中国生态农业学报

不同耕作措施下土壤N₂O排放及其农学效率

许艳艳, 武兰芳, 李彬彬, 丘清燕, 秦越

许艳艳, 武兰芳, 李彬彬, 丘清燕, 秦越为评价不同耕作措施下华北平原农田土壤N₂O排放及其农学效率, 通过设置常规耕作秸秆还田(CT+)、常规耕作无秸秆还田(CT)、免耕秸秆还田(NT+)、免耕无秸秆还田(NT)4个处理田间定位试验, 采用静态箱气相色谱法测定分析了连续3个小麦生长期的表层土壤N2O排放及其主要相关因子, 同时测定了小麦产量与氮吸收量等相关指标。结果表明: 在4个处理下, 小麦生长期内表层土壤N₂O排放动态基本一致, 而土壤N₂O累积排放量却存在显著差异, 而且耕作方式与秸秆还田存在显著的互作效应。在常规耕作和免耕措施下, 单位面积土壤N₂O累积排放量均表现为秸秆还田土壤显著高于无秸秆还田土壤, CT+和NT+分别比CT和NT高26.2%和74.6%; 在无秸秆还田条件下, 土壤N₂O排放量表现为常规耕作比免耕高42.4%。相关分析表明, 土壤N₂O排放通量与地下5 cm土壤温度、土壤孔隙充水率(WFPS)之间呈显著正相关关系, 与土壤溶解性有机氮(DON)含量之间呈显著负相关关系。利用农学效率指标度量N₂O排放量时可知, 虽然小麦籽粒产量和氮肥偏生产力在各处理间没有达到显著性差异, 但每生产1 kg小麦籽粒表层土壤N₂O排放量为0.18~0.73 g N₂O-N, 每投入1 kg氮素表层土壤N₂O排放量为5.1~18.0 g N₂O-N, 处理间存在显著差异; 与单位面积土壤N₂O排放量表现一致，单位籽粒产量N2O排放量和单位氮素投入N₂O排放量均表现为无论是常规耕作还是免耕措施, 秸秆还田土壤均显著高于秸秆不还田土壤, 在秸秆不还田条件下, 常规耕作土壤均显著高于免耕土壤。总之, 免耕是有效减少土壤N₂O排放的一种耕作措施。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1349-1358.

川中丘陵区紫色土冬小麦/夏玉米轮作氨挥发研究

张翀, 韩晓阳, 李雪倩, 黄彬香, 朱波, 苏芳, 巨晓棠

张翀, 韩晓阳, 李雪倩, 黄彬香, 朱波, 苏芳, 巨晓棠大气中过量的氨会造成诸多环境问题并危害人类健康。我国农田氮肥施用后的氨挥发是一个重要的氨排放源。紫色土的土壤性质以及该区的气候条件导致其氨挥发潜力较大。与其他集约化农作区相比, 该区农田氨挥发研究相对较少。本文探讨了川中丘陵区紫色土冬小麦/夏玉米轮作体系氨挥发情况, 为开展陆地生态系统大气碳氮气体交换研究提供基础数据, 同时也为氨排放清单的编制及农田氨减排措施研究提供依据。选取川中紫色土丘陵区典型的坡耕地作为研究对象, 采用风洞法研究了紫色土冬小麦/夏玉米轮作体系的氨挥发动态过程。每次试验设置1个施肥处理, 3次重复。风速、风向、大气温湿度、土壤温湿度等气象数据由试验田微型气象站获取。每隔2~3 d采集土壤样品用以测定土壤NH₄⁺-N含量。两年的田间试验结果表明, 受氮肥深施及低温的影响, 冬小麦季氨挥发损失率明显低于夏玉米季; 2013年和2014年冬小麦季氨挥发损失率分别为7.4%和8.8%; 2013年夏玉米季三叶期氮肥撒施的氨挥发速率为34.1%; 2014年夏玉米季三叶期氮肥条施覆土降低了氨挥发损失, 损失率为21.4%; 2014年夏玉米季十叶期出现极端干旱的气候条件, 撒施氮肥后立即灌水使氨挥发损失率高达46.6%, 这是由于干旱条件下施肥灌水提供了利于氨挥发的土壤水分条件。因此在极端干旱的气候条件下, 应避免采用此施肥方式。综合分析两年的数据可得: 紫色土冬小麦季氨挥发损失占施氮量的(8.1±1.0)%, 夏玉米氨挥发损失占施氮量的(32.8±1.8)%。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1359-1366.

水稻产量对长期不同施肥和环境的响应

黄晶, 张杨珠, 刘淑军, 高菊生

黄晶, 张杨珠, 刘淑军, 高菊生以开始于1982年的不同施肥长期定位试验为平台, 选择氮磷钾肥(NPK)、有机肥(牛粪, M)、氮磷钾肥+有机肥(NPKM)、氮磷肥+有机肥(NPM)、氮钾肥+有机肥(NKM)和磷钾肥+有机肥(PKM)共6个处理, 采用产量年际变化、变异系数(CV)、产量可持续指数(SYI)、肥料增产贡献率及AMMI模型对影响双季稻稻谷总产量稳定性的施肥处理、环境和二者互作进行综合分析, 研究历年稻谷产量(1982—2012年)对长期不同施肥和环境的响应特征。结果表明: NPKM处理稻谷产量最高; 在养分投入量相同的情况下, 单施有机肥和单施化肥对于早稻产量的影响效果一致, 但单施有机肥较单施化肥有利于提高晚稻稻谷产量。不同施肥处理稻谷产量CV随试验时间延长逐渐降低, 有机无机配施相比较单施化肥能够减小产量CV, 各处理晚稻产量的CV大于早稻, 但其SYI值小于早稻。NPKM处理的SYI值最高, 为0.51; M和NPK处理的SYI值分别为0.44和0.42。肥料对于产量的贡献率表现为: 有机肥>化肥氮>化肥磷>化肥钾。AMMI模型交互效应主成分(IPCA)表明, 不同施肥处理在不同试验年份对环境的响应不一样。综合以上分析结果, 氮磷钾完全肥基础上配施有机肥(NPKM)是该区域双季稻高产和稳产的最佳施肥措施。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1367-1376.

水磷一体化对磷素有效性与磷肥利用率的影响

王静, 叶壮, 褚贵新

王静, 叶壮, 褚贵新水肥一体化是发挥水肥耦合效应提高养分效率的重要途径, 然水磷一体化研究较少。本文在模拟滴灌条件下研究了液体磷肥和固体颗粒磷肥(TSP)及其不同施用方法对土壤磷移动性、各形态无机磷含量动态变化的影响, 比较了玉米磷素营养与磷肥利用率对不同磷源及其施用方式的响应, 旨在提出滴灌条件下磷肥高效利用的最优策略。研究结果表明: 1)与TSP肥料分次施用相比, 液体磷肥分次施用更能提高土壤磷素有效性, 在各土层Ca₂-P与树脂磷(resin-P)平均含量分别提高12.4%与21.6%, 且可显著提高磷在土壤中的移动性(P<0.05), resin-P含量的垂直下降幅度降低56.5%; 2)与TSP分次施用相比, 液体磷肥分次施用的土壤中高活性无机磷含量(Ca₂-P、resin-P及NaHCO₃-P之和)占无机磷总量的比例提高21.0%, 而低活性无机磷含量(Ca₁₀-P与residue-P之和)占无机磷总量的比例则下降10.1%, 说明液体磷肥分次施用可减小磷肥在土壤中的固定转化; 3)玉米地上部干物质、叶片吸磷量和植株磷素累积吸收量均对不同磷源与施用方式有明显响应(P<0.05), 液体磷肥分次处理的玉米生物量、吸磷量及肥料利用率分别比TSP肥料分次处理提高27.1%、34.6%及61.4%。水磷一体化施用可提高磷在土壤中的移动性和有效性, 减少磷的固定转化, 显著改善玉米磷素营养, 并明显提高磷肥利用率。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1377-1383.

耕作方法对黄土高原旱作玉米产量和土壤水温特性的影响

谢军红, 张仁陟, 李玲玲, 罗珠珠, 蔡立群, 柴强

谢军红, 张仁陟, 李玲玲, 罗珠珠, 蔡立群, 柴强全膜双垄沟播是黄土高原旱作玉米主要生产技术, 但此技术的土壤耕作主要依赖传统耕作和旋耕, 在形成犁底层的同时造成耕层变浅, 影响玉米生长、产量形成以及土壤健康。本文以打破犁底层、改善土壤结构、提高黄土高原旱地玉米(Zea may L.)产量和有限降水资源利用效率为目标, 布设大田定位试验, 比较研究了深松耕、免耕、旋耕和传统耕作对旱地全膜双垄沟播玉米土壤水分、温度、土壤容重、产量以及水分利用效率的影响。结果表明: 全膜双垄覆盖条件下, 深松耕和免耕较旋耕和传统翻耕能有效增加0~30 cm土壤贮水量, 其0~30 cm土层土壤含水量较翻耕、旋耕分别增加50.0%、43.7%和14.8%、10.3%; 深松耕能有效降低5~30 cm土层土壤容重, 其5~10 cm和10~30 cm土层土壤容重, 深松耕较传统耕作分别降低10.9%和12.9%, 随着土层的加深, 深松耕、免耕的土壤容重呈降低趋势, 旋耕和传统翻耕呈增大趋势; 深松耕在苗期、拔节—抽雄期较传统翻耕分别具有明显的增温和降温作用, 有利于玉米生长和产量提高; 2 个平水年, 深松耕处理的玉米生物产量、籽粒产量和水分利用效率分别较传统翻耕增加6.1%~5.6%、18.6%~28.8%和28.1%~32.9%, 具有明显的增产和提高水分利用效率的作用。因此, 在黄土高原半干旱区同等降雨条件下, 深松耕能有效增加全膜双垄沟播玉米的土壤贮水量, 改善土壤结构, 协调水温关系, 有利于增产和提高水分利用效率, 是全膜双垄沟播玉米一项理想的土壤耕作方法。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1384-1393.

不同间伐方式对密植苹果园生理生态的影响

张露荷, 陈佰鸿, 王延秀, 徐巨涛, 毛娟, 党兆霞

张露荷, 陈佰鸿, 王延秀, 徐巨涛, 毛娟, 党兆霞为了选择最适宜黄土高原成龄‘红富士’苹果郁闭园采用的间伐方式, 本文以18年生‘红富士’苹果树为试验材料, 研究了隔行间伐(T1)、隔株间伐(T2)、隔2伐1(T3)等3种间伐方式对‘红富士’果园光照分布、叶片质量、叶片结构、果实分布、品质、产量及效益等的影响。结果表明: 与未间伐对照(CK)相比, T1、T2和T3间伐方式株间透光率分别提高108.59%、191.98%和57.45%, 行间透光率分别提高259.20%、220.11%和64.86%, 冠下透光率分别提高102.80%、155.32%和37.43%, 树冠光合有效辐射分别提高38.02%、45.18%和18.43%, 单果重分别提高25.03%、34.83%和9.81%, 着色指数分别提高6.00%、6.26%和3.30%, 可溶性糖含量分别提高35.98%、39.14%和22.98%, 果皮花青苷含量分别提高104.41%、101.47%和30.88%, 可滴定酸含量分别降低15.38%、23.08%和17.95%。间伐有效改善了叶片的质量与结构, T1和T2显著提高了叶片的厚度、叶绿素含量、氮含量和钾含量; T2提高叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的幅度最大; T2的叶片栅栏组织较其他处理的排列更整齐紧密。T1、T2及T3每公顷产量分别下降7 601.89 kg、5 219.45 kg及6 056.80 kg, 但其产值分别增加14 959.54元、34 363.70元及9 081.13元, T2增加幅度最大, 是郁闭果园改造的首选间伐方式。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1394-1403.

打顶后喷施油菜素内酯和生长素对烤烟田间生长、碳氮代谢及烟叶品质的影响

李健忠, 薛立新, 朱金峰, 许自成, 许仪, 金磊, 郝浩浩, 苏谦

李健忠, 薛立新, 朱金峰, 许自成, 许仪, 金磊, 郝浩浩, 苏谦通过田间试验研究了打顶后喷施油菜素内酯(BR)和生长素(IAA)对烤烟田间生长、碳氮代谢及烟叶品质的影响。试验共设置6个处理, 分别为: T1, 清水; T2, 10 mgkg^-1 BR; T3, 10 mgkg^-1 IAA; T4, 20 mgkg^-1 IAA; T5, 10 mgkg^-1 IAA+10 mgkg^-1 BR; T6, 20 mgkg1 IAA+10 mgkg^-1 BR。在打顶当天、打顶后15 d和30 d时测定烟株顶部5片烟叶的叶面积和各部位的干物质重, 在打顶当天、打顶后10 d、20 d、30 d时测定烟株碳氮代谢关键酶的活性。结果表明: 1)打顶后喷施油菜素内酯和生长素能不同程度地促进上部烟叶开片, 促进烟株根系生长, 提高上部烟叶的产量, 且以二者同时喷施时效果较好; 2)除对照处理外, 各处理的硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性均表现为先升高后降低, 蔗糖转化酶和淀粉酶活性均表现为先降低后略微升高的变化趋势, 说明打顶后喷施油菜素内酯和生长素能增强烟株的碳氮代谢强度, 但在一定程度上推迟了烟叶成熟落黄时期, 延长了生育期; 3)打顶后喷施油菜素内酯和生长素可以有效提高烟叶钾含量、钾氯比、有机钾指数, 并降低中、上部烟叶的烟碱和氯含量, 且以对上部叶的作用效果最为明显, 以二者同时施用时作用效果最好; 4)处理T6(20 mgkg^-1 IAA+10 mgkg^-1 BR)促进烟株生长和提高烟叶品质的效果最佳, 能使上部烟叶的钾含量、钾氯比、有机钾指数相对于对照T1分别提高40.9%、68.5%和0.524, 使氯含量和烟碱分别降低16.2%和16.3%。总的来看, 打顶后喷施油菜素内酯和生长素可以促进烟株生长, 增强碳氮代谢, 提高烟叶钾含量、钾氯比和有机钾指数, 降低烟碱和氯含量, 进而提高烟叶的产质量。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1404-1412.

水稻生育后期根系响应氮肥调控的蛋白作用机制分析

张志兴, 李忠, 李洲, 林文雄

张志兴, 李忠, 李洲, 林文雄以大穗型水稻‘金恢809’为试验材料, 设置前氮后移(施氮量的30%作基肥, 30%作蘖肥, 30%作穗肥, 10%作粒肥)及传统氮肥(施氮量的40%作基肥, 30%作蘖肥, 30%作穗肥)施用两种处理, 并采用双向电泳技术分析了水稻生育后期根系对前氮后移调控的蛋白响应机制。通过构建的不同氮肥处理下水稻开花后15 d根系蛋白2-DE电泳图谱, 并结合MALDI-TOF/MS分析, 共成功鉴定到57个出现差异表达的蛋白, 其中40个在前氮后移处理下上调表达, 17个下调表达。依据其蛋白功能可以归为12类, 主要涉及信号转导, 氨同化, 胁迫与防御, 糖酵解, 三羧酸循环, 氨基酸代谢、蛋白合成及折叠等代谢途径。研究发现水稻生育后期根系GTP结合的核蛋白、GDP解离抑制因子、液泡型H+-ATP酶亚基C会响应氮肥的调控而出现表达变化, 并将信号传递到电压依赖性离子通道蛋白、液泡型ATP酶亚基C以及膜联蛋白p35, 进而调节根系细胞间物质运输与信息的传递。本研究结果还表明, 前氮后移的施肥方式, 通过适当增加水稻生育后期氮肥的施用, 调节根系糖类转换、糖酵解及三羧酸循环相关蛋白的表达, 增加了根系ATP的供应; 通过增强根系中清除过氧化氢系统及防御相关蛋白的表达, 延缓了根系的衰老; 通过上调谷氨酸脱氢酶、天冬氨酸转氨酶和谷氨酞胺合成酶的表达丰度, 促进了根系对土壤中氮元素的吸收与转运。研究结果对于进一步明确水稻根系响应氮素调控的分子生态特性具有重要的理论与实际意义。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1413-1422.

NaCl对大麦硝态氮吸收动力学特征的影响

丁效东, 张士荣

丁效东, 张士荣采用营养液培养方法研究了不同盐分和氮水平对大麦‘鉴四’(Hordeum vulgare L.)生长及硝态氮(NO₃^--N)吸收动力学参数特征的影响。结果表明: 不同浓度NO₃^--N与NaCl预处理后, 大麦对NO₃^-吸收符合离子吸收动力学模型, 其吸收动力学参数表现为NO₃^-预处理浓度增加后, Vmax增大, Km值增加, 但增加的幅度不一致。对高亲和力系统来说, 所有预处理大麦的NO₃^--N吸收曲线均符合Michaelis-Menten方程的描述。1 mmolL^-l NO₃^--N预处理中, 120 mmolL^-l NaCl预处理比1 mmolL^-l NaCl预处理显著提高了NO₃^--N的吸收速率; 10 mmolL1 NO₃^--N预处理时, 120 mmolL^-l NaCl预处理与1 mmolL^-l NaCl预处理无显著性差异。表明低氮环境下生长的大麦, 其根系NO₃^--N高亲和力系统受NaCl影响较大。对低亲和力系统来说, 所有预处理大麦的NO₃^--N吸收曲线均符合Michaelis-Menten方程的描述。在1 mmolL^-l NO₃^--N预处理中, 与1 mmolL^-l NaCl预处理相比, 120 mmolL1 NaCl胁迫的大麦NO₃^--N吸收速率显著提高; 10 mmolL^-l NO₃^--N预处理中, 120 mmolL^-l NaCl与1 mmolL^-l NaCl处理相比, 降低了大麦的NO₃^--N吸收速率。表明低氮环境下生长的大麦, 盐胁迫对其根系低亲和力系统有促进作用, 而高氮环境下生长的大麦, 盐胁迫对其低亲和力系统的NO₃^--N吸收没提高作用。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1423-1428.

重金属超富集植物龙葵对镉响应的蛋白组学分析

罗琼, 葛青, 刘小京, 谢志霞, 张苹, 潘响亮, 徐进

罗琼, 葛青, 刘小京, 谢志霞, 张苹, 潘响亮, 徐进龙葵是典型的重金属超富集植物, 但是我们对其重金属耐受和超富集的分子机理仍不完全清楚。为了从蛋白组学层面探究重金属超富集植物龙葵如何响应金属镉, 本研究采用双向电泳和MALDI-TOF MS分析方法, 鉴定了重金属超富集植物龙葵叶片和根中Cd胁迫下差异表达的蛋白。双向电泳在根和叶片中分别至少得到927和1 025个蛋白点, 其中Cd胁迫下差异表达的蛋白点在根中有45个, 叶片中有57个。采用MALDI- TOF MS分析, 在根和叶片中分别鉴定了9个和12个蛋白点, 分别代表了9个和6个差异表达的蛋白。生物信息学分析表明, 这些蛋白涉及到激素合成、防御响应、能量代谢和细胞结构等。这些结果为进一步揭示重金属超富集植物龙葵响应Cd胁迫的分子调节机制，以及为通过现代生物技术手段进行重金属污染的植物修复提供了理论依据。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1429-1436.

复垦矿区土地利用类型变化对植被碳储量的影响

吴国伟, 赵艳玲, 付艳华, 倪巍, 张艳, 余建新

吴国伟, 赵艳玲, 付艳华, 倪巍, 张艳, 余建新分析气候变化和人为因素对煤矿区生态环境的影响, 可为复垦矿区的生态效益评价提供重要指导作用。本文以济宁某矿区为例, 采用改进的CASA(Carnegie Ames Stanford Approach, CASA)模型估算矿区的碳储量, 然后将碳储量作为衡量气候变化、采矿活动和土地复垦对矿区生态环境损失的指标, 通过该指标实现气候变化、采矿活动和土地复垦的可比性。结果表明: 1)研究区碳储量以2003年为节点, 1987—2003年呈增长趋势, 2003—2010年呈衰减趋势, 2010—2014年呈增长趋势; 2003年碳储量最高, 为4 645.738 t, 2014年碳储量为 3 764.621 t; 2)矿区植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)的变化是气候因素和人为因素共同作用的结果, 气候变化对碳密度的扰动范围为2.832~9.465 gm^-2, 采矿活动对碳密度的扰动范围为9.897~13.435 gm^-2, 采矿活动和土地复垦共同作用对碳密度的扰动范围为11.132~12.839 gm^-2, 人为因素对碳密度的扰动大于气候因素; 3)采煤活动破坏了矿区的耕地和生态环境, 碳储量大量流失, 1987—1995年碳损失量为30.503 t, 1995—2003年碳损失量为38.963 t, 2003—2014年碳损失量为189.709 t; 4)矿区碳储量受采矿活动影响较明显, 但土地复垦可以有效恢复部分流失的碳量, 矿区碳损失量最大恢复4.731%, 一定程度上抑制采煤活动对矿区生态的破坏。因此, 土地复垦可以缓解采矿造成的生态破坏, 提高土地的生产力。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1437-1444.

中国农业能源消耗碳排放变化驱动因素及其贡献研究*——基于Kaya恒等扩展与LMDI指数分解方法

戴小文, 何艳秋, 钟秋波

戴小文, 何艳秋, 钟秋波农业低碳化发展方式是农业现代化背景下农业可持续发展的有效实现途径。判断农业碳排放影响因素的驱动力、驱动方向等对有的放矢地制定低成本、高效率低碳农业发展策略与措施意义重大。在前人研究的基础上, 为探讨常规因素之外还有哪些其他因素对农业碳排放有所影响, 本研究以Kaya恒等式为基础, 利用Kaya恒等式的数学性质将中国农业碳排放的影响因素分解为一般技术因素、农业低碳技术因素、农村生活水平因素、间接城镇化因素以及人口规模因素等5个因素, 并利用LMDI指数分解方法对这些因素进行了驱动强度与贡献率的分析。研究发现: 农村生活水平提高是促成农业碳排放的最主要因素; 一般技术因素与农业低碳技术因素都负向地驱动农业碳排放, 相比较而言, 农业低碳技术变动比一般技术变动的碳排放驱动力更为强劲; 总人口变动因素对农业碳排放呈现出正向驱动力, 但无论从整个长跨度区间还是细分区间来看, 其正向驱动力都不强; 由扩展的Kaya恒等式得出的间接城镇化指标与一般城镇化指标之间关于50%的水平在坐标系中对称, 经转换与修正发现城镇化水平对农业碳排放表现出温和的正向驱动力。1990—2013年中国总的农业碳排放中一般技术因素贡献为25.85%, 农业低碳技术因素贡献率为166.55%, 农村生活水平因素贡献率为220.65%, 城镇化水平贡献率为57.63%, 人口规模因素的贡献率则为14.12%。文章建议在发展农业现代化过程中, 通过发展通用和低碳农业技术, 合理有序推进城镇化进程以及营造低碳发展的社会氛围等方面创造更适宜的环境, 以达到农业低碳化发展与可持续发展目标。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1445-1454.

台湾地区农业面源污染的环境库兹涅茨曲线验证与分析

周琼, 黄颖, 刘德娟, 许标文, 曾玉荣

周琼, 黄颖, 刘德娟, 许标文, 曾玉荣环境库兹涅茨曲线(EKC)假说认为环境压力和经济增长之间呈倒U形关系, 但目前也有研究指出环境压力和经济发展之间还出现了同步关系、U型关系和N型关系及反N型关系。为了研究台湾地区农业面源污染与经济发展水平之间的关系, 以该区化学农药使用密度、畜禽养殖化学需氧量(COD)产生量、氮肥(折纯)及磷肥(折纯)使用密度为因变量, 人均实质GDP为自变量, 运用R软件进行环境库兹涅茨曲线验证。分析结果显示, 台湾地区农药使用密度与人均实质GDP的关系不符合EKC曲线、拐点不存在; 畜禽养殖COD产生量与人均实质GDP的关系符合EKC曲线的倒U形, 在20世纪90年代中期经过拐点, 现处于倒U形右侧中部; 氮肥、磷肥使用密度与人均实质GDP的关系均符合EKC曲线的倒U形, 分别在20世纪90年代初期和80年代初期经过拐点, 现均处于倒U形右侧下部。结果表明, 随着经济发展水平的提高, 台湾地区畜禽养殖和化肥污染程度均呈现先上升后下降趋势, 目前已得到有效控制, 经济发展对它们产生了较强的正向影响; 但化学农药使用量并未随着经济的发展而变化, 它长期居高不下, 因而发展替代性生物农药将是控制化学农药污染的主要方向和重点任务。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1455-1462.

基于树冠覆盖视角的乡村人居生态林现状评价与用地潜力分析

贾宝全, 马明娟, 宋宜昊

贾宝全, 马明娟, 宋宜昊林木树冠覆盖是欧美国家城乡森林生态系统评价的最常用评价指标, 与我国的林木绿化率、绿地率等指标相比, 其具有不分用地权属、导向性明显、更注重绿地质量等突出优点, 在我国目前全面推进新农村建设的新形势下, 利用该指标对农村人居林生态现状与生态发展潜力进行评估, 对于指导今后的农村生态环境保护与建设具有非常重要的理论与现实意义。本文以该指标为核心, 选择山东省安丘市凌河镇2009年7—8月25 cm分辨率的航空影像数据, 对其乡村人居生态林的结构特征、林木树冠覆盖现状以及潜在树冠覆盖分布等进行了分析。研究结果表明, 研究区现实林木树冠覆盖面积为1 088.15 hm², 全镇的树冠覆盖率为17.12%, 99%以上为乔木冠层覆盖面积。从林木树冠覆盖的斑块粒级结构来看, 树冠覆盖斑块在面积上以巨型斑块为主, 但在数量上则以中小型斑块为主。不同行政村的树冠覆盖率评价结果显示, 全镇66个行政村中仅有24个行政村树冠覆盖率高于镇域平均水平17.12%。全镇林木树冠覆盖以中等覆盖度等级为主, 隶属此等级的行政村占行政村总数的36.36%; 其次为极低和低等覆盖度等级, 行政村所占百分比分别为21.21%、18.18%; 高等树冠覆盖度等级所占比例最少, 仅为7.58%。不同树种树冠覆盖面积的比例差异较大, 占有比例较高的树种主要有杨树、泡桐、刺槐、苹果、柿树等, 其中, 杨树的树冠覆盖比例最高, 达11.97%, 小檗最少, 不足0.01%。从未来可绿化的树冠覆盖潜力看, 研究区理论潜在树冠覆盖面积共计190.51 hm², 占研究区总土地面积的2.91%, 包括滩涂地、裸土地、荒草地及其他未利用地等4类用地类型; 理论上全镇未来能达到的最大林木树冠覆盖率为20.12%; 扣除保障景观多样性的“10%急需律”后的实际潜力结果表明, 实际可利用的林木潜在树冠覆盖率仅2.7%, 其中以滩涂地覆盖斑块可增加的面积最多, 为59.46 hm²。总体而言, 研究区的林木树冠覆盖具有数量偏低、斑块破碎化程度高、类型单一等特点, 今后的生态建设应该保护与建设并举, 重点加强水系林网、道路林网和农田林网建设。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1463-1472.

基于生态系统服务价值的环京津地区生态补偿研究

郭年冬, 李恒哲, 李超, 陈召亚, 许皞

郭年冬, 李恒哲, 李超, 陈召亚, 许皞为促进京津冀一体化协同发展及生态环境建设, 本文在总结国内外相关研究方法的基础上, 引入生态亚区空间尺度, 将河北省环京津地区划分为7个生态亚区, 应用生态补偿优先级模型, 对环京津地区73个县(市)的单位面积生态系统服务价值和生态补偿优先级进行了计算, 并从环京津地区整体、生态亚区、县(市)3个空间尺度分析了环京津地区生态补偿的优先领域。结果表明: 环京津地区生态补偿优先级总体较高, 且西部山地丘陵地区的生态补偿优先级明显高于中东部及东南部平原地区。不同生态亚区单位面积生态系统服务价值差距不大; 而不同县(市)的生态系统服务价值差异明显, 最低的涞水县为2 440元·hm^-2, 最高的滦南县达10 060元·hm^-2。各生态亚区中坝上高原草原与农业生态亚区、永定河上游间山盆地林农草生态亚区、冀北及燕山山地落叶阔叶林生态亚区应优先获得生态补偿; 各县(市)中位于研究区北部的丰宁满族自治县、围场满族蒙古族自治县等9个县(市)的生态补偿优先级较高, 应优先获得生态补偿; 而位于东部及南部地区的三河市、大厂回族自治县等49个县(市)应率先支付生态补偿。研究结果与以往的经济补偿强度模型相比, 量化了区域间生态补偿的迫切程度, 能够较好地反映环京津地区生态经济关系, 对于促进京津冀地区协同发展、生态环境保护与土地资源高持续效利用发挥着重要作用。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1473-1480.

石羊河下游农户对生态退化的感知及响应

李文美, 赵雪雁, 郭芳, 张丽琼

李文美, 赵雪雁, 郭芳, 张丽琼石羊河下游生态环境日趋恶化, 严重影响和制约着该流域的可持续发展, 急需寻求有效的响应策略。本文基于农户调查数据, 运用多元回归方法分析了石羊河下游农户对生态退化的感知及响应策略。结果表明: 农户对水资源紧缺感知最强烈, 对沙尘暴频发感知度次之, 对土地荒漠化和盐碱化的感知度较低; 坝区、泉山区和湖区农户对水资源紧缺和土地盐碱化的感知强度依次增加, 对沙尘暴发生频率的感知强度依次降低; 坝区、泉山区、湖区的水资源紧缺响应策略多样化指数和土地盐碱化响应策略多样化指数依次增加, 湖区土地荒漠化和沙尘暴的响应策略的多样化指数最高, 泉山区土地荒漠化的响应策略的多样化指数最低; 不同区域农户对生态退化的响应措施各异, 生计资本和农户对生态退化感知度对响应策略有显著影响。结合研究区域的生态和社会经济状况, 对上述结果进行了深入的剖析, 并在此基础上提出了改善当地生态退化的建议。中国生态农业学报. 2015 23(11): 1481-1490.