中国生态农业学报

农田生态系统服务及其价值的研究进展

谢高地, 肖玉

谢高地, 肖玉农田生态系统在人类控制下已逐渐演变成了提供农产品的集约化生产系统。尽管与自然生态系统相比, 农田生态系统服务功能有所下降, 但其在提供农产品的同时还在向人类提供大量的生态服务。近年来, 生态系统服务稀缺性变得越来越突出, 农田生态系统的多功能性受到了空前的重视。本文首先明确了农田生物多样性是农田提供多种生态系统服务的基础, 然后回顾了2000年以来国内外农田生态系统服务及其价值化领域取得的主要研究进展, 包括对农田产品供给、碳汇、土壤保持和养分循环、水调节等功能的评价以及对农田生态系统服务及其价值化的综合研究。与此同时, 我们也应该注意到农业生产还对人类社会和自然环境产生了各种消极影响, 认识到权衡农田生态系统在农业生产中的各项利弊的重要性。通过对比不同农业生产模式对农田生态系统服务供给的影响, 提出未来发展多功能农业将是实现农田对人类福祉最大化的重要方向。最后, 文章指出我国发展多功能农业的主要措施是: (1)确保18亿亩耕地在空间上的存在; (2)与森林、草地、湿地、水域等其他自然生态系统在空间上合理配置; (3)在农业区域充分发展以观光休闲功能为主的休闲农业, 实现农田生态系统社会文化价值; (4)逐步实施农业生态补偿。中国生态农业学报. 2013 21(6): 645-651.

4种生物质对大豆双共生系统、土壤微生物及产量的调控

王洪义, 王智慧, 崔战利

王洪义, 王智慧, 崔战利通过田间试验研究施入生物质对根瘤菌、丛枝菌根真菌与大豆双共生系统、土壤微生物及大豆产量的影响。生物质设置秸秆、土豆皮、食用菌废弃料、大豆浸出液4个处理。分别在植株生长第4片复叶展开(V5)、结荚始期(R3)和鼓粒盛期(R6)取样测定。研究结果表明: 外施4种生物质对大豆双共生系统均有不同程度促进作用, 且生物质对大豆菌根形成的促进作用较对根瘤形成的促进更显著, 持续时间更长。在4种生物质中, 秸秆处理表现效果最佳, 不仅对大豆双共生系统、土壤细菌、真菌数量有增效作用, 同时对大豆产量有协同促进作用。在R6期大豆有效根瘤数量、丛枝菌根真菌侵染率、土壤细菌数量分别较对照增加238.46%、26.28%、131.99%, 产量较对照增加69.78%, 且秸秆容易获得, 施用方便, 是有效提高大豆产量的生物质。大豆浸出液处理对大豆双共生系统促进显著, 在R6期有效根瘤数量较对照增加89.74%, 同时丛枝菌根真菌侵染率较对照增加31.23%, 但由于此处理播种前采用浸种方式, 对大豆子叶造成较大损伤, 使保苗率严重降低从而导致产量相对较低。食用菌废弃料和土豆皮处理在3个生育时期对大豆双共生系统的作用不尽一致, 但R6期2个处理的丛枝菌根真菌侵染率和土壤中真菌数量都极显著高于对照。中国生态农业学报. 2013 21(6): 652-657.

施磷水平对晋南旱地冬小麦产量及磷素利用的影响

李廷亮, 谢英荷, 洪坚平, 冯倩, 孙丞鸿, 王志伟

李廷亮, 谢英荷, 洪坚平, 冯倩, 孙丞鸿, 王志伟在自然降水条件下, 通过大田试验研究了施磷量对晋南旱地冬小麦部分抗性指标、产量、磷素利用率以及1 m土壤磷素形态分布特征的影响。结果表明: 施磷可以提高旱地冬小麦抗逆性、穗数, 进而提高产量, 但对穗粒数和千粒重影响不明显。在0~120 kg(P₂O₅)·hm^-2施磷范围内, 小麦生育期旗叶硝酸还原酶(NR)活性、穗数和产量随施磷量增加显著增加, 丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量随施磷量增加显著降低。当施磷量达到180 kg(P₂O₅)·hm^-2时, 旗叶中MDA、Pro含量降低幅度较小, 甚至会升高; NR活性除抽穗期外不再有显著变化, 穗数和产量变化亦不显著。磷素施入土壤后易固定, 导致磷肥利用率偏低, 当季回收率仅为9%~13%, 以施磷60~120 kg(P₂O₅)·hm^-2为最高。1 m土壤各土层Hedley形态磷分布特征表现为: HCl-Pi>Residual-P> HCl-Po>NaOH-Pi>NaHCO₃-Pi>NaOH-Po>H₂O-Pi>NaHCO₃-Po>H₂O-Po, 其中以HCl-P和Residual-P为主, 分别占全磷的75%和20%左右, H₂O-P、NaHCO₃-P和NaOH-P含量共占全磷的5%左右。施入土壤中的磷素当季主要被固定在0~20 cm土层, 不同Hedley形态磷增加量总体在0~39.11 mg·kg^-1之间, 且施磷越多, 被固定磷素就越多。综合考虑冬小麦抗逆性、产量及磷素利用率, 当地旱作冬小麦施磷量(P₂O₅))以120 kg·hm^-2左右为宜。中国生态农业学报. 2013 21(6): 658-665.

起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响

徐祥玉, 张志毅, 王娟, 熊又升, 袁家富, 王时秋

徐祥玉, 张志毅, 王娟, 熊又升, 袁家富, 王时秋通过起垄和施肥试验, 研究不同措施对冷浸田土壤氧化还原状况的影响, 以期为冷浸田改良提供数据参考。结果表明, 冷浸田土壤氧化还原电位介于 48.5~ 198.0 mV之间, 远低于正常稻田(450~700 mV)。起垄使0~5 cm土层氧化还原电位有升高趋势, 但使>5 cm土层土壤氧化还原电位降低。冷浸田还原性物质总量变化范围为5.7~15.6 cmol·kg^-1(起垄试验)和7.7~16.0 cmol·kg^-1(施肥试验), 起垄在短期内会提高土壤还原性物质总量, 增施钾肥、锌肥和硅肥会降低土壤还原性物质总量, 而磷肥用量对土壤还原性物质基本无影响。0~25 cm和25~50 cm土层土壤Fe2+含量平均为3 388.92 mg·kg^-1和3 356.39 mg·kg^-1; 起垄60 d后, 土壤Fe²⁺含量随着起垄高度增加而逐渐降低; 与不施肥(CK)、氮磷钾(NPK)处理相比, 施钾量增加20%(NPK₂)、增加硅肥(NPK+Si)和增加锌肥(NPK+Zn)可以大幅度降低土壤Fe²⁺含量; 0~25 cm土层土壤Fe²⁺含量高于25~50 cm土层。起垄和施肥使冷浸田土壤Mn²⁺含量先降低后升高。中国生态农业学报. 2013 21(6): 666-673.

不同轮作模式对砂田土壤微生物区系及理化性状的影响

吴宏亮, 康建宏, 陈阜, 许强, 张海林, 赵亚慧

吴宏亮, 康建宏, 陈阜, 许强, 张海林, 赵亚慧砂田是干旱半干旱地区具有综合效能的旱作覆盖技术，有明显改良和调节农田小环境的功效，近年来随着砂田产业化的快速发展，西瓜连作现象非常普遍，连作障碍明显。针对砂田西瓜连作障碍明显的现状, 基于定位试验, 研究了西瓜连作(对照, CK)和西瓜→花豆、西瓜→辣椒、西瓜→南瓜3种轮作方式对砂田土壤微生物群落和理化性状的影响, 结果表明: 与连作相比, 3种轮作模式均可改善土壤微生物区系结构, 增加土壤微生物多样性指数, 增加细菌、放线菌数量及细菌数量与真菌数量比值(B/F), 减少真菌数量; 其中以与辣椒轮作效果最为明显, 多样性指数(McIntosh指数, 0.247)较CK(0.146)显著增加, 放线菌数量比例(31.98%)较CK (14.22%)显著增加, 但真菌数量及占总菌数的比例(0.06%)相对CK(0.43%)明显降低。轮作能改变土壤微生态环境, 提高砂田土壤微生物多样性, 缓解西瓜的连作障碍，西瓜与辣椒轮作是有效预防和克服连作障碍的较佳种植制度。中国生态农业学报. 2013 21(6): 674-680.

不同茬口设施番茄栽培的根圈基质中酶活性与养分效应

马彦霞, 任静, 曹刚, 李雯琳, 张国斌, 郁继华

马彦霞, 任静, 曹刚, 李雯琳, 张国斌, 郁继华研究了番茄设施有机基质栽培的正茬、迎茬、连茬根圈生物性状和理化性状的变化, 分析了不同茬口对番茄栽培基质中酶活性、有机质含量和主要养分含量的影响。结果表明, 番茄连茬栽培基质的蛋白酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性下降, 有机质、全氮、铵态氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾及速效钾等主要养分含量降低, 而正茬栽培对基质酶活性、有机质和主要养分含量的影响较小。基质酶活性与理化性质的相关性分析表明, 番茄有机基质栽培中, 连茬、迎茬和正茬条件下基质的化学性质与生物学性质密切相关, 从而导致了番茄连茬基质微生态环境的改变。所有指标的相关性中, 脲酶与有机质和主要养分含量的相关系数最大, 说明脲酶活性是影响基质有机质含量和主要养分的重要因子。各茬口中, 速效钾、速效磷、全钾和过氧化氢酶活性的可塑性指数均最大, 不同茬口基质各指标的可塑性指数表现为新基质的最大、正茬次之、连茬最小, 说明连茬基质不适宜于番茄生长, 而正茬基质的生物和理化性质与新基质差异不大, 适宜于番茄生长发育。中国生态农业学报. 2013 21(6): 681-688.

甘肃省中部沿黄灌区连作对马铃薯植株生理生态特性的影响

沈宝云, 刘星, 王蒂, 孟品品, 张俊莲, 邱慧珍

沈宝云, 刘星, 王蒂, 孟品品, 张俊莲, 邱慧珍甘肃省中部沿黄灌区是西北地区乃至全国重要的加工型马铃薯生产基地, 然而突出的连作障碍已经严重影响到当地马铃薯种植业的可持续发展。为此, 本研究于2010年在地处该区的白银市景泰县进行田间试验, 以当地主栽的加工型马铃薯品种"大西洋"为试验材料, 以轮作地块作为对照, 选取相邻的连作1~5 a马铃薯种植地块, 研究连作对马铃薯植株的生物效应, 试图从植株的生理生态特性入手探明马铃薯连作障碍的原因。结果表明, 与轮作地块(即不连作)相比, 连作1 a和2 a马铃薯块茎产量无显著变化, 但自连作3 a开始出现显著下降, 降低44%~56%, 表现出明显的连作障碍, 从产量上看, 两年应是当地马铃薯连作的最佳终止时间。从产量构成分析, 单薯重量下降是导致连作马铃薯产量下降的重要原因。马铃薯植株根、茎、叶和块茎的生物量随着连作年限的延长而下降, 而根冠比相反。植株光合生理受连作影响显著, Pn、Gs和Tr随连作年限的延长显著下降, Ci则表现上升趋势。叶绿体荧光特征则表现为F0随连作年限的延长而逐渐下降, Fv/Fm、ΦPSII和qP逐渐上升。植株叶片SOD、POD和CAT活性表现出随着连作年限延长先上升后下降的特征。与不连作相比, 连作1 a和2 a马铃薯叶片的MDA含量无显著变化, 但连作3~5 a增加4~6倍。随连作年限延长, 植株根系活力、总吸收面积和活跃吸收面积显著下降, 根系形态包括总根长、表面积和根尖数则逐渐增加, 而根直径和根体积无变化。结果表明, 马铃薯连作障碍的产生除了与光合生理有关的一系列生理生化过程和形态学的改变有关外, 还可能与马铃薯植株体内的激素代谢水平有关, 这些因素在整体上导致了马铃薯库源关系的失衡。中国生态农业学报. 2013 21(6): 689-699.

等高绿篱--坡地农业复合系统土壤N₂O排放特征

程艳辉, 赵书华, 莫琼, 郭忠录, 蔡崇法

程艳辉, 赵书华, 莫琼, 郭忠录, 蔡崇法 N2O是一种重要的温室气体, 具有很强的温室效应。当前全球变化条件下, 人类活动和农业生产行为产生的N₂O排放增加是当前倍受关注的问题。本研究于2008年11月-2009年10月, 利用静态箱气相色谱技术对亚热带地区紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)绿篱枝叶还田条件下冬小麦夏玉米轮作田土壤N₂O排放通量进行原位监测, 观测紫穗槐枝叶移出(AR)、翻施(AI)、表施(AC)及作物单作(CK)4种处理下整个生长季土壤N₂O的排放量, 对等高绿篱坡地农业复合生态系统土壤N₂O排放通量变化及其影响机制进行研究。结果表明, 整个冬小麦夏玉米轮作期, 4个处理土壤N₂O排放通量呈现出相似的季节变化特征, AR、AI、AC、CK处理全生长季的排放总量为127.62 mg·m^-2、209.66 mg·m^-2、208.73 mg·m^-2、77.52 mg·m^-2。作物不同生育阶段N₂O日均排放通量在冬小麦季表现为: 开花-成熟期>拔节-开花期>出苗-拔节期; 在夏玉米季表现为: 拔节-抽雄期>播种-拔节期>抽雄-成熟期。本试验综合评估了等高绿篱坡地农业复合生态系统土壤N2O排放通量变化及其影响机制。研究显示, 土壤N₂O排放通量在冬小麦季与土壤温度相关性显著, 在夏玉米季与土壤水分相关性显著。在复合生态系统中紫穗槐复合种植及枝叶还田显著促进土壤N2O排放, 翻施处理产生的N2O量大于表施处理。中国生态农业学报. 2013 21(6): 700-706.

林(果)粮间作中树木枯落叶对小麦发芽期和苗期的化感效应

田楠, 刘增文, 李俊, 时腾飞

田楠, 刘增文, 李俊, 时腾飞树木枯落叶对作物的化感效应是建设林(果)粮间作复合体系所要考虑的重要问题之一。本研究采用陕西关中地区常见的12种树木枯落叶经室内混土分解培养后的不同浓度水浸提液作为培养基质, 进行室内小麦种子萌发和生长试验, 探讨了林(果)粮间作树种枯落叶对小麦的化感效应。结果表明: (1)杜仲处理和元宝枫处理促进了小麦幼苗苗高生长, 提高了CAT活性, 却降低了根系活力; 泡桐处理和杨树处理促进了小麦种子萌发和幼苗生长; 花椒处理抑制了小麦幼苗根长、生物量、CAT活性和根系活力; 核桃处理在高浓度时明显抑制了小麦发芽速度指数、根长、CAT活性和叶绿素含量; 梨树处理对小麦发芽速度指数、根长和叶绿素含量表现为低促高抑; 苹果处理提高了小麦发芽速度指数、幼苗苗高、生物量和叶绿素含量; 柿树处理和枣树处理抑制了小麦幼苗根长和生物量; 桃树处理和杏树处理对小麦种子萌发表现为低促高抑。(2)统计学主成分分析表明, 整体上对小麦发芽和生长起明显促进作用的树种是泡桐、苹果和杨树, 其次是杏树和元宝枫; 整体上对小麦发芽和生长起到明显抑制作用的树种是柿树、核桃和枣树, 其次是花椒和桃树; 而梨树起到低促高抑的作用, 杜仲则相反。中国生态农业学报. 2013 21(6): 707-714.

淹涝胁迫和氮形态对苗期玉米糖、氮代谢底物量的影响

周自强, 王福友, 陈建飞, 刘盼盼, 周毅, 汪建飞

周自强, 王福友, 陈建飞, 刘盼盼, 周毅, 汪建飞采用砂培培养方法, 比较研究淹水和不同氮形态(铵态氮、硝态氮以及铵态氮︰硝态氮为1︰1)对苗期玉米根、茎鞘和叶的糖、氮代谢底物--可溶性糖、还原糖、硝态氮和游离氨基酸等物质含量的影响。结果表明, 当淹涝胁迫持续7 d时, 在非淹涝胁迫条件下, 铵态氮处理的根、茎鞘和叶的可溶性糖和游离氨基酸含量均显著高于硝态氮处理(P<0.05); 在淹涝胁迫条件下, 硝态氮处理的根、茎鞘和叶的生物量干重显著低于铵态氮处理(P<0.05), 其根和叶的生物量干重也显著低于铵态氮、硝态氮混合处理(P<0.05)。与非淹涝条件相比, 在淹涝胁迫条件下, 硝态氮处理的根系和叶的硝态氮含量显著降低(P<0.05), 降低幅度分别高达62.6%和30.0%; 此外, 与非淹涝条件相比, 在淹涝胁迫条件下, 铵态氮处理的根的可溶性糖、还原糖以及游离氨基酸含量, 茎鞘的可溶性糖和还原糖含量以及叶的可溶性糖和游离氨基酸含量均显著升高(P<0.05), 而硝态氮处理仅根、茎鞘和叶的还原糖含量以及叶的游离氨基酸含量显著升高(P<0.05)。因此, 在本试验条件下, 由于糖、氮代谢底物含量充足, 铵态氮处理的苗期玉米具有相对较强的耐淹涝胁迫能力。中国生态农业学报. 2013 21(6): 715-719.

盐胁迫对诱变小麦种子萌发及幼苗生理特性的影响

乔佩, 卢存福, 李红梅, 金德善, 李红英, 玉猛, 卢骁, 杨凤娇, 陈玉珍

乔佩, 卢存福, 李红梅, 金德善, 李红英, 玉猛, 卢骁, 杨凤娇, 陈玉珍本研究以化学诱变获得的小麦突变体为材料, 研究了盐胁迫对小麦发芽及幼苗生长的影响。结果表明, 随着NaCl浓度(0、100 mmol·L^-1、200 mmol·L^-1、300 mmol·L^-1、400 mmol·L^-1)的增加, 小麦的发芽率、发芽指数、活力指数、芽长、根长、芽鲜重和干重、根鲜重和干重均呈下降趋势, 300 mmol·L^-1 NaCl为4种小麦(3个突变体、1个对照CAO811CK)发芽能力的临界盐浓度, 其中突变体CAO8113K优于其他小麦材料。在300 mmol·L^-1NaCl胁迫下, 随着时间延长(12 h、24 h、48 h、96 h、192 h), 4种小麦材料幼苗可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量逐渐增加, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈上升趋势。采用模糊数学隶属函数法对可溶性蛋白、MDA、SOD、POD、CAT 5项生理指标进行综合评价, 4种小麦材料耐盐潜力由强到弱依次为CAO8113K>CAO811CK>CAO8114K>CAO8112K, CAO8113K突变体小麦材料表现出较强抗盐性, 与发芽指标检测结果基本一致。中国生态农业学报. 2013 21(6): 720-727.

土壤线虫群落对过量施用农用化学品的响应

王琳, 张利敏, 林琳, 张雪萍

王琳, 张利敏, 林琳, 张雪萍为研究施用过量的农用化学品对土壤线虫群落组成及多样性的影响, 采用定点试验的方法, 在哈尔滨市呼兰区选择典型农田生态系统进行试验, 对比研究土壤线虫群落对施用过量的氮肥、磷肥、钾肥、除草剂及杀虫剂的响应。在试验田中共鉴定出土壤线虫27科45属, 其中Cephalobus和Aphelenchus为优势属。施用不同浓度的各类农用化学品对土壤线虫群落组成、多样性均产生一定影响。线虫总数及食细菌线虫、食真菌线虫、植物寄生线虫数量在不同处理间均存在显著差异(P<0.05); 其中, 植物寄生线虫的相对丰度随化肥施用量的升高呈增加趋势。从土壤线虫的生态指数来看, 除PPI(植物寄生线虫成熟指数)外, 其他生态指数[MI(成熟度指数)、F/B(食真菌线虫与食细菌线虫数量比值)、Evenness(均匀度指数)、SR(丰富度指数)、H'(多样性指数)]在施用不同农用化学品处理之间也存在显著差异, 并且, MI随着施用钾肥、氮肥浓度的增加而降低。土壤线虫可以作为揭示施用农用化学品过程中土壤质量变化的生物学指标, 其群落及多样性的变化表明土壤线虫群落对农用化学品的过量施用产生了响应, 过量施用农用化学品会增加土壤生态系统的干扰, 对土壤环境造成威胁。中国生态农业学报. 2013 21(6): 728-736.

烟草根际土壤中解钾细菌的分离与多样性分析

张成省, 陈雪, 张玉芹, 刘璇, 游偲, 孔凡玉, 王静

张成省, 陈雪, 张玉芹, 刘璇, 游偲, 孔凡玉, 王静土壤中含有丰富的钾元素, 但主要以缓效态形式存在于钾长石或云母等硅酸盐矿物中, 不能被作物直接吸收利用。解钾微生物能溶解硅酸盐矿物中的钾, 提高土壤中作物可利用钾的含量, 有望缓解我国钾肥短缺的现状。本研究利用选择性培养基, 从烟草根际筛选钾细菌, 基于16S rDNA序列分析烟草根际土壤解钾细菌的多样性, 通过测定解钾细菌的解钾效能及对烟草的促生作用, 筛选有应用潜力的优良解钾细菌菌株。结果表明, 从四川、湖北和山东烟区烟草根际土壤分离获得的27株解钾细菌, 在解钾固体培养上溶钾圈直径为0.11~0.30 cm。16S rDNA序列分析表明, 烟草根际土壤解钾细菌主要包括变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria, 85.18%)、变形菌门α亚群(Alphaproteobacteria, 3.70%)、变形菌门β亚群(Betaproteobacteria, 3.70%)、放线菌门(Actinobacteria, 3.70%)和拟杆菌门(Bacteroidetes, 3.70%), 其中克雷伯菌属(Klebsiella)为优势菌属(66.67%)。27个菌株均有一定的解钾能力, 解钾活性为0.59~4.40 mg·L^-1。参试菌株均对烟草有一定的促生作用, 利用解钾细菌菌液处理烟株20 d后, 与对照相比, 株高增加0.97%~38.64%, 最大叶长增加4.40%~31.02%。本研究筛选出的菌株XF11、GM2、JM19和GL7具有较高的解钾活性和促进植物生长的能力, 展现了良好的应用潜力。中国生态农业学报. 2013 21(6): 737-743.

基于不同滴灌方式的苹果幼树根系生长的三维可视化模拟

刘柯楠, 杨启良, 郭浩, 戈振扬, 周兵, 刘小刚

刘柯楠, 杨启良, 郭浩, 戈振扬, 周兵, 刘小刚为研究不同滴灌方式下大田苹果幼树的根系生长行为, 提出一种用Otsu方法对根系图像进行分割后统计分析根系空间分布的方法, 利用图像处理库通过Python语言编程实现了获取空间分布统计矩阵, 以Lynch的根构型模型为结构原型, 结合功能模型建立不同滴灌方式下的大田苹果幼树根系生长行为结构功能模型, 最后利用OpenAlea对该模型进行三维可视化模拟。以大田苹果幼树为试验对象进行验证, 同时依据形态特征的相似度以及仿真数据与实测数据的相关性两个参考指标将模拟结果与实物进行对比, 验证了所采用算法的有效性。结果表明, Otsu算法可有效分割苹果幼树根系图像数据, 结合常规功能结构参数和空间分布统计矩阵建立的大田苹果幼树根系结构功能模型可科学地模拟不同滴灌方式对苹果幼树根系空间拓扑的影响, 大田苹果幼树根系结构功能模型模拟可以可视化不同滴灌方式下的根系生长空间变化行为。可视化模拟结果表明, 分根区交替灌溉的苹果幼树根系在根区两侧分布比较均匀, 根密度较大, 有利于提高根系对水肥的吸收利用效率。研究结果可为分根区交替灌溉在果园的应用提供参考。中国生态农业学报. 2013 21(6): 744-751.

基于高光谱的鲁西北平原土壤有效磷含量快速检测研究

高会, 陈红艳, 刘慧涛, 谭莉梅, 刘金铜

高会, 陈红艳, 刘慧涛, 谭莉梅, 刘金铜土壤有效磷含量是农田土地评价的指标, 也是农作物施肥的基本指标, 快速准确测量土壤有效磷含量是土壤信息化管理和资源评价的前提条件。高光谱技术的发展为快速有效监测土壤有效磷含量提供了新的途径。本文对466个样点的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量进行了测定, 通过聚类分析和方差分析选取48个有机质、碱解氮、速效钾含量相近而有效磷差别较大的样点作为研究样点, 采用美国ASD Fieldspec3光谱仪, 对不同有效磷含量的土壤样本高光谱反射率进行测量, 并对反射率进行倒数、对数、平方根、对数的倒数、倒数的对数的变换及其各自相应的一阶导数变换, 将每个土样测定的有效磷含量值与350~ 2 500 nm光谱范围的反射率数据及反射率的9种变换形式逐一逐波段地进行单相关分析, 筛选出对有效磷敏感的光谱波段。将所选取的显著相关波段反射率或变换形式作为自变量, 与土壤中有效磷含量进行一元线性回归方程拟合, 对所建立的回归方程进行优选和检验。研究得出: 采用相关分析方法得出土壤有效磷含量的敏感波段为711 nm, 利用一元线性回归方法, 基于该波段的估算模型为最佳估算有效磷含量模型, 该模型的拟合优度R²达0.822 1, 验证决定系数R²达0.959 1。由此说明, 利用单个敏感波段建立土壤有效磷的反演模型, 可作为快速测量土壤有效磷含量的一种简单而可靠的方法。中国生态农业学报. 2013 21(6): 752-757.

高阳县农田土壤速效养分空间变异特征研究

张婵婵, 张瑞芳, 张建恒, 张爱军, 王红, 周大迈

张婵婵, 张瑞芳, 张建恒, 张爱军, 王红, 周大迈土壤养分空间变异的研究对指导测土配方施肥具有重要意义。为了便于土壤养分的管理, 以河北省保定市高阳县为例, 应用地统计学和GIS相结合的方法, 研究了农田土壤速效氮、磷、钾含量的空间变异特征。结果表明: 土壤速效氮、磷、钾的含量范围分别为10.50~210.00 mg·kg^-1、1.02~197.75 mg·kg^-1和14.51~376.18 mg·kg^-1, 平均值分别为76.32 mg·kg^-1、22.28 mg·kg^-1和128.34 mg·kg^-1, 变异系数范围为36.11%~79.71%, 属于中等强度变异。速效氮、磷、钾的C0/(C0+C)值均介于25%~75%, 表现出中等强度的空间自相关, 空间变异是结构因素和随机因素共同作用的结果, 空间相关距离分别为43.96 km、1.05 km和51.94 km。通过插值误差的比较得出最优拟合模型, 速效氮、磷、钾最好的理论模型分别为球状模型、指数模型和球状模型, 趋势效应参数宜选取0阶。然后用普通克里格方法绘制了土壤速效氮、磷、钾的空间分布图, 速效氮含量绝大部分属低等水平, 无明显分布特征, 速效磷空间分布呈条带状, 速效钾空间分布呈条带状和岛状分布相结合的特点。中国生态农业学报. 2013 21(6): 758-764.

基于改进灰色聚类模型的矿区耕地损毁程度评价

蒋知栋, 李晶, 高杨, 曾纪勇, 位蓓蕾

蒋知栋, 李晶, 高杨, 曾纪勇, 位蓓蕾为更加客观准确地反映矿区耕地的损毁程度, 更好地服务于耕地保护与土地复垦, 针对经典灰色聚类法单纯用阈值法确定权重, 不能较好地反映指标的损毁程度对聚类对象影响的局限性, 本文设定了有效土层厚度为主导限制性指标, 并将相对限制性指数融入到灰色聚类法中, 构建了GCM_DR(Grey Clustering Method_Dominant Restrictive Indicator&Relatively Restrictive Index)矿区耕地损毁程度评价模型, 并选用我国某高潜水位矿区塌陷损毁耕地进行了评价模型应用的验证。结果表明: 研究区2个塌陷盆地共计8个评价单元的损毁等级分别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ, 该趋势与其他方法基本一致, 结合实地调研情况, 表现了较高的可靠性; 主导限制性指标的设定使得该模型既考虑到了综合因素又兼顾主导因素, 一定程度上减小了评价任务的工作量, 提高评价工作的效率; 与经典灰色聚类模型相比, 改进后的模型强调指标的相对限制性, 损毁程度大的指标权重较大, 聚类系数向损毁级别高的方向倾斜, 表现了较好的灵敏性; 在确定权重时改进后的模型强调聚类指标的相对损毁程度, 一定程度上减小了分级跨度不同导致的权重分配的不合理性。因此, GCM_DR模型可应用于矿区耕地损毁程度评价工作中, 在了解耕地损毁现状、编制土地复垦方案、确定赔偿责任范围等方面有较好的应用价值。中国生态农业学报. 2013 21(6): 765-771.

1961-2001年间陕西冬小麦种植北界北移的热量资源分析与评价

林文, 同延安, 韩仲宇, 梁婷, 杨宪龙, 路永莉, 梁连友

林文, 同延安, 韩仲宇, 梁婷, 杨宪龙, 路永莉, 梁连友气候变暖使农作物种植北界发生了不同程度的北移。为研究冬小麦在陕北地区种植的适宜性, 本文选取了该地区榆林、绥德、横山、吴起和延安5个站点1961-2001年间40年的逐日温度数据进行整理分析, 研究该地区冬前积温、越冬期负积温、1月平均温度、生育期≥0 ℃积温和年极端最低温度等指标及变化情况, 通过热量指标评价陕西省冬小麦北移的可行性。结果表明, 陕北地区冬小麦越冬期负积温、1月平均温和生育期≥0 ℃积温都呈显著升高趋势, 其中, 越冬期负积温每10年升高36.2~71.7 ℃·d, 1月平均温度每10年升高0.32~0.61 ℃, 生育期≥0 ℃积温每10年升高44.1~88.7 ℃·d。此外, 年极端最低温也表现出升高趋势, 但不显著。而冬前积温在延安和吴起两站点分别以20.3 ℃·d·10a^-1和16.1 ℃·d·10a^-1的速率显著升高, 但榆林和绥德两站则有所下降。整体而言, 到2001年, 延安站各项气温指标都能满足北移冬小麦需要, 热量资源不会成为该地冬小麦北移的障碍; 吴起和绥德1月份平均温度偏低, 北移存在一定风险; 而榆林和横山因越冬期负积温和1月平均温度过低而存在较大风险, 不适合北移冬小麦的种植。中国生态农业学报. 2013 21(6): 772-778.

会稽山古香榧群农业文化遗产生态服务价值评价

王斌, 闵庆文, 杜波, 白艳莹, 袁正, 徐远涛

王斌, 闵庆文, 杜波, 白艳莹, 袁正, 徐远涛会稽山区是香榧的原产地和主产地, 其千年古香榧群有着悠久的历史、深厚的文化、独特的价值和古老的嫁接技术, 是一种重要的农业文化遗产, 对其生态服务价值进行评价, 有助于人们进一步认识这一重要的农业文化遗产类型, 并针对性地开展保护工作。本文基于文献资料和调查资料, 采用生态系统评估方法, 从供给功能、调节功能、文化功能和支持功能4方面对会稽山区古香榧群的生态服务功能进行了综合评价。研究表明: 会稽山古香榧群提供的综合生态服务功能价值高达86.14万元·hm^-2·a^-1; 其中林副产品等供给功能价值为36.86万元·hm^-2·a ^-1, 土壤保持、水源涵养、气候调节、固碳释氧、净化环境等调节功能价值为20.78万元·hm^-2·a^-1, 遗产、旅游、人文、科研等文化功能价值为28.45万元·hm^-2·a^-1, 生境提供、养分循环等支持功能价值为489元·hm^-2·a^-1。会稽山古香榧群资源不仅具有经济价值, 是经济林和旅游的重要资源, 能够促进当地经济可持续发展; 还具有生态价值, 有利于水土保持、涵养水源、保护生物多样性等; 同时还具有承继香榧起源与香榧文化发展的文化价值, 将古香榧群资源作为农业文化遗产进行动态保护, 不仅有利于资源的保护与合理利用, 而且能够促进当地经济、环境与文化的协调发展。中国生态农业学报. 2013 21(6): 779-785.