中国生态农业学报

全球变化背景下南方丘陵区农业生态系统适应性时空演变特征研究——以衡阳盆地为例

周松秀, 陈林林, 刘兰芳, 王鹏 — 2017-02-01

周松秀, 陈林林, 刘兰芳, 王鹏生态系统适应性已成为全球变化与发展的热点问题。生态系统适应性演变是全球变化区域响应的重要表现。我国南方丘陵区是典型的稻作农业区，研究其农业生态系统适应性十分重要。文章以衡阳盆地为例，从自然、社会、经济3个方面选择12个指标构建农业生态系统适应性评价指标体系，评价单元分为衡阳市区及其各县域，以1999-2014年共16年为研究时域，用熵权法确定指标权重，计算衡阳盆地的适应能力指数。结果表明：衡阳盆地农业生态系统适应性总体状况较好，其空间分异较复杂，耒阳市的适应能力最强，祁东县次之，常宁市最弱。时间演变表现为波动上升的特点，评价时域16年分为3阶段：1999-2004年为适应性小幅度振荡的低值阶段，2005-2010年为适应性显著波动总体上升阶段，2010-2014年为适应性快速上升阶段。研究结论可为研究区农业可持续发展提供借鉴。中国生态农业学报. 2017 25(2): 147-156.

不同有机培肥模式下双季稻田碳汇效应与收益评估

胡志华, 李大明, 徐小林, 余喜初, 柳开楼, 叶会财, 周利军, 胡惠文, 黄庆海 — 2017-02-01

胡志华, 李大明, 徐小林, 余喜初, 柳开楼, 叶会财, 周利军, 胡惠文, 黄庆海本研究基于1981年开展的有机肥长期定位试验，研究了不同有机肥种类、用量和施用方式对稻田生态系统碳排放、系统碳固定与净碳汇的影响，并对各处理经济效益进行了比较，为实现农业低碳、高值、高效生产提供理论参考。本研究所选取的有机肥处理包括：不施肥对照（CK）；早稻施用绿肥紫云英15 t·hm^-2，晚稻不施有机肥（M1）；早稻施用两倍绿肥紫云英30 t·hm^-2，晚稻不施有机肥（M2）；早稻施用绿肥紫云英15 t·hm^-2和猪粪15 t·hm^-2，晚稻不施有机肥（M3）；早稻施用绿肥紫云英15 t·hm^-2+晚稻施用猪粪15 t·hm^-2和冬季稻草覆盖4 500 kg·hm^-2（M4）；长期施用化肥（NPK）等5个处理。每5年于晚稻收获后采集土样测定土壤有机碳含量，并测定每年的早晚季水稻产量与生物量，用于估算系统收益与碳收支（5年平均）。结果表明：与不施肥对照相比，各施肥处理水稻产量均显著提高（P<0.05），增幅为30.88%~96.52%，且随着施肥年限的增加，M4处理增产作用最大。长期施用有机肥显著提高红壤稻田土壤固碳能力，且有机肥用量增加系统土壤固碳能力增强，M2、M3、M4处理土壤固碳量显著高于M1、NPK和CK处理；稻田植株固碳量也显著提高（P<0.05），M4和M3最高，双季稻植株固碳量为6.76~8.83 t（C）·hm^-2·a^-1。长期施用有机肥下稻田系统净碳汇显著增加，与对照相比施肥处理（M1、M2、M3、M4、NPK）系统净碳汇增加1.43~3.93 t（C）·hm^-2·a^-1，系统碳汇效应显著（P<0.05）。同一处理不同施肥年限由生产活动所引起的碳排放量保持不变，系统净碳汇量差异主要表现在系统固碳量上，其变化趋势与水稻产量变化趋势基本一致。长期施用有机肥显著降低了化肥投入，稻田生态系统经济效益显著增加（P<0.05），并以M4处理最高，达25 683.7 ￥·hm^-2·a^-1。综上结果表明：长期施用有机肥显著提高双季稻田碳汇效应与经济效益（P<0.05），绿肥紫云英与猪粪和秸秆配施稻田生态系统碳汇效益与经济效益较单施绿肥紫云英优势明显。中国生态农业学报. 2017 25(2): 157-165.

不同光周期条件下绿色型豌豆蚜性蚜分化规律研究

张廷伟, 陈万斌, 刘长仲, 崔少伟, 饶福强 — 2017-02-01

张廷伟, 陈万斌, 刘长仲, 崔少伟, 饶福强为了明确豌豆蚜随光周期变化时的种群繁殖策略以及性蚜分化规律，在4个光周期（8L：16D、10L：14D、12L：12D和14L：10D）条件下，研究了绿色型豌豆蚜经光周期连续诱导2代后（G₁和G2），后代（G₃）中的性蚜分化情况。结果表明：兰州地区豌豆蚜性雌蚜均为无翅型，而雄蚜均为有翅型。光周期对豌豆蚜性蚜分化有显著影响（P<0.05）。在14L：10D光周期条件下，豌豆蚜后代中无性蚜分化；在12L：12D、10L：14D和8L：16D 3个光周期条件下均有性蚜分化，而且随着光照时间的变短，豌豆蚜G₃中雄蚜所占百分比逐渐减小，性雌蚜所占百分比逐渐升高。在12L：12D光周期条件下，雄蚜比例最高（30.39%），而性雌蚜比例最低（55.67%）；在10L：14D光周期条件下，G₃中胎生蚜比例最高，而性蚜比例最低；在8L：16D光周期条件下，无雄蚜分化，而性雌蚜比例最高（90.76%）。在同一短光照条件下，G₁产仔日龄对G₃中性蚜分化具有显著影响（P<0.05），同时性蚜分化具有一定的时间顺序，即先产性雌蚜，后产雄蚜，由性雌蚜向雄蚜过渡过程中伴随产生胎生蚜。表明绿色型豌豆蚜性蚜产生的临界光照时长介于12~14 h，相对较长的光照条件下有利于雄蚜产生，而光照时间越短性雌蚜比例越高。说明光周期变化是豌豆蚜生殖模式转变和性蚜分化的重要因子，而且豌豆蚜亲代经历光周期处理时间的长短影响后代中性蚜的分化。中国生态农业学报. 2017 25(2): 166-171.

农田缓冲带规划建设与天敌保护效果研究

刘威尔, 张鑫, 张娟, 刘云慧, 宇振荣 — 2017-02-01

刘威尔, 张鑫, 张娟, 刘云慧, 宇振荣缓冲带建设可以提供多种生态服务功能，是国内外现代生态农业发展的重要实践措施。论文以北京市顺义区都市型现代农业示范区建设项目为例，探讨农田缓冲带的规划和建设方法，并针对天敌保护效果进行监测，旨在探索村镇尺度下生态农业建设的景观规划途径。主要研究结论：1）经过目标确定、现状调查、总体空间布局设计、工程设计、施工监管与管护5个步骤，在研究区完成了渠道、道路和防护林3种类型共7种模式的农田缓冲带空间布局规划、种植模式设计与建设；2）害虫与天敌取样监测结果表明，人工林地缓冲带具有最大的蜘蛛活动密度，渠道、道路缓冲带等人工边界的天敌/蚜虫比例最高，初步证明了农田缓冲带建设的天敌保护效果；3）今后的生态农业建设应当加强农田缓冲带等生态景观化技术的大尺度空间规划与集成示范，其生态服务功能提升效果还需要针对不同农田类型进行长期监测试验进行验证。中国生态农业学报. 2017 25(2): 172-179.

河西灌区不同耕作与秸秆还田方式对春小麦出苗及产量的影响

殷文, 陈桂平, 柴强, 郭瑶, 冯福学, 赵财, 于爱忠, 刘畅 — 2017-02-01

殷文, 陈桂平, 柴强, 郭瑶, 冯福学, 赵财, 于爱忠, 刘畅出苗率及出苗整齐度在很大程度上决定了作物生长状况和产量丰欠，针对不同耕作措施结合秸秆还田对绿洲灌区小麦出苗及群体动态影响研究薄弱问题，研究不同秸秆还田与耕作方式对小麦出苗与产量的影响，以及二者的相关关系，对于优化耕作措施具有重要指导意义。2014-2015年，在甘肃河西绿洲灌区，通过田间定位试验，研究了不同秸秆还田和耕作措施[少耕25~30 cm高茬收割秸秆立茬还田（NTSS）、少耕25~30 cm高茬收割秸秆覆盖还田（NTS）、翻耕25~30 cm高茬收割秸秆还田（TS）和不留茬翻耕（CT）]对小麦出苗状况及产量、产量构成因素的影响，以期为优化试区小麦栽培技术提供依据。结果显示，与CT相比，NTSS、NTS降低了小麦出苗率以及出苗整齐度，TS则提高了小麦出苗率以及出苗整齐度。NTSS、NTS较CT的分蘖数分别高7.4%~10.5%、14.6%~19.1%，分蘖成穗率分别高13.5%~20.1%、33.0%~34.7%，有效穗数分别高7.5%~9.3%、10.3%~11.2%，穗粒数分别高15.7%~16.1%、18.5%~22.6%，千粒重分别高7.2%~8.9%、13.9%~14.2%，但TS与CT在以上指标间没有显著差异。NTSS、NTS与CT相比较，分别增产16.6%~17.4%、18.6%~21.4%，以NTS增产幅度较大，比TS高10.3%~11.0%。穗数和穗粒数的增加是少耕秸秆还田获得高产的主要原因，出苗率及整齐度对产量影响不显著。同时NTSS和NTS均获得较高的收获指数，提高比例分别为9.4%~10.7%与10.5%~11.1%，说明少耕秸秆还田提高籽粒产量的另一原因是提高了光合产物向籽粒中的转化。本研究表明，少耕秸秆还田是适用于试区小麦高产的理想耕作措施。中国生态农业学报. 2017 25(2): 180-187.

不同作物秸秆在旱地和水田中的腐解特性及养分释放规律

代文才, 高明, 兰木羚, 黄容, 王金柱, 王子芳, 韩晓飞 — 2017-02-01

代文才, 高明, 兰木羚, 黄容, 王金柱, 王子芳, 韩晓飞以水稻、小麦、玉米秸秆和油菜、蚕豆青秆为研究对象，采用尼龙网袋法，研究了不同秸秆翻埋入旱地和水田后的腐解特性及养分释放规律，以期为紫色丘陵区农业秸秆循环利用和秸秆还田技术提供理论依据。结果表明：秸秆翻埋还田后，5种供试秸秆腐解速率均表现为前期（0~60 d）快、后期（60~360 d）慢。经过360 d的腐解，旱地秸秆累积腐解率为52.88%~75.80%，表现为油菜 > 水稻 > 玉米 > 小麦 > 蚕豆趋势，且蚕豆青秆累积腐解率显著低于其余秸秆；水田中秸秆累积腐解率为45.01%~62.12%，表现为水稻 > 玉米 > 小麦 > 油菜 > 蚕豆趋势。5种秸秆在旱地和水田中养分释放率均表现为钾 > 磷 > 氮 > 碳，在试验终点，旱地中秸秆碳、氮、磷和钾释放率分别为65.50%~87.37%、54.64%~69.72%、89.65%~98.96%和79.92%~96.63%，且油菜秸秆养分释放率高于其他4种秸秆；水田中秸秆碳、氮、磷、钾释放率变幅分别为49.95%~69.57%、32.89%~77.11%、90.70%~96.80%、77.45%~90.47%。总体表现为秸秆在旱地土壤中的累积腐解率和养分释放率均大于水田，旱地油菜和水稻秸秆较易腐解，水田水稻和玉米秸秆较易腐解释；秸秆中钾素释放速率较高。中国生态农业学报. 2017 25(2): 188-199.

施氮和根间互作对密植大麦间作豌豆氮素利用的协同效应

王利立, 朱永永, 赵彦华, 殷文, 柴强 — 2017-02-01

王利立, 朱永永, 赵彦华, 殷文, 柴强针对禾豆间作密植机理研究薄弱问题，以大麦间作豌豆为研究对象，设施氮[不施氮：0 mg（N）·kg^-1（土）；施氮：100 mg（N）·kg^-1（土）]、隔根（不隔根、隔根）和密度[低密度：15株（大麦）·盆^-1；高密度：25株（大麦）·盆^-1]3个参试因子，通过盆栽试验探讨了施氮和根系分隔对密植间作群体氮素竞争互补关系和利用效率的影响，以期为禾豆间作密植和氮素高效利用提供调控依据。结果表明：1）施氮、根间互作和增加大麦密度均可提高大麦||豌豆间作群体的吸氮量，其中施氮较不施氮处理提高33.8%，不隔根处理较隔根处理提高81.1%，高密度较低密度处理提高4.2%；根间互作在低氮条件下对间作吸氮量的贡献相对较高，不施氮和施氮条件下，根间互作提高间作吸氮量的比例分别为92.4%和11.0%；根间互作条件下增大大麦种植密度可显著提高间作群体吸氮量。2）大麦为氮素竞争优势种，密植使大麦氮素竞争比率显著提高，施氮能弱化大麦氮素竞争比率，抽穗期大麦相对于豌豆的氮素竞争优势达到最大值。3）根间互作使大麦、豌豆籽粒氮含量在施氮条件下分别提高126.7%、26.9%，不施氮时分别提高188.5%、46.5%，且施氮水平和根间作用方式对间作籽粒氮含量有显著的交互作用。4）高密度大麦和根间互作可显著提高间作群体的氮肥利用率，根间互作条件下增加大麦密度使间作群体氮肥利用率提高59.8%；大麦相对于豌豆的氮素竞争比率与间作群体氮肥利用率呈显著正相关关系。本研究表明，施氮、根间作用与大麦密度对大麦||豌豆间作氮素利用呈显著的交互作用，适宜的施氮量和充分的根间作用是支撑间作密植、优化种间对氮素的竞争关系，最终提高群体吸氮量和氮肥利用率的重要途径。中国生态农业学报. 2017 25(2): 200-210.

不同水稻品种混作养鸭对土壤养分动态的影响

李妹娟, 周念, 章家恩, 向慧敏, 梁开明 — 2017-02-01

李妹娟, 周念, 章家恩, 向慧敏, 梁开明鸭稻共作和水稻混种均可产生良好的生态效应，但能否将两项技术结合起来，即通过不同水稻品种混种与稻田养鸭的叠加，进而产生“1+1>2”的生态效应和生产效益，是一项值得加以实践和探讨的课题。为探明多品种水稻混作养鸭这类复合生物多样性利用模式的应用可行性，本试验设置了水稻单作常规种植（施药施肥）、水稻单作养鸭、水稻单作空白对照（不养鸭不施肥药）、水稻品种混作常规种植（施药施肥）、水稻品种混作养鸭和水稻品种混作空白对照（不养鸭不施肥药）6种种植模式开展田间试验，研究不同水稻品种混作养鸭对土壤养分动态和稻米品质的影响。结果表明：种植双季稻后，水稻品种混作养鸭处理下土壤有机质含量显著高于其他种植模式。早晚季水稻生长期间水稻品种混作养鸭处理的土壤全氮含量低于水稻品种混作常规种植处理，但均显著高于其他处理；水稻品种混作养鸭处理的土壤碱解氮含量较其他处理显著提高。各处理土壤速效磷含量以水稻单作空白对照处理的最高，总体上，混作处理比单作处理平均土壤速效磷含量高。种植双季稻后，水稻品种混作养鸭种植模式的土壤全钾和速效钾含量均高于其他处理。水稻品种混作养鸭处理的稻米出糙率、精米率、直链淀粉含量和胶稠度较其他处理高，且垩白粒率较其他处理低。综合表明，水稻品种混作养鸭模式更有利于改善田间土壤养分状况，提高稻米的品质，故此模式可为优质健康稻米生产提供新途径。中国生态农业学报. 2017 25(2): 211-220.

播期对川中丘区玉米干物质积累与产量的影响

豆攀, 李孝东, 孔凡磊, 王兴龙, 马晓君, 张嘉莉, 袁继超 — 2017-02-01

豆攀, 李孝东, 孔凡磊, 王兴龙, 马晓君, 张嘉莉, 袁继超以川中丘区主推玉米品种‘正红505’和‘成单30’为材料，15 d为间隔，从3月26日至5月25日设置5个播期，研究播期对川中丘区玉米干物质积累与产量的影响，以期为本区域玉米的适期播种提供理论依据。结果表明，随播期推迟，玉米的生育期尤其是播种到吐丝期缩短，吐丝后干物质积累量及其对产量的贡献减少，收获指数降低；早播有利于增加花后干物质积累，晚播的产量形成需要更多地调运花前积累的光合产物；‘正红505’的产量随播期推迟而降低，‘成单30’的产量随播期推迟先略升高后降低，早夏播（5月10日播种）与春播（4月10日）玉米产量差异不显著，但夏播（5月25日播种）与‘正红505’一样因生育期缩短、干物质积累减少、收获指数降低而较春播显著减产；早春播‘正红505’产量较‘成单30’高，夏播‘成单30’产量高于‘正红505’，表明‘成单30’耐夏播能力较‘正红505’强。播期对‘正红505’干物质积累和产量及其构成因素的影响程度较‘成单30’大，生产上更应注意适期播种。该地区春播适宜的播期相对较宽，生产上应解决耕作制度与机械化生产的矛盾；夏播应注重耐夏播品种的选择，并争取在5月中上旬完成播种。中国生态农业学报. 2017 25(2): 221-229.

LED补光和根区加温对日光温室起垄内嵌式基质栽培甜椒生长及产量的影响

傅国海, 杨其长, 刘文科 — 2017-02-01

傅国海, 杨其长, 刘文科田间条件下采用起垄内嵌式基质栽培（soil ridged substrate-embedded cultivation，SRSC）方法，研究了日光温室LED冠层补光和电热线根区加温对甜椒生长和产量的影响。该试验设不加温不补光对照（CK）、根区加温15℃处理（T15）、根区加温18℃处理（T18）、单一补光处理（L）、根区加温15℃+补光处理（T15+L）、根区加温18℃+补光处理（T18+L），共6个处理。结果表明，与对照相比，根区加温均能提高SRSC甜椒根区的温度，但根区温度仍呈现出随环境温度变化而变化的趋势，T18的根区全天保持较高温度。根区热通量的变化与根区温度变化相对应，T15和T18处理的根区热通量昼夜变化较CK剧烈，其根区侧面白天向内传热滞后，晚间侧面向外传热提前，传递量增加；根区垂直方向白天向内传热滞后，传递量减少，晚间垂直向外传热提前，但传递量增加。T15和T18均显著提高了甜椒的株高、冠层厚度和冠层直径，且T18比T15效果更明显。T15对甜椒的地上及地下干鲜重没有显著的提升作用，而T18的提升效果显著。根区加温补光处理的甜椒生物量普遍高于单一根区加温或补光处理，其中T18+L处理提升效果显著优于T15+L处理。T15、T18和L相对CK均提高了甜椒单产，单产分别提高30.74%、53.0%和14.81%。而根区加温和LED补光协同作用比单一的根区加温或冠层补光都能表现更好的增产效果，T15+L和T18+L分别比T15和T18的产量分别提升32.86%和15.50%，分别比L产量提升51.29%和53.87%。总之，根区加温与LED补光是日光温室甜椒增产有效的调控措施，两者在增加单株产量上存在显著的协同效应，二者共同作用比单一作用效果更加明显，且根区加温对甜椒生长和产量的促进效果比冠层补光更加显著，在实际生产中具有重要的指导意义。中国生态农业学报. 2017 25(2): 230-238.

水分胁迫下施磷对潮土玉米苗期叶片光合速率、保护酶及植株养分含量的影响

卢闯, 逄焕成, 赵长海, 王婧, 常晓莲, 李玉义 — 2017-02-01

卢闯, 逄焕成, 赵长海, 王婧, 常晓莲, 李玉义水分胁迫是潮土区玉米苗期生长的主要限制性因素，本研究采用水磷二因素完全随机设计的盆栽试验，设水分胁迫（W₁，田间持水量的70%~75%）和充分供水（W₂，田间持水量的85%~90%）2个水分处理；磷素处理设对照不施磷（P₁）、施磷0.05 g·kg^-1土（P₂）、0.10 g·kg^-1土（P₃）、0.15 g·kg^-1土（P₄）和0.20 g·kg^-1（P₅）5个处理，研究水分胁迫下施磷对玉米苗期叶片光合特性、酶活性及养分吸收的影响，为潮土区农田水分和磷素合理施用提供科学依据。研究结果表明：水分胁迫（W₁）降低了玉米苗期净光合速率（P_n），W₁较W₂叶片P_n平均降低了27.96%；显著提高了玉米苗期丙二醛（MDA）含量，平均提高41.93%，水分胁迫还降低了过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性。在W₁条件下施磷达到P₂水平叶片P_n即显著提高27.56%，而在W₂条件下施磷量只有达到P₄、P₅高水平时P_n才显著提高，在W₁条件下施磷对MDA的抑制效果明显弱于W₂。W₁条件下施磷量在P₃水平POD和CAT活性最高，而在W₂条件下POD和CAT活性在P₄达到最大值。W₁条件下适宜的施磷量（P₂至P₄）可以增加苗期玉米植株氮磷含量，但对钾含量影响较小；在W₂条件下增施磷有利于植株氮磷含量的增加，但钾素含量出现降低。综上，适宜的施磷量对潮土玉米苗期水分胁迫有一定的补偿作用，在本试验条件下，P₃处理在水分胁迫下更利于光合产物积累和玉米苗期抗逆性提高。中国生态农业学报. 2017 25(2): 239-246.

黑河中游绿洲区玉米冠层阻抗的环境响应及模拟

吴林, 刘兴冉, 闵雷雷, 沈彦俊, 刘峰贵, 周晓旭 — 2017-02-01

吴林, 刘兴冉, 闵雷雷, 沈彦俊, 刘峰贵, 周晓旭蒸散发（ET）是区域能量平衡以及水量平衡的关键环节，精确估算蒸散发，对于提高水分利用效率以及优化区域用水结构具有重要意义，而冠层阻抗则是准确估算蒸散发的一个重要变量。为了确定冠层阻抗模型区域适用性、解决其参数化问题，本研究基于黑河重大研究计划已有的通量观测数据，以Irmak模型为基础，考虑微气象因子与冠层阻抗之间的关系，增加了大气CO₂浓度对冠层阻抗的影响，构建了未考虑CO₂和考虑CO₂影响的两种Irmak模型，并将其与Penman-Monteith（P-M）模型耦合，利用已有涡度相关数据，分析和检验了两种冠层阻抗模型对环境变量和大气CO₂浓度响应的模拟结果，并对模型参数进行敏感性分析。结果表明：将考虑大气CO₂浓度影响的Irmak模型与Penman-Monteith模型耦合，能够更好地模拟玉米冠层阻抗和蒸散量对外部环境变量的响应过程。在参数率定期该模型所模拟的冠层阻抗和蒸散量与实测值之间的R²分别达0.76和0.95，RMSE分别达33.1 s·m^-1和34.5 W·m^-2；模型验证期冠层阻抗和蒸散量模拟值与实测值之间的R²分别达0.68和0.90，RMSE分别达63.2 s·m^-1和49.0 W·m^-2。两个独立验证点结果表明考虑了大气CO₂浓度影响的Irmak模型具有较好的空间可移植性和适应性，模型能够较为准确地模拟玉米在整个生长季半小时时间尺度上的农田耗水过程。敏感性分析表明玉米冠层阻抗及其蒸散量对净辐射和相对湿度变化最为敏感，其次是气温、叶面积指数和大气CO₂浓度。本文所构建的考虑大气CO₂浓度对于玉米冠层阻抗影响的Irmak模型能够较为准确地估算作物蒸散量，并可为种植结构调整、土地利用方式改变以及大气CO₂浓度变化环境下的农田耗水研究提供一定的研究依据。中国生态农业学报. 2017 25(2): 247-257.

耕作方式对土壤水分入渗、有机碳含量及土壤结构的影响

杨永辉, 武继承, 张洁梅, 潘晓莹, 王越, 何方 — 2017-02-01

杨永辉, 武继承, 张洁梅, 潘晓莹, 王越, 何方为探明不同耕作方式对土壤剖面结构、水分入渗过程等的作用机理，采集田间长期定位耕作措施（常规耕作、免耕、深松）试验中的原状土柱（0~100 cm）及0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm环刀样、原状土及混合土样，通过室内模拟试验进行了0~100 cm土层土壤入渗过程和饱和导水率的测定，分析了不同土层的土壤有机碳含量、土壤结构特征及相互关系。结果表明：从土柱顶部开始供水（恒定水头）到水分全部入渗到土柱底部的时间为：常规耕作 > 免耕 > 深松；土柱土壤入渗速率和累积入渗量为：深松 > 免耕 > 常规耕作；土柱累积蒸发量为：常规耕作 > 免耕 > 深松。土壤的饱和导水率表现为：0~10 cm和50~60 cm土层，免耕 > 深松 > 常规耕作；20~50 cm和60~100 cm土层，深松 > 免耕 > 常规耕作。随土层的加深，>0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤有机碳含量均表现为先增加（10~20 cm）再降低的趋势。在0~40 cm土层和80~100 cm土层，均以深松处理>0.25 mm水稳性团聚体含量最高。在60 cm以上土层，土壤有机碳含量表现为：免耕 > 深松 > 常规耕作，而60 cm土层以下土壤有机碳显著降低，均低于4 g·kg^-1，且在70 cm以下土层，常规耕作 > 免耕 > 深松。综上，耕作措施能够改变土壤有机碳含量，改善土壤结构，促进土壤蓄水保墒；深松更利于水分就地入渗，而免耕则更利于有机碳的提升和水分的储存，其作用深度在0~60 cm土层。中国生态农业学报. 2017 25(2): 258-266.

室内恒温条件下稻田土壤中菌渣的分解过程及CO₂释放特征

栗方亮, 王煌平, 张青, 王利民, 安梦鱼, 罗涛 — 2017-02-01

栗方亮, 王煌平, 张青, 王利民, 安梦鱼, 罗涛菌渣是栽培食用菌后的下脚料，可作为有机肥再利用。本文通过实验室条件下培养不同比例的菌渣和稻田土壤混合物[不施用菌渣（TS），土壤与菌渣质量比为10：1（SM1）、5：1（SM2）和2：1（SM3），全部菌渣（TM）]，研究不同处理有机碳和全氮的变化，探讨菌渣在稻田土壤中的分解过程，并分析CO₂释放特征，为菌渣合理利用提供参考。结果表明，在相同培养时间，添加不同比例菌渣处理有机碳和氮含量均比TS处理高，其中TM处理的有机碳和全氮分别比TS处理提高了10.7倍和11.0倍。有机碳、氮含量的提高量主要依赖于菌渣的添加量。总体来说，各处理随培养时间的延长，由于碳氮的分解，有机碳、氮均有下降趋势；在35 d后TM处理有机碳氮下降较快。添加菌渣越多，有机碳残留率也越大。在培养63 d后，菌渣有机碳（Y_C）和氮（Y_N）的分解残留率与菌渣添加量（X）的关系式分别为：Y_C=71.26X-0.607 5，r²1.000 0^**和Y_N=74.039X-0.413 3，r²0.999 9**。各处理土壤CO₂释放速率均表现出先增后降然后趋于稳定趋势。菌渣用量越高，CO₂释放速率越高，各处理在不同培养时间CO₂释放速率均表现为TM > SM3 > SM2 > SM1 > TS。在第7 d时各处理CO₂释放速率最高，在第14 d时渐渐处于平稳下降状态，培养35 d后，各处理土壤有机碳矿化强度很小，大部分有机碳被固定在土壤中，其中TM处理有机碳矿化强度最小。总之，还田菌渣越多，土壤中被固定的碳越多。中国生态农业学报. 2017 25(2): 267-275.

基于土壤功能的中国主要农作物可能源化秸秆生态潜力分析

朱开伟, 刘贞, 欧训民, 贺良萍, 林金钗 — 2017-02-01

朱开伟, 刘贞, 欧训民, 贺良萍, 林金钗秸秆生态还田对我国生态农业的发展以及秸秆能源化的可持续发展有着重要的意义。据此，从防止水土流失、维持土壤有机质和长期作物产量的角度，提出了土壤生态保留量的概念，并设计了不同农作物秸秆的3种生态保留量情景（低情景、中情景和高情景）；综合运用灰色神经网络、线性回归等方法对上述因素进行预测，构建了自下而上的动态评价模型，对中国各区域可能源化秸秆资源的生态潜力进行评价分析，并提出了相关发展建议。研究发现：①在低、中、高农作物秸秆生态保留量情景中，2030年可能源化秸秆生态总量分别为22 796万t、13 718万t和7 756万t，秸秆资源密度分别约为172 t·km^-2、103 t·km^-2和58 t·km^-2；在秸秆资源构成方面，低、中情景均以稻谷、薯类、小麦秸秆为主，而高情景则以薯类和甘蔗秸秆为主；3种情景中，可能源化秸秆资源均主要分布在河南、山东、黑龙江、四川等地。②在低情景中，仅北京、天津、上海和西藏不能发展直燃发电项目和燃料乙醇项目；中情景中，年产5万t燃料乙醇项目仅适合规划在福建、广东、广西、海南和重庆；高情景中，仅福建、广东、广西、海南和重庆可规划25 MW直燃发电项目或年产5万t的燃料乙醇项目。中国生态农业学报. 2017 25(2): 276-286.

沿海滩涂区土壤重金属含量分布及其有效态影响因素

姚荣江, 杨劲松, 谢文萍, 陈强, 伍丹华, 柏彦超 — 2017-02-01

姚荣江, 杨劲松, 谢文萍, 陈强, 伍丹华, 柏彦超为揭示沿海地区土壤重金属含量的空间分布特征及其与自然、人为因素的关联，以近年来围垦开发强度较大的江苏沿海某滩涂区为研究对象，采用经典统计与地统计相结合的方法研究了表层土壤主要重金属Pb、Cr、Cd、As全量与有效态含量状况及其空间分布，分析了沿海滩涂区土地利用方式对重金属含量的影响，探讨了重金属有效态含量与土壤理化性质的相关性。结果表明：目前研究区土壤环境质量状况良好，土壤Pb、Cr、Cd、As均呈累积趋势但基本都低于土壤环境质量一级标准值；土地利用方式不同程度地影响了Pb、Cr、Cd全量与有效态含量，As全量与有效态含量受土地利用方式影响较小；研究区土壤Pb、Cr、Cd全量与Pb、Cr有效态含量具有明显的趋势效应，且研究区土壤重金属全量与有效态含量的空间分布受大尺度的潮汐作用与小尺度的人为因素的共同控制；土壤Pb、Cr、Cd有效态含量与黏粒含量、阳离子交换量和pH显著负相关，与有机质呈显著正相关，土壤As有效态含量仅与土壤pH显著正相关。本研究为沿海滩涂区土壤重金属源头减量、活性钝化、污染消减与风险防范提供科学依据。中国生态农业学报. 2017 25(2): 287-298.

NCAR/CLM系列陆面模式对内蒙古地表温度的模拟评估

张超, 宋海清, 吴国周, 李云鹏 — 2017-02-01

张超, 宋海清, 吴国周, 李云鹏地表温度是影响陆-气之间能量和物质交换的重要地球物理变量，对调节全球气候系统能量循环起着不可或缺的作用。为探讨美国国家大气研究中心（The National Center for Atmospheric Research，NCAR）公共陆面模式（Community Land Model，CLM）对地表温度的模拟能力，利用1948-2004年美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）大气强迫场和NCAR陆面模式CLM3.0、CLM3.5、CLM4.0和CLM4.5对内蒙古地区1981-2004年的地表温度进行off-line模拟，并与观测地面温度资料进行对比。结果表明：NCAR/CLM系列陆面模式模拟地表温度都能较好地再现内蒙古地表温度的时空变化特征，与台站观测有着较好的一致性，其中CLM4.5在内蒙古地区模拟能力最好，与观测的相关系数最高、平均偏差和均方根误差都最小，这主要得益于CLM4.5对粗糙度计算的改进；不同版本CLM模拟地表温度普遍较观测数值偏低，在冬季各版本CLM模拟结果与观测值之间的平均偏差达到最小，在夏季的偏差增大，尤其是在东部地区，夏季偏差3℃以上，说明对最高地表温度的模拟能力东部和中部地区明显低于西部地区；西部地区各个版本差别并不如东部和中部地区明显，这与CLM4.0和CLM4.5改进了雪模式和水文过程有关。综上，CLM4.0和CLM4.5在内蒙古地区有较好的适用性，且模拟值均低于实测地表温度，冬季偏差较小，夏季偏差增大，东部地区偏差大于中部和西部地区。中国生态农业学报. 2017 25(2): 299-308.