中国生态农业学报

大麦/豌豆间作系统种间竞争力及产量对地下作用和密度互作的响应

王利立, 朱永永, 殷文, 郑德阳, 柴强

王利立, 朱永永, 殷文, 郑德阳, 柴强种间关系是间作高产和资源高效利用的重要生物学基础, 揭示种间关系对间作产量的影响, 对优化间作技术具有重要理论指导意义。本研究通过盆栽试验, 设计根系完全分隔(地上互作)与不分隔(地上地下互作)2种种间作用关系, 及2个大麦种植密度(15 株.盆^-1、25株.盆^-1), 探讨了根系相互作用与密植对大麦间作豌豆种间竞争互补关系及产量的影响, 以期为建立基于优化种间关系提高间作产量的管理技术提供理论依据。结果表明: 1)与单作相比, 间作可提高群体干物质积累量3.6%~11.3%, 其中地下作用的贡献率为53.9%~63.5%; 增加大麦种植密度, 使根系不分隔间作处理的群体干物质量提高12.5%~14.4%, 根系完全分隔间作处理提高3.3%~6.7%。同样, 与单作相比, 间作群体籽粒产量提高8.6%~38.8%, 地下作用的贡献率为2.4%~16.2%; 增加大麦种植密度, 不分隔与分隔间作处理的籽粒产量分别提高7.0%~10.9%与1.2%~2.6%, 说明地下根系相互作用是间作密植的重要基础。2)间作可提高大麦、豌豆的收获指数, 大麦提高8.7%~21.0%、豌豆提高3.3%~31.7%; 间作大麦收获指数随着大麦种植密度的增加而增大, 而间作豌豆收获指数随着大麦种植密度的增加而降低, 根系完全分隔处理降低作用更明显。3)根系不分隔地下作用可提高间作群体土地当量比(LER), 增加大麦种植密度降低了LER, 说明地下根系相互作用是产生间作优势的主要原因。4)地下作用明显增大了大麦相对于豌豆全生育期的平均竞争力, 增长率达40.1%~89.1%; 增加大麦种植密度, 平均竞争力提高11.0%~49.9%。5)间作群体籽粒产量与大麦相对于豌豆全生育期的平均竞争力呈二次相关关系, 当该竞争力在0.35、0.13时利于间作大麦、豌豆获得高产。本研究表明, 通过增加大麦种植密度(如本研究的25株盆1)来适度提高大麦的竞争优势, 特别是大麦灌浆期的竞争优势有利于间作群体整体产量的提高。中国生态农业学报. 2016 24(3): 265-273.

豫北冬小麦、夏玉米多年需灌水次数及典型生育期需灌水分析

陈震, 李金山, 黄修桥, 贾艳辉, 孙秀路, 杨晓慧

陈震, 李金山, 黄修桥, 贾艳辉, 孙秀路, 杨晓慧研究气候变化情景下豫北地区农业需灌水次数的变化情况, 可为当地灌溉以及保证农业可持续发展提供参考。本文分析处理近63 a(1951—2013年)气象数据和新乡七里营站点土壤数据, 结合作物生长参数, 利用降水、灌溉、作物蒸散发与土壤水分之间变化关系, 建立干旱灌水指数模型。此模型中干旱灌水指数(DII)分布在[1, 1]之间, 小于0时即干旱需灌水。在现有冬小麦夏玉米种植制度下, 利用干旱灌水指数模型计算多年需干旱灌水指数, 并进一步得到灌水次数。选择冬小麦生长季分别为湿润(1985—1986年)、正常(2004—2005年)、干旱(1983—1984年)的3个典型实际代表年度, 夏玉米生长季分别为湿润(2003年)、正常(1993年)、干旱(2009年)的3个典型实际代表年, 计算了不同代表年冬小麦、夏玉米作物需水情况。进一步计算得到了冬小麦、夏玉米在典型湿润、正常、干旱3个不同代表年的干旱灌水指数, 并进行了有无灌水的干旱情况分析。结果表明: 近63 a冬小麦夏玉米系统每年需灌水2~7次不等, 平均需灌水5.1次。冬小麦和夏玉米湿润、正常、干旱3个代表年蒸散发量(ETC)分别为489.4 mm、551.4 mm、481.7 mm和466.1 mm、477.8 mm、529.3 mm。在无灌水条件下典型代表年内, 冬小麦、夏玉米都会遭遇不同程度干旱, 典型湿润、正常、干旱代表年冬小麦分别灌水2次、3次、4次, 夏玉米分别需灌水1次、2次、3次后, 基本可以消除干旱对其正常生长影响。综上, 通过干旱灌水指数来量化需灌溉次数是可行的。气候变化情景下, 近10年(2003—2013年)需灌水频次变化大, 年际间干旱事件频发, 更好的科学灌溉管理可减少干旱对作物的影响。中国生态农业学报. 2016 24(3): 274-283.

三七收获后不同年限土壤微生物代谢多样性分析

靳百慧, 杨羚钰, 徐玉龙, 张义杰, 魏正孟, 康洪宽, 侯永明, 朱书生, 朱有勇, 何霞红

靳百慧, 杨羚钰, 徐玉龙, 张义杰, 魏正孟, 康洪宽, 侯永明, 朱书生, 朱有勇, 何霞红采用Biolog技术, 对云南省砚山县的盘龙、阿猛、干河3个乡镇进行了三七历年种植地的调查研究, 以未种植过三七的土壤为对照, 研究三七收获后1~6 a不同年限对土壤养分、土壤微生物对碳源利用以及土壤微生物多样性的影响。结果表明, 反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)并未随年限增加呈现明显变化规律; 微生物培养96 h活性旺盛。对Biolog板31种碳源吸光度值聚类分析表明, 3个乡镇所取三七收获后1 a和6 a土壤微生物碳源利用均可聚为一类, 其土壤微生物碳源利用特征相似, 其余不同年限土壤微生物碳源利用聚类并未出现一定规律; 与未种植过三七的土壤相比, 三七收获后1 a、6 a土壤微生物均对碳水化合物类、聚合物类、羧酸类和酚类碳源的利用分别高出25.97%~55.59%和53.14%~65.68%; 随着三七收获后年限的增加, 土壤微生物对碳水化合物、氨基酸类、羧酸类碳源利用呈收获后2 a升高、4 a和5 a下降趋势。收获三七后1~6 a土壤与未种植过三七的土壤相比, 氮、磷、钾及有机质含量差异均不显著。除干河乡外, 阿猛乡和盘龙乡收获三七后1~6 a土壤微生物与未种植过三七的相比, Shannon-Wiener指数、丰富度指数、Simpson指数均值总体差异不明显。试验说明三七轮作至少需6 a以上时间, 土壤微生物对不同碳源的优势利用可反映出三七连作障碍与土壤微生物群落结构差异有密切联系。中国生态农业学报. 2016 24(3): 284-292.

1961—2010年气候变化对西南冬小麦潜在和雨养产量影响的模拟分析

戴彤, 王靖, 赫迪, 王娜

戴彤, 王靖, 赫迪, 王娜利用农业气象试验站作物资料及土壤资料, 评价APSIM-Wheat模型在西南地区的适应性, 应用该模型分析该地区1961—2010年冬小麦潜在和雨养产量的时空变化特征, 通过逐步回归分析揭示小麦生长季主要气象因子对潜在产量和雨养产量的影响及相对贡献率。研究结果表明: APSIM模型对该区5个常用小麦品种的模拟效果较好, 模拟与实测生育期的均方根误差(RMSE)在7.0 d以内, 地上部分生物量和产量模拟值与实测值的归一化均方根误差(NRMSE)均低于25%, 模型在西南地区具有较好的适应性。1961—2010年研究区域36%的站点冬小麦生长季总辐射显著降低, 其中北部、东南部和南部中区最显著; 68%的站点生长季≥0 ℃有效积温显著增加, 西部增温显著; 30%的站点生长季平均气温日较差显著减小, 南部中区最显著; 全区生长季总降水大面积减少但不显著, 减少区主要位于最南端和东南部。模拟的冬小麦潜在产量在65%的站点呈显著减产趋势, 南部中区和北部变化最明显; 雨养产量在25%的站点显著降低, 北部地区较明显, 全区减产趋势较弱。减产显著的站点中, 生长季辐射降低、温度升高、气温日较差减小对潜在产量降低的贡献率分别为45%、36%和2%, 对雨养产量降低的贡献率分别为36%、39%和8%, 而降水减少对雨养产量降低的贡献率为7%。西南冬小麦生长季辐射降低、温度升高及降水减少共同导致了冬小麦潜在和雨养产量的显著下降, 而气温日较差的降低对冬小麦潜在和雨养产量的影响分别表现为负作用和正作用, 整体上辐射和温度的影响程度最大。中国生态农业学报. 2016 24(3): 293-305.

1956—2010年辽西地区玉米气候适宜度时空分布特征

宋英男, 李颖, 任学慧, 林霞

宋英男, 李颖, 任学慧, 林霞以玉米气候适宜度模型及辽西地区4市8站近50 a(1956—2010年)逐日气象数据为基础, 利用空间插值、经验正交函数分析方法(EOF)和小波变换分析方法对玉米全生育期及各主要生育时期气候适宜度的时间变化和空间分布特征进行分析, 研究气候变化过程中辽西地区农业气候资源对玉米生长的适宜程度的变化特征。结果表明: 1)近50 a, 辽西地区玉米全生育期的降水、日照及综合气候适宜度呈逐年下降趋势, 除开花期综合气候适宜度呈上升趋势外, 播种、出苗、成熟期综合气候适宜度均呈下降趋势; 2)在空间分布上, 辽西玉米全生育期的温度适宜度、日照适宜度, 播种、成熟期的综合气候适宜度分别表现出由南向北、由西向东、由西向东南和东北、由东北向西南递增, 而出苗期综合气候适宜度表现为由西北向东南和东北递减; 全生育期的降水适宜度、综合气候适宜度和开花期的综合气候适宜度由北向南均呈现“低高低高”的带状分布特征, 播种、出苗和开花期限制因素分别为降水、日照和日照; 3)EOF分析发现, 辽西地区玉米全生育期综合气候适宜度距平百分率在空间上表现为西南向东北微幅递减; 在时间上, 小波分析发现辽西玉米综合气候适宜距平百分率第1特征向量的时间系数存在14~30 a、8~14 a、3~7 a的3类尺度的震荡周期。中国生态农业学报. 2016 24(3): 306-315.

基于地形因子的土壤侵蚀评价指数修正——以陕北安塞集水区为例

李琪, 许晨纯, 赵文武, 王连喜, 陈璐

李琪, 许晨纯, 赵文武, 王连喜, 陈璐地形是影响土壤流失的重要因素, 小流域尺度上的土壤侵蚀评价指数(SL_sw)对于地形的研究过于简单, 因此本研究对SL_sw中的地形因子(G)进行修正, 进而得出G因子修正后的土壤侵蚀评价指数(SL_sw_G)。以黄土丘陵沟壑区——?安塞集水区为研究区, 基于GIS技术, 利用2006—2012年安塞集水区的数字高程模型(DEM)数据、水文观测站的日降雨量数据、土壤采样数据和土地利用数据, 计算研究区2006—2012年逐年的SL_sw, 利用安塞集水区实测的输沙量, 验证修正的SL_sw_G指数的有效性, 并分析安塞集水区土壤侵蚀强度的时空变化特征。结果表明, 修正前后土壤侵蚀情况分布基本相同, 均呈现东南部地区SL_sw指数高, 而西北部地区相对较低。在安塞集水区东南部, 由于人为因素的影响, 土壤保持措施相对较弱, 同时土壤中黏粒和粉粒质量较轻, 黏粒和粉粒湿时有明显的黏结性, 降雨过程中容易被水冲刷; 根据土壤采样点的采样数据表明, 东南部地区土壤中黏粒和粉粒的含量较高, 较容易造成土壤侵蚀。修正前后指数通过T检验得出, SL_sw和SL_sw_G具有方差齐次性, P=0.037<0.05; 通过与实测输沙量的比较, 修正后SL_sw_G与实测输沙量的相关系数大于修正前SLsw与实测输沙量的相关系数(0.39>0.36), 修正后的相关性较修正前的相关性有所增加, 说明修正是有效的, 修正后的SL_sw指数能够更好地评价研究区域土壤侵蚀状况。中国生态农业学报. 2016 24(3): 316-324.

基于GIS和空间自相关模型的耕地空间分布格局及变化特征分析——以成都市龙泉驿区为例

任平, 吴涛, 周介铭

任平, 吴涛, 周介铭耕地资源是人类生存和发展的基础性资源, 科学判定耕地空间分布格局及其变化特征, 对促进耕地保护及空间优化布局等方面具有重要意义。本文利用四川省成都市龙泉驿区2005年、2009年及2013年土地利用数据提取耕地数据, 运用核密度计算、耕地集中度指数、空间自相关等研究方法开展耕地空间分布格局及其变化特征研究。研究结果表明: 1)2005—2013年龙泉驿区耕地空间分布密度呈现出集聚态势, 耕地整体呈现出西北及北部密集、中部及南部稀疏的空间分布特征, 其中耕地分布密度高值区域呈现出由西北向西南扩张的趋势, 低值区域则以城镇为中心有零星扩散的情况。2)从耕地面积分布情况来看, 整体呈现出北高南低的空间分布特征, 耕地分布相对集中, 而且在时间序列上有进一步增强的趋势, 但耕地空间变化区域差异较为显著。3)耕地空间分布存在显著的全局空间正相关性, 但局部空间异质性有所增强, 耕地面积比例较高的空间单元集中分布在北部、西北部一带, 并呈现出向西缩减的趋势, 耕地面积比例较低的空间单元分布在以城镇为中心的建成区及边缘地带, 并经历扩张与收缩两个阶段; 2005—2013年因城镇建设占用耕地和农村土地整治影响而出现局部异质性“热点”与“冷点”区域。该研究结果在一定程度上为掌握区域耕地空间变化趋势、制定耕地保护与优化布局政策提供理论方法和参考借鉴。中国生态农业学报. 2016 24(3): 325-334.

农地流转对农业生态系统的影响

程相友, 信桂新, 陈荣蓉, 李承桧

程相友, 信桂新, 陈荣蓉, 李承桧为评价农业经营方式转变带来的生态环境效应, 本研究选取重庆市荣昌县农地流转典型区域, 结合实地调查和能值分析方法, 分别以普通农户和经营大户的投入和产出表征农地流转前后的农业生态系统投入和产出, 对研究区农地流转前后农业生态系统能值变化进行了对比分析。结果表明, 农地流转后研究区农业生态系统的购买能值投入较流转前减少70.48%, 能值产出增加2.15%。这使得农业生态系统的净能值产出率由农地流转前的0.01增加到流转后的0.04, 提高了300%。农业机械对人工的替代是单位投入减少的最主要因素, 从而使得农业生产效率得到大幅度提升。对于可更新系数小于系统可更新系数的单项投入来讲, 减少其投入量能够使系统的环境负载率降低; 对于可更新系数大于系统可更新系数的单项投入来讲, 增加其投入量能够使系统的环境负载率降低。但是研究区农业生态系统单项投入的变化均使得环境压力有所增大。其中, 人力投入大幅度减少, 电力柴油等投入有不同程度地增加。因此, 研究区农业生态系统的环境负载率由农地流转前的0.12增加到流转后的0.65, 提高441.67%; 可持续性指标由流转前的0.08降低到流转后的0.06, 生态可持续性降低25.00%。研究发现, 适度规模经营能够有效降低生产成本, 增强产品的市场竞争力; 不过, 种植结构调整高附加值化和高产量追求, 导致农药化肥等购买资源大幅度地增加, 加剧了农业生态系统潜在的生态环境风险。研究认为, 农业生态系统可持续发展的关键在于对农业集约化发展方式的选择。为此, 国家在引导农地流转和发展适度规模经营的政策体系中需对此给予指导并施以规范。中国生态农业学报. 2016 24(3): 335-344.

外源EBR对NaCl胁迫下紫花苜蓿幼苗微量元素吸收及叶绿素荧光动力学参数的影响

寇江涛, 康文娟, 苗阳阳, 师尚礼

寇江涛, 康文娟, 苗阳阳, 师尚礼为明确外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide, EBR)诱导紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗抗盐性的效果及其可能的生理调节机制, 采用营养液水培法, 以紫花苜蓿品种‘中苜3号’和‘陇中苜蓿’为材料, 研究NaCl胁迫下施用外源EBR对紫花苜蓿幼苗微量元素吸收及叶片PSⅡ功能、电子传递速率和光能分配的影响。结果表明: 150 mmol·L^-1 NaCl胁迫下, 苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu²⁺含量显著升高, Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺含量和Fe²⁺/Na⁺、Mn²⁺/Na⁺、Cu²⁺/Na⁺、Zn²⁺/Na⁺显著降低, 无机离子的吸收、运输和分配等代谢平衡被打破; 同时NaCl胁迫造成苜蓿幼苗叶片PSⅡ反应中心受损, 天线耗散、反应中心耗散增加, 光合能力下降。NaCl胁迫下, 施用0.1 μmol·L^-1外源EBR后, 苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Cu²⁺含量显著降低, Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺含量及Fe²⁺/Na⁺、Mn²⁺/Na⁺、Cu²⁺/Na⁺、Zn²⁺/Na⁺显著升高, 幼苗体内无机离子的吸收、运输得到有效调控, Na⁺和Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等阳离子间的拮抗作用减小; 苜蓿幼苗叶片的F₀、NPQ显著降低, F_m、F_v/F₀、F_v/F_m、ФPSⅡ、F_v′/F_m′、qP和ETR显著升高, 苜蓿幼苗叶片吸收的光能用于光化学反应部分(P)增加、天线色素耗散部分(D)和反应中心过剩光能部分(E)降低。说明外源EBR能够促进NaCl胁迫下苜蓿幼苗对无机离子的选择性吸收、运输和分配, 维持体内的离子代谢平衡, 通过提高光合电子传递效率, 降低天线热耗散和反应中心过剩光能, 维持较高的PSⅡ光化学活性, 进而平衡激发能在PSⅠ、PSⅡ之间的分配, 降低NaCl胁迫对PSⅡ反应中心的损伤程度, 有效缓解NaCl胁迫对苜蓿幼苗所造成的伤害。中国生态农业学报. 2016 24(3): 345-355.

外源抗坏血酸与谷胱甘肽对打顶后烟草氧化还原平衡及烟碱的影响

罗映虹, 张一扬, 刘晓颖, 李爽, 刘坤, 崔超岗, 谭观萍, 周冀衡

罗映虹, 张一扬, 刘晓颖, 李爽, 刘坤, 崔超岗, 谭观萍, 周冀衡烟碱含量偏高是我国烤烟的现状。如何有效降低烟叶烟碱含量, 提高烤烟工业可用性是烟叶生产中的一个难题。根据烟草打顶导致烟碱含量急剧上升和机械损伤造成细胞氧化迸发的的现象, 本试验从打顶创伤引起的一系列生理变化入手, 采取打顶后在伤口涂抹抗氧化剂抗坏血酸+谷胱甘肽(AsA+GSH)和抗坏血酸(AsA)两种方法来抑制活性氧含量的上升, 探究茉莉酸刺激烟碱含量上升和活性氧含量之间的关系, 并比较两种方法在抑制活性氧及烟碱上升的效果。结果发现, 涂抹AsA+GSH和AsA处理对烟草叶片超氧阴离子、过氧化氢、丙二醛的上升有抑制效果, 过氧化氢降解速度慢于超氧阴离子, 在烟草内有积累现象。涂抹AsA+GSH和AsA处理在打顶6 h时茉莉酸含量低于常规打顶, 对茉莉酸的产生有抑制效果。其中处理96 h后, 打顶后涂抹AsA+GSH的处理叶片烟碱含量比常规打顶低21.5%, 打顶后涂抹AsA的处理叶片烟碱含量比常规打顶低17.5%。且各检测指标之间存在显著或极显著的相关性。另外, 打顶后24 h, 各处理的活性氧含量回到对照(不打顶)的水平。试验表明, 抗氧化型物质(AsA+GSH)涂抹打顶后烟草的伤口能有效抑制活性氧、茉莉酸和烟碱含量的上升, 且活性氧、茉莉酸、烟碱之间存在着密切联系。AsA+GSH比AsA有更强的抗氧化性, 能更好地抑制打顶后烟碱的上升。中国生态农业学报. 2016 24(3): 356-364.

铅胁迫下小花南芥与玉米间作对根系分泌物有机酸的影响

王吉秀, 湛方栋, 李元, 祖艳群, 秦丽, 何永美, 李明锐

王吉秀, 湛方栋, 李元, 祖艳群, 秦丽, 何永美, 李明锐为了揭示Pb胁迫对间作和单作的超累积植物和作物根系分泌低分子有机酸的影响, 研究设置400 mg·L^-1 Pb胁迫, 采用水培曝气法试验, 以玉米和小花南芥单作为对照处理, 研究Pb胁迫下玉米和小花南芥间作对植物根系形态、根系分泌有机酸及Pb吸收的影响。结果表明: 与单作相比, 间作小花南芥情况下, 玉米根系分泌物检测到乳酸; 玉米分根条数、根表面积和根密度与单作相比分别增加60%、15%和42%, 地下部和地上部干重生物量分别增加108%和75%, 玉米地下部Pb含量下降44%; 与单作相比, 间作玉米条件下, 小花南芥根系分泌物检测到乙酸和乳酸, 小花南芥根系分泌物量与单作相比增加103%~1 700%, 小花南芥地下部和地上部Pb累积量分别比单作增加49%和75%, 转运系数增加22%。相关分析结果表明, 单作小花南芥只有地上部Pb累积量与草酸显著相关, 而间作小花南芥地下部和地上部Pb累积量与草酸、柠檬酸和苹果酸显著相关。研究表明超富集植物小花南芥与玉米间作体系, 根系分泌的有机酸改变了Pb在小花南芥和玉米体内的累积特征, 促进超累积植物小花南芥累积Pb, 减少农作物玉米植株体内Pb含量。Pb胁迫下超累积植物小花南芥与玉米间作是一种可行的修复模式。中国生态农业学报. 2016 24(3): 365-372.

闽西南崩岗土壤重金属含量、分布、来源及生态风险

姜超, 陈志彪, 陈志强, 赵纪涛

姜超, 陈志彪, 陈志强, 赵纪涛选取福建省长汀县黄泥坑崩岗群内2处典型崩岗及附近一无崩岗山坡(对照区), 采样并测定了63份0~20 cm土壤样品Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、As、Cd含量, 运用相关分析与主成分分析进行重金属来源辨识, 并应用Hankanson潜在生态风险指数法, 以福建省背景值和国家二级标准作为参比, 对研究区重金属进行潜在生态风险评价。结果表明: 研究区土壤重金属含量从高到低的顺序依次为Zn(105.56 mg·kg^-1)>Pb(67.21 mg·kg^-1)> As(61.47 mg·kg^-1)>Cu(22.33 mg·kg^-1)>Cr(17.12 mg·kg^-1)>Ni(5.24 mg·kg^-1)>Cd(0.80 mg·kg^-1), Pb、Cd含量表现为崩岗区>对照区, Cu、Zn、Ni、Cr、As、Cd含量与之相反。1号崩岗Zn、Pb、As和Cd平均值分别是福建省背景值的1.12倍、2.82倍、8.68倍和13.33倍, 2号崩岗这4种元素平均值分别是背景值的1.11倍、1.36倍、11.22倍和16.67倍, 对照区该4种元素平均值分别是背景值的1.58倍、1.60倍、5.14倍和14.44倍; 与国家土壤环境质量二级标准比较得出, 崩岗区和对照区As平均值分别超标1.92倍和2.70倍, Cd平均值分别超标2.31倍和2.60倍。从集水坡面到沟道末端, 崩岗区Pb、Zn、Cd含量呈增加趋势, Cu、Cr含量基本维持稳定, Ni含量有所降低; 从坡面上部到下部, 对照区Cu、Zn、Ni、Cr、Cd含量呈增加趋势, Pb含量略有降低; As含量在研究区的分布无明显变化。Cu、Ni、Cr主要来源为成土母质, Zn主要来源于禽畜养殖, Cd、As的主要来源包基岩风化稀土开采, Pb主要来源于基岩矿化、煤炭燃烧及汽车尾气排放等复合污染源。以福建省背景值为参比时, Cd潜在生态风险系数达到“极强风险”, As为“较强风险”, 其余均为“轻微风险”; 以国家二级标准为参比时, Cd属“较强风险”, 其余均为“轻微风险”。潜在生态风险指数(R_i)表现为2号崩岗>对照区>1号崩岗。研究区Cd、As污染已较为严重, 应采取相应的安全防范措施。中国生态农业学报. 2016 24(3): 373-383.

碳氮比对水芹浮床系统去除低污染水氮磷效果的影响

段婧婧, 薛利红, 冯彦房, 俞映倞, 何世颖, 杨林章

段婧婧, 薛利红, 冯彦房, 俞映倞, 何世颖, 杨林章随着我国经济的快速发展, 农业面源污染问题日益严重, 加剧了淡水水质恶化的趋势。本研究以浮床水芹(Oenanthe javanica)系统和无植物对照(Control)为对象, 研究了其对不同碳氮比农村低污染水[定义为农业生产或农民生活过程中产生的, 富含植物生长所需的氮、磷等养分与多种微量元素且满足城镇污水处理厂污染物排放标准一级B要求(GB 18918—2002一级B: TN≤20 mg·L^-1, TP≤1 mg·L^-1)的那部分污水]中氮(N)、磷(P)、化学需氧量(COD)的净化效果。试验所用低污染水为生活污水(TWW)和外加碳源生活污水(高碳氮比, TWW-HC)两种。整个试验历时82 d, 中间换水一次。试验结果表明水芹浮床系统接纳高碳氮比低污染水对氮磷的去除效果较好。外加碳源能在短时间内快速降低低污染水中N、P的浓度, 试验3 d时TWW-HC中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)的去除率分别达40.8%、38.4%、62.8%。整个试验周期TWW-HC组对TN的去除率为73.9%~96.0%, 高于TWW组(60.6%~85.9%); 该组对TP的去除率为68.0%~81.1%, 高于TWW组和Control组(TP去除率分别为21.3%~54.9%和19.2%~58.1%)。收获时TWW-HC处理水芹生物量、平均株高和相对生长速率均显著高于TWW处理(P<0.05)。TWW-HC处理通过植物吸收带走的N、P分别占系统对N、P去除量的58.2%和37.6%, 明显高于TWW处理(相应比例分别为8.7%和11.0%)。这说明通过外加碳源调节进水C∶N比促进了水芹的生长和对污水中养分的吸收利用, 有利于水芹浮床系统对N、P的去除。中国生态农业学报. 2016 24(3): 384-391.

河北省北部森林植被碳储量和固碳速率研究

张滨, 张丽娜, 刘秀萍, 赵占轻, 曹建生, 张万军

张滨, 张丽娜, 刘秀萍, 赵占轻, 曹建生, 张万军为了了解河北省北部森林植被固碳能力, 本文以该区域阔叶林、针叶林、混交林、经济林和灌丛为研究对象, 基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐采用的加拿大林业碳收支模型(CBM-CFS3), 利用第7次全国森林资源连续清查数据和野外森林植被调查样地数据, 拟合出研究区的蓄积生物量转换参数和林木器官生物量比例参数, 建立研究区内不同森林植被类型的蓄积生长方程、蓄积干材生物量转换方程、生物量组分比例方程, 采用这些方程评估了2010年河北省北部森林生态系统植被碳储量、碳密度和固碳速率。结果表明: 拟合的不同森林植被蓄积生长方程的决定系数均大于0.7, 蓄积干材生物量转换方程的决定系数均大于0.8, 生物量组分比例方程拟合效果较好, 可用于评估该区域森林植被碳汇功能和潜力。2010年河北省北部森林植被碳储量为59.66 Tg(C), 平均森林植被碳密度为25.05 Mg(C)hm^-2, 森林植被固碳速率为0.07~ 1.87 Mg(C)hm^-2a^-1; 其中阔叶林、针叶林、混交林、经济林碳储量和碳密度分别为30.97 Tg(C)、12.36 Tg(C)、15.73 Tg(C)、0.60 Tg(C)和26.09 Mg(C)hm^-2、26.14 Mg(C)hm^-2、24.50 Mg(C)hm^-2、7.53 Mg(C)hm^-2。河北省北部森林植被碳密度与固碳速率均从西北到东南呈升高趋势。造林后森林面积增加6 400 km², 森林植被碳储量增加19.54 Tg(C)(不包括灌丛); 林龄结构以中幼龄林为主, 未来森林固碳潜力巨大。说明造林在增加森林植被碳储量和提高森林的固碳速率中起到了重要作用。中国生态农业学报. 2016 24(3): 392-402.