中国生态农业学报(中英文)

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边振兴, 张宇飞, 杨祎博, 于淼

2020, 28(10): 1475-1487. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200021

摘要(472) HTML (29) PDF(244)

摘要:
农业过度集约化带来的农业景观均质化已成为农田生物多样性降低的主要原因之一。为研究农业景观格局对害虫-捕食性天敌定性食物网结构的影响，本文选择辽宁省昌图县为研究区，选取8个典型田块为样区，在分析定性食物网结构的基础上，采用回归分析和最优模型确定食物网参数与景观指数之间的关系。结果表明：1）互作丰度（IR）与各景观指数无显著相关性。2）连接密度（LD）与蔓延度指数（CONTAG，x₁）、聚集度指数（AI，x₂）呈显著正相关（P < 0.05），最优模型为：LD=-64.621+0.780x₁+0.739x₂。农业景观中非耕作斑块越聚集，玉米害虫-捕食性天敌定性食物网结构越复杂。3）连接性（C）与CONTAG（x₁）、香农多样性指数（SHDI，x₃）呈显著正相关（P < 0.05），而与香农均匀度指数（SHEI，x₄）呈显著负相关（P < 0.05），最优模型为：C=-178.500+1.831x₁-106.808x₄。景观类型越多样，且同类斑块连接度越好，害虫与捕食性天敌的相互作用越频繁，也越有利于复杂食物网结构的维持。4）普遍性（G）与景观形状指数（LSI，x₅）、斑块结合指数（COHESION，X₇）、AI（x₂）呈显著正相关（P < 0.05），而与斑块密度（PD，x₆）呈显著负相关（P < 0.05），最优模型为：G=-2 994.798+26.891x₂+27.090x₅-0.491x₆+2.851x₇。非耕作斑块破碎化程度越低，天敌的搜寻行为和聚集行为越强，越有利于食物网结构的稳定。5）易损性（V）与SHEI（x₄）呈显著正相关，而与CONTAG（x₁）呈显著负相关（P < 0.05），最优模型为：V=8.411+5.351x₄。斑块类型在景观中分布越均匀，害虫多样性越高，群落结构也越复杂。总体而言，农业景观异质性越强越有利于玉米害虫-捕食性天敌定性食物网的构建和抗干扰性的增强。而利用田间数据构建食物网矩阵的方法可以成为研究如何增强农业景观异质性的有力工具。

太行山区不同农业景观生境的蜘蛛群落结构特征及其影响因子

陈曦, 张旭珠, 金池, 李安, 高萌萌, 卢彤, 张晓华, 李良涛

2020, 28(10): 1488-1498. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200173

摘要(525) HTML (90) PDF(195)

摘要:
为探索太行山区农业景观中不同生境类型对蜘蛛多样性的影响，采用陷阱法对河北省武安市西部太行山区5种类型生境（核桃林、玉米地、苹果-芍药套作园、次生林、绿海花廊景观带）的地表蜘蛛多样性进行调查。通过分析5种类型生境中蜘蛛多样性分布及其与局部生境因子的相关关系，探讨半自然生境对蜘蛛的保护作用。结果表明：人为干扰会显著降低生境中蜘蛛丰富度和多度；增加植被群落结构的复杂程度会使生境中蜘蛛丰富度显著增加，而蜘蛛的多度显著降低；蜘蛛的多度随生境中枯落物厚度的增加而增加。其中核桃林的蜘蛛Shannon-Wiener多样性显著高于其他4种类型生境，核桃林、次生林和绿海花廊的蜘蛛丰富度显著高于苹果-芍药套作园和玉米地，苹果-芍药套作园和绿海花廊的蜘蛛多度显著高于其他3种生境。玉米地、苹果园-芍药套作和绿海花廊中蜘蛛的群落组成具有较高相似性，而核桃林与次生林中蜘蛛群落结构具有较高异质性。地表枯落物厚度是影响当地蜘蛛群落结构的最主要因素。研究区在农业景观与自然景观的过渡区种植核桃林、苹果-芍药套作园和绿海花廊间作板栗，对蜘蛛多样性的保护都有积极作用；不同的生境因子与不同蜘蛛群落的关系不同，如狼蛛偏向人为干扰较大的苹果-芍药套作园和绿海花廊景观带，所以生产管理时要结合特有的生境条件，对相应的蜘蛛进行合理的保护和高效的利用。研究结果对当地的农业景观生境管理和生物多样性保护具有指导意义。

基于生物多样性和生态系统服务的生态农场景观设计

弓成, 刘云慧, 满吉勇, 乔玉辉, 李季

2020, 28(10): 1499-1508. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200068

摘要(534) HTML (34) PDF(192)

摘要:
近年来随着民众对良好生态环境和优质食品需求的增加，生态农场在我国蓬勃兴起。如何设计和建造生态农场成为新的研究领域。其中将生物多样性和生态系统服务整合到生态农场设计被认为是保障生态农场可持续生产的关键。本研究在回顾生态农场发展历程，分析生态农场中生物多样性的内涵，总结生态农场的景观结构、生物多样性和生态系统服务的关系及其应用的基础上，提出了以提升和利用生物多样性和生态系统服务为目标的生态农场景观结构优化的设计原则。研究建议生态农场的景观设计应主要包括农场与周围景观的关系、种植系统设计和有益生物栖息地的保护和重建3方面的内容，并具体提出了每个方面需遵循的一般设计原则。同时，研究以我国南方水稻主产区新建水稻生态农场设计为例，印证了上述原则和方法在实践中的可行性。研究表明，为了更好地将生物多样性整合到生态农场建设中，未来需要深入认识生物多样性及其生态功能，认识生物多样性与农业产量和收益的关系，开发利用能够促进有益生物多样性和生态系统服务的功能植物，并推动生态农场实施生物多样性保护的生态补偿政策的制定。本研究对推动将生物多样性保护和生态服务管理整合到生态农场设计提供了方法指导和实证，对生态农场的发展建设具有参考借鉴意义。

生态系统服务权衡最新研究进展

邓楚雄, 朱大美, 聂小东, 刘唱唱, 李忠武, 刘俊宇, 张光叶, 肖林辉, 张宇婷

2020, 28(10): 1509-1522. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200062

摘要(510) HTML (60) PDF(214)

摘要:
生态系统服务权衡研究对协调生态环境保护和社会经济发展至关重要。为推动生态系统服务管理和提升人类福祉，本文以Web of Science核心合集（WOS）和中国科学引文数据库（CSCD）为数据源，运用文献计量分析法，系统梳理和总结生态系统服务权衡研究的学科知识基础、科学领域结构和热点变化等发展现状以及最新研究进展。研究表明：1）不同研究层面上，生态系统服务间的权衡关系受外部风险和人类需求、参数选取和服务提供者及区域差异性和不均衡性的影响。2）研究方法主要有基于关系识别和具体表征的权衡分析、权衡模拟和预测的模型量化分析和生态系统服务权衡管理优化的多准则分析3类。3）生态系统服务权衡关键驱动因子为城市化、生态工程和气候变化。基于此，我们认为把握生态系统服务权衡不同研究层面的关联特征、创新和优化生态系统服务权衡研究方法、准确甄别生态系统服务权衡关键驱动因子以及充分整合多维生态系统服务权衡资源搭建数据共享平台是未来研究的重点。

软枣猕猴桃在中国的适生区分析及对未来气候变化的响应

赵金鹏, 王闫利, 陆兴利, 沈沾红, 王明田, 李庆, 王茹琳

2020, 28(10): 1523-1532. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200244

摘要(417) HTML (66) PDF(163)

摘要:
对软枣猕猴桃在中国的适生区进行分析，旨在为软枣猕猴桃资源调查、保护、开发利用和引种栽培提供参考依据。采用生态位建模软件MaxEnt（maximum entropy model），结合ArcGIS（geographic information system）软件，研究影响软枣猕猴桃分布的关键环境因子及取值范围，预测当前气候状态及未来不同气候变化背景下软枣猕猴桃在中国的适生区。研究结果表明：影响软枣猕猴桃分布的关键环境因子有6个，其重要程度依次为：7月降水量> 4月均温>温度季节性变化标准差> 3月均温>最暖季降水量>海拔。当前情景下，软枣猕猴桃在中国的高适生区总面积为9.287×10⁵ km²，主要集中于东北东南部、华北东南部、华东北部和东南部、华中西部及西南东部；中适生区总面积为1.786×10⁶ km²，主要分布在东北中部和南部、华北南部、华东北部和南部、华东北部、西南西部及华南北部。在只考虑气候因子和海拔高度的情况下，RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下，预测2070s软枣猕猴桃在中国的高适生区面积分别增加3.758×10⁵ km²、1.725×10⁵ km²和6.300×10³ km²，而中适生区面积在RCP2.6减少1.902×10⁵ km²，在RCP4.5、RCP8.5分别增加2.617×10⁵ km²和9.760×10⁴ km²。RCP2.6和RCP4.5情景下，高适生区和总适生区的质心到2070s将向东北移动；RCP8.5情景下，高适生区质心向东北移动，总适生区中心将向东南移动。研究分别对当前及未来3种不同情景下软枣猕猴桃在中国的适生区进行了10次预测，预测结果的AUC（Area Under Curve）平均值均高于0.98，表明此模型预测结果具有较高的可靠性。

RCP情景下中国一季稻热量资源变化动态

张蕾, 李森, 郭安红, 王纯枝

2020, 28(10): 1533-1542. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200211

摘要(377) HTML (20) PDF(169)

摘要:
本文基于20个统计降尺度的高分辨率全球气候模式模拟数据，以平均气温、≥10℃积温和温度适宜度作为热量资源指数，分析了未来2种典型浓度路径情景下全国不同产区一季稻热量资源的变化特性，以期掌握未来水稻热量资源动态调整水稻生产。结果表明：一季稻主要生长季平均气温、≥10℃积温和温度适宜度地区间差异明显；RCP4.5和RCP8.5情景下，不同地区平均气温、≥10℃积温呈现不同程度的增加，且RCP8.5情景下的增幅较RCP4.5更为明显。1986—2005年，四川盆地和长江中下游地区一季稻温度适宜度较其他地区高；RCP4.5情景下，东北、宁夏、西南地区南部和东南部温度适宜度呈增大趋势，RCP8.5情景下这种变化趋势更为显著，可见热量资源的变化将利于这些地区一季稻生长；而四川盆地和长江中下游地区温度适宜度呈减小趋势，主要归因于高温日数的显著增加，因而热量资源变化并不利于该两地的一季稻生长。未来不同地区热量资源的变化特征将有助于指导不同地区合理优化水稻生产，趋利避害以应对气候变化。

土壤氮素内循环对生态覆被变化响应的研究进展

杨莉琳, 姚琦馥, 梁琍, 鲁小明

2020, 28(10): 1543-1550. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190908

摘要(512) HTML (46) PDF(219)

摘要:
随着人口增长对粮食需求的不断提高，人类对自然生态系统扰动频繁，生态覆被/土地利用变化伴随着土壤活性氮库、氮形态组分及氮素内循环过程的改变，直接影响生态系统的持续与稳定，进而引起全球气候变暖，生物多样性减少等诸多生态环境问题。生态覆被/土地利用变化是全球生态系统变化的重要内容。本综述探讨了活性氮的基本概念及其引发的环境效应，国内外自然生态系统中森林与草地间转换、自然生态系统开垦为农田、弃耕撂荒或退耕还林还草、城市化发展等生态覆被/土地利用变化对土壤氮库消长、氮矿化产物形态变化以及影响氮循环的关键土壤微生物影响等，并探讨了制约氮循环的土壤微生物研究进展。指出农业开垦或农田弃耕撂荒会导致土壤全氮大幅度下降，同时引起土壤硝态氮（NO₃^--N）增加，造成环境活性氮增加的风险；退耕还林修复生态覆被过程中氮库完全恢复需要漫长的时间；运用现代微生物分子生态学的前沿技术是研究土壤氮循环对生态覆被/土地利用变化响应机理的关键。本综述为自然生态系统的保护与开发利用、退化生态系统的修复与重建以及人工生态系统的科学规划等提供了理论依据。

冬小麦产量差和资源利用效率差及调控途径研究进展

吴芬, 徐萍, 郭海谦, 张正斌

2020, 28(10): 1551-1567. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200180

摘要(781) HTML (33) PDF(226)

摘要:
缩减作物实际产量与潜在产量之间的差距是当前作物科学研究的热点之一，对保障国家粮食安全有重要意义。研究冬小麦产量差和资源利用效率差形成机制及缩差增效途径，是大面积持续提高冬小麦现实生产力的迫切需求。本文概述了国内外作物产量差和效率差及调控技术途径的研究进展，重点综述了冬小麦产量差和资源利用效率差异及调控途径研究进展。指出造成冬小麦产量差和效率差的五大因素为：品种因素、气候因素、土壤因素、人为管理措施和技术因素以及农户决策因素。最后提出了我国冬小麦产量差和资源利用效率差异及调控技术途径的发展方向：建立基于云数据分析的区域化冬小麦产量差和资源利用效率差异智慧调控途径；拓展冬小麦轮作系统下产量差和资源利用效率差异及调控途径的研究；创建区域模式化简化冬小麦缩差增效技术途径。冬小麦产量差和资源利用效率差异缩减技术创建是我国农业通向精准农业、绿色农业、均衡农业、高产高效农业的必由之路。以上研究进展为我国冬小麦缩差增效提供了理论依据和技术支撑。

播期与密度对鹰嘴豆物质积累运转及产量形成的影响

郝曦煜, 梁杰, 肖焕玉, 王英杰, 郭文云, 刘婷婷, 马信飞

2020, 28(10): 1568-1580. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200115

摘要(396) HTML (77) PDF(182)

摘要:
为探讨播期、密度及其交互作用对鹰嘴豆物质积累转运及产量形成的影响，确定适宜东北地区鹰嘴豆种植的播期和密度，本试验于2018—2019年选用‘白鹰1号’为试验材料，设置4个播期（3月29日、4月7日、4月16日和4月25日）和4个密度（16.7万株·hm^-2、11.1万株·hm^-2、8.3万株·hm^-2和6.7万株·hm^-2）处理，通过测定鹰嘴豆干物质含量、叶面积指数、产量性状以及叶绿素、可溶性糖、粗淀粉和全氮含量，对不同播期鹰嘴豆的生育进程、光合特性、群体质量、碳氮转运和产量形成进行分析。结果表明，随着播种期的推迟，鹰嘴豆的出苗期、开花期、成熟期均推迟，生育期缩短，单株荚数先增加后减少。随着生长发育的推进，不同处理的叶绿素含量和叶面积指数先上升后下降。早播的鹰嘴豆营养器官的干物质积累量低于晚播，晚播能够提高花后氮素积累量对籽粒氮素的贡献率；高密度的单株干物质积累量低于低密度，减小密度能促进可溶性糖转运量及其转运率上升，同时提高花后氮素积累量。产量与单株荚数呈正相关。播期（X₁）、密度（X₂）与产量（Y）的回归方程为Y=-150.288 9+47.169 3X₁+464.092 5X₂-1.499 9X₁²-11.376 4X₂²+1.292 2X₁X₂。综上所述，中晚播鹰嘴豆的干物质积累量高于中早播。延后播期导致花前可溶性糖积累量和籽粒淀粉含量下降，而茎、叶的花前贮存氮素转运率和转运量则先上升后下降，花后氮素积累量对籽粒氮的贡献率上升。中低密度鹰嘴豆的花前物质积累对产量影响较大，花后氮素积累量较高，而中高密度鹰嘴豆的花后物质积累对产量影响较大。中早播、中密度或中晚播、高密度的鹰嘴豆可以提高花前贮存氮素转运量对籽粒氮的贡献率。在本试验条件下，‘白鹰1号’选择播期4月23日、密度7.64万株·hm^-2的栽培方式能够获得较高产量。在生产中，可根据当地地理、气候等环境因素的变化进行调整。

不同轮作模式下秸秆还田与氮肥运筹对杂交籼稻产量及米质的影响

林郸, 李郁, 孙永健, 谌洁, 吕腾飞, 孙知白, 吕旭, 刘芳艳, 郭长春, 孙园园, 杨志远, 马均

2020, 28(10): 1581-1590. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200236

摘要(634) HTML (40) PDF(226)

摘要:
探讨不同轮作模式下作物秸秆还田与氮肥运筹对杂交籼稻产量及米质的影响，可为多元化轮作模式下水稻提质丰产增效提供理论基础和实践依据。本研究以杂交籼稻‘F优498’为试材，通过大叶芥菜-水稻、油菜-水稻和小麦-水稻轮作模式下大叶芥菜、油菜、小麦3种前茬作物秸秆还田与不同氮肥运筹（常规施纯氮量为150 kg·hm^-2，4：4：2和3：3：4两种基肥：蘖肥：穗肥比例运筹，及根据前茬作物收获后土壤地力水平和斯坦福方程计算施氮量和基肥:蘖肥:穗肥为3：3：4的氮肥运筹）处理，研究前茬作物秸秆还田与氮肥优化配施对杂交籼稻产量及米质的影响，并探讨多元化轮作模式下杂交籼稻提质丰产的调控途径。结果表明，3种轮作模式下作物秸秆还田与氮肥运筹对杂交籼稻产量和米质均存在显著或极显著影响，且两因素对产量、垩白粒率、籽粒蛋白质含量等指标均存在极显著的互作效应。大叶芥菜秸秆（G）分别较油菜秸秆（R）和小麦秸秆（W）还田处理增产1.1%~7.8%、10.5%~19.8%，且大叶芥菜-水稻模式相对其他轮作模式能进一步提高整精米率、降低垩白粒率和改善食味品质。3种轮作模式下水稻季施氮处理均显著高于不施氮处理，且均以N₂处理（施氮量150 kg·hm^-2，氮肥运筹基肥:蘖肥:穗肥为3：3：4）产量最高，在此基础上3种轮作模式相对于N₂处理分别减少氮肥用量16.7%（N-G处理）、30.0%（N-R处理）和16.7%（N-W处理），产量分别减少2.6%、1.7%和5.8%，其中大叶芥菜-水稻、油菜-水稻轮作模式下水稻减产不显著，且可以显著降低稻米垩白粒率和垩白度、提高食味品质，达到提质稳产节氮的效果。综合产量及稻米品质表现，大叶芥菜-水稻轮作模式下，适当减少氮肥施用量至125 kg·hm^-2，氮肥运筹基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4，为本试验最优组合；油菜-水稻和小麦-水稻轮作模式下，氮肥施用量分别为105 kg·hm^-2和150 kg·hm^-2，氮肥运筹基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4为宜。

控释与稳定尿素配施对土壤氮素迁移及冬小麦-夏玉米产量的影响

肖强, 李鸿雁, 衣文平, 邹国元, 魏丹, 孙世友, 李丽霞

2020, 28(10): 1591-1599. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200117

摘要(543) HTML (49) PDF(202)

摘要:
控释与稳定尿素配施，可通过双重调控作用增强对氮素的高效管理。本文以聚氨酯包膜控释尿素和新型复合型抑制剂涂覆尿素为试材，研究了二者配施条件下，调控冬小麦-夏玉米季施肥后氮素的动态迁移转化的效果，为开发高效专用肥和农业面源污染治理提供新的思路和技术手段。试验设置不施氮肥（CK）、农民习惯施用尿素[CV，冬小麦和夏玉米习惯施氮量分别为285 kg（N）·hm^-2和225 kg（N）·hm^-2]、优化施用尿素（OPT，冬小麦和夏玉米优化施氮量分别为199.50 kg（N）·hm^-2和157.50 kg（N）·hm^-2）、优化施氮量下控释尿素+普通尿素（CRF1，冬小麦和夏玉米控释氮分别占40%和30%）和2个优化施氮量下控释尿素+抑制剂涂覆尿素（CRF2，冬小麦季和夏玉米季控释氮分别占30%和20%；CRF3，冬小麦季和夏玉米季控释氮分别占50%和30%）。试验测定了氨挥发和土壤硝态氮及作物产量。结果表明：在同等施氮量条件下，与OPT相比，CRF1、CRF2和CRF3在夏玉米、冬小麦季分别显著降低累积氨挥发量24.90%~57.00%和10.20%~27.80%，CRF2、CRF3比CRF1分别显著降低33.30%~42.80%和12.20%~19.60%。施肥后土壤表层硝态氮含量升高和降低速率由快至慢依次为CV、OPT、CRF1、CRF2和CRF3。夏玉米收获期土壤剖面残留硝态氮淋失风险由大到小依次是CV、OPT、CRF1、CRF2和CRF3，而冬小麦则为CV、OPT、CRF2、CRF1和CRF3。与CV和OPT处理相比，一次性优化施氮CRF1、CRF2和CRF3处理冬小麦、夏玉米产量没有显著差异。CRF2和CRF3净收入与其他施氮处理相比略有增加，与CRF1相比在夏玉米季增加639元·hm^-2和859元·hm^-2，在冬小麦季降低1 196元·hm^-2和增加61元·hm^-2。控释氮和稳定氮为5：5（冬小麦）和3：7（夏玉米）表现效果最佳。

生物炭和AM真菌配施对连作辣椒生长和土壤养分的影响

王岩, 周鹏, 白立伟, 吴康云, 邢丹, 郭涛, 张成铭

2020, 28(10): 1600-1608. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200196

摘要(740) HTML (87) PDF(210)

摘要:
研究生物炭和丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌对连作辣椒生长和土壤养分的影响，可为辣椒连作土壤改良和新型肥料的开发提供理论依据。采用温室盆栽试验，设置4个生物炭添加水平（0、1%、2%、3%），2个接菌水平[接菌（+AM）和不接菌（-AM）]。辣椒生长60 d后收获并测定其生理指标、土壤酶活性及土壤养分含量。结果表明，施加生物炭和接种AM真菌处理促进了连作辣椒的生长，提高了辣椒叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量。接种AM真菌对辣椒的促生效果弱于生物炭，而生物炭和AM真菌配施的促生效果最佳。接种AM真菌促进辣椒对P吸收的效果优于生物炭；但对于K吸收来说，施加生物炭的效果优于接菌。生物炭（3%）和AM真菌配施条件下，辣椒根部N、P、K含量分别较对照（0生物炭和-AM处理）显著提高74.04%、106.42%和78.82%。生物炭（3%）与AM真菌配施处理菌根侵染效果最佳，侵染率高达58.96%，较0生物炭+AM处理提高41.59%。土壤pH随生物炭添加量的增加呈增加趋势，但差异不显著。土壤脲酶、蔗糖酶活性随生物炭添加量的增加呈增加趋势，且差异显著，接种AM真菌处理对其影响不显著。土壤速效钾、有效磷、有机质含量随生物炭添加量的增加而增加，接种AM真菌对土壤有机质含量、阳离子交换量（CEC）无显著影响。土壤速效钾、有效磷、碱解氮含量均在生物炭（3%）和AM真菌配施条件下达最大。与单一处理相比，生物炭和AM真菌配施在促进连作辣椒生长、改善连作土壤养分方面具有显著的协同增效作用，尤其是3%生物炭与AM真菌配施条件下效果最佳。

微咸水灌溉对冬小麦叶片抗干热风能力的影响

赵风华, 朱康莹, 龙步菊, 田振荣, 来剑斌, 孙志刚

2020, 28(10): 1609-1617. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200077

摘要(355) HTML (19) PDF(156)

摘要:
干热风是华北地区冬小麦生产的主要气象灾害之一，同时该区农业用水资源严重短缺，为缓解灌溉水资源不足，华北地区开展了微咸水灌溉应用技术，而微咸水灌溉对冬小麦抗干热风能力的影响尚无定论。为此，在中国科学院禹城综合试验站设置1 g·L^-1（淡水对照）、3 g·L^-1和5 g·L^-1 3个矿化度微咸水在返青—拔节期和开花—灌浆期分别对冬小麦进行灌溉处理，在灌浆期进行干热风模拟试验，观测冬小麦叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度等生理参数。综合4年（2016—2019年）4次试验结果，发现：1）与1 g·L^-1矿化度微咸水灌溉相比，3 g·L^-1和5 g·L^-1矿化度微咸水灌溉可以显著降低冬小麦叶片光合速率32.2%和59.3%、蒸腾速率29.2%和51.9%、气孔导度30.7%和54.8%。2）干热风可以显著降低叶片光合速率35.4%~86.6%、蒸腾速率35.6%~67.5%、气孔导度36.4%~69.4%。3）在1 g·L^-1、3 g·L^-1和5 g·L^-1矿化度微咸水灌溉下，叶片光合速率干热风胁迫指数4年均值分别为0.55、0.45和0.74；叶片标准化蒸腾速率（蒸腾速率/水汽压饱和差）热风胁迫指数4年均值分别为0.54、0.26和0.41；气孔导度干热风胁迫指数4年均值分别为0.56、0.28和0.43。这些结果表明：1）微咸水灌溉的生理胁迫作用与干热风的生理胁迫作用对叶片光合蒸腾和气孔行为产生的影响具有相似性；2）3 g·L^-1矿化度微咸水灌溉比淡水提高了叶片对干热风的生理适应能力，证明适量微咸水灌溉可以提高冬小麦叶片适应干热风的能力。

盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构及其功能

孙建平, 刘雅辉, 左永梅, 韩民利, 张虹伟, 吕晶晶

2020, 28(10): 1618-1629. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200160

摘要(490) HTML (33) PDF(261)

摘要:
盐地碱蓬作为生物改良盐碱地的理想材料，其根际土壤微生物对土壤改良发挥着重要作用。为了深入探索环渤海滨海盐碱地碱蓬根际土壤细菌群落结构组成及其功能，采用Illumina Misep高通量测序平台对环渤海地区滨海盐碱地盐地碱蓬根际土壤和裸地土壤进行测序。从16个样本中获得有效序列734 792条，4 285个OTUs，归属于41门、100纲、282目、400科、892属、1 577种。盐地碱蓬根际土壤细菌群落由变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯曲门（Chloroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、酸杆菌门（Acidobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、蓝藻细菌门（Cyanobacteria）、髌骨细菌门（Patescibacteria、浮霉菌门（Planctomycetes）组成。Alpha多样性计算结果表明，盐地碱蓬根际土壤细菌群落结构多样性高并与裸地土壤间差异显著；LEfSe（LDA Effect Size）分析发现，盐地碱蓬与裸地差异指示种明显不同。PCoA与相关性Heatmap表明，盐地碱蓬、速效氮、速效钾、速效磷、电导率是影响土壤细菌目类水平群落组成的主要因子。PICRUSt（Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States）分析表明微生物群落在新陈代谢等40个功能方面盐地碱蓬根际土壤比裸地土壤高。本研究表明盐地碱蓬覆盖能够降低土壤盐分，增加土壤养分，对土壤细菌群落多样性及其功能有积极作用。

设施黄瓜菜田土壤镉污染预测模型及阈值研究

许芮, 曹石, 刘猛, 张惠, 刘月涵, 吕诗, 段亚军, 张玉坤, 杨志新

2020, 28(10): 1630-1636. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200178

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摘要:
为指导设施栽培的安全生产，以设施黄瓜为研究对象，通过连续2年镉（Cd）污染微区试验，对设施黄瓜菜田土壤Cd污染预测模型及阈值开展研究。结果表明，设施黄瓜土壤全量Cd和有效态Cd含量均与黄瓜Cd含量呈极显著的线性、对数、幂函数和指数关系，其中，全量Cd含量以指数预测模型的相关系数最高，有效态Cd含量以线性预测模型的相关系数最高。依据国家食品卫生标准，利用呈极显著相关的模型，提出了基于土壤pH≥7.5且质地为壤土的设施黄瓜土壤全量Cd和有效态Cd的风险阈值分别为2.13 mg·kg^-1和0.26 mg·kg^-1。利用土壤敏感性指标脲酶活性对该阈值进行验证，结果表明土壤全量Cd污染达2.74 mg·kg^-1时才会引起土壤脲酶活性显著下降，而≤2.13 mg·kg^-1的土壤全量Cd含量并未对土壤脲酶产生明显影响。可见，通过土壤脲酶指标验证后确定的阈值是可行的；并推荐当土壤中全量Cd>0.8 mg·kg^-1且Cd≤2.13 mg·kg^-1（pH≥7.5）时，选择黄瓜替代其他风险作物能够满足食用农产品质量的安全要求。该研究结果可为我国北方土壤Cd污染地区设施黄瓜的安全生产提供科学理论依据。

快速城镇化地区土地利用变化的地形梯度特征分析——以榆次区为例

陈学兄, 张小军, 韩伟宏

2020, 28(10): 1637-1648. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200224

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摘要:
为探讨快速城镇化地区——山西省晋中市榆次区不同地形梯度上的土地利用变化特征，本研究以2000年、2008年和2016年3期影像和ASTER GDEM为数据源，分析2000—2016年间土地利用变化的时空特征，选用坡向、坡度变率、地形起伏度、地形位指数和土地利用类型分布指数对土地利用的地形梯度分布特征和变化过程进行分析。结果表明：1）2000—2016年，榆次区建设用地主要向西北方向扩张，主要分布在地形起伏度 < 30 m、坡度变率 < 2°、阳坡和半阳坡及地形位为1~3级的地区。土地利用以建设用地、耕地和未利用地为主，其中耕地所占面积最大，2000年、2008年和2016年的平均比例为46.91%。2000—2008年建设用地面积增加43.07 km²，未利用地面积减少37.33 km²；2008—2016年未利用地面积减少221.00 km²，而耕地面积和建设用地面积分别增加170.61 km²和37.36 km²。2）在坡度变率、地形起伏度和地形位梯度上，建设用地、耕地和水域主要分布于低梯度带，而林地和未利用地分布于中高梯度带；建设用地和耕地在平地、阳坡和半阳坡呈分布优势，林地在阴坡和半阴坡具有分布优势，而未利用地的优势分布区为阳坡和半阳坡；2000—2016年耕地的主要分布区向地形起伏度>30 m、坡度变率为2°~15°、地形位为4~11级的区域扩张。榆次区土地利用变化地形梯度差异明显，地形因素、人类活动、政策因素、交通和区位为其主导因素。该研究结果为区域城镇化过程中的土地合理规划利用提供科学依据，为生态环境治理提供决策支持。

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2020年第28卷第10期

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