中国生态农业学报

非洲生态系统监测、研究和管理能力评估

吴炳方, 刘健, 张林秀, 于秀波, 李发东, 李晓松

吴炳方, 刘健, 张林秀, 于秀波, 李发东, 李晓松通过对比分析全球主要生态系统研究网络, 评估非洲生态系统研究和监测能力及差距, 提出构建非洲生态系统监测网络的框架与方案, 形成洲际生态系统评估方法及监测网络布局设计; 并通过建立典型监测站, 作为非洲生态系统监测网的示范和培训基地, 为非洲提供一个生态系统管理的示范, 为提升非洲乃至全球应对气候变化的能力提供支持。中国生态农业学报. 2014 22(9): 995-1001.

双酚A对植物影响的研究进展

王庆庆, 聂丽军, 王湦曼, 王丽红, 周青

王庆庆, 聂丽军, 王湦曼, 王丽红, 周青双酚A(BPA), 一种典型环境内分泌干扰物, 也是工业生产树脂、塑料以及涂料的原料, 在奶瓶、食品饮料包装、牙齿固封剂等材料中存在, 因其大规模的生产和广泛使用, 目前BPA在环境中已无所不在。近年来, 国内外学者主要研究了BPA对动物的影响, 而对植物影响的报道却相对较少。本文综述了BPA在植物体内的检测方法、对植物的影响(对种子萌发、植物地下器官、地上器官和藻类的影响等)、对植物影响的机理(对植物生长、光合作用和抗氧化系统的影响等)和植物修复等4个方面, 并指出未来BPA对植物影响的研究重点, 主要包括: 植物代谢、细胞形貌和超微结构、矿质元素及信号转导等的研究, 旨在为后续研究提供参考。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1002-1009.

土地整理对生态系统服务影响的评价研究进展

刘世梁, 安南南, 王军

刘世梁, 安南南, 王军土地整理是实现土地资源集约利用, 提高土地生产力和利用率的重要途径。土地整理所带来的生态效应受到越来越多的关注, 从生态系统服务的角度切入评价其服务的变化是土地整理研究的发展趋势。本文通过介绍不同土地整理工程类型、特点及其产生的生态效应, 论述土地整理对不同生态系统服务功能的影响, 并结合当前生态系统服务价值理论的研究进展, 从能值分析、物质量评价和价值量评价3个角度评价生态系统服务功能, 并对比三者的异同点及其相关指标体系。同时, 结合不同土地整理案例总结了不同生态系统服务计算方法在土地整理项目中的应用效果。通过介绍生态评价在土地整理生态系统服务中的重要性和景观生态设计在土地整理中的应用, 指出了我国目前土地整理的生态系统服务价值研究中存在的问题及其未来发展趋势。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1010-1019.

氮硫配施对冬小麦氮硫吸收转运及利用效率的影响

赵玉霞, 周芳, 李雪芳, 李娜, 王林权

赵玉霞, 周芳, 李雪芳, 李娜, 王林权采用二元二次正交旋转组合设计, 通过田间试验研究了陕西关中地区氮硫配施对冬小麦氮硫素吸收、转运及利用效率的影响。试验施氮量[kg(N)·hm^-2]设75(N₁)、108(N₂)、187.5(N₃)、267(N₄)和300(N₅)5个水平, 施硫量[kg(S)·hm^-2]设75(S₁)、97.5(S₂)、150(S₃)、202.5(S₄)和225(S₅)5个水平, 组成N₄S₄、N₄S₂、N₂S₄、N₂S₂、N₅S₃、N₁S₃、N₃S₅、N₃S₁、N₃S₃ 9个处理。结果表明: 拔节期至开花期是冬小麦干物质和氮、硫积累的高峰期, 积累量分别占全生育期内干物质和氮、硫积累量的43.33%~48.42%、28.71%~44.77%和40.11%~ 50.43%。氮素向籽粒的转运率(63.61%~70.64%)远高于硫素向籽粒的转运率(10.63%~30.98%); 氮硫配施促进了小麦花后营养器官氮硫向籽粒的运转, 同时增加了总转运量对籽粒氮硫的贡献率。在N₂(108 kg·hm^-2)和S₂(97.5 kg·hm^-2)水平, 氮硫积累量及转运量随施硫量或施氮量的增加而增加; 在N₃(187.5 kg·hm^-2)和S₃(150 kg·hm^-2)水平, 则随施硫量或施氮量的增加先增加后趋于稳定。植株体内的氮素和硫素吸收累积量具有极显著相关关系。综合考虑氮素(硫素)表观利用率及生理效率, 在施氮量(170.64~204.52 kg·hm^-2)与施硫量(97.35~139.32 kg·hm^-22)水平下, 氮硫肥利用率较高。因此, 在冬小麦栽培过程中, 可以通过调节施氮量和施硫量, 充分利用氮硫交互效应, 提高氮硫的吸收、分配及利用效率。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1020-1028.

施肥方式对冬小麦季紫色土N₂O排放特征的影响

柳文丽, 李锡鹏, 沈茜, 朱波

柳文丽, 李锡鹏, 沈茜, 朱波利用紫色土养分循环长期定位施肥试验平台, 通过静态箱?气相色谱法, 于2012年11月至2013年5月, 研究了单施氮肥(N)、猪厩肥(OM)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)、秸秆还田配施氮磷钾肥(CRNPK)及对照不施肥(NF)6种施肥方式下, 紫色土冬小麦季土壤N₂O的排放特征。结果表明, 在相同施氮水平[130 kg(N)·hm^-2]下, 施肥方式对N₂O排放量有显著影响(P<0.05)。N、OM、NPK、OMNPK和CRNPK处理下, 土壤N₂O排放量[kg(N)·hm^-2]分别为0.38、0.36、0.29、0.33和0.19, N₂O排放系数分别为0.25%、0.23%、0.18%、0.21%和0.10%。NF的土壤N₂O排放量为0.06 kg(N)·hm^-2。土壤无机氮含量(NO₃^--N和NH4₄^-N)是N₂O排放的主要影响因子, 降雨能有效激发N₂O排放。基于小麦产量评价不同施肥方式下的N₂O排放, 结果表明, N、OM、NPK、OMNPK和CRNPK单位小麦产量N₂O的GWP值[yield-scaled GWP, kg(CO₂ eq)·t^-1]分别为132.57、45.70、49.07、48.92和26.41。CRNPK的小麦产量与6种施肥方式中获得最大产量的OM间没有显著差异, 但显著高于其他处理。而且, CRNPK的yield-scaled GWP比紫色土地区冬小麦种植中常规施肥方式(NPK)显著减少46%, 并显著低于其他4种施肥方式。可见, 秸秆还田配施氮磷钾肥在保证小麦产量的同时, 能有效减少因施肥引发的N₂O排放, 可作为紫色土地区推荐的最佳施肥措施。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1029-1037.

黄土高原南部旱地冬小麦生长期N₂O排放特征与基于优化施氮的减排方法研究

胡腾, 同延安, 高鹏程, 高兵, 巨晓棠

胡腾, 同延安, 高鹏程, 高兵, 巨晓棠为了解陕西黄土高原南部旱地冬小麦季N2O排放规律, 探索旱地N₂O减排方法, 采用密闭式静态箱法, 以不同施氮处理[CK: 对照, 不施氮; CON: 当地农民习惯施氮, 施氮量220 kg·hm^-2; OPT: 优化施氮加秸秆还田, 施氮量150 kg·hm^-2; OPT+DCD: 优化施氮加秸秆还田, 同时施用施氮量5%的硝化抑制剂DCD; OPT(SR): 优化施氮(所用肥料为包膜型缓控释肥)加秸秆还田]为基础, 研究黄土高原南部旱地冬小麦农田N₂O季节排放特征和减排措施。结果表明: 黄土高原南部旱地冬小麦季N₂O排放具有首月持续、大量排放, 末月雨后瞬间排放, 中期低排放的特点。各处理中, OPT+DCD和OPT(SR)在播种-返青期能显著减少N₂O排放水平, 而返青-成熟期, 各优化处理差异不显著。从整个小麦季N₂O排放总量来看, 各优化处理能够减少N₂O排放量, 提高作物产量, 降低单位产量N₂O排放量。具体表现为: ①与CON处理的N₂O排放量相比, OPT、OPT+ DCD和OPT(SR)处理分别减排29.2%(P<0.01)、38.7%(P<0.01)和39.3%(P<0.01), 但3个优化处理间差异不显著; ②与CON处理的产量相比, OPT、OPT+DCD和OPT(SR)处理分别增产3.8%(P>0.05)、15.2%(P<0.05)和9.5%(P<0.05); ③与CON处理的单位产量N₂O排放量相比, OPT处理单位产量N₂O排放量减少31.7% (P<0.05); 而相对于OPT处理, OPT+DCD处理和OPT(SR)处理分别减少了单位产量排放量的22.1%(P<0.05)和18.9% (P<0.05)。本研究表明, 减少施氮量至150 kg·hm^-2, 并施用秸秆是减少N₂O排放的重要手段, 而施用缓控释肥或一定量的DCD可提升作物产量。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1038-1046.

秸秆促腐还田土壤养分及微生物量的动态变化

蔡立群, 牛怡, 罗珠珠, 武均, 岳丹, 周欢, 董博, 张仁陟

蔡立群, 牛怡, 罗珠珠, 武均, 岳丹, 周欢, 董博, 张仁陟采用盆钵培养法, 通过模拟旱作覆膜条件下秸秆还田, 研究了添加不同腐解剂(多个好氧性菌种复合培养而成的F1、富含分解纤维素、半纤维素、木质素和其他生物有机物质的微生物菌群F2、由芽孢杆菌、丝状真菌、放线苗和酵母菌组成的F3)后, 小麦秸秆、玉米秸秆在120 d的腐解过程中, 土壤养分及土壤微生物量的动态变化特征。结果表明: 小麦、玉米秸秆经过120 d的腐解, 各处理土壤有机质、碱解氮、全氮的增加速率一致表现为先增加后减小, 土壤磷素、钾素的增加速率总体则呈现增减增减的趋势; 整个试验阶段小麦秸秆各处理土壤微生物量碳(SMBC)含量表现为先增后减。玉米秸秆土壤SMBC的变化与小麦秸秆差异较大, 呈现波浪式变化; 玉米秸秆土壤微生物量氮(SMBN)变化在100 d后则与小麦截然不同。秸秆添加腐解剂还田土壤养分增加速率和土壤微生物量碳氮含量均大于秸秆直接还田(对照), 培肥土壤效果明显, 能够有效增加土壤微生物量碳氮含量。小麦、玉米秸秆添加腐解剂F3的处理各养分含量高于其他处理, 即内含具特殊功能的芽孢杆菌、丝状真菌、放线菌和酵母菌的秸秆腐解剂F3增加土壤养分的效果最好; 相同腐解剂下不同种类秸秆处理的土壤养分含量表现为: F1, 小麦>玉米; F2, 小麦≥玉米; F3, 小麦<玉米, 即F1对小麦秸秆促腐优势最大, F3对玉米秸秆的促腐作用优于F1和F2, F2对小麦、玉米秸秆的促腐效果基本相似。不同腐解剂下, 小麦秸秆处理SMBC、SMBN含量表现为F2＞F3＞F1; 玉米秸秆处理SMBC含量F2>F3≈F1, SMBN为F3>F2≈F1。玉米秸秆各处理的SMBC均大于小麦秸秆, SMBN则均小于后者, 与秸秆C/N的趋势一致, 即C/N越大, SMBC值越大, SMBN值越小。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1047-1056.

不同育秧基质和水分管理对机插稻秧苗素质与产量的影响

吴文革, 周永进, 陈刚, 蔡海涛, 吴然然, 李霞红, 孙如银

吴文革, 周永进, 陈刚, 蔡海涛, 吴然然, 李霞红, 孙如银为探明适宜机插秧苗的培育方式, 本文以杂交中灿稻'徽两优6号'为材料, 研究了营养土旱育、营养土湿润育秧和淤泥水育秧等3种方式对机插水稻秧苗素质及产量的影响, 并分析了不同育秧方式对秧龄弹性、机插活棵及分蘖成穗的效应。结果表明: 播后21 d, 营养土旱育秧苗综合素质最好, 营养土湿润育秧次之, 淤泥水育秧的最差; 与淤泥水育秧相比, 营养土旱育秧及湿润育秧的秧苗发根力强, 根冠比高, 干物质积累能力强。其中旱育秧适栽秧龄为18~30 d, 秧龄弹性最大。营养土旱育方式育秧能在稳定结实率和千粒重的情况下显著提高有效穗数和群体颖花量, 增加库容量, 从而使产量显著增加。旱育秧栽后缓苗期短、活棵快、发根力强、分蘖起步早, 能较好破除本田生育前、中、后期的生长不平衡, 有利于优良群体构建和高产形成。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1057-1063.

下部鲜烟叶摘除数量对烤烟品质及经济性状的影响

江厚龙, 陈代明, 许安定, 沈铮, 隋晓宁, 丁伟

江厚龙, 陈代明, 许安定, 沈铮, 隋晓宁, 丁伟为了明确重庆烟区下部鲜烟叶摘除数量对烤烟化学成分、香气物质、等级结构及经济性状的影响, 本研究选用'云烟97'品种, 研究打顶期摘除下部0片(CK)、2片(T1)、3片(T2)和4片(T3)烟叶后对烤烟化学成分、香气物质、等级结构及经济性状等的变化特征。结果表明, 随着下部叶片摘除数量的增加, 中上部烟叶淀粉、总氮和烟碱含量有显著提高的趋势, 钾素含量显著降低; 中上烟叶的糖碱比和钾氯比与摘除叶片数呈负相关关系, 氮碱比与摘除叶片数呈正相关关系; 中部叶以摘除3片处理(T2)的致香物质含量最高, 上部叶以摘除2片处理(T1)的致香物质含量最高。摘除下部叶片后烟叶等级结构和经济效益有不同程度提高, 其中以T2处理最为显著, 其次是T1处理, T3 处理的效果最差。因此, 综合考虑化学成分、香气物质、等级结构和经济效益等认为, 在重庆武隆生态条件下的中等肥力土壤上处理下部鲜烟叶时以摘除3片叶为宜。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1064-1068.

低氮胁迫下小麦抑草作用的化感效应与资源竞争分析

陈珊, 谢惠玲, 李圆萍, 王微, 肖清铁, 林瑞余, 林文雄

陈珊, 谢惠玲, 李圆萍, 王微, 肖清铁, 林瑞余, 林文雄化感效应和资源竞争在作物抑草中起重要作用。为区分低氮胁迫下小麦抑草作用的化感效应与资源竞争, 以强化感小麦品种'115/青海麦'、'92L89'和弱化感小麦'抗10103'为材料, 设置氮水平为25 mg·L^-1、50 mg·L?1、100 mg·L^-1和200 mg·L^-1的水培试验, 通过小麦与看麦娘共培、应用含小麦根系分泌物的小麦看麦娘共培液处理看麦娘, 分别测定了小麦对看麦娘的生物干扰作用、化感效应及资源竞争效应。结果表明, 不同化感潜力的小麦对看麦娘的抑制能力存在显著差异, 抑制率大小为'115/青海麦'(55.1%~73.9%)>'92L89' (48.9%~65.9%)>'抗10103'(15.4%~45.5%), 且抑制率随氮水平的降低而增大。在小麦的抑草作用中, 化感效应与资源竞争并存。低氮胁迫条件下, 强化感小麦抑草能力增强主要通过提高化感效应实现; 弱化感小麦抑草能力增强主要通过提高资源竞争实现。不同化感潜力小麦的抑草作用在低氮胁迫下表现出不同的生态策略。小麦抑草作用的化感效应均随氮水平降低而增大, 其抑制率随氮水平的变化可用一元二次方程加以拟合。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1069-1073.

局部根系盐胁迫对冬小麦生长和光合特征的影响

杨婷, 谢志霞, 喻琼, 刘小京

杨婷, 谢志霞, 喻琼, 刘小京通过分根装置设置无盐胁迫(0|0)、局部根系150 mmol L^-1NaCl胁迫(0|150)、全部根系75 mmol L^-1 NaCl胁迫(75|75)、全部根系150 mmol L^-1NaCl胁迫(150|150)4种处理, 研究根系局部盐胁迫对冬小麦生长及光合特征的影响。结果表明: 盐胁迫显著抑制了小麦幼苗的生长, 并且随着盐胁迫浓度的增加, 小麦受抑制程度加重; 根系盐胁迫方式对小麦幼苗生长影响显著, 局部根系胁迫处理(0|150)小麦幼苗地上部干重比等浓度150 mmol L^-1NaCl全部盐胁迫处理(150|150)增加23.5%, 比等浓度75 mmol L^-1NaCl全部盐胁迫处理(75|75)增加17.2%。在局部根系盐胁迫下, 非盐胁迫一侧根系(0|150-0)补偿生长, 其根长、侧根数、侧根长比盐胁迫一侧根系(0|150-150)分别增加195.2%、206.2%和237.8%, 盐胁迫一侧根系吸收的Na⁺部分向非盐胁迫一侧根系运输, 盐胁迫一侧根系(0|150-150)的Na⁺含量比全部胁迫处理(150|150)减少12.1%。与全部根系盐胁迫相比, 局部根系盐胁迫减少了Na⁺在叶片中的积累, 降低了钠/钾值。局部根系盐胁迫叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和叶绿素荧光参数(F_v/F_m)均高于同浓度完全盐胁迫处理的小麦幼苗, 进而增加地上部和根系的生物量。因此, 局部根系胁迫显著缓解了全部盐胁迫对小麦地上部和根系生长的抑制作用。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1074-1078.

转Bt-Cry1Ac基因棉花对烟粉虱体内几种酶活力的影响

胡其靖, 周福才, 杨益众, 杨爱民, 张建军, 何菁, 周建华, 邵久之

胡其靖, 周福才, 杨益众, 杨爱民, 张建军, 何菁, 周建华, 邵久之为研究转Bt基因棉花上烟粉虱种群较常规棉上升的原因是否受到Bt毒蛋白的影响, 以及是否与体内保护酶和解毒酶活力变化有关, 应用转Bt基因棉花'新棉33B'及其常规棉受体'33'为试验对象, 采用ELISA法和酶活力测定法, 分别研究了取食转Bt基因棉花后烟粉虱体内Bt毒蛋白含量以及体内过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)3种保护酶和乙酰胆碱酯酶(AChE)、羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)3种解毒酶活力的变化情况。结果表明, 在取食转Bt基因棉花'新棉33B'4 h后, 烟粉虱体内能检测到Cry1Ac蛋白, 并且在12 h后维持在一个相对稳定的状态。取食'新棉33B'后烟粉虱体内的SOD和GSTs活力受到显著抑制(P<0.05), 并且随着取食时间的延长, SOD活力逐渐下降, 其中取食8 h、12 h、24 h和36 h后较取食'33'的对照分别下降了37.8%、32.1%、32.0%和31.9%。CAT、POD和CarE活力显著提高(P<0.05), 并且随着取食时间的延长, 酶活力逐渐上升, 与对照相比, 取食12 h、24 h和36 h后, CAT活力分别为取食'33'的对照的1.54倍、1.55倍和1.42倍; POD活力分别为取食'33'的对照的1.59倍、1.39倍和1.53倍; CarE活力分别为取食'33'的对照的1.32倍、1.34倍和1.39倍; 取食'新棉33B'对AChE活力没有明显影响。结果提示,转Bt-Cry1Ac基因棉花对烟粉虱保护酶活力总体起到促进作用, 对解毒酶活力总体影响不大。故烟粉虱体内保护酶活力的增加可能会有益于烟粉虱种群的增长, 但是否起到决定性作用还有待进一步研究确定。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1079-1085.

中国西南水稻白叶枯病菌遗传多样性垂直分布格局

高玲玲, 黄琼, 陈小龙

高玲玲, 黄琼, 陈小龙针对我国西南稻区特有的立体气候和农业生态系统, 利用rep-PCR和IS-PCR技术构建不同海拔稻区白叶枯病菌的DNA指纹图谱, 聚类分析病菌的遗传多样性。结果表明: ①西南稻区白叶枯病菌的遗传多样性十分丰富, 共包含56种分子谱型, 不同海拔稻区病菌的分子谱型种类明显不同; ②白叶枯病菌的遗传多样性指数和丰富度指数在不同海拔稻区存在显著差异, 其以中海拔稻区最高, 低海拔稻区次之, 高海拔稻区最低; ③不同气候带白叶枯病菌的遗传多样性呈现出随着气候带温度降低而逐步减小的趋势; ④聚类分析结果显示, 56种分子谱型可分为9个遗传家系, 低海拔稻区的菌株主要集中在lineage1和lineage2, 中海拔稻区的菌株主要集中在lineage3~lineage6, 而高海拔的主要集中在lineage3~lineage5。不同海拔稻区的菌株在变异程度上存在明显不同, 因此, 根据病菌致病型布局抗性基因时, 应充分考虑菌株间遗传多样性的差异以及地区间病菌的变异强度, 以减缓病菌在寄主选择压力下的变异速度, 避免品种抗性丧失的周期过短。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1086-1092.

基于Le Bissonnais法对黄土高原森林植被带土壤团聚体及土壤可蚀性特征研究

曾全超, 董扬红, 李鑫, 李娅芸, 刘雷, 安韶山

曾全超, 董扬红, 李鑫, 李娅芸, 刘雷, 安韶山土壤团聚体的组成和稳定性是衡量土壤结构和质量的主要指标, 本研究应用Le Bissonnais (LB)法的3种筛分方法[快速湿润筛分法(FW)、慢速湿润筛分法(SW)、湿润振荡筛分法(WS)]模拟不同条件(暴雨、小雨、扰动)对土壤团聚体的破坏, 通过测定预处理后的团聚体特征来表征黄土高原植被恢复对土壤团聚体的影响, 以期为黄土高原植被恢复与生态建设提供科学依据。结果表明: 在LB法的3种处理方法下, FW处理(暴雨)对土壤团聚体结构的破坏程度最大, 处理后土壤团聚体主要以<0.2 mm为主; SW处理(小雨)对土壤团聚体的破坏最小, WS处理(扰动)居中。土壤团聚体的平均重量直径(D_MW), 在0~10 cm和10~20 cm土层均表现为SW>WS>FW。土壤团聚体平均几何直径(D_GM)0~10 cm和10~20 cm土层均表现为SW>FW>WS, 土壤团聚体分形维数(D)0~10 cm和10~20 cm土层均表现为WS>FW>SW。在SW处理下, 不同植被类型中铁杆蒿群落、黄刺玫群落(样点6、9)土壤团聚体D_MW、D_GM值较大, 可蚀性(K)较小, 表明这两个群落的土壤团聚体更为稳定, 在小雨环境下更有利于水土保持。对WS处理, 侧柏群落、三角槭群落(样点1、2、3)的土壤团聚体更为稳定, 可蚀性(K)值较小, 因此在外界扰动环境下, 侧柏群落、三角槭群落的土壤抗侵蚀能力更强。在FW处理下, 侧柏群落、三角槭群落(样点2、3)土壤团聚体D_MW、D_GM值较大, 可蚀性(K)值较小, 表明在外界大雨环境下, 侧柏群落、三角槭群落的土壤团聚体稳定性更强, 土壤抗侵蚀能力更强。总体来说, 对于不同环境, 不同植被类型下土壤的团聚体稳定性和抗侵蚀能力差异较大, 因此应针对不同的环境, 采取不同的植被恢复措施来提高土壤团聚体的稳定性。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1093-1101.

气候与社会经济因素对土壤有机质影响的空间异质性分析--以黑龙江省中部地区为例

石淑芹, 曹祺文, 李正国, 许恒周

石淑芹, 曹祺文, 李正国, 许恒周为探讨土壤性质对外部因素的响应机制及空间规律, 本文以黑龙江省中部为例, 利用地统计学理论、GIS空间分析与地理加权回归模型(geographically weighted regression, GWR), 从空间分异角度分析了气候和社会经济因素对土壤有机质的影响程度。结果表明, 有机质含量分布在研究区域西部呈现出东高西低的特征, 在研究区域东部则表现为中部高南北低; 气候变量(均在0.01水平上显著)中, 降水和年均温对有机质含量以负影响为主; 年日照时数对除嫩江平原西南部和松江平原南部外的多数区域有机质含量产生正影响。社会经济因素(均在0.01水平上显著)中机械化耕作水平对嫩江平原北部、西部和克拜丘陵部分区域有机质含量产生正影响; 灌溉面积对有机质含量的正影响范围较广; 施肥量对嫩江平原南部、松江平原西北部和三江低平原东北部等有机质含量主要产生负影响, 其他区域则主要为正效应; 地膜用量对有机质含量的正影响范围较广; 农药用量对研究区域西部以正影响为主, 对东部以负影响为主。因此, 反映自然条件差异的气候因素与反映农业投入的社会经济因素对土壤有机质的影响均具有空间异质性, 采用允许局部估计的GWR模型是适合的。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1102-1112.

利用GGE双标图和综合选择指数划分棉花品种生态区

许乃银, 李健

许乃银, 李健为提高农作物品种多性状选育和应用的可靠性, 本研究基于品种选择指数, 应用GGE双标图进行了棉花品种生态区划分。首先依据国家棉花品种审定标准构建通用性强的品种选择指数(SI), 即SI＝0.40×皮棉产量+0.13×纤维比强度+0.09×(纤维长度+马克隆值)+0.11×枯萎病+0.09×黄萎病+0.10×霜前花率。然后, 采用GGE双标图方法对2000-2013年期间39组(含585个单点试验)长江流域国家棉花区域试验中品种选择指数的基因型与环境互作效应及环境间关系进行综合评价与分析。研究结果将长江流域棉区划分为四川盆地生态区、南襄盆地生态区、浙江省沿海生态区和长江中下游生态区。其中, 长江中下游生态区为长江流域的主要品种生态区, 对长江流域的总体环境代表性最强, 涵盖了湖南省环洞庭湖棉区、湖北省江汉平原和鄂东南岗地棉区、江西省环鄱阳湖棉区、安徽省沿江棉区、江苏省宁镇丘陵及沿江和沿海棉区; 四川盆地生态区、南襄盆地生态区和浙江省沿海生态区均为特殊生态环境条件下的品种生态区, 对总体环境代表性较差。因此, 将以长江流域棉区为广谱适应性育种目标环境的棉花品种综合性状选择试验优先安排在长江中下游生态区中, 有利于提高育种的总体选择效果, 而其余品种生态区不适宜作为以长江流域为目标环境的品种综合性状选择环境, 可侧重于特殊适应性品种选育。本研究充分展示了GGE双标图在品种生态区划分方面的应用效果, 合理划分了长江流域基于选择指数的棉花品种生态区, 可为长江流域棉区的品种多性状选择和推荐策略提供决策依据, 也为其他棉区和作物品种生态区划分提供参考。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1113-1121.

基于机器学习理论的土壤侵蚀模型构建

蔡喨喨, 严力蛟, 徐奂

蔡喨喨, 严力蛟, 徐奂土壤侵蚀一直是环境问题中的重点和难点。由于影响土壤侵蚀的因素众多, 传统的预测模型存在数据获取困难、适用范围小、研究周期长等不足, 使得对土壤侵蚀的预测无法做到快速、便捷。支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是机器学习中的一个重要模型, 具有非线性映射、自我学习能力、全局最小值、对输入数据变化不敏感等优点, 在建立土壤侵蚀量相关性预测模型方面较传统预测模型具有更强的优势。本研究应用浙江省诸暨市浦阳江水文站的降雨数据, 利用ArcGIS地理信息系统确定水文站上游流域为研究区域。以降雨量、研究区域地理数据维度(包括坡度数据、坡长数据、土壤信息、土地利用类型)作为影响因子, 输入支持向量机模型, 进行流域内土壤侵蚀量预测。将水文站土壤侵蚀量实测数据作为对照值, 用模型输出值检验, 从而在取值范围内选择出模型最优的参数组。用影响因子数据和土壤侵蚀量数据对使用最优参数的模型进行检验, 模型的预测准确率最高达到75%。其中, 降雨量对土壤侵蚀量的影响最大, 降雨量单因子预测准确率在70%以上, 其余因子预测准确率在3.5%左右。最终得到一个土壤侵蚀量相关性预测模型, 通过水文站降雨数据以及地理信息, 即可预测当地土壤侵蚀量, 准确率达到75%。中国生态农业学报. 2014 22(9): 1122-1128.