中国生态农业学报

施氮对单作和套作小麦产量和氮素利用特征的影响

赵亚妮, 王科, 王佳锐, 陈远学, 杨昱

赵亚妮, 王科, 王佳锐, 陈远学, 杨昱小麦/玉米套作是四川主要的旱作模式, 研究小麦的氮素吸收利用效率及套作玉米对小麦的影响有助于进一步提示套作小麦的增产优势、养分高效利用及了解玉米小麦间相互作用机理。本研究通过田间试验研究了不同氮水平下[0 kg(N).hm^-2、60 kg(N).hm^-2、120 kg(N).hm^-2和180 kg(N).hm^-2, 分别记为N1、N2、N3和N4]小麦单作、小麦/空带和小麦/玉米套作3种模式中小麦的产量、氮素吸收利用特征和玉米对小麦的影响。结果表明: 在不同的氮处理下, 与单作小麦相比, 小麦玉米套作的小麦始终表现出明显的产量优势, 其生物量和籽粒产量比单作小麦平均增加15.7%和17.8%; 套作小麦边行优势明显, 其边行的地上部生物量、产量、吸氮量和氮肥偏生产力比单作行分别增加23.8%、27.3%、48.9%和19.1%, 说明套作小麦比单作小麦对氮利用效率更高。不施氮(N1)和低氮(N2)处理小麦/玉米套作模式中小麦的生物量、产量比小麦/空带模式平均低6.5%和5.7%, 但在中氮水平(N3)时小麦/玉米套作模式中小麦产量、地上部生物量、地上部吸氮量和氮肥偏生产力分别比小麦/空带模式高14.1%、5.0%、6.8%和4.5%。说明在小麦/玉米套作模式中套入玉米在施氮不足时小麦生长受到抑制, 而在施氮充足时小麦生长得到促进。因此, 套作小麦有边行优势和产量优势, 小麦行间套作玉米时需要配施一定量的氮肥以消除小麦、玉米间的氮素竞争从而促进小麦的生长。中国生态农业学报. 2016 24(7): 845-852.

行距配置方式对夏玉米氮素吸收利用及产量的影响

苌建峰, 董朋飞, 张海红, 张竞元, 李潮海

苌建峰, 董朋飞, 张海红, 张竞元, 李潮海为确定黄淮南部夏玉米产区机械化生产适宜的行距配置方式, 2012—2013年同时在河南省方城县和辉县两个试验点设置大田试验, 以高、中、低3种株高类型的玉米杂交种‘先玉335’、‘郑单958’和‘512-4’为材料, 设置2个种植密度(低: 60 000 株·hm^-2; 高: 75 000 株·hm^-2)、5个行距配置方式(50 cm、60 cm、70 cm、80 cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行距), 研究了不同株型玉米品种在不同密度和行距配置条件下对氮素吸收利用效率和产量的影响。结果显示, 低密度种植条件下, 高秆的‘XY335’和矮秆的‘512-4’均以60 cm等行距处理产量优势明显; 中秆的‘ZD958’在辉县和方城分别以60 cm和70 cm等行距产量最高。在高密度种植条件下, 高秆的‘XY335’和中秆的‘ZD958’均以60 cm等行距处理产量最高; 而矮秆的‘512-4’则以50 cm等行距种植产量优势明显, 但与60 cm等行距处理差异不显著。植株氮积累量随行距的扩大呈先升高后降低的趋势, 以60 cm等行距的氮积累量较大, 低密度时显著高于80 cm等行距和80 cm+40 cm宽窄行距处理, 而高密度下与各行距处理差异不显著; 不同品种植株氮积累量对行距反应不同, 高秆品种在行距间差异不显著, 中秆品种80 cm等行距最低且与其余行距处理差异显著, 矮秆品种50 cm和60 cm等行距氮积累量最高且与其余行距差异显著。两个密度种植条件下, 籽粒氮积累量和氮素收获指数均随行距的扩大先升高后降低, 在60 cm等行距处理达到最大值, 并且均显著高于其他行距处理; 氮肥偏生产力随行距的扩大呈现先升高后降低的趋势, 60 cm等行距处理较高, 但在低密度下与其他行距处理差异不显著, 高密度时与80 cm等行距处理差异显著。与其他行距处理相比, 60 cm等行距处理具有相对较高的氮素吸收利用效率和产量, 能够较好地协调玉米土壤与植株的氮素吸收利用关系, 兼顾不同株高类型玉米品种在一定密度范围内获得高产, 可作为目前黄淮南部地区夏玉米统一的行距配置方式进行推广。中国生态农业学报. 2016 24(7): 853-863.

施氮及花后土壤相对含水量对黑粒小麦灌浆期氮素吸收转运及分配的影响

王美, 赵广才, 石书兵, 常旭虹, 王德梅, 杨玉双, 郭明明, 亓振, 王雨, 刘孝成

王美, 赵广才, 石书兵, 常旭虹, 王德梅, 杨玉双, 郭明明, 亓振, 王雨, 刘孝成以黑粒小麦‘漯珍一号’为供试材料, 通过棚下盆栽试验研究了不同施氮量及花后土壤相对含水量对‘漯珍一号’植株氮素吸收、转运、分配以及籽粒蛋白质及其组分含量的影响。结果表明: 相同施氮量下, 黑小麦籽粒含氮量、蛋白质积累量随水分胁迫加剧而降低; 各蛋白质组分含量的变化随施氮量的不同而存在差异, 在低氮[N₁, 150 kg(N)?hm^-2]条件下, 随水分胁迫加剧, 清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白含量升高, 高氮[N₃, 300 kg(N)?hm^-2]条件下, 清蛋白、球蛋白含量升高, 而醇溶蛋白含量降低。相同水分胁迫(土壤相对含水量为55%~65%,W₂; 土壤相对含水量为35%~45%, W₃)条件下, 籽粒氮素含量、籽粒中蛋白质的积累量随施氮量增加而提高, 成熟期籽粒氮素含量占总氮素含量的比例下降; 而充足供水(土壤相对含水量为75%~85%, W₁)时, 中氮处理[N₂, 240 kg(N)?hm^-2]籽粒蛋白质积累量最高, 同时, 营养器官贮藏氮素向籽粒的转运量、转运率均达最大值, 对籽粒的贡献率也较高。W₁处理时, 清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量随施氮量的增加而提高, 麦谷蛋白在N₂处理达最大值; 而W₂、W₃处理情况下, N₂处理小麦中各蛋白质组分含量最高。综上所述, 本试验条件下, 施氮量及花后土壤相对含水量对黑粒小麦氮代谢具有显著影响, 施氮量过高或过低以及水分胁迫均不利于黑粒小麦氮代谢过程的有效进行, 综合考虑, 花后充足供水(W₁)与中等施氮水平(N₂)组合对黑粒小麦氮素吸收、转运和分配具有较好的调控作用。中国生态农业学报. 2016 24(7): 864-873.

半干旱雨养区秸秆带状覆盖种植对土壤水分及马铃薯产量的影响

韩凡香, 常磊, 柴守玺, 杨长刚, 程宏波, 杨德龙, 李辉, 李博文, 李守蕾, 宋亚丽, 兰雪梅

韩凡香, 常磊, 柴守玺, 杨长刚, 程宏波, 杨德龙, 李辉, 李博文, 李守蕾, 宋亚丽, 兰雪梅水分不足是限制半干旱雨养作物生长的主要因素, 地表覆盖能够改善土壤的微环境, 从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为明确西北半干旱雨养区不同保墒措施下旱地马铃薯的土壤水分特征及其对产量的影响, 于2014—2015年设置了玉米秸秆带状覆盖种植(T1)、半膜大垄(T2)、全膜双垄(T3)和露地平作(对照, CK) 4种栽培模式, 研究了玉米秸秆带状覆盖、地膜覆盖种植对马铃薯产量、土壤水分变化及其利用效率的影响。结果表明: 不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况, 地膜覆盖对马铃薯生育前期土壤水分保蓄效果较好, 秸秆带状覆盖对生育中后期土壤水分状况的改善效果明显。与对照(CK)相比, 3种覆盖处理均提高了土壤含水量, 其中T1处理效果最好, 较CK提高2.8%~7.8%, 尤其在伏旱阶段的块茎形成期, 0~200 cm土层土壤含水量高于地膜覆盖处理。与CK相比, T1处理马铃薯产量提高10.5%~34.2%, 水分利用效率(WUE)提高8.9%~29.8%, 达108.9~134.0 kg·hm^-2 ·mm^-1, 商品薯率提高14.7%~38.8%, 达82.3%~92.2%。马铃薯产量与生育期耗水量(r=0.836**)呈显著正相关。T1的产量和商品薯率均显著高于T2和T3(P<0.05)。可见, 玉米秸秆带状覆盖具有显著的纳雨保墒作用, 促进马铃薯的生长发育, 增产效果显著。其推广应用可有效提高该区降水资源的利用效率, 实现马铃薯稳产高产, 可作为西北雨养农业区旱地马铃薯生产的高效栽培新模式。中国生态农业学报. 2016 24(7): 874-882.

交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理生态特性的影响

杨彩红, 柴强

杨彩红, 柴强为探明交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理状况和生长发育的影响, 揭示交替灌溉的节水机理, 以小麦、蚕豆为材料, 采用根箱试验, 设置交替灌溉(A)、传统灌溉(T)2种灌溉方式和单作小麦(SW)、单作蚕豆(SF)、小麦间作蚕豆(IWF)3种种植模式, 于2008年3—11月在甘肃农业大学网室系统研究了交替灌溉对小麦/蚕豆间作作物叶片水分生理和生物量分配的影响。结果表明: 1)与传统灌溉相比, 交替灌溉条件下间作小麦、间作蚕豆叶片的叶绿素含量增加, 叶片相对含水量、叶水势等水分生理指标减小; 不同灌溉方式间小麦间作蚕豆生理特性差异不显著。不同种植模式之间, 间作显著增加了小麦和蚕豆叶片的叶绿素含量、叶片相对含水量和叶水势。2)交替灌溉小麦间作蚕豆在保持光合速率基本不变的情况下, 蒸腾速率、气孔导度降低, 与传统灌溉相比, 交替灌溉间作小麦蒸腾速率、气孔导度分别降低了10.99%、20.99%, 间作蚕豆分别降低6.66%、11.63%。3)与传统灌溉相比, 交替灌溉降低了作物的地上部干物质量, 增加了根冠比, 其中交替灌溉间作小麦和间作蚕豆的根冠比分别较传统灌溉提高14.47%和18.18%。4)间作有利于作物产量的提高, 交替灌溉和常规灌溉间作小麦的收获指数分别较相应单作增加8.68%和2.72%, 间作蚕豆分别较相应单作处理增加4.78%和5.23%。可见, 对小麦间作蚕豆实行交替灌溉, 可以调节光合产物在根冠间的分配, 优化根冠比, 是一种切实可行的灌溉方式。中国生态农业学报. 2016 24(7): 883-892.

不同密度单粒精播对花生养分吸收及分配的影响

梁晓艳, 郭峰, 张佳蕾, 李林, 孟静静, 李新国, 万书波

梁晓艳, 郭峰, 张佳蕾, 李林, 孟静静, 李新国, 万书波在大田条件下, 以花生大粒品种‘花育22’为试验材料, 研究高(S1: 27 万穴·hm^-2)、中(S2: 22.5 万穴·hm^-2) 低(S3: 18 万穴·hm^-2)3种密度单粒精播与传统双粒穴播(CK: 13.5 万穴·hm–2)之间花生氮、磷、钾的累积吸收、分配特性及产量的差异, 探讨适宜的单粒精播密度及其高产的养分生理基础。结果表明, 与CK相比, S1和S2均不同程度提高花生单株及群体氮、磷、钾的累积吸收量; 但S1的单株提高幅度小于S2, 且在饱果期单株吸收能力迅速下降, 群体养分累积吸收量与CK相比无显著变化; S2在整个生育期内都具有较高的单株及群体养分累积吸收量, 生育后期效果尤为显著; S3虽然具有较高的单株氮、磷、钾累积吸收量, 但群体累积吸收量较低。从养分分配特性看, S2和S3的荚果氮、磷、钾分配系数均显著高于CK, S1与CK之间差异不显著。从荚果产量看, S2产量最高, 增产8.1%, 其次为S1, 增产2.5%, S3产量略有降低。从产量构成因素分析, S2产量显著提高的原因是合理的种植方式及密度改善了花生农艺性状, 提高了单株生产力及经济系数。S1由于群体密度较大, 单株生产力提高不明显, 经济系数较低, 所以产量无显著提高。S3虽然单株生产力较高, 但群体数量不足, 没有达到增产效果。高产田条件下, 大粒花生单粒精播密度为22.5 万穴·hm^-2 较为适宜, 有利于协调个体与群体的关系, 提高花生养分吸收及营养物质向荚果的分配转移, 增加产量。中国生态农业学报. 2016 24(7): 893-901.

红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究

韩彦龙, 晋凡生, 郑普山, 李晓平, 李洁, 李海金

韩彦龙, 晋凡生, 郑普山, 李晓平, 李洁, 李海金研究红芸豆养分限制因子、植株干物质和氮、磷、钾养分积累及分配规律, 可为红芸豆合理施肥及高产栽培提供理论依据。大田试验条件下, 以‘英国红’红芸豆为试材, 设置缺素试验, 采集全施肥区植株样品, 分析研究红芸豆不同生育时期各器官干物质量、养分含量及积累量。结果显示, 氮磷钾配合全施显著提高红芸豆产量; 缺氮、缺磷、缺钾处理与全施肥处理相比, 产量分别降低14.2%、8.0%和11.3%, 表明影响红芸豆产量的限制因子为氮>钾>磷。在整个生育期, 红芸豆干物质累积速率先升高后降低; 根、茎、荚皮和豆粒干物质累积量呈上升趋势, 叶干物质在收获期有下降趋势, 收获时不同部位干物质量为豆粒>茎≈荚皮>叶片>根。随生育期推进, 茎、叶和荚皮中氮含量呈递减趋势, 豆粒中氮含量呈递增趋势, 而各器官磷、钾含量呈递减趋势。盛花期到结荚期是养分累积最大期, 其氮、磷、钾吸收量分别占整个生育期吸收总量的28.14%、49.22%和56.20%; 不同器官吸收累积氮、磷、钾量不同, 成熟期豆粒、叶、茎和根中均为累积氮最多、钾次之、磷最少, 荚皮中累积钾最多、氮次之、磷最少。每生产100 kg红芸豆需供给N 4.37 kg、P₂O₅ 2.38 kg、K₂O 3.53 kg, 比例为1∶0.54∶0.81。中国生态农业学报. 2016 24(7): 902-909.

蚕豆根分泌物对紫色土有效养分及微生物数量的影响

袁秀梅, 耿赛男, 郑梦圆, 习向银, 宋大利, 黄伏森

袁秀梅, 耿赛男, 郑梦圆, 习向银, 宋大利, 黄伏森为培育紫色土肥力和合理利用蚕豆资源, 本研究首先通过溶液培养法收集到蚕豆根系分泌物后, 并通过真空旋转蒸发仪得到浓缩液, 然后通过室内土壤培养试验, 即分别在3种60 g紫色土(酸性紫色土、碱性紫色土和中性紫色土)添加2个水平[6 mL(低量)和12 mL(高量)]的蚕豆根系分泌物浓缩液, 并置于25 ℃恒温箱中黑暗培养15 d , 从而探索蚕豆根系分泌物对不同紫色土有效养分和微生物数量的影响。结果表明: 在3种紫色土上, 与对照相比, 添加低量和高量蚕豆根系分泌物浓缩液后, 土壤碱解氮含量和pH均显著降低; 而土壤有效磷、速效钾、有效铁、有效锌含量和微生物数量均显著增加, 且此趋势随根系分泌物浓缩液添加量增加而增强。与其他两种紫色土相比, 酸性紫色土添加蚕豆根系分泌物浓缩液对于土壤碱解氮含量和pH的降低效应最明显, 对土壤中细菌和真菌数量增加效应更为显著, 与对照相比, 增幅分别为32.00%、4.51%、3.51倍和9.00倍。与其他两种紫色土相比, 碱性紫色土添加高量蚕豆根系分泌物浓缩液对土壤有效磷、速效钾、有效锌和有效铁含量活化效应最强, 分别是对照的4.48倍、2.04倍、147.10%和128.00%。在中性紫色土上, 添加高量蚕豆根系分泌物浓缩液对以上土壤有效养分和土壤微生物数量的影响介于酸性紫色土和碱性紫色土之间。总之, 蚕豆根系分泌物对不同紫色土土壤有效养分(土壤碱解氮和pH除外)和土壤微生物活性有不同促进效应, 这对于紫色土肥力培育有深远影响。中国生态农业学报. 2016 24(7): 910-917.

直线形围栏陷阱系统对玉米地鼠情的监测效果

戴爱梅, 欧阳春华, 郭永旺, 赵志强, 古丽扎提

戴爱梅, 欧阳春华, 郭永旺, 赵志强, 古丽扎提围栏陷阱(trap-barrier system, TBS)技术自2008年起在我国许多省市进行应用性试验和推广, 已有的研究多是注重防治效果, 虽有多位作者设想该技术还可用于鼠情监测, 但尚少见针对性试验和全面的数据支持。为研究直线形围栏陷阱系统(linear trap-barrier system, L-TBS)用于农田鼠情监测的科学依据, 探索L-TBS所获鼠情资料与常规性夹夜法的对应关系, 2015年5—10月在新疆博乐市玉米地进行了两种方法监测效果的对比试验。通过同一区域、不同地点、操作方式一致的3组重复试验, L-TBS监测的农田害鼠种类、种群数量动态与繁殖特征, 皆与夹夜法结果吻合: 鼠种组成百分比卡方检验, 小家鼠x2=1.50, 灰仓鼠x2=0.54, 均小于X20.01; 两种方法的繁殖特征相关性检测, 性比r=0.710 0, 怀孕率r=0.926 8, 睾丸下降率r=0.869 2, 繁殖指数r=0.940 0, 均显著正相关。而L-TBS因能捕获幼体而更全面反映种群年龄结构; L-TBS还能捕获夹夜法难以捕获的鼩鼱, 可用于防疫监测。由L-TBS法(X)与夹夜法(Y)获得的优势种小家鼠捕获率极显著正相关, 回归方程y＝0.143 1+0.146 5x (d.f.＝42, r＝0.707 7, P＝0.000 0), 展示了其与夹夜法的关联性。研究证明: 在 6.67 hm²农田边设置60 m长的L-TBS可以达到鼠害防治与监测的目的, 比常规夹夜法具更省工、省力、安全, 具有可操作性强的优点; 而L-TBS比矩形TBS更便于机械化农事操作, 适于农田推广应用。中国生态农业学报. 2016 24(7): 918-925.

基于Hybrid-maize模型的吉林省不同生态区玉米产量潜力研究

曹玉军, 吕艳杰, 王晓慧, 魏雯雯, 姚凡云, 刘春光, 王立春, 王永军

曹玉军, 吕艳杰, 王晓慧, 魏雯雯, 姚凡云, 刘春光, 王立春, 王永军为挖掘玉米产量潜力, 进一步提升玉米综合生产能力, 利用在东北地区已验证的Hybrid-maize模型及多年气象数据对吉林省不同生态类型区[东部湿润生态区(桦甸)、中部半湿润生态区(公主岭)、西部半干旱生态区(乾安)]不同品种、播期和密度及其相互组合下的玉米产量潜力进行模拟, 并对影响玉米高产稳产的因素进行定量分析, 同时考虑产量潜力变异情况及品种本身的生产特性, 构建了吉林省不同生态区玉米高产体系。研究结果表明: 1)改变播期是一项重要的增产措施, 不同生态区的表现不同, 湿润区应选择早播, 播种日期在4月20日左右较适宜, 而半湿润和半干旱地区应尽量晚播, 适宜播期应在5月中旬左右。2)不同生态区对密度的容纳能力表现为湿润区(桦甸)>半湿润区(公主岭)>半干旱区(乾安), 3个地区的适宜密度分别为90 000株·hm^-2、80 000株·hm^-2和75 000株·hm^-2左右。3)选用生育期更长的品种表现出了较高的增产潜力, 生产上应根据不同区域生态条件, 尽量选择晚熟品种, 在当前播期条件下半湿润和半干旱地区品种生育期内需要的有效生长积温(GDD)可增至1 600 ℃以上。4)与当前生产技术相比, 将播期、密度、品种三者优化组合, 高产体系长期平均产量潜力可增产14.39%~29.23%。本研究可为吉林省玉米高产措施的正确应用提供理论依据, 为玉米产量大面积提升提供技术参考。中国生态农业学报. 2016 24(7): 926-934.

基于密度联网试验和Hybrid-Maize模型的内蒙古玉米产量差和生产潜力评估

李雅剑, 王志刚, 高聚林, 孙继颖, 于晓芳, 胡树平, 余少波, 梁红伟, 裴宽

李雅剑, 王志刚, 高聚林, 孙继颖, 于晓芳, 胡树平, 余少波, 梁红伟, 裴宽采用科学方法对内蒙古玉米产量差与生产潜力进行定量化研究, 对合理规划内蒙古玉米增产途径及产业发展具有重要意义。本研究采用品种×密度联网试验和Hybrid-Maize模型模拟相结合的方法, 利用2006年以来内蒙古各生态区历年高产攻关田的最高实测产量和各区域农户平均产量, 对内蒙古全区和6大生态类型区的玉米产量差和生产潜力进行了系统分析。结果表明, 各生态区的模拟产量、高产纪录、试验产量、农户产量皆表现为从东到西逐步提高。内蒙古玉米模拟产量潜力为14.9 thm^-2, 高产纪录产量为14.4 thm^-2, 试验产量为11.1 thm^-2, 农户产量分别实现了模拟产量潜力的49%、高产纪录产量的51%和试验产量的66%。基于模型模拟的产量差(YGM)、基于高产纪录的产量差(YGR)和基于试验产量的产量差(YGE)分别为7.5 thm^-2、7.0 thm^-2和3.8 thm^-2。基于YGE的短期生产潜力达3 525.2 万t, 是当前总产水平的1.6倍, 短期增产潜力为1 191.9万t。其中, 内蒙古东部的呼伦贝尔、兴安盟、通辽、赤峰4盟市对全区的增产贡献率将达61%, 西部的呼和浩特市、巴彦淖尔市为16%。造成较大YGE主要原因是栽培管理措施不当, 缩小YGE需要针对限制各生态区玉米增产的实际问题, 通过栽培技术综合改良、技术简化和技术入户来逐步实现。中国生态农业学报. 2016 24(7): 935-943.

基于云模型的冬小麦气候适宜度评价方法——以安徽省宿州市为例

李德, 周文鳞, 杨霏云

李德, 周文鳞, 杨霏云为建立冬小麦气候适宜度量化评价方法, 本文基于云模型理论, 依据光、温和水界限指标, 采用“3En”法则确定云参数, 建立日照、气温和降水对小麦生长影响的云模型。运用积分回归法, 确定权重系数, 采用加权综合法和几何平均法, 确定不同生育期和全生育期气候适宜度, 利用1954—2013年安徽省宿州市各县(区)冬小麦单产和1995—2013年观测地段产量因素等资料进行检验。结果表明, 日照适宜度可用左半云, 气温和降水适宜度可用梯形云来表达。计算的冬小麦全生育期气候适宜度, 与宿州市各县(区)冬小麦气候产量呈显著或极显著正相关关系; 与观测地段的冬小麦气候产量、千粒重、每穗籽粒数和乳熟期株高呈显著正相关, 相关系数分别为0.588 0(P<0.01)、0.756 1(P<0.01)、0.670 7(P<0.01)和0.464 3(P<0.05)。返青—拔节期、抽穗—乳熟期2个时期的气候适宜度与单位面积穗数、每穗籽粒数的相关系数分别为0.558 9(P<0.05)、0.710 7 (P<0.01)和0.736 1(P<0.01)、0.744 2(P<0.01), 拔节—抽穗期气候适宜度与单位面积穗数的相关系数为0.649 8 (P<0.01)。1954—2013年宿州市日照与降水适宜度以每10年0.005和0.008的速度降低, 气温适宜度以每10年0.028的速率升高。研究结果可作为评价宿州冬小麦对气候条件的适应性及制定相应策略的参考依据。中国生态农业学报. 2016 24(7): 944-956.

怀来县土地利用格局的影响因子分析

田超, 杨金泽, 石博安, 张杰, 邱瑞, 王观湧, 陈亚恒

田超, 杨金泽, 石博安, 张杰, 邱瑞, 王观湧, 陈亚恒河北省怀来县作为北京首都及北方重要的生态屏障, 其土地利用格局不仅与县域土地资源利用有直接关系, 也对周边土地生态的可持续发展有一定影响。土地利用变化研究中驱动机制是重点, 揭示这种机制的关键是能否正确认识土地利用景观格局和影响因子之间的关系。本文以怀来县为研究区, 在遥感技术的支持下, 解译了1994年、2004年和2014年的土地利用数据, 并从社会经济因素和自然因素中选取平均高程、地形起伏度、年均降水量、温度季节性、距道路距离、距城镇中心距离、GDP密度和人口聚集度共8个因子, 结合景观格局梯度分析和CCA分析方法, 对土地利用景观格局和影响因子之间的关系进行研究。得出结论: 2014年怀来县土地利用景观的蔓延度指数、散布并列指数、香浓多样性等存在明显的空间差异, 均在东西方向及南北方向表现出一定的梯度特征; 东西轴线和南北轴线方向上, 蔓延度指数呈两端高中间低的趋势, 而散布并列指数、香浓多样性、香浓均匀度则与之相反。平均高程和人口聚集度对研究区土地利用景观类型的分布影响较大, GDP密度的影响较小; 1994年、2004年和2014年4个排序轴上累积土地利用类型数据与影响因子的解释量依次为99.1%、99.3%以及99.3%, 特征值总量分别为0.780、0.720和0.853, 从解释量数值上看2014年的特征值明显高于前两个时期, 其在描述土地利用类型与影响因子关系上体现出优越性; 影响因子中的地形起伏度、温度季节性、年均降水量、距道路距离和距城镇距离与研究区土地利用景观类型分布的相关性较大, 相关性系数相对较高; 随着研究时间的推移, 地形起伏度相关性逐渐减小, 其他4种影响因子的相关性逐渐增大。通过此项研究, 揭示了怀来县土地利用变化的原因, 并为土地利用的可持续发展提供了理论依据。中国生态农业学报. 2016 24(7): 957-968.

基于景观连通性的怀来县未利用地开发建设适宜性评价

贺文龙, 殷守强, 门明新, 张利

贺文龙, 殷守强, 门明新, 张利未利用地开发为建设用地是破解建设用地空间不足的重要途径, 同时未利用地在维护景观生态环境方面发挥着巨大作用, 实现对未利用地资源的合理开发, 就需要处理好开发与保护之间的关系, 降低未利用地开发建设过程中对景观生态造成的不利影响。本文以冀西北间山盆地的河北省怀来县为例, 引入最小累积阻力模型, 选取工程地质条件、地形地貌条件、区位因素条件、自然生态条件4个方面指标构建阻力面, 并通过构建潜在雨水生态廊道和生态节点对未利用地开发建设适宜性评价结果进行优化。结果表明: 1)基于最小累积阻力模型对未利用地进行建设适宜性评价, 突出了已有城镇建设用地的作用, 评价结果呈现集中分布的特点, 有利于今后的规模开发利用。2)根据评价结果将研究区划分为适宜扩展区、较适宜扩展区、限制扩展区和禁止扩展区, 面积分别为17 064.67 hm²、20 468.30 hm²、9 723.66 hm²和7 993.82 hm²。由此可见, 怀来县未利用地开发为建设用地的潜力较大。3)将开发建设适宜性评价结果与潜在雨水生态廊道、生态节点进行叠加, 打破了适宜性扩展区集中连片的扩展格局, 有效地保障了区域景观生态的连通性。本研究丰富了山地丘陵区未利用地建设适宜性评价的内涵, 可为科学合理利用未利用地资源提供技术支撑。中国生态农业学报. 2016 24(7): 969-977.

农业生产与水资源承载力评价

虞祎, 张晖, 胡浩

虞祎, 张晖, 胡浩本文通过对水资源承载力的判断, 特别考虑到农业污染对水资源可持续利用的影响, 综合分析了我国不同区域种植业及畜牧业生产对水资源的压力, 为合理估计农业增长潜力及选择农业结构调整路径提供重要参考。通过构建过剩氮和灰水指标, 量化了农业污染对水资源的影响。构建水盈余指标, 反映在考虑环境协调的情况下水资源继续支撑农业生产的潜力。以2003—2012年全国各省为样本, 构造面板数据模型, 分析播种面积和牲畜饲养量变化对水盈余的影响, 进而推断水资源可承载的最大播种面积和最大载畜量。分析结果显示, 当前我国农业污染造成的灰水发生量巨大, 农业水足迹大大超过统计的农业用水量。在主产省, 农作物播种面积每增长1%, 水盈余量将下降148.55亿m³, 牲畜饲养量每增长1%, 水盈余量下降78.42亿m³。以2012年水资源条件与农业生产状况为测算基础, 全国水资源可承载的最大播种面积为1.69亿hm²或最大载畜量35.70亿头生猪。河北、山西、江苏、河南、山东和宁夏6省的生产规模已经超过水资源承载力的上限, 长江流域中上游地区及华南地区可以承载更多的种植业和畜牧业生产。各地区应根据比较优势, 合理选择种植业和畜牧业的配比。中国生态农业学报. 2016 24(7): 978-986.

肯尼亚雨水集流利用现状及思考

曹建生, 董文旭, 李晓欣, 陈素英, 胡春胜

曹建生, 董文旭, 李晓欣, 陈素英, 胡春胜雨水集流作为一项古老技术, 已有上千年的历史。由于干旱缺水和缺乏天然的储水介质, 雨水集流在肯尼亚具有非常重要的特殊意义。本文从庭院集雨、农田集雨、流域集雨及集雨的区域差异等方面, 对肯尼亚的雨水集流现状进行了分析; 并从区域水循环与水量平衡的角度, 探讨了降雨、入渗、径流及蒸发的关系。最后指出, 通过不同形式的雨水集流, 减少无效蒸发, 特别是无效的水面蒸发, 是增加水资源总量的关键; 而科学利用天然的储水介质与合理开发人工的储水介质, 是提高水资源可利用量的关键。雨水集流利用在肯尼亚生活用水方面已相当普遍, 技术也相对较为成熟, 但是在年降雨量不足500 mm的旱区农业生产方面, 还有很大的发展空间, 目前面临的主要问题是, 如何解决旱区降雨集流效率偏低, 以及有限降雨资源的合理储蓄与高效利用。鉴于农田土壤对降雨再分配调蓄能力较低的缘故, 通过在农田内开挖沟槽, 进行降雨资源的短期储蓄与调控, 将生育期前段多余的降雨资源留到无降雨的后段使用, 是实现作物生育期内水分供需平衡的关键。本研究为充分发挥雨水集流在肯尼亚旱区农业生产中的积极作用提供了参考。中国生态农业学报. 2016 24(7): 987-994.