中国生态农业学报(中英文)

微塑料对农田生态系统的影响: 研究现状与展望

吕一涵, 周杰, 杨亚东, 臧华栋, 胡跃高, 曾昭海 — 2022-01-08

吕一涵, 周杰, 杨亚东, 臧华栋, 胡跃高, 曾昭海近年来, 微塑料污染成为全球关注的热点问题。在农田生态系统中地膜覆盖、灌溉用水、有机肥施用等措施在提升作物产量的同时, 都会导致塑料残留。因耕作和紫外线辐射, 残留塑料逐步破碎降解, 形成微塑料(直径<5 mm), 进入土壤、作物与食物链系统, 威胁生态系统健康。本文系统总结了农田微塑料的来源、丰度、迁移特点和检测方法, 重点关注了微塑料在农田生态系统中对作物生长发育、微生物活性、土壤养分循环及温室气体排放等方面的影响。微塑料对作物-土壤-微生物系统产生的主要影响为: 1)微塑料含有的毒性添加剂(即增塑剂)与携带的有害物质(如有机污染物、重金属和病原体)随塑料颗粒在土壤中迁移, 可改变土壤理化性质, 并为微生物提供新生态栖息地, 对作物生长、土壤酶和微生物活性造成影响; 2)微塑料含有大量碳(通常约为90%), 影响其他元素(如氮和磷)循环, 进而影响微生物活性。土壤性质改变也间接影响CO₂、N₂O和CH₄形成。由于聚合物类型、大小、形状和浓度的高度可变性, 微塑料对作物生产和土壤生物地球化学过程的影响及其机制有待深入探究。本文还展望了未来农田生态系统微塑料的研究方向和重点。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 1-14.

生物有机肥与化肥配施对稻田氨挥发的影响

张靖, 朱潇, 沈健林, 李勇, 王娟, 吴金水 — 2022-01-08

张靖, 朱潇, 沈健林, 李勇, 王娟, 吴金水氨挥发是农田氮素损失的重要途径之一, 氨排放到大气中后与酸性气体反应形成二次气溶胶, 对空气质量有重要影响。本文研究了生物有机肥与化肥配施对稻田氨挥发的效果及主要机制, 旨在探索有效的稻田氨减排措施。本研究选取湖南省长沙县典型双季稻稻田, 开展为期两年4个稻季的田间试验, 设置不施氮肥(CK)、常规氮肥表施(CON)、生物有机肥替代40%氮肥+化肥表施(CB)、氮肥减量30%+生物有机肥替代40%减量氮肥+化肥深施(RBD) 4种施肥处理, 观测不同施肥处理下氨挥发动态及相关影响因素。两年的田间定位试验结果表明, 相同施氮量下, 采用生物有机肥与化肥配施显著降低了氨挥发(P<0.05), 且产量差异不显著。深施减氮结合生物有机肥与化肥配施, 氨挥发较CB处理进一步显著减少(P<0.05); 除2019年晚稻季外, 其余3个稻季CB处理与CON处理间水稻籽粒产量差异不显著。早、晚稻季, CB和RBD氨挥发累积量较CON处理分别降低25.2%~35.6%和63.2%~70.9% (P<0.05)。田面水铵态氮浓度与稻田氨挥发通量在各处理表现一致的变化趋势, 且呈现显著正相关(P<0.05), 表明施用生物有机肥及化学氮肥深施均可有效降低田面水铵态氮浓度, 从而减少氨挥发。综合两年的试验, 生物有机肥替代化肥结合深施减氮可减少稻田氨挥发达60%, 且不降低水稻产量, 可有效实现稻田氮肥减量、氨挥发减排。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 15-25.

玉米与大豆种间互作对根际细菌群落结构及多样性的影响

林伟伟, 李娜, 陈丽珊, 吴则焰, 林文雄, 沈荔花 — 2022-01-08

林伟伟, 李娜, 陈丽珊, 吴则焰, 林文雄, 沈荔花研究玉米||大豆种间互作对根际微生物群落结构的影响及其与产量的关系, 对于深入理解特定作物间套作模式的产量效应有重要理论与实际意义。本研究应用随机区组试验设计方法, 在玉米与大豆以最佳间作比例(2∶3)条件下, 采用无隔(无隔离)、网隔(尼龙网分隔)、全隔(塑料薄膜分隔) 3种种间根系间隔处理, 并以两作物的单作为对照, 借助BIOLOG和T-RFLP技术对不同处理下间作玉米与大豆的根际微生物多样性进行分析, 探究不同种间互作对微生物结构和功能的影响及其与复合作物群体产量的关系。结果表明, 玉米||大豆间作下, 无隔、网隔和全隔的根际土壤阻断处理的土地当量比分别为1.39、1.13和0.98, 同一间作模式下种间根系互作加强, 土地当量比随之提高。进一步分析表明, 无论是间作玉米还是间作大豆, 其根际土壤微生物多样性和均匀度指数均随根系互作加强而明显提高。AWCD分析根际微生物生理种群差异的结果显示, 在玉米与大豆间作体系中, 无隔和网隔处理的根际微生物对底物碳源利用能力分别占据第1和第2位; 全隔和单作下, 根际微生物对底物的利用能力相应降低; 而加强种间根系互作(即从网隔到无隔), 大豆根际微生物对6大类碳源底物中酚类碳源和羧酸类碳源利用能力有所下降, 对胺类碳源、聚合物类碳源、氨基酸类碳源和碳水化合物底物的利用能力分别提高181.01%、32.6%、37.84%和78.28%; 而玉米根际微生物对酚类碳源、聚合物类碳源和氨基酸类利用能力有所下降外, 对羧酸类碳源、碳水化合物类碳源和胺类碳源等底物利用能力分别提高46.26%、6.54%和15.84%。T-RFLP分析结果发现, 与全隔处理比较, 无隔处理的大豆根际红球菌属和喜盐芽孢杆菌属等优势菌群丰度明显增多。而玉米根际微生物中也发现相似生理功能红球菌属和芽孢杆菌属等有益优势菌群的丰度增多现象, 最终导致间作作物地上部产量和土地当量比提高。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 26-37.

壤中流形成机制及其生态水文效应研究进展

赵宇寒, 曹建生, 朱春雨, 阳辉 — 2022-01-08

赵宇寒, 曹建生, 朱春雨, 阳辉水是人类生存和经济社会发展的重要基础资源, 在气候变化和人类活动的双重影响下, 陆地水循环发生了深刻变化。壤中流是水循环的重要环节, 径流过程的重要组成部分, 河湖水的重要补给来源, 对流域径流形成、水源涵养、养分运移等过程产生重要影响, 是水文学和土壤学及生态水文学的研究热点、难点与重要科学问题。文章分析发现1990—2020年中国壤中流的发文数量和被引频次均逐渐增多，研究方向主要集中在环境、工程、水资源以及农业等方面, 主题分布在紫色土、湿地、氮素等方面。壤中流形成的主要影响因素包括土壤、地形、植被、降雨等。壤中流的几种生态水文效应包括土壤养分运移效应、水土保持、径流调节、水文预报效应等。最后文章提出了目前壤中流研究中的一些局限性, 并对未来的研究重点进行了展望，为重要生态系统修复与水源涵养功能提升提供参考。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 38-46.

1952年以来我国大豆单产变异特征及其影响因素研究

秦婷婷, 曹鑫悦, 周泽群, 褚超群, 方雨桐, 曲乐安, 支俊俊, 王震, 耿涛 — 2022-01-08

秦婷婷, 曹鑫悦, 周泽群, 褚超群, 方雨桐, 曲乐安, 支俊俊, 王震, 耿涛近几十年来, 我国大豆产需缺口不断扩大, 提升大豆单产水平已成为当前提高大豆总产量的首要可行举措。然而, 影响我国大豆单产的驱动因子及其地域空间差异特征并不明晰。本文通过搜集1952年、1965年、1978年、1990年、2000年、2010年和2017年的全国各省市农业统计年鉴等数据, 从大豆种植的管理措施、自然因素、科技水平、社会因素、经济因素等方面选取与大豆生产密切相关的13个因子, 以大豆单产作为目标变量构建增强回归树模型, 量化各因子的相对重要性及其与大豆单产之间的关系, 分析大豆单产的变异特征, 揭示全国尺度及4个大豆主产区之间的大豆单产驱动力时空分异特征。研究结果表明: 1)各年份的大豆单产变异系数为34.1%~73.2%, 表明全国各地市大豆单产之间存在较大的差异。本研究构建的增强回归树模型可有效解释43.3%的大豆单产变异性, 并可量化揭示各因子与大豆单产之间的非线性关系。2) 1952年以来影响我国大豆单产水平的最重要因素依次为大豆播种面积占农作物总种植面积的百分比(相对重要性为20.9%)、文盲率(18.9%)、每公顷化肥(折纯)施用量(10.7%)。3)不同主产区的大豆单产核心驱动力存在空间差异, 北方春大豆区的最重要因素为每公顷农业机械总动力(13.1%)、文盲率(11.8%), 黄淮海流域夏大豆区的最重要因素为每公顷化肥(折纯)施用量(25.6%)、每公顷农药(折纯)施用量(18.4%), 长江流域春夏大豆区的最重要因素为研发支出占地区生产总值的百分比(21.5%)、有效灌溉面积占农作物播种面积的百分比(14.3%), 南方多熟大豆区的最重要因素为每公顷化肥(折纯)施用量(22.7%)、第一产业占地区生产总值的百分比(13.3%)。4)大豆播种面积占农作物总播种面积的百分比对于全时期、改革开放前、改革开放后3个时期均是影响大豆单产最重要的因子, 改革开放前其他重要的因子包括文盲率和每公顷化肥(折纯)施用量, 改革开放后则包括每公顷农业机械总动力和年均温。总之, 我国各大豆主产区需合理施用化肥和农药, 努力提高机械化水平和农业生产者的知识水平, 本研究结果可为各省市采取有效措施提升大豆单产水平提供科学依据。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 47-56.

不同耐/感玉米品种的叶片光合荧光特性、授粉结实和产量构成因素对花期高温的反应

穆心愿, 马智艳, 张兰薰, 付景, 刘天学, 丁勇, 夏来坤, 张凤启, 张君, 齐建双, 赵霞, 唐保军 — 2022-01-08

穆心愿, 马智艳, 张兰薰, 付景, 刘天学, 丁勇, 夏来坤, 张凤启, 张君, 齐建双, 赵霞, 唐保军探讨不同基因型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力及产量构成对花期高温胁迫及恢复的响应, 以期为未来气候变暖条件下夏玉米稳产高产提供理论依据。采用人工模拟增温试验, 选取2个耐热型玉米品种(‘浚单20’和‘郑单958’)和2个热敏感型玉米品种(‘先玉335’和‘农华101’)为试验材料, 设置花期高温胁迫和大田常温对照2个处理, 研究花期高温胁迫及恢复对不同耐热性玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力、干物质积累与分配和产量构成的影响。结果表明, 花期高温胁迫显著降低了玉米穗粒数, 增加了空秆率, 进而导致籽粒产量显著下降, 且耐热型品种产量下降幅度小于热敏感型品种。与对照相比, 花期高温胁迫下耐热型和热敏感型品种穗粒数分别降低22.25%和67.18%, 百粒重分别降低2.03%和5.00%, 空秆率分别增加206.37%和283.00%, 籽粒产量分别降低31.84%和67.33%, 其中穗粒数、空秆率和籽粒产量差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫使得4个玉米品种有效绿叶面积和叶绿素含量降低, 光系统Ⅱ受损, 光合性能显著下降; 高温胁迫结束后, 光系统Ⅱ部分参数有所恢复, 叶绿素含量和净光合速率恢复至对照水平。花期高温胁迫对雌穗总小花数、雄穗总小花数和雄穗分枝数影响较小, 但使得散粉持续期缩短, 开花吐丝间隔期拉长, 造成雌雄不遇, 结实率显著降低。花期高温导致的授粉持续期缩短是结实率降低的主要原因。花期高温胁迫显著降低了4个玉米品种干物质积累量和干物质向穗(粒)的分配比例; 高温胁迫后, 耐热型和热敏感型品种成熟期的单株干物质量分别降低16.40%和25.73%, 籽粒干物质分配比率分别降低7.08%和46.80%, 差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫导致玉米光合性能下降, 雌雄穗协调发育受到抑制, 干物质积累量显著减少, 使得结实率下降, 穗粒数减少, 籽粒产量显著降低。花期高温胁迫对热敏感型品种的产量形成、光合荧光特性、雌雄穗发育和干物质积累与分配的影响均高于耐热型品种。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 57-71.

遮阴对浙北地区七叶一枝花生理生化指标及皂苷含量的影响

陈文, 刘守赞, 耿东杰, 顾依雯, 李者, 潘洁渝, 白岩 — 2022-01-08

陈文, 刘守赞, 耿东杰, 顾依雯, 李者, 潘洁渝, 白岩七叶一枝花[Paris polyphylla Smith var. chinensis (Franch.) Hara]为药材重楼的药源植物, 具有较好的抗肿瘤、抗炎等作用; 野生七叶一枝花生于海拔1800~3200 m林下, 目前已资源匮乏, 人工栽培尚不成规模, 同时, 七叶一枝花生长受光强影响显著, 强度不适时植株易萎蔫死亡, 因此, 研究遮阴处理对人工培育优质七叶一枝花具有重要意义。本文以6年生的七叶一枝花为试验材料, 设置不同遮阴条件(70%、80%、90%), 对重楼皂苷含量、光合色素含量、抗氧化酶活性、MDA含量、可溶性物质含量等指标进行测定, 探究遮阴程度对七叶一枝花中皂苷成分的影响规律。结果显示, 重楼皂苷含量与SOD活性、POD活性、MDA含量存在显著负相关性(P<0.05), 与叶绿素a/b、CAT活性、可溶性蛋白质含量存在显著正相关(P<0.05); 在遮阴80%的处理下, 重楼皂苷含量最高(重楼皂苷Ⅰ为1.45 mg∙g⁻¹, 重楼皂苷Ⅵ为2.52 mg∙g⁻¹, 重楼皂苷Ⅶ为3.22 mg∙g⁻¹, 总重楼皂苷为7.19 mg∙g⁻¹); 同时该遮阴下各项光合色素指标和可溶性蛋白质含量(11.28 mg∙g⁻¹)均为最高, POD (2.89 U∙g⁻¹∙min⁻¹)和SOD (105.01 U∙g⁻¹∙min⁻¹)活性最低, MDA (11.90 μmol∙g⁻¹)和脯氨酸(FP, 8.88 mg∙g⁻¹)含量最低。综上所述, 不同的遮阴程度对七叶一枝花中重楼皂苷含量和初生代谢影响较大; 其中80%遮阴处理有利于其重楼皂苷合成和积累, 有利于光合色素和可溶性蛋白质含量的提高; 较高或较低遮阴对七叶一枝花生长和重楼皂苷的含量均产生不利影响。本研究结果可为优化七叶一枝花人工栽培措施及获得优质药材提供理论参考。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 72-81.

不同光周期下叶面喷施纳米硒对生菜生长和品质的影响

梁祎, 郝文琴, 石玉, 王训军, 韩瑞锋, 成永三, 张毅 — 2022-01-08

梁祎, 郝文琴, 石玉, 王训军, 韩瑞锋, 成永三, 张毅本试验以‘意大利耐抽薹’生菜为试材, 采用水培法, 设置12 h/12 h (对照)、16 h/8 h、20 h/4 h 3个光周期和叶面喷施0 µmol∙L⁻¹、24 µmol∙L⁻¹和48 µmol∙L⁻¹纳米硒, 两者完全随机组合, 共9个处理, 以此探究两者对生菜生长和品质提升的交互作用, 并筛选出适宜生菜生长的最适处理, 为植物工厂在光环境下施加纳米硒提供理论依据和技术参考。结果表明: 1) 16 h/8 h光周期叶面喷施48 µmol∙L⁻¹纳米硒处理对生菜株高、地上部鲜重、地下部鲜重和根系活力的促进效果较佳。2) 20 h/4 h光周期叶面喷施48 µmol∙L⁻¹纳米硒处理对生菜光合色素含量的促进效果最佳。3) 16 h/8 h光周期处理生菜中可溶性糖、K、Na、Fe含量显著增加, 硝酸盐含量显著下降(P<0.05)。20 h/4 h光周期处理有利于提升可溶性蛋白质、还原糖含量, 但较长的光照处理不利于生菜中氨基酸、Ca、Mg、Zn、Fe、Mn含量提高, 甚至出现抑制效果。与对照(12 h/12 h光周期)相比, 16 h/8 h、20 h/4 h光周期处理均有利于生菜品质的提升, 而且叶面喷施纳米硒后进一步提升了生菜品质。此外, 本试验通过对生菜生长指标和部分品质指标采用主成分分析, 并对其综合排序, 结果表明16 h/8 h光周期下叶面喷施48 µmol∙L⁻¹纳米硒对生菜生长和品质的提质效果最佳。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 82-91.

外源褪黑素对盐胁迫下棉花幼苗形态及抗氧化系统的影响

段文静, 孟妍君, 江丹, 刘连涛, 张科, 张永江, 孙红春, 白志英, 李存东 — 2022-01-08

段文静, 孟妍君, 江丹, 刘连涛, 张科, 张永江, 孙红春, 白志英, 李存东褪黑素是一种有效的抗氧化剂, 能够促进逆境胁迫下植物的生长发育, 减缓逆境胁迫产生的伤害。棉花是我国重要的经济作物, 盐胁迫严重影响其生长发育。为探究褪黑素对盐胁迫下棉花生长发育的调控效应, 本研究以‘国欣棉9号’为材料, 设置不同浓度褪黑素浸种处理, 对盐胁迫下(150 mmol∙L⁻¹ NaCl)棉苗根系形态(总根长、总表面积、总体积、侧根数目、主根长、主根表面积、主根平均直径)进行了测定, 筛选出适宜的褪黑素浓度(10 μmol∙L⁻¹); 并分析正常生长条件(CK)、10 μmol∙L⁻¹褪黑素浸种(MT)、150 mmol∙L⁻¹ NaCl处理(S)、10 μmol∙L⁻¹褪黑素浸种和150 mmol∙L⁻¹ NaCl处理(MS)下棉花幼苗株高、干物重、根系形态、叶和根中抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)以及可溶性糖含量的变化。结果表明, 150 mmol∙L⁻¹ NaCl胁迫下, 棉苗株高比CK显著降低(P<0.05), 根系不发达, 干物重减少, 抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性及可溶性蛋白质含量显著降低(P<0.05), 而MDA含量增加(P<0.05); 10 μmol∙L⁻¹褪黑素浸种后, 提高了盐胁迫下棉苗株高及生物量, 显著增加了根系总根长、侧根数目和主根直径(P<0.05), 并提高了根与叶中的SOD、POD、CAT和APX活性(P<0.05), 增加了可溶性糖含量(P<0.05), 降低了MDA含量(P<0.05); 在无NaCl胁迫下, 10 μmol∙L⁻¹褪黑素浸种未能显著增加棉花株高, 但显著提高了主根直径和根中SOD、POD、CAT、APX活性(P<0.05), 增加了可溶性糖含量(P<0.05), 降低了MDA含量(P<0.05)。对19个代表性指标进行Spearman相关分析, 发现棉花幼苗总干重与株高、根系形态(总根长、主根长、根系平均直径、总侧根数目)、抗氧化酶活性(根与叶SOD、POD、CAT、APX)、可溶性糖含量均呈现显著正相关, 而与根和叶中MDA含量呈显著负相关。综合分析认为, 外源褪黑素可通过促进棉苗侧根发育和主根直径增粗以及增加抗氧化酶活性和可溶性糖含量, 减缓盐胁迫对棉花幼苗产生的伤害, 促进株高增加及干物质积累, 提高了棉苗的抗盐性。此外, 外源褪黑素还可促进正常条件下棉花幼苗发育, 这为褪黑素的开发利用及棉花栽培调控提供了理论依据。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 92-104.

农田土壤中真菌群落在时间序列对铬胁迫的响应机制

白雪, 赵鑫宇, 景秀清, 赵晓东, 燕平梅, 赵鹏宇 — 2022-01-08

白雪, 赵鑫宇, 景秀清, 赵晓东, 燕平梅, 赵鹏宇为探究农田土壤中真菌群落在时间序列对铬胁迫的响应机制及演变特征, 本研究以种植‘晋谷21号’谷子的土壤 (偏碱性的褐土) 为试验材料, 并在铬处理 (1 mmol∙L⁻¹ Cr⁶⁺) 前 (CK) 及处理后6 h (Cr_6 h) 与6 d (Cr_6 d) 分别取样, 通过高通量测序及数据统计分析, 探究农田土壤中真菌群落在铬胁迫时间序列上的响应机制、群落构建驱动机制及功能预测分析。结果表明, 铬胁迫时间序列上, 农田土壤中真菌群落的组成结构差异显著, α多样性中的Shannon指数在Cr_6 d阶段显著下降 (CK为4.17、 Cr_6 h为3.81, Cr_6 d为3.23); 土壤中真菌群落的构建主要由随机过程主导 (beta NTI: −0.16, −0.71, −0.23); 且随铬胁迫时间增长, 群落分布更加广泛(迁移率m: CK为0.066、Cr_6 h为0.132、Cr_6 d为0.163), 即迁移率增大, 种间关系以共生为主, 赤霉菌属、镰刀菌属、金孢子菌属等是共生网络中的关键菌种; 功能预测分析表明铬胁迫时间序列上土壤中真菌群落以病原、腐生营养型为主, 高丰度的镰刀菌属等表明土壤中可能存在病原菌污染。研究结果表明在铬胁迫时间序列上, 土壤中真菌群落组分及组成结构变化显著, 群落构建由随机过程主导且群落所受扩散限制减小, 共生网络的种间关系复杂化。本研究通过铬胁迫处理农田土壤, 模拟土壤微生物群落对胁迫的应激与反应过程, 对重金属污染土壤的治理修复及推动可持续农业发展具有重要意义。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 105-115.

基于文献分析的氮肥用量对小麦玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响

肖广敏, 茹淑华, 孙世友, 赵欧亚, 侯利敏, 王策, 王凌, 刘蕾, 张国印 — 2022-01-08

肖广敏, 茹淑华, 孙世友, 赵欧亚, 侯利敏, 王策, 王凌, 刘蕾, 张国印氮淋溶是氮素损失的主要途径之一, 土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化, 对人体健康和生态环境产生严重危害。为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响, 利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WoS), 收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献, 采用回归方程和T检验等统计学方法分析不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响。结果表明, 随着化肥施氮量的增加, 小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势。小麦季和玉米季平均施氮量差异不显著, 但小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(P<0.01)。在施氮量接近的条件下, 采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异, 两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法在田间应用。回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg∙hm⁻²时较好, 随着施氮量的增加拟合精确度降低。玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季, 冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 116-125.

Trinity protection and evaluation of farmland ecosystem in the Central Plain of Liaoning, Northeast China

QIAN Fengkui, ZHANG Xiaoxia, ZHANG Jingye, SUN Fujun — 2022-01-08

QIAN Fengkui, ZHANG Xiaoxia, ZHANG Jingye, SUN Fujun Farmland is an essential natural resource, and in recent times, farmland protection has become an issue of increasing global concern. Trinity protection of farmland quantity, quality, and ecological conditions (FQQEC) is a systematic hierarchical concept that encompasses the innovative application of theory and technology toward the transformation from traditional to modern farmland protection. In this empirical study, which focuses on the Central Plain of Liaoning, China, we sought to assess the spatial agglomeration of FQQEC by utilizing spatial autocorrelation analysis and dividing the farmland trinity protection zone based on spatial overlay analysis. The results revealed that the distribution of the spatial agglomeration of FQQEC showed distinct correlations of high-high (36.2%, 24.2%, and 9.7% of the total area for farmland quantity, quality, and ecological conditions, respectively), low-low (19.5%, 12.6%, and 11.6% coverage), high-low (0.6%, 1.2%, and 0.7% coverage), low-high (0.4%, 0.4%, and 1.3% coverage), and non-significant (43.3%, 61.4%, and 76.7% coverage) types, and the rank order of the degree of spatial agglomeration was farmland quantity > farmland quality > ecological conditions, which also represented the diverse distribution and utilization characteristics of FQQEC. On the basis of these findings, trinity protection zoning of farmland was established through different permutations and combinations of H-, L-, and non-significant types, and finally grouped into four primary and ten secondary categories. Collectively, our results indicate that wherever possible, it is essential to enhance the desirable impacts of the H type and eliminate the detrimental impacts of the L type in the FQQEC, based farmland consolidation, including the establishment of high-standard and permanent farmland, and adopting sustainable agricultural practices. 中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 126-137.

实现地下水压采目标的精准控灌决策支持系统研究

王鸿玺, 李红军, 齐永青, 董增波, 李飞, 阎超, 邵立威, 张喜英 — 2022-01-08

王鸿玺, 李红军, 齐永青, 董增波, 李飞, 阎超, 邵立威, 张喜英河北是我国重要的粮食主产省之一, 作物高产稳产严重依赖灌溉, 多年对地下水超采导致地下水位逐年下降, 威胁区域灌溉农业可持续发展。在地下水限采政策实施后, 如何实现地下水压采目标下利用有限灌水维持区域粮食生产能力, 对实现区域粮食安全和水资源可持续利用具有重要意义。本研究提出了依据国网河北电力公司对河北平原农用机井电气化改造实现的灌溉用电实时采集和计量, 通过“以电折水”换算, 根据用电数据调控地下水开采, 实现地下水开采总量控制, 满足地下水压采目标。在此基础上, 建立针对区域主要粮食作物冬小麦-夏玉米一年两熟有限供水下的优化灌水制度和灌水调控土壤主要耗水层水分下限指标, 通过提升限量供水下的水分利用效率, 维持限水条件下区域粮食生产能力。集成用电信息和限量灌溉决策指标, 形成确保地下水压采目标的精准控灌决策支持系统, 服务农业生产。该决策支持系统可在实现调控灌溉水量的同时, 进行优化灌溉决策, 既满足政府对区域地下水开采的调控需求, 也满足不同经营规模农户用水管理的需求, 具有良好的应用前景。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 138-152.

农户采纳有机农业的影响因素及其空间效应—基于新疆农户调查数据—基于新疆农户调查数据

卢瑜, 向平安, 余亮 — 2022-01-08

卢瑜, 向平安, 余亮洞悉农户采纳有机农业的影响机制是设计有机农业推广政策的前提。本研究通过构建空间杜宾Probit模型, 利用新疆农户调查数据, 探究了农户采纳有机农业的影响因素及空间效应, 并将影响因素的空间效应分解为直接效应和空间溢出效应, 以明确其作用路径。研究发现: 1)示范区、加入合作组织、社会网络、社会规范、合同保障、社会信任、风险偏好、引导政策、激励政策、劳动力、农户认知和年龄均对有机农业采纳行为有显著正向影响, 且总效应依序递减; 其中不同维度社会网络的作用存在较大差异, 产业组织网络对于农户有机农业采纳正向作用大于邻里网络。2)农户有机农业采纳行为存在显著空间依赖性, 采纳行为主要受各因素直接效应的影响, 但邻近农户特征变量的空间溢出效应不容忽视, 尤其是国家有机产品认证示范(创建)区和合作组织的空间溢出效应显著。公共部门的有机农业支持政策可向示范性经营主体倾斜, 通过加大宣传推广、财政、金融与技术支持, 大力培育和发展农业龙头企业和农民合作组织等产业组织, 创建有机产品认证示范区, 提高农户的有机农业认知来促进农户采纳有机农业。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 153-165.

农户分化视角下农业水价政策改革与节水技术采用倾向研究—基于河北地区农户调研数据—基于河北地区农户调研数据

刘维哲, 王西琴 — 2022-01-08

刘维哲, 王西琴作为农业水资源管理机制的重要创新, 农业水价政策改革旨在从需求侧管理角度出发引导农民进行灌溉行为的调整。本文以河北农业水价改革地区为研究对象, 实证检验了水价政策改革对节水技术采用的影响, 并基于技术属性和禀赋差异探讨了农户分化在技术采用中的倾向差异。研究发现: 1) “超用加价”模式的水价政策改革显著促进了节水技术的使用; 2)农户分化导致了节水技术选择中存在倾向差异, 低兼业农户倾向于使用抗旱品种和传统节水技术, 高兼业农户倾向于仅使用抗旱品种, 水价改革并未有效促进农户使用喷灌、滴灌等现代节水设施; 3)提升农民对节水技术有效性认知和水资源稀缺预期, 降低农民对节水技术使用的风险性感知可有效促进农户使用节水技术, 家庭非农就业程度对节水技术采用具有显著负向影响。未来应进一步推进水价政策改革试点, 同时需关注节水技术属性特点进行针对性推广。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(1): 166-174.