中国生态农业学报(中英文)

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2023年第31卷第6期

栏目

农业生态系统及其调控
作物栽培与生理生态
农业资源与环境
农业生态经济与生态农业

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农业生态系统及其调控

黄土高原紫花苜蓿地土壤AMF群落结构及其组装机制

高瑞, 罗珠珠, 何仁元, 牛伊宁, 刘家鹤, 蔡立群, 海龙

2023, 31(6): 835-844. doi: 10.12357/cjea.20220697

摘要(1784) HTML (194) PDF(68)

摘要:
为揭示多年种植紫花苜蓿对土壤丛枝菌根真菌(AMF)群落结构和多样性的影响, 本研究通过布设在黄土高原半干旱区的田间试验, 基于2019年(L₂₀₁₉)、2012年(L₂₀₁₂)和2003年(L₂₀₀₃)建植的紫花苜蓿田, 以农田玉米为对照, 采用高通量测序和PCR技术, 结合分子生态网络研究不同种植年限紫花苜蓿地土壤AMF群落组成和丰度, 并基于零模型揭示了土壤AMF群落的组装过程。结果表明: 黄绵土区AMF属于球囊菌门的1纲4目7科7属, 球囊霉属、类球囊霉属和多孢囊霉属为紫花苜蓿地和农田土壤共有类群, 且均以球囊霉属(65.15%~99.12%)为优势属, 其主要贡献了不同处理分组中土壤AMF群落结构的改变。长期种植紫花苜蓿使和平囊霉属和无梗囊霉属消亡, 但促生了双型囊霉属和盾巨孢囊霉属, 其中双型囊霉属相对丰度表现为L₂₀₁₉处理显著高于其他处理(P<0.05)。网络关联分析发现, 高丰度的球囊霉属和类球囊霉属之间呈现负相关, 而低丰度的和平囊霉属和无梗囊霉属之间呈现正相关。基于零模型的AMF群落组装结果表明, 农田与L₂₀₁₉处理由确定性过程主导(66.67%), L₂₀₁₂和L₂₀₀₃处理由随机性过程主导(100%), 这表明长期种植紫花苜蓿形成稳定的土壤环境使其随机性过程增加, 利于维持人工草地生态系统功能的可持续性和稳定性。

作物栽培与生理生态

基于多GCMs模式的气候变化对河北棉花生产与耗水影响评估

王柯宇, 杨艳敏, 杨永辉, 刘德立, 陈丽

2023, 31(6): 845-857. doi: 10.12357/cjea.20230016

摘要(403) HTML (135) PDF(45)

摘要:
气候模式是气候变化影响评估中不确定性的主要来源, 前人的研究多采用单个或较少的气候模式进行评估, 采用多种气候模式进行驱动可以降低由于气候模式的选择带来的误差。本研究在两年大田试验的基础上对作物模型APSIM-COTTON进行了精细的校验, 并选择22个GCMs (Global Climate Models)模式驱动作物模型评估了气候变化对河北棉花生产和耗水的影响。结果显示, 在所有气候情景下, 未来所有时间段, 播期提前, 各个发育时期(出苗、现蕾、吐絮、成熟)都较基准期缩短, 例如收获期在2090s 年代的SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下分别提前15.3 d、21.0 d、30.3 d和35.2 d。年内总蒸散量在多数情景下总体呈增加趋势, 在SSP5-8.5情景下2030s、2050s、2070s和2090s分别增加6.5 mm、7.8 mm、14.3 mm和32.7 mm , 而灌水量减少25.7 mm、23.8 mm、30.5 mm和29.0 mm。棉花产量在未来则表现出在低辐射下不同年代差异不大, 而在高辐射强迫下随着年代增加而降低的趋势。在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下2090s皮棉产量相比基准期分别减少61.5 kg∙hm⁻²、46.6 kg∙hm⁻²、407.1 kg∙hm⁻²和432.5 kg∙hm⁻²。棉花生产和耗水对未来气候变化的响应是气候要素CO₂浓度、太阳辐射强度、温度、降雨等综合作用的结果, 本研究模拟结果为未来农业措施的响应提供理论支撑。

氮肥和调理剂对土壤碳氮含量及莜麦产量的影响

索文康, 杨金翰, 胡晨阳, 冯莎莎, 田小明

2023, 31(6): 858-867. doi: 10.12357/cjea.20220553

摘要(421) HTML (194) PDF(56)

摘要:
为探究减氮下调理剂对土壤养分及莜麦产量的调控作用, 以自主研发的新型液态调理剂为研究对象, 设置不施肥(CK)、80%氮肥(N₈₀)、常规施氮(N₁₀₀)、调理剂+80%氮肥(PN₈₀)、调理剂+常规施氮(PN₁₀₀) 5个处理, 分析不同氮肥用量添加调理剂对冀西北地区土壤物理性状、不同土层碳氮组分含量及莜麦产量的影响。结果表明, 与常规施氮(N₁₀₀)处理相比, PN₈₀处理的土壤含水量、田间持水量、孔隙度分别显著提高8.72%、8.22%、17.68% (P<0.05), 土壤容重显著降低9.06% (P<0.05)。对土壤有机碳、全氮及其组分研究表明, PN₈₀处理较N₁₀₀显著提高0~60 cm土层的有机碳、全氮、硝态氮和20~60 cm土层活性有机碳、微生物量碳, 分别提高4.97%~20.06%、8.43%~11.66%、23.10%~44.96%和11.95%~40.49%、11.43%~40.42% (P<0.05)。不同处理对莜麦养分及产量的影响差异较大, 其中PN₈₀处理效果最为显著。与N₁₀₀相比, PN₈₀的莜麦全氮、全磷、全钾含量及作物产量分别显著提高12.93%、15.16%、3.69%、18.73% (P<0.05)。同时, 与N₁₀₀相比, N₈₀在减氮20%的情况下显著降低了莜麦氮磷钾吸收量, 但并未造成莜麦减产。综上所述, 较常规施肥措施, 减氮(80%氮肥)添加调理剂可以改良土壤性状, 增加土壤碳组分含量, 减少硝态氮淋溶的风险, 进而提高莜麦植株的养分及产量, 这对实现农业绿色发展, 减少肥料投入对环境产生的影响, 提高氮肥利用率具有重要意义。

小麦秸秆还田后茬棉田土壤NO₃⁻-N和酚酸变化对棉苗根系生长的影响

李佳男, 杨长琴, 束红梅, 张国伟, 王晓婧, 刘瑞显, 陈嘉敏, 王飞兵, 陈新红

2023, 31(6): 868-876. doi: 10.12357/cjea.20220918

摘要(267) HTML (100) PDF(30)

摘要:
揭示前茬小麦长期秸秆还田后, 后茬棉田土壤硝态氮(NO₃⁻-N)与酚酸含量的时空变化对棉苗根系生长影响的生理机制, 可为完善秸秆还田技术提供理论支撑。试验于2021年与2022年在小麦长期秸秆定位还田地块进行。以棉花品种‘中棉所425’为材料, 设置小麦秸秆不还田(CK)与小麦秸秆还田(S) 2个处理。结果表明, 秸秆还田增加了土壤NO₃⁻-N与酚酸含量, 对0~20 cm土层的影响大于20~40 cm; 随秸秆还田后时间推移, 土壤NO₃⁻-N与酚酸含量呈先增加后降低趋势, 且在秸秆还田后24~31 d达到峰值。秸秆还田后31 d前, 秸秆还田处理棉株根系活力、根系NO₃⁻-N含量、硝酸还原酶活性、根系生物量和形态指标均显著低于CK处理, 31 d后则呈相反趋势。相关分析表明, 0~20 cm土壤酚酸含量与根系活力、根系NO₃⁻-N含量、棉花根系长度、直径、表面积和地上部生物量呈显著负相关; 不同土层NO₃⁻-N含量与棉苗形态、生理指标及生物量之间呈正相关但未达显著水平。秸秆还田对棉花幼苗生长影响呈“先抑后促”的趋势, 秸秆还田后31 d内, 酚酸含量的增加降低了棉苗根系活力, 阻碍了根系生长, 抑制了棉苗对NO₃⁻-N的吸收利用, 表明秸秆还田前期对棉株生长的“抑制效应”大于秸秆的“肥料效应”, 秸秆还田31 d后, 秸秆的“肥料效应”大于酚酸的“抑制效应”, 促进棉株根系的生长。

长期棉花秸秆还田和施用有机肥对棉田土壤养分含量和酶活性的影响

郭振威, 李永山, 王慧, 陈梦妮, 范巧兰, 杨娜, 席吉龙, 张建诚

2023, 31(6): 877-884. doi: 10.12357/cjea.20220614

摘要(280) HTML (91) PDF(60)

摘要:
为探究长期棉花秸秆还田和施用有机肥对连作棉田土壤养分含量和酶活性的影响, 本研究依托山西农业科学院棉花研究所始于2007年牛家凹棉花长期定位试验, 设置了氮磷化肥+秸秆清茬(NP)、氮磷化肥+秸秆还田(NPS)、氮磷化肥+有机肥(NPM)及氮磷化肥+秸秆还田+有机肥(NPSM)共4个处理, 测定不同处理在棉花不同生育期对土壤养分含量和酶活性的影响, 并对两者之间的关系进行了探究。结果表明: 与处理NP相比, 处理NPS、NPM和NPSM的棉花产量分别显著增加10.23%、11.10%和26.22% (P<0.05)。处理NPSM对土壤养分含量提升幅度最大, 与同期处理NP相比, 全氮、全磷、碱解氮、速效钾和有效磷含量分别显著提高48.76%~60.18%、91.23%~112.18%、140.63%~229.17%、35.86%~60.54%和146.92%~483.34% (P<0.05), 均达显著水平。同样, 处理NPSM明显提高了土壤的酶活性, 与同期的处理NP相比, 土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性分别显著提高118.50%~151.84%、76.81%~93.11%、30.53%~41.33%和83.41%~129.32% (P<0.05)。相关性分析表明, 土壤养分含量的增加会促进酶活性的提升。因此, 长期秸秆还田配施有机肥后可显著提高连作棉田产量, 增加土壤的养分含量, 提升土壤中酶活性, 从而达到优化土壤结构、提升土壤肥力的目的。

蓝、紫单色光处理对三叶青生理及总黄酮含量时空变化的影响

刘守赞, 蒋玲苔, 张韵, 顾依雯, 韩敏琪, 李姗, 王红珍, 白岩

2023, 31(6): 885-894. doi: 10.12357/cjea.20230118

摘要(263) HTML (144) PDF(21)

摘要:
三叶青作为“新浙八味”之一的药材, 具有抗肿瘤、抗病毒和退热等临床效果, 其主要有效成分为黄酮类化合物。三叶青生长在林间荫蔽环境, 其活性成分合成、生长发育、生理变化等均会受到林下短波光调控。为明晰短波光对三叶青品质及生理变化的调控规律, 本文选择了蓝光和紫光单色光作为处理光源, 以白光作为对照, 分别处理7 d、15 d、30 d、45 d和60 d, 测定三叶青总黄酮含量、黄酮代谢合成酶活性、生理生化指标(光合色素、抗逆酶活性和丙二醛含量、初生代谢可溶物), 以期探讨三叶青黄酮代谢和生理生化变化对短波光条件的响应及规律。结果表明: 持续的单色短波光处理, 使三叶青处于轻度胁迫状态, 蓝光处理后三叶青中总黄酮含量最高, 其中叶片含量为137.75 mg∙g⁻¹, 块根中为149.00 mg∙g⁻¹; 紫光处理使叶片和块根中的苯丙氨酸酶活性[96.50 U∙g⁻¹(FW)、109.47 U∙g⁻¹(FW)]和叶片中查尔酮异构酶活性[65.17 U∙g⁻¹(FW)]均达最高, 蓝光处理块根中的查尔酮合成酶活性最高, 为46.76 U∙g⁻¹(FW)。此外, 光合色素、抗逆能力和可溶性物质对短波光的响应均有差异, 与白光相比, 蓝光和紫光均可促进渗透调节物质的积累。本研究的结果可为光调控三叶青品质提供理论基础和实践指导。

两个菠萝品种对不同形态氮素的获取策略

陈晓慧, 许秀玉, 付立勇, 潘艳菊, 冯莹, 蔡志全

2023, 31(6): 895-903. doi: 10.12357/cjea.20220857

摘要(457) HTML (180) PDF(39)

摘要:
氮是与菠萝产量关系密切的大量营养元素之一。本试验分别在4月和9月两个生长季节, 选择了广东省徐闻县田间生长的‘巴厘’和‘台农17’两个菠萝品种不同年龄的植株为研究对象, 测定了不同年龄植株的形态、生理和生长特征, 并利用稳定性同位素¹⁵N示踪技术分析了菠萝对3种形态氮素[铵态氮、硝态氮和氨基酸态氮(甘氨酸)]的获取策略, 以探讨菠萝吸收氮素的偏好。结果表明, 在4月份果实收获期, 与‘巴厘’相比, ‘台农17’菠萝的产量(单个鲜果重)和根生物量较低, 但其植株高度、单株生物量、叶片N、K含量和比叶面积无显著差异, 叶片碳稳定性同位素(δ¹³C)和P含量较高。在4月和9月, 两菠萝品种间对不同形态的氮素吸收均有显著差异。总体而言, ‘台农17’比‘巴厘’的氮吸收能力强(P<0.05)。‘台农17’菠萝较强的氮吸收能力和水分利用效率更有助于将其分配到地上以促进光合作用, 从而维持其植株在较短生命周期内的生长。两菠萝品种都偏好吸收铵态氮(36.8%~64.6%), 其次是甘氨酸(23.2%~47.1%), 对硝态氮吸收速率最低(9.1%~31.5%)。处于营养生长阶段的菠萝植株(5~8个月)比果实收获时期的氮吸收速率高。随着年龄的增长, 铵态氮贡献率逐渐增大, 而甘氨酸贡献率逐渐降低。不同季节和年龄条件下, 不同形态氮素的吸收速率与土壤氮含量和其他所测得植物性状的相关性不显著。总之, 本研究首次证实田间菠萝的根系具有较强直接吸收利用有机氮的能力, 菠萝的品种和生长阶段都是影响氮素获取策略的重要因素。

农业资源与环境

单间作小麦响应白粉病菌侵染的差异代谢物及代谢通路

陈升, 吴鑫雨, 何建杨, 周懂, 刘振洋, 汤利, 郑毅, 肖靖秀

2023, 31(6): 904-916. doi: 10.12357/cjea.20220808

摘要(340) HTML (176) PDF(32)

摘要:
为了解单作、间作小麦响应白粉病侵染的代谢差异, 揭示间作提高小麦抗白粉病的生理机制, 本文通过盆栽试验设置 75 mg∙kg⁻¹ (N1)、150 mg∙kg⁻¹ (N2)、225 mg∙kg⁻¹ (N3) 3个施氮水平, 研究接种白粉病病原菌后, 小麦单一种植和小麦蚕豆间作下白粉病的发病情况, 并通过广泛靶向代谢组学分析单作、间作小麦响应白粉病菌侵染的差异。结果表明: 氮水平和氮水平×种植模式显著影响小麦白粉病发病率和病情指数; 在3个氮水平下, 间作降低白粉病发病率25.54%~38.81%、降低病情指数20.11%~21.97%, 其中低氮水平控制效果较好。白粉病菌侵染后, 单作、间作小麦叶片中共检测到822种代谢产物, N1、N2和N3水平下分别发现差异代谢物69种、52种和88种。KEGG代谢通路分析发现单间作小麦差异代谢物主要富集在氨基酸的生物合成、代谢途径和次生代谢物的生物合成。其中N1和N2水平下, 差异代谢物富集在代谢途径, N1和N3水平下差异代谢物富集于氨基酸的生物合成。进一步对上调、下调差异倍数前10的代谢物分析发现, 与单作相比, N1水平间作上调了谷胱甘肽还原型、L-色氨酸、L-天冬酰胺和L-谷氨酰胺, N3水平间作上调了L-天冬酰胺、L-高甲硫氨酸和L-色氨酸。除此之外, 少数生物碱类、酚酸类和有机酸类等代谢物质在氮胁迫下也呈现不同程度的变化。总之, 单作和间作小麦响应白粉病病菌侵染的应答过程受氮水平调控。在白粉病病菌侵染中, 间作调控差异代谢物如氨基酸及其衍生物类、生物碱类、酚酸类和有机酸类等在植物体内的变化, 可能是间作提高小麦白粉病抗性的机制之一。其中, 氮胁迫条件下间作调控氨基酸及其衍生物与小麦白粉病抗性提高密切相关。

黄河流域多源遥感土地覆被数据精度评价与一致性分析

吴宗洋, 蔡卓雅, 郭英, 王彦芳

2023, 31(6): 917-927. doi: 10.12357/cjea.20220816

摘要(429) HTML (229) PDF(53)

摘要:
开源、多分辨率、及时的土地覆盖产品为了解全球地表覆盖状况、陆面过程模型模拟以及社会经济发展决策等提供了丰富的数据支撑, 但多源的数据存在不同程度的不确定性, 在区域尺度如何选择合适的土地覆被产品成为应用中的难题。本研究以黄河流域为例, 对分辨率从30 m到1000 m的CLCD_v01_2020、GLOBELAND30、GLC_FCS30_2020、LANDCOVER (300 m)、MCD12Q1 (500 m)和CNLUCC1000 (1000 m)等6种2020年土地覆被产品进行区域尺度精度评价和一致性分析。基于Google Earth采集的1540个样本点分析6种数据在黄河流域的总体精度, 以最高精度的数据为参考对其他数据进行面积一致性分析, 并对6种数据进行类别混淆分析和混淆图谱分析。结果表明, 6种数据中分类精度最高的为CLCD_v01_2020, 总体精度(overall accuracy, OA)达88.12%; 其次是GLOBELAND30 (OA=85.32%)、GLC_FCS30_2020 (OA=84.09%)、LANDCOVER300 (OA=77.79%)、MCD12Q1 (OA=73.38%)、CNLUCC1000 (OA=71.82%), 30 m土地覆被产品的KAPPA系数均在0.8以上, 随着空间分辨率的下降, 分类精度下降。 6种数据的土地覆被类别组成的相对比例总体上趋于一致, 但在耕地和草地两类土地覆被类别上仍存在较大差异, GLC_FCS30_2020与参考数据CLCD_v01_2020的相关性最高, R²达到0.9976。通过类别混淆分析可知6种数据普遍对耕地、林地和草地的混淆较为严重。类别混淆空间分析表明, 验证数据与参考数据在黄河上游的草地、中下游部分耕地和建设用地等类型较为单一的区域一致性较高, 而在陕西北部、山西西部的一致性较差, 主要表现为草地和林地的混淆。针对黄河流域土地覆被数据一级分类, 本研究建议, 30 m分辨率的数据中选择CLCD_v01_2020, 百米级分辨率数据中选择LANDCOVER300, 二级分类则可以根据所需的分类体系选择合适的数据。

ENSO事件对山东苹果生产的影响Ⅱ: 不同ENSO年型下农业气象灾害变化及对苹果产量的影响

崔成, 刘园, 刘布春, 孙彦坤, 杨凡, 张晓男, 刘珊珊, 朱永昶, 贺金娜

2023, 31(6): 928-942. doi: 10.12357/cjea.20220533

摘要(406) HTML (144) PDF(28)

摘要:
苹果作为山东优势果品之一, 其生产受农业气象灾害影响较大。探究厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件下山东农业气象灾害演变规律及其对山东苹果产量的影响, 对指导当地苹果生产具有重大意义。本文基于山东1991—2019年逐日气象观测数据、地市级苹果种植统计数据及ENSO事件数据, 利用数理统计分析和ArcGIS空间表达, 得出以下结论: 1) 1991—2019年不同ESNO年型下农业气象灾害发生情况区域差异显著。6—8月果实膨大期厄尔尼诺年干旱灾害发生较为频繁, 共计78次, 干旱频率最高约50%; 中性年雨涝灾害较为严重, 高达60次。鲁西、鲁中等热量资源充足地区, 干旱发生较为频繁; 鲁南降水资源较为充沛地区, 雨涝灾害发生频繁。鲁东、胶东半岛等地3—5月苹果花期极端低温灾害发生较为频繁, 发生日数约7~9 d·a⁻¹, 频率约为60%—100%。鲁西等地是6—8月苹果果实膨大期高温热害的高发区, 发生天数11~15 d·a⁻¹。2)不同ESNO年型下, 干旱与厄尔尼诺年呈正相关, 与拉尼娜年呈负相关。3—10月苹果可生长期厄尔尼诺年南方涛动指数与雨涝呈正相关, 拉尼娜年、中性年南方涛动指数与雨涝呈负相关。3—5月苹果花期低温灾害与厄尔尼诺年南方涛动指数呈负相关; 与拉尼娜年、中性年南方涛动指数呈正相关。3) 3—10月苹果可生长期, 厄尔尼诺年, 胶东半岛地区干旱加剧, 导致苹果减产率上升; 中性年, 雨涝灾害使得苹果减产减收的影响加重。6—8月苹果果实膨大期, 拉尼娜年、中性年, 鲁西地区干旱与苹果减产率呈正相关; 中性年, 山东大部分地区雨涝与苹果减产率呈正相关。厄尔尼诺年苹果减产率受极端低温灾害影响较小, 高温热害影响较大; 拉尼娜年、中性年山东大部分地区低温冷害、冻害天数增加, 导致苹果减产率上升, 风险加大。苹果生产中谨防厄尔尼诺年高温、干旱, 拉尼娜年、中性年应预防低温、雨涝灾害对苹果产量、品质的损害, 确保苹果产业健康可持续的生产。

不同前处理下咸水冰融水水质与水量特征

齐继, 宋建彬, 赵英, 胡秋丽, 潘英华, 于千钧

2023, 31(6): 943-953. doi: 10.12357/cjea.20220924

摘要(278) HTML (112) PDF(26)

摘要:
咸水结冰灌溉对重度盐碱地改良, 缓解淡水资源短缺具有重要现实意义。咸水冰融化过程中水盐分离的实质是盐分的再分配过程。为厘清前处理对咸水冰融化过程中水质及水量的影响, 本研究设计了曝气冰(A)、堆积冰(S)、破碎冰(C)和常规冰(R) 4种前处理, 及4个初始矿化度(0 g∙L⁻¹、5 g∙L⁻¹、10 g∙L⁻¹、15 g∙L⁻¹), 对比分析融水过程中水量和水质的动态变化。结果表明, 曝气、堆积和破碎处理相对常规冰都能显著减少融化时间, 各处理融化时间为破碎冰<堆积冰<曝气冰<常规冰; 单位时间融出水量均呈先快速升高, 后缓慢降低的趋势, 峰值水量为常规冰<曝气冰<堆积冰<破碎冰。随着融化过程的进行, 融水矿化度快速下降, 之后逐渐平缓; 其中, 破碎冰初始和结束时融水矿化度和钠吸附比(SAR)均显著低于常规冰; 且初始矿化度为5 g∙L⁻¹时破碎冰的淡水(<1 g∙L⁻¹)融出量高达33.26%, 显著高于同矿化度的其他前处理冰体。可见, 前处理措施可以显著改变咸水冰融化过程中的水盐再分配过程, 这为地下咸水资源利用时通过咸水冰前处理提高盐分淋洗能力提供了理论依据。

典型铅锌企业周边农田重金属富集植物筛选

何孟轲, 郭俊娒, 杨俊兴, 郑国砥, 陈同斌, 孟晓飞, 李玉峰, 刘杰

2023, 31(6): 954-966. doi: 10.12357/cjea.20220711

摘要(268) HTML (129) PDF(29)

摘要:
为探究有色金属企业周边农田重金属污染状况, 筛选修复与安全利用优势植物, 本研究在河南省济源市某铅锌冶炼企业周边农田开展调查, 探明研究区土壤重金属污染特征, 并选用17种重金属富集植物, 开展田间试验, 比较其生物量及重金属含量、富集系数、提取量及去除率等, 建立适合研究区的土壤重金属污染植物修复技术模式。结果表明, 试验区土壤镉(Cd)、铅(Pb)存在超标情况, 超标率Cd>Pb, 污染物主要分布在0~20 cm耕作层, 属典型的轻、中度Cd、Pb污染农田土壤。试验区主要农产品小麦籽粒Cd、Pb超标率为100%, 部分样品As超标, 玉米籽粒符合标准。17种富集植物生物量和对重金属的富集能力差异较大, 籽粒苋生物量最高, 达29 598 kg∙hm⁻², 是遏蓝菜的46.61倍, 体内重金属Cd、Pb、As含量分别为2.90~30.90 mg∙kg⁻¹、7.81~93.07 mg∙kg⁻¹、3.76~22.90 mg∙kg⁻¹。不同植物对土壤中重金属的去除率存在明显差异, 籽粒苋、冬油菜‘中油千斤旱’、向日葵‘S606’表现出良好的Cd、Pb提取修复潜力, 对土壤中Cd的去除率均高于1.90%。此外, 油菜和向日葵可进一步加工生产食用油、饲料或有机肥料, 实现边修复边生产, 应用前景较好。在研究区采用籽粒苋-冬油菜轮作和向日葵单作两种修复模式均能达到较高的修复效果, 具备一定的推广应用潜力。

聚苯乙烯纳米塑料与铅胁迫对菠菜种子萌发和幼苗生长的影响

郭琳琳, 俎敬美, 王晶晶, 谌柄旭

2023, 31(6): 967-975. doi: 10.12357/cjea.20220721

摘要(343) HTML (183) PDF(49)

摘要:
微塑料作为一种新型环境污染物, 对生物体和自然环境的负面影响受到广泛关注, 而微塑料与重金属复合污染对于蔬菜作物影响的研究却少有报道。为探讨聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)、铅(Pb)及其复合污染对菠菜种子萌发和幼苗生长的影响, 研究了菠菜种子和幼苗分别暴露于200~1600 mg∙L⁻¹ PSNPs、5~100 mg∙L⁻¹ Pb及其复合溶液后发芽率、发芽势、发芽指数、根长、芽长, 超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性, 及可溶性蛋白含量的变化。结果表明, 相比于空白对照组, 单一PSNPs (≥400 mg∙L⁻¹)胁迫会显著降低种子的发芽率、发芽势和发芽指数, 低浓度的PSNPs (200 mg∙L⁻¹)促进菠菜种子根、芽的伸长, 高浓度(1600 mg∙L⁻¹)的PSNPs胁迫显著抑制SOD、POD的活性, 虽然不同浓度的PSNPs均会增加可溶性蛋白的含量, 但仅在400 mg∙L⁻¹和800 mg∙L⁻¹浓度组显著高于对照组。单一的Pb (≥25 mg∙L⁻¹)胁迫抑制菠菜种子的萌发, 降低SOD的活性, 而提高POD活性和可溶性蛋白的含量。PSNPs-Pb的复合污染表明, 相比于Pb单一胁迫, PSNPs与Pb复合污染对菠菜种子的萌发起拮抗作用, 降低了Pb单独胁迫对种子萌发的抑制作用; 而PSNPs-Pb复合污染对菠菜幼苗的影响主要是低浓度(200 mg∙L⁻¹) PSNPs与Pb二者表现为协同作用, 高浓度(800 mg∙L⁻¹) PSNPs与Pb复合污染加重了对菠菜幼苗的毒害, 主要表现为SOD和POD活性的显著降低。研究表明, PSNPs能够缓解Pb对菠菜种子萌发的抑制作用; 低浓度PSNPs (200 mg∙L⁻¹)与Pb对菠菜幼苗的影响表现为协同作用, 而高浓度(800 mg∙L⁻¹) PSNPs与Pb对菠菜幼苗主要表现为拮抗作用。

农业生态经济与生态农业

加入合作社对家庭农场绿色生产的影响—基于422家省级示范家庭农场的实证分析

张明月, 郑军, 赵晓颖

2023, 31(6): 976-988. doi: 10.12357/cjea.20220817

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摘要:
绿色生产是农业可持续发展的必由之路, 家庭农场作为现代农业的关键主体, 探索其绿色生产的有效方式具有重要理论价值和现实意义。本文基于山东省422家省级示范家庭农场的调研数据, 运用排序选择模型和解释结构模型, 实证分析家庭农场加入合作社对其绿色生产的影响。研究发现: 1)加入合作社可以显著促进家庭农场绿色生产, 且对节水灌溉、施用有机肥、水肥一体化的促进作用更明显。2)不同农场加入合作社后的绿色生产行为存在明显差异, 作为领办人的农场要优于作为普通社员的农场, 加入合作社对粮食、蔬菜类农场影响显著, 对中等规模(10~20人)农场影响显著。3)家庭农场的经营类型、劳动力数量、产品质量认证、原产地追溯、绿色生产认知和意愿均对其绿色生产行为产生影响。4)解释结构模型发现, 加入合作社作为深层根源因素直接影响家庭农场绿色生产认知, 并进而影响绿色生产意愿, 最终促成绿色生产行为。为此, 应鼓励并支持家庭农场加入合作社, 重视农场间的异质性, 通过合作社的培训与监督促进农场绿色生产。