留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2019年  第27卷  第1期

农业生态系统及其调控
矿山废水灌溉区农田土壤N2O的产生及释放机制研究
常伊梅林, 唐常源, 李杏, 李锐, 曹英杰
2019, 27(1): 1-10. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180568
摘要(949) HTML (11) PDF(691)
摘要:
农田系统是温室气体N2O的主要排放源,目前对酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)灌溉影响下,农田土壤剖面N2O的来源识别、转换机制及其控制因子缺乏深入研究。本文选择广东省大宝山矿区下游沿岸水稻田和甘蔗田两种典型农田,针对酸性矿山废水灌溉区(上坝村)和天然来水灌溉区(连心村),对土壤理化性质、重金属含量及包气带N2O浓度、同位素特征值进行了测定,定量计算了硝化和反硝化作用对土壤中N2O的贡献比和N2O转化为N2的还原比,评价了其相关影响因素。结果表明:在AMD影响下,灌区农田土壤剖面N2O浓度均高于同种作物类型天然来水区土壤,同种灌溉处理下甘蔗田土壤N2O浓度高于水稻田。甘蔗田表层土壤(0~30 cm)反硝化作用对N2O产生量的贡献比高于硝化作用,约71.29% N2O由反硝化作用产生。AMD灌区甘蔗田土壤剖面中N2O还原成N2的比例随深度增加逐渐减小,在N2O浓度峰值处仅有15.54% N2O被还原成为N2,而天然来水区N2O还原成N2的平均比率高达49.80%。这表明较弱的土壤N2O还原能力导致较高浓度的N2O残留在土壤中。相关性分析表明,AMD灌溉通过改变上坝村土壤的pH、重金属含量、含水率从而改变了土壤N2O的来源途径及还原能力。组合同位素特征值溯源法有效地揭示了农田土壤N2O的来源和AMD灌区土壤的潜在生态风险,为日后的治理修复工作提供了科学依据。
不同施肥方式下土壤氨氧化细菌的群落特征
任灵玲, 李秀玲, 刘灵芝
2019, 27(1): 11-19. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180645
摘要(827) HTML (4) PDF(620)
摘要:
为了研究长期定位施肥对棕壤中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)种群结构多样性和垂直分布特征的影响,本研究采用化学分析、荧光定量PCR(qPCR)和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,针对沈阳农业大学试验区不同施肥方式(不施肥、低量无机氮肥、高量无机氮肥、无机氮肥与有机肥配施)下不同土壤深度(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm)的土壤理化性质、AOB丰度及种群多样性进行分析,比较不同施肥方式对土壤AOB种群的影响。结果显示,与不施肥相比,施肥会降低土壤pH,增加土壤铵态氮(70.5%~939.21%)和硝态氮(253.20%~625.48%)含量。随土壤深度增加,土壤pH升高,铵态氮和硝态氮含量除低量无机氮肥处理外,多呈降低趋势。土壤增施氮肥可提高AOB丰度,降低总细菌丰度。其中,0~20 cm土层中AOB丰度较高,且高量无机氮肥处理的AOB数量最高,为9.65×105拷贝数·g-1(干土)。DGGE图谱分析显示,不同处理下,AOB群落结构多样性指数存在明显差异(P < 0.05),各多样性指数均在表层(0~20 cm)最高,增施氮肥则显著降低AOB的多样性。聚类分析表明,4个施肥处理中,高量无机氮肥处理聚为一类,其他处理则因土壤深度不同而异;3个土壤深度中,除不施肥处理外,所有施肥处理均表现为0~20 cm、20~40 cm土层发生聚类,40~60 cm则明显与其他两层分开。冗余梯度分析(RDA)显示,硝态氮(P=0.027)是造成影响AOB群落结构差异的主要原因。上述研究结果表明,长期定位施肥土壤AOB的数量和群落结构多样性受施肥方式显著影响,并表现出明显的垂直分布特征。与无机氮肥相比,有机无机配施处理有助于改善土壤pH,维持不同土壤深度下AOB群落结构多样性。
轮作方式对甘薯根际土壤线虫群落结构及甘薯产量的影响
乔月静, 刘琪, 曾昭海, 胡跃高, 高志强
2019, 27(1): 20-29. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180524
摘要(942) HTML (0) PDF(524)
摘要:
甘薯茎线虫(Ditylenchus destructor)是国际检疫植物寄生线虫,甘薯茎线虫病是危害我国甘薯生产的严重病害之一。本文通过不同种植方式下甘薯根际土壤线虫群落结构的变化,探索轮作对甘薯茎线虫病防治的作用,明确变性梯度凝胶电泳(DGGE)在土壤线虫群落研究上应用的可行性。试验在河北省卢龙县多年连作的甘薯地上进行,种植方式分别为:A1,休闲→甘薯;A2,玉米-冬闲→甘薯;A3,玉米-黑麦→甘薯;A4,大豆-冬闲→甘薯;A5,大豆-黑麦→甘薯;CK,甘薯连作。提取3个时期甘薯根际土壤线虫,扩增线虫ITS区序列,采用DGGE技术分析土壤线虫群落。结果表明,与连作相比,轮作方式显著提高甘薯根际土壤线虫群落多样性,降低根际土壤甘薯茎线虫数量(P < 0.05),冬季轮作黑麦(A3,A5)使甘薯根际土壤线虫群落结构更加稳定,随时间变化幅度小。甘薯根际土壤中检测到的线虫优势属有:茎线虫属、矛线虫属、滑刃线虫属、头叶线虫属、短体线虫属、小环线虫属、刺线虫属、真滑刃线虫属、双胃线虫属。轮作方式提高甘薯产量42.08%~55.83%,降低病情指数22.72%~30.79%,不同轮作方式之间对甘薯产量和病情的影响差异不显著,收获期的甘薯茎线虫数量与甘薯产量和病情指数显著相关(P < 0.05)。因此,轮作方式能够显著提高甘薯根际土壤线虫群落多样性和甘薯产量,DGGE可有效检测土壤线虫群落;大豆-黑麦→甘薯是经济效益和生态效益较好的轮作措施。
农业景观组成对玉米螟天敌数量的影响
边振兴, 龚玲春, 果晓玉, 于淼
2019, 27(1): 30-41. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180221
摘要(664) HTML (1) PDF(387)
摘要:
高比例和多样的非耕作生境带来的农田景观高异质性是维持农业生物多样性的关键,推测提高非耕作生境组成能够促进农田中玉米螟天敌数量和种类增加。为揭示不同非耕作生境组成对玉米螟天敌数量的影响,本文选取东北平原玉米种植典型县——辽宁省昌图县,按照5个非耕作生境比例(0~10%、10%~20%、20%~30%、30%~40%和40%~50%)选取20个直径为600 m的样区。陷阱法采集玉米螟天敌,并用体视显微镜鉴别到科。主成分分析法筛选主要非耕作生境类型,逐步回归模型对非耕作生境组成(比例和类型)与玉米螟天敌数量进行拟合。并采用"赤池信息准则(AIC)"模型筛选,评估不同非耕作生境组成对玉米螟天敌数量的影响。研究结果表明,随着非耕作生境比例增加,玉米螟天敌数量呈先增后减的趋势,非耕作生境比例为20%~30%时天敌数量达最大值。非耕作生境比例20%~30%时,非耕作生境组成与玉米螟天敌数量关系最优模型(AIC=4.24,为最小值)是Y=b0-b1D+b2PC2,最优模型表明PC2(β=3.787,P=0.005)代表以林地为主的非耕作生境组成与玉米螟天敌数量呈显著正相关,景观多样性指数Dβ=-3.173,P=0.005)与玉米螟天敌数量呈显著负相关。该比例的非耕作生境组成与玉米螟天敌数量关系的其他模型表明,以草地和村落为主(PC1)的非耕作生境与玉米螟天敌呈显著正相关(β=1.957,P=0.000)。而其他比例下,所有关系模型说明农田周边林地生境和其他作物耕地有利于提高农田中天敌数量。最适宜玉米螟天敌聚集的非耕作生境比例为20%~30%,以林地为主或村落、草地为主的非耕作生境,以及分布有其他作物的耕作生境能够提高玉米螟天敌数量。研究结果可为今后从景观生态角度构建适宜非耕作生境组成来防治玉米螟提供理论依据和方法。
养猪发酵床不同发酵程度垫料微生物群落结构特征的PLFA分析
郑雪芳, 刘波, 朱育菁, 王阶平, 蓝江林, 陈倩倩
2019, 27(1): 42-49. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180548
摘要(642) HTML (4) PDF(426)
摘要:
发酵床养猪是一种新型的养殖技术,可有效缓解养猪的环境污染问题,微生物在其中起关键作用。为明确养猪发酵床发酵过程微生物群落的变化规律,为发酵床的科学管理提供依据,本研究采用磷脂脂肪酸生物标记(phospholipid fatty acids,PLFA)法分析养猪发酵床不同发酵等级垫料的微生物群落结构特征。采用色差法将垫料分为3个发酵程度等级:1级、2级和3级,采集不同发酵等级表层(0~15 cm)和里层(30~45 cm)垫料样本,测定各样本的PLFA。结果表明,共检测到61种PLFA,发酵2级垫料的PLFA种类最多,发酵3级垫料的PLFA种类最少。在各垫料中,PLFA分布量均表现为细菌>真菌>放线菌。指示细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)的PLFA及总PLFA在各发酵等级表层垫料的分布量均显著大于其在里层垫料的分布量,最大值出现在发酵1级表层垫料中。与对照(未发酵垫料)相比,发酵垫料总PLFA含量均显著增加(P < 0.05)。发酵3级表层垫料的真菌/细菌值最大,发酵2级表层垫料的G+/G-值最大。多样性分析表明,Shannon指数和Pielou指数最大值出现在发酵2级垫料中,而Simpson指数最大值出现在发酵3级表层垫料中。聚类分析表明,当欧氏距离为233.15时,可将不同发酵等级垫料聚为3个类群,同一发酵级别的垫料聚在相同类群中;主成分分析表明,发酵1级表层和里层垫料单独归一类群,其他发酵等级垫料和对照垫料归另一类群中。综上,不同发酵等级垫料的微生物种群结构不同,发酵1级表层垫料微生物分布量最大,发酵2级垫料的微生物种类最多,相同发酵级别表层和里层垫料微生物群落结构相似。
作物栽培与生理生态
作物水分利用效率研究方法及尺度传递研究进展
姜寒冰, 张玉翠, 任晓东, 要家威, 沈彦俊
2019, 27(1): 50-59. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180501
摘要(747) HTML (6) PDF(869)
摘要:
提高作物水分利用效率(WUE)是缓解农业生产水资源匮乏压力的有效途径,而水分利用效率尺度传递是各尺度WUE相互表征、验证并应用于实际生产的基础。本文概述了作物叶片、植株、群体尺度WUE的主要观测技术,包括叶片气体交换测定、碳同位素判别、桶栽称重、涡度相关观测等,其中碳同位素判别法为研究作物水分利用的长期累积效应提供了新的思路,且适用于多个尺度;总结了各尺度WUE的影响因子及作物耗水的生理机制,阐明各尺度WUE均受气孔导度调控。讨论了叶片到植株、叶片/植株到群体的尺度传递的可行性,集中分析了尺度传递的主要限制因素,指出叶片到植株的传递研究难点集中于叶片分布和光分布的不确定性、植物夜间呼吸和蒸腾以及植物适应环境的生理调节机制等过程;而叶片/植株到群体的传递研究主要受冠层形态学差异、冠层阻力、土壤蒸发及植物同化物分配机制等限制。最后总结了尺度传递方法的现有研究成果。目前作物WUE尺度传递主要依靠模型的完善和观测手段的提高,叶片到单株的尺度传递需关注日间与夜间耗水的分离及作物各部分的光合特性;叶片/单株到群体的传递可先明确蒸散结构,了解耗水特征,再以气孔导度和冠层导度的关系为切入点,利用模型探究传递机制。
土壤氮磷状况对小麦叶片养分生态化学计量特征的影响
王凡坤, 薛珂, 付为国
2019, 27(1): 60-71. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180133
摘要(827) HTML (0) PDF(652)
摘要:
生态化学计量学是研究生态系统能量平衡和多重化学元素平衡的科学,可利用植物体内C、N和P含量及其相互比值(N:P、C:N和C:P,即生态化学计量比)来判断植物生长过程中营养的供给状况。本文通过研究小麦叶片主要元素的生态化学计量比对不同土壤N、P状况的响应,为小麦生产中的精确施肥提供技术指导。选取研究区当家品种弱筋小麦‘扬麦15’和强筋小麦‘镇麦168’为试验对象,采用盆栽试验,设置16个土壤N、P梯度处理,分析不同处理下小麦拔节期、孕穗期和灌浆期叶片N:P、C:N和C:P等生态化学计量比及其相互关系。结果表明:1)在拔节期和孕穗期,土壤N:P范围在7.04~8.73时,两小麦品种叶片的N:P均达到较高水平;而在灌浆期,土壤N:P范围在8.73~10.42时,两小麦叶片的N:P均达较高水平。且小麦叶片N:P与土壤N:P具有极显著的正相关关系,但其相关性随着生育期的推进逐渐降低。2)当土壤处于低N水平时(108.4 mg·kg-1),两小麦品种叶片C:N均达较高水平,且其与土壤N:P呈显著负相关,即随着土壤N:P比率增大,小麦叶片中C:N呈减小的趋势。3)当土壤处于低P水平时(29.6 mg·kg-1),两小麦品种叶片C:P达较高水平,且其与土壤P含量呈极显著负相关,即随土壤中P的增加,小麦叶片中C:P均呈减小趋势。以上结果表明,土壤中N和P的不同供应水平显著改变不同品种小麦叶片的生态化学计量比,因此,具有稳态特性的生态化学计量比可作为小麦生产中养分调控的重要参照指标并加以应用。
氧化生物双降解地膜降解性能及其对东北雨养春玉米田间水热和生长的影响
孙仕军, 张旺旺, 刘翠红, 周佳琪, 朱昆仑
2019, 27(1): 72-80. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180550
摘要(713) HTML (1) PDF(484)
摘要:
为解决当前农田大量残膜污染问题,设置3种不同降解速率的氧化生物双降解地膜(降解a、降解b、降解c)和普通塑料地膜覆盖及露地对照5个玉米种植试验,研究氧化生物双降解地膜田间降解性能(降解率、拉伸强度和断裂伸长率)及其对土壤水热、玉米生长状况及产量的影响。结果表明:1)不同降解速率氧化生物双降解地膜降解梯度与预期基本相符,3种降解速率的地膜全生育期降解率分别为14.2%、10.0%和6.5%,差异达显著水平。降解a、降解b和降解c地膜在田间覆盖120 d后,垄上地膜拉伸强度损失率分别为30.4%、20.3%和19.1%,断裂伸长率损失率为10.4%、13.5%和5.0%,垄侧地膜拉伸强度损失率为59.0%、50.7%和45.6%,断裂伸长率损失率为71.7%、55.6%和51.0%,其中降解a拉伸强度和断裂伸长率与降解b和降解c相比均达显著差异水平,且垄侧各降解地膜机械性能损失率显著大于垄上地膜。2)氧化生物双降解地膜显著提高了玉米生育前期5~25 cm层土壤温度和0~40 cm层土壤含水率,与露地相比,降解a、降解b和降解c处理下5~25 cm土层平均温度分别提高了4.5℃、4.4℃和4.4℃,0~40 cm土层含水率分别提高了3.2%、2.9%和2.2%。3)氧化生物双降解地膜加快了玉米生育进程,使玉米植株提前3 d出苗,缩短生育期5~7 d,且玉米株高和叶面积指数均显著高于露地处理,略优于普通地膜。4)在产量构成和最终产量方面,氧化生物双降解地膜与普通塑料地膜覆盖均较露地处理增加了玉米穗长、穗粗及百粒重,降解a、降解b、降解c和普通地膜处理较露地对照增产率分别达14.3%、14.3%、10.4%和13.2%。研究认为,氧化生物双降解地膜覆盖具有明显的增温保墒效应,与普通地膜相同,能够显著提高玉米产量,并且可以通过改变配方调节其降解速率。本研究成果可为氧化生物可降解地膜替代普通地膜及其在东北地区推广应用提供科学依据。
秋葵连作土壤浸提液对番茄生长的障碍研究
严逸男, 刘明月, 周相助, 林志强, 张卫清, 许茹, 王树彬, 陈露, 尚春雨, 林勇文, 侯毛毛, 林义章, 钟凤林
2019, 27(1): 81-91. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180495
摘要(676) HTML (3) PDF(473)
摘要:
单一耕作制度和作物品种,使设施连作障碍日益加剧。番茄和秋葵都是重要的设施蔬菜类型,但种植发现秋葵对番茄存在生长障碍,研究秋葵对番茄的生长障碍发生的生理生态机制具有重要意义。本研究选取种植秋葵的1 a和10 a土壤浸提液(简称1 a浸提液和10 a浸提液),以全素营养液为对照(简称CK),探讨秋葵连作土壤浸提液对番茄萌发期种子和幼苗生长的影响。结果表明:同一浓度土壤浸提液处理下,10 a浸提液的番茄萌芽期种子表现出主根畸形,侧根增多但细弱;番茄幼苗分根增多,根系活性低于1 a浸提液且都显著低于CK,顶部嫩叶失绿异常,活性氧代谢系统紊乱。同一年限不同秋葵土壤浸提液浓度处理下,番茄萌发期种子随浸提液浓度的升高表现出主根畸形,侧根增多且细弱,番茄幼苗分根增多,1 a和10 a浸提液的番茄根尖数、分根数分别最高达1 146、3 321和2 291、1 947,显著高于对照(1 071、385);秋葵土壤浸提液浓度高于250 mg·mL-1处理下番茄幼苗根系活性都显著低于CK,顶部嫩叶失绿异常,活性氧代谢系统紊乱。研究表明秋葵根系物及分泌物在土壤中残留,对后茬番茄的生长造成不良影响,这些物质随种植年限增加而富集,从而对番茄产生更严重的毒害。
CO2浓度升高条件下不同程度豌豆蚜危害对紫花苜蓿叶片营养物质和次生代谢物质的影响
孙倩, 张廷伟, 魏君玉, 吕雨晴, 刘长仲
2019, 27(1): 92-99. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180411
摘要(612) HTML (3) PDF(466)
摘要:
由于人类大量开采使用石油、煤炭、天然气等化石燃料,使大气CO2浓度升高,这不但加速全球变暖,还将影响地球上动植物的生存和分布,从而对整个生态系统产生深远影响。为探明CO2浓度升高与豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)虫口密度对紫花苜蓿(Medicago sativa)叶片内化学物质的影响,明确CO2浓度升高和蚜虫密度在紫花苜蓿生理生化中的作用,试验在CO2光照培养箱内设置380 μL·L-1(对照)、550 μL·L-1和750 μL·L-1 3个CO2浓度培育苜蓿幼苗并接入10日龄成蚜10头·株-1、20头·株-1、30头·株-1,并以0头·株-1作为空白对照,1周后测定植物体内营养物质和次生代谢物质含量。结果表明,随CO2浓度升高,蚜虫密度为30头·株-1时紫花苜蓿可溶性蛋白、可溶性糖以及淀粉含量均上升,在750 μL·L-1 CO2浓度下分别比CK上升11.62倍、0.49倍和0.24倍;黄酮、总酚和简单酚含量也显著上升。随蚜虫危害程度加重,同一CO2浓度下紫花苜蓿淀粉、简单酚含量先上升后下降,高CO2浓度蚜虫密度为30头·株-1时比0头·株-1时可溶性糖、总酚以及单宁含量上升1.66倍、1.49 mg·g-1和1.09 mg·g-1,差异均显著(P < 0.05)。说明具有固氮作用的豆科植物更易于适应CO2浓度升高的变化,从而在受到刺吸胁迫后增强自身诱导抗虫性以抵御害虫为害。
农业资源与环境
不同还田方式对玉米秸秆腐解及土壤养分含量的影响
田平, 姜英, 孙悦, 马梓淇, 隋鹏祥, 梅楠, 齐华
2019, 27(1): 100-108. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180551
摘要(821) HTML (8) PDF(563)
摘要:
通过土壤耕作和秸秆还田试验,以玉米秸秆为研究对象,探讨东北棕壤土区适宜的秸秆还田方式,为秸秆资源的高效利用提供理论依据。在辽宁沈阳设置连续两年(2014-2015年)的田间定位试验,采用尼龙网袋法研究免耕覆盖(NTS)、旋耕还田(RTS)和翻耕还田(PTS)3种秸秆还田方式下秸秆腐解率和碳氮磷钾养分释放率,分析秸秆还田方式对耕层土壤养分含量的影响。结果表明,RTS和PTS秸秆腐解速率均表现为前期快、后期慢,秸秆养分释放率均表现为钾>磷>碳>氮。NTS、RTS和PTS处理秸秆两年平均腐解率分别为38.8%、78.0%、65.9%,两年平均碳释放率分别为56.5%、78.8%、69.4%,氮释放率为16.7%、53.5%、38.8%,磷释放率为81.3%、92.5%、89.8%,钾释放率为92.0%、99.4%、98.9%。NTS处理秸秆腐解率及碳氮释放率与还田时间符合逻辑斯蒂曲线方程,RTS和PTS处理秸秆腐解率、碳氮释放率及3种还田方式秸秆磷钾释放率随还田时间变化符合米氏方程。秸秆还田有助于提高耕层土壤有机碳和全氮含量,RTS处理土壤全磷含量显著高于PTS处理(P < 0.05),与NTS处理全磷含量差异不显著,3种还田方式土壤全钾含量差异不显著。综合分析秸秆腐解和耕层土壤培肥效果,东北棕壤土区建议玉米秸秆还田方式为旋耕秸秆还田。
湘西典型植烟土壤酸碱缓冲特性及影响因素
李源环, 邓小华, 张仲文, 周米良, 江智敏, 田峰, 张明发, 石楠
2019, 27(1): 109-118. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180643
摘要(638) HTML (1) PDF(455)
摘要:
为探明山地植烟土壤酸碱缓冲特性,采集了湘西山区烤烟典型生产区的28个土壤样本,采用酸碱滴定法和灰色关联法分析了湘西山地植烟土壤酸碱缓冲特性以及土壤缓冲容量与各影响因素之间的量化关系。结果表明:湘西山地植烟土壤酸碱缓冲量为11.35~43.29 mmol·kg-1,平均为17.26 mmol·kg-1,黄棕壤的酸碱缓冲量(11.35~43.29 mmol·kg-1)显著高于黄壤(11.79~20.70 mmol·kg-1)。有78.57%的样本对酸碱敏感,黄壤土是否对酸敏感由有机质含量决定,黄棕壤土是否对酸敏感与pH和有机质含量密切相关。对于同一土壤类型,有机质和黏粒含量与酸碱缓冲容量显著正相关;对于黄棕壤,酸碱缓冲容量还与pH和阳离子交换量呈显著正相关,与交换性酸和交换性铝呈显著负相关。主要土壤类型之间缓冲性能存在较大差异,黄壤土酸碱缓冲性能主要受土壤有机质、阳离子交换量和黏粒含量的影响;黄棕壤土酸碱缓冲性能主要受pH、阳离子交换量和有机质的影响。在生产中应采用合理施用化肥、增施有机肥、调节土壤酸性等措施提高植烟土壤酸碱缓冲性能,为优质烟叶生产创造良好的生态环境。
肥液浓度和生物质掺混比例对微润灌溉湿润体内水肥分布的影响
李义林, 刘小刚, 刘艳伟, 董木宏道, 杨启良, 隋龙
2019, 27(1): 119-130. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180503
摘要(717) HTML (4) PDF(403)
摘要:
微润灌溉作为一种新型地下连续灌溉节水技术,可为农业水肥一体化提供有效载体。为探明不同生物质掺混比例下竖插式微润灌溉施肥湿润体内水分和养分的分布规律,开展室内入渗试验,设置3个肥液浓度(清水F0:0 g·L-1;低浓度FL:0.2 g·L-1;高浓度FH:0.4 g·L-1)和4个土壤生物质(花生壳粉末)掺混比例(无掺混B0:0;低掺混BL:1.5%;中掺混BM:3.0%;高掺混BH:4.5%),研究微润灌溉施肥湿润体内土壤含水率、硝态氮、速效磷和速效钾的分布特性。结果表明:掺混生物质后湿润体内水肥分布范围显著增大,而肥液浓度对水肥分布范围的影响不显著。土壤水肥含量随着与微润管水平距离的增加而逐渐减小,水肥含量最大值出现在微润管周围。在与微润管水平距离为0~10 cm范围内,土壤含水率和硝态氮分布较均匀,速效磷和速效钾则形成累积区。肥液浓度和生物质掺混比例对湿润体内水肥含量均值影响显著。与F0相比,增加肥液浓度提高土壤含水率和养分(硝态氮、速效磷和速效钾)含量均值3.94%~14.09%和124.92%~458.05%;与B0相比,增大生物质掺混比例提高土壤含水率和养分含量均值12.89%~33.32%和28.37%~115.44%。微润灌溉施肥湿润体内土壤含水率和硝态氮的分布均匀性较高,而速效磷和速效钾分布均匀性较低。增大肥液浓度和生物质掺混比例可提高湿润体内土壤含水率和硝态氮的分布均匀系数,而降低速效磷和速效钾的分布均匀系数。微润灌溉施肥湿润体内水肥含量均值与至微润管水平距离的关系符合四参数Log-logistic模型。总之,在土壤中掺混生物质有利于微润灌溉施肥下水分和养分的运移,增加肥液浓度和土壤生物质掺混比例可显著提高湿润体内的水肥含量,增大水分和硝态氮的分布均匀性,促使速效磷和速效钾在微润管周围的累积量增多。研究结果可为微润灌溉水肥一体化技术提供理论依据和实践参考。
基于改进OK模型的土壤有机质空间分布预测——以宜都市红花套镇为例
段丽君, 郭龙, 张海涛, 琚清兰
2019, 27(1): 131-141. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180348
摘要(656) HTML (4) PDF(708)
摘要:
选择合适的土壤有机质(SOM)预测模型是提高区域化空间分布模拟精度的前提,也是监测土壤碳库动态变化和指导农田土壤肥力投入的基础。以湖北宜都红花套镇柑橘区为例,设置普通克里格(OK)插值的SOM结果作对照,分别建立SOM及其最显著相关辅助变量碱解氮间的建模协同克里格(COK1)、全局协同克里格(COK2)和两个融合辅助变量协同相关性的改进OK模型(CCOK1、CCOK2),探讨纳入辅助变量、改变辅助信息插值数量以及结合辅助变量协同相关性对SOM含量预测的影响。结果表明:1)OK、CCOK1和CCOK2的块基比为25%~75%,表现出中等空间自相关性,而COK1和COK2的块基比小于25%,具有强烈的空间自相关,SOM的空间异质性受结构性因素影响的比重更大。2)SOM的预测含量范围为7.38~29.03 g·kg-1,使用COK1和COK2模型插值获得的有机质空间分布较OK更为破碎,CCOK1和CCOK2的插值结果则呈连续片状分布,更符合研究区土地利用类型分布的实际情况。3)SOM的空间分布预测精度由高到低依次为CCOK1 ≈ CCOK2 > COK2 > COK1 ≈ OK,OK和COK1两者精度指标相近,COK2的拟合效果有一定改进,但CCOK1和CCOK2的相关系数(r)分别从0.10升高到0.70和0.69,均方根误差(RMSE)分别降低了15.40%和14.78%,预测精度最高。因此,本研究提出的融合辅助变量协同相关性的改进OK模型的估算效果最优且在最大程度上提高辅助信息的参与度,可为SOM预测提供参考。
农业生态经济与生态农业
基于LUCC的四川省主体功能区碳排放与生态补偿研究
徐婕, 潘洪义, 黄佩
2019, 27(1): 142-152. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180493
摘要(831) HTML (5) PDF(607)
摘要:
土地利用/土地覆被变化(LUCC)影响下的碳排放充分体现人类活动对生态环境的扰动程度,由此切入的碳收支与补偿研究对区域低碳经济与平衡发展具有重要意义。本文以2005年和2015年四川省土地利用数据为基础,参考IPCC假定构建碳排放模型,借助GIS平台运用数学模型对四川省5个主体功能区碳排放及碳补偿率进行测度与分析,采用造林成本法和碳税率法对生态补偿标准进行测算。结果表明:1)研究期内四川省各主体功能区土地利用与主体功能区规划相符并按其功能定位优化发展。重点开发区域耕地占绝对优势,建设用地面积的总量和增量最大;重点生态功能区林地、草地占比最大。2)研究期内各主体功能区的总碳排放量大幅度增加。重点开发区域碳源量、总碳排放量及其增量均居首位;重点生态功能区碳吸收的能力减弱。3)各主体功能区建设用地碳排放强度远大于总碳排放强度,研究期内各主体功能区总碳排放强度均增加,建设用地碳排放强度则有增有减。国家层面重点开发区域总碳排放强度最大,建设用地碳排放强度很小。4)生态发展区碳补偿率高,经济发达区低。国家层面限制开发区域(重点生态功能区)碳吸收补偿系数最高。5)碳源区应对作为碳汇区的甘孜藏族自治州按固碳价格进行生态补偿。碳排放量与各主体功能区功能定位高度相关,生态补偿标准大致从成都平原向四周递减,限制开发区域生态补偿标准偏低。基于碳排放的生态补偿标准建立横向财政转移支付政策,有利于四川省节能减排和平衡发展。
水足迹视角下陕西省种植业水资源利用评价及经济发展脱钩分析
张炜, 覃求
2019, 27(1): 153-162. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180447
摘要(744) HTML (5) PDF(701)
摘要:
陕西省位于"一带一路"关键地带,经济发展将处于加速转型的关键时期,期间农业水资源可利用量势必被进一步压缩,因此对陕西省各地市种植业水足迹进行量化并研究与其经济发展的协调关系,有利于明确各区域种植业生产的用水情况并为陕西省水资源管理提供参考。本研究运用水足迹理论,将灌溉水在输配水及田间灌溉过程中的损失纳入作物区域生产水足迹核算之中,通过核算2005-2016年陕西省种植业的水足迹值,定量分析了陕西省各作物耗水量的时空差异性,以及绿水足迹利用效率和各市水环境压力状况,并结合脱钩模型研究了种植业经济增长与水资源利用和水环境变化的脱钩关系。结果显示:1)各作物耗水量在研究期内差异较大,蔬菜和水果水足迹较低,分别为0.42 m3·kg-1和0.51 m3·kg-1,茶叶则高达30.29 m3·kg-1,但总体呈下降趋势;2)各地市种植业耗水量构成呈现较大差异性,关中地区粮食类作物占比为69.59%,陕北地区玉米和水果占75.16%,陕南地区则相对均衡,耗水量组成基本与水资源禀赋和作物水足迹大小相一致;3)全省绿水足迹利用效率相对较低,水环境压力指数呈现南部低,中部、北部高的特点,其中咸阳市水环境压力指数12年间平均高达4.75,是水环境压力最为严重地区;4)陕西省种植业经济增长与水资源利用和水环境压力强脱钩状态分别占比45.45%和27.27%。研究结果说明,陕西省各市种植结构相对合理,但绿水足迹利用效率和水环境压力上仍需改良,种植业经济增长与水资源利用的关系逐渐完成了由弱脱钩的初级协调到强脱钩的优质协调的转变,但仍面临着种植业经济增长与水环境压力增大的挑战。