kg·hm−2和11 535 kg·hm−2; 平均值均表现为油菜>紫云英>冬闲。粪蚓比伴随冬季作物产量的增加而增加, 平均为8.8。油菜不同产量水平间的蚯蚓产量及蚯蚓粪产量的变幅均小于紫云英。综上, 蚯蚓产量及蚯蚓粪产量受年际间气候干扰较大, 冬季作物高产田块的土壤有机质含量较高, 有利于提高蚯蚓产量、蚯蚓粪产量及其产量稳定性, 且冬种油菜的效果更好。 基于大田调查, 结合2017—2020年的降雨量及积温数据, 研究了稻田种植不同冬季作物(T1, 冬闲; T2, 冬种紫云英; T3, 冬种油菜)对威廉环毛蚓(Pheretima guillelmi)产量及蚯蚓粪产量的影响, 以期为稻田蚯蚓增效提供理论及技术支撑。结果表明: 蚯蚓产量、蚯蚓粪产量及冬季作物产量在不同年度间的波动幅度均较大, 不同年度间的蚯蚓产量变异系数(CV)与冬季作物产量CV值极显著(P<0.01)正相关; 2018—2019年10—12月的持续降雨及12—2月的低温导致冬季作物及蚯蚓产量大幅下降。蚯蚓产量、蚯蚓粪产量与土壤有机质含量显著正相关(P<0.05), 与冬季作物产量均呈极显著正相关(P<0.01)。冬闲、冬种紫云英和冬种油菜的蚯蚓密度分别为8.4~12.8条·m−2、11.2~30.8条·m−2和20.4~49.1条·m−2, 蚯蚓平均密度分别为10.8条·m−2、20.7条·m−2和36.3条·m−2; 蚯蚓产量分别为290~428 kg·hm−2、368~1054 kg·hm−2和763~1845 kg·hm−2, 蚯蚓平均产量分别为373 kg·hm−2、695 kg·hm−2和1364 kg·hm−2; 蚯蚓粪产量分别为1921~3126 kg·hm−2、3023~10 116 kg·hm−2和6034~18 958 kg·hm−2, 蚯蚓粪平均产量分别为2652 kg·hm−2、6438 kg·hm−2和11 535 kg·hm−2; 平均值均表现为油菜>紫云英>冬闲。粪蚓比伴随冬季作物产量的增加而增加, 平均为8.8。油菜不同产量水平间的蚯蚓产量及蚯蚓粪产量的变幅均小于紫云英。综上, 蚯蚓产量及蚯蚓粪产量受年际间气候干扰较大, 冬季作物高产田块的土壤有机质含量较高, 有利于提高蚯蚓产量、蚯蚓粪产量及其产量稳定性, 且冬种油菜的效果更好。
烟秆炭基肥对薏苡土壤有机碳组分及微生物群落结构和丰度的影响
胡坤, 张红雪, 郭力铭, 吴凤英, 周碧青, 邢世和, 毛艳玲
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210127
摘要:
为探究烟秆炭基肥对薏苡土壤有机碳组分及微生物群落结构和丰度的影响, 以烟秆生物炭基肥为试验材料, 通过大田试验, 设置不施肥(CK)、常规施化肥(F)、施低量烟秆炭基肥(LBF)、施高量烟秆炭基肥(HBF) 4个处理, 测定土壤pH、有机碳组分及土壤细菌群落结构和丰度, 同时研究与土壤碳循环和微生物活性有关的4种酶活性变化特征, 分析土壤pH、土壤有机碳组分、土壤酶和土壤细菌丰度之间关系。结果表明: 1)施用烟秆炭基肥显著提高土壤pH及土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和微生物量碳(MBC)含量, 其中MBC提升效果最明显, 与常规施化肥相比提高41.09%~76.04% (P<0.05)。2)施用烟秆炭基肥显著提高土壤淀粉酶、脱氢酶活性, 与常规施化肥相比分别平均提高44.28%和57.54% (P<0.05), 而对土壤蔗糖酶影响不显著。3)施用烟秆炭基肥提高土壤细菌群落Chao1指数和Shannon指数, 提高土壤细菌丰度及多样性。4)施用烟秆炭基肥影响土壤细菌群落组成结构, 提高放线菌门和拟杆菌门相对丰度, 降低变形菌门和绿弯菌门相对丰度; 显著提高硝化螺旋菌属、布氏杆菌属等细菌属丰度(P<0.05), 降低酸土单胞菌属、泉发菌属丰度(P<0.05)。5)通过RDA分析, 土壤pH、碳组分、土壤酶活性和土壤细菌门群落丰度在烟秆炭基肥施用后存在一定相关关系, 其中土壤pH、SOC、POC、DOC和MBC含量与土壤各种酶活性均呈显著正相关关系(P<0.05), 而与变形菌门呈显著负相关(P<0.05)。综上, 烟秆炭基肥可以提高土壤pH、增加土壤有机碳组分含量、提高土壤酶活性和土壤细菌丰度, 进而改善土壤细菌群落结构, 改良薏苡种植土壤, 优化土壤生态。该研究可为烟秆废弃物资源化利用、土壤肥力提升提供参考依据。 为探究烟秆炭基肥对薏苡土壤有机碳组分及微生物群落结构和丰度的影响, 以烟秆生物炭基肥为试验材料, 通过大田试验, 设置不施肥(CK)、常规施化肥(F)、施低量烟秆炭基肥(LBF)、施高量烟秆炭基肥(HBF) 4个处理, 测定土壤pH、有机碳组分及土壤细菌群落结构和丰度, 同时研究与土壤碳循环和微生物活性有关的4种酶活性变化特征, 分析土壤pH、土壤有机碳组分、土壤酶和土壤细菌丰度之间关系。结果表明: 1)施用烟秆炭基肥显著提高土壤pH及土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和微生物量碳(MBC)含量, 其中MBC提升效果最明显, 与常规施化肥相比提高41.09%~76.04% (P<0.05)。2)施用烟秆炭基肥显著提高土壤淀粉酶、脱氢酶活性, 与常规施化肥相比分别平均提高44.28%和57.54% (P<0.05), 而对土壤蔗糖酶影响不显著。3)施用烟秆炭基肥提高土壤细菌群落Chao1指数和Shannon指数, 提高土壤细菌丰度及多样性。4)施用烟秆炭基肥影响土壤细菌群落组成结构, 提高放线菌门和拟杆菌门相对丰度, 降低变形菌门和绿弯菌门相对丰度; 显著提高硝化螺旋菌属、布氏杆菌属等细菌属丰度(P<0.05), 降低酸土单胞菌属、泉发菌属丰度(P<0.05)。5)通过RDA分析, 土壤pH、碳组分、土壤酶活性和土壤细菌门群落丰度在烟秆炭基肥施用后存在一定相关关系, 其中土壤pH、SOC、POC、DOC和MBC含量与土壤各种酶活性均呈显著正相关关系(P<0.05), 而与变形菌门呈显著负相关(P<0.05)。综上, 烟秆炭基肥可以提高土壤pH、增加土壤有机碳组分含量、提高土壤酶活性和土壤细菌丰度, 进而改善土壤细菌群落结构, 改良薏苡种植土壤, 优化土壤生态。该研究可为烟秆废弃物资源化利用、土壤肥力提升提供参考依据。
麦秸与氮肥配施对水稻根际区土壤微生物量碳氮的影响
罗佳琳, 赵亚慧, 于建光, 王宁, 薛利红, 杨林章
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.201019
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摘要:
土壤微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)是表征土壤肥力高低及变化的关键因子。水稻根际是水稻-土壤-微生物相互作用的场所, 根际微生物作为根际生态的重要组成部分, 是土壤有机质和养分转化的动力。本试验针对长江中下游典型水稻-小麦轮作区水稻非根际和根际区土壤SMBC和SMBN对麦秸还田与氮肥配施的响应规律开展研究。基于盆栽模拟试验, 采用根际袋法研究了不施加秸秆+不施加氮肥(CK)、麦秸直接还田(SN0)、麦秸与低量氮肥配施(SN1)、麦秸与高量氮肥配施(SN2) 4种模式下, 两种类型土壤(高砂土和黄泥土)水稻成熟期非根际和根际区SMBC和SMBN含量的变化。结果表明: 与CK相比, SN0处理下高砂土根际和非根际SMBC含量分别显著提高40.3%和48.1%, 而黄泥土根际和非根际区SMBC分别显著提高95.7%和75.4%。与SMBC不同, 与CK相比, SN0处理下高砂土根际SMBN含量变化不显著, 非根际显著降低19.9%; 而黄泥土根际和非根际土SMBN含量分别显著降低19.5%和49.0%。与SN0相比, 低量氮肥施用(SN1)显著提高了高砂土根际区和黄泥土非根际区SMBC含量, 提高比例约5.1%和11.1%, 同时SN1处理也显著提高了两种类型土壤根际和非根际SMBN含量, 其中高砂土提高17.3%和9.8%, 黄泥土提高36.1%和68.9%; 随着施氮量增加, 与SN0相比, 高量氮肥施用(SN2)显著提高两种类型土壤根际和非根际区SMBC和SMBN含量, 其中高砂土提高8.58%和13.5%, 黄泥土提高25.6%和232.9%。综合分析认为, 无论氮肥施用量高低, 秸秆还田配施氮肥都可以有效提高非根际和根际区SMBC和SMBN含量, 从而提升土壤养分有效性。因此, 秸秆还田配施氮肥对于提高长江中下游稻麦轮作区土壤肥力和促进作物生长具有重要意义。 土壤微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)是表征土壤肥力高低及变化的关键因子。水稻根际是水稻-土壤-微生物相互作用的场所, 根际微生物作为根际生态的重要组成部分, 是土壤有机质和养分转化的动力。本试验针对长江中下游典型水稻-小麦轮作区水稻非根际和根际区土壤SMBC和SMBN对麦秸还田与氮肥配施的响应规律开展研究。基于盆栽模拟试验, 采用根际袋法研究了不施加秸秆+不施加氮肥(CK)、麦秸直接还田(SN0)、麦秸与低量氮肥配施(SN1)、麦秸与高量氮肥配施(SN2) 4种模式下, 两种类型土壤(高砂土和黄泥土)水稻成熟期非根际和根际区SMBC和SMBN含量的变化。结果表明: 与CK相比, SN0处理下高砂土根际和非根际SMBC含量分别显著提高40.3%和48.1%, 而黄泥土根际和非根际区SMBC分别显著提高95.7%和75.4%。与SMBC不同, 与CK相比, SN0处理下高砂土根际SMBN含量变化不显著, 非根际显著降低19.9%; 而黄泥土根际和非根际土SMBN含量分别显著降低19.5%和49.0%。与SN0相比, 低量氮肥施用(SN1)显著提高了高砂土根际区和黄泥土非根际区SMBC含量, 提高比例约5.1%和11.1%, 同时SN1处理也显著提高了两种类型土壤根际和非根际SMBN含量, 其中高砂土提高17.3%和9.8%, 黄泥土提高36.1%和68.9%; 随着施氮量增加, 与SN0相比, 高量氮肥施用(SN2)显著提高两种类型土壤根际和非根际区SMBC和SMBN含量, 其中高砂土提高8.58%和13.5%, 黄泥土提高25.6%和232.9%。综合分析认为, 无论氮肥施用量高低, 秸秆还田配施氮肥都可以有效提高非根际和根际区SMBC和SMBN含量, 从而提升土壤养分有效性。因此, 秸秆还田配施氮肥对于提高长江中下游稻麦轮作区土壤肥力和促进作物生长具有重要意义。
施肥对紫色土农田土壤有机碳损失过程的影响
沈姣, 王小国, 马晗
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210123
摘要:
农田土壤有机碳气体交换与径流损失的研究大都相对孤立, 对二者之间的同步观测研究较少。本文利用紫色土坡地可测壤中流的径流小区, 开展了不同施肥处理下紫色土农田土壤有机碳土-气交换和土-水界面迁移过程的同步观测试验。试验处理包括: 无肥对照(CK)、常规氮磷钾(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾(OMNPK)、秸秆配施氮磷钾(RSDNPK)。结果表明: 1)不同施肥处理的土壤异养呼吸速率与通量均呈现: RSDNPK>OMNPK>NPK>CK, 表明施加无机肥、有机肥和秸秆还田均会增加紫色土的土壤CO2排放, 其中秸秆还田配施氮磷钾肥的CO2排放通量为4155.87 kg(C)∙hm−2, 显著大于其他施肥处理。2)不同施肥处理的土壤有机碳径流损失通量表现为: RSDNPK>OMNPK>CK>NPK, 径流损失途径也存在差异, 与CK相比, RSDNPK处理在降低紫色土泥沙损失通量的同时, 显著增加了壤中流可溶性有机碳(DOC)损失通量, 达8.29 kg(C)∙hm−2, 各施肥处理的壤中流DOC损失通量占径流碳损失总通量的49.82%~92.11%, 说明壤中流DOC损失是紫色土有机碳径流损失的主要方式。3) RSDNPK处理的土壤有机碳损失总通量显著大于其他施肥处理, OMNPK与NPK处理的总通量没有显著差异; 各施肥处理的CO2排放通量占总通量的比例均大于99%, 说明气态损失是紫色土有机碳损失的主要途径。4)本文计算了不同施肥处理的单位产量碳损失通量, 将作物经济效益与生态环境负荷相结合, 结果表明CK的单位产量碳损失通量显著大于其他3个施肥处理。OMNPK处理的土壤有机碳含量为5.86 g∙kg−1, 大于NPK处理, 说明施加有机肥有利于土壤有机碳的积累, 因此在紫色土地区可以优先考虑施加有机肥配施氮磷钾肥。 农田土壤有机碳气体交换与径流损失的研究大都相对孤立, 对二者之间的同步观测研究较少。本文利用紫色土坡地可测壤中流的径流小区, 开展了不同施肥处理下紫色土农田土壤有机碳土-气交换和土-水界面迁移过程的同步观测试验。试验处理包括: 无肥对照(CK)、常规氮磷钾(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾(OMNPK)、秸秆配施氮磷钾(RSDNPK)。结果表明: 1)不同施肥处理的土壤异养呼吸速率与通量均呈现: RSDNPK>OMNPK>NPK>CK, 表明施加无机肥、有机肥和秸秆还田均会增加紫色土的土壤CO2排放, 其中秸秆还田配施氮磷钾肥的CO2排放通量为4155.87 kg(C)∙hm−2, 显著大于其他施肥处理。2)不同施肥处理的土壤有机碳径流损失通量表现为: RSDNPK>OMNPK>CK>NPK, 径流损失途径也存在差异, 与CK相比, RSDNPK处理在降低紫色土泥沙损失通量的同时, 显著增加了壤中流可溶性有机碳(DOC)损失通量, 达8.29 kg(C)∙hm−2, 各施肥处理的壤中流DOC损失通量占径流碳损失总通量的49.82%~92.11%, 说明壤中流DOC损失是紫色土有机碳径流损失的主要方式。3) RSDNPK处理的土壤有机碳损失总通量显著大于其他施肥处理, OMNPK与NPK处理的总通量没有显著差异; 各施肥处理的CO2排放通量占总通量的比例均大于99%, 说明气态损失是紫色土有机碳损失的主要途径。4)本文计算了不同施肥处理的单位产量碳损失通量, 将作物经济效益与生态环境负荷相结合, 结果表明CK的单位产量碳损失通量显著大于其他3个施肥处理。OMNPK处理的土壤有机碳含量为5.86 g∙kg−1, 大于NPK处理, 说明施加有机肥有利于土壤有机碳的积累, 因此在紫色土地区可以优先考虑施加有机肥配施氮磷钾肥。
耕作与秸秆还田方式对碳氮在土壤团聚体中分布的影响
张玉铭, 胡春胜, 陈素英, 王玉英, 李晓欣, 董文旭, 刘秀萍, 裴林, 张惠
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200791
摘要:
华北平原是我国主要的粮食生产基地之一, 小麦-玉米轮作是本区域主要种植模式。长期秸秆全量还田与土壤的浅旋耕造成了土壤耕层变浅、犁底层加厚、养分表聚等一系列土壤质量问题, 已成为制约本区域粮食持续高产、稳产的障碍因素。本研究依托中国科学院栾城农业生态系统试验站转变耕作与秸秆还田方式定位试验, 开展不同耕作措施和秸秆还田方式对土壤团聚体组成及其稳定性、有机碳氮在团聚体中分布影响的研究, 为阐释不同农业管理措施下土壤碳氮的物理保护机制提供依据。试验设5个处理: 无秸秆旋耕(对照1)、秸秆旋耕还田(对照2)、秸秆深翻耕还田、秸秆集中深混埋、秸秆集中深埋, 后3个处理作为转变秸秆还田方式处理。研究结果表明, 改变秸秆旋耕还田为深层还田可以显著提高粒径>0.25 mm团聚体含量; 不同秸秆还田方式对>2 mm的大团聚体和0.25~2 mm的小团聚体的水稳性影响存在较大差异, 秸秆深层还田主要增加10 cm以下土层土壤水稳性大团聚体(>2 mm)含量和表层水稳性小团聚体(0.25~2 mm)含量, 大团聚体和小团聚体的水稳性消长受到了秸秆还田方式的影响。秸秆深层还田显著增加了亚耕层(20~40 cm)土壤团聚体稳定率, 降低了其结构破碎率。秸秆深层还田措施使0~40 cm土层土壤有效融合, 消除了耕层土壤养分表聚现象, 显著增加了亚耕层土壤有机碳氮含量以及大团聚体对土壤有机碳氮的贡献率, >2 mm团聚体有机碳和氮贡献率在20~40 cm土层分别平均为42.2%~44.0%和32.8%~49.9%, 分别比秸秆旋耕还田处理增加48.7%~54.9%和32.8%~101.8%。总之, 秸秆深层还田有利于改善耕层土壤结构, 促进土壤有效融合, 消除土壤表聚现象。 华北平原是我国主要的粮食生产基地之一, 小麦-玉米轮作是本区域主要种植模式。长期秸秆全量还田与土壤的浅旋耕造成了土壤耕层变浅、犁底层加厚、养分表聚等一系列土壤质量问题, 已成为制约本区域粮食持续高产、稳产的障碍因素。本研究依托中国科学院栾城农业生态系统试验站转变耕作与秸秆还田方式定位试验, 开展不同耕作措施和秸秆还田方式对土壤团聚体组成及其稳定性、有机碳氮在团聚体中分布影响的研究, 为阐释不同农业管理措施下土壤碳氮的物理保护机制提供依据。试验设5个处理: 无秸秆旋耕(对照1)、秸秆旋耕还田(对照2)、秸秆深翻耕还田、秸秆集中深混埋、秸秆集中深埋, 后3个处理作为转变秸秆还田方式处理。研究结果表明, 改变秸秆旋耕还田为深层还田可以显著提高粒径>0.25 mm团聚体含量; 不同秸秆还田方式对>2 mm的大团聚体和0.25~2 mm的小团聚体的水稳性影响存在较大差异, 秸秆深层还田主要增加10 cm以下土层土壤水稳性大团聚体(>2 mm)含量和表层水稳性小团聚体(0.25~2 mm)含量, 大团聚体和小团聚体的水稳性消长受到了秸秆还田方式的影响。秸秆深层还田显著增加了亚耕层(20~40 cm)土壤团聚体稳定率, 降低了其结构破碎率。秸秆深层还田措施使0~40 cm土层土壤有效融合, 消除了耕层土壤养分表聚现象, 显著增加了亚耕层土壤有机碳氮含量以及大团聚体对土壤有机碳氮的贡献率, >2 mm团聚体有机碳和氮贡献率在20~40 cm土层分别平均为42.2%~44.0%和32.8%~49.9%, 分别比秸秆旋耕还田处理增加48.7%~54.9%和32.8%~101.8%。总之, 秸秆深层还田有利于改善耕层土壤结构, 促进土壤有效融合, 消除土壤表聚现象。
伴矿景天间作方式对辣椒根围土壤镉迁移与有效性的影响
王高飞, 周鹏, 王永平, 王岩, 林杉, 邢丹
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210038
摘要:
为明确伴矿景天间作模式对辣椒植物根系周围土壤镉(Cd)迁移与可利用风险的影响, 于2019年在贵州省遵义市新蒲新区进行田间试验, 设置伴矿景天或辣椒单作、伴矿景天条带式间作辣椒(间作1)、伴矿景天交叉式间作辣椒(间作2)、伴矿景天混合式间作辣椒(间作3)等5种种植模式, 收获期采集辣椒根系周围土壤样品, 测定土壤各形态Cd含量和土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾以及球囊霉素(GRSP)含量。结果表明, 与辣椒单作相比, 间作2和间作3使辣椒根系周围土壤酸溶态Cd显著降低39.6%和41.5% (P<0.05), 可还原态Cd含量显著降低23.9%和29.0% (P<0.05)。同时也降低了土壤Cd迁移和植物可利用风险, 其中间作2和间作3处理土壤Cd迁移性分别降低25.8%和34.2%, 可利用性分别降低11.6%和26.9%。3种伴矿景天间作方式显著提高了土壤易提取球囊霉素含量, 分别提高24.5%、39.9%和40.6% (P<0.05); 间作2和间作3处理显著增加土壤总球囊霉素含量, 分别增加51.7%和86.7% (P<0.05)。冗余分析表明, 土壤环境因子对土壤Cd迁移和可利用风险影响重要性排序为总提取球囊霉素>速效钾>pH>易提取球囊霉素>全钾>全磷>全氮>碱解氮>有效磷>有机质, 土壤总提取球囊霉素、速效钾是影响土壤Cd迁移性和可利用性的关键调控因子。综上所述, 伴矿景天间作措施显著降低了辣椒根系周围土壤Cd迁移和可利用风险, 其中交叉式间作和混合式间作效果优于条带式间作。 为明确伴矿景天间作模式对辣椒植物根系周围土壤镉(Cd)迁移与可利用风险的影响, 于2019年在贵州省遵义市新蒲新区进行田间试验, 设置伴矿景天或辣椒单作、伴矿景天条带式间作辣椒(间作1)、伴矿景天交叉式间作辣椒(间作2)、伴矿景天混合式间作辣椒(间作3)等5种种植模式, 收获期采集辣椒根系周围土壤样品, 测定土壤各形态Cd含量和土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾以及球囊霉素(GRSP)含量。结果表明, 与辣椒单作相比, 间作2和间作3使辣椒根系周围土壤酸溶态Cd显著降低39.6%和41.5% (P<0.05), 可还原态Cd含量显著降低23.9%和29.0% (P<0.05)。同时也降低了土壤Cd迁移和植物可利用风险, 其中间作2和间作3处理土壤Cd迁移性分别降低25.8%和34.2%, 可利用性分别降低11.6%和26.9%。3种伴矿景天间作方式显著提高了土壤易提取球囊霉素含量, 分别提高24.5%、39.9%和40.6% (P<0.05); 间作2和间作3处理显著增加土壤总球囊霉素含量, 分别增加51.7%和86.7% (P<0.05)。冗余分析表明, 土壤环境因子对土壤Cd迁移和可利用风险影响重要性排序为总提取球囊霉素>速效钾>pH>易提取球囊霉素>全钾>全磷>全氮>碱解氮>有效磷>有机质, 土壤总提取球囊霉素、速效钾是影响土壤Cd迁移性和可利用性的关键调控因子。综上所述, 伴矿景天间作措施显著降低了辣椒根系周围土壤Cd迁移和可利用风险, 其中交叉式间作和混合式间作效果优于条带式间作。
华北平原农田关键带硝态氮存储与淋失量研究
陈肖如, 李晓欣, 胡春胜, 雷玉平, 倪锐, 马林
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210087
摘要(15) HTML(1) PDF(7)
摘要:
更多证据表明, 储存在深层包气带中的硝态氮在全球氮循环中具有重要作用。本研究在华北平原农田不同包气带深度(2~50 m)分别采集土柱, 分析不同深度土层的硝态氮含量和分布; 从资料与文献收集到华北平原不同省区及其县域的42年(1978—2019年)氮肥投入与农田面积变化数据, 计算不同区域(地下水埋深区域和县域)的农田包气带硝态氮存储量。首次利用区县氮肥投入与对应区域包气带硝态氮存储量的比值, 即存储率(NR), 研究氮肥投入对包气带硝态氮存储的影响程度。结果表明: 1)在2~50 m的地下水埋深范围内, 随着包气带深度的增加, 华北平原农田(粮田与菜地)的单位面积硝态氮存储量也随之增加; 2)在2 m、3 m、6 m、10 m、16 m、25 m、40 m和50 m深包气带, 粮田硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的14%、18%、26%、30%、33%、35%、38%和39%, 菜地硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的15%、20%、28%、32%、34%、36%、40%和41%; 3)进入2 m以下地下水的粮田与菜地硝态氮淋失总量分别为675.65万t和199.56万t, 分别占粮田与菜地42年(1978—2019年)氮肥总投入的13%和14%。本研究表明, 华北平原农业区高氮肥投入导致大量的硝态氮淋失进入包气带-地下含水层系统, 厚包气带对硝态氮截留和存储具有重要作用, 在地下水埋深较浅区, 高氮肥投入提高了地下水硝酸盐污染的风险。 更多证据表明, 储存在深层包气带中的硝态氮在全球氮循环中具有重要作用。本研究在华北平原农田不同包气带深度(2~50 m)分别采集土柱, 分析不同深度土层的硝态氮含量和分布; 从资料与文献收集到华北平原不同省区及其县域的42年(1978—2019年)氮肥投入与农田面积变化数据, 计算不同区域(地下水埋深区域和县域)的农田包气带硝态氮存储量。首次利用区县氮肥投入与对应区域包气带硝态氮存储量的比值, 即存储率(NR), 研究氮肥投入对包气带硝态氮存储的影响程度。结果表明: 1)在2~50 m的地下水埋深范围内, 随着包气带深度的增加, 华北平原农田(粮田与菜地)的单位面积硝态氮存储量也随之增加; 2)在2 m、3 m、6 m、10 m、16 m、25 m、40 m和50 m深包气带, 粮田硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的14%、18%、26%、30%、33%、35%、38%和39%, 菜地硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的15%、20%、28%、32%、34%、36%、40%和41%; 3)进入2 m以下地下水的粮田与菜地硝态氮淋失总量分别为675.65万t和199.56万t, 分别占粮田与菜地42年(1978—2019年)氮肥总投入的13%和14%。本研究表明, 华北平原农业区高氮肥投入导致大量的硝态氮淋失进入包气带-地下含水层系统, 厚包气带对硝态氮截留和存储具有重要作用, 在地下水埋深较浅区, 高氮肥投入提高了地下水硝酸盐污染的风险。
作物栽培与生理生态
四川玉米生理成熟后抗倒性能变化及其影响因素
陈祥, 李小龙, 杜霞, 刘佳媛, 刘倩倩, 袁继超, 孔凡磊
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210044
摘要:
玉米茎秆强度下降是造成生理成熟后玉米倒伏的重要因素。为明确玉米生理成熟后茎秆强度变化及影响因素, 本试验以玉米品种‘正红6号’为材料, 设置不同密度处理, 通过研究其生理成熟后茎秆强度、单位长度干重、含水率等变化规律, 分析影响生理成熟后茎秆强度的关键因素, 为机械粒收技术推广提供科学指导。结果表明, 玉米生理成熟后节间茎秆强度逐渐下降, 随着时间推移, 降低幅度逐渐减小; 生理成熟后玉米茎秆单位长度干重、含水率逐渐降低, 节间长粗比略有增加。不同密度间茎秆强度差异显著, 生理成熟后茎秆强度下降幅度不同, 在4.5万~10.5万株∙hm−2密度范围内, 随着密度增加, 茎秆强度下降幅度呈降低趋势, 低密度茎秆强度下降幅度大于高密度处理。种植密度增加导致玉米茎秆单位长度干重显著降低, 节间长粗比显著增加。本研究发现玉米生理成熟后茎秆单位长度干重降低是茎秆强度降低的主要原因; 种植密度增加显著降低了茎秆强度, 同时随着站秆时间的延长, 茎秆强度进一步降低, 增加了玉米倒伏风险。因此, 合理密植、适期收获能降低因生理成熟后站秆能力下降而导致倒伏的风险。 玉米茎秆强度下降是造成生理成熟后玉米倒伏的重要因素。为明确玉米生理成熟后茎秆强度变化及影响因素, 本试验以玉米品种‘正红6号’为材料, 设置不同密度处理, 通过研究其生理成熟后茎秆强度、单位长度干重、含水率等变化规律, 分析影响生理成熟后茎秆强度的关键因素, 为机械粒收技术推广提供科学指导。结果表明, 玉米生理成熟后节间茎秆强度逐渐下降, 随着时间推移, 降低幅度逐渐减小; 生理成熟后玉米茎秆单位长度干重、含水率逐渐降低, 节间长粗比略有增加。不同密度间茎秆强度差异显著, 生理成熟后茎秆强度下降幅度不同, 在4.5万~10.5万株∙hm−2密度范围内, 随着密度增加, 茎秆强度下降幅度呈降低趋势, 低密度茎秆强度下降幅度大于高密度处理。种植密度增加导致玉米茎秆单位长度干重显著降低, 节间长粗比显著增加。本研究发现玉米生理成熟后茎秆单位长度干重降低是茎秆强度降低的主要原因; 种植密度增加显著降低了茎秆强度, 同时随着站秆时间的延长, 茎秆强度进一步降低, 增加了玉米倒伏风险。因此, 合理密植、适期收获能降低因生理成熟后站秆能力下降而导致倒伏的风险。
华北平原多目标约束下冬小麦最优施氮量
代娜, 史文娇, 石晓丽
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210107
摘要:
农田氮素管理不当导致水体污染、土壤结构破坏和全球变暖等环境问题。从经济与生态环境各方面探讨华北平原冬小麦的最优施氮量可为粮食生产及区域农业生态保护提供重要的科学参考。本文利用华北平原9个站点1981—2017年的逐日气象数据及冬小麦物候和产量观测资料, 借助CERES-Wheat模型, 基于5个约束指标(产量、氮肥偏生产力、氮素吸收、增产-节氮权衡和环境-经济效益)和施氮量的关系曲线, 揭示华北平原冬小麦在不同约束条件下的最优施氮量。结果表明: 华北平原各站点基于不同目标约束所得的最优施氮量有所不同, 其大小顺序为氮素吸收>产量>环境-经济效益>增产-节氮权衡>氮肥偏生产力, 且各地区最优施氮量的参考值也存在一定的空间差异。通过对粮食安全与生态友好的综合考量, 本研究认为增产-节氮权衡和环境-经济效益约束条件下的最优施氮量能够实现经济效益和生态效益的统一, 是较合理的区域施氮参考, 该条件下最优施氮量分别为173 kg∙hm−2和190 kg∙hm−2, 比当前华北平原农民实际施氮水平分别减少约47%和42%, 可以作为冬小麦种植施氮的区域参考值。该目标约束下最优施氮量的低值主要分布在Ⅱ区和Ⅳ区, 分别为150 kg∙hm−2和170 kg∙hm−2, Ⅰ区和Ⅲ区则相对较高, 最优施氮量分别为200 kg∙hm−2和225 kg∙hm−2, 原因可能在于长期施氮降低土壤有机碳含量, 进而影响土壤供氮能力。 农田氮素管理不当导致水体污染、土壤结构破坏和全球变暖等环境问题。从经济与生态环境各方面探讨华北平原冬小麦的最优施氮量可为粮食生产及区域农业生态保护提供重要的科学参考。本文利用华北平原9个站点1981—2017年的逐日气象数据及冬小麦物候和产量观测资料, 借助CERES-Wheat模型, 基于5个约束指标(产量、氮肥偏生产力、氮素吸收、增产-节氮权衡和环境-经济效益)和施氮量的关系曲线, 揭示华北平原冬小麦在不同约束条件下的最优施氮量。结果表明: 华北平原各站点基于不同目标约束所得的最优施氮量有所不同, 其大小顺序为氮素吸收>产量>环境-经济效益>增产-节氮权衡>氮肥偏生产力, 且各地区最优施氮量的参考值也存在一定的空间差异。通过对粮食安全与生态友好的综合考量, 本研究认为增产-节氮权衡和环境-经济效益约束条件下的最优施氮量能够实现经济效益和生态效益的统一, 是较合理的区域施氮参考, 该条件下最优施氮量分别为173 kg∙hm−2和190 kg∙hm−2, 比当前华北平原农民实际施氮水平分别减少约47%和42%, 可以作为冬小麦种植施氮的区域参考值。该目标约束下最优施氮量的低值主要分布在Ⅱ区和Ⅳ区, 分别为150 kg∙hm−2和170 kg∙hm−2, Ⅰ区和Ⅲ区则相对较高, 最优施氮量分别为200 kg∙hm−2和225 kg∙hm−2, 原因可能在于长期施氮降低土壤有机碳含量, 进而影响土壤供氮能力。
前茬作物秸秆还田下轮作模式和施肥对大豆产量的影响
张国伟, 王晓婧, 杨长琴, 束红梅, 刘瑞显
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210084
摘要(22) HTML(0) PDF(9)
摘要:
探讨不同轮作模式下作物秸秆还田和施肥对大豆产量形成的影响, 可为多元化轮作模式下大豆增产增效提供理论基础和实践依据。于2018—2020年在江苏省农业科学院大豆试验基地, 以前茬作物秸秆还田下轮作模式为主区, 设置小麦、大蒜、芥菜型油菜和空白(冬闲) 4个轮作模式; 肥料施用水平为副区, 设置不施肥和施三元复合肥(15∶15∶15) 225 kg·hm−2 2个施肥水平, 研究秸秆还田下不同轮作模式和施肥对大豆养分利用及产量形成的影响。结果表明, 轮作模式与施肥对大豆产量及产量构成影响显著, 且两因素对产量及产量构成、植株形态指标和病株率、土壤全氮和速效氮含量、生物量和氮素累积与分配等指标均存在极显著的互作效应。与冬闲-大豆模式相比, 其他轮作模式降低了土壤容重和速效氮含量, 提高了土壤有机质和全氮含量; 大蒜-大豆和芥菜-大豆轮作模式下株高、茎粗、底荚高度、分枝数、总生物量和籽粒生物量、总氮累积量和籽粒氮累积量最高, 利于产量形成, 最终产量较冬闲-大豆模式增加4.40%~10.30%和5.66%~7.09% (施肥处理)、4.88%~8.23%和2.19%~8.78% (不施肥)。小麦-大豆轮作模式抑制植株生长, 总生物量和籽粒生物量、总氮累积量和籽粒氮累积量均最低, 尽管生物量、氮素收获指数和氮素生产效率最高, 但产量最低, 较冬闲-大豆模式分别降低2.80%~7.30% (施肥处理)和7.45%~11.18% (不施肥)。此外, 小麦秸秆还田增加了大豆病株率, 而芥菜-大豆和大蒜-大豆轮作模式则降低了大豆病株率。施肥可以显著促进大豆生长, 降低病株率, 提高土壤全氮和速效氮含量、生物量及氮素累积量和收获密度, 尽管氮素收获指数和氮素利用效率较低, 但是显著提高了产量。与不施肥相比, 施肥使大蒜-大豆、芥菜-大豆和小麦-大豆轮作模式下大豆产量提高9.21%~13.01%、7.97%~14.02%和15.00%~15.91%。因此, 在生产中建议推广大蒜-大豆和芥菜-大豆轮作模式。小麦-大豆轮作模式中在小麦秸秆还田后必须增施肥料才能达到高产。 探讨不同轮作模式下作物秸秆还田和施肥对大豆产量形成的影响, 可为多元化轮作模式下大豆增产增效提供理论基础和实践依据。于2018—2020年在江苏省农业科学院大豆试验基地, 以前茬作物秸秆还田下轮作模式为主区, 设置小麦、大蒜、芥菜型油菜和空白(冬闲) 4个轮作模式; 肥料施用水平为副区, 设置不施肥和施三元复合肥(15∶15∶15) 225 kg·hm−2 2个施肥水平, 研究秸秆还田下不同轮作模式和施肥对大豆养分利用及产量形成的影响。结果表明, 轮作模式与施肥对大豆产量及产量构成影响显著, 且两因素对产量及产量构成、植株形态指标和病株率、土壤全氮和速效氮含量、生物量和氮素累积与分配等指标均存在极显著的互作效应。与冬闲-大豆模式相比, 其他轮作模式降低了土壤容重和速效氮含量, 提高了土壤有机质和全氮含量; 大蒜-大豆和芥菜-大豆轮作模式下株高、茎粗、底荚高度、分枝数、总生物量和籽粒生物量、总氮累积量和籽粒氮累积量最高, 利于产量形成, 最终产量较冬闲-大豆模式增加4.40%~10.30%和5.66%~7.09% (施肥处理)、4.88%~8.23%和2.19%~8.78% (不施肥)。小麦-大豆轮作模式抑制植株生长, 总生物量和籽粒生物量、总氮累积量和籽粒氮累积量均最低, 尽管生物量、氮素收获指数和氮素生产效率最高, 但产量最低, 较冬闲-大豆模式分别降低2.80%~7.30% (施肥处理)和7.45%~11.18% (不施肥)。此外, 小麦秸秆还田增加了大豆病株率, 而芥菜-大豆和大蒜-大豆轮作模式则降低了大豆病株率。施肥可以显著促进大豆生长, 降低病株率, 提高土壤全氮和速效氮含量、生物量及氮素累积量和收获密度, 尽管氮素收获指数和氮素利用效率较低, 但是显著提高了产量。与不施肥相比, 施肥使大蒜-大豆、芥菜-大豆和小麦-大豆轮作模式下大豆产量提高9.21%~13.01%、7.97%~14.02%和15.00%~15.91%。因此, 在生产中建议推广大蒜-大豆和芥菜-大豆轮作模式。小麦-大豆轮作模式中在小麦秸秆还田后必须增施肥料才能达到高产。
陇东旱塬苹果细根对覆膜的可塑性响应
孙文泰, 马明, 董铁, 牛军强, 尹晓宁, 刘兴禄
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210071
摘要:
为探明陇东旱塬苹果树根系年周期生长动态规律, 以及覆膜保墒措施下垂直土层根系数量、形态、分支特性、土壤理化性状的时空差异, 以18 a生苹果树(‘长富2号’/山定子)为试材, 于苹果根系3次发根高峰: 春季萌芽至新梢旺长前(Ⅰ)、新梢停长期(Ⅱ)和采果后至落叶期(Ⅲ), 采用土壤剖面法调查清耕(CK)、覆膜2 a (2Y)、覆膜4 a (4Y)和覆膜6 a (6Y)的根系空间分布, 并对根系生物量、根长、表面积、比根长、比分支数等进行测定, 探索不同覆膜年限处理下细根生长时空动态特征。借助回归统计分析, 阐明苹果树细根生长策略对覆膜年限的响应。结果表明: 在苹果根系生长年周期中, 第Ⅲ次发根高峰最为重要。各处理苹果细根在第Ⅲ次发根高峰的生物量占3次发根高峰期总生物量的73.55%~84.85%, 在第Ⅰ发根高峰表层土壤(0~20 cm)的细根分支数分别为第Ⅲ次发根高峰的130.67%、100.53%、156.63%和238.63%, 可提高原位土壤资源利用效率; 在第Ⅲ次发根高峰中, CK促进细根根长与根表面积在表层土壤中的分布, 分别为第Ⅰ次发根高峰的275.64%和248.96%; 并抑制细根分支, 分支数和比分支数仅为第Ⅰ次发根高峰的76.53%和14.68%, 以达到扩展有效营养空间、降低根系内部竞争的作用。短期覆膜(2Y)各土层的土壤含水量分别为CK的112.39%、118.04%、124.06%、133.59%和114.49%, 细根生物量在3次发根高峰中分别为CK的116.72%、232.35%和112.09%; 土壤表层细根比根长在第Ⅰ和Ⅲ次发根高峰相比CK分别提高47.1%和62.92%, 根表面积则分别提高67.21%和56.88%; 深层土壤(80~100 cm)细根分支数相比CK分别提高282.22%和7.27%。可见2Y处理可促进表层土壤细根形态性状的表达及深层土壤根系分支结构的建成, 细根均匀分布于垂直土层0~100 cm的距干0~120 cm范围内。6Y处理在年生长初期表层土壤的细根分支数和比分支数相比CK分别提高6.11%和34.6%, 而在年生长后期则仅为CK的58.1%和19.56%, 呈年生长初期重分支、年生长后期简化分支的构型特点, 并显著抑制第Ⅲ次发根高峰细根生长, 深层土壤的细根根长、根表面积和比根长仅为CK的35.19%、40.43%和82.67%。即苹果细根生长受物候期和树体营养周转的影响, 在年生长初期应用“资源保守获取型”生长策略, 在年生长后期采取“资源快速获取型”生长策略; 短期覆膜(2Y)可改善土壤理化性状, 促进细根拓展延伸范围; 长期覆膜(6Y)对亚表层土壤(20~40 cm)的破坏作用, 阻碍细根下扎, 集中土壤表层分布。 为探明陇东旱塬苹果树根系年周期生长动态规律, 以及覆膜保墒措施下垂直土层根系数量、形态、分支特性、土壤理化性状的时空差异, 以18 a生苹果树(‘长富2号’/山定子)为试材, 于苹果根系3次发根高峰: 春季萌芽至新梢旺长前(Ⅰ)、新梢停长期(Ⅱ)和采果后至落叶期(Ⅲ), 采用土壤剖面法调查清耕(CK)、覆膜2 a (2Y)、覆膜4 a (4Y)和覆膜6 a (6Y)的根系空间分布, 并对根系生物量、根长、表面积、比根长、比分支数等进行测定, 探索不同覆膜年限处理下细根生长时空动态特征。借助回归统计分析, 阐明苹果树细根生长策略对覆膜年限的响应。结果表明: 在苹果根系生长年周期中, 第Ⅲ次发根高峰最为重要。各处理苹果细根在第Ⅲ次发根高峰的生物量占3次发根高峰期总生物量的73.55%~84.85%, 在第Ⅰ发根高峰表层土壤(0~20 cm)的细根分支数分别为第Ⅲ次发根高峰的130.67%、100.53%、156.63%和238.63%, 可提高原位土壤资源利用效率; 在第Ⅲ次发根高峰中, CK促进细根根长与根表面积在表层土壤中的分布, 分别为第Ⅰ次发根高峰的275.64%和248.96%; 并抑制细根分支, 分支数和比分支数仅为第Ⅰ次发根高峰的76.53%和14.68%, 以达到扩展有效营养空间、降低根系内部竞争的作用。短期覆膜(2Y)各土层的土壤含水量分别为CK的112.39%、118.04%、124.06%、133.59%和114.49%, 细根生物量在3次发根高峰中分别为CK的116.72%、232.35%和112.09%; 土壤表层细根比根长在第Ⅰ和Ⅲ次发根高峰相比CK分别提高47.1%和62.92%, 根表面积则分别提高67.21%和56.88%; 深层土壤(80~100 cm)细根分支数相比CK分别提高282.22%和7.27%。可见2Y处理可促进表层土壤细根形态性状的表达及深层土壤根系分支结构的建成, 细根均匀分布于垂直土层0~100 cm的距干0~120 cm范围内。6Y处理在年生长初期表层土壤的细根分支数和比分支数相比CK分别提高6.11%和34.6%, 而在年生长后期则仅为CK的58.1%和19.56%, 呈年生长初期重分支、年生长后期简化分支的构型特点, 并显著抑制第Ⅲ次发根高峰细根生长, 深层土壤的细根根长、根表面积和比根长仅为CK的35.19%、40.43%和82.67%。即苹果细根生长受物候期和树体营养周转的影响, 在年生长初期应用“资源保守获取型”生长策略, 在年生长后期采取“资源快速获取型”生长策略; 短期覆膜(2Y)可改善土壤理化性状, 促进细根拓展延伸范围; 长期覆膜(6Y)对亚表层土壤(20~40 cm)的破坏作用, 阻碍细根下扎, 集中土壤表层分布。
农业生态系统及其调控
基于DNDC模型评估湖北省不同稻作系统不同管理措施温室气体排放的周年变化
吴梦琴, 李成芳, 盛锋, 冯珺珩, 胡权义, 陈淯琨, 周浩之, 刘天奇
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210099
摘要:
为了探究不同管理措施对湖北省主要稻作系统CH4和N2O周年排放的影响, 利用田间观测数据验证DNDC模型后, 结合地理信息系统(ArcGIS)模拟和测算湖北省不同稻作系统温室气体的周年排放。本研究于2019年在鄂西北的枣阳市设置水稻-小麦(RW)、水稻-再生稻(RO)稻作系统, 在鄂东南的武穴市设置RO、水稻-油菜(RR)稻作系统, 在江汉平原的潜江市设置RW、RO、RR稻作系统, 每个稻作系统均设置常规栽培和优化栽培(包括氮肥深施、节水灌溉、秸秆还田等)两个模式, 通过静态箱法测定温室气体CH4和N2O的周年排放特征。大田验证试验结果显示, 不同稻作系统不同栽培模式下CH4和N2O排放实测值与模拟值归一化均方根误差(NRMSE)值为19.3%~24.2%, 模型拟合度在可接受范围之内。DNDC模型模拟和估算结果表明, 湖北省稻作区增温潜势(GWP)表现为江汉平原>鄂东南>鄂西北, 不同区域稻作系统CH4的排放总量、N2O的排放总量和GWP均表现为RW>RO>RR。优化栽培管理模式可以明显减少CH4和N2O排放, 与常规栽培管理模式相比, 优化栽培管理模式下RW、RO和RR的单位面积CH4排放量分别降低9.5%~18.0%、7.3%~18.4%和18.2%~22.4%, N2O排放量分别降低4.2%~14.2%、6.9%~24.7%和8.8%~18.1%。优化栽培管理后, 各地区的GWP表现为, 鄂西北: 襄阳>十堰>神农架; 鄂东南: 黄冈>咸宁>武汉>黄石>鄂州; 江汉平原: 荆州>荆门>孝感>随州>天门>仙桃>潜江。优化栽培管理模式下鄂西北、鄂东南和江汉平原稻田CH4周年排放总量较常规栽培管理模式分别降低11.8%、14.4%和16.3%, 稻田N2O周年排放总量分别降低82.4%、77.5%和83.0%。本研究结果表明, DNDC模型可以较好地模拟湖北省不同稻作系统下温室气体的排放, 同时优化稻作管理模式对稻田生产具有好的减排效果, 为在湖北省推广该模式提供理论依据。 为了探究不同管理措施对湖北省主要稻作系统CH4和N2O周年排放的影响, 利用田间观测数据验证DNDC模型后, 结合地理信息系统(ArcGIS)模拟和测算湖北省不同稻作系统温室气体的周年排放。本研究于2019年在鄂西北的枣阳市设置水稻-小麦(RW)、水稻-再生稻(RO)稻作系统, 在鄂东南的武穴市设置RO、水稻-油菜(RR)稻作系统, 在江汉平原的潜江市设置RW、RO、RR稻作系统, 每个稻作系统均设置常规栽培和优化栽培(包括氮肥深施、节水灌溉、秸秆还田等)两个模式, 通过静态箱法测定温室气体CH4和N2O的周年排放特征。大田验证试验结果显示, 不同稻作系统不同栽培模式下CH4和N2O排放实测值与模拟值归一化均方根误差(NRMSE)值为19.3%~24.2%, 模型拟合度在可接受范围之内。DNDC模型模拟和估算结果表明, 湖北省稻作区增温潜势(GWP)表现为江汉平原>鄂东南>鄂西北, 不同区域稻作系统CH4的排放总量、N2O的排放总量和GWP均表现为RW>RO>RR。优化栽培管理模式可以明显减少CH4和N2O排放, 与常规栽培管理模式相比, 优化栽培管理模式下RW、RO和RR的单位面积CH4排放量分别降低9.5%~18.0%、7.3%~18.4%和18.2%~22.4%, N2O排放量分别降低4.2%~14.2%、6.9%~24.7%和8.8%~18.1%。优化栽培管理后, 各地区的GWP表现为, 鄂西北: 襄阳>十堰>神农架; 鄂东南: 黄冈>咸宁>武汉>黄石>鄂州; 江汉平原: 荆州>荆门>孝感>随州>天门>仙桃>潜江。优化栽培管理模式下鄂西北、鄂东南和江汉平原稻田CH4周年排放总量较常规栽培管理模式分别降低11.8%、14.4%和16.3%, 稻田N2O周年排放总量分别降低82.4%、77.5%和83.0%。本研究结果表明, DNDC模型可以较好地模拟湖北省不同稻作系统下温室气体的排放, 同时优化稻作管理模式对稻田生产具有好的减排效果, 为在湖北省推广该模式提供理论依据。
太湖流域稻田管理方式对蜘蛛群落特征的影响
满吉勇, 袁凯, 陈宝雄, 王子睿, 刘云慧
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210081
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摘要:
蜘蛛是稻田重要的天敌生物, 通过改进生产管理方式提升稻田蜘蛛多样性及其害虫生物控制服务, 对推动稻田可持续生产具有重要意义。本研究调查太湖流域有机、绿色、常规生产模式下稻田蜘蛛群落多样性及群落结构和功能组成, 以评估不同生产管理模式对稻田蜘蛛多样性的影响。结果显示: 不同生产方式蜘蛛α多样性指数差异显著, 有机生产稻田蜘蛛的丰富度、多度和辛普森多样性指数均显著高于常规及绿色生产稻田。捕猎类型在不同稻田差异显著, 有机和绿色生产稻田蜘蛛以结网型为主, 而常规生产稻田以捕猎型为主; 3种生产模式稻田蜘蛛体长和飞航能力无显著差异。有机和常规生产稻田蜘蛛群落组成间存在显著差异, 绿色生产稻田蜘蛛群落组成介于有机与常规生产稻田之间, 是这两种生境蜘蛛组成的过渡类型; 有机生产稻田具有较多的的蜘蛛指示种, 而绿色和常规生产稻田蜘蛛群落分布上以广布种与共有种为主, 缺乏特有种。稻田蜘蛛群落组成随水稻生长而变化, 但有机生产稻田蜘蛛丰富度、多度除分蘖早期和拔节期外, 其余时期均显著高于常规和绿色生产稻田。研究结果表明, 相较于常规和绿色生产, 有机生产方式可以有效提高稻田蜘蛛多样性, 维持更强的害虫捕食能力, 对推动该地区绿色发展和生态环境恢复具有重要意义。 蜘蛛是稻田重要的天敌生物, 通过改进生产管理方式提升稻田蜘蛛多样性及其害虫生物控制服务, 对推动稻田可持续生产具有重要意义。本研究调查太湖流域有机、绿色、常规生产模式下稻田蜘蛛群落多样性及群落结构和功能组成, 以评估不同生产管理模式对稻田蜘蛛多样性的影响。结果显示: 不同生产方式蜘蛛α多样性指数差异显著, 有机生产稻田蜘蛛的丰富度、多度和辛普森多样性指数均显著高于常规及绿色生产稻田。捕猎类型在不同稻田差异显著, 有机和绿色生产稻田蜘蛛以结网型为主, 而常规生产稻田以捕猎型为主; 3种生产模式稻田蜘蛛体长和飞航能力无显著差异。有机和常规生产稻田蜘蛛群落组成间存在显著差异, 绿色生产稻田蜘蛛群落组成介于有机与常规生产稻田之间, 是这两种生境蜘蛛组成的过渡类型; 有机生产稻田具有较多的的蜘蛛指示种, 而绿色和常规生产稻田蜘蛛群落分布上以广布种与共有种为主, 缺乏特有种。稻田蜘蛛群落组成随水稻生长而变化, 但有机生产稻田蜘蛛丰富度、多度除分蘖早期和拔节期外, 其余时期均显著高于常规和绿色生产稻田。研究结果表明, 相较于常规和绿色生产, 有机生产方式可以有效提高稻田蜘蛛多样性, 维持更强的害虫捕食能力, 对推动该地区绿色发展和生态环境恢复具有重要意义。