中国生态农业学报

灌溉方式与秸秆覆盖优化施氮模式对秸秆腐熟特征及水稻氮素利用的影响

严奉君, 孙永健, 马均, 徐徽, 李玥, 代邹, 杨志远, 蒋明金, 孙园园

严奉君, 孙永健, 马均, 徐徽, 李玥, 代邹, 杨志远, 蒋明金, 孙园园以杂交籼稻‘F 优498’为试验材料, 研究不同灌溉方式[淹水灌溉(CK)、干湿交替灌溉、旱作]下氮肥运筹与秸秆覆盖优化管理模式(麦秆覆盖优化施氮模式、油菜秆覆盖优化施氮模式以及无秸秆覆盖优化施氮模式)对水稻根系生长、各时期氮素积累以及产量的影响, 探讨各灌溉方式下秸秆腐熟及氮素释放规律, 明确秸秆腐熟与氮素释放规律对水稻生长的影响及其相关关系。结果表明, 淹水灌溉和干湿交替灌溉均较旱作有效地协调各时期水稻地上部、地下部生长, 促进各时期氮素吸收利用, 提高稻谷产量; 而水分生产效率则以旱作为最优, 干湿交替灌溉次之, 但差异不显著。麦秆、油菜秆的腐熟与氮素释放效率最高峰均出现在移栽后30 d,但腐熟量与氮素释放量受灌溉方式与秸秆种类的影响; 油菜秆腐熟量显著高于麦秆, 旱作明显高于干湿交替与淹水灌溉; 氮素释放量则以麦秆为最优。秸秆覆盖优化管理模式也对水稻各生长指标具有显著影响; 淹水及干湿交替灌溉下, 麦秆覆盖氮肥运筹优化管理模式有效协调水稻植株各时期的生长, 促进氮素吸收利用, 最终实现产量的增加; 油菜秆覆盖氮肥运筹优化管理模式则在整个生育期均对水稻生长表现轻微抑制效应; 而旱作模式下麦秆、油菜秆优化施氮模式覆盖均呈现显著的促进作用, 其中油菜秆覆盖优势明显, 可作为生产中水资源不足的情况下参考。秸秆腐熟量及氮素释放量与水稻根干重、氮素吸收利用以及产量的相关性分析表明, 移栽后30 d 秸秆腐熟量与稻谷产量、氮素吸收均呈显著的负相关关系(r=0.27^*~-0.29^*), 而齐穗期、成熟期氮素释放量与产量及氮素吸收均呈显著的正相关关系(r=0.31^*~0.59^**); 同时, 秸秆的腐熟量与氮素释放对水稻根冠比影响较大, 其中以齐穗期最为显著(r=-0.27^*~0.42^**)。协调水稻各时期秸秆腐熟量及氮素释放, 特别是移栽后30 d 氮素释放量是保证实现水稻高产、高效的重要措施之一。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1435-1444.

地膜覆盖与常规灌溉对冬小麦耗水特征和产量的影响

宋文品, 黄菁, 陈晓丽, 王利春, 孙维拓, 王志敏, 薛绪掌, 郭文忠, 李友丽, 陈菲

宋文品, 黄菁, 陈晓丽, 王利春, 孙维拓, 王志敏, 薛绪掌, 郭文忠, 李友丽, 陈菲为了进一步明确地膜覆盖的农业生产潜力, 本研究在北京市昌平区小汤山镇国家精准农业示范基地(40°10′33.26″N, 116°23′37.07″E)设计4个试验处理[T1: 地膜覆盖(在传统地膜覆盖的基础上膜上覆盖1 cm土层)+不灌水; T2: 无地膜+冻水; T3: 无地膜+冻水+拔节水; T4: 无地膜+冻水+拔节水+开花水], 利用称重式蒸渗仪研究该种地膜覆盖下的冬小麦耗水特征和产量形成机制。结果表明, 4种处理的累计蒸散量随着播种天数而呈现三次多项式动态方程, 且4种处理的绝对系数R²>0.99, 拟合性较高。T1、T4的土壤作物系数(Kc)最大理论值与实际最大值均出现在抽穗期, 而T2、T3出现在拔节期, 且4种处理的Kc随播种天数呈二次方程, 绝对系数R²>0.70(T2为0.69)。从阶段耗水量看, 播种—拔节期, T1显著低于T2(T3/T4); 拔节—成熟期, T1与T2差异不显著, 但均显著低于T3和T4处理(P<0.05); 在孕穗—开花和开花—成熟期, T1比T2分别增加了3.10 mm和21.43 mm的耗水量(P>0.05); 生长后期, 增加了对50~100 cm土层的水分消耗。从蒸散速率及Kc看, T1的蒸散高峰值高于T2, 但低于T3和T4; T1的冬后蒸散高峰最大值出现时间(播后215 d)晚于T2、T3和T4(播后194 d); T1的Kc最大值出现时间与T4相同(播后214 d), 但晚于T2、T3(分别为播后200 d、199 d)。与T2、T3相比, T1增加了旗叶叶片水势, 延缓了叶片衰老, 而且土壤表层(0~5 cm)的温度增加了0.5 ℃, 但增加不显著, 这利于降低棵间的土壤蒸发。从产量与产量构成及水分利用效率看, T1的穗粒数和千粒重高于T2和T3, 低于T4, 但差异不显著; T1产量与T2和T3差异不明显, 但显著低于T4, 水分利用效率显著提高了22.6% (P<0.05)。上述结果表明, 在底墒水充足的条件下, 地膜覆盖可代替冻水、拔节水的作用, 通过减少前期土壤蒸发, 为冬小麦生长后期节省大量水分, 在保证产量的前提下降低冬小麦全生育期耗水量, 提高作物水分利用效率。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1445-1455.

秸秆还田与施氮对黑土区春玉米田产量、温室气体排放及土壤酶活性的影响

吕艳杰, 于海燕, 姚凡云, 曹玉军, 魏雯雯, 王立春, 王永军

吕艳杰, 于海燕, 姚凡云, 曹玉军, 魏雯雯, 王立春, 王永军探讨秸秆还田与施氮对高纬度黑土区春玉米产量与温室气体排放特性的影响, 对促进粮食增产和降低环境代价具有重要意义。本研究通过位于黑土区的大田定位试验, 利用静态箱气相色谱计数方法, 在秸秆还田与不还田和3个氮素用量(纯N: 120 kg·hm^-2, 240 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2)条件下, 研究了春玉米不同生育时期农田土壤CO₂、N₂O和CH₄综合温室效应与排放强度, 以及土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化。结果表明: 无秸秆还田时, 高氮用量处理春玉米产量最高; 秸秆还田后, 中等氮用量处理(240 kg·hm^-2)春玉米产量最高, 且与无秸秆还田的高氮处理间无显著差异。无秸秆还田时, 随施氮量增加, CO₂、N₂O和CH₄排放量均显著提高, 综合温室效应和土壤温室气体排放量与强度显著增加(P<0.05); 增施氮肥配合秸秆还田, 增加了CO₂和N₂O的排放量, 而土壤CH₄的碳汇功能增强, 温室气体排放量与强度未显著提高(P>0.05)。无秸秆还田, 增施氮肥降低了土壤过氧化氢酶活性但提高了土壤脲酶活性; 而秸秆还田使得增施氮肥引起的土壤过氧化氢酶活性降低的幅度加大但土壤脲酶活性提高的幅度变小。因此, 秸秆还田后配合中等用量氮处理(240 kg·hm^-2)玉米产量最高, 且能够抑制单纯增施氮肥对综合温室效应和土壤温室气体排放强度的促进作用, 推荐在生产中参考使用。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1456-1463.

不同耕作深度对土壤物理性状及烤烟根系空间分布特征的影响

童文杰, 邓小鹏, 徐照丽, 马二登, 晋艳, 李军营

童文杰, 邓小鹏, 徐照丽, 马二登, 晋艳, 李军营为探讨不同耕作深度对烤烟产量产值的影响, 揭示烟田深耕增产增效机理, 以烤烟‘K326’品种为材料, 基于田间定位试验, 设置对照翻耕20 cm(GS20)、翻耕30 cm(GS30)和翻耕40 cm(GS40)3个处理, 研究不同耕作深度对烟叶产量产值、烟田土壤物理性状和烤烟根系空间分布特征的影响。结果表明: 深耕措施对改良土体结构、促进土壤蓄水、优化烤烟根系构型和增加烟叶产量产值有较好效果。深耕处理显著降低亚表层20~40 cm土壤容重, 同时显著增加该土层土壤总孔隙度和土壤毛管孔隙度。其中, 与GS20处理相比, GS30和GS40处理土壤容重分别降低8.4%和9.4%, 总孔隙度分别提高15.6%和13.1%, 毛管孔隙度分别提高25.8%和24.8%。与对照GS20相比, GS30和GS40处理显著增加团棵期表层0~20 cm土壤含水量, 显著增加旺长期、成熟期亚表层20~40 cm土壤含水量。深耕处理不仅显著增加烤烟根系绝对量, 还促进根系向深层土壤生长, 提高烤烟根系根深指数。其中, GS30和GS40处理根系生物量鲜重分别比GS20高31.2%和89.2%, 根深指数分别提高7.6%和4.5%。与对照GS20相比, GS30和GS40处理烟叶产量分别提高7.0%和27.3%, 均价分别提高1.8%和6.2%, 上等烟比例分别提高10.4%和24.4%, 产值分别提高9.0%和35.1%, 其中GS40与GS20存在显著性差异。研究发现, 深耕措施首先作用于土壤容重、空隙等物理结构, 然后影响烟田土壤蓄水储熵, 促进烤烟早生快发, 优化烤烟根系空间分布构型, 进而作用于地上部形态建成, 最终影响烟叶产量产值。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1464-1472.

水钾耦合对花生生理性状及产量的影响

张鹏, 张玉龙, 迟道才, 邹洪涛, 高娜, 曲晶, 虞娜

张鹏, 张玉龙, 迟道才, 邹洪涛, 高娜, 曲晶, 虞娜为明确不同水钾耦合对花生生理性状及生殖生长的影响, 以‘花育25’为试验材料, 采用水分[土壤含水量为35%(水分胁迫, W₁)、50%(轻度水分胁迫, W₂)、65%(水分适中, W₃)、80%(水分过量, W₄)田间持水量]和钾肥[0 g(K₂O)·kg^-1(土)(缺钾, K₀)、0.15 g(K₂O)·kg^-1(土) (低钾, K₁)、0.30 g(K₂O)·kg1(土) (中钾, K₂)、0.45 g(K₂O)·kg^-1(土) (高钾, K₃)]2因素4水平随机区组设计, 通过遮雨棚盆栽试验探讨不同水钾耦合下花生叶片保护酶活性在结荚期后期的差异, 以及生殖生长的差异, 为干旱半干旱地区花生的高效水肥管理技术提供一定的理论依据。结果表明, 水分对花生叶片相对含水量和叶绿素含量的影响极显著, 叶片含水量对叶绿素有明显的稀释作用, 随灌水量的增加叶片相对含水量(RWC)和叶绿素含量呈现出相反的变化趋势, 两者为极显著负相关。水分和钾肥对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均存在显著或极显著的正交互效应。3种酶对不同的逆境响应不同, SOD活性在缺钾(K₀)或高钾(K₃)条件下升高明显, POD酶在水分胁迫(W₁)或K₃时升高极显著, CAT酶在W₁或K₀时升高显著。随土壤含水量的升高, 叶片CAT活性迅速下降, 且与叶绿素含量呈极显著正相关, 说明CAT在花生结荚期后期可减缓叶绿素降解, 延长叶片功能期。钾肥和灌水对单株开花总量的影响分别达显著和极显著水平, 施钾肥能显著推迟始花时间, 而减少灌水量能提前终花时间。在中钾(K₂)时各水分处理有效花量和有效花率均处于较高水平。在水分适中(W₃)时, 钾肥对单粒仁重有促进作用, 水分轻度胁迫(W₁)也有利于单粒仁重的增加。单株荚果数显著增加和双仁果率提高是水分效应增产的重要原因。以中水中钾W₃K₂处理花期最短(25 d)、有效花率最大, 达51.0%, 籽仁产量最高。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1473-1481.

单粒精播对夏直播花生生育生理特性和产量的影响

张佳蕾, 郭峰, 孟静静, 杨莎, 耿耘, 王丽丽, 张楠, 李新国, 万书波

张佳蕾, 郭峰, 孟静静, 杨莎, 耿耘, 王丽丽, 张楠, 李新国, 万书波为探明单粒精播对夏直播花生的个体发育和群体结构以及产量的影响, 以‘花育22号’花生为试验材料, 研究了麦茬夏直播花生单粒精播(SS)和双粒穴播(DS)在相同密度条件下的植株发育动态、叶片生理特性和产量及其构成因素的差异。结果表明: 夏直播花生单粒精播在生育前期的主茎高和侧枝长均高于双粒穴播, 而在生育后期则低于双粒穴播, 但差异不显著。单粒精播在各个生育期的主茎节数、主茎绿叶数、分枝数和叶面积指数均高于双粒穴播, 尤其是分枝数差异显著。夏直播花生单粒精播在饱果期和成熟期的叶片SOD、POD、CAT活性和叶绿素含量以及净光合速率均高于双粒穴播, 而其MDA含量低于双粒穴播, 其中在成熟期除了CAT活性差异不显著外, 其余指标均显著差异。夏直播花生单粒精播的单株饱果数增多, 单株果重增加, 荚果产量显著高于双粒穴播。夏直播花生荚果产量与单株果重和叶片净光合速率极显著正相关, 与经济系数、主茎绿叶数、叶面积指数和叶绿素含量呈显著正相关。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1482-1490.

河北低平原区春玉米一熟替代麦玉两熟制的水生态与粮食安全分析

闫鹏, 陈源泉, 张学鹏, 陶志强, 杨肖蕾, 隋鹏

闫鹏, 陈源泉, 张学鹏, 陶志强, 杨肖蕾, 隋鹏本研究针对河北低平原区水资源日益短缺的现状, 于2011—2014年在河北省吴桥县开展田间试验, 以小麦玉米两熟制(WS)为对照, 设置零灌溉春玉米一熟制(SMRF)和适水条件下春玉米一熟制(SMSW)2种种植模式, 共3个处理, 研究该区改传统高耗水的小麦玉米两熟制为春玉米一熟制的可行性。结果表明: 周年耗水量SMSW、SMRF较WS分别降低48.4%和54.2%; 冬小麦耗水主要来自灌溉水和土壤储水, 试验年间降雨仅能满足冬小麦耗水总量的32.9%, 春玉米生育期内耗水主要来自降雨, 试验年间SMSW和SMRF生育期内有效降雨总量分别满足春玉米耗水总量的91.9%和94.9%。SMSW和SMRF周年产量平均较WS分别降低24.4%和45.8%。SMSW和SMRF水分利用效率较WS平均分别高24.8%和0.3%。SMSW和SMRF的经济效益较WS平均分别减少5.2%和36.8%。经济水分利用效率SMSW和SMRF较WS平均分别高56.7%和17.5%。当下WS较SMSW仍具有一定的产量和效益优势, 但WS对地下水灌溉依赖严重; 而SMSW的水分利用效率和经济水分利用效率显著高于WS, 未来随着春玉米高产技术体系的成熟, 春玉米产量的进一步提高, 在我国粮食总产、库存、进口“三增”的“新常态”下, 该区改小麦玉米两熟为春玉米一熟具有兼顾水生态和粮食安全的可行性。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1491-1499.

黄土高原丘陵沟壑区土壤物理性质对苜蓿种植年限的响应

罗珠珠, 牛伊宁, 李玲玲, 蔡立群, 张仁陟, 谢军红

罗珠珠, 牛伊宁, 李玲玲, 蔡立群, 张仁陟, 谢军红西部黄土高原丘陵沟壑区是中国乃至世界上水土流失最严重的区域, 以禾谷类作物单播为主的传统农业生产系统和过度耕作是引致水土流失的最主要原因。紫花苜蓿作为优良豆科牧草, 在区域生态环境建设和产业结构调整中发挥着重要作用。因此, 本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的长期定位试验, 以苜蓿草地(3 a、10 a、12 a)和农田(马铃薯地)为主要研究对象, 探讨了土壤物理性质对于苜蓿种植年限的响应, 为黄土高原雨养农业系统紫花苜蓿适宜种植年限的选择及苜蓿草地的可持续利用提供科学依据。结果表明, 随着紫花苜蓿种植年限的加长, 土壤表层呈容重降低、孔隙度增加的变化趋势, 而下部土层变化不明显。苜蓿种植可以提高耕层0~30 cm土壤0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD), 同时降低团聚体破坏率(PAD), 且随种植年限的延长效果愈加明显。苜蓿种植一定年限后土壤总有机碳(TOC)和易氧化有机碳(ROOC)与农田差异明显, 其中种植苜蓿土壤易氧化有机碳占总有机碳的比例为44%~57%, 农田土壤易氧化有机碳比例占52%~68%, 表明种植苜蓿不仅提高了土壤总有机碳含量, 且改变了土壤有机碳的组成比例。与农田相比, 苜蓿种植可改善土壤水分入渗性能, 表现为随种植年限的延长呈现先增加后降低的趋势。黄土高原沟壑区种植苜蓿可以改善土壤有机质形态和物理结构, 提高土壤渗透能力, 但苜蓿种植年限以10 a为宜, 10 a之后应该进行轮作换茬以维持雨养农业系统的可持续发展。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1500-1507.

不同烤烟品种幼苗形态结构及光合参数对干旱胁迫响应机制的差异

陈征, 许嘉阳, 范艺宽, 黄五星, 王佩雯, 温心怡, 许自成

陈征, 许嘉阳, 范艺宽, 黄五星, 王佩雯, 温心怡, 许自成为了比较不同烤烟品种的苗期耐旱性差异, 选用河南烟区主栽烤烟品种‘豫烟6号’、‘豫烟10号’、‘豫烟12号’和‘中烟100’为供试材料, 利用浓度为15%的聚乙二醇(PEG-6000)模拟中度干旱环境, 研究不同烤烟品种幼苗生物量、根系形态、叶片气孔特征、叶绿体超微结构和光合参数等指标对干旱胁迫响应机制的差异。结果表明: (1)干旱刺激了幼苗根系生长, 抑制了地上种幼苗根冠比均显著提高; ‘豫烟6号’和‘豫烟12号’幼苗根系生物量、总根长、根系表面积和根系体积均显著增加, 但根系平均直径与对照无显著性差异; 而‘豫烟10号’和‘中烟100’根系形态指标增加幅度较小, 仅有‘豫烟10号’根系表面积显著增加, 而根系平均直径均显著下降。(2)干旱引起‘中烟100’叶片气孔总面积比对照显著增加, ‘豫烟12号’仅有气孔长度比其对照增加显著。(3)干旱处理后, ‘豫烟6号’和‘豫烟12号’叶绿体整体结构变化不大, 而‘豫烟10号’和‘中烟100’中叶肉细胞叶绿体被膜分解, 与细胞壁分离; 其中‘中烟100’叶绿体平均长度、长宽比和面积均显著降低。(4)与对照相比, 干旱组叶片光合作用被抑制, 其中‘豫烟10号’和‘中烟100’叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均显著下降, 而胞间CO₂浓度(C_i)显著上升, 说明干旱胁迫下烤烟光合速率下降是非气孔因素所致。(5)干旱胁迫后‘豫烟6号’和‘豫烟12号’叶片叶绿素总量显著增加, 而‘豫烟10号’和‘中烟100’却呈下降趋势。结果表明, ‘豫烟6号’和‘豫烟12号’是耐旱型品种, 而‘豫烟10号’和‘中烟100’抗旱性较差, 抗旱能力排序为‘豫烟6号’>‘豫烟12号’>‘豫烟10号’>‘中烟100’。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1508-1520.

陕A群、陕B群选育的玉米自交系氮效率评价

李亚楠, 刘雪艳, 师亚琴, 李艺博, 王亚辉, 陈朋飞, 刘建超, 张仁和, 徐淑兔, 薛吉全

李亚楠, 刘雪艳, 师亚琴, 李艺博, 王亚辉, 陈朋飞, 刘建超, 张仁和, 徐淑兔, 薛吉全为阐明不同类型玉米自交系氮效率差异特征, 筛选氮高效的玉米自交系, 以陕A群、陕B群选育的33份玉米自交系为材料, 以4份骨干自交系(‘郑58’、‘昌7-2’、‘PH6WC’和‘PH4CV’)为对照, 调查了2种施肥条件下[0 kg(N)?hm^-2、180 kg(N)?hm^-2]玉米自交系的穗位叶SPAD值、叶面积、干物质积累量、叶片、茎秆和籽粒氮含量等生理指标。利用主成分分析和模糊隶属函数, 采用逐步回归分析方法建立最优回归方程, 筛选耐低氮性综合评价指标。结果表明: 穗位叶SPAD值、吐丝期绿叶面积、吐丝期茎干重、吐丝期叶干重和籽粒氮含量, 可作为玉米自交系耐低氮能力的第2性状筛选指标。以产量作为第1性状指标, 可将37份玉米自交系划分为14份高产氮高效型, 5份低产氮高效型, 15份低产氮低效型和3份高产氮低效型。以耐低氮能力综合值D值筛选, 将37份玉米自交系可分成3种类型, 其中耐低氮能力较强的15份(D值≥0.5), 耐低氮能力中等的15份(0.35≤D值<0.5), 耐低氮能力较差的7份(D值<0.35)。综合分析, 2种施氮条件下, ‘KB215’、‘KB417’、‘KA225’、‘KB081’和‘L123098-2’ 5份玉米自交系具有吐丝期绿叶面积大, 吐丝期茎叶干重、籽粒氮含量高和籽粒产量高, 耐低氮能力强的特点。因此, 强化育种环境的选择压力, 实施低氮选择策略, 可有效提高玉米种质对氮肥的利用效率。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1521-1528.

低温胁迫下内源ABA、GA及比值对白菜型和甘蓝型冬油菜抗寒性的响应

刘海卿, 方园, 武军艳, 陈奇, 孙万仓, 刘自刚, 方彦, 米超, 蒲媛媛, 赵艳宁, 董小云, 曾秀存, 许耀照

刘海卿, 方园, 武军艳, 陈奇, 孙万仓, 刘自刚, 方彦, 米超, 蒲媛媛, 赵艳宁, 董小云, 曾秀存, 许耀照为阐明低温胁迫下激素含量对冬油菜枯叶期的调控和对抗寒性的响应, 为冬油菜抗寒性研究提供依据, 以8份不同抗寒等级的白菜型和甘蓝型冬油菜为材料, 利用盆栽试验, 待幼苗长至5~6片真叶时在人工气候箱中进行低温处理(25 ℃、10 ℃、2 ℃、5 ℃), 分析低温胁迫后冬油菜内源ABA、GA含量和叶绿素的变化。回归分析表明温度与ABA含量存在显著的负相关, 回归方程符合y=ax+b, 随着温度的降低, 内源ABA含量呈先缓慢(10 ℃)后迅速上升(2 ℃、5 ℃)的趋势, 且温度处理间、温度与品种互作间差异极显著; 由于激素间的拮抗作用GA含量变化则恰好相反。当在0 ℃以上低温时, 品种间ABA含量无明显差异, 当温度降到5 ℃, 白菜型冬油菜ABA含量明显高于甘蓝型, 抗寒性强的品种高于抗寒性弱的品种。ABA含量的升高导致叶绿素含量的变化, 随着温度降低, 叶绿素含量呈先降低后增加的趋势, 但总体呈下降趋势, 且白菜型冬油菜和甘蓝型冬油菜之间存在不同的响应机制, 这种作用使白菜型冬油菜叶绿素含量低于甘蓝型冬油菜, 导致白菜型冬油菜枯叶期提前, 提早进入越冬期, 增加了对低温冻害的御性和避性。因此, 随着温度的降低冬油菜叶片ABA含量上升, 叶绿素降解, 白菜型冬油菜更早进入枯叶期, 枯叶期较早和降温后ABA含量高是白菜型冬油菜抗寒性较强的主要原因。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1529-1538.

恩诺沙星对厌氧发酵过程中水解酶活性及沼气产量的影响

张敏, 钱金秋, 李忠洲, 刘庆玉

张敏, 钱金秋, 李忠洲, 刘庆玉兽用抗生素因其具有防病、促生长的作用被广泛应用于畜禽养殖业, 而在畜禽粪便发酵生产沼气的过程中, 残留在畜禽粪便中的抗生素可能会抑制沼气发酵过程。该文以猪粪和玉米秸秆为原料, 采用自行设计的恒温厌氧发酵装置, 研究了外源添加恩诺沙星(ENR)对猪粪厌氧发酵过程中水解酶活性及产气量的影响。结果表明, 添加20 mg.kg^-1、60 mg.kg^-1和120 mg?kg^-1恩诺沙星条件下, 猪粪厌氧发酵初期不同浓度恩诺沙星对纤维素酶和脲酶活性有显著抑制作用(P<0.05); 厌氧发酵的前15 d, 添加20 mg?kg^-1恩诺沙星对蔗糖酶活性有一定的激活作用(P<0.05), 添加60 mg.kg^-1和120 mg?kg^-1的恩诺沙星对蔗糖酶活性有抑制作用(P<0.05); 猪粪厌氧发酵后期, 恩诺沙星对纤维素酶、脲酶和蔗糖酶活性影响与对照差异不显著(P>0.05)。在发酵产气速率增长期的第5~11 d和21~31 d, 添加20 mg.kg^-1、60 mg.kg^-1和120 mg.kg^-1恩诺沙星对沼气产气速率有明显抑制作用(P<0.05); 而在发酵的第31 d后, 添加各浓度恩诺沙星对沼气产气速率影响不大。在整个50 d的厌氧发酵过程中, 与不添加恩诺沙星的对照相比, 添加20 mg.kg^-1、60 mg.kg^-1和120 mg.kg^-1恩诺沙星处理的总产气量分别减少7.38%、12.08%和15.77%。可见, 恩诺沙星影响了猪粪厌氧发酵过程中水解酶活性和沼气产气速率及产气量, 在厌氧发酵不同阶段, 恩诺沙星对不同水解酶活性和产气速率影响也不同。该文研究结果可为无害化处理含恩诺沙星的畜禽粪便及提高厌氧发酵效率提供参考。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1539-1546.

我国主产棉区棉花纤维品质性状的区域分布特征

许乃银, 李健

许乃银, 李健我国主产棉区及其亚区的棉纤维品质区域特征明显, 适时评价各棉区的纤维品质发展现状有助于稳定优势棉花产区和促进特色棉花产区的发展。本研究采用GGE双标图分析了2011—2015年全国棉花品种区域试验中各亚区环境与纤维品质性状的互作模式, 分析比较了各主产棉区和亚区的纤维品质特征。结果表明: 1)在主产棉区尺度上, 长江流域棉区纤维长度和比强度最好, 并且都达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准, 而马克隆值和纺纱均匀性指数居中; 黄河流域棉区的纤维长度和比强度较好, 但马克隆值偏高; 西北内陆棉区的马克隆值和纺纱均匀性指数表现最好, 纤维长度和马克隆值达到了国家棉花品种审定的Ⅱ级标准, 但比强度在三大棉区中表现最差。2)在棉花亚区尺度上, 纤维长度表现以长江下游和长江上游亚区为最好, 黄土高原亚区稍差, 其余亚区表现较好; 比强度表现以长江下游、长江中游、淮北平原、南襄盆地和黄土高原最好, 而南疆棉区、长江上游和北疆棉区比强度稍差; 马克隆值以北疆棉区、南疆棉区和长江上游表现最好, 而黄土高原、淮北平原、长江中游和华北平原的马克隆值偏高。3)在纤维品质的综合表现上, 北疆棉区、长江下游、长江上游和南疆棉区的纤维品质综合表现最好, 淮北平原、长江中游和南襄盆地次之, 华北平原和黄土高原稍差。本研究展示了GGE双标图的“环境性状”功能图在纤维品质区域特征评价方面的应用效果, 可为我国棉花优势产区发展和棉纺企业合理用棉提供理论依据, 也对全国棉花纤维品质生态区划分具有指导意义。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1547-1554.

艾比湖流域不同土地覆盖类型土壤养分高光谱反演模型研究

蒋烨林, 王让会, 李焱, 李成, 彭擎, 吴晓全

蒋烨林, 王让会, 李焱, 李成, 彭擎, 吴晓全土壤养分影响着土壤的质量, 也影响着植被、农作物等的生长。为快速准确地估测艾比湖流域土壤养分状况, 选择艾比湖流域精河县作为研究区, 以精河县内不同地表覆盖类型土壤为研究对象, 基于实地采集的75个土壤样品的室内ASD FieldSpec3实测光谱数据和3种光谱变换形式, 利用10 nm间隔重采样进行去噪处理, 再结合多元逐步回归法(SMLR)、偏最小二乘法回归法(PLSR)、人工神经网络法(ANN)分别建立土壤养分预测模型, 以探索最优模型。结果表明: 土壤实测光谱的一阶微分、二阶微分变换形式能显著提高光谱与土壤养分之间的相关性, 尤其是一阶微分变换与土壤有机质和全氮的相关性最高分别达0.87和0.91, 光谱变换技术能显著增强土壤养分与高光谱之间的敏感度, 达到更好的建模效果; SMLR、PLSR和ANN这3种模型都具有良好的预测能力, 其中, ANN建立的模型预测效果最好, 二阶微分变换的ANN模型对有机质、全氮的预测决定系数(R²)分别为0.886和0.984, 均方根误差(RMSE)分别为2.614和0.147, PLSR次之; 全氮的预测效果明显优于有机质的预测效果, 说明高光谱和全氮之间的敏感性更高。总体来说, 光谱二阶微分变换形式的人工神经网络模型可以最精确稳定地完成土壤养分含量的快速预测, 能够实现艾比湖流域的土壤养分空间分布状况和动态变化特征的动态监测。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1555-1564.

渭北旱塬县域土地利用时空演变规律研究*——以合阳县为例

刘京, 陈涛, 常庆瑞, 高义民, 李粉玲

刘京, 陈涛, 常庆瑞, 高义民, 李粉玲为探讨渭北旱塬区土地利用时空变化规律, 本研究以陕西渭北合阳县为研究区, 在GIS与RS等技术支持下, 以1990年、2000年Landsat TM影像以及2010年SPOT影像为数据源, 运用地学信息图谱及土地利用转移矩阵的方法, 对1990—2000年、2000—2010年2个不同时段土地利用数量变化及类型的空间转换特征进行了分析。结果表明: (1)20 a间合阳县耕地面积减少了31.25 km², 耕地主要转化为草地、林地、建设用地、水域。园地面积增加了21.26 km², 增幅达146.6%, 主要由耕地、草地及林地转化而来。(2)研究区土地利用变化图谱以稳定型图谱和后变型图谱为主。稳定型图谱占全区总面积的86.66%, 后变型图谱占全区总面积的7.32%。说明研究区土地利用类型图谱变化总体比较平稳, 部分变化也主要发生在2000—2010年间。(3)研究区20 a间土地利用格局呈现一定的层次性。耕地、建设用地和水域主要分布在地形变化不大或地势较低的区域; 草地及林地主要集中分布于中高地形梯度内; 林地和未利用地在高地形梯度内呈现优势分布。地形与人类活动是该区土地利用/覆盖变化(LUCC)的主要因素, 政策导向与市场经济需求对LUCC也有较大的影响。该研究结果为区域土地利用空间格局的优化配置提供科学依据, 为生态建设规划提供决策支持。中国生态农业学报. 2016 24(11): 1565-1574.

科技部“十三五”农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发重点专项“农田氮磷淋溶损失污染与防控机制研究”项目正式启动

马林, 柏兆海, 胡春胜

马林, 柏兆海, 胡春胜中国生态农业学报. 2016 24(11): 1575-1576.

科技部“十三五”农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发重点专项“农田系统重金属迁移转化和安全阈值研究”项目正式启动

韦东普, 马义兵

韦东普, 马义兵中国生态农业学报. 2016 24(11): 1577-1578.

科技部“十三五”农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发重点专项“农业面源和重金属污染监测技术与监管平台研发”项目正式启动

潘瑜春

潘瑜春中国生态农业学报. 2016 24(11): 1579-1580.

科技部“十三五”农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发重点专项“京津冀设施农业面源和重金属污染防控技术示范”简介

杜连凤, 毕晓庆, 赵同科

杜连凤, 毕晓庆, 赵同科中国生态农业学报. 2016 24(11): 1581-1582.

科技部“十三五”农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发重点专项“长江下游农业面源和重金属污染防控技术示范”项目正式启动

施卫明, 闵炬

施卫明, 闵炬中国生态农业学报. 2016 24(11): 1583-1584.