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11期

农业生态系统及其调控
有机管理对不同农田生境草本植物α、β和γ多样性的影响
孙玉芳, 陈宝雄, 金彬, 朱升海, 张松柏, 张宏斌, 李垚奎, 刘云慧, 段美春
2019, 27(11): 1617-1625. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190549
摘要(530) HTML (24) PDF(918)
摘要:
有机农业有利于增加农田中的植物多样性,而丰富的植物群落可以为其他动物提供诸如蜜源、寄主、栖息地等多种生态系统服务功能。本研究基于一个有机管理的大面积多生境农场及其附近常规管理的农田区,进行植物调查,对比不同管理措施下大棚菜地、果园、稻田田埂、露天田块及其周边的农田边界等5种生境类型农田草本植物α、β和γ多样性的差异。研究发现,虽然有机管理下所有生境的草本植物物种数和药用草本植物物种数(α多样性)的平均数显著高于常规管理农田,但针对某一具体生境比较发现,有机管理仅显著增加了露天田块和水稻田埂的植物物种数,而对其他生境影响不显著。虽然有机管理农场和常规管理农田区的总体物种组成差异(β多样性)不大,但有机管理下水稻田埂和露天田块的草本植物物种组成显著不同于常规管理下的对应生境。总的植物物种数(γ多样性)在有机管理的农场区和常规管理的农田区间没有显著差异。由此可见本研究中有机管理仅有利于水稻田埂和露天田块的草本植物α多样性和β多样性的增加,而对大棚菜地、农田边界和果园影响不明显,并且有机管理并不能显著地增加该地区的草本植物γ多样性。因此有机农业增加植物多样性并不具有普遍性,需要具体考虑不同生境和不同层次多样性指数的差异。
生态空间与生态用地国内研究进展
费建波, 夏建国, 胡佳, 舒向阳, 吴玺, 李军
2019, 27(11): 1626-1636. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190371
摘要(575) HTML (6) PDF(1477)
摘要:
生态空间和生态用地是构成国土空间的重要组成部分,是跨地理学、景观生态学、应用生态学等的交叉研究领域,但当前国内对于两者的认识存在较大争议,在相关研究和使用中存在混淆或错误的情况。本文基于国内相关文献的全面分析,界定了生态空间和生态用地的概念,辨析了两者之间的逻辑关系,并分别总结了国内生态空间和生态用地研究进展和局限。目前,国内生态空间和生态用地的内涵认识还不统一、识别方法和分类体系还不够完善;在研究区域上,均是重点关注城市地区;在研究方法上,均注重空间分析和优化模型的使用,缺少心理感知与社会调查等多方法的应用。本文基于当前研究局限,结合新时代生态文明建设和乡村振兴战略实施要求,提出应加强乡村地区生态空间和生态用地相关研究内容。建立以可持续发展和人类福祉需求为核心,具有区域差别化的生态空间和生态用地识别方法、分类体系、评价体系和保护利用机制等应成为研究重点。
重庆市农田生态服务价值时空变化特征及其驱动因素分析
孔凡靖, 陈玉成, 陈庆华, 牟秦杰, 阎建忠
2019, 27(11): 1637-1648. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190192
摘要(539) HTML (14) PDF(310)
摘要:
农田对保障区域物质供给、生态系统服务供给有着不可替代的作用,为探究区域农田生态服务价值的时空变化和驱动因素,本文基于重庆市2007-2016年统计年鉴及相关年份区县年鉴数据信息,构建农田生态服务价值指标体系,引入物价指数,通过列表清单法对重庆市农田生态服务价值进行评估,利用STIRPAT模型分析各区县间人均农田生态服务价值差异的社会驱动因素。研究表明:①2007年、2012年和2016年重庆市农田生态服务价值分别为898.06亿元、938.97亿元和1 038.45亿元,呈明显上升趋势,增幅为15.63%;年均农田正向服务价值(1 024.49亿元)远高于其负向价值(59.02亿元)。②就农田生态服务价值空间变化而言,渝西片区的总量和人均变化幅度最大,为30.32%和16.80%,其中农业较为发达的永川区、江津区农田负向价值相对突出;人均年农田生态服务价值排序为:渝东南片区(5 855元·人-1)>渝东北片区(4 027元·人-1)>渝西片区(3 846元·人-1)>主城片区(840元·人-1)。③农业人口、城市化率、万元GDP能耗是重庆市各区县人均农田生态服务价值空间差异的社会驱动因素,主城片区的发展对其农田生态系统造成较大的压力,该区域应合理调整产业结构,以提升农田生态服务价值。研究结果为重庆市农田生态环境保护、恢复以及耕地补偿等提供科学依据。
Impact of soil warming on the activity and abundance of nitrifiers under nitrogen fertilization conditions
Tatoba R Waghmode, ZHANG Xinyuan, DONG Wenxu, ZHANG Chuang, HU Chunsheng
2019, 27(11): 1649-1655. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190166
摘要(566) HTML (49) PDF(282)
摘要:
The first step of nitrification (i.e., the oxidation of ammonia to nitrate) is catalyzed by nitrifiers, such as ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and ammonia-oxidizing archaea (AOA). However, the impact of soil warming on the activity and abundance of nitrifiers under different nitrogen (N) fertilization conditions remains poorly understood. A long-term field warming experiment has been conducted since October 2008 at the Luancheng Agro-Ecosystem Experimental Station of Chinese Academy of Sciences in the North China Plain, during which soil temperature was increased by 1.5℃ using infrared heaters (power, 1 000 W) placed 2 m above the soil surface. In 2018, we investigated soils from the control (no warming) and warming treatment plots for potential nitrification rate (PNR), abundance of AOB and AOA at 10 cm and 20 cm soil depth under two N fertilization conditions:without N fertilization (N0) and with 240 kg(N)·hm-2·a-1 fertilization (N1). Soil PNR, nitrate (NO3--N), and ammonium (NH4+-N) contents were spectrophotometrically assessed, and the abundance of functional genes was investigated via real-time quantitative PCR. Warming increased PNR and NO3--N content under N1 treatment and decreased them under N0 treatment (P < 0.05). Moreover, warming significantly increased AOB abundance under N1 treatment (P < 0.05), whereas it decreased the abundance of both AOA and AOB under N0 treatment, at both soil depths. Compared with N0, N1 exhibited substantial decrease in AOA/AOB ratio, suggesting that compared with warming without N fertilization, warming with N fertilization exhibited higher stimulation of AOB growth than of AOA growth. Conclusively, this study suggests that AOB significantly and positively responded to warming with N fertilization, whereas both AOA and AOB significantly and negatively responded to warming without N fertilization. This study provides an understanding of nitrifier activity and the response of ammonia-oxidizing microorganisms to warming conditions and N availability.
干旱与Cd双重胁迫对土壤-小麦-蚜虫系统Cd转移规律影响的研究
舒启豪, 孔艳艳, 罗坤, 李媛, 赵惠燕
2019, 27(11): 1656-1662. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190324
摘要(439) HTML (9) PDF(278)
摘要:
为探究干旱和重金属双重胁迫对土壤-小麦-蚜虫系统内Cd转移规律的影响,为小麦蚜虫的生态调节提供理论依据,本研究以麦长管蚜[Sitobion avenae(Fabricius)]为研究对象,用原子吸收分光光度法分别测定不同土壤Cd含量(100 mg·kg-1、200 mg·kg-1)及不同程度干旱胁迫(无胁迫、中度胁迫、重度胁迫)处理下小麦根茎叶及蚜虫体内的Cd含量。结果表明:土壤Cd含量及干旱单一胁迫均对小麦及蚜虫体内的Cd含量造成了显著影响(P < 0.05)。两者交互作用对小麦根部及叶部的Cd含量影响显著,而对小麦茎部及蚜虫体内Cd含量影响不显著。在相同胁迫条件下,Cd在小麦中的积累分布为根>茎>叶。随着干旱胁迫程度增大,小麦根部Cd含量及土壤-根转移系数降低,茎部Cd含量及根-茎转移系数升高,麦长管蚜Cd含量在土壤Cd含量100 mg·kg-1下高于土壤Cd含量200 mg·kg-1;中度干旱胁迫增加了麦长管蚜体内Cd累积量,而重度干旱胁迫则降低了其体内Cd累积量。叶-蚜虫的Cd转移系数明显大于土壤-根、根-茎和茎-叶转移系数且大于1,说明Cd在麦长管蚜体内产生了生物富集作用。综上所述,干旱胁迫促进了Cd从土壤向小麦茎部转移和根部Cd累积,但抑制了Cd从根部到茎部转移和茎部Cd累积;中度干旱胁迫促进了麦长管蚜体内Cd的积累,而重度干旱胁迫抑制了麦长管蚜体内Cd的积累。
作物栽培与生理生态
华北典型区域土壤耕作方式对土壤特性和作物产量的影响
关劼兮, 陈素英, 邵立威, 张玉铭, 张喜英, 路杨, 闫宗正
2019, 27(11): 1663-1672. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190246
摘要(664) HTML (62) PDF(397)
摘要:
华北平原是我国重要的小麦玉米种植区,长期土壤旋耕免耕和秸秆全量还田带来耕层变浅、犁底层变厚和上移、土壤养分表聚等现象,通过耕作方式改变,解决上述问题对维持区域粮食生产有重要意义。试验以冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,分别在代表华北平原高产区的栾城试验区和代表中低产区的南皮试验区进行,设置冬小麦播种前进行土壤深耕、深松、窄深松3种处理,以生产上常用的旋耕为对照。所有处理夏玉米季均采用土壤免耕播种,测定项目包括土壤容重、作物根系、作物产量和水分利用效率。结果表明,不同耕作方式对土壤特性和作物产量的影响具有区域差异。南皮试验区土壤深耕(松)显著地(P < 0.05)提高了作物产量,深耕、深松和窄深松处理的冬小麦产量比旋耕分别增加16.5%、19.3%和13.1%,夏玉米产量分别增加17.3%、16.2%和21.9%,周年产量分别增加16.9%、17.6%和17.8%;深耕、深松和窄深松处理间作物产量差异不显著。栾城试验区冬小麦、夏玉米产量和周年产量各处理之间差异不显著。土壤深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0~20 cm土层土壤紧实度和土壤容重。冬小麦播种后,与土壤耕作前比较,土壤深耕、深松和旋耕处理土壤紧实度南皮试验区分别平均降低71.6%和68.2%,栾城试验区分别降低88.8%和-7.7%,常用的旋耕模式在栾城试区没有降低土壤紧实度。小麦收获时不同耕作方式0~40 cm土层的土壤容重均低于土壤耕作前的土壤容重,至夏玉米收获时不同耕作处理的土壤容重与耕作前基本一致,不同耕作处理对土壤容重的影响差异不显著。在南皮试验区,3种耕作方式与旋耕相比,均显著提高了冬小麦和夏玉米水分利用效率;在栾城试验区,各处理冬小麦和夏玉米水分利用效率差异不显著。本研究结果显示在华北平原高产区连续实施土壤旋耕模式没有影响作物产量,而在中低产区实施土壤深耕或者深松模式更利于作物产量提高。
耕作方式对山地烟田土壤物理性状及烤烟根系空间分布的影响
刘棋, 王津军, 封幸兵, 张留臣, 邓小鹏, 马二登, 童文杰
2019, 27(11): 1673-1681. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190316
摘要(467) HTML (10) PDF(364)
摘要:
为探讨不同耕作方式对山地烟田烤烟产量产值的影响,揭示山地烟田深耕深松增产增效机理,以烤烟‘K326’为研究材料,采用大田试验,设置旋耕20 cm(RT20,对照)、深耕30 cm(DT30)、深松30 cm(ST30)和深松40 cm(ST40)4个处理,研究不同耕作方式对烤烟生长发育、烟田土壤物理性状和烤烟根系空间分布特征的影响。结果表明:与对照RT20相比,深耕、深松措施显著提高烤烟产量、产值,其中DT30、ST30、ST40产量分别提高12.2%、12.3%和16.0%,产值分别提高10.5%、13.8%和21.8%。深耕、深松措施明显改善土壤亚表层(20~40 cm)物理结构,其中DT30、ST30、ST40土壤容重分别比对照低6.1%、5.3%和8.0%,毛管孔隙度分别比对照高11.3%、13.1%和21.6%;团棵期DT30、ST30和ST40土壤含水量分别比对照高4.9%、2.3%和5.7%,现蕾期分别比对照高4.5%、3.8%和5.6%。深耕、深松措施增加烤烟根系鲜重绝对量,促进烤烟根系纵向下扎生长,缓解上层根系的拥挤度。DT30、ST30和ST40处理根深指数分别比对照高5.32%、8.26%和16.20%。土壤亚表层(20~40 cm)不同处理间烤烟根系鲜重差异最显著,其中深耕、深松措施20~30 cm烤烟根系鲜重比对照高162.2%~469.0%,30~40 cm比对照高56.5%~292.9%。研究发现:深耕、深松措施改善山地烟田土壤容重、孔隙度、土壤水分等土壤物理性状,优化植烟土壤环境,促进烤烟根系生长发育,优化根系空间分布构型,对增加烤烟干物质、提高烟叶产量产值有较好的现实生产意义。
施氮模式对玉-麦周年轮作系统产量和氮吸收利用的影响
李岚涛, 任丽, 尹焕丽, 郭娅, 王海标, 张倩, 王宜伦
2019, 27(11): 1682-1694. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190223
摘要(536) HTML (11) PDF(421)
摘要:
为明确适宜豫北平原夏玉米-冬小麦一体化种植的高效施氮管理模式,2016-2017年分别在豫北典型高产田区河南省鹤壁市和中产田区河南省原阳县开展了夏玉米-冬小麦周年轮作不同施氮模式对夏玉米与冬小麦产量、氮素吸收和利用效率影响的田间试验。共设5种处理:不施氮肥(T1)、普通尿素按210 kg(N)·hm-2一次性基施(T2)、普通尿素分次施用且总施氮量同T2(T3)、控释尿素与普通尿素配比氮素减量施用(T4)和控释尿素与普通尿素配比氮素足量施用(T5)。分别于夏玉米和冬小麦关键生育期测试叶片SPAD值、植株与籽粒氮含量及生物量等氮营养指标,并于成熟期测定产量和产量构成因子,分析计算植株氮积累量与吸收利用特征。结果表明,处理间,高、中产区夏玉米与冬小麦产量、产量构成因子及氮素营养指标整体变化趋势均为T5 > T4 > T3 > T2 > T1。产区间,各处理夏玉米和冬小麦产量性状及氮营养指标均表现为高产区显著优于中产区。综合各处理平均值,高产区夏玉米产量、植株氮含量和氮素积累量相比于中产区分别平均提高58.0%、19.2%和47.1%,冬小麦增幅则分别为34.7%、33.3%和85.9%。氮利用效率方面,高、中产田在氮肥表观利用率、氮肥农学效率和100 kg籽粒需氮量变化趋势均表现为T5 > T4 > T3 > T2 > T1,处理间差异显著;氮素收获指数则与此相反。豫北平原夏玉米-冬小麦周年轮作制在作物稳产甚至增产条件下,采用尿素与缓释氮肥掺混配施的氮肥优化施用模式不仅可有效减少肥料用量,还能显著提升肥料利用率,降低氮肥损失。
肥-沙混施对盐碱地冬小麦群体库源关系的影响
李晓爽, 党红凯, 宋妮, 申孝军, 孙景生
2019, 27(11): 1695-1705. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190333
摘要(483) HTML (9) PDF(309)
摘要:
为明确掺黄河泥沙同时配施生物有机肥(肥-沙混施)条件下盐碱地冬小麦群体库、源的特征及变化规律,探讨肥-沙混施条件下作物库源动态变化特征,探求盐碱地冬小麦产量的限制因子,为盐碱地改良和开发利用提供理论依据,采用大田定位跟踪调查方法,于2015-2018年连续3个冬小麦生长季在河北省南皮县开展试验。设置掺黄河泥沙(SS)、配施生物有机肥(FF)、肥-沙混施(SF)和空白对照(CK)4个处理。结果表明,所有处理小麦旗叶花后净光合速率呈逐渐下降趋势,开花-花后20 d的平均值表现为SF > FF > SS > CK,SF、FF和SS分别比CK高12%、10%和4%以上,尤其在花后20 d,SF、FF和SS仍能维持较高的光合性能,分别比CK高55.08%、27.32%和1.88%。随生育进程光合势呈单峰曲线变化,孕穗-开花期达到最大,开花30 d后群体光合势快速下降,表现为SF > FF > SS > CK,SF、FF和SS在孕穗-开花期的3年平均光合势依次分别比CK提高29.02%、18.79%和10.62%;其花后总光合势分别比CK高41.66%、24.72%和13.94%。在表征源库关系的指标上,SF的全生育期、开花前和开花后源生产能力均为最高,分别比CK高34.06%、40.52%和28.15%;SF的穗数、总粒数、最大潜在库容和有效库容量均为最高,3年平均分别比CK高25.69%、30.00%、42.06%和38.84%。SF的产量、开花后源生产能力的转化率、粒叶比和经济系数均为最高,3年平均比CK提高41.08%、9.53%、8.50%和4.01%。本研究条件下,小麦的有效库容量与总穗数和穗粒数呈极显著正相关。总穗数和总粒数是影响盐碱地冬小麦产量的关键因子。掺黄河泥沙或配施生物有机肥均能够提高小麦光合性能,提高源生产能力,促进源库转化。掺黄河泥沙同时配施生物有机肥处理综合了掺黄河泥沙和配施生物有机肥的优点,效果最佳,更有利于滨海盐碱土壤的改良和可持续开发利用。
不同氮效率花生品种氮素累积与利用特征
王春晓, 凌飞, 鹿泽启, 姜蔚, 臧宏伟, 张伟, 姚杰, 兰丰, 柳璇, 王志新, 郑永美
2019, 27(11): 1706-1713. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190239
摘要(488) HTML (20) PDF(441)
摘要:
氮是花生(Arachis hypogaea)生长发育必需的大量元素之一,明确不同品种氮素利用特点,可为花生氮高效品种筛选、培育及节氮栽培提供依据。桶栽条件下,利用15N示踪技术,测定了19个花生品种产量、植株氮含量、氮素积累量及3种氮源供氮量等指标,并以供试品种的产量及氮效率平均值为基准,将品种划分为高产氮高效、高产氮低效、低产氮高效和低产氮低效4种类型,分析了4种类型品种氮素累积与利用特征。结果表明:1)不同类型花生品种氮效率存在较大差异,氮高效型品种荚果氮效率平均为25.0 kg·kg-1,比氮低效型品种平均值高13.6%。2)营养体氮含量中等的品种有利于产量和氮效率同时提高,生殖体和整株氮含量不同类型品种间差异不大;在植株有足够氮积累的前提下,提高氮向生殖体的分配比例是高产氮高效品种的基本特征。3)不同类型花生品种土壤氮和肥料氮供氮水平与氮效率一致,根瘤供氮水平与氮效率因品种产量水平而异;当氮效率相近时,根瘤供氮水平高,有利于产量形成;氮高效型土壤供氮比例略高于低效型,根瘤供氮比例与土壤供氮比例相反,土壤氮与根瘤氮有较好的补偿效应;不同类型品种肥料供氮比例相差不大。4)不同类型品种产量和氮效率与氮肥利用率和氮肥偏生产力高度一致,而不同类型品种间氮素生物效率差异较小。综上,不同类型花生品种产量和氮效率存在显著差异,选育产量和氮效率双高的品种不仅必要,而且可行,是未来花生节氮栽培的有效途径之一。
华南双季稻主栽品种的光能利用效率及聚类分析
黄农荣, 傅友强, 钟旭华, 梁开明, 潘俊峰, 刘彦卓, 胡香玉, 彭碧琳, 陈荣彬, 胡锐
2019, 27(11): 1714-1724. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190396
摘要(478) HTML (20) PDF(588)
摘要:
水稻品种的光能利用效率(RUE)是影响华南双季稻产量的重要因素之一。目前,关于品种的RUE特性及其与农艺性状间关系的研究鲜有报道。为此,本研究以华南双季稻区36个水稻主栽品种为供试材料,探讨了不同品种的RUE及其与产量等主要农艺性状的关系,并进行品种RUE类群的划分。结果表明,水稻的RUE在品种间和季节间的差异均达极显著水平;早、晚季的RUE均与稻谷产量、收获指数及千粒重等呈极显著正相关;早季的RUE与生物量呈极显著正相关、与生育期呈极显著负相关,晚季的则相关不显著。主成分分析结果表明,早季水稻品种特征主要由产量光能效率因子、穗粒因子、生育期粒重因子和结实率因子等4个主成分构成;晚季则主要由产量光能效率因子、穗粒因子、生物量因子、生育期粒重因子和结实率因子等5个主成分构成。通过系统聚类分析将华南双季稻品种划分为低光效型、中光效型和高光效型3个类群。早季低光效型、中光效型和高光效型的品种数分别占供试品种数的50.0%、38.9%和11.1%;晚季的依次分别为27.8%、47.2%和25.0%。其中,‘Y两优143’‘特优524’‘天优3301’和‘特优3301’等4个品种被划分为早季高光效型品种,‘五优308’‘天优3618’‘五优163’‘五优376’‘天优998’‘天优华占’‘天优3301’‘广8优188’和‘Y两优305’9个品种被划分为晚季高光效型品种。本研究结果将对水稻种植区域的品种布局、高RUE品种的选育及其高效利用具有重要指导意义。
农业资源与环境
Distribution characteristics and sources of nitrate in the unsaturated zone and groundwater of farmlands in an area irrigated with reclaimed water
DUN Yu, ZHANG Han, YANG Zhenglun, TANG Changyuan, ZHANG Zhaoji
2019, 27(11): 1725-1731. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190578
摘要(643) HTML (14) PDF(564)
摘要:
The present study aimed to presenting the source and environmental behavior of nitrate in various environmental media by sampling and analyzing the soil in the unsaturated zone, surface water, and groundwater of a typical area irrigated with reclaimed water in the North China Plain. This study also identified the sources of groundwater nitrate pollution in the area, and determined the effects of different irrigation conditions on nitrate migration in the soil in the unsaturated zone. In the Xiao River basin, which is seriously affected by reclaimed urban water, nitrate concentrations in groundwater ranged from 4.0 mg·L-1 to 156.6 mg·L-1, nitrate in the groundwater had formed a high-value area of 2 km from the river channel and 70 m in depth. And nitrate moved down 1-2 m every year. The correlation between nitrate and chloride ion indicated that reclaimed urban water was the main source of nitrate in the unsaturated zone, surface water, and groundwater of the area irrigated with reclaimed water. Geoprobe system was used to obtain continuous soil core samples from the typical unsaturated zones to study the influence of reclaimed water on the vertical distribution of NO3--N in thick unsaturated zone. The average contents of NO3--N in the reclaimed water and groundwater irrigation areas were 137.0 mg·kg-1 and 107.7 mg·kg-1, with the peak values of 523.2 mg·kg-1 at a soil depth of 1.20 m and 725.9 mg·kg-1 at a depth of 0.85 m, respectively. The correlation analysis between soil nitrate and chloride ion indicated that the NO3--N in the reclaimed water irrigation area was mainly affected by reclaimed urban water, whereas in the groundwater irrigation area it may because the use of agricultural nitrogen fertilizers. By comprehensively analyzing the relationship between groundwater age and nitric acid, the historical process of the nitrogen source causing the groundwater nitrate pollution could be reproduced on a time scale. Under the unique hydrogeological background of the North China Plain, the nonpoint source pollution of the farmland has a limited effect on groundwater pollution, while the risk of groundwater nitrate nitrogen pollution is relatively high around the reclaimed water river.
生物质改良剂对川西北地区高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响
张晓丽, 孔凡磊, 刘晓林, 胡立峰, 李玉义
2019, 27(11): 1732-1743. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190248
摘要(564) HTML (23) PDF(353)
摘要:
川西北高寒草原特殊的地理环境、气候条件以及过度人为放牧导致草地沙化问题突出。为了探讨不同生物质改良剂对高寒草地沙化土壤有机碳特征的影响,采用随机区组试验设计方法,设置3种生物质改良剂[秸秆类(JG)、菌渣类(JZ)、生物炭类(SWT)],2个施用水平(6 t·hm-2和18 t·hm-2),以空白处理(CK)为对照,研究高寒草地沙化土壤总有机碳、活性有机碳和呼吸特征的变化。结果表明:1)施用生物质改良剂显著提高了土壤有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化有机碳(EOC)含量,且提高效果随改良剂施用量的增加而增强。与CK相比,JG、JZ、SWT处理0~10 cm TOC含量分别平均提高60.66%、39.22%、34.99%,且JG处理显著高于JZ和SWT处理;MBC含量在0~10 cm则表现为JZ > JG > SWT > CK,且处理间差异达显著水平;EOC含量表现为JG处理最高,在0~10 cm、10~20 cm土层处分别比对照提高108.82%、79.26%。2)不同生物质改良剂处理中,EOC/TOC表现为JG > JZ > SWT > CK,MBC/TOC表现为JZ > JG > SWT > CK,且不同处理间差异显著。3)施用不同改良剂均显著提高了土壤呼吸速率,且随改良剂施用量的增加,土壤呼吸速率显著增加。与CK相比,施用6 t·hm-2的JG、JZ、SWT的土壤呼吸速率平均提高103.42%、86.31%、18.83%,JZ和JG处理的土壤呼吸速率显著高于SWT和CK处理。相关性分析表明,土壤水分与土壤呼吸速率呈显著正相关关系,TOC、MBC以及EOC与土壤呼吸速率呈极显著正相关关系。4)施入不同改良剂均显著提高了土壤呼吸总量、土壤微生物呼吸总量和净生态系统生产力(NEP值),均表现出较强的碳汇潜力,JG处理的NEP值较JZ和SWT处理分别显著提高56.45%和122.12%,且各处理间差异显著,说明秸秆改良剂具有较高的碳汇强度。该研究可为川西北藏区补充完善高寒草地沙化土壤制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。
复合改良物料对滨海盐土的改土降盐效果与综合评价
张晓东, 李兵, 刘广明, 孙建平, 鲁雪林, 王秀萍
2019, 27(11): 1744-1754. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190001
摘要(539) HTML (12) PDF(548)
摘要:
为实现泥质滨海盐土低成本快速脱盐后种植经济作物,本研究以磷石膏、牛粪、腐殖酸和玉米秸秆为复合改良物料的原料,利用了"深翻耕、浅改良、高垄作、少滴灌"农艺措施和耐盐植物梯次种植的生物措施,采取L16(45)正交设计开展试验研究,系统分析了不同复合改良物料对泥质滨海重盐土的改土降盐和对经济作物黄蜀葵的增产效果;应用模糊数学评判原理与方法,综合评价了各复合改良物料的改土降盐与增产效应,确定出适合滨海泥质盐土应用的优选复合改良物料。结果表明:在"翻耕40 cm,改良30 cm,起垄15 cm,滴灌土壤基质势控制在-10 kPa,前茬种植田菁"的综合农艺措施条件下,本研究中物料成本在2.55~6.01元·m-2的各复合改良物料对泥质滨海盐土均有显著的改土降盐效果,0~10 cm土层土壤盐分含量均由10.86 g·kg-1下降到2.0 g·kg-1以下,10~20 cm土层土壤盐分含量下降到2.5 g·kg-1以下;0~10 cm土层土壤有机质增加到12 g·kg-1以上,土壤碱解氮和有效磷含量提升明显,土壤大团聚体含量增加2.41~7.62倍。以土壤盐分含量、pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、微团聚体为评价指标,结合物料成本,筛选出适宜于滨海泥质重盐渍土的最优复合改良物料:22 500 kg·hm-2磷石膏+105 m3·hm-2有机肥+3 750 kg·hm-2腐殖酸+45 m3·hm-2玉米秸秆,该最优复合物料应用两年后,土壤有机质、碱解氮含量最高,与对照相比分别增加181.87%和130.52%,物料施用成本仅4.05元·m-2
地形及土壤多样性与耕地动态变化的相关分析
李笑莹, 张学雷, 任圆圆
2019, 27(11): 1755-1766. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190272
摘要(413) HTML (6) PDF(316)
摘要:
本文以河南豫北、豫中和豫南3个典型样区为研究对象,运用地统计学方法,从多样性、相关性角度定量分析了地形、土壤的多样性特征及其与耕地变化(2001年、2007年和2017年)面积的空间分布多样性特征的关系,以期为耕地资源动态变化的驱动力分析及合理利用提供新的研究角度。研究表明:1)豫北和豫中样区的地形构成组分多样性呈现出均匀性,豫南样区表现为相对单一性;各研究区的地形空间分布多样性为平原>丘陵>山地。2)豫南的土壤构成组分最为均匀且丰富,豫中的土壤构成组分相对单一;各研究区的典型土壤各异但总体上分布皆较均匀,各样区的土壤空间分布多样性的显著差异与地形条件密切相关。3)研究尺度影响地形、土壤空间分布多样性特征的表达,3 km×3 km网格是相对适宜的研究尺度。4)地形和土壤的空间分布多样性指数与耕地变化面积空间分布都具有明显的相关性,其中地形中平原相关性较大,达0.95左右;各样区典型土壤如豫南的水稻土,豫中、豫北的褐土以及豫北的潮土的相关性更为明显,达0.9以上。综合来看,典型样区的地形、土壤因子的构成组分多样性及空间分布格局有显著差别;在不同网格尺度下,耕地的变化面积与地形、土壤因子的空间分布多样性指数密切相关。
河北典型样带土地利用生态安全格局研究
袁大鹏, 陈奇乐, 石垚, 李瑾璞, 王树涛
2019, 27(11): 1767-1778. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190247
摘要(553) HTML (23) PDF(290)
摘要:
"河北雄安新区规划纲要"全文发布,提到要坚持生态保护优先,打造以"太行山脉-渤海湾"与"京南生态绿楔-拒马河-白洋淀"生态廊道,形成连山通海、南北交融的区域生态安全格局。鉴于此,本文参照陆地样带选取原则和依据,布设河北省典型样带,并利用MCR(minimum cumulative resistance)模型,以样带的林地、草地和湿地作为生态源地,人工表面作为城镇扩张源地,从土地内在属性和外在属性两方面,选取高程、土地景观类型、土壤类型、生态敏感性和生态系统服务价值等5方面指标,研究该样带土地利用生态安全格局。研究结果表明:河北省典型样带划定成:生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态可占区和生态治理区5个生态安全区。生态源地和城镇扩张源地空间格局分布具有明显的界限,均呈集中连片分布,但生态连通性较弱。生态核心区面积最小,为1 082.42 km2,该样带自然保护区核心地带均位于样带的西北部;生态缓冲区面积最大,为6 943.63 km2,位于样带的西北部和东部沿海,是连接上、中、下游的媒介,应在保护的基础上合理利用。生态过渡区面积为3 189.25 km2,是今后作为城乡建设后备用地开发建设重点区域,应合理规划;生态可占区分布在生态过渡区和生态治理区的过度地带,是目前城镇建设和经济发展的主要区域,面积为5 835.34 km2;生态治理区面积为1 710.70 km2,主要是生态脆弱区,也是未来进行生态恢复、生态产业发展的重点地区;以上3区交错分布于中部和东南部。综上,生态核心区和生态缓冲区应大规模植树造林;生态过渡区应严格控制向生态用地扩张;生态可占区应根据城市人口、经济等需求进行因地制宜开发;生态治理区应实施退耕还淀恢复淀泊水面,严守土壤环境安全底线,优化生态安全屏障体系。