中国生态农业学报

长期施磷稻田土壤磷素累积及其潜在环境风险

颜晓, 王德建, 张刚, 薄录吉, 彭小兰

颜晓, 王德建, 张刚, 薄录吉, 彭小兰应用常规化学分析法和数学统计方法, 基于太湖地区13年的长期定位试验, 研究长期不同施磷水平下[0(不施磷)、30 kg·hm^-2·a^-1(低磷)、60 kg·hm^-2·a^-1(适磷)、90 kg·hm ^-2·a^-1(高磷)]稻麦轮作系统稻田土壤磷素累积规律及磷素流失引发的环境风险。在本试验区土壤环境条件下, 可能发生稻田磷素淋溶及径流的土壤耕层(0~15 cm)Olsen-P临界值分别为26.0 mg·kg^-1和24.8 mg·kg^-1。连续13年适磷、高磷施肥, 土壤耕层Olsen-P含量分别达到26.9 mg·kg^-1和33.2 mg·kg^-1, 均高于临界值浓度, 且已导致稻田田面水与30 cm渗漏水中总磷浓度显著升高, 大大提高了稻田磷素淋溶及径流的风险。低磷施肥土壤Olsen-P长期稳定在(10.1±2.0) mg·kg^-1水平, 并且每年的稻麦产量与高磷、适磷处理相比并无显著差异, 而长期低磷施肥土壤磷的流失风险也较小。因此, 在太湖地区稻麦轮作体系下, 磷肥不宜以常规适磷水平长期施用, 建议以低磷水平(30 kg·hm^-2·a^-1)长期施用或以适磷水平(60 kg·hm^-2·a^-1)间歇式施用。中国生态农业学报. 2013 21(4): 393-400.

不同形态氮源及其配比对石灰性黄壤上纽荷尔脐橙光合特性的影响

葛会敏, 樊卫国

葛会敏, 樊卫国采用盆栽方法, 在避雨透光棚内, 研究不同形态氮源及其配比[NO₃^--N∶NH₄⁺-N=100∶0(硝酸钙42.16 g·盆^-1)、NO₃^--N∶NH₄⁺-N=75∶25(硝酸钙31.62 g·盆^-1, 碳酸氢铵7.06 g·盆^-1)、NO₃^--N∶NH₄⁺-N= 50∶50(硝酸钙21.08 g·盆^-1, 碳酸氢铵14.12 g·盆^-1)、NO₃^--N∶NH₄⁺-N=25∶75(硝酸钙10.54 g·盆 ^-1, 碳酸氢铵21.19 g·盆^-1)、NO₃^--N∶NH₄⁺-N=0∶100(碳酸氢铵28.25 g·盆^-1)、尿素10.71 g·盆^-1]对枳砧纽荷尔脐橙叶片光合速率(Pn)日变化、光合色素含量、叶片光补偿点和光饱和点的影响, 为柑橘的氮素营养及施肥管理提供科学依据。结果表明: NO₃^--N∶NH₄⁺-N为75∶25处理的脐橙叶片中叶绿素a(Chl. a)、叶绿素b(Chl. b)和类胡萝卜素(Car.)含量和全天Pn都显著或极显著高于其他氮源配比处理, 上午10:00脐橙叶片的Pn、Tr、WUE和Gs均是最高的, 极显著高于其他氮源处理, 其Pn、Tr、WUE和Gs分别为4.81 μmol(CO2)·m^-2·s^-1、2.30 mmol(H2O)·m^-2·s^-1、2.09和0.09 mol·m^-2·s^-1。随着NH₄⁺-N比例的增加, 脐橙叶片中Chl. a、Chl. b和Car.的含量与Pn、Tr、WUE和Gs均逐渐下降。100% NO₃^--N处理的脐橙叶片Pn也极显著低于NO₃^--N∶NH₄⁺-N为75∶25处理, 其Pn仅为3.53 μmol(CO2)·m^-2·s^-1。单一尿素氮处理(施用10.71 g·盆^-1尿素)的脐橙叶片中Chl. a、Chl. b、Car.和Pn含量最低, 其Pn为3.07 μmol(CO2)·m^-2·s^-1, 与单纯施用NH₄⁺-N处理无显著性差异。不同氮源处理的脐橙叶片光饱和点和光补偿点均无显著性差异, 其值分别维持在861.51 μmol·m^-2·s^-1和10.09 μmol·m^-2·s^-1左右。NO₃^--N和NH₄⁺-N混合比例为75∶25时有利于提高纽荷尔脐橙Pn。中国生态农业学报. 2013 21(4): 401-408.

稻田厌氧氨氧化菌群落结构对氮肥的响应

宋亚娜, 吴明基, 林艳

宋亚娜, 吴明基, 林艳为探明稻田厌氧氨氧化菌多样性及其对氮肥用量的响应状况, 利用厌氧氨氧化菌16S rRNA基因特异引物对定位试验稻田土壤DNA进行PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)并结合DNA克隆测序, 研究了氮肥供应量对厌氧氨氧化菌群落结构的影响。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数值计算的多样性指数均显示: 高氮处理[N3: 225 kg(N)·hm^-2]的厌氧氨氧化菌群落结构多样性在表层或根层土壤中均显著(P<0.05)高于中、低氮[N2: 150 kg(N)·hm^-2; N1: 75 kg(N)·hm ^-2]处理和不施肥对照(CK); 同时, 高氮处理下表层土壤厌氧氨氧化菌群落多样性指数显著高于根层土壤(P<0.05)。冗余分析(RDA)结果表明, 表层土壤中厌氧氨氧化菌群落结构组成与不同氮肥水平处理存在显著相关性(P=0.006)。此外, 本试验获得厌氧氨氧化菌DGGE条带DNA序列18条, 登录GenBank并获得登录号。研究表明稻田厌氧氨氧化菌群落结构对高氮水平具有较强的响应, 尤其是在表层土壤中。中国生态农业学报. 2013 21(4): 409-415.

灌溉方式与施肥水平对超级稻光合生理的影响

刘宇锋, 李伏生

刘宇锋, 李伏生为研究不同施肥水平下节水灌溉方式对超级稻光合生理的影响, 通过盆栽试验研究了3种施肥水平(不施肥、低肥和高肥)和3种灌溉方式[常规灌溉(FIR)、控制灌溉(CIR)和间歇灌溉(IIR)]对"中浙优1号"拔节期、抽穗期和乳熟期叶片净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、光合光响应曲线和光合色素含量的影响, 以及光合速率与光合色素的关系。结果表明, 与FIR处理相比, CIR和IIR处理提高了3个生育期"中浙优1号"的P_n, 而C_i提高不明显; 分别使拔节期、抽穗期"中浙优1号"的光饱和点增加9.2%~36.8%和3个生育期表观量子效率增加6.7%~31.5%, 但使拔节期、抽穗期和乳熟期光补偿点降低3.2%~12.8%。与FIR相比, CIR分别增加拔节期、抽穗期和乳熟期叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量19.1%~76.3%、44.5%~98.5%、31.5%~117.4%和45.4%~145.0%; IIR处理分别提高3个生育期类胡萝卜素和总叶绿素含量4.2%~45.8%和31.5%~117.4%。不同灌溉方式下, 施肥处理"中浙优1号"光合生理指标和光合色素含量均高于不施肥处理, 高肥处理又高于低肥处理。通过"中浙优1号"光合速率与光合色素含量的相关分析发现, 其P_n与同期光合色素含量存在显著相关性, 并受到生育时期的影响。因此, CIR和IIR处理能提高"中浙优1号"的光合能力, 提高其对强光的光合能力和弱光条件下的适应性, 提高了光饱和点, 进而增加光能利用率, 并提高了功能叶光合色素含量, 有效改善其叶片光响应特征。同时, 在节水灌溉条件下, 在一定范围内增施肥料均能明显提高"中浙优1号"的光合机能。中国生态农业学报. 2013 21(4): 416-425.

阴山北麓马铃薯在不同灌溉模式下的水肥效率

秦永林, 井涛, 康文钦, 田艳芳, 樊明寿

秦永林, 井涛, 康文钦, 田艳芳, 樊明寿为明确内蒙古阴山北麓马铃薯主产区不同灌溉模式对水肥利用效率以及土壤无机氮残留的影响, 2009-2010年进行了漫灌(农民习惯)、喷灌、露地滴灌、膜下滴灌4种灌溉模式对比研究, 分析了不同灌溉模式对马铃薯产量形成、水分利用效率、养分偏生产力、经济净收益以及土壤无机氮残留的影响。结果表明: 膜下滴灌马铃薯的产量、水分利用效率、氮磷钾肥料的偏生产力以及经济净收益均显著高于其他3种灌溉模式。其中, 膜下滴灌的马铃薯产量分别比漫灌、喷灌和露地滴灌增加35.7%、26.0%、12.9%, 水分利用效率和经济净收益分别增加200.2%、91.8%、23.7%和37.7%、30.1%、10.7%; 氮肥偏生产力膜下滴灌比漫灌、喷灌和露地滴灌分别增加50.6 kg·kg^-1、39.8 kg·kg^-1、22.0 kg·kg^-1, 磷肥偏生产力分别增加126.6 kg·kg^-1、99.4 kg·kg 1、55.0 kg·kg^-1, 钾肥偏生产力分别增加42.3 kg·kg^-1、33.2 kg·kg^-1、18.4 kg·kg^-1。漫灌马铃薯收获后60~120 cm土层无机氮残留量达102.95 kg·hm^-2, 分别是喷灌、露地滴灌和膜下滴灌的1.36倍、2.11倍和2.28倍。由此可见, 露地滴灌和膜下滴灌不仅节水, 且马铃薯高产、养分资源和经济高效, 可显著减少薯田氮素淋洗, 从而降低环境污染的风险。中国生态农业学报. 2013 21(4): 426-431.

黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律的研究

王淑庆, 张岁岐, 王小林

王淑庆, 张岁岐, 王小林采用基于热平衡法的茎流计对黄土塬区两种栽培模式下(传统模式Ⅰ和改进模式Ⅱ)玉米(Zea mays L.)的茎流变化进行连续监测, 并结合试验区自动气象站同步测定的太阳辐射、气温、相对湿度和风速等气象因子, 分析了黄土塬区不同栽培模式下玉米蒸腾耗水规律及其与气象因子的关系。结果表明: 两种模式下玉米植株的茎流速率都表现出与太阳辐射同步的昼夜变化规律, 且模式Ⅰ植株茎流速率大于模式Ⅱ植株茎流速率; 玉米的日茎流量在抽雄期达到最大并且均随生育期的推移逐渐变小, 这与植株叶面积指数的变化基本一致; 从抽雄期到蜡熟期, 模式Ⅰ和模式Ⅱ玉米群体叶面蒸腾量分别为115.18 mm和119.47 mm, 棵间蒸发量模式Ⅱ(39.41 mm)较模式Ⅰ(64.81 mm)减少了39.2%, 表明改进模式优化了玉米群体的蒸腾蒸发比率, 有利于玉米水分利用效率的提高。除风速外, 两种模式下植株的日茎流速率与太阳辐射、水汽压差、空气温度和相对湿度均存在较好的相关关系, 达到极显著水平。中国生态农业学报. 2013 21(4): 432-439.

基于光谱遥感的冬小麦籽粒淀粉积累量的监测

王超, 冯美臣, 王君杰, 肖璐洁, 杨武德

王超, 冯美臣, 王君杰, 肖璐洁, 杨武德为了建立基于叶绿素密度淀粉积累量的最佳种植密度光谱监测模型, 利用遥感技术准确测量小麦淀粉积累量, 本试验通过大田试验, 根据品种特性和晋中地区推广种植密度分别设置5个种植密度(300 万苗·hm^-2、450万苗·hm^-2、600万苗·hm^-2、750万苗·hm^-2、900万苗·hm^-2), 对其冠层光谱、叶绿素密度和淀粉积累量进行了测定, 并利用统计学方法对5个种植密度的数据进行分析, 对混合密度进行模拟。结果表明, 在5个密度梯度和模拟混合密度下所建立的淀粉积累量光谱监测模型中, 以密度750万苗·hm^-2条件下的NDVI(1 200 nm, 670 nm)所建立的光谱模型最好, 其精确度可达0.920 6。用2009-2010年的试验数据对模型进行检验, 其预测值和实测值的R2也可达0.954 2, 表明750万苗·hm^-2的种植密度是对冬小麦淀粉积累量进行预测的最佳密度, 依此所建立的冬小麦淀粉积累动态监测光谱模型是可行的。同时, 所建立模拟混合密度模型的精确度可达0.883 1, 验证R²也可达0.905 4, 说明该模拟混合密度模型能够较准确地预测不同种植密度条件下的淀粉积累量。因此, 模拟混合密度模型在现实应用中具有较好的适用性和普适度。中国生态农业学报. 2013 21(4): 440-447.

废水灌溉下有机物料对重度盐渍土养分及芦苇生长的影响

于妍, 夏梦婧, 裴定宇, 陆兆华

于妍, 夏梦婧, 裴定宇, 陆兆华在山东滨州含盐量为16.7 g·kg^-1的重度退化滨海盐碱湿地, 研究了造纸废水灌溉条件下添加有机物料对盐渍土养分和芦苇生长的影响, 以期为重度退化滨海盐碱湿地的生物修复提供依据。试验从春季开始进行, 共设4种处理: 翻耕对照(CK)、翻耕+废水灌溉(FF)、翻耕+废水灌溉+秸秆(FFJ)以及翻耕+废水灌溉+污泥(FFW), 测定了不同处理下土壤养分、呼吸强度、含盐量及芦苇株高和生物量的变化。结果表明, 与对照相比, 各处理土壤有机质显著提高, 10月末时FFJ、FFW和FF处理土壤有机质含量分别是对照的1.34倍、1.29倍和1.22倍; 碱解氮和有效磷含量也高于对照, 依次为FFW>FFJ>FF>CK; 各处理土壤呼吸强度高于对照, 其中FFJ处理显著高于对照, 比试验初期提高96%; 各处理表层土壤含盐量均出现不同程度降低, 以FFJ和FFW降低幅度最大, 分别比对照降低22.6%和16.3%; FFW、FFJ和FF处理的芦苇株高显著高于对照, 8月末分别是对照的3.1倍、2.7倍和2.2倍; FFJ和FFW处理的芦苇生物量、根冠比和平均叶面积都显著高于对照, 而FF处理与对照没有显著差异; FF处理芦苇株高、生物量与土壤有效氮含量相关最为显著, FFJ和FFW处理与土壤有机质含量相关性最为显著。结果表明, 废水灌溉为重度盐渍化土壤提供了充足的水分, 有机物料能有效提高土壤养分含量, 解决了重度盐碱化土壤水分胁迫和养分胁迫的问题, 促进芦苇生长, 但秸秆和污泥两种有机物料之间没有显著差异。中国生态农业学报. 2013 21(4): 448-455.

德州地区地下水中磷的空间分布特征及来源分析

蔡文静, 常春平, 宋帅, 李静, 张芳, 李发东

蔡文静, 常春平, 宋帅, 李静, 张芳, 李发东地下水质量与居民饮水安全及人类健康密切相关, 地下水污染会直接影响水体生态环境。饮用水中过高的磷会降低人体对钙和维生素D的吸收, 对老年人的身体健康存在潜在负面影响。本文以德州地区地下水(常作为农村饮用水源)为研究对象, 采集了研究区内的27个地下水样, 并于现场测定pH和电导率等指标。参考我国《水和废水监测分析方法》和美国环境保护局(EPA)的方法, 利用紫外分光光度计分析了地下水中总磷、正磷酸盐、溶解性总磷和溶解性正磷酸盐的含量及污染状况。借助于空间分析, 探讨了其空间分布和来源。结果表明, 德州地区地下水总磷含量为0~1.49 mg·L^-1, 正磷酸盐含量为0~0.11 mg·L^-1, 溶解性总磷含量为0.04~0.69 mg·L ^-1, 溶解性正磷酸盐含量为0~0.06 mg·L^-1。电导率和4种形态磷的含量均存在不同的空间差异性。整个研究区地下水电导率较高, 变化范围为770~5 530 μS·cm^-1, 总体上从河流上游到下游呈明显阶梯状递增趋势; 总磷和溶解性总磷含量的空间分布整体趋势从上游到下游逐渐降低, 正磷酸盐出现了较明显的高值区, 而溶解性正磷酸盐的空间分布整体上较均匀。影响地下水中磷含量的因素主要有地表水中磷的下渗和人类活动。该研究区各采样点地下水的埋深都在50 m以内, 含水层为黄河冲积砂层, 岩性主要为粉砂、细砂和中砂, 累计厚度10~25 m, 这样的土壤地质构造较易使地表水中的磷素渗漏到地下水中, 且河流是该区地下水主要的补给源, 越靠近河流越容易入渗。人类活动包括工业废水和生活污水处理不当等点源污染以及农药施肥等农业非点源污染。整个研究区地下水溶解性总磷含量的最大值达0.69 mg·L^-1, 平均值为0.20 mg·L^-1, 根据欧盟规定的饮用水中总磷酸盐的标准值(0.5 mg·L^-1)和我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)的Ⅱ类(0.02＜溶解性总磷≤0.1 mg·L^-1)或Ⅲ类(0.1＜溶解性总磷≤0.2 mg·L^-1)标准, 德州地区地下水中磷的超标率分别达7.41%、62.96%和40.74%。本研究为评价地下水中磷污染对人类健康及水体生态环境的影响提供了科学依据。中国生态农业学报. 2013 21(4): 456-464.

不同叶面肥对番茄植株生理生化及烟粉虱种群生态的影响

庞淑婷, 董元华

庞淑婷, 董元华施肥可以影响植物的生长和营养状况, 从而影响植食性昆虫的生长发育、繁殖和为害等。在室内条件下[(25±1) ℃, L∶D=14 h∶10 h, 70%~80%RH]研究了氨基酸叶面肥、植物营养素和支链氨基酸3种肥料叶面喷施对番茄植株生长及烟粉虱生长发育和繁殖的影响。结果表明, 施氨基酸叶面肥处理能明显促进番茄植株生长, 株高、叶片展幅、叶面积显著高于对照, 其次为施植物营养素处理。不同叶面肥处理影响番茄叶片矿物质及营养物质含量(N和糖含量没有显著差异), P、蛋白质和游离氨基酸含量与番茄生长指标株高、叶片展幅、叶面积基本呈正比, 而K则相反; 不同处理间的叶片叶绿素和水含量基本无显著差异。不同叶面肥处理番茄植株上烟粉虱生长发育及生殖表现存在差异, 发育历期在氨基酸叶面肥处理番茄上最长(22.95 d), 其次为植物营养素处理(22.83 d), 最短的为对照处理(21.78 d), 显著短于氨基酸叶面肥和植物营养素处理; 存活率总体受叶面肥影响不大; 烟粉虱1龄若虫体型在支链氨基酸处理番茄上较大, 对照上较小, 但随着龄期的发育, 氨基酸叶面肥处理番茄上的4龄若虫体型达到最大, 对照上的仍为最小。烟粉虱雌成虫寿命在支链氨基酸处理番茄上最长(26.64 d), 植物营养素上的最短(16.92 d), 两者差异显著; 产卵量在支链氨基酸处理番茄上最高(190.55粒), 对照上的最低(119.91粒), 差异达到显著水平。烟粉虱内禀增长率在植物营养素处理番茄上最高(0.474 9), 而在氨基酸叶面肥处理上, 内禀增长率与对照相比并没有明显提高(分别为0.406 4和0.405 4)。施肥在促进作物生长的同时, 也为植食性昆虫提供了良好的营养条件, 作物产量的增加和害虫为害造成的损失两者之间的平衡是获得收益的关键。本研究中氨基酸叶面肥能明显促进番茄生长, 对烟粉虱取食产卵有利, 但同时会延长烟粉虱的发育历期, 且氨基酸叶面肥处理番茄上的烟粉虱雌成虫寿命和生殖力并非最高, 抵消了营养对烟粉虱的有利作用。同时, 氨基酸叶面肥不会提高烟粉虱的内禀增长率, 也就是不会促进烟粉虱的种群增长, 在生产中有良好的应用前景。中国生态农业学报. 2013 21(4): 465-473.

幼虫密度对小菜蛾生长发育和繁殖的影响

孔海龙, 张云霞, 祝树德, 孔勇, 吴琳, 胡荣利

孔海龙, 张云霞, 祝树德, 孔勇, 吴琳, 胡荣利为明确小菜蛾幼虫密度对其种群增长的影响, 在室内条件下[温度(22±1) ℃, RH 70%~80%, 光周期 12L∶12D]对不同幼虫密度[1头·皿^-1、10头·皿^-1、20头·皿^-1、30头·皿^-1、40头·皿^-1(直径为9 cm)]饲养的小菜蛾生长发育及繁殖进行了研究。结果表明, 幼虫密度对小菜蛾幼虫、蛹的发育历期和存活率、蛹重及成虫生殖等有显著影响。幼虫和蛹历期均以10头·皿^-1处理最短, 且随幼虫密度增加而显著延长。幼虫至蛹的存活率以10头·皿^-1、20头·皿^-1处理较高, 显著高于1头·皿^-1和40头·皿^-1处理。蛹重以1头·皿^-1处理最重, 并随幼虫密度的增加而显著变轻。不同幼虫密度下羽化的成虫畸形率差异显著, 以10头·皿^-1处理最低, 其余随幼虫密度的增加而升高。成虫产卵量以1头·皿^-1处理最高, 随着幼虫密度增加, 产卵量逐渐下降。雌、雄蛾寿命分别以40头·皿^-1、10头·皿^-1处理最长, 密度过高时或过低雌雄蛾寿命显著缩短。生命表分析表明, 幼虫密度对小菜蛾种群增长指数影响显著, 以10头·皿^-1处理种群增长指数最高, 幼虫密度过高或过低, 种群增长指数下降。因此, 幼虫密度是影响小菜蛾种群增长的重要因子之一。中国生态农业学报. 2013 21(4): 474-479.

金龟甲蓖麻源引诱剂的配方筛选及田间效果评价

李为争, 杨雷, 申小卫, 袁萤华, 原国辉, 罗梅浩, 郭线茹

李为争, 杨雷, 申小卫, 袁萤华, 原国辉, 罗梅浩, 郭线茹为了筛选植物源引诱剂用于多种金龟甲的生态治理, 以华北大黑鳃金龟(Holotrichia oblita)、暗黑鳃金龟(H. parallela)和铜绿丽金龟(Anomala corpulenta)为研究对象, 选取蓖麻叶释放的5种主要挥发物设计了10组金龟甲引诱剂的二元配方, 采用触角电位技术并结合田间诱捕, 评价了不同引诱剂配方的电生理活性和引诱效果。触角电位测定结果表明, 活性配方一般含有绿叶气味物质顺-3-己烯-1-醇。其中配方1(顺-3-己烯-1-醇+邻苯二甲酸二丁酯)和配方6(顺-3-己烯-1-醇+苯甲醇)对3种靶标金龟甲的雌雄虫均表现出较强的触角电位活性, 配方7(顺-3-己烯-1-醇+2-苯乙醇)对华北大黑鳃金龟雌雄两性也表现出较强的触角电位活性, 配方8(肉桂醛+苯甲醇)对铜绿丽金龟雄虫有较强的触角电位活性。在金龟甲成虫发生高峰期, 对上述10个配方进行初步筛选, 发现配方6、配方8和配方1的综合表现最好, 单个诱捕器30 d的累计诱虫量分别达110.30头、101.73头和74.97头。这些配方不仅能够大量诱捕上述3种靶标金龟甲, 而且对黄褐丽金龟(A. exoleta)也有一定的诱捕效果。进一步对上述引诱活性较强的3种配方分别在洛阳和开封两地进行较大规模的诱捕试验, 结果表明配方6和配方1的诱虫效果最好; 其中在洛阳诱捕到的暗黑鳃金龟最多, 还可诱捕到少量铜绿丽金龟和中华弧丽金龟(Popillia quadriguttata); 在开封诱捕到的黑绒鳃金龟(Maladera orientalis)最多, 还可诱捕到少量的暗黑鳃金龟和中华弧丽金龟, 可能是不同地区金龟甲优势种类的差异所致。因此, 配方6和配方1是对金龟甲具有广谱诱集效果的备选生态防控引诱剂。中国生态农业学报. 2013 21(4): 480-486.

德州引黄灌区主要河系水化学空间特征分析

张芳, 李发东, 李静, 宋帅, 蔡文静, 常春平

张芳, 李发东, 李静, 宋帅, 蔡文静, 常春平通过对德州引黄灌区主要河流及引黄灌渠水质的离子化学成分分析, 探讨了引黄灌区地表水化学成分特点、水化学类型及其空间变化和主要离子来源, 为长期观测引黄灌溉对该区地表水、地下水的水化学特征变化的影响及地表水、地下水的循环交换提供依据, 同时为该区水环境评价以及水体污染防控提供理论指导。研究结果显示, 该区地表水的pH、电导率(EC)及各主要离子含量存在明显的空间差异。水体pH的变化范围为7.65~9.34, 属弱碱性水; EC的变化范围为965~1 530 μs·cm^-1; 主要阴阳离子的浓度范围分别为: NO₃^- 1.32~60.15 mg·L^-1、SO₄^2- 53.41~781.90 mg·L^-1、HCO₃^- 143.35~ 823.50 mg·L^-1、Cl^- 98.00~ 564.00 mg·L^-1、Ca2+ 22.57~265.00 mg·L^-1、Mg²⁺ 29.41~195.50 mg·L^-1、Na⁺ 103.20~472.00 mg·L^-1、K⁺ 0.83~59.05 mg·L^-1。该研究区水化学类型以Na⁺·Ca²⁺-HCO₃^- ·SO₄^2- 水为主。各阴离子浓度的平均值HCO₃^- (330.45 mg·L^-1) SO₄^2- (308.48 mg·L ^-1) Cl (286.83mg·L^-1) NO₃^-(29.60 mg·L^-1), 阳离子浓度的平均值Na+(236.85 mg·L^-1) Ca²⁺(98.15 mg·L^-1) Mg²⁺(82.62 mg·L^-1) K⁺(9.05 mg·L ^-1)。pH、Cl 的最高值均出现在马颊河流域, 并且该流域Mg2+浓度均值高于其他两个流域。德惠新河流域EC、NO3 和HCO3 的均值最高。引黄灌渠的SO₄^2- 、Na⁺、Ca²⁺和K⁺的平均浓度高于其他两个流域。通过Piper图分析得出, 不同小流域水体类型不同。对研究区灌溉水质评价结果显示, 该区地表水适合灌溉。经相关分析发现, 该研究区地表水中, Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺与SO₄^2- 和Cl^- 均具有极显著的相关性, 此外, Ca²⁺与Mg²⁺、Na⁺与K⁺、SO₄^2- 与Cl 也显示出了极显著的相关性, 表明这些离子相互影响, 或者具有相同的来源, 受人类活动影响较大。中国生态农业学报. 2013 21(4): 487-493.

西北地区植被净初级生产力估算模型对比与其生态价值评价

任志远, 刘焱序

任志远, 刘焱序净初级生产力(NPP)是绿色植物在单位时间和单位面积上所能产生的有机干物质总量, 是地球碳氧循环研究的关键问题之一。通过使用不同模型进行NPP物质量测算并换算为价值量, 分析2000-2009年西北地区NPP价值的时空分异特征, 了解西北地区近年植被生态效应的变化格局与趋势。结果表明: (1) CASA模型估算出耕地、草地、常绿针叶林的平均NPP分别为4.15 t·hm^-2、4.87 t·hm^-2和7.35 t·hm^-2, 统计模型中综合模型与北京模型和CASA模型估算结果最为相近; (2)研究区NPP价值随时间序列递增, 耕地与建设用地的增幅集中在2000-2003年, 而草地与未利用地增幅集中于2006-2009年, 草地增长最快, 2009年达7.91 107 万元; (3)以县域为单元分析NPP价值空间差异, 空间分布的不对称性、趋向均值的偏离程度有所增加, 但高值集聚特征也有所加强; (4) NPP价值的空间集聚变化有低值快速升高、高值继续升高、较高值出现下降3种趋势, 青藏高原与黄土高原NPP价值增速最快。NPP价值升高趋势比下降趋势更明显, 反映了西北地区生态环境呈现整体好转、局部恶化的态势。中国生态农业学报. 2013 21(4): 494-502.

基于净初级生产力的关中--天水经济区耕地利用分区研究

杨海娟, 温晓金, 刘焱序

杨海娟, 温晓金, 刘焱序耕地净初级生产力(NPP)值越大说明耕地有机生物量越高, 其对粮食作物的最终产量起关键作用, 因此, 研究NPP的变化可为解决粮食安全问题提供重要依据。功能分区是保证土地可持续利用的常用手段, 将不同耕地利用模式布局在不同行政区域, 可作为地区政府通过管理手段提高产能利用率的有效参照。利用2001-2009年遥感数据, 使用遥感估算NPP作为耕地作物生物量代替传统粮食统计数据, 通过神经网络算法对关中天水经济区(关天经济区)耕地利用模式进行分区并利用小波神经网络模型对各区的NPP进行预测, 得出: (1)关天经济区耕地NPP估算量除2001年外, 总量保持在1 600万t, 这与粮食统计数据之间的波动规律差异较大, 分区中使用NPP数据分区比使用统计数据普适性更强。(2)关天经济区中部和渭河谷地的区县应作为关天经济区农业重点发展地区, 率先对其进行精细农业与产业化经营试点的布局。(3)小波神经网络预测显示后6年(2010-2015年)中单位面积NPP上升为主要趋势。该结果证实了在农业作物生物总量短期内难以大幅提高的情况下, 在管理上提升农作物能量利用效率是当下缓解耕地安全问题的最有效途径。中国生态农业学报. 2013 21(4): 503-510.

基于DEA的河北省休闲农业评价研究--以河北省休闲农业与乡村旅游示范点为例

孔庆书, 李洪英, 师伟力

孔庆书, 李洪英, 师伟力休闲农业是现代经济高度发展的产物, 它对于现代农业的发展具有重要的作用。探求休闲农业评价方法, 进行河北省休闲农业评价, 对于规范提升河北省休闲农业与乡村旅游的发展, 引领全国休闲农业与乡村旅游持续健康发展具有一定现实意义。本文运用数据包络分析法(data envelopment analysis, DEA), 对2011年河北省12个休闲农业与乡村旅游示范点, 分别从综合效益、经济效益、社会效益方面进行了有效性实证测度, 并从效率、规模收益、指标射线量和松弛变量等方面进行了分析。结果表明: 河北省休闲农业整体效率偏低, 只有6家综合技术效率有效; 单就经济效益和社会效益而言, 分别只有2家示范点处于综合技术效率有效水平。示范点发展模式小而全, 12家示范点中有3家示范点在体验项目和旅游要素种类投入上处于"超量"的低效率状态。管理水平的服务质量偏低，4家示范点从业科技人员投入处于"超量"状态。在社会效益评价中, 有1家安置当地就业处于"亏量"状态; 经济效益评价中, 4家经济效益处于"亏量"状态。该研究结果在一定程度上可为政府部门在政策扶持、理顺管理、公共服务、营造环境, 以及调动社会力量和行业协会的积极性, 以共筑休闲农业发展良好局面等提供决策支持。中国生态农业学报. 2013 21(4): 511-518.