中国生态农业学报

酞酸酯在土壤中的环境行为与健康风险研究进展

杨杉, 吕圣红, 汪军, 刘坤, 陈刚才, 张勇, 张晟, 滕应

杨杉, 吕圣红, 汪军, 刘坤, 陈刚才, 张勇, 张晟, 滕应酞酸酯(PAEs)又称邻苯二甲酸酯, 是环境激素类有机化合物, 作为增塑剂在塑料、树脂和橡胶制品中的添加量一般为20%~60%。土壤中PAEs的主要来源有农用化学品、污水灌溉和大气沉降。PAEs在土壤中有较强的富集作用, 并能通过一系列的环境地球化学过程进入不同的环境介质, 引起环境污染和人类健康风险。本文结合国内外土壤PAEs的相关研究成果, 综述了我国土壤PAEs的污染现状, 分析了PAEs在土壤大气界面(挥发、沉降)、土壤植物系统(植物吸收、植物修复)、土壤水界面下的环境行为(吸附解吸)及土壤PAEs污染的环境健康风险, 并指出国内土壤PAEs研究中存在的不足。研究结果显示, 我国土壤环境总体上已遭受不同程度的PAEs污染; 同时, 土壤PAEs通过不同界面之间的迁移转化过程, 也面临较高的生态环境健康风险。提出今后土壤PAEs研究应以区域土壤污染与环境行为为重点, 深入研究土壤PAEs的时空传输与演变规律、多介质迁移转化机制和风险削减与修复措施, 为保障土壤生态环境与健康提供理论依据。中国生态农业学报. 2016 24(6): 695-703.

不同耕作措施下小麦–玉米轮作农田温室气体交换及其综合增温潜势

闫翠萍, 张玉铭, 胡春胜, 董文旭, 王玉英, 李晓欣, 秦树平

闫翠萍, 张玉铭, 胡春胜, 董文旭, 王玉英, 李晓欣, 秦树平研究不同耕作措施下小麦玉米轮作农田N₂O、CO₂和CH₄等温室气体的综合增温潜势, 有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用, 为制定温室气体减排措施提供依据。基于2001年开始的位于华北太行山前平原中国科学院栾城农业生态系统试验站的不同耕作与秸秆还田方式定位试验, 应用静态箱/气相色谱法于2008年10月冬小麦播种时开始, 连续两个作物轮作年动态监测了秸秆整秸覆盖免耕播种(M1)、秸秆粉碎覆盖免耕(M2)、秸秆粉碎还田旋耕(X)、秸秆粉碎还田深翻耕(F)和无秸秆还田深翻耕(CK, 代表传统耕作方式)5种情况下冬小麦夏玉米轮作农田土壤N₂O、CO₂和CH₄排放通量, 并估算其排放总量。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、灌溉耗电量、施肥量, 依据燃油、耗电和单位肥料量的碳排放系数统一转换为等碳当量, 测定作物产量、地上部生物量, 估算农田碳截存量, 根据每个分支项对温室效应的作用估算了5个处理的综合增温潜势。结果表明, 华北小麦玉米轮作农田土壤是N₂O和CO₂的排放源, 是CH₄的吸收汇, 每年M1、M2、X、F和CK农田土壤N₂O排放总量依次为2.06 kg(N₂O-N).hm^-2、2.28 kg(N₂O-N).hm^-2、2.54 kg(N₂O-N).hm^-2、3.87 kg(N₂O-N).hm^-2和2.29 kg(N₂O-N).hm^-2, CO₂排放总量依次为 6 904 kg(CO₂-C).hm^-2、7 351 kg(CO₂-C).hm^-2、8 873 kg(CO₂-C).hm^-2、9 065 kg(CO₂-C).hm^-2和7 425 kg(CO₂-C).hm^-2, CH4吸收量依次为2.50 kg(CH₄-C).hm^-2、1.77 kg(CH₄-C).hm^-2、1.33 kg(CH₄-C).hm^-2、1.38 kg(CH₄-C).hm^-2和1.57 kg(CH₄-C).hm^-2。M1和M2处理农田生态系统综合增温潜势(GWP)均为负值, 表明免耕情况下农田生态系统为大气的碳汇, 去除农事活动引起的直接或间接排放的等当量碳, 每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C).hm^-2; 其他处理农田生态系统的GWP值均为正值, 表明温室气体是由系统向大气排放, CK、F和X每年向大气分别排放等当量碳3 364 kg(C).hm^-2、989 kg(C).hm^-2和343 kg(C).hm^-2。故华北小麦玉米轮作体系中, 秸秆粉碎还田旋耕是最优化的耕作措施, 其温室效应相对较低, 而又能保证较高的经济产量。中国生态农业学报. 2016 24(6): 704-715.

秸秆还田、一膜两年用及间作对农田碳排放的短期效应

殷文, 史倩倩, 郭瑶, 冯福学, 赵财, 于爱忠, 柴强

殷文, 史倩倩, 郭瑶, 冯福学, 赵财, 于爱忠, 柴强针对作物高产模式碳排放高、生产实践中缺乏减排理论和技术问题, 通过田间试验, 探讨了不同秸秆还田方式、地膜一膜两年用及间作对小麦、玉米农田碳排放特征的影响, 以期为碳减排种植模式及配套技术的构建提供理论与实践依据。结果表明, 间作具有显著的碳减排作用, 与传统单作小麦、玉米相比, 小麦||玉米间作全生育期平均碳排放总量减少279~876 kg·hm², 减幅达5.1%~16.0%，达到显著性差异。免耕秸秆还田及免耕一膜两年用可降低次年农田土壤的碳排放, 免耕秸秆还田单作小麦较传统翻耕处理CO₂排放显著减少648~966 kg·hm², 减幅21.3%~31.8%; 免耕一膜两年用单作玉米较翻耕覆新膜传统处理碳减排632 kg·hm², 减幅10.0%, 差异显著。小麦秸秆还田及地膜两年用集成应用于小麦间作玉米进一步提高了间作的碳减排效应, 与传统间作处理(CTI₁)相比, 间作小麦高留茬免耕结合一膜两年用处理(NTSSI₂)和小麦秸秆还田覆盖结合一膜两年用处理(NTSI₂)的碳排放总量分别降低471 kg·hm²与518 kg·hm², 降幅分别为9.2%与10.1%, 达到显著水平; NTSSI₂和NTSI₂的总固碳量/土壤呼吸释放总碳量(NPPC/Ras)值分别为13.7与14.0, 较CTI₁分别高19.1%与21.7%, 即NTSI₂减排、碳汇潜力更为突出。因此, 小麦高茬25~30 cm秸秆覆盖免耕结合一膜两年用间作 (NTSI₂)可作为干旱绿洲灌区碳减排、碳增汇高效农作制模式。中国生态农业学报. 2016 24(6): 716-724.

硅磷配施对低磷土壤春玉米干物质积累、分配及产量的影响

朱从桦, 张嘉莉, 王兴龙, 张頔, 康云海, 孔凡磊, 袁继超

朱从桦, 张嘉莉, 王兴龙, 张頔, 康云海, 孔凡磊, 袁继超以玉米品种‘正红2号’和‘正红115’为材料, 通过2014年和2015年的田间小区定位试验, 研究低磷土壤条件下, 硅磷肥配施对玉米拔节期和吐丝期的净光合速率、蒸腾速率和叶面积指数, 拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累和分配, 产量及产量构成因素的影响, 探讨施硅及硅磷配施的增产效果。结果显示, 与对照(不施磷肥和硅肥)相比, 施磷、施硅和硅磷配施处理均可提高玉米拔节期和吐丝期的叶面积指数和净光合速率, 增加拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期各生育阶段的干物质积累量, 降低灌浆期和成熟期叶片的干物质分配比例和灌浆期茎鞘的干物质分配比例, 提高籽粒干物质分配比例和收获指数, 降低秃尖长度, 增加穗长, 最终提高穗粒数、千粒重和籽粒产量; 其中施用磷肥增加或降低上述指标的效应明显大于施用硅肥, 硅磷配施增加或降低上述指标的效应又明显大于单施磷肥或单施硅肥, 硅和磷表现出明显的协同作用和配合效应。2014年和2015年玉米籽粒产量均与拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期干物质积累量呈显著正相关; 与单施磷肥相比, 硅磷配施处理分别增产1 288.57 kg·hm^-2(2014年)和1 313.61 kg·hm^-2(2015年), 且2015年的增幅明显大于2014年, 硅、磷表现出稳定的增产效应。综上所述, 在四川丘陵低磷土壤条件下, 合理进行硅磷肥配施, 既能提高玉米生育前期物质生产能力和干物质积累量, 又能改善生育后期干物质在玉米各器官中的分配, 促进籽粒灌浆结实, 最终提高籽粒产量。中国生态农业学报. 2016 24(6): 725-735.

玉米秸秆生物炭对褐土微生物功能多样性及细菌群落的影响

武爱莲, 丁玉川, 焦晓燕, 王劲松, 董二伟, 郭珺, 王浩

武爱莲, 丁玉川, 焦晓燕, 王劲松, 董二伟, 郭珺, 王浩生物炭施入土壤被认为是一种有效的固碳减排措施, 可增加土壤有机碳及矿质养分含量, 提高土壤的持水能力及保肥能力。为探明其施入土壤后对土壤微生物活性及多样性的影响, 本文在盆栽试验条件下, 采用Biolog与高通量测序相结合的方法, 研究了CK(不施生物炭)和施用5 g.kg^-1、10 g.kg^-1、30 g.kg^-1、60 g.kg^-1玉米秸秆生物炭对土壤微生物碳源利用能力(AWCD)、功能多样性指数以及土壤细菌的丰度和多样性的影响。结果表明, 随着生物炭施用量的增加, 表征土壤微生物活性的AWCD值呈下降趋势, 表现为: 5 g.kg^-1处理≈ CK10 g.kg^-1处理30 g.kg^-1处理60 g.kg^-1处理, 其中CK和5 g.kg^-1处理间差异不显著(P>0.05), 而10 g.kg^-1、30 g.kg^-1和60 g.kg^-1处理在整个培养期间的AWCD值显著低于CK处理(P<0.05); 土壤微生物群落代谢功能多样性指数(H′)、碳源利用丰富度指数(S)均随生物炭施用量的增加而呈下降趋势, 但均匀度指数(E)表现出相反趋势, 5 g.kg^-1、10 g.kg^-1、30 g.kg^-1、60 g.kg^-1各处理的H′较CK处理分别增加0.16%、0.88%、3.14%、11.09%, S分别增加2.82%、11.27%、18.31%、47.89%, E分别增加1.14%、3.00%、3.73%和13.76%。主成分分析表明, 与CK处理比较, 5 g.kg^-1处理对土壤微生物群落碳源利用方式没有显著影响(P>0.05), 而10 g.kg^-1、30 g.kg^-1和60 g.kg^-1处理对土壤微生物群落碳源利用方式影响显著(P<0.05)。随着生物炭施用量的增加, 土壤细菌OTU数目及丰富度指数(Chao1)呈增加趋势, 5 g.kg^-1处理与CK处理差异不显著, 而10 g.kg^-1、30 g.kg^-1、60 g.kg^-1处理的OTU数目较CK处理分别增加1.09%、5.26%、24.42%, Chao1分别增加5.73%、10.21%、37.68%。土壤中施用生物炭后土壤细菌变形菌门(Proteobacteria)的丰度在CK处理和5 g.kg^-1处理间差异不显著(P>0.05), 而10 g.kg^-1、30 g.kg^-1、60 g.kg^-1处理较CK处理分别增加32.3%、21.1%、16.7%, 拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度随着生物炭施用量的增加各处理较CK处理分别减少22.1%、55.3%、66.8%、50.5%。生物炭施入土壤后降低了土壤可培养微生物的活性, 减少或改变了土壤微生物碳源利用的种类, 使土壤原有微生物群落组分发生改变, 生物炭也影响了土壤细菌各菌群在土壤中的丰度, 使其分布的均匀性降低。为了不影响微生物群落结构和功能, 石灰性褐土上生物炭一次还田量不能超过5 g.kg^-1(干土)。中国生态农业学报. 2016 24(6): 736-743.

不同灌水水平下一膜两年覆盖间作农田耗水特征及经济效益研究

赵财, 柴强, 冯福学, 殷文, 胡发龙, 周文斌

赵财, 柴强, 冯福学, 殷文, 胡发龙, 周文斌以河西走廊区主导间作模式玉米||豌豆间作系统为研究对象, 在高(7 200 m³.hm^-2)、中(6 450 m³.hm^-2)、低(5 700 m³.hm^-2)3种灌水水平下, 研究了一膜两年覆盖、秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜对间作群体耗水量和棵间蒸发的影响, 以期为间作种植模式的优化耕作措施、地膜再利用、提高水分利用效率等提供理论依据。结果表明, 不同灌水水平对间作群体生育期棵间蒸发量存在显著影响, 随灌水水平的提高棵间蒸发量增大; 但在相同灌水水平下不同覆膜方式间差异不明显, 且互作效应不显著; 不同处理豌豆收获前、后, 间作农田棵间蒸发在玉米带和豌豆带存在显著差异, 不同处理收获前、后豌豆带棵间蒸发量平均值较玉米带分别高68.51%和69.30%; 豌豆带是造成间作农田系统蒸发耗水大的主要因素, 占地60%的玉米带棵间蒸发量只占农田蒸发总量的44.47%, 而占地仅为40%的豌豆带蒸发量却占55.53%; 玉米间作豌豆农田棵间蒸发主要发生在豌豆收获以后, 豌豆收获前的棵间蒸发仅占总蒸发量的26.98%。一膜两年覆盖可显著提高单方水效益, 不同灌水处理平均值较秋免耕春覆膜和传统耕作覆膜方式分别提高7.39%和31.33%, 且在中等灌水条件下一膜两年覆盖的单方水效益最高, 达2.51元.m^-3。研究结果表明相同灌水水平下一膜两年覆盖玉米带抑制农田棵间蒸发、减少水分无效损失的效果与传统覆膜方式相当; 农田棵间蒸发量、耗水结构(E/ET)与灌水水平间呈正相关关系; 在中等灌水水平下一膜两年覆盖可获得较高的经济效益。中国生态农业学报. 2016 24(6): 744-752.

扁桃||冬小麦间作模式下树冠结构对间作区域光环境的影响

张雯, 谢辉, 张平, 钟海霞, 张付春, 庄红梅, 杨磊, 徐叶挺, 龚鹏, 卢春生

张雯, 谢辉, 张平, 钟海霞, 张付春, 庄红梅, 杨磊, 徐叶挺, 龚鹏, 卢春生本文研究了作物、果树间作模式下果树树冠结构对间作作物区域光环境的影响, 为果粮间作模式下适宜果树高光效树形结构的确定提供理论依据。以南疆地区扁桃(10 a)||冬小麦间作种植模式为研究对象, 扁桃树形分为疏散分层形、开心形、高干形、小冠半圆形4个树形处理, 以非间作的冬小麦大田为对照, 于冬小麦灌浆期对间作区域不同波段辐射强度、光谱组成和光合有效辐射(PAR)日变化规律进行分区测定。结果表明: 1)各树形对应间作区域光环境优劣程度从高至低依次为小冠半圆形、高干形、开心形、疏散分层形, 几个树形处理间作区域总辐射强度平均值分别为对照的55.63%、46.54%、37.87%和28.76%, 光合有效辐射强度依次为自然光对照的55.84%、44.57%、35.52%和26.40%; 2)与自然光对照相比, 间作区域各波段光照辐射强度均有不同程度降低, 其中PAR、蓝紫光、黄绿光和红橙光区域消减幅度高于总辐射平均值, 紫外、近红外和远红外区域消减幅度低于总辐射平均值。以疏散分层形西侧冠下区为例, 该区域总辐射消减为自然光的11.37%, 蓝紫光、黄绿光、红橙光和光合有效辐射分别消减至对照的7.98%、8.42%、8.62%和8.30%; 紫外光、近红外和远红外分别消减至对照的12.30%、15.94%和23.00%; 3)光质参数中“红橙光/远红外”比值对树冠结构特征变化敏感度高, 变异系数为23.34%, 可作为对间作区域光环境评价的主要指标; 4)冠幅、干高、树高、有无主干等树冠结构指标对间作区域特别是东侧区域的PAR日变化趋势影响大。综合以上结果, 南疆扁桃||冬小麦间作模式下, 控冠、提干、落头等整形修剪措施能够改善间作区域的光照条件, 以采用小冠半圆形树形间作区域光环境最优。中国生态农业学报. 2016 24(6): 753-761.

高CO₂浓度和剪叶疏花对水稻‘Y两优2号’产量形成的影响

王娟, 景立权, 吴艳珍, 朱建国, 王云霞, 杨连新, 王余龙

王娟, 景立权, 吴艳珍, 朱建国, 王云霞, 杨连新, 王余龙利用稻田FACE(Free Air CO₂ Enrichment)平台, 以创造世界高产纪录的超级稻组合‘Y两优2号’为试验材料, CO₂处理设环境CO₂浓度[(382.5±2.0) μmol·mol^-1]和高CO₂浓度(增200 μmol·mol^-1)两个水平, 齐穗期源库改变设对照、剪除剑叶(剪1叶)、剪除所有功能叶(剪3叶)以及相间剪除一次枝梗(疏花), 研究开放条件下高CO₂浓度对不同源库处理水稻产量及其构成因子的影响。结果表明, 对没有进行剪叶疏花处理的水稻(即对照)而言, 高CO₂浓度使‘Y两优2号’籽粒产量平均增加12%, 这主要与每穗颖花数和结实能力均略有增加有关。高CO₂浓度使剪1叶、剪3叶处理水稻的产量分别增加26%和57%, 这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均大幅增加有关。对齐穗期疏花处理水稻而言, 高CO₂浓度导致的产量增幅与对照水稻接近。与对照相比, 齐穗期剪1叶、剪3叶处理使水稻籽粒产量分别降低17%和52%, 均达极显著水平, 这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均显著下降有关; 尽管齐穗期疏花处理使水稻结实能力显著增加, 但因每穗颖花数减半, 产量大幅下降(29%)。籽粒最终产量对高CO₂浓度的响应与饱粒率和所有籽粒平均粒重的响应呈显著正相关。以上结果表明, 水稻齐穗期人为改变源库比例(特别是剪叶)可以改变籽粒结实能力和最终产量对高CO₂浓度的响应。中国生态农业学报. 2016 24(6): 762-769.

不同马铃薯品种(系)对增强UV-B辐射的形态响应

李俊, 牛金文, 杨芳, 肖继坪, 郭华春

李俊, 牛金文, 杨芳, 肖继坪, 郭华春 UV-B辐射对植物的形态建成有着重要的作用, 并且随着地表UV-B辐射的加剧也必将对作物产生影响。本研究通过测定株高、节距、叶面积和根冠比等几个重要的形态指标, 分析在增强UV-B辐射条件下马铃薯不同品种的形态响应差异, 为综合评价UV-B辐射对马铃薯的影响和耐受性品种选育奠定基础。试验以4个普通和3个彩色马铃薯品种(系)为材料, 采用自然光照(CK)和2个增强的UV-B辐射[2.5 kJm^-2d^-1 (T1)、5.0 kJm^-2d^-1 (T2)]进行处理, 分别于处理15 d、30 d和45 d时测定株高、节距、叶面积和比叶重, 收获时测定根冠比。最后得出几个形态指标的响应指数(RI), 并以累积胁迫响应指数(CSRI)对试验品种的耐受性做出评价。结果显示: 在增强UV-B辐射处理后, 多数品种呈现株高降低、节距缩短、叶面积减小、比叶重增加的一致性变化趋势, 且随着处理强度的增加和时间延长, 处理与对照间的差异愈加显著。各品种对UV-B辐射的形态响应存在显著差异, 普通品种的株高、节距、叶面积受UV-B辐射抑制较为明显, 地上部分的生物量减幅较大, 如‘合作88’地上部分(鲜重)RI值在T1、T2处理下分别为60.28、70.44, ‘丽薯6号’则为58.61、66.44; 彩色品种受到的影响较小, ‘转心乌’地上部分RI值分别为107.75、21.4, ‘21-1’为41.49、45.72。随着地上生物量增长受到显著抑制, 地下部分特别是根系也受到明显的影响, 普通与彩色品种间根系RI值的变化规律与地上部分一致。由于地上部分生物量的减幅更显著, 各品种(系)的根冠比均比对照增大(T2)。T1、T2处理下5个品种的CSRI值显示‘合作88’(133.35、240.85)与‘丽薯6号’(104.09、160.2)在增强的UV-B辐射处理下形态特征受到了显著的抑制; 彩色品种(系)‘转心乌’(275.97、51.26)、‘21-1’(96.8、142.17)比普通品种‘合作88’、‘丽薯6号’受到的影响相对较小, 显示具有一定的UV-B辐射耐受性。中国生态农业学报. 2016 24(6): 770-779.

基于重组自交系群体水稻氮素利用效率分析和利用

阮新民, 施伏芝, 从夕汉, 罗志祥

阮新民, 施伏芝, 从夕汉, 罗志祥本文以水稻重组自交系群体为试验材料, 设置不施氮与施低氮(150 kg.hm^-2)两种处理的大田试验, 研究了水稻重组自交系群体氮素吸收利用及主要农艺性状分布特征, 并通过相关、聚类、主成分等统计方法阐明性状间的相互关系, 为氮素高效利用水稻新品种培育提供理论依据。结果表明, 水稻重组自交系群体的氮素利用效率性状在施氮150 kg.hm^-2条件下的变异系数较大; 施氮促进了群体穗、茎秆、叶氮含量的增加和单株干物质总量(包括单株穗重、单株茎秆重和单株叶重)的提高。在两种氮环境下, 氮素干物质生产效率均与株高、穗长、单株茎秆重、单株干物质总量呈正相关, 与茎秆氮含量、叶氮含量、穗氮含量呈负相关; 氮素籽粒生产效率均与单株谷重、结实率、千粒重、穗总粒数和穗长呈正相关, 与单株茎秆重、叶氮含量、单株叶重、单株氮素积累总量呈负相关。逐步回归分析结果显示, 茎秆氮含量、穗氮含量和单株茎秆重对氮素干物质生产效率影响尤为显著, 而对氮素籽粒生产效率影响更为显著的是穗数、穗总粒数与结实率。主成分分析表明, 氮利用效率较高时, 植株体内氮含量较低, 尤其是茎秆的氮含量。因此, 在大田低氮条件下, 要注重筛选植株较高、茎秆较重的重穗型(穗较长, 穗总粒数较多, 结实率较高)株系; 且具有较低茎秆与穗氮含量, 尤其是较低的茎秆氮含量, 将有利于氮高效利用水稻新品种的选育。从中选出的氮高效品系如Q149与氮低效品系Q114等优良品系13份, 可作为优质资源研究使用。中国生态农业学报. 2016 24(6): 780-789.

应用AMMI和HA-GGE双标图分析甘蔗品种产量稳定性和试点代表性

汪洲涛, 苏炜华, 阙友雄, 许莉萍, 张华, 罗俊

汪洲涛, 苏炜华, 阙友雄, 许莉萍, 张华, 罗俊对甘蔗区域试验数据进行基因型与环境互作分析, 有利于全面了解参试品种的丰产性和各试点的代表性, 对优良新品种的推广和品种的区域分布也有着重要意义。本文综合利用AMMI模型和HA-GGE双标图对2014年国家甘蔗第10轮区域试验11个品种和13个试点的蔗茎产量和蔗糖产量数据进行产量稳定性和丰产性分析, 评价试点的代表性和分辨力。结果表明: 蔗茎产量和蔗糖产量在不同品种和试点间存在极显著差异, 品种和试点存在极显著互作效应。‘福农40号’综合表现最佳, 是产量高、丰产性好且蔗茎产量和蔗糖产量的稳定性均较强的品种; ‘云蔗08-2060’的产量略低于‘福农40号’, 但蔗茎产量和蔗糖产量的稳定性强于‘福农40号’; 与对照品种‘ROC22’相比, ‘粤甘43号’、‘粤甘46号’和‘闽糖02-205’的蔗茎产量和蔗糖产量较高, 稳定性中等, ‘福农40号’、‘粤甘43号’、‘粤甘46号’和‘云蔗08-2060’均具有较强的适应性, 可在适宜蔗区推广应用。综合AMMI和HA-GGE双标图分析结果表明, 广东遂溪、云南开远和福建福州具有较高的地点分辨力和试点代表性。因此, AMMI和HA-GGE双标图的综合运用, 可更准确直观地评价出各品种的丰产性、稳定性和适应性以及各试点的分辨力和代表性。本研究可为甘蔗新品种的鉴定与推广提供有价值的理论参考。中国生态农业学报. 2016 24(6): 790-800.

不同生境对蚂蚁功能群的影响*——以云南省绿春县为例

卢志兴, 陈又清

卢志兴, 陈又清为探究土地利用变化主导的生境变化对蚂蚁功能群的影响, 采用陷阱法和Winkler袋法调查了云南省绿春县天然次生林(N)、桉树林(E)、紫胶林(L)、橡胶林(R)、紫胶玉米混农林(M)、旱地(D)和农田(F)7种生境类型的蚂蚁群落。共采集蚂蚁37 891头, 隶属于8亚科52属137种; 依据竞争关系、生境要求、行为优势以及对环境压力和干扰的响应等4个生态学特性, 将52属划分为7个功能群: 优势臭蚁亚科(DD)、从属弓背蚁族(SC)、广义切叶蚁亚科(GM)、机会主义者(O)、隐蔽物种(C)、气候特化种(CS)和专业捕食者(SP)。不同功能群的物种丰富度排序为机会主义者(10属32种)>气候特化种(15属29种)>广义切叶蚁亚科(3属24种)>隐蔽物种(14属21种)>从属弓背蚁族(2属16种)>专业捕食者(6属14种)>优势臭蚁亚科(2属2种)。从属弓背蚁族、气候特化种、隐蔽物种3个功能群的蚂蚁多度在天然次生林、桉树林和紫胶林中所占比例较高, 而优势臭蚁亚科功能群则在干扰多的农田中比例较高; 除优势臭蚁亚科仅2属2种外, 在天然次生林、桉树林、紫胶林和紫胶玉米混农林中大多数功能群的蚂蚁物种丰富度明显高于农田, 而专业捕食者功能群蚂蚁物种丰富度在不同生境中差异不大。桉树林和紫胶林蚂蚁功能群的群落结构与天然次生林较为接近, 橡胶林、紫胶玉米混农林和旱地蚂蚁功能群的群落结构相似。气候特化种、广义切叶蚁亚科、机会主义者和从属弓背蚁族在不同类型样地中的物种组成变化程度大于同一类型生境重复样地间的变化程度。广义切叶蚁亚科、机会主义者和从属弓背蚁族3个功能群的蚂蚁群落在不同生境中变化明显, 整体上表现为桉树林、紫胶林和天然次生林的蚂蚁群落与旱地和农田不相似; 隐蔽物种和气候特化种仅在桉树林和紫胶林蚂蚁群落较为相似; 专业捕食者功能群蚂蚁群落在不同生境中的变化不明显。蚂蚁功能群能够指示生境变化, 广义切叶蚁亚科、从属弓背蚁族和机会主义者的指示效果较好, 实质上是不同功能群中不同物种的多度及功能群内的群落组成变化对生境变化导致的干扰及资源可利用程度的响应有差异。中国生态农业学报. 2016 24(6): 801-810.

重庆市畜禽粪污的区域分布及其水环境响应特征分析

周媛媛, 殷捷, 杨志敏, 黄磊, 陈玉成

周媛媛, 殷捷, 杨志敏, 黄磊, 陈玉成为解决常见畜禽养殖排污量估算方法存在的缺陷和核实重庆市畜禽养殖目前污染状况, 在调研当地畜禽养殖业及其排放状况的基础上, 提出计算规模化养殖场排污量的校正方法, 核算在现有治污模式下的典型畜禽排污量; 以重庆市五大功能区为研究对象, 基于不同水环境功能区划, 采用等标污染负荷比法, 研究了化学需氧量(COD_Cr)、总氮(TN)、总磷(TP)等标排放量的功能区分布及其潜在水环境响应特征, 进而确定了畜禽养殖业主要污染区域和主要污染物, 为重庆市不同功能区的产业发展和环境保护提供决策依据。结果表明, 重庆市2013年畜禽养殖量为411.81万猪当量, 粪便、尿、COD_Cr、TN、TP实物排放量分别为2.27×10⁶ t、1.66×10⁶ t、3.03×10⁴ t、0.72×10⁴ t和1.87×10⁴ t。CODCr、TN、TP等标排放量分别为1.44×10⁹ m³、7.94×10⁹ m³和1.02×1011 m³。主要污染区域为城市发展新区和渝东北生态涵养发展区, 主要污染物为TP, 且重庆市畜禽养殖业的发展与功能区划有着显著相关关系。因畜禽养殖污染引起的全市水环境水质综合指数在0.22~4.12。城市发展新区和渝东北生态涵养发展区的水质超过标准, 其余功能区均未超标。中国生态农业学报. 2016 24(6): 811-818.

天山北坡经济带宜耕未利用地开发潜力分区及评价——以新疆阜康市为例

曾庆敏, 刘新平

曾庆敏, 刘新平新疆地区拥有比较丰富的未利用地资源, 合理开发利用该区域未利用地在一定程度上有助于缓解日益严峻的人地矛盾和保障区域粮食安全。本研究以阜康市为研究区域, 采用生态位适宜度模型, 选择土壤含盐量、土层厚度、土壤质地、有机质含量、地貌类型、林地覆盖率、灌溉保证率、土壤侵蚀模数、≥10 ℃积温、距离河流距离、流域地均径流量以及年均降水量共12个指标构建评价指标体系, 进行未利用地开发利用适宜性评价。研究结果表明, 阜康市较适宜开发耕地的未利用地(主要包括高度适宜和基本适宜)占未利用地总面积的22.21%, 分布于山前冲积扇中下部和地形较为平坦的地区。勉强适宜的未利用地仅占未利用地总面积的16.36%, 主要分布在北部沙漠边缘和南部山前冲积扇上部。不适宜开发利用的未利用地占未利用地总面积的61.43%, 主要分布于南部的坡地、山前冲积扇边缘以及靠近北部沙漠边缘。在评价结果的基础上选择潜力指数、新增耕地潜力、乡镇未利用地面积、宜耕未利用地开发面积、宜耕未利用地比重、平均地块面积、地块破碎度等指标构成未利用地开发潜力矩阵, 并利用系统聚类分析对未利用地资源进行潜力分区。结果表明, 研究区可以划分为5个潜力区, Ⅰ级潜力区适宜开发未利用地的面积为21 000.97 hm^-2, 可以新增耕地潜力为15 222.92 hm^-2; Ⅱ级潜力区适宜开发未利用地的面积为12 875.69 hm^-2, 新增耕地潜力为10 155.41 hm^-2; Ⅲ级潜力区适宜开发未利用地的面积为5 008.84 hm^-2, 可以新增耕地潜力为4 165.35 hm^-2; Ⅳ级潜力区适宜开发未利用地的面积为878.67 hm^-2, 可以新增耕地潜力为753.78 hm^-2; Ⅴ级潜力区的未利用地均不适宜开发利用。潜力分区可以从时序和空间上为阜康市未利用地的开发利用提供理论参考, 对未来未利用地差别化开发利用模式的探索具有一定指导意义。中国生态农业学报. 2016 24(6): 819-828.

亚热带典型农业小流域井水水质季节变化与空间分布特征

罗巧, 李勇, 吴金水

罗巧, 李勇, 吴金水井水是亚热带农业区域农民的饮用水源, 其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象, 采用地统计学方法, 分析其季节变化和空间分布特征。结果表明, 研究区农户井水中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05~0.10 mg(N)·L^-1、3.0~4.9 mg(N)·L^-1、3.4~5.1 mg(N)·L^-1和0.03~0.17 mg(P)·L^-1, 超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上, NH4+-N在全年变化不显著(P>0.05), 这主要与土壤的吸附有关; 而NO₃^--N、TN和TP均在夏季达到最高, 春季最低, 并且两个季节之间的变化具有显著性(P<0.05), 这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上, NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0, 并且各变量在各季节的变程各不相同, 说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上, NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN和TP含量都具有斑块状分布, 而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO₃^--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关, 在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高, 而在北部地势较高的林地含量较低。而NH₄⁺-N和TP的空间变异系数高于NO₃^--N和TN, 这主要是由于NH₄⁺-N易被土壤吸附, 而磷素在土壤中易被固定, 迁移较困难, 导致NH4+-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。中国生态农业学报. 2016 24(6): 829-836.

基于AMSR-2蒙古高原土壤水分反演及对气象因子响应分析

魏宝成, 玉山, 贾旭, 包玉海, 那日苏, 银山

魏宝成, 玉山, 贾旭, 包玉海, 那日苏, 银山土壤水分是地表水文过程研究的一个重要参数, 是众多环境因子综合作用的结果, 科学判定土壤水分对环境因子的响应特性, 对在蒙古高原地区开展干旱监测预警, 调整农业生产结构, 改善区域生态环境具有重要意义。本研究基于AMSR-2观测亮温、SPOT-NDVI数据, 利用微波辐射传输模型及粗糙地表发射率Qp模型, 构建适合蒙古高原的土壤水分反演方程, 同时将模型应用于2013年蒙古高原植被生长期土壤水分反演。在此基础上, 结合TRMM 3B43降雨量及气象站点气温数据, 探讨了蒙古高原土壤水分对气象因子及植被的响应特性。结果表明: 1)构建的蒙古高原表层土壤水分反演模型精度较高, 土壤水分反演值与实测值的判定系数为0.680 6, 均方根误差(RMSE)达0.031 6 cm³.cm^-3, 反演结果明显优于JAXA提供的AMSR-2土壤水分产品数据(RMSE=0.044 1 cm³.cm^-3)。2)TRMM 3B43降雨数据与实测降雨量线性拟合, 其判定系数为0.859 8, 直线拟合斜率K=0.941 5, 在数值上较站点实测值略微偏低, 表明TRMM 3B43数据精度较高, 在蒙古高原具有很好的适用性。3)蒙古高原植被生长期土壤水分、植被指数及降水量在空间格局上均表现出由北向南、由东北向西南逐渐减少的趋势。干旱区, 土壤水分对气温变化最敏感, 二者表现出显著正相关关系, 其次为降水和植被; 半干旱区, 植被是影响土壤水分的关键因子, 而气温与降水对土壤水分影响呈现出季节性变化; 半湿润区3个因子对土壤水分的影响程度表现为植被>降水>气温。总之, 利用土壤水分对气象因子和植被的响应特性, 可以采取适当措施降低蒙古高原灾害发生风险, 为区域生态环境建设提供科学依据。中国生态农业学报. 2016 24(6): 837-844.