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2017年  第25卷  第3期

农业生态系统与调控
黄淮南片粮仓现代农业发展战略
张正斌, 段子渊, 王丽芳, 翟立超, 徐萍, 刘坤, 李贵
2017, 25(3): 309-315. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.161045
摘要(1005) HTML (1) PDF(1776)
摘要:
皖北、苏北、鲁西南和豫东南的4省交界地区,有以淮北平原为主的砂姜黑土、黄泛区为主的风沙盐碱地等易旱易涝中低产田面积400万hm2以上,虽然处于南北过渡带的黄淮南片,温热降水等自然资源条件较好,但因地理偏远、交通不便,科技文化和社会经济发展相对落后,农业高产潜力还未发挥。加快黄淮南片中低产田改造,建设黄淮南片第二粮仓,可以新增粮食50亿kg,在区域现代农业发展和保障我国粮食安全中具有重要作用。根据气候变暖和绿色提质增产增效的现代农业发展态势,提出以下黄淮南片粮仓现代农业发展战略:在种植业方面,第1是培育抗赤霉病的小麦品种,利用综合防治措施减轻小麦赤霉病的危害;第2是培育耐旱耐涝、脱水快适合机械化粒收的玉米新品种并快速示范推广;第3是扩大吨粮田建设,确保黄淮南片和国家粮食安全。在区域治理方面,重点改造淮北砂姜黑土、黄泛区的风沙盐碱地等易旱易涝区的中低产田,加强农田排灌系统基础投入,建设旱涝保收、林网路、渠井电配套的高标准农田。在现代科技装备方面,要加大农机补贴,增加大中型农机的数量,加强深翻深松农机的示范推广,普及农作全程机械化。在绿色提质增效方面,积极推行化肥农药减施,扩大环境友好型的绿色生物肥料制剂等应用,加强秸秆还田和生物资源等循环高效利用。在科技教育方面,要扩大职业教育规模,培养知识农民,专业服务工人,打造社会化服务的专业队伍。在区域经济发展方面,在皖北做强做大粮食品牌化生产,在苏北做大粮食规模化生产和培育现代新型产业,在鲁西南做好农林牧协同高效发展,在豫东南打造中国食品深加工的旗舰。在农业信息化建设方面,加大“互联网+”农业的普及,带动订单农业、外销农业、观光农业等的快速发展。建议国家及早启动黄淮南片第二粮仓重点科技专项,将黄淮南片粮食主产区和经济塌陷区建设成为国家主体粮仓和农业经济新兴区及环境优美的可持续发展区。
北京“土壤-饲料-奶牛”系统氮磷流动及环境损失时空特征
魏莎, 柏兆海, 吴迪梅, 江荣风, 夏立江, 马林
2017, 25(3): 316-327. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160970
摘要(1097) HTML (0) PDF(1837)
摘要:
分析大城市郊区“土壤-饲料-奶牛”养殖体系养分流动和环境排放特征是合理控制养殖规模、促进农牧结合、保护生态环境和保障畜禽产品供应等政策制定的基础。本研究选取北京市郊区28个规模化奶牛农场,调研包括饲料来源和投入、奶牛生产和粪尿管理以及产品输出情况。结合公开发表的文献数据和北京市统计数据,利用NUFER-animal模型对1980-2013年北京市规模化奶牛农场“土壤-饲料-奶牛”生产系统养分流动特征、利用效率和环境损失的时空变化进行了定量化分析。结果表明,1980-2013年,奶牛个体尺度(仅包括泌乳牛)氮利用效率从14.9%增加到21.2%,磷利用效率从13.8%增加到27.3%;群体尺度(包括犊牛、育成牛、青年牛、泌乳牛和干乳牛)氮利用效率从14.5%增加到18.2%,磷利用效率从15.8%增加到24.9%;系统尺度(土壤-饲料-奶牛)氮利用效率从11.3%增加到15.8%,磷利用效率从13.3%增加到22.3%。北京市奶牛养殖个体尺度、群体尺度和系统尺度氮利用效率在1985年前减少;而1985年后逐渐增加。个体尺度、群体尺度和系统尺度磷利用效率均不断增加。系统尺度氮总损失从1980年的1 516 t增加到2013年的16 973 t;磷总损失从114 t增加到1 763 t。生产1 kg氮磷产品造成的氮和磷损失均表现出不断减少的趋势。北京市“土壤-饲料-奶牛”生产系统氮磷流动特征发生了很大变化,养分利用效率和总环境损失不断增加。产生这一变化的原因是养殖数量的增加、养殖模式从传统向集约化转变和环保管理措施的完善。因此,调整奶牛养殖从数量型向质量型转变以及提高喂养技术和粪尿管理水平等是提高都市奶牛养殖可持续发展的必要措施。
华北平原主要种植模式农业地下水足迹研究——以河北省吴桥县为例
张凯, 周婕, 赵杰, 裴宽, 王志敏, 胡跃高, 曾昭海
2017, 25(3): 328-336. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160833
摘要(1339) HTML (2) PDF(1846)
摘要:
本研究采用地下水足迹分析方法,以华北平原传统冬小麦-夏玉米两熟区河北省吴桥县为例,开展冬小麦、夏玉米两熟复种体系农业地下水资源消耗研究,在此基础上分析了不同作物地下水足迹对地下水资源的影响,以期为华北平原地下水超采区种植结构调整提供理论依据。研究结果表明,自1949年以来,吴桥县冬小麦地下水足迹均高于夏玉米,历年冬小麦和夏玉米的地下水足迹均值分别为89.02 km2和29.84 km2。从变化趋势来看,吴桥县冬小麦和夏玉米的地下水足迹均呈波动上升的趋势。而作物地下水足迹胁迫指数(GF/Aaq),冬小麦基本处于中等程度胁迫(0.1 < GF/Aaq < 1),夏玉米绝大多数年份处于较轻程度胁迫(0.01 < GF/Aaq < 0.1),但两种作物胁迫指数近年来不断增加。对该区域其他作物地下水足迹计算结果表明,夏花生和马铃薯的每平方米地下水足迹较低,分别为2.08×10-7 km2和1.94×10-7 km2,且两者的每平方米地下水足迹胁迫指数在被比较作物中同样最低,分别为3.57×10-10和3.34×10-10。根据作物比较认为传统冬小麦-夏玉米种植模式可以通过在农作制度调整过程中将花生、马铃薯作为替代作物引入到当地的种植结构中,可在一定程度上减少对地下水资源的消耗,从而缓解区域环境中的地下水资源压力。因此,为改善华北平原农业地下水资源的利用状况,可以通过调整作物种植结构,增加低耗水作物与主粮作物复种轮作的面积有效控制地下水资源的开采,实现农业的可持续发展。
滇东南南瓜传粉昆虫密度对生境丧失的差异性响应
谢正华, JonathanTeichroew, 安建东
2017, 25(3): 337-344. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160935
摘要(1041) HTML (2) PDF(1718)
摘要:
响应多样性理论认为不同传粉蜂对环境胁迫的响应尺度和过程在时空上存在差异,然而目前尚不清楚我国重要农林生态系统传粉蜂对环境胁迫的响应规律。试验以云南省文山州广南县南瓜农田生态系统为研究对象,根据农田景观中自然半自然生境数量和面积的变化梯度和离自然半自然生境的距离梯度选择南瓜样地,抽样调查南瓜样地内熊蜂密度和蜜蜂密度。解译卫星影像获取土地类型数据,分析熊蜂密度和蜜蜂密度同自然半自然生境面积百分率和耕地面积百分率的相关系数,在最大相关系数对应的空间尺度下探索蜜蜂密度和熊蜂密度对生境丧失的响应规律。研究发现,熊蜂密度随自然半自然生境面积百分率的增加而显著增加,但蜜蜂密度并不受自然半自然生境面积的影响。同时,熊蜂密度随耕地面积百分率的增加而显著下降,但蜜蜂密度不受耕地面积的影响。此外,熊蜂密度随离自然半自然生境的距离增加而显著下降,但蜜蜂密度不受距离作用的影响。由此可见,云南省文山州南瓜传粉熊蜂和蜜蜂多度对生境丧失表现出多样的响应规律。熊蜂和蜜蜂对生境丧失的差异性响应可能是保障该区域南瓜受粉的重要机制。
作物栽培与生理生态
3种水稻趋势产量拟合方法的比较分析
赵东妮, 王艳华, 任传友, 马熙达, 徐一丹, 陈伟
2017, 25(3): 345-355. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160933
摘要(1088) HTML (0) PDF(2139)
摘要:
正确评估气象条件对粮食产量的影响必须以准确的气象产量为前提,因此,探求长时间序列粮食趋势产量提取分离方法对于更好地指导未来作物生产有重要意义。本文应用辽宁省9个地区17个站点62年的水稻历史产量数据,以相近地区农业生产力技术发展水平应具有一致性、产量序列的趋势应反映国家惠农政策对粮食增产的促进作用、相近地区热量条件变化的一致性可引起气象产量具有同升同降的特点等为评判标准,分析评价了应用HP滤波法、指数平滑法以及Logistic方法分离水稻的趋势产量、气象产量序列的合理性。研究结果表明:1)Logistic方法、HP滤波法以及指数平滑法所拟合出的趋势产量序列与辽宁省平均趋势产量序列一致,3种方法均能较好地反映辽宁省生产力发展水平的区域一致性特点;其中,沈阳、铁岭、鞍山、辽阳、丹东和锦州6个地区的趋势产量序列与辽宁省平均趋势产量序列间的一致性相关系数达0.908以上,表现为一致性极好;2)HP滤波法拟合出的趋势产量序列能较真实地反映由于生产力和国家政策变化所带来的实际产量的变化趋势,指数平滑法次之,而Logistic方法提取的趋势产量变化趋势反映社会发展实际的能力最差;3)不同趋势产量分离方法得到的气象产量区域平均值序列具有相似的年际及年代际变化特征,三者之间无显著区别(P > 0.05);HP > 滤波法分离得到的气象产量吻合气候特征的能力最强,指数平滑法次之,Logistic方法最差。综合分析,辽宁省水稻趋势产量的提取以应用>HP滤波法最优,指数平滑法次之,而Logistic方法不适合辽宁省水稻趋势产量的提取。研究结果可为作物趋势产量拟合提供方法借鉴。
种植密度对川中丘陵夏玉米茎秆性状及产量的影响
刘晓林, 马晓君, 豆攀, 黄科程, 王兴龙, 张頔, 孔凡磊, 袁继超
2017, 25(3): 356-364. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160822
摘要(940) HTML (0) PDF(1752)
摘要:
以玉米品种‘正红505’为材料,设置4.50万株·hm-2、5.25万株·hm-2、6.00万株·hm-2、6.75万株·hm-2、7.50万株·hm-2 5个密度处理,研究种植密度对川中丘陵夏玉米茎秆性状及产量的影响。结果表明:随种植密度的增加,株高、穗位高、节间长、茎节长粗比逐渐增加,茎粗、茎粗系数、节间干重、单位茎长干物质重、茎秆压碎强度和外皮穿刺强度逐渐减小,除穗位高外,其余各性状均存在显著性差异;其中,当种植密度增加到7.50万株·hm-2时,第1、3、5茎节的外皮穿刺强度分别较4.50万株·hm-2显著降低27.10%、22.78%和30.80%。在本试验设置的密度范围内,玉米产量随密度的增加而先增后减,在6.00万株·hm-2处获得最大值,与4.50万株·hm-2相比,6.00万株·hm-2显著增产12.02%。随种植密度增加,玉米穗长、穗粗、成穗率、穗粒数和千粒重显著降低,有效穗数和秃尖长显著增加。相关分析表明,茎秆压碎强度与外皮穿刺强度呈极显著正相关(r=0.93**),且茎秆压碎强度和外皮穿刺强度分别与茎粗、茎粗系数、节间粗、节间干重和单位茎长干物质重呈显著或极显著正相关,而与株高、节间长和茎节长粗比呈负相关或极显著负相关。其中,茎秆农艺性状与茎秆压碎强度的相关性更好。单株产量与茎粗、茎粗系数、节间粗、节间干重、单位茎长干物质重、茎秆压碎强度和外皮穿刺强度呈显著或极显著正相关,与节间长和茎节长粗比呈显著负相关。逐步回归分析表明,茎粗系数和单位茎长干物质重对茎秆压碎强度的影响最大。综上所述,种植密度是影响玉米茎秆性状和产量的重要因素,适当增加种植密度可以显著增加玉米群体产量,茎粗系数和单位茎长干物质重可以作为评价玉米茎秆抗倒伏能力的重要农艺指标。
腐植酸与氮肥配施对冬小麦氮素吸收利用及产量的影响
袁天佑, 冀建华, 王俊忠, 孙笑梅, 闫军营, 王志勇, 牛俊义
2017, 25(3): 365-372. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160700
摘要(949) HTML (1) PDF(1819)
摘要:
研究腐植酸与氮肥配施对冬小麦产量、氮素吸收及经济效益的影响,可为提高氮肥的增产效益,减少氮肥对生态环境的污染提供理论指导。在河南褐土区冬小麦-夏玉米轮作制度下,于2014年开始在河南省南阳市卧龙区开展田间定位试验,共设置单施磷钾肥、常规施肥、单施腐植酸、常规施肥+腐植酸、常规施肥减氮15%+腐植酸、常规施肥减氮30%+腐植酸6个处理,分析不同氮肥与腐植酸配施下冬小麦产量和氮肥利用的特征。结果表明,腐植酸与氮肥配施可以有效提高冬小麦的产量及其构成要素,促进植株对氮素的累积,提高氮肥利用率。其中,常规施肥减氮15%+腐植酸处理下冬小麦产量、籽粒氮含量、籽粒氮累积量、地上部总氮累积量、氮肥利用效率和纯收益均增加,与常规施肥相比,冬小麦产量增加4.96%,氮肥利用效率增加23.42%,纯收益增加2.18%。常规施肥减氮30%+腐植酸条件下冬小麦产值和收益降低。因此,在施用腐植酸的基础上,配施适量氮肥才能获得较高的产值和收益。常规施肥减氮15%+腐植酸是本研究区域最佳的施肥模式,对实现现代化农业生产的高产高效、资源节约和生态环境保护具有重要意义。
滴灌甜菜对糖分积累期水分亏缺的生理响应
李阳阳, 费聪, 崔静, 王开勇, 马富裕, 樊华
2017, 25(3): 373-380. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160669
摘要(928) HTML (0) PDF(1828)
摘要:
滴灌条件下,于甜菜糖分积累期设置0~40 cm土层含水量下限分别为70%、50%、30%田间持水量的3种土壤水分处理,从叶片光合特性、水分胁迫指数、恢复度、产量及产糖量方面分析复水前后甜菜的生理响应,明确甜菜糖分积累期可忍受最大程度的水分亏缺下限。结果表明:30%田间持水量处理甜菜产量及产糖量都显著高于70%田间持水量和50%田间持水量,分别比70%田间持水量提高51.34%和51.47%,比50%田间持水量提高36.72%和39.48%。复水前30%田间持水量处理的甜菜叶片净光合速率显著低于其他处理,复水后处理间的叶片净光合速率的差异随时间推移减小,胞间CO2浓度表现出相反的趋势。当土壤水分下降到既定下限时,叶片脯氨酸和可溶性糖含量变化最为灵敏,且与缺水程度呈正相关;复水后叶片的细胞膜透性、抗氧化防御体系以及渗透调节物质均产生了正补偿效应,表现为丙二醛含量降低,抗氧化性酶活性增强,控制渗透调节的脯氨酸和可溶性糖含量增加。因此,在糖分积累期,土壤含水量下降至田间持水量的30%时进行补充灌溉,在一定程度上补偿水分亏缺对甜菜产生的负面影响,实现干旱区滴灌甜菜节水高产优质的目的。
白菜型冬油菜‘陇油7号’叶片响应低温胁迫的差异蛋白鉴定与分析
陈奇, 袁金海, 刘自刚, 孙万仓, 方彦, 赵新旺, 马骊, 蒲媛媛, 赵艳宁, 曾秀存
2017, 25(3): 381-390. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160581
摘要(750) HTML (0) PDF(1726)
摘要:
为了从蛋白质组学的角度探讨超强抗寒品种白菜型冬油菜‘陇油7号’的抗寒机理,本研究采用TCA(三氯乙酸)-丙酮沉淀法,提取低温胁迫(4℃,7 d)前后的叶片总蛋白,对蛋白提取方法、IPG(固定pH梯度)胶条种类等环节进行了优化,运用双向电泳和质谱分析技术,鉴定了低温胁迫下‘陇油7号’5叶期叶片总蛋白质组分的表达差异模式。结果表明:改进后的蛋白质提取液(含DTT,二硫苏糖醇)和PVPP(聚乙烯吡咯烷酮)得到的蛋白质平均浓度较改进前高3.42 μg·μL-1,除盐时间较改进前短1.14 h;同时,含蛋白酶抑制剂苯甲基磺酰氟(PMSF)的蛋白提取液获得的蛋白质种类丰富,凝胶图谱中可检测到661个蛋白点,较改进前可测蛋白点数(587)提高11.2。采用17 cm pH 4~7的IPG胶条的电泳能更好地分离蛋白,得到重复性好、分辨率高的蛋白质组图谱。利用PDQuest 8.0软件分析比较了超强抗寒品种‘陇油7号’低温胁迫前后的蛋白组表达谱,发现低温胁迫前后共有15个质变的蛋白质点,推测这些差异蛋白点可能与低温胁迫的响应有关。进一步对质变的蛋白质点进行了质谱分析,鉴定出11个与低温胁迫相关的蛋白质点,这些蛋白包括光合作用相关的蛋白、糖代谢相关的蛋白、物质运输相关的蛋白和逆境响应相关的蛋白。而且,低温胁迫处理前后,‘陇油7号’叶片蛋白质的表达水平存在明显差异,这些差异蛋白可能在冬油菜抗寒响应中发挥重要作用。
种植行距和品种对玉米根际反硝化菌群丰度和功能的影响
宋贺, 金文俊, 车钊, 曹文超, 董召荣, 王成雨
2017, 25(3): 391-399. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160882
摘要(893) HTML (0) PDF(1866)
摘要:
反硝化是根际氮素损失重要途径,作物品种和行距改变是否会对根际反硝化产生影响尚不清楚。本研究比较了不同玉米品种和种植行距间根际土壤反硝化菌群丰度和功能的差异,为降低根际反硝化损失和提高氮肥利用效率提供科学依据。通过两个独立的田间试验,利用生物化学和分子微生物学方法,分别研究‘浚单20’、‘安农8号’、‘郑单958’、‘品玉18’和‘隆平206’5个玉米品种以及20 cm、30 cm、40 cm、50 cm种植行距对根际土壤反硝化能力、反硝化菌群丰度、N2O/(N2O+N2)产物比和土壤呼吸等指标的影响。‘浚单20’、‘安农8号’、‘郑单958’根际反硝化能力显著低于其他两个品种;随着行距减少,反硝化能力有显著增加趋势。‘隆平206’和‘品玉18’的nirS型反硝化菌群丰度显著高于其他品种,而nirKnosZ型菌群的丰度以‘浚单20’和‘安农8号’最高;行距20 cm的nirSnirK型菌丰度显著高于其他行距处理,但nosZ型菌丰度以40 cm行距丰度最大。品种对N2O/(N2O+N2)产物比有一定影响,其中‘安农8号’最低,但行距对产物比没有显著影响。相关分析表明反硝化能力与土壤呼吸和nirS型菌群丰度均极显著正相关,但与nosZnirK型菌群未呈现这种关系,由此表明nirS型菌丰度和根际有机碳差异可能是造成反硝化能力不同的主导因子。品种和种植行距会对玉米根际反硝化过程产生一定影响,根际低反硝化损失品种的筛选、选育和根际反硝化过程调控是减少根际反硝化损失,提高氮肥利用效率的有效途径。
生防链霉菌配施棉秆炭对连作棉田土壤微生物区系的影响
马云艳, 徐万里, 唐光木, 顾美英, 薛泉宏
2017, 25(3): 400-409. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160583
摘要(944) HTML (0) PDF(1409)
摘要:
棉花是重要的经济作物,长期连作能引起棉花土壤微生态的失衡、土传病害加重、进而导致产量和品质的下降,影响棉花产业的健康发展。本文以连作棉田土壤为研究对象,进行室内培养试验,在施用生防放线菌黄三素链霉菌(Streptomyces flavotricini)的基础上添加不同量的棉秆炭[0 g·kg-1(CK)、25.0 g·kg-1、50.0 g·kg-1、100.0 g·kg-1],采用微生物计数和16S rDNA基因序列分析的方法,研究两者配施对连作棉田土壤中生防菌数量、微生物数量和种类的影响,为棉花黄萎病的生物防治提供新的思路。研究结果表明:(1)生防放线菌配施棉秆炭对连作棉田土壤中微生物区系有显著的影响。与单施生防放线菌菌剂的处理相比,两者配施显著增加了土壤中细菌、放线菌和真菌数量,其中配施25.0 g·kg-1棉秆炭处理使土壤中细菌/真菌数量比(B/F)、放线菌/真菌数量比(A/F)分别增加了5 271.2%和30.8%(P < 0.05)。(2)土壤中生防放线菌数量随着棉秆炭施用量增加而显著增加,配施100.0 g·kg-1棉秆炭处理显著增加了2 672.8%(P < 0.05)。棉秆炭具有作为生防放线菌良好载体的潜力。(3)生防放线菌配施棉秆炭也改变了土壤中优势微生物的数量和比例,尤其提高了细菌中芽孢杆菌的数量和所占的比例;100.0 g·kg-1棉秆炭与菌剂配施使土壤中链霉菌的数量及比例显著高于对照,但降低了小单孢菌数量;增加了真菌中米曲梅、黑曲霉和木霉的数量,但使其所占比例降低。由此可以看出,生防放线菌配施棉秆炭能提高连作棉田土壤中生防放线菌的数量,增强生防菌制剂的防病促生作用,改善连作棉田土壤微生物群落结构,在防控棉花连作障碍上具有较大的应用潜力。
农业资源与环境
两株解磷细菌的解磷活性及作用机制研究
陈丹阳, 李汉全, 张炳火, 查代明, 杨建远
2017, 25(3): 410-418. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160667
摘要(937) HTML (0) PDF(2225)
摘要:
解磷细菌在增加土壤可溶性磷含量、提高磷肥利用效率方面具有重要作用。为选筛高效解磷菌、探讨其解磷机制,本文利用平板溶磷圈法筛选解磷细菌,采用钼锑抗比色法研究其解磷活性,苯磷酸二钠法研究其磷酸酶活性,利用薄层层析分析其产生的有机酸,根据生理生化特征和16S rRNA基因序列系统发育分析,确定其分类学地位。结果表明,菌株JXJ-11和JXJ-15对植酸钙的降解活性很强,3 d后培养液中可溶性磷浓度分别增加219 mg·L-1和216 mg·L-1;对磷酸钙降解活性较弱,最高可溶性磷浓度仅为植酸钙的21.79%~30.37%;解磷细菌可分泌酸性、中性和碱性磷酸酶,降解不溶性磷,可能产生丙酸和琥珀酸等有机酸,降低培养液pH,增加可溶性磷浓度。两株细菌均为革兰氏阴性杆菌,无芽孢,产生硫化氢,其中菌株JXJ-11的16S rRNA基因序列与Sphingomonas melonis DAPP-PG 224TS. aquatilis JSS7T相似性最高(99.79%),菌株JXJ-15的16S rRNA基因序列与Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae DSM 30104T相似性最高(99.73%),根据以上信息,确定菌株JXJ-11和JXJ-15分别是鞘氨醇单胞菌属和克雷白氏杆菌属的成员。菌株JXJ-11和JXJ-15的解磷机制包括分泌有机酸和磷酸酶,其中JXJ-11在微生物磷肥研制方面具有潜在应用价值。
三江平原大豆种植的土地适宜性评价
卜坤, 王治良, 张树文, 杨久春
2017, 25(3): 419-428. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160342
摘要(1087) HTML (1) PDF(1745)
摘要:
受全球气候变化、二氧化碳施肥效应以及市场需求的影响,国内一系列旨在促进大豆种植的政策,可能导致三江平原大豆种植面积的增加。在此大背景下,充分利用当地气候条件和肥厚的土壤资源,促进农业用地的合理配置的关键问题在于对大豆种植进行土地适宜性评价。作者依据FAO/IIASA发布的GAEZ研究框架:首先根据大豆对气候、土壤的需求,对三江平原气象资料进行气候清查,评价大豆种植的气候适宜性;再考虑地形因素对气候条件的影响,使用Fourier指数和坡度条件对评价结果进行修正;然后,进行土壤清查,选取土层厚度、质地、pH、排水级与淹水情况等作为评价指标,对三江平原大豆种植进行土壤适宜性评价,并对含白浆层的各类土壤进行适宜性降级处理;最后,在栅格像元尺度上进行图层叠加,得到三江平原大豆种植的土地适宜性评价结果。另外引入了适宜度指数(SI),对三江平原23个县市大豆种植的土地适宜度进行了空间上的比较。结果表明:(1)除了坡度大于30%的山区外,三江平原大部地区适宜大豆种植,面积达8.5×104 km2,约占总面积的78.75%;(2)沿松花江、倭肯河、穆棱河等两岸的平缓(2%~5%)和微起伏(5%~8%)地区,土壤质地和排水状况良好,最适宜大豆种植;(3)勃利、依兰、汤原、佳木斯、集贤、桦川、友谊、绥滨和富锦9个县市,适宜度指数均超过70%;其次是同江、桦南、虎林、宝清、抚远、七台河、萝北、鸡东、饶河和双鸭山10个县市;鹤岗、密山、鸡西、穆棱4县市,适宜度一般;(4)GAEZ模型流程化评价方法能够在区域尺度上有效实现大豆种植适宜性的空间差异分析,为土地资源的合理配置提供科学依据。
基于限制程度排序的卢龙县耕地质量提升重点区域划定研究
张杰, 赵瑞东, 田超, 邱瑞, 石博安, 杨金泽, 陈青锋, 陈亚恒
2017, 25(3): 429-440. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160747
摘要(910) HTML (0) PDF(1830)
摘要:
耕地是保证国家粮食安全的先决条件,也是保障社会安全及社会可持续发展的物质基础。中国耕地总体数量基数大,但整体的质量水平却很低。为明确耕地整治方向,针对不同地区进行不同重点的耕地整治,本文基于秦皇岛卢龙县农用地分等定级,构建耕地质量评价指标体系,运用得分因子标识法,确定限制因子组合类型,引入障碍度模型对限制因子组合进行修正,对卢龙县进行限制因子重点区域划定。结果显示,卢龙县15 981个耕地地块都存在高限制因子,汇总95种限制因子组合类型,共计43 909.71 hm2。引入障碍度模型修正后卢龙县耕地可划分为5个主导限制因子重点区域:道路通达度限制因子主导区、地形坡度限制因子主导区、灌溉保证率限制因子主导区、农田防护林比率限制因子主导区和有效土层厚度限制因子主导区;其中农田防护林比率限制因子主导区整治面积最大,为37 680.91 hm2,占耕地总面积的85.81%,主要分布在卢龙镇、燕河营镇和双望镇;其次为有效土层厚度限制因子主导区,面积为3 861.32 hm2,主要分布在印庄乡;道路通达度限制因子主导区整治面积为1 876.16 hm2,主要分布在双望镇;灌溉保证率限制因子主导区整治面积为319.44 hm2,主要分布在燕河营镇;地形坡度限制因子主导区整治面积最小,为171.87 hm2,占耕地总面积的0.39%,主要分布在刘田各庄镇。结合重点区域内限制因子可知,卢龙县主要限制因子以农田防护林比率和有效土层厚度为主,灌溉保证率和道路通达度为辅;在进行耕地整治时,可重点加强防护林建设,增加有效土层厚度,改良土壤,提高土壤肥力,加强农田设施及田间道路建设,确保粮食稳中增产,保障区域内粮食安全。研究结果可为丘陵山区整治规划、划定耕地质量提升重点区域提供技术支持,为今后耕地整治提供科学依据。
亚热带耕地土壤酸化程度差异及影响因素
张秀, 张黎明, 龙军, 陈翰阅, 范协裕, 邢世和, 徐福祥
2017, 25(3): 441-450. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160723
摘要(1045) HTML (1) PDF(1966)
摘要:
准确揭示区域耕地土壤酸化程度及其原因对于耕地质量提升和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用地处亚热带的福建省1982年36 777个和2008年236 445个耕地表层土壤调查样点属性建立的1:25万耕地土壤数据库,借助GIS技术与灰色斜率关联分析模型探讨了26年间全省耕地土壤酸化程度及其原因,为省域耕地土壤酸性调控提供科学依据。结果表明:1982-2008年间福建省67.60%的耕地土壤发生不同程度酸化,其中强度、中度和弱度酸化面积分别占全省耕地总面积的0.83%、18.26%和48.52%。就行政区域差异而言,强度酸化耕地主要分布在龙岩市,占全省强度酸化耕地总面积的86.88%,其次为泉州市,占比为8.39%;中度酸化耕地主要分布在南平市、龙岩市和泉州市,分别占全省中度酸化耕地总面积的29.88%、18.10%和16.94%,弱度酸化耕地则遍布全省各县市区。从土壤类型差异来看,潜育水稻土、渗育水稻土和酸性紫色土亚类的酸化面积比例较大,分别占相应亚类总面积的82.87%、72.37%和69.20%;但渗育和潴育水稻土亚类的酸化程度较为严重,强度、中度和弱度酸化的渗育和潴育水稻土面积分别占全省耕地相应酸化程度总面积的98.94%、84.51%和87.36%。从土地利用类型差异分析,水田和水浇地的酸化面积比例较高,分别占相应利用类型总面积的70.35%和60.78%。灰色斜率关联分析模型分析表明,1982-2008年间酸雨、高温多雨气候及化肥大量施用是引起福建省耕地土壤酸化的主要外因,故严控工业含硫等酸性废气排放进而控制酸雨和合理调整施肥结构是减缓全省耕地土壤酸化的必要途径。
基于WOFOST作物模型的玉米区域干旱影响评估技术
张建平, 王靖, 何永坤, 陈艳英
2017, 25(3): 451-459. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160677
摘要(1053) HTML (2) PDF(1846)
摘要:
为探讨作物区域干旱影响评估技术,拓展农业气象灾害区域影响评估方法,基于WOFOST作物模型,以西南玉米干旱为研究对象,对发育期、光合生产等模块进行了改进与提高,利用西南地区8个代表性站点的玉米田间观测数据和同期逐日气象数据对模型进行了适宜性检验,在此基础上,选择西南地区历年典型干旱年份,模拟分析了玉米的产量变化趋势,并与实际减产率作了对比分析。结果表明:改进后,玉米生育期模拟值与实测值归一化均方根误差(NRMSE)由原来的3.25%~6.95%降低到1.48%~3.07%,R2由原来的0.57~0.79提高到0.63~0.99,平均模拟精度由原来的74.12%提高到78.9%。玉米产量模拟值与实测值NRMSE范围由原来的7.88%~11.99%降低到3.07%~6.79%,R2由原来的0.52~0.93提高到0.77~0.98,平均模拟精度由原来的75.7%提高到80.95%。对1987年、1992年及2006年西南地区关键生育期典型干旱年份产量模拟平均精度分别是69.8%、78.1%与75.9%。结合上述分析可得出模型对发育期与产量的模拟精度都有不同程度地提高,模型对西南玉米主产区干旱影响评估有很好的反应,对干旱分布范围与分布规律的模拟值与实际情况基本接近,表明该方法可为区域干旱影响评估提供一种更为科学的评估技术。
排水沟渠水-底泥-植物协同作用下非点源溶质氮运移模拟研究
李强坤, 胡亚伟, 苏欣
2017, 25(3): 460-466. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160798
摘要(969) HTML (0) PDF(1822)
摘要:
沟渠系统“过程拦截”是现阶段农业非点源污染控制和管理的重要手段。针对当前农田排水沟渠水体-底泥-植物系统内各介质间非点源溶质迁移转化机制不清的现状,在简要分析农田排水沟渠水-底泥-植物复合生态结构及其各组分功能特征的基础上,以沟渠中水体为中心,解析了非点源溶质氮在沟渠系统单一介质以及不同介质间的迁移转化过程;考虑到排水沟渠中水体和污染物均以沿沟渠方向线性迁移为主,应用水流连续方程和非保守性污染物迁移扩散方程,构建了农田排水及其中非点源污染物在排水沟渠中的一维迁移模型,并结合试验沟渠具体情况进行了适度简化;通过内业可控性监测试验,同时提出了沟渠系统水-底泥-植物不同介质对水体中非点源污染物衰减程度影响的量化计算方法;将所建模型与计算参数应用于野外试验沟渠,以氨态氮和硝酸盐氮为例进行模拟,结果表明模拟结果与实测值结合较好,其中氨态氮模拟效率系数为0.87,硝态氮模拟效率系数0.93,表明所建模型及模拟手段符合试验沟渠实际情况,具有较好的适用性。