中国生态农业学报(中英文)

土壤有机碳矿物固持机制及其影响因素

陈梦蝶, 崔晓阳 — 2022-02-08

陈梦蝶, 崔晓阳土壤碳库是陆地生态系统的最大碳库, 其在碳循环中起到重要作用。考虑到温室效应的日益严重, 增加土壤有机碳的稳定性成为迫在眉睫的问题。研究证实, 矿物吸附机制是最重要的土壤有机碳稳定机制之一。矿物吸附有机碳容量和稳定性受多重因素影响。土壤矿物类型、结晶程度和径级大小等矿物因素影响矿物吸附能力和机制。非晶质矿物如水铝英石和伊毛缟石对有机碳有很强的吸附能力。植物源碳多被粗径级矿物吸附, 微生物碳则易被细径级矿物吸附。微生物途径形成的微生物碳富集在微生物“热点”地区, 即矿物表面孔隙。微生物降解对矿物结合有机碳的形成有双重作用, 一方面微生物和矿物竞争活性有机碳, 部分矿化成CO₂释放到大气中, 部分转化为微生物生物量被微生物循环利用或被矿物吸附。另一方面, 微生物分解惰性有机碳, 使其更易被矿物吸附。除上述因素外, 土壤物理性质、化学性质和土地利用等因素均影响矿物吸附能力。矿物在土壤碳储中的地位毋庸置疑, 研究矿物吸附有机碳机制和因素, 有助于增加土壤碳储量。本文对以往土壤碳研究中与矿物有关的内容进行了总结归纳, 旨在推断矿物保护土壤有机碳相关规律, 为增加土壤碳储量、缓解气候变暖对土壤碳储影响提供理论基础。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 175-183.

农户认知、景观异质性与地表节肢动物的关系—基于中介效应模型—基于中介效应模型

边振兴, 初琢明, 张宇飞, 佟昊轩, 于淼 — 2022-02-08

边振兴, 初琢明, 张宇飞, 佟昊轩, 于淼目前人类活动逐渐增强, 农户活动也成为耕地和耕地景观保护过程中研究的热点问题。本研究以辽宁省建平县540份农户调查数据为实证, 探究农户认知对耕地景观中地表节肢动物生物多样性的影响, 以及景观异质性在其中发挥的中介效应。通过构建中介效应模型, 研究农户认知、农业景观异质性与地表节肢动物多样性三者间的逻辑关系, 为耕地景观保护提供理论依据。研究结果表明: 1)农户的不同认知对耕地景观中地表节肢动物多样性产生不同的影响, 其中农户对农药化肥施用认知、农业机械认知、耕地景观生态特征认知对地表节肢动物多样性具有正向影响, 表现为认知程度越好则耕地景观中地表节肢动物的多样性越高; 规模经营方式认知、农户耕地保护相关政策认知对其具有负向影响, 表现为认知程度越好则地表节肢动物的多样性越低, 此结论与预期有所不同, 进一步证实了农户“效果预期”对行为的重要影响。2)农业景观异质性在农户认知影响地表节肢动物多样性过程中的中介效应显著, 即农户认知通过影响农业景观异质性会间接影响地表节肢动物的多样性。基于此, 政府应加强农村教育投入, 进行农业生态保护知识科普, 提升农户对于耕地保护认知的水平; 重视耕地景观格局的优化, 适当增加非耕作生境, 最终保护地表节肢动物多样性, 增强耕地系统生态效益。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 184-193.

有机氮和土著AMF对辣椒||菜豆生长及竞争力的影响

周洪印, 张仕颖, 赵乾旭, 李秉轩, 包立, 岳献荣, 夏运生 — 2022-02-08

周洪印, 张仕颖, 赵乾旭, 李秉轩, 包立, 岳献荣, 夏运生丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)能促进植物的养分吸收及生长发育。为探明AMF在不同施氮水平下对辣椒||菜豆间作体系植株生长与种间互补和养分竞争的关系, 采用盆栽试验, 设置3种种植模式(辣椒||菜豆间作、辣椒单作、菜豆单作)、2种土著AMF处理[不接种土著AMF(NM)、接种土著AMF(AMF)]和2种氮处理[不施氮(N0)、施有机氮120 mg(N)∙kg⁻¹ (N120)], 探讨设施条件下接种土著AMF、施有机氮与间作对辣椒和菜豆植株生长及种间竞争能力的影响。结果表明, 接种土著AMF均能侵染上述两种蔬菜, 施氮可促进间作植株的AMF侵染; 接种土著AMF也能促进两种寄主植物菜豆和辣椒的生长, 与NM相比, 接种土著AMF使辣椒、菜豆植株地上生物量和株高均明显增加, 并能提高两种蔬菜氮素吸收效率。NM条件下辣椒对资源的竞争能力强于菜豆, 辣椒相对菜豆的种间竞争能力为0.60, 辣椒处于优势地位; 在AMF条件下辣椒对资源的竞争能力低于菜豆, 辣椒相对菜豆的种间竞争能力为−0.37, 辣椒处于劣势地位; 且两者在N120处理下更明显, 分别较N0显著增加125%和降低19%。可见, 不同氮处理下辣椒和菜豆种间竞争能力有所不同。所有复合处理中, 接种土著AMF和施一定量的有机氮处理能显著促进辣椒和菜豆的生长, 也能显著改变辣椒相对菜豆的种间竞争能力。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 194-202.

Comparison of irrigation strategies for summer maize under deficit irrigation: Grain yield and water use efficiency

ZHENG Mengjing, ZHANG Lihua, ZHAI Lichao, DONG Zhiqiang, JIA Xiuling — 2022-02-08

ZHENG Mengjing, ZHANG Lihua, ZHAI Lichao, DONG Zhiqiang, JIA Xiuling The shortage of water resources in the North China Plain (NCP) poses a challenge to traditional agricultural irrigation methods. Adjusting and optimizing the irrigation mode is an important strategy for saving water and improving water use efficiency (WUE) and crop yield under water-limited irrigation conditions. Given this background, different irrigation modes were set in an automatic rainproof shed (to eliminate the effects of natural rainfall) in the two growing seasons of 2018 and 2019 to analyze the grain yield and WUE of summer maize. In this experiment, a randomized block design was adopted, and two irrigation methods were applied: border irrigation (BI) and micro-sprinkler irrigation (SI). Based on the total irrigation amount and frequency, sample plots were divided into two groups for comparison. Plots in the first group (SI-225 and BI-225) had the same total irrigation amount (50% of evapotranspiration, ET) but different irrigation frequencies. SI-225 was irrigated six times, namely at the emergent seedling stage (VE), sixth leaf stage (V6), tenth leaf stage (V10), thirteenth leaf stage (V13), tasseling stage (VT), and milk stage (R3). BI-225 was irrigated three times at VE, V10, and VT. Plots in the second group (SI-225, SI-280, SI-352, and BI-450) had the same irrigation frequency but different total irrigation amounts (50%, 60%, 80%, and 100% of ET). Among them, SI-225 and BI-450 received a fixed amount of water per irrigation event, whereas SI-280 and SI-352 underwent supplementary irrigation according to their soil moisture content. The results showed that, compared with those of BI-225, the grain yield of SI-225 increased by 17.7%−20.2% and its WUE increased by 9.2%−12.7%. Further analysis of physiological characteristics revealed that SI-225 showed an improved upper soil water status (0−40 cm), increased photosynthetic rate (P_n), leaf area index (LAI), and dry matter accumulation, and consequently higher yield and WUE due to modest but highly frequent irrigation. Under the same irrigation frequency, the grain yields of SI-225 and SI-280 decreased by 21.2% and 12.0%, respectively, compared with that of BI-450. However, total water consumption during the growth period was reduced due to the decrease in LAI and transpiration rate (T_r) of SI-225 and SI-280, which resulted in an improved WUE. The grain yield of SI-352 did not differ significantly from that of BI-450, but its ET decreased by 9.8% due to the optimization of LAI and T_r, its irrigation amount decreased by 21.8%, and its WUE increased by 5.1%. Therefore, under water-limited irrigation conditions (50% of ET), the yield and WUE of summer maize could be increased by increasing the irrigation frequency, with modest but highly frequent irrigation promoting the best results. Moreover, under moderate water limitation (80% of ET), the application of micro-spraying supplementary irrigation based on soil moisture content allowed to achieve a stable yield and a high WUE. These results provide a theoretical reference for improving the efficiency of agricultural water use in water-deficient areas of the NCP. 中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 203-215.

品种和气象因子对马铃薯主要品质的影响

张佳莹, 李扬, 王靖, 胡琦, 黄明霞, 刘霞霞 — 2022-02-08

张佳莹, 李扬, 王靖, 胡琦, 黄明霞, 刘霞霞品种和气象因子是决定马铃薯块茎品质的主要因素, 分析不同播期下生育期气象因子对不同品种马铃薯主要品质的影响对保障我国食物安全、丰富人民饮食结构具有重要意义。本文基于2018—2020年内蒙古武川马铃薯播期-品种耦合试验, 探究马铃薯块茎主要品质指标(粗蛋白、可溶性糖、淀粉和维生素C)随品种和播期的变化规律, 并解析不同品种和播期下各生育阶段气象因子对马铃薯主要品质的影响。主要结果如下: 马铃薯块茎主要品质指标变异系数为可溶性糖>淀粉>维生素C>粗蛋白; 基于隶属函数值的结果表明早熟品种‘费乌瑞它’早播(4月27日)、中熟品种‘康尼贝克’晚播(6月2日)和晚熟品种‘克新一号’中播(5月15日)的综合品质高于其他处理。播期和品种调控对马铃薯品质存在显著影响。而生殖生长阶段尤其是开花−成熟阶段的气象因子决定了主要品质指标的形成, 限制当地马铃薯品质提升的主要气象因子为生育期平均温度和降水量。‘费乌瑞它’粗蛋白含量随开花−成熟期的有效积温、日均温增加表现出显著下降趋势(P<0.05), 品种‘克新一号’粗蛋白含量随全生育期降水量增加表现出极显著下降趋势(P<0.01), 品种‘康尼贝克’粗蛋白含量和生育期气象因子均无显著相关。本研究定量了品种和气象因子对马铃薯块茎主要品质的影响, 结果可为优质马铃薯的品种筛选和科学种植提供理论依据。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 216-225.

不同贮藏温度对绿熟期辣椒果实品质的影响

高成安, 毛奇, 万红建, 姚祝平, 周国治, 阮美颖, 王荣青, 叶青静, 陈双臣, 程远 — 2022-02-08

高成安, 毛奇, 万红建, 姚祝平, 周国治, 阮美颖, 王荣青, 叶青静, 陈双臣, 程远为探究不同贮藏温度对采后辣椒果实品质的影响, 本研究模拟辣椒田间生产中的贮藏温度条件——常温(20 ℃)和高温(30 ℃), 对辣椒(Capsicum annum L.)品种‘P1808’的绿熟期果实进行短期贮藏, 并在贮藏后24 h和48 h分别对果实硬度、失水率、辣椒素类物质、氨基酸含量等商品性、风味和营养品质相关指标进行测定和比较分析。研究结果表明, 常温贮藏24 h和48 h条件下, 辣椒素类物质含量先升高后降低(24 h升高50%以上), 叶绿素类物质下降后维持在一定水平, 而失水率、相对电导率和蛋白质含量呈逐步上升趋势。而高温贮藏24 h和48 h条件下, 辣椒素类物质含量逐步升高(24 h升高近50%, 48 h升高近150%), 叶绿素含量逐步下降, 硬度48 h后显著下降, 而失水率、丙二醛、相对电导率和总胡罗卜素含量显著上升。对不同温度贮藏48 h后的辣椒果实氨基酸组成和营养价值分析结果表明, 不论是常温还是高温, 贮藏48 h后辣椒果实中不同种类氨基酸均有一定程度的积累, 而常温贮藏在提升总氨基酸、人体必需氨基酸、儿童必需氨基酸及各类风味相关氨基酸的含量上效果尤为显著。从氨基酸营养价值角度考虑, 蛋氨酸+胱氨酸是辣椒果实的第一限制氨基酸, 与对照相比, 常温和高温贮藏48 h均会导致辣椒果实中缬氨酸和异亮氨酸均低于氨基酸模式谱标准。本研究结果有望为田间辣椒贮藏保鲜提供理论支撑和实践指导。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 226-235.

水稻OsMYB57基因表达的调控与其化感抑草作用

杨陆可, 王浩, 高钰杰, 严雪, 母丹, 林文雄, 方长旬 — 2022-02-08

杨陆可, 王浩, 高钰杰, 严雪, 母丹, 林文雄, 方长旬转录因子MYB57能够调控水稻化感抑草能力。为进一步研究调控OsMYB57基因表达的上游因子, 以化感水稻‘PI312777’和非化感水稻‘Lemont’为对象, 分离鉴定了OsMYB57基因启动子的转录因子。结果显示, OsMYB57基因表达受转录因子basic helix-loop-helix protein 009 (bHLH009, 基因: OsMYC2)、LOC_Os04g32590.1 (基因: Os04g0397500)、LOC_Os02g31160.1 (基因: Os02g0516800)以及转录调节因子 LOC_Os03g25430.1 (基因: Os03g0370250)、LOC_Os03g50110.1 (基因: Os03g0708800)等的调控。稗草胁迫下的‘PI312777’和‘Lemont’中的这些基因上调表达。bHLH009 (OsMYC2)是茉莉酸信号途径的调节因子, 外源添加0.05 mmol∙L⁻¹茉莉酸甲酯(MeJA)不同程度提高了‘PI312777’和‘Lemont’中的OsMYC2、Os04g0397500、Os02g0516800、Os03g0370250和Os03g0708800基因的表达, 水稻根系分泌液对稗草的化感抑制率提高; 化感水稻‘PI312777’根系分泌液对稗草地上和地下部生物量的抑制率分别提高25.82%和17.01%; 而非化感水稻‘Lemont’根系分泌液的抑制率则分别提高5.30%和15.36%。本研究表明, OsMYB57基因表达受bHLH009 (MYC2)等的转录调控, 适宜浓度的茉莉酸甲酯则能够促进OsMYC2的表达, 进而调控提高OsMYB57表达, 增强水稻化感抑草能力。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 236-247.

生物熏蒸配施微生物菌剂对西瓜连作土壤真菌群落结构的影响

常芳娟, 张贵云, 张丽萍, 吕贝贝, 刘珍, 范巧兰, 姚众 — 2022-02-08

常芳娟, 张贵云, 张丽萍, 吕贝贝, 刘珍, 范巧兰, 姚众土壤微生物区系变化引起的土传病害一直是制约西瓜产业健康发展的重要因素, 为揭示土壤真菌群落对生物熏蒸及配施微生物菌剂的响应机制, 本研究在连续种植两年的西瓜田设置生物熏蒸(R)、生物熏蒸配施微生物菌剂(RB)和空白对照(CK)处理, 于西瓜初花期采集土样, 采用Illumina HiSeq高通量测序技术, 分析生物熏蒸及配施微生物菌剂对连作西瓜土壤真菌群落组成和多样性的影响及其与土壤环境因子间的相关性。结果表明: 与CK相比, R和RB处理均提高了土壤碱解氮、有效磷、速效钾、全氮及有机质含量, 降低了土壤pH; Alpha多样性指数显示, R和RB处理显著降低了土壤真菌群落丰富度和多样性, 表现为R

鸡粪添加对蔬菜废弃物堆肥腐殖化过程的影响

张陆, 曹玉博, 王惟帅, 张新媛, 王选, 姚培清, 刘双, 王红, 马林 — 2022-02-08

张陆, 曹玉博, 王惟帅, 张新媛, 王选, 姚培清, 刘双, 王红, 马林蔬菜废弃物是富含有机质和氮磷养分的潜在有机肥资源, 然而高木质纤维素含量制约了堆肥进程, 添加鸡粪可加快木质纤维素的降解, 而目前关于鸡粪添加量对蔬菜废弃物堆肥过程中腐殖化的影响尚不清楚。本文以黄化干枯后的甜瓜秧为原料(对照, CK), 添加不同比例鸡粪(25%、50%)进行高温好氧堆肥, 通过分析堆肥过程中的温度、碳氮变化、木质纤维素、腐殖质及种子发芽指数等指标, 解析鸡粪活性物质添加对蔬菜废弃物堆肥过程中木质纤维素降解及腐殖化过程的影响。结果表明, 鸡粪添加提高了初始物料活性碳氮(可溶性有机碳和可溶性氮)含量, 加速堆肥升温并延长了堆肥高温期时间。50%鸡粪添加(CM50)显著促进了有机质和木质纤维素降解, 较CK有机质和木质纤维素降解率分别提高18.5%和16.9%, 但腐殖酸含量并无明显提高; 适量鸡粪添加(25%)可有效促进腐殖酸的生成, 其含量较CK和CM50处理分别提高56.7%和48.6%。多种腐熟指标表明, 添加25%鸡粪处理腐熟程度最高, 其腐殖化指数、聚合度、发芽指数分别为14%、3.5和83%。冗余分析(RDA)表明, 可溶性有机碳、木质纤维素、富里酸的降解及腐殖酸的形成是促进堆肥腐熟的关键因素。因此, 鸡粪添加可显著促进蔬菜废弃物中木制纤维素的降解, 然而过量鸡粪添加会导致木质纤维素被完全矿化而损失, 不利于腐殖酸的形成。适量添加鸡粪是加快蔬菜废弃物堆肥过程中木质纤维素降解并促成腐殖酸形成的关键。研究结果可为蔬菜废弃物堆肥工业化生产提供理论依据。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 258-267.

畜禽粪便堆放地土壤中抗生素抗性基因和细菌群落的垂直分布特征

韩婉雪, 王凤花, 柏兆海, 李文彦, 王新珍, 马林 — 2022-02-08

韩婉雪, 王凤花, 柏兆海, 李文彦, 王新珍, 马林本文通过对养殖场猪粪和鸡粪堆放地0~100 cm土壤样品的采集和分析, 研究了长期堆放畜禽粪便对土壤中抗生素抗性基因(简称“抗性基因”)和细菌群落结构垂直分布的影响。定量PCR结果表明, 与对照土壤相比, 猪粪和鸡粪堆放增加了0~100 cm土壤中四环素类抗性基因(tetC、tetG、tetL、tetW)、磺胺类抗性基因(sulI、sulII)以及整合酶基因(intI1)的检出率和检出丰度, 说明粪肥堆放造成堆放地土壤中抗性基因污染。聚类分析结果表明, 抗性基因和intI1基因的丰度随土壤深度呈递减趋势, 且主要集中在0~30 cm土层, 表明堆放地土壤中抗性基因存在向下层土壤迁移的风险。相关性分析表明, intI1基因分别与抗性基因呈显著正相关, 说明intI1基因可能在抗性基因传播中起着重要作用。同时高通量测序结果表明, 与对照土壤相比, 猪粪和鸡粪堆放显著降低了0~10 cm和10~30 cm土层细菌群落结构的多样性, 0~30 cm土层中, 猪粪和鸡粪堆放地土壤中细菌群落结构与对照土壤的差异要高于深层土壤。此外, 方差分解分析结果表明, 土壤化学性质和细菌群落结构均影响了土壤中抗性基因的垂直分布, 且细菌群落结构的变化是其主要的影响因素。本研究可为控制畜禽粪便堆放地土壤中抗性基因污染提供科学依据。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 268-275.

非参数化蒸散发估算方法在华北灌溉农田的适用性评价

张晓龙, 张玉翠, 石嘉丽, 王妍, 沈彦军 — 2022-02-08

张晓龙, 张玉翠, 石嘉丽, 王妍, 沈彦军蒸散发是水循环和地表能量平衡系统重要的组成部分之一, 是农业、水资源管理和气候变化研究中的基础信息。非参数化蒸散发估算方法避免了复杂的参数化过程, 降低了计算过程的不确定性, 具有广阔的应用前景。本文基于华北灌溉农田中国科学院栾城农业生态系统试验站、中国科学院禹城综合试验站和北京师范大学馆陶试验站3个通量站点的观测数据, 利用非参数化方法估算3个站点30 min和日尺度蒸散发, 利用能量残差闭合修正方法修正后的通量数据为验证参考值, 评价非参数化蒸散发估算方法在华北平原灌溉农田不同季节和不同时间尺度的适用性。结果显示: 1) 非参数化方法在华北灌溉农田不同作物类型、不同时间尺度具有可靠和稳健的表现, 估算结果可以较好地反映季节及日内变化特征, 但总体上低估蒸散发; 对比估算值与参考值, 在日尺度上, 平均偏差为−16.18~−12.88 W∙m⁻², 决定系数为0.80~0.83, 均方根误差为22.45~31.06 W∙m⁻², Nash-Sutcliffe效率系数为0.66~0.75; 在30 min尺度上, 平均偏差为−13.30~−7.68 W∙m⁻², 决定系数均为0.88, 均方根误差为39.22~42.15 W∙m⁻², Nash-Sutcliffe效率系数为0.86~0.87。2)非参数化估算方法在水分供应较充足或作物生长茂盛时较严重低估潜热通量, 而在较干燥或作物稀疏时轻度低估或不低估潜热通量。3)该方法对灌溉活动的响应考虑不足, 可能需要在模型结构上进一步改进以提高灌溉农田模拟精度。4)非参数化估算方法在华北灌溉农田中参数敏感性从高到低依次为地表空气温度、地表温度、地表净辐射和土壤热通量, 其中可忽略土壤热通量的影响。该研究不仅为非参数化蒸散发估算方法改进提供参考, 而且有助于加深对蒸散发理论的认识。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 276-289.

基于稀疏样点的南方丘陵地区耕地土壤有效磷制图

曹佳萍, 张黎明, 邱龙霞, 邢世和, 马丹 — 2022-02-08

曹佳萍, 张黎明, 邱龙霞, 邢世和, 马丹绘制耕地表层土壤有效磷空间分布图对精准农业管理和土壤环境评估具有重要意义。目前土壤磷数字制图研究大多面向充足土壤样点的平坦地区, 基于稀疏样点的南方丘陵地区耕地土壤有效磷制图效果尚不清楚。本文以典型南方丘陵地区福建省建瓯市为研究对象, 基于96个稀疏土壤实测样点, 利用空间分辨率为10 m的Sentinel-2遥感影像获取的遥感变量, 联合气象变量和地形变量建立随机森林(Random Forest, RF)模型预测建瓯市耕地表层土壤(0~20 cm)有效磷含量, 并对比5种不同环境变量组合下的RF模型精度。结果表明, 加入遥感变量后, 地形、气象和pH组合的RF模型预测有效磷含量的精度显著提升[决定系数(R²)从0.36提升至0.59], 联合全部变量(遥感、地形、气象和土壤pH)的RF模型预测精度最佳。遥感变量、气象变量、地形变量和土壤pH分别可以解释土壤有效磷含量的22.87%、30.64%、30.38%和16.11%, 其中年均温、pH、地形湿度指数和高程是影响南方丘陵地区耕地土壤有效磷空间分布的主导因素。因此, 利用遥感、气象、地形和土壤pH组合的RF模型是样点数量有限情况下预测南方丘陵地区县市域耕地土壤有效磷含量的有效方法。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 290-301.

基于地形复杂度的重庆市耕地“宜机化”改造适宜性评价

李伶俐, 李江文, 钟守琴, 杨朝现, 魏朝富 — 2022-02-08

李伶俐, 李江文, 钟守琴, 杨朝现, 魏朝富 “宜机化”改造是推进丘陵山地农业机械化发展的根本之路, 对其进行科学的适宜性评价能合理规划改造进程, 对提高丘陵山地“宜机化”改造的效率和准度具有重要意义。本文选取高程、坡度和地块破碎度等3个地形限制因素, 以重庆市各区县为评价单元, 结合GIS空间分析功能及数据包络法(DEA), 对耕地进行“宜机化”改造适宜性评价。结果表明: 1)重庆市耕地小而碎, 主要分布在中部和西部。2)耕地主要分布在坡度为6°~15°、海拔高度为200~500 m区域, 其中海拔在300~400 m范围内的耕地是“宜机化”改造最理想的区域, 占主要耕地的48.88%。3)通过自然间断点分级法(Jenks)将综合地形复杂度指数分段后得到6个适宜程度: 非常适宜、适宜、比较适宜、比较不适宜、不适宜和非常不适宜; 低于平均地形复杂度指数值的区县共25个, 包括处于非常适宜区的潼南区等9个区县、处于适宜区的璧山区等7个区县和处于比较适宜区的綦江区等9个区县。评价结果与重庆市地貌格局高度重合, 建议优先考虑在适宜性程度高的区县进行“宜机化”改造。因此, 在GIS空间分析功能的支撑下, 基于地形复杂度的适宜性评价方法能有效评价丘陵山地耕地“宜机化”改造的适宜性, 对耕地坡度<15°的区域进行“宜机化”改造将大大提升重庆市农业机械化程度, 重庆市耕地“宜机化”改造潜力大。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 302-313.

不同日照情况下太阳日辐射估算方法研究—以江苏为例—以江苏为例

张佩, 高苹, 谢小萍, 拉巴, 江旭, 陈诗瑶, 吴洪颜 — 2022-02-08

张佩, 高苹, 谢小萍, 拉巴, 江旭, 陈诗瑶, 吴洪颜太阳辐射是影响农田生态系统碳交换和能量收支等的关键因子。为了准确估算不同日照情况下的太阳日辐射量, 更好地开展农田生态系统的相关研究, 本文以江苏省为例, 利用淮安、吕泗和南京3个辐射观测站2005—2020年逐日气象资料和辐射资料, 以逐日日照时数是否为0, 将研究样本划分为无日照和有日照两类, 梳理了可观测得到的24个气象因子、3个地理因子, 通过相关分析确定了不同日照情况下太阳日辐射的高度相关因子; 选取3个站2005—2016年奇数年份的逐日资料样本作为建模集, 采用基于最小二乘法的逐步回归方式, 分别以太阳日辐射(GR)和日大气透明系数(太阳日辐射与天空辐射的比值, GR/SR)作为因变量建立了不同日照情况下的太阳日辐射估算模型; 选取3个站2005—2016年偶数年份的逐日资料样本为组间验证集、2017—2020年的逐日资料样本为组外验证集。通过比较模型的拟合效果及其对建模集、组间验证集和组外验证集太阳日辐射的估算效果, 最终确定太阳日辐射估算的最佳模型。结果表明: 1)无论是在无日照情况还是有日照情况下, 太阳日辐射都与各气象因子普遍呈现极显著相关(P<0.01)。其中在有日照情况下, 太阳日辐射与日照因子呈最强的相关性, 而在无日照情况下, 太阳日辐射与日最高地表温度表现出最强的相关性, 两者之间的相关系数高于其他气温类因子。2)无日照情况下应选择以太阳日辐射为因变量、以日最高地表温度和日露点温度为自变量的估算模型, 模型的决定系数R²为0.650, 对太阳日辐射的估算准确度接近75%; 在有日照情况下选择以日大气透明系数为因变量、以日日照百分率和日日照时数为自变量集的估算模型, 模型的决定系数R²可达0.769, 对太阳日辐射的估算准确度平均为87.60%。基于该分段估算模型, 江苏地区不同日照情况下的太阳日辐射估算准确度平均可达84.71%, 异常点占比为2.04%。引入准确的太阳辐射量将利于更好地开展作物生长和产量模拟、土壤水分蒸散估算等研究, 最终为农田生态系统的相关研究提供基础。中国生态农业学报(中英文). 2022 30(2): 314-324.