中国生态农业学报(中英文)

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2021年第29卷第11期

栏目

农业生态系统及其调控
作物栽培与生理生态
农业资源与环境
农业生态经济与生态农业

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农业生态系统及其调控

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

2021, 29(11): 1815-1826. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210317

摘要(494) HTML (122) PDF(150)

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。

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

2021, 29(11): 1827-1837. doi: 10.12357/cjea.20210258

摘要(295) HTML (88) PDF(24)

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, 以未消毒处理为对照(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), 优势杂草有一年生鹅肠菜、狗尾草、多年生刺儿菜、田旋花和长裂苦苣菜。消毒田与未消毒对照田杂草群落相似度(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%; 平均出苗期和生长期杂草群落WCs降低18.9%。2)土壤消毒使党参育苗前期杂草多样性降低, 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, 尤其一年生杂草鹅肠菜、狗尾草。消毒田较未消毒对照田6月上旬杂草减少477株∙m⁻², 6月下旬至10月减少143株∙m⁻², 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。研究结果表明, 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。

我国金柑属植物气候适宜区的预测

章翼, 薛帅, 黄红梅, 李大志, 唐帅, 孔维政, 易自力

2021, 29(11): 1838-1845. doi: 10.12357/cjea.20210416

摘要(293) HTML (131) PDF(28)

摘要:
近年来, 由于金柑商业种植品种单一导致种植效益降低, 种植面积不断萎缩, 而且随着黄龙病等病害的爆发导致野生金柑属资源分布面积不断缩小。在我国湖南、福建、广西等省份已开展过对金柑属野生的资源收集工作, 但尚未考虑气候对其分布的影响。因此, 亟需了解金柑气候适宜分布区, 为其种质资源的收集和保护提供基础。本研究运用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS 10.3), 结合金柑属(Fortunella)植物的实际分布数据和18个影响分布的气候因子, 对金柑属6个种的潜在气候适宜区进行预测, 并利用刀切法(Jackknife test)筛选主导气候因子。结果表明, 金柑属潜在气候适宜区范围主要分布于大别山—大巴山以南地区, 山金柑(F. hindsii)、罗浮金柑(F. margarita)、罗纹金柑(F. japonica)、长叶金柑(F. polyandra)、金弹(F. crassifolia)和长寿金柑(F. obovata)的最适宜区面积为354 000 km²、276 100 km²、495 800 km²、613 600 km²、474 400 km²和663 403 km²; 除长叶金柑外, 其他5个种的气候最适宜区主要分布于湖南、江西、广西、福建、浙江、广东6个省份; 长寿金柑的最适宜区除上述各省份外还包括重庆; 长叶金柑的气候最适宜区包括重庆、广西、广东、海南、云南南部地区。金柑属实际分布点均在预测图中的最适宜区域内, 说明预测结果与实际分布情况高度一致。金柑属6个种适宜区预测模型的曲线下面积(AUC)值均大于0.9, 表明本研究预测分布范围精确度高, 可作为金柑属野生资源的区域调查及保护、优良品种推广的科学依据。

作物栽培与生理生态

施氮量对砂姜黑土小麦−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

2021, 29(11): 1846-1856. doi: 10.12357/cjea.20210444

摘要(273) HTML (57) PDF(55)

摘要:
砂姜黑土是黄淮海平原重要的中低产土壤, 由于其剖面含有砂姜层, 易产生裂隙, 影响了氮素在土壤剖面的迁移分布, 可能导致砂姜黑土的N₂O排放存在一定的独特性。基于此, 本研究以砂姜黑土小麦-玉米轮作体系为研究对象, 设置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), 通过静态箱-气相色谱法结合常规土壤参数的监测与分析, 探究砂姜黑土不同施氮条件下N₂O排放特征、累积排放量及关键驱动因素。结果显示, 砂姜黑土小麦季的N₂O平均排放通量为14.2~21.6 μg·m⁻²·h⁻¹, 累积排放量为0.82~1.24 kg(N)·hm⁻²; 玉米季的N₂O平均排放通量为14.4~24.5 μg·m⁻²·h⁻¹, 累积排放量为0.42~0.71 kg(N)·hm⁻²; 不同处理小麦季的N₂O累积排放量均高于玉米季。小麦季追肥期与基肥期的N₂O累积排放量分别为0.27~0.41 kg(N)·hm⁻²和0.55~0.83 kg(N)·hm⁻², 玉米季分别为0.18~0.30 kg(N)·hm⁻²和0.24~0.41 kg(N)·hm⁻², 追肥期N₂O累积排放量均高于基肥期。相关性分析结果显示, CK处理的N₂O排放量与土壤温度、含水量和硝酸盐含量均表现出明显的多元线性相关(P<0.05), TR、OPT和ZOPT仅与土壤硝酸盐含量呈极显著多元线性相关(P<0.01), 而与土壤温度和土壤含水量未表现明显的相关性, 说明施肥条件下, 土壤硝酸盐含量的高低成为影响砂姜黑土农田土壤N₂O排放最关键的影响因素。除此之外, 不同施氮量的N₂O累积排放量差别明显(P<0.05), TR处理的N₂O排放量最高, 小麦玉米季分别为1.24 kg(N)·hm⁻²和0.71 kg(N)·hm⁻², 显著高于OPT处理[0.99 kg(N)·hm⁻²和0.51 kg(N)·hm⁻²]和ZOPT处理[0.82 kg(N)·hm⁻²和0.42 kg(N)·hm⁻²]。无论小麦季还是玉米季N₂O的累积排放量均随施氮量的增加而呈指数增加趋势, 相关性系数分别达0.997和0.977 (P<0.05), 说明砂姜黑土传统施氮N₂O存在过量排放问题。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, 但传统施氮量导致的N₂O排放量仍不可忽视。

磷肥施用量对石灰性土壤磷组分和作物磷积累量的影响

徐晓峰, 米倩, 刘迪, 付森林, 王旭刚, 郭大勇, 周文利

2021, 29(11): 1857-1866. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210186

摘要(214) HTML (93) PDF(40)

摘要:
为了明确磷肥减量施用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3个施磷量, 按纯磷计分别为150 kg·hm⁻²(P150)、37.5 kg·hm⁻²(P37)和0 kg·hm⁻²(P0), 经过连续2年4季冬小麦-夏玉米轮作, 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, 与P37处理相比, P150处理导致土壤全磷显著增加, 并显著提高阴离子交换树脂态无机磷组分(resin_P_i)、NaHCO₃提取态无机磷(NaHCO₃_P_i)、NH₄OAc提取态无机磷(NH₄OAc_P_i)、NaOH-Na₂S₂O₆提取态无机磷(Fe_P_i)和NaHCO₃提取态有机磷(NaHCO₃_P_o)等组分含量(P<0.05)。P0处理与P37处理相比, 土壤磷及其组分含量无显著变化。土壤无机磷组分和有机磷组分的存储贡献率分别为72.6%和23.8%。土壤盈余磷主要存储在HCl提取态无机磷(HCl_P_i)、Fe_P_i、NH₄OAc_P_i、resin_P_i和HCl提取态有机磷(HCl_P_o)等组分中。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_P_o、Fe_P_i和NH₄OAc_P_i的输出贡献率分别为39.44%、17.36%和13.06%。HCl_P_i和resin_P_i的输出贡献率仅为1.91%和0.40%。在结构方程模型中, 施磷量对Fe_P_i、HCl_P_i、NH₄OAc_P_i、resin_P_i、NH₄F_P_o、NaHCO₃_P_i和NaHCO₃_P_o等组分的载荷因子分别为0.078、0.077、0.061、0.036、0.018、0.015和0.012。Fe_P_i、NH₄OAc_P_i和HCl_P_o等组分对作物磷积累量的载荷因子分别为0.355、0.334和−0.039。上述结果表明, 石灰性土壤中, Fe_P_i、NH₄OAc_P_i和HCl_P_o是关键磷组分, 其中Fe_P_i和NH₄OAc_P_i在不施磷时易消耗, 但也易通过施磷得到补充; HCl_P_o有效性高, 不易更新。HCl_P_i有效性低, 是磷肥当季有效性低的重要原因。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。

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

2021, 29(11): 1867-1878. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210312

摘要(205) HTML (72) PDF(51)

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, 分别为与玉米||大豆(IM)、单作玉米(MM); 副因素为施磷水平, 分别为P0 [0 kg(P₂O₅)∙hm⁻²]、P60 [60 kg(P₂O₅)∙hm⁻²]、P90 [90 kg(P₂O₅)∙hm⁻²]、P120 [120 kg(P₂O₅)∙hm⁻²] 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和解吸量。间作处理较单作磷素吸附量和解吸量分别增加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, 间作通过改变土壤的pH、有机质和游离氧化铁含量影响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。

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, RAJANGhimire, 邢文超, 胡映明, 张南南

2021, 29(11): 1879-1892. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210243

摘要(330) HTML (130) PDF(50)

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时达最大。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 kg·hm⁻²和3100 kg·hm⁻²左右时达最大。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。

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

2021, 29(11): 1893-1901. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210194

摘要(209) HTML (120) PDF(33)

摘要:
为评估微纳米气泡对不同类型水稻品种生长发育及产量形成的影响差异, 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年开展了盆栽试验, 研究微纳米气泡(MNB)与普通水(对照, CK)灌溉对超级稻和常规稻生长发育及产量构成的影响。结果表明: 1) MNB灌溉显著增加了土壤溶液中溶解氧浓度、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、叶片的叶绿素含量和净光合速率, 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) 与CK相比, MNB灌溉提高常规稻产量8.46%~17.9%, 超级稻产量11.32%~22.09%, 以超级稻增幅较大。3) MNB灌溉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灌溉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; 而提高超级稻穗粒数和结实率的主要原因在于提高了水稻生育中后期叶片的光合作用, 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的籽粒数量及结实率, 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。

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

2021, 29(11): 1902-1912. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210188

摘要(202) HTML (95) PDF(32)

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。不同大小种苗的成药株个体和群体的产量差异并不显著, 平均鲜药材产量MS组最高(8225.1 kg·hm^–2), SS组次之(8125.0 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组最高(2938.1 kg·hm^–2), MS组次之(2681.1 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, 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。

一株克锡勒氏菌对小麦苗期的促生耐盐效应研究

苑霖, 王新珍, 孙宏勇, 刘小京, 刘彬彬

2021, 29(11): 1913-1920. doi: 10.12357/cjea.20210144

摘要(177) HTML (65) PDF(31)

摘要:
土壤盐渍化已经成为全球重要的生态环境问题之一, 农业生态系统中土壤盐分增加会影响作物生长发育、导致减产。近年来, 随着微生物组学研究的深入, 微生物提升植物抗逆性功能认识的加深, 生物肥料开始应用于盐碱地植物修复中。为探究根际促生菌在高盐环境中对小麦生长及代谢的影响, 本文选取一株分离自盐地碱蓬根际土中、具有耐盐和分泌植物生长素功能的克锡勒氏细菌(Kushneria indalinina JP-JH), 选取耐盐小麦品种‘小偃60’, 在无盐(0 mmol·L⁻¹)、低盐(200 mmol·L⁻¹)和高盐(400 mmol·L⁻¹)的水培条件下接种耐盐促生菌JP-JH, 分析其对小麦苗期生长及根系分泌有机酸的影响。培养40 d后, 在无盐、低盐、高盐条件下, 接种JP-JH组小麦幼苗鲜重显著高于未接种对照组(P<0.05); 在无盐、低盐时, 接菌组的小麦幼苗干重显著高于对照组(P<0.05); 且在高盐胁迫时, 接菌组株高显著高于对照处理(P<0.05)。在无盐条件下, 接菌未对小麦幼苗根系分泌的6种有机酸产生显著影响; 在盐胁迫(低盐以及高盐)条件下, 接菌显著提高了根系分泌草酸和酒石酸含量(P<0.05)。上述结果表明耐盐促生菌能够在苗期促进小麦的生长发育, 且对根系分泌的部分有机酸产生了显著影响, 草酸和酒石酸可能在微生物-植物互作中具有重要作用。本研究揭示了细菌K. indalinina JP-JH对小麦的耐盐促生效应以及对根系分泌有机酸的影响, 为开发具有提升小麦耐盐促生功能的生物肥料提供理论依据和菌种资源。

农业资源与环境

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, 刘建斌, 郎乾乾, 孙仁华, 靳红燕

2021, 29(11): 1921-1930. doi: 10.12357/cjea.20210274

摘要(319) HTML (87) PDF(55)

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沼液处理(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。

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

2021, 29(11): 1931-1939. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210211

摘要(249) HTML (103) PDF(37)

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。本文利用已发表文献中的数据, 从省域尺度上分析了杉木人工林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)土壤有机质含量特征、对土壤类型和地形等的响应及其对土壤养分的影响。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。

基于时序MODIS的黄河上游2002—2018年耕地时空变化特征分析

韩春雷, 沈彦俊, 武兰珍, 郭英, 陈晓璐

2021, 29(11): 1940-1951. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210113

摘要(242) HTML (70) PDF(44)

摘要:
黄河上游贡献全流域水资源的56.77%, 而上游农业用水占全流域40%以上, 监测黄河上游耕地的分布对于定量评估农业用水变化至关重要。本文以黄河上游龙羊峡至河口镇流域范围为对象, 基于MOD13Q1数据集, 使用时间序列谐波分析法(Harmonic Analysis of Time Series, HANTS)对NDVI时间序列曲线进行平滑, 再结合作物生育期等物候信息与决策树分类方法提取了研究区2002—2018年的耕地分布与变化情况, 为研究上游耕地变化对流域水资源消耗的影响提供基础数据。用野外实地考察获取的地面真实样点数据与研究区内县级统计数据对提取结果进行验证, 耕地提取精度在75%以上, R²达0.85。本研究主要结果显示: 2002—2018年耕地面积总体呈增加状态, 共增加88.21万hm²; 宁蒙灌区的耕地增长最为迅速, 宁夏段耕地总面积增加64%, 2018年达76.61万hm²; 内蒙古段的耕地面积也大幅增加, 达44.74万hm², 占总面积的44%; 甘肃段面积同样增加18.89万hm²; 青海段则显示出明显的耕地减少趋势, 共减少5.36万hm²。黄河上游整体上耕地面积增加速率为5.18万hm²·a⁻¹, 其中青海段以0.20万hm²·a⁻¹的速率减少, 甘肃段增加速率为1.05万hm²·a⁻¹, 宁夏段增加速率为1.87万hm²·a⁻¹, 内蒙段增加速率为2.46万hm²·a⁻¹。通过定性与定量方法对耕地变化因素进行分析, 水资源政策和地方社会经济环境变化是研究区耕地面积变化的主要驱动因素。

农业生态经济与生态农业

农业科技投入对农业生态效率的空间效应分析

王辰璇, 姚佐文

2021, 29(11): 1952-1963. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210214

摘要(282) HTML (86) PDF(48)

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 (super-efficiency 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。结果表明, 2000—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的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。

玉米典型生态区机械收获现状及影响农户采用的因子分析

郭银巧, 徐文娟, 王克如, 柴宗文, 谢瑞芝, 候鹏, 明博, 李少昆

2021, 29(11): 1964-1972. doi: 10.12357/cjea.20200807

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摘要:
为了认识和了解我国目前玉米主要生态区机械收获现状及影响农户采用机械收获行为的因素, 指出需要解决的关键问题, 为进一步推行玉米机械收粒技术、提高玉米生产的全程机械化水平提供理论依据和实践指导, 本研究围绕玉米种植生态区(东北、西北、黄淮海)、玉米种植水平和规模、玉米生产者的角色人群(农户、合作社、农业技术人员), 以问卷的形式, 调查不同生态区玉米机械收获情况和农户对机械收获的认识和了解, 探究其内在的影响因素和行为特征。结果表明, 玉米机械收获技术的采用存在明显区域差异, 东北的黑龙江和西北的新疆玉米产区机收比例最高, 农户采用率高达83.11%以上; 黄淮海的河南次之, 平均为54.72%, 东北的吉林最低, 平均为21.51%。新疆兵团、黑龙江垦区部分农场的玉米收获以机械收粒为主, 主要影响因素是种植规模大(6.67 hm²以上), 机械收粒售卖更为方便、成本投入也低, 因此被大规模采用。黑龙江垦区部分农场(友谊农场)、黑龙江省和河南省玉米收获以机械收穗、晾干后脱粒为主, 该类地区, 品种、机具、烘干、售卖条件配套明显不足, 收获快捷、方便存放是农户选择机械收穗的主要原因。吉林等人工收获较多的地区, 普遍存在种植规模较小、地块零散、农户传统观念意识强、不易接受新事物; 机收采用者仅限于家庭经济水平较高、有固定职业、有副业收入或农机具的农户; 地块规模小、种植效益低、家庭经济水平低是导致其机收采用率低的主要原因。综上, 耕地经营规模和效益是玉米机械收获技术推行的关键, 政府、科研单位、企业需因地制宜加强协作, 从政策上、技术上、经济上和观念上给予扶助引导, 逐步提高我国玉米的机收效率和全程机械化水平。