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根系分泌物介导植物抗逆性研究进展与展望
毛梦雪, 朱峰
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210328
摘要(14) HTML(6) PDF(8)
摘要:
根系分泌物是由植物根系主动或被动分泌的多种生物化学物质, 在介导植物根际微环境间的物质交换、能量传递和信息交流中具有重要作用, 是植物响应外界胁迫的重要途径。生物和非生物胁迫会改变根系分泌物的组成和数量, 使植物根系分泌物中的防御性化合物含量增加。植物运用不同的根系分泌物模式抵御生物和非生物胁迫, 包括释放有毒物质直接防御、释放挥发性物质吸引天敌以及与微生物互作抵御生物胁迫; 释放具有渗透调节功能及抗氧化能力的根系分泌物以及协同激素信号抵抗非生物胁迫。此外, 根系分泌物的流动局部地提高了许多常见代谢物的浓度, 不仅可以改变土壤的理化性质及微生物活性, 还会影响土壤-植物界面的许多生理生化过程, 直接或间接地提高植物抗逆性。本文综述了生物与非生物胁迫对植物根系分泌物组成和数量的影响, 总结了根系分泌物介导植物防御生物与非生物胁迫的方式, 并对未来的研究方向进行了展望, 旨在为更深层次地研究植物在逆境胁迫下的适应性机制提供参考。 根系分泌物是由植物根系主动或被动分泌的多种生物化学物质, 在介导植物根际微环境间的物质交换、能量传递和信息交流中具有重要作用, 是植物响应外界胁迫的重要途径。生物和非生物胁迫会改变根系分泌物的组成和数量, 使植物根系分泌物中的防御性化合物含量增加。植物运用不同的根系分泌物模式抵御生物和非生物胁迫, 包括释放有毒物质直接防御、释放挥发性物质吸引天敌以及与微生物互作抵御生物胁迫; 释放具有渗透调节功能及抗氧化能力的根系分泌物以及协同激素信号抵抗非生物胁迫。此外, 根系分泌物的流动局部地提高了许多常见代谢物的浓度, 不仅可以改变土壤的理化性质及微生物活性, 还会影响土壤-植物界面的许多生理生化过程, 直接或间接地提高植物抗逆性。本文综述了生物与非生物胁迫对植物根系分泌物组成和数量的影响, 总结了根系分泌物介导植物防御生物与非生物胁迫的方式, 并对未来的研究方向进行了展望, 旨在为更深层次地研究植物在逆境胁迫下的适应性机制提供参考。
黄土高原绿肥填闲种植的水分与产量效应:Meta分析
张少宏, 王俊, RajanGhimire, 邢文超, 胡映明, 张南南
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210243
摘要(31) HTML(0) PDF(16)
摘要:
绿肥填闲种植是黄土高原旱作农业区一项历史悠久的种植方式, 但受降水资源限制, 绿肥种植可能会增加土壤水分消耗, 进而影响后茬粮食作物的产量。本研究基于46篇黄土高原绿肥相关文献数据, 采用整合分析(Meta-analysis)方法探究绿肥种植对休闲期降水储存效率(PSE)、粮食作物播种时土壤储水量(SWSP)、粮食作物产量、蒸散量(ET)和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明, 与裸地休闲相比, 绿肥种植系统PSE、SWSP和ET分别降低了28.28%、4.93%和2.51% (P<0.05), 而后茬粮食作物产量和WUE平均提高了2.37%和8.97% (P<0.05)。绿肥填闲种植的水分和产量效应随绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间、绿肥生物量以及气候条件而发生变化。PSE、SWSP和后茬粮食作物产量随豆科绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间的延长均呈先增加后减少变化, 指标的效应量(response ratio, RR)均在间隔时间约13 d时各达最大。后茬粮食作物产量和WUE的RR与豆科绿肥生物量之间存在二项式相关, 并分别在绿肥生物量为2200 kg·hm−2和3100 kg·hm−2左右时达最大。以总体来看, 黄土高原地区种植绿肥虽然降低了土壤水分, 但对后茬粮食作物产量形成和水分利用具有显著的促进作用, 提前13 d左右进行绿肥翻压、控制豆科绿肥生物量在2200~3100 kg·hm−2能够有效减缓对土壤水分的负面影响。 绿肥填闲种植是黄土高原旱作农业区一项历史悠久的种植方式, 但受降水资源限制, 绿肥种植可能会增加土壤水分消耗, 进而影响后茬粮食作物的产量。本研究基于46篇黄土高原绿肥相关文献数据, 采用整合分析(Meta-analysis)方法探究绿肥种植对休闲期降水储存效率(PSE)、粮食作物播种时土壤储水量(SWSP)、粮食作物产量、蒸散量(ET)和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明, 与裸地休闲相比, 绿肥种植系统PSE、SWSP和ET分别降低了28.28%、4.93%和2.51% (P<0.05), 而后茬粮食作物产量和WUE平均提高了2.37%和8.97% (P<0.05)。绿肥填闲种植的水分和产量效应随绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间、绿肥生物量以及气候条件而发生变化。PSE、SWSP和后茬粮食作物产量随豆科绿肥翻压至后茬粮食作物播种间隔时间的延长均呈先增加后减少变化, 指标的效应量(response ratio, RR)均在间隔时间约13 d时各达最大。后茬粮食作物产量和WUE的RR与豆科绿肥生物量之间存在二项式相关, 并分别在绿肥生物量为2200 kg·hm−2和3100 kg·hm−2左右时达最大。以总体来看, 黄土高原地区种植绿肥虽然降低了土壤水分, 但对后茬粮食作物产量形成和水分利用具有显著的促进作用, 提前13 d左右进行绿肥翻压、控制豆科绿肥生物量在2200~3100 kg·hm−2能够有效减缓对土壤水分的负面影响。
一株克锡勒氏菌对小麦苗期的促生耐盐效应研究
苑霖, 王新珍, 孙宏勇, 刘小京, 刘彬彬
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210144
摘要:
土壤盐渍化已经成为全球重要的生态环境问题之一, 农业生态系统中土壤盐分增加会影响作物生长发育、导致减产。近年来, 随着微生物组学研究的深入, 微生物提升植物抗逆性功能认识的加深, 生物肥料开始应用于盐碱地植物修复中。为探究根际促生菌在高盐环境中对小麦生长及代谢的影响, 本文选取一株分离自盐碱地碱蓬 根际土中、具有耐盐和分泌植物生长素功能的克锡勒氏细菌(Kushneria indalinina JP-JH ), 选取耐盐小麦品种‘小偃60’, 在无盐(0 mmol?L?1)、低盐(200 mmol?L?1)和高盐(400 mmol?L?1)的水培条件下接种耐盐促生菌JP-JH, 分析其对小麦苗期生长及根系分泌有机酸的影响。培养40 d后, 在无盐、低盐、高盐条件下, 接种JP-JH组小麦幼苗鲜重显著高于未接种对照组(P<0.05); 在无盐、低盐时, 接菌组的小麦幼苗干重显著高于对照组(P<0.05) ; 且在高盐胁迫时, 接菌组株高显著高于对照处理(P<0.05)。在无盐条件下, 接菌未对小麦幼苗根系分泌的6种有机酸产生显著影响; 在盐胁迫(低盐以及高盐)条件下, 接菌显著提高了根系分泌草酸和酒石酸含量(P<0.05)。上述结果表明耐盐促生菌能够在苗期促进小麦的生长发育, 且对根系分泌的部分有机酸产生了显著影响, 草酸和酒石酸可能在微生物-植物互作中具有重要作用。本研究揭示了细菌K. indalinina JP-JH对小麦的耐盐促生效应以及对根系分泌有机酸的影响, 为开发具有提升小麦耐盐促生功能的生物肥料提供理论依据和菌种资源。 土壤盐渍化已经成为全球重要的生态环境问题之一, 农业生态系统中土壤盐分增加会影响作物生长发育、导致减产。近年来, 随着微生物组学研究的深入, 微生物提升植物抗逆性功能认识的加深, 生物肥料开始应用于盐碱地植物修复中。为探究根际促生菌在高盐环境中对小麦生长及代谢的影响, 本文选取一株分离自盐碱地碱蓬 根际土中、具有耐盐和分泌植物生长素功能的克锡勒氏细菌(Kushneria indalinina JP-JH ), 选取耐盐小麦品种‘小偃60’, 在无盐(0 mmol?L?1)、低盐(200 mmol?L?1)和高盐(400 mmol?L?1)的水培条件下接种耐盐促生菌JP-JH, 分析其对小麦苗期生长及根系分泌有机酸的影响。培养40 d后, 在无盐、低盐、高盐条件下, 接种JP-JH组小麦幼苗鲜重显著高于未接种对照组(P<0.05); 在无盐、低盐时, 接菌组的小麦幼苗干重显著高于对照组(P<0.05) ; 且在高盐胁迫时, 接菌组株高显著高于对照处理(P<0.05)。在无盐条件下, 接菌未对小麦幼苗根系分泌的6种有机酸产生显著影响; 在盐胁迫(低盐以及高盐)条件下, 接菌显著提高了根系分泌草酸和酒石酸含量(P<0.05)。上述结果表明耐盐促生菌能够在苗期促进小麦的生长发育, 且对根系分泌的部分有机酸产生了显著影响, 草酸和酒石酸可能在微生物-植物互作中具有重要作用。本研究揭示了细菌K. indalinina JP-JH对小麦的耐盐促生效应以及对根系分泌有机酸的影响, 为开发具有提升小麦耐盐促生功能的生物肥料提供理论依据和菌种资源。
新疆荒漠植被的时空分布变化及其驱动因素
崔灿, 郭英, 沈彦俊
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210121
摘要:
荒漠植被是干旱半干旱生态系统重要的组成部分, 在维护生态系统平衡方面发挥着重要的作用。及时准确地监测新疆荒漠植被的时空分布变化, 对资源可持续利用及生态恢复具有重要应用价值。本研究基于AVHRR-NDVI和MOD13A2-NDVI数据集计算了新疆1989—2017年植被覆盖度, 通过对植被覆盖度划分阈值提取计算了荒漠植被的分布和面积, 分析了其时空变化特征。通过土地利用转移矩阵计算新疆荒漠植被与非荒漠植被、裸地类型的转化情况。利用相关系数分析法定量分析了乌伦古河、叶尔羌河及阿克苏河3个典型流域影响荒漠植被演变的驱动因素。结果表明: 1989—2017年, 新疆荒漠植被总面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.09万hm2∙a−1。低覆盖度荒漠植被面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.22万hm2∙a−1; 高覆盖度荒漠植被面积基本不变。植被转化中, 高、低荒漠植被间转化面积50.85万hm2, 非荒漠植被类型转变为荒漠植被341.24万hm2, 荒漠植被转变为非荒漠植被类型191.25万hm2。通过对典型流域的研究分析得出降水是影响荒漠植被演变最主要的因素, 其次是径流量和政策因素, 气温对于荒漠植被的影响存在区域性差异。 荒漠植被是干旱半干旱生态系统重要的组成部分, 在维护生态系统平衡方面发挥着重要的作用。及时准确地监测新疆荒漠植被的时空分布变化, 对资源可持续利用及生态恢复具有重要应用价值。本研究基于AVHRR-NDVI和MOD13A2-NDVI数据集计算了新疆1989—2017年植被覆盖度, 通过对植被覆盖度划分阈值提取计算了荒漠植被的分布和面积, 分析了其时空变化特征。通过土地利用转移矩阵计算新疆荒漠植被与非荒漠植被、裸地类型的转化情况。利用相关系数分析法定量分析了乌伦古河、叶尔羌河及阿克苏河3个典型流域影响荒漠植被演变的驱动因素。结果表明: 1989—2017年, 新疆荒漠植被总面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.09万hm2∙a−1。低覆盖度荒漠植被面积呈显著增加趋势, 线性增长率为3.22万hm2∙a−1; 高覆盖度荒漠植被面积基本不变。植被转化中, 高、低荒漠植被间转化面积50.85万hm2, 非荒漠植被类型转变为荒漠植被341.24万hm2, 荒漠植被转变为非荒漠植被类型191.25万hm2。通过对典型流域的研究分析得出降水是影响荒漠植被演变最主要的因素, 其次是径流量和政策因素, 气温对于荒漠植被的影响存在区域性差异。
都市休闲农业适度规模经营实现路径研究
李玉峰, 李善伟, 徐璞
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210339
摘要(34) HTML(7) PDF(6)
摘要:
限于大都市的资源与政策限制, 为实现都市休闲农业主体规模经营意愿, 寻求休闲农业主体如何在现有资源约束下适度扩大规模, 有效促进都市休闲农业可持续发展, 本文基于上海市87家休闲农业主体问卷数据, 构建Logistic-ISM模型, 以休闲农业主体农地规模意愿为测度目标, 研究影响意愿的显著性因素及各因素间的逻辑层次关系。结果表明: 适度扩大规模取决于3个层次因素的影响。1)深层根源因素中, 受到政府建设用地支持的休闲农业主体的扩大农地规模的意愿更强烈。2)中层间接因素中, 农业资源特色性、园区规划科学性、创新经营能力、经营产业结构对休闲农业主体扩大农地规模意愿具有显著的正向影响; 而农业生产生态性强, 则会减弱其扩大农地规模的意愿。3)表层直接因素中, 文化功能型的休闲农业主体愿意扩大农地规模, 而休闲功能型的经营主体倾向降低农地规模。为促进都市休闲农业适度规模经营, 政府应引入国企发挥示范效应, 盘活乡村存量的土地资源, 释放资源价值。同时, 休闲农业应为都市核心功能提供战略空间, 充分考虑休闲农业主体异质性, 深挖乡村文化底蕴, 促进从承担农产品保障供应功能向承担多元复合功能转变, 凸显农业农村的经济价值、生态价值、美学价值。 限于大都市的资源与政策限制, 为实现都市休闲农业主体规模经营意愿, 寻求休闲农业主体如何在现有资源约束下适度扩大规模, 有效促进都市休闲农业可持续发展, 本文基于上海市87家休闲农业主体问卷数据, 构建Logistic-ISM模型, 以休闲农业主体农地规模意愿为测度目标, 研究影响意愿的显著性因素及各因素间的逻辑层次关系。结果表明: 适度扩大规模取决于3个层次因素的影响。1)深层根源因素中, 受到政府建设用地支持的休闲农业主体的扩大农地规模的意愿更强烈。2)中层间接因素中, 农业资源特色性、园区规划科学性、创新经营能力、经营产业结构对休闲农业主体扩大农地规模意愿具有显著的正向影响; 而农业生产生态性强, 则会减弱其扩大农地规模的意愿。3)表层直接因素中, 文化功能型的休闲农业主体愿意扩大农地规模, 而休闲功能型的经营主体倾向降低农地规模。为促进都市休闲农业适度规模经营, 政府应引入国企发挥示范效应, 盘活乡村存量的土地资源, 释放资源价值。同时, 休闲农业应为都市核心功能提供战略空间, 充分考虑休闲农业主体异质性, 深挖乡村文化底蕴, 促进从承担农产品保障供应功能向承担多元复合功能转变, 凸显农业农村的经济价值、生态价值、美学价值。
直灌咸水与施氮磷对滨海重盐碱地柽柳生长及养分分布的影响
邱发根, 杨莉琳, 刘敏, 朱向梅, 陈淑伶
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210209
摘要:
柽柳是滨海重盐碱地改良与景观绿化和固碳(C)的重要树种, 春季灌溉咸水被认为是快速缓解柽柳干旱与盐胁迫的有效措施。针对滨海重盐碱地土壤缺氮(N)、贫磷(P)、干旱与盐胁迫的突出问题, 以促进柽柳固碳排盐、快速生长、改良盐碱地为目标, 围绕利用当地咸水资源缓解春季干旱与返盐双重危害的核心问题开展研究。在华北低平原区的滨海重盐碱地布设了为期4年的咸水灌溉与施肥的2因素定位试验。试验设不灌水和灌溉地下咸水(盐分为8.02~9.34 g·L−1, W)条件下的不施肥(CK、WCK), 单施氮(N、WN)和施氮磷(NP、WNP)共6个处理。研究结果表明: 柽柳的生长与蘖枝萌发主要发生在春—夏季, 长高、增粗与分蘖同期但不同步, 株高的生长速率呈斜坡状下降, 分蘖速率先升后降的趋势, 6月达最高峰; 柽柳基茎增粗的速率先快后慢。首次灌溉咸水极显著地降低柽柳植株含水率、植株鲜重与叶干重, 但不影响茎干重; 连续3年灌溉咸水抑制柽柳长高与增粗, 降低茎杆与叶片的N含量, 但叶片P含量平均提高11.8%, 柽柳的分蘖率显著提高。灌溉咸水条件下施氮磷肥(WNP)能减缓春—夏季(5—6月)柽柳长高与增粗速率的下降, 加速蘖枝萌发, 提高叶片N、K含量, 促进Ca2+和Mg2+由茎秆向叶片转移, 改变Ca2+、Mg2+离子在茎叶的分布。灌溉咸水条件下WNP处理可通过加速分蘖、促进养分吸收和盐基离子运输来缓解连续灌咸水抑制柽柳生长的负面影响。研究结果可为重盐碱地柽柳的合理灌溉咸水和科学施肥提供依据。 柽柳是滨海重盐碱地改良与景观绿化和固碳(C)的重要树种, 春季灌溉咸水被认为是快速缓解柽柳干旱与盐胁迫的有效措施。针对滨海重盐碱地土壤缺氮(N)、贫磷(P)、干旱与盐胁迫的突出问题, 以促进柽柳固碳排盐、快速生长、改良盐碱地为目标, 围绕利用当地咸水资源缓解春季干旱与返盐双重危害的核心问题开展研究。在华北低平原区的滨海重盐碱地布设了为期4年的咸水灌溉与施肥的2因素定位试验。试验设不灌水和灌溉地下咸水(盐分为8.02~9.34 g·L−1, W)条件下的不施肥(CK、WCK), 单施氮(N、WN)和施氮磷(NP、WNP)共6个处理。研究结果表明: 柽柳的生长与蘖枝萌发主要发生在春—夏季, 长高、增粗与分蘖同期但不同步, 株高的生长速率呈斜坡状下降, 分蘖速率先升后降的趋势, 6月达最高峰; 柽柳基茎增粗的速率先快后慢。首次灌溉咸水极显著地降低柽柳植株含水率、植株鲜重与叶干重, 但不影响茎干重; 连续3年灌溉咸水抑制柽柳长高与增粗, 降低茎杆与叶片的N含量, 但叶片P含量平均提高11.8%, 柽柳的分蘖率显著提高。灌溉咸水条件下施氮磷肥(WNP)能减缓春—夏季(5—6月)柽柳长高与增粗速率的下降, 加速蘖枝萌发, 提高叶片N、K含量, 促进Ca2+和Mg2+由茎秆向叶片转移, 改变Ca2+、Mg2+离子在茎叶的分布。灌溉咸水条件下WNP处理可通过加速分蘖、促进养分吸收和盐基离子运输来缓解连续灌咸水抑制柽柳生长的负面影响。研究结果可为重盐碱地柽柳的合理灌溉咸水和科学施肥提供依据。
不同类型水稻品种产量形成对微纳米气泡响应的差异
钱银飞, 陈金, 邵彩虹, 关贤交, 邱才飞, 陈先茂, 梁喜欢, 谢江, 邓国强, 彭春瑞
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210194
摘要(11) HTML(3) PDF(4)
摘要:
为评估微纳米气泡对不同类型水稻品种的生长发育及产量形成的影响的差异以及这种差异所带来的微纳米气泡应用策略的启示。以江西主推的超级稻品种‘五丰优T025’和常规稻品种‘赣晚籼37’为试验材料, 于2019—2020年开展了微纳米气泡(MNB)与普通水(对照, CK)灌溉对超级稻和常规稻的生长发育及产量构成的影响的盆栽试验。结果表明, 1) MNB显著增加了土壤溶液中溶解氧浓度, 增加了水稻根系体积和干重, 提高了α-NA氧化量、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积, 促进了叶片的叶绿素含量和净光合速率的增加, 促进了生物产量的积累和经济系数的提高, 增加了水稻的穗长, 着粒密度、一二级枝梗和主轴数及其着生其上的粒数和结实率, 最终提高了籽粒产量; 2) MNB提高常规稻产量8.46%~17.9%, 提高超级稻产量11.32%~22.09%, 以超级稻增幅较大; 3) MNB主要增加了常规稻的穗数(6.67%~16.67%)和超级稻的穗粒数(3.23%~7.2%)和结实率(1.14%~6.57%); 4) MNB提高常规稻穗数原因主要是在水稻生育前期促进了水稻分蘖的发生, 使得常规稻具有最大分蘖数; 而MNB提高超级稻穗粒数和结实率主要原因在于提高了水稻生育中后期的叶片的光合作用, 减缓了叶片的衰老, 提高了分蘖成穗率和光合物质的积累, 提高了二次枝梗和主轴上籽粒的数量及结实率, 提高了经济系数。可见, 通过微纳米气泡可进一步提升常规稻和超级稻的产量。常规稻可在分蘖期之前适当增加微纳米气泡供给以增加穗数增产, 而超级稻可在抽穗后增加微纳米气泡的供给以提高穗粒数和结实率而增产。 为评估微纳米气泡对不同类型水稻品种的生长发育及产量形成的影响的差异以及这种差异所带来的微纳米气泡应用策略的启示。以江西主推的超级稻品种‘五丰优T025’和常规稻品种‘赣晚籼37’为试验材料, 于2019—2020年开展了微纳米气泡(MNB)与普通水(对照, CK)灌溉对超级稻和常规稻的生长发育及产量构成的影响的盆栽试验。结果表明, 1) MNB显著增加了土壤溶液中溶解氧浓度, 增加了水稻根系体积和干重, 提高了α-NA氧化量、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积, 促进了叶片的叶绿素含量和净光合速率的增加, 促进了生物产量的积累和经济系数的提高, 增加了水稻的穗长, 着粒密度、一二级枝梗和主轴数及其着生其上的粒数和结实率, 最终提高了籽粒产量; 2) MNB提高常规稻产量8.46%~17.9%, 提高超级稻产量11.32%~22.09%, 以超级稻增幅较大; 3) MNB主要增加了常规稻的穗数(6.67%~16.67%)和超级稻的穗粒数(3.23%~7.2%)和结实率(1.14%~6.57%); 4) MNB提高常规稻穗数原因主要是在水稻生育前期促进了水稻分蘖的发生, 使得常规稻具有最大分蘖数; 而MNB提高超级稻穗粒数和结实率主要原因在于提高了水稻生育中后期的叶片的光合作用, 减缓了叶片的衰老, 提高了分蘖成穗率和光合物质的积累, 提高了二次枝梗和主轴上籽粒的数量及结实率, 提高了经济系数。可见, 通过微纳米气泡可进一步提升常规稻和超级稻的产量。常规稻可在分蘖期之前适当增加微纳米气泡供给以增加穗数增产, 而超级稻可在抽穗后增加微纳米气泡的供给以提高穗粒数和结实率而增产。
磷肥施用量对石灰性土壤磷组分和作物磷积累量的影响
徐晓峰, 米倩, 刘迪, 付森林, 王旭刚, 郭大勇, 周文利
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210186
摘要(14) HTML(1) PDF(3)
摘要:
为了明确磷肥减量施用对石灰性土壤磷组分及其与作物磷积累量关系的影响, 设置3个施磷量水平, 按纯磷计分别为150 kg·hm−2(P150)、37.5 kg·hm−2(P37)和0 kg·hm−2(P0), 经过连续2年4季冬小麦-夏玉米轮作, 采用Hedley土壤磷组分分组法, 研究土壤磷组分含量的变化及其存储贡献率、输出贡献率, 并采用回归分析、通径分析和结构方程模型探讨土壤关键磷组分及其与磷肥施用量、作物磷积累量间的关系。结果表明, 与P37处理比, P150处理导致土壤全磷显著增加, 并显著提高阴离子交换树脂态无机磷组分(resin_Pi)、NaHCO3提取态无机磷(NaHCO3_Pi)、NH4OAc提取态无机磷(NH4OAc_Pi)、NaOH-Na2S2O6提取态无机磷(Fe_Pi)和NaHCO3提取态有机磷(NaHCO3_Po)等组分含量(P<0.05)。P0处理与P37处理相比, 土壤磷及其组分含量无显著变化。土壤无机磷组分和有机磷组分的存储贡献率分别为72.6%和23.8%。土壤盈余磷主要存储在HCl提取态无机磷(HCl_Pi)、Fe_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi和HCl提取态有机磷(HCl_Po)等组分中。土壤无机磷组分的输出贡献率为41.0%, 有机磷组分的输出贡献率为56.4%。其中HCl_Po、Fe_Pi和NH4OAc_Pi的输出贡献率分别为39.44%、17.36%和13.06%。HCl_Pi和resin_Pi的输出贡献率仅为1.91%和0.40%。在结构方程模型中, 施磷量对Fe_Pi、HCl_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi、NH4F_Po、NaHCO3_Pi和NaHCO3_Po等组分的载荷因子分别为0.078、0.077、0.061、0.036、0.018、0.015和0.012。Fe_Pi、NH4OAc_Pi和HCl_Po等组分对作物磷积累量的载荷因子分别为0.355、0.334和−0.039。上述结果表明, 石灰性土壤中, Fe_Pi、NH4OAc_Pi和HCl_Po是关键磷组分, 其中Fe_Pi和NH4OAc_Pi在不施磷时易消耗, 但也易通过施磷得到补充; HCl_Po有效性高, 不易更新。HCl_Pi有效性低, 是磷肥当季有效性低的重要原因。建议磷肥施用量的决策应以关键磷组分的存储贡献率为依据。 为了明确磷肥减量施用对石灰性土壤磷组分及其与作物磷积累量关系的影响, 设置3个施磷量水平, 按纯磷计分别为150 kg·hm−2(P150)、37.5 kg·hm−2(P37)和0 kg·hm−2(P0), 经过连续2年4季冬小麦-夏玉米轮作, 采用Hedley土壤磷组分分组法, 研究土壤磷组分含量的变化及其存储贡献率、输出贡献率, 并采用回归分析、通径分析和结构方程模型探讨土壤关键磷组分及其与磷肥施用量、作物磷积累量间的关系。结果表明, 与P37处理比, P150处理导致土壤全磷显著增加, 并显著提高阴离子交换树脂态无机磷组分(resin_Pi)、NaHCO3提取态无机磷(NaHCO3_Pi)、NH4OAc提取态无机磷(NH4OAc_Pi)、NaOH-Na2S2O6提取态无机磷(Fe_Pi)和NaHCO3提取态有机磷(NaHCO3_Po)等组分含量(P<0.05)。P0处理与P37处理相比, 土壤磷及其组分含量无显著变化。土壤无机磷组分和有机磷组分的存储贡献率分别为72.6%和23.8%。土壤盈余磷主要存储在HCl提取态无机磷(HCl_Pi)、Fe_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi和HCl提取态有机磷(HCl_Po)等组分中。土壤无机磷组分的输出贡献率为41.0%, 有机磷组分的输出贡献率为56.4%。其中HCl_Po、Fe_Pi和NH4OAc_Pi的输出贡献率分别为39.44%、17.36%和13.06%。HCl_Pi和resin_Pi的输出贡献率仅为1.91%和0.40%。在结构方程模型中, 施磷量对Fe_Pi、HCl_Pi、NH4OAc_Pi、resin_Pi、NH4F_Po、NaHCO3_Pi和NaHCO3_Po等组分的载荷因子分别为0.078、0.077、0.061、0.036、0.018、0.015和0.012。Fe_Pi、NH4OAc_Pi和HCl_Po等组分对作物磷积累量的载荷因子分别为0.355、0.334和−0.039。上述结果表明, 石灰性土壤中, Fe_Pi、NH4OAc_Pi和HCl_Po是关键磷组分, 其中Fe_Pi和NH4OAc_Pi在不施磷时易消耗, 但也易通过施磷得到补充; HCl_Po有效性高, 不易更新。HCl_Pi有效性低, 是磷肥当季有效性低的重要原因。建议磷肥施用量的决策应以关键磷组分的存储贡献率为依据。
纳米零价铁(nZVI)对蚯蚓-微生物-土壤生态系统的毒性效应研究
刘嫦娥, 岳敏慧, 谭辉林, 张悦, 张维兰, 肖艳兰, 潘瑛, 段昌群
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210156
摘要(12) HTML(1) PDF(4)
摘要:
为解决土壤重金属污染问题,纳米零价铁(nZVI)被广泛应用且备受关注, 而nZVI对土壤无脊椎动物、土壤质量、微生物群落等的潜在影响缺乏系统的研究。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida) [蚯蚓密度为0、10条∙kg−1(土)]为研究对象, 探讨不同浓度nZVI (nZVI土壤质量为0、0.05%、0.25%和0.50%) 暴露15 d、30 d和45 d后,蚯蚓-微生物-土壤生态系统的响应, 为评价nZVI的环境安全性提供参考。结果表明, 暴露45 d后, nZVI对蚯蚓存活和生物量无显著影响, 0.50% nZVI处理蚯蚓的存活率和体内MDA含量与15 d相比分别降低27.66%和0.86 nmol∙g−1; 而蚯蚓生物量和CAT活性分别增加1.20倍和2.62倍。门或属水平下, nZVI对土壤微生物相对丰度、多样性指数和丰度指数无显著影响; 与无添加nZVI处理相比,蚯蚓介导下 0.50% nZVI处理中土壤中大团聚体(>250 μm)所占比例、团聚体平均重量直径和速效磷含量分别显著升高15.69%、12.59%和21.20%。蚯蚓介导下nZVI处理中土壤大团聚体所占比例、团聚体平均重量直径显著高于无蚯蚓投加的nZVI处理, 可见, nZVI胁迫下蚯蚓活动极显著提高土壤团聚体结构的稳定性(P<0.01)。本研究发现长期暴露nZVI对土壤微生物群落特征无显著影响, 但可以促进土壤蚯蚓的生长, 从而进一步提高了土壤营养元素的生物有效性, 为nZVI应用于污染修复与治理的环境安全性评估提供了科学依据。 为解决土壤重金属污染问题,纳米零价铁(nZVI)被广泛应用且备受关注, 而nZVI对土壤无脊椎动物、土壤质量、微生物群落等的潜在影响缺乏系统的研究。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida) [蚯蚓密度为0、10条∙kg−1(土)]为研究对象, 探讨不同浓度nZVI (nZVI土壤质量为0、0.05%、0.25%和0.50%) 暴露15 d、30 d和45 d后,蚯蚓-微生物-土壤生态系统的响应, 为评价nZVI的环境安全性提供参考。结果表明, 暴露45 d后, nZVI对蚯蚓存活和生物量无显著影响, 0.50% nZVI处理蚯蚓的存活率和体内MDA含量与15 d相比分别降低27.66%和0.86 nmol∙g−1; 而蚯蚓生物量和CAT活性分别增加1.20倍和2.62倍。门或属水平下, nZVI对土壤微生物相对丰度、多样性指数和丰度指数无显著影响; 与无添加nZVI处理相比,蚯蚓介导下 0.50% nZVI处理中土壤中大团聚体(>250 μm)所占比例、团聚体平均重量直径和速效磷含量分别显著升高15.69%、12.59%和21.20%。蚯蚓介导下nZVI处理中土壤大团聚体所占比例、团聚体平均重量直径显著高于无蚯蚓投加的nZVI处理, 可见, nZVI胁迫下蚯蚓活动极显著提高土壤团聚体结构的稳定性(P<0.01)。本研究发现长期暴露nZVI对土壤微生物群落特征无显著影响, 但可以促进土壤蚯蚓的生长, 从而进一步提高了土壤营养元素的生物有效性, 为nZVI应用于污染修复与治理的环境安全性评估提供了科学依据。
江苏省农牧系统氮素流动特征及环境效应评价
余乐, 焦阳湄, 丁尚, 朱治强, 赵洪伟
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210172
摘要:
针对农牧业快速发展过程中氮素大量投入引起的一系列问题, 本文以江苏省为研究对象, 探讨1998—2018年农牧系统氮素流动特征及其环境效应, 以期为区域氮素资源管理提供科学参考。研究基于食物链养分流动模型(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use, NUFER), 结合统计年鉴数据、调研数据和文献数据, 定量分析江苏省农牧系统氮素账户平衡、各系统氮素利用效率、氮素循环利用和损失情况, 并基于结构方程模型探讨农牧系统中经济-资源-环境间的关系。1998—2018年, 江苏省作物子系统在系统氮素总输入逐步减少的情况下实现了产品携出氮素的较大增长, 作物主副产品氮素携出量由8.31×105 t增至1.20×106 t, 氮素损失总量也在不断降低。对于畜禽子系统, 氮素输入主要包括外源饲料和本地饲料输入, 其中外源饲料是子系统的主要氮素来源; 且本地饲料氮素供给比例在逐年上升, 从1998年的29.32%增长至2018年的44.77%。1998—2018年, 农牧系统氮素利用率由21.39%增至35.00%, 呈上升趋势, 本地饲料、秸秆还田和粪尿还田氮素量逐年上升, 氮素资源循环利用总量由2.54×105 t增至3.00×105 t。从氮素排放损失来看, 20多年来环境排放部分呈下降趋势, 其主要损失途径包括土壤氮素盈余、气体排放损失、水体排放损失和粪污残余损失。结构方程模型核算结果表明江苏省农牧系统的发展过程中, 经济发展和资源减量推动了产品产量和系统效率的提高。总的来说, 受区域发展水平和政策引导, 1998—2018年江苏省农牧体系发展较快, 规模不断扩大, 资源利用相对高效, 环境排放逐渐减少; 但农牧子系统之间的发展不平衡, 农牧结合体系规模相对较小等问题仍值得关注。因此, 今后江苏省农牧业的发展应注重作物子系统和畜牧子系统的耦合, 适度扩大生产规模, 以促进本地农牧业更好发展。 针对农牧业快速发展过程中氮素大量投入引起的一系列问题, 本文以江苏省为研究对象, 探讨1998—2018年农牧系统氮素流动特征及其环境效应, 以期为区域氮素资源管理提供科学参考。研究基于食物链养分流动模型(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use, NUFER), 结合统计年鉴数据、调研数据和文献数据, 定量分析江苏省农牧系统氮素账户平衡、各系统氮素利用效率、氮素循环利用和损失情况, 并基于结构方程模型探讨农牧系统中经济-资源-环境间的关系。1998—2018年, 江苏省作物子系统在系统氮素总输入逐步减少的情况下实现了产品携出氮素的较大增长, 作物主副产品氮素携出量由8.31×105 t增至1.20×106 t, 氮素损失总量也在不断降低。对于畜禽子系统, 氮素输入主要包括外源饲料和本地饲料输入, 其中外源饲料是子系统的主要氮素来源; 且本地饲料氮素供给比例在逐年上升, 从1998年的29.32%增长至2018年的44.77%。1998—2018年, 农牧系统氮素利用率由21.39%增至35.00%, 呈上升趋势, 本地饲料、秸秆还田和粪尿还田氮素量逐年上升, 氮素资源循环利用总量由2.54×105 t增至3.00×105 t。从氮素排放损失来看, 20多年来环境排放部分呈下降趋势, 其主要损失途径包括土壤氮素盈余、气体排放损失、水体排放损失和粪污残余损失。结构方程模型核算结果表明江苏省农牧系统的发展过程中, 经济发展和资源减量推动了产品产量和系统效率的提高。总的来说, 受区域发展水平和政策引导, 1998—2018年江苏省农牧体系发展较快, 规模不断扩大, 资源利用相对高效, 环境排放逐渐减少; 但农牧子系统之间的发展不平衡, 农牧结合体系规模相对较小等问题仍值得关注。因此, 今后江苏省农牧业的发展应注重作物子系统和畜牧子系统的耦合, 适度扩大生产规模, 以促进本地农牧业更好发展。
农户采纳稻虾共作模式意愿的影响因素及其异质性
胡乃娟, 王羽涛, 陈倩, 朱利群
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210281
摘要:
近年来, 水稻-小龙虾共作(稻虾共作)作为一种生态农业模式受到大力推广, 农户作为直接生产决策者, 厘清其采纳意愿及影响机理, 对稻虾共作模式的科学推广和可持续发展具有重要意义。本研究基于江苏省5市603个农户的调查数据, 采用计划行为理论和有序Logistic模型, 探讨农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素和异质性。结果表明: 1)样本中有56.88%的农户愿意采纳稻虾共作模式, 且收益预期是关键影响因素; 2)行为态度、主观规范和知觉行为控制均显著影响农户稻虾共作模式的采纳意愿; 3)不同限定条件下, 农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素具有异质性, 具体来说, 基础设施完备和兼业化对高预期收益农户采纳意愿的影响更强, 给予补贴、受邻里效应影响越小的农户采纳意愿越强, 同时, 受邻里影响小的农户对技术培训及学习容易程度要求越高, 给予补贴和提高农技部门指导效果可以提高基础设施不完备地区农户的采纳意愿, 邻里效应和兼业化对技术学习难易有负向影响, 而收益预期、环境预期能激励农户采纳生态农业模式。据此, 提出政府部门应加强技术培训力度和指导效果、完善基础设施、加快经营主体培育、探索差异化激励政策等政策建议。 近年来, 水稻-小龙虾共作(稻虾共作)作为一种生态农业模式受到大力推广, 农户作为直接生产决策者, 厘清其采纳意愿及影响机理, 对稻虾共作模式的科学推广和可持续发展具有重要意义。本研究基于江苏省5市603个农户的调查数据, 采用计划行为理论和有序Logistic模型, 探讨农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素和异质性。结果表明: 1)样本中有56.88%的农户愿意采纳稻虾共作模式, 且收益预期是关键影响因素; 2)行为态度、主观规范和知觉行为控制均显著影响农户稻虾共作模式的采纳意愿; 3)不同限定条件下, 农户稻虾共作模式采纳意愿的影响因素具有异质性, 具体来说, 基础设施完备和兼业化对高预期收益农户采纳意愿的影响更强, 给予补贴、受邻里效应影响越小的农户采纳意愿越强, 同时, 受邻里影响小的农户对技术培训及学习容易程度要求越高, 给予补贴和提高农技部门指导效果可以提高基础设施不完备地区农户的采纳意愿, 邻里效应和兼业化对技术学习难易有负向影响, 而收益预期、环境预期能激励农户采纳生态农业模式。据此, 提出政府部门应加强技术培训力度和指导效果、完善基础设施、加快经营主体培育、探索差异化激励政策等政策建议。
中国生态农场发展空间与对策建议
高尚宾, 宋成军, 徐志宇, 孙仁华, 薛颖昊, 胡潇方, 乔玉辉
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210241
摘要(14) HTML(1) PDF(9)
摘要:
生态农场是发达国家农业环境政策的主要实施对象, 是我国生态农业建设的基本单位, 成为农业绿色发展的有效抓手。本文依托跨时7年的生态农场调查数据, 结合农业农村部5年的生态农业基地建设经验, 得出了我国4个区域和3类生态农场的经济参数, 进一步依据我国新型农业经营主体发展规划, 按照3%~5%生态化转型比例, 评估了生态农场在区域和全国尺度的发展空间, 分析了生态农场促进农业绿色发展的产业价值, 从战略层面提出我国近期生态农场建设的最新要求和政策建议。结果显示: 1)从区域看, 华南地区生态农场投入产出效率最高, 东北地区生态农场投入产出效率最低; 从类型看, 种养结合单体产投比和利润率最高, 养殖型和种植型单体产投比、利润率较小。2)到2022年, 国内生态农场将达到3万~5万家, 生态农场区域规模排序为: 华北地区>长江中下游地区>东北地区>华南地区, 可有效带动市场投资和提供就业机会。3)近期应在“长三角”地区和部分重点区域, 率先建成一批具有全国示范引领作用的生态农场, 逐步向全国推广生态农场评价工作, 优化生态农场补偿政策, 打造生态农场大数据系统, 培育生态农场产业化平台, 创设生态农场产业投融资机制。 生态农场是发达国家农业环境政策的主要实施对象, 是我国生态农业建设的基本单位, 成为农业绿色发展的有效抓手。本文依托跨时7年的生态农场调查数据, 结合农业农村部5年的生态农业基地建设经验, 得出了我国4个区域和3类生态农场的经济参数, 进一步依据我国新型农业经营主体发展规划, 按照3%~5%生态化转型比例, 评估了生态农场在区域和全国尺度的发展空间, 分析了生态农场促进农业绿色发展的产业价值, 从战略层面提出我国近期生态农场建设的最新要求和政策建议。结果显示: 1)从区域看, 华南地区生态农场投入产出效率最高, 东北地区生态农场投入产出效率最低; 从类型看, 种养结合单体产投比和利润率最高, 养殖型和种植型单体产投比、利润率较小。2)到2022年, 国内生态农场将达到3万~5万家, 生态农场区域规模排序为: 华北地区>长江中下游地区>东北地区>华南地区, 可有效带动市场投资和提供就业机会。3)近期应在“长三角”地区和部分重点区域, 率先建成一批具有全国示范引领作用的生态农场, 逐步向全国推广生态农场评价工作, 优化生态农场补偿政策, 打造生态农场大数据系统, 培育生态农场产业化平台, 创设生态农场产业投融资机制。
施肥模式对青稞田土壤潜在固氮速率和自生固氮微生物群落结构的影响
马瑞萍, 戴相林, 刘国一, 谢永春, 高小丽, 高雪
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210148
摘要(11) HTML(1) PDF(5)
摘要:
自生固氮是陆地生态系统氮素的重要来源。本研究以位于西藏拉萨的肥料长期定位试验站为平台, 选取不施肥(CK)、单施化肥(F)、单施羊粪(M)、化肥配施羊粪(FM)和化肥配施秸秆(FS)5个处理, 于青稞收获期采集土样, 采用15N同位素标记、定量PCR和高通量测序技术, 分析不同施肥模式下土壤理化性质、固氮微生物丰度、群落结构和潜在固氮速率的变化规律, 以期为西藏高原青稞田制定科学合理的施肥策略, 保障西藏高原农业绿色发展提供科学依据。结果表明: 1)相比于CK和F处理, M、FM和FS处理可显著(P<0.05)提高土壤有机碳和全氮含量。FM处理下土壤铵态氮含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05), 而M处理下土壤有机碳、全氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05)。2)不同施肥处理下青稞田土壤潜在固氮速率为2.63~4.07 μg∙kg−1∙d−1。施肥会降低土壤潜在固氮速率, 增施有机肥(羊粪或秸秆)则加剧了抑制效应, 但羊粪的抑制效应小于秸秆, 土壤铵态氮含量是影响土壤潜在固氮速率的主要因子。3) M或FM处理可显著(P<0.05)提高nifH基因丰度, 而F或FS处理则相反, 土壤全氮含量是影响nifH基因丰度的关键因子。4)不同施肥模式显著改变了固氮微生物群落结构, 其群落结构相似性大致可以分为3类, 分别为CK、M以及施用化肥处理(F、FM和FS), 有效磷、pH和C/N是调控固氮微生物群落结构的关键因子。综上所述, 单施羊粪(M)处理是提高青稞田土壤肥力、增加固氮微生物丰度, 减少固氮速率下降幅度的最佳施肥模式。 自生固氮是陆地生态系统氮素的重要来源。本研究以位于西藏拉萨的肥料长期定位试验站为平台, 选取不施肥(CK)、单施化肥(F)、单施羊粪(M)、化肥配施羊粪(FM)和化肥配施秸秆(FS)5个处理, 于青稞收获期采集土样, 采用15N同位素标记、定量PCR和高通量测序技术, 分析不同施肥模式下土壤理化性质、固氮微生物丰度、群落结构和潜在固氮速率的变化规律, 以期为西藏高原青稞田制定科学合理的施肥策略, 保障西藏高原农业绿色发展提供科学依据。结果表明: 1)相比于CK和F处理, M、FM和FS处理可显著(P<0.05)提高土壤有机碳和全氮含量。FM处理下土壤铵态氮含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05), 而M处理下土壤有机碳、全氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量最高, 且显著高于其他施肥处理(P<0.05)。2)不同施肥处理下青稞田土壤潜在固氮速率为2.63~4.07 μg∙kg−1∙d−1。施肥会降低土壤潜在固氮速率, 增施有机肥(羊粪或秸秆)则加剧了抑制效应, 但羊粪的抑制效应小于秸秆, 土壤铵态氮含量是影响土壤潜在固氮速率的主要因子。3) M或FM处理可显著(P<0.05)提高nifH基因丰度, 而F或FS处理则相反, 土壤全氮含量是影响nifH基因丰度的关键因子。4)不同施肥模式显著改变了固氮微生物群落结构, 其群落结构相似性大致可以分为3类, 分别为CK、M以及施用化肥处理(F、FM和FS), 有效磷、pH和C/N是调控固氮微生物群落结构的关键因子。综上所述, 单施羊粪(M)处理是提高青稞田土壤肥力、增加固氮微生物丰度, 减少固氮速率下降幅度的最佳施肥模式。
共享社会经济路径下汉江流域产水和水质净化服务时空演变
陈泽怡, 余珮珩, 陈奕云, 江颂, 白少云, 顾世祥
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210160
摘要(22) HTML(2) PDF(5)
摘要:
面向流域治理与区域可持续发展, 提出一种耦合共享社会经济路径(SSPs)与土地利用模拟(FLUS)模型的流域生态系统服务综合评估框架, 以汉江流域为例, 开展不同社会发展情景下的未来土地利用模拟, 利用InVEST模型评估土地利用变化的水生态系统服务效应, 揭示流域水源涵养与水质净化服务对社会发展决策的响应及时空演变规律。研究结果表明: 1)2035年各SSPs情景下汉江流域的产水深度较2015年均大幅提高。产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 2)由于人类活动频繁, 城市快速扩张, SSPs情景下产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 3) 2035年各SSPs情景下的流域氮磷元素负荷量较2015年均有所减少, 部分氮磷元素负荷量增加的地区主要集中于流域东南及西部; 4)汉江流域的社会经济活动以及农业活动是造成水环境污染的主要原因。研究结果可服务于汉江流域国土空间规划编制及可持续的水资源资产管理工作, 支撑汉江生态经济带建设, 推动长江流域水生态环境改善。 面向流域治理与区域可持续发展, 提出一种耦合共享社会经济路径(SSPs)与土地利用模拟(FLUS)模型的流域生态系统服务综合评估框架, 以汉江流域为例, 开展不同社会发展情景下的未来土地利用模拟, 利用InVEST模型评估土地利用变化的水生态系统服务效应, 揭示流域水源涵养与水质净化服务对社会发展决策的响应及时空演变规律。研究结果表明: 1)2035年各SSPs情景下汉江流域的产水深度较2015年均大幅提高。产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 2)由于人类活动频繁, 城市快速扩张, SSPs情景下产水深度增加的地区多集中于汉江流域东南、中部及西部部分建设用地增加的区域; 3) 2035年各SSPs情景下的流域氮磷元素负荷量较2015年均有所减少, 部分氮磷元素负荷量增加的地区主要集中于流域东南及西部; 4)汉江流域的社会经济活动以及农业活动是造成水环境污染的主要原因。研究结果可服务于汉江流域国土空间规划编制及可持续的水资源资产管理工作, 支撑汉江生态经济带建设, 推动长江流域水生态环境改善。
高温高湿区增密减氮对杂交稻‘内6优107’产量形成和氮肥利用率的影响
蒋鹏, 徐富贤, 张林, 周兴兵, 朱永川, 郭晓艺, 刘茂, 陈琳, 张容, 熊洪
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210288
摘要:
探明高温高湿稻区增密减氮对杂交稻产量形成和氮肥利用率的影响, 可为高温高湿稻区氮肥优化管理和合理密植提供依据。本研究以杂交稻‘内6优107’为材料, 于2018—2019年在典型的高温高湿稻区四川省泸州市进行大田试验。试验设6个密度与施氮量组合, 分别为低密高氮(习惯移栽密度16.5 万穴∙hm−2, 施氮量为180 kg∙hm−2, LDNck)、低密减氮15% (LDN−15%)、低密减氮30% (LDN−30%)、增密减氮15% (增密27%, HDN−15%)、增密减氮30% (HDN−30%)和低密不施氮(LDN0)。结果表明: 不同密肥组合对杂交稻产量影响显著(P<0.01)。与LDNck相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻产量分别增加4.3%~4.9%和2.3%~3.6%, 其优势主要表现在每穗粒数、结实率、花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率和收获指数上。LDN−15%和LDN−30%杂交稻产量较LDNck分别降低2.3%~2.5%和4.8%~5.0%, 较低的有效穗、干物质、花后干物质积累及花后干物质积累对产量的贡献率是其减产的主要原因。HDN−15%和HDN−30%杂交稻花后氮素积累量、成熟期氮素吸收量低于LDNck处理, 但其花前氮素转运量、花前氮素转运效率、花前氮素转运贡献率、氮素干物质生产效率、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均高于LDNck处理, 因而HDN−15%和HDN−30%处理每生产1000 kg稻谷需氮量分别减少6.8%~8.4%和9.0%~9.9%。与LDNck处理相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻氮肥农学利用率分别增加36.7%~37.4%和55.5%~60.4%、氮肥偏生产力增加22.8%~23.5%和46.3%~48.2%、氮肥吸收利用率增加5.6%~12.0%和17.0%~20.0%。可见, 在高温高湿稻区杂交稻生产上宜采用栽插密度为21.0万穴∙hm−2和施氮量为126~153 kg∙hm−2的组合。 探明高温高湿稻区增密减氮对杂交稻产量形成和氮肥利用率的影响, 可为高温高湿稻区氮肥优化管理和合理密植提供依据。本研究以杂交稻‘内6优107’为材料, 于2018—2019年在典型的高温高湿稻区四川省泸州市进行大田试验。试验设6个密度与施氮量组合, 分别为低密高氮(习惯移栽密度16.5 万穴∙hm−2, 施氮量为180 kg∙hm−2, LDNck)、低密减氮15% (LDN−15%)、低密减氮30% (LDN−30%)、增密减氮15% (增密27%, HDN−15%)、增密减氮30% (HDN−30%)和低密不施氮(LDN0)。结果表明: 不同密肥组合对杂交稻产量影响显著(P<0.01)。与LDNck相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻产量分别增加4.3%~4.9%和2.3%~3.6%, 其优势主要表现在每穗粒数、结实率、花前干物质转运量、花前干物质转运效率、花前干物质转运对产量的贡献率和收获指数上。LDN−15%和LDN−30%杂交稻产量较LDNck分别降低2.3%~2.5%和4.8%~5.0%, 较低的有效穗、干物质、花后干物质积累及花后干物质积累对产量的贡献率是其减产的主要原因。HDN−15%和HDN−30%杂交稻花后氮素积累量、成熟期氮素吸收量低于LDNck处理, 但其花前氮素转运量、花前氮素转运效率、花前氮素转运贡献率、氮素干物质生产效率、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均高于LDNck处理, 因而HDN−15%和HDN−30%处理每生产1000 kg稻谷需氮量分别减少6.8%~8.4%和9.0%~9.9%。与LDNck处理相比, HDN−15%和HDN−30%杂交稻氮肥农学利用率分别增加36.7%~37.4%和55.5%~60.4%、氮肥偏生产力增加22.8%~23.5%和46.3%~48.2%、氮肥吸收利用率增加5.6%~12.0%和17.0%~20.0%。可见, 在高温高湿稻区杂交稻生产上宜采用栽插密度为21.0万穴∙hm−2和施氮量为126~153 kg∙hm−2的组合。
农业科技投入对农业生态效率的空间效应分析
王辰璇, 姚佐文
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210214
摘要(11) HTML(1) PDF(4)
摘要:
农业污染日益严重背景下, 探究农业科技投入对农业生态效率的作用机制, 对缓解农村生态压力、农村健康发展具有重要现实意义。鉴于此, 本文在采用超效率SBM (Slack-based measure)模型测度2000—2018年我国东中西部省际农业生态效率基础上, 根据莫兰指数对农业生态效率及农业科技投入进行空间自相关检验, 采用空间计量模型剖析农业科技投入对农业生态效率影响的空间溢出效应与门槛特征。结论表明, 2010—2018年东中西部的农业生态效率呈现东西部高、中部低的态势; 2000—2018年东中西部的农业生态效率波动明显, 2000—2003年有小幅波动, 2004—2008年农业生态效率略有下降, 2008—2010年稍有上升, 2010年农业生态效率为0.731; 之后2011—2014年稍有下降, 2015—2017年全国农业生态效率分别下降到0.5894、0.5839、0.5159; 2018年农业生态效率提升到0.5453。农村科技投入对农业生态效率影响呈现为“倒U”型, 农业科技投入规模对农业生态效率有着显著的溢出效应。东中西部分组面板门槛回归显示: 东中西部的农业科技投入门槛效应差别较大, 东部表现为正向促进作用, 中部农业科技投入对农业生态效率积极作用没有东部稳定, 西部农业科技投入对农业生态效率表现为负向抑制作用, 中西部地区农业发展中的科技投入要兼顾经济与生态效率。为此, 我国要大力推广绿色高效技术模式, 积极采取有机肥替代化肥行动, 加快实施科学施肥用药技术, 抓好示范带动减量增效, 提高农业生态效率。 农业污染日益严重背景下, 探究农业科技投入对农业生态效率的作用机制, 对缓解农村生态压力、农村健康发展具有重要现实意义。鉴于此, 本文在采用超效率SBM (Slack-based measure)模型测度2000—2018年我国东中西部省际农业生态效率基础上, 根据莫兰指数对农业生态效率及农业科技投入进行空间自相关检验, 采用空间计量模型剖析农业科技投入对农业生态效率影响的空间溢出效应与门槛特征。结论表明, 2010—2018年东中西部的农业生态效率呈现东西部高、中部低的态势; 2000—2018年东中西部的农业生态效率波动明显, 2000—2003年有小幅波动, 2004—2008年农业生态效率略有下降, 2008—2010年稍有上升, 2010年农业生态效率为0.731; 之后2011—2014年稍有下降, 2015—2017年全国农业生态效率分别下降到0.5894、0.5839、0.5159; 2018年农业生态效率提升到0.5453。农村科技投入对农业生态效率影响呈现为“倒U”型, 农业科技投入规模对农业生态效率有着显著的溢出效应。东中西部分组面板门槛回归显示: 东中西部的农业科技投入门槛效应差别较大, 东部表现为正向促进作用, 中部农业科技投入对农业生态效率积极作用没有东部稳定, 西部农业科技投入对农业生态效率表现为负向抑制作用, 中西部地区农业发展中的科技投入要兼顾经济与生态效率。为此, 我国要大力推广绿色高效技术模式, 积极采取有机肥替代化肥行动, 加快实施科学施肥用药技术, 抓好示范带动减量增效, 提高农业生态效率。
中国农业碳排放效率测度、空间溢出与影响因素
吴昊玥, 黄瀚蛟, 何宇, 陈文宽
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210204
摘要(13) HTML(0) PDF(12)
摘要:
准确测度农业碳排放效率并分析关键影响因素, 可为加快实现农业减排增效提供理论参考。已有研究未将碳排放与其他要素的共同作用进行分离, 研究实质为碳排放约束下的农业生产效率, 而非农业碳排放效率。为完善既有测算思路, 本文在农业全要素框架下搭建碳排放效率的理论模型, 基于GB-US-SBM模型测算2000—2019年间中国30省(市、自治区)的农业碳排放松弛量, 根据碳排放松弛量与实际值计算农业碳排放效率。在此基础上, 从产业、要素、环境3个方面出发, 采用空间杜宾模型探讨农业碳排放效率的影响因素与溢出效应。结果表明: 研究期内中国农业碳排放效率均值为0.778, 具有较大减排潜力。省级层面上, 仅内蒙古和青海两地的农业碳排放效率达1.000, 其余地区均存在不同规模的减排空间; 根据总量与效率的双重特征, 将30省(市、自治区)分为高排高效区、低排高效区、高排低效区和低排低效区。中国农业碳排放效率全局Moran’s I显著大于0 (P<0.01), 说明效率整体存在空间自相关性。空间杜宾模型结果显示, 农业碳排放效率具有显著的正向溢出效应, 表明邻近地区间的效率呈良性互动的演进特征。就直接效应而言, 本省的农业产业结构、农业投资强度、财政支农力度和受灾程度对本省农业碳排放效率存在负向影响, 有效灌溉率和城镇化率则表现为正向作用。从溢出效应来看, 邻近地区的受灾程度将负向影响本省农业碳排放效率, 而城镇化率则呈积极影响。研究结果可为我国分区域、分类别推进低碳农业发展提供理论依据。 准确测度农业碳排放效率并分析关键影响因素, 可为加快实现农业减排增效提供理论参考。已有研究未将碳排放与其他要素的共同作用进行分离, 研究实质为碳排放约束下的农业生产效率, 而非农业碳排放效率。为完善既有测算思路, 本文在农业全要素框架下搭建碳排放效率的理论模型, 基于GB-US-SBM模型测算2000—2019年间中国30省(市、自治区)的农业碳排放松弛量, 根据碳排放松弛量与实际值计算农业碳排放效率。在此基础上, 从产业、要素、环境3个方面出发, 采用空间杜宾模型探讨农业碳排放效率的影响因素与溢出效应。结果表明: 研究期内中国农业碳排放效率均值为0.778, 具有较大减排潜力。省级层面上, 仅内蒙古和青海两地的农业碳排放效率达1.000, 其余地区均存在不同规模的减排空间; 根据总量与效率的双重特征, 将30省(市、自治区)分为高排高效区、低排高效区、高排低效区和低排低效区。中国农业碳排放效率全局Moran’s I显著大于0 (P<0.01), 说明效率整体存在空间自相关性。空间杜宾模型结果显示, 农业碳排放效率具有显著的正向溢出效应, 表明邻近地区间的效率呈良性互动的演进特征。就直接效应而言, 本省的农业产业结构、农业投资强度、财政支农力度和受灾程度对本省农业碳排放效率存在负向影响, 有效灌溉率和城镇化率则表现为正向作用。从溢出效应来看, 邻近地区的受灾程度将负向影响本省农业碳排放效率, 而城镇化率则呈积极影响。研究结果可为我国分区域、分类别推进低碳农业发展提供理论依据。
山西省春玉米机械粒收质量及其影响因素分析
阎晓光, 李洪, 董红芬, 李爱军, 王国梁, 周楠, 胡滢, 杜艳伟
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210151
摘要(13) HTML(1) PDF(1)
摘要:
开展玉米机械粒收质量及其影响因素研究, 对推动山西省玉米机械粒收发展, 提升玉米产业核心竞争力有重要意义。本文以5个前期试验筛选的适宜机械粒收品种为材料, 设置6个收获时期, 在同一地块采用同一台机械与同一位农机手操作收获, 研究不同收获期对机械粒收质量与产量的影响。研究表明, 籽粒含水率随着收获时期的延迟降低; 籽粒破碎率与机收落粒率随着收获时期延迟前期快速降低后期趋于稳定略有升高; 杂质率随着收获时期的延迟逐步降低最后趋于稳定; 落穗损失率随着收获时期的延迟升高。10月15日收获比9月24日收获平均增产11.9%。高的籽粒破碎率是限制山西省春玉米机械粒收的主要因素。籽粒含水率与破碎率模型为y=0.03x2−1.224x+16.78 (R2=0.802**)。当籽粒含水率为20.4%时, 籽粒破碎率最低。籽粒含水率在15.6%~25.2%区间收获, 破碎率能够达到≤5%的国家标准。在山西省春玉米区选择适宜机械粒收品种, 收获时间推迟到10月15日, 可达到理想粒收质量并增产。‘长单511’ ‘迪卡159’和‘长单716’在粒收质量与产量方面均表现优秀, 可作为山西省春玉米区机械粒收品种推广应用。 开展玉米机械粒收质量及其影响因素研究, 对推动山西省玉米机械粒收发展, 提升玉米产业核心竞争力有重要意义。本文以5个前期试验筛选的适宜机械粒收品种为材料, 设置6个收获时期, 在同一地块采用同一台机械与同一位农机手操作收获, 研究不同收获期对机械粒收质量与产量的影响。研究表明, 籽粒含水率随着收获时期的延迟降低; 籽粒破碎率与机收落粒率随着收获时期延迟前期快速降低后期趋于稳定略有升高; 杂质率随着收获时期的延迟逐步降低最后趋于稳定; 落穗损失率随着收获时期的延迟升高。10月15日收获比9月24日收获平均增产11.9%。高的籽粒破碎率是限制山西省春玉米机械粒收的主要因素。籽粒含水率与破碎率模型为y=0.03x2−1.224x+16.78 (R2=0.802**)。当籽粒含水率为20.4%时, 籽粒破碎率最低。籽粒含水率在15.6%~25.2%区间收获, 破碎率能够达到≤5%的国家标准。在山西省春玉米区选择适宜机械粒收品种, 收获时间推迟到10月15日, 可达到理想粒收质量并增产。‘长单511’ ‘迪卡159’和‘长单716’在粒收质量与产量方面均表现优秀, 可作为山西省春玉米区机械粒收品种推广应用。
生态价值视角下中国省域粮食绿色全要素生产率时空特征分析
周应恒, 杨宗之
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210106
摘要(11) HTML(0) PDF(3)
摘要:
绿色发展是我国未来粮食安全生产的重要内容, 衡量绿色生产率是探索粮食绿色增产方式的有效途径。本文在考虑粮食种植生态价值(ESV)的基础上, 运用全局要素生产率指数(GML)和超效率数据包络模型(SBM)从静态和动态两个角度切入, 测算1997—2019年中国粮食绿色全要素生产率和投入产出冗余率, 并采用空间探索性数据分析(ESDA)对粮食绿色全要素生产率的全局和局部空间特征进行研究。结果表明: 1)研究期内粮食种植生态价值降低0.39%, 由1997年的6471.57亿元下降到2019年的6446.16亿元, 损失25.41亿元, 其中东北、中部、西南地区有所提升, 而东部地区、西北地区有所下降; 2)粮食绿色全要素生产率年均增长0.60%, 由1997年的0.9754上升到2019年的1.0990, 主要由技术进步驱动(1.0308), 而技术效率(0.9973)的带动作用较弱; 3)粮食绿色全要素生产率相对有效省(市)占比从1997年的9.68%提升至2019年的67.74%, 在时空上呈现以东部为主, 并逐期向东北-中部-西北发展的格局; 4)粮食绿色全要素生产率相对无效省(市)效率损失的主要原因为第一产业从业人员、农膜使用量和碳排放量存在冗余; 5)粮食绿色全要素生产率呈现出向中部、西南部高效率区集聚的空间特征, 并且集聚程度在不断增强。基于此, 提倡要充分认识粮食生产活动的正负外部性, 严格管控农地非粮、非农化现象, 并促进先进农业技术推广及粮食绿色全要素生产率提升。 绿色发展是我国未来粮食安全生产的重要内容, 衡量绿色生产率是探索粮食绿色增产方式的有效途径。本文在考虑粮食种植生态价值(ESV)的基础上, 运用全局要素生产率指数(GML)和超效率数据包络模型(SBM)从静态和动态两个角度切入, 测算1997—2019年中国粮食绿色全要素生产率和投入产出冗余率, 并采用空间探索性数据分析(ESDA)对粮食绿色全要素生产率的全局和局部空间特征进行研究。结果表明: 1)研究期内粮食种植生态价值降低0.39%, 由1997年的6471.57亿元下降到2019年的6446.16亿元, 损失25.41亿元, 其中东北、中部、西南地区有所提升, 而东部地区、西北地区有所下降; 2)粮食绿色全要素生产率年均增长0.60%, 由1997年的0.9754上升到2019年的1.0990, 主要由技术进步驱动(1.0308), 而技术效率(0.9973)的带动作用较弱; 3)粮食绿色全要素生产率相对有效省(市)占比从1997年的9.68%提升至2019年的67.74%, 在时空上呈现以东部为主, 并逐期向东北-中部-西北发展的格局; 4)粮食绿色全要素生产率相对无效省(市)效率损失的主要原因为第一产业从业人员、农膜使用量和碳排放量存在冗余; 5)粮食绿色全要素生产率呈现出向中部、西南部高效率区集聚的空间特征, 并且集聚程度在不断增强。基于此, 提倡要充分认识粮食生产活动的正负外部性, 严格管控农地非粮、非农化现象, 并促进先进农业技术推广及粮食绿色全要素生产率提升。
太行山前平原40年冬小麦作物系数变化及影响因素研究
李昊天, 李璐, 闫宗正, 高聪帅, 韩琳娜, 张喜英
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210342
摘要(33) HTML(3) PDF(15)
摘要:
作物系数是计算作物需水量的基本参数, 准确确定作物系数在优化灌溉管理方面有重要作用。作物系数随作物生长及环境条件发生变化, 研究作物系数如何受生产条件和气象条件变化的影响, 可为准确确定作物系数提供依据。本研究基于中国科学院栾城农业生态系统试验站1980—2020年40余年间冬小麦在充分灌溉条件下的实际蒸散量, 研究冬小麦作物系数的变化规律; 并利用最近3年的试验数据, 明确现代生产水平下影响冬小麦作物系数的主导因素。结果表明, 1980—2020年间冬小麦在充分供水条件下的实际蒸散量及参考作物蒸散量多年平均值分别为434.7 mm和550.8 mm, 参考作物蒸散量年际相对稳定, 冬小麦实际蒸散量增加12.5%。作物系数多年平均值为0.80, 其中1980—1990、1991—2000、2001—2010、2011—2020平均分别为0.76、0.80、0.81和0.84; 40年间冬小麦产量增加了45.6%, 作物系数增加了11.6%, 作物产量提升是作物系数升高的主要原因。本研究表明在现状生产条件下, 叶面积指数、生物量是影响作物系数的重要因素, 在叶面积指数较高的情况下作物系数主要受饱和水汽压差及环境温度的影响, 2018—2020冬小麦3个生育期作物系数分别是0.79、0.86、0.79; 生育期蒸散量均值为442.3 mm, 主要生育期3年平均作物系数分别为播种—越冬前0.70、越冬期间0.42、返青—拔节期0.76、拔节—抽穗期1.18、抽穗—灌浆期1.39、成熟期0.96。本研究结果显示作物系数并不是稳定不变的, 而是受作物生产力和大气蒸散力的影响。因此, 在利用作物系数和参考作物蒸散量评价作物需水量时, 需要综合考虑上述因素。 作物系数是计算作物需水量的基本参数, 准确确定作物系数在优化灌溉管理方面有重要作用。作物系数随作物生长及环境条件发生变化, 研究作物系数如何受生产条件和气象条件变化的影响, 可为准确确定作物系数提供依据。本研究基于中国科学院栾城农业生态系统试验站1980—2020年40余年间冬小麦在充分灌溉条件下的实际蒸散量, 研究冬小麦作物系数的变化规律; 并利用最近3年的试验数据, 明确现代生产水平下影响冬小麦作物系数的主导因素。结果表明, 1980—2020年间冬小麦在充分供水条件下的实际蒸散量及参考作物蒸散量多年平均值分别为434.7 mm和550.8 mm, 参考作物蒸散量年际相对稳定, 冬小麦实际蒸散量增加12.5%。作物系数多年平均值为0.80, 其中1980—1990、1991—2000、2001—2010、2011—2020平均分别为0.76、0.80、0.81和0.84; 40年间冬小麦产量增加了45.6%, 作物系数增加了11.6%, 作物产量提升是作物系数升高的主要原因。本研究表明在现状生产条件下, 叶面积指数、生物量是影响作物系数的重要因素, 在叶面积指数较高的情况下作物系数主要受饱和水汽压差及环境温度的影响, 2018—2020冬小麦3个生育期作物系数分别是0.79、0.86、0.79; 生育期蒸散量均值为442.3 mm, 主要生育期3年平均作物系数分别为播种—越冬前0.70、越冬期间0.42、返青—拔节期0.76、拔节—抽穗期1.18、抽穗—灌浆期1.39、成熟期0.96。本研究结果显示作物系数并不是稳定不变的, 而是受作物生产力和大气蒸散力的影响。因此, 在利用作物系数和参考作物蒸散量评价作物需水量时, 需要综合考虑上述因素。
中国种植业碳补偿率区域差异、动态演进及收敛性分析
伍国勇, 陈莹, 孙小钧
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210225
摘要(66) HTML(8) PDF(25)
摘要:
农业碳排放阻碍绿色农业转型, 探索种植业碳补偿率区域差异、动态演进及收敛性, 可为低碳农业良性发展提供有益指导。本文同时考虑碳源和碳汇, 测算2002—2018年中国31省、市、自治区种植业碳补偿率, 采用Dagum基尼系数分解法考察地区差异, 采用非参数估计中的核密度估计动态演进过程, 借助σ收敛、绝对β收敛及条件β收敛检视收敛性特征。结果表明: 1)种植业碳补偿率整体相对差异扩大趋势明显。东部地区相对差异扩大, 中部地区和西部地区变化较小; 东—西部、东—中部地区之间增加, 中—西部地区之间减小; 地区间差距是造成种植业碳补偿率差异的主要原因。2)中国种植业碳补偿率整体呈逐年增大的变动态势, 碳补偿率高值省份有所增多, 省域种植业碳补偿率差异有先减后增的趋势。东部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减少, 从两极分化演变为单极化; 中部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减小; 西部各省种植业碳补偿率变化较为稳定。3)全国及东、西部地区的种植业碳补偿率不存在σ收敛, 而中部地区不甚明显; 全国、东、中及西部地区绝对和条件β收敛均显著。本文的结论强调, 中国种植业碳补偿率的区域异质性凸显, 其时序变化趋势总体上升; 省域间的“追赶效应”显现, 地区间碳补偿率增长的趋同态势明显。因此, 合理制定区域农业绿色发展策略, 积极发挥区域减排潜力是提高种植业碳补偿率的关键。 农业碳排放阻碍绿色农业转型, 探索种植业碳补偿率区域差异、动态演进及收敛性, 可为低碳农业良性发展提供有益指导。本文同时考虑碳源和碳汇, 测算2002—2018年中国31省、市、自治区种植业碳补偿率, 采用Dagum基尼系数分解法考察地区差异, 采用非参数估计中的核密度估计动态演进过程, 借助σ收敛、绝对β收敛及条件β收敛检视收敛性特征。结果表明: 1)种植业碳补偿率整体相对差异扩大趋势明显。东部地区相对差异扩大, 中部地区和西部地区变化较小; 东—西部、东—中部地区之间增加, 中—西部地区之间减小; 地区间差距是造成种植业碳补偿率差异的主要原因。2)中国种植业碳补偿率整体呈逐年增大的变动态势, 碳补偿率高值省份有所增多, 省域种植业碳补偿率差异有先减后增的趋势。东部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减少, 从两极分化演变为单极化; 中部各省种植业碳补偿率在逐渐上升, 绝对差距有所减小; 西部各省种植业碳补偿率变化较为稳定。3)全国及东、西部地区的种植业碳补偿率不存在σ收敛, 而中部地区不甚明显; 全国、东、中及西部地区绝对和条件β收敛均显著。本文的结论强调, 中国种植业碳补偿率的区域异质性凸显, 其时序变化趋势总体上升; 省域间的“追赶效应”显现, 地区间碳补偿率增长的趋同态势明显。因此, 合理制定区域农业绿色发展策略, 积极发挥区域减排潜力是提高种植业碳补偿率的关键。
基于遥感的黄河上游近20年耕地时空变化特征分析
韩春雷, 沈彦俊, 武兰珍, 郭英, 陈晓璐
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210113
摘要:
黄河上游贡献全流域水资源的60.3%,而上游农业用水占全流域40%,监测黄河上游耕地的分布对于定量评估农业用水变化至关重要。本文以黄河上游龙羊峡至河口镇流域范围为对象,使用MOD13Q1数据集结合作物生育期等物候信息提取了研究区2002~2018年的耕地分布与变化情况,为研究上游耕地变化对流域水资源消耗的影响提供基础数据。用野外实地考察获取的地面真实样点数据与研究区内县级统计数据对提取结果进行验证,耕地提取精度在75%以上,R2达到0.85。本研究主要结果显示:从2002到2018年间耕地总体呈增加状态,总共增加556.19千公顷;宁蒙灌区的耕地增长最为迅速,宁夏段耕地总面积增加了64%,2018年达到766.08千公顷;内蒙古段的耕地面积也大幅增加,达到447.43千公顷,占总面积的44%;青海段则显示出明显的耕地减少趋势,共减少53.57千公顷。分析发现,水资源政策和地方社会经济环境变化是研究区耕地面积变化的主要驱动因素。 黄河上游贡献全流域水资源的60.3%,而上游农业用水占全流域40%,监测黄河上游耕地的分布对于定量评估农业用水变化至关重要。本文以黄河上游龙羊峡至河口镇流域范围为对象,使用MOD13Q1数据集结合作物生育期等物候信息提取了研究区2002~2018年的耕地分布与变化情况,为研究上游耕地变化对流域水资源消耗的影响提供基础数据。用野外实地考察获取的地面真实样点数据与研究区内县级统计数据对提取结果进行验证,耕地提取精度在75%以上,R2达到0.85。本研究主要结果显示:从2002到2018年间耕地总体呈增加状态,总共增加556.19千公顷;宁蒙灌区的耕地增长最为迅速,宁夏段耕地总面积增加了64%,2018年达到766.08千公顷;内蒙古段的耕地面积也大幅增加,达到447.43千公顷,占总面积的44%;青海段则显示出明显的耕地减少趋势,共减少53.57千公顷。分析发现,水资源政策和地方社会经济环境变化是研究区耕地面积变化的主要驱动因素。
有机栽培条件下种苗大小对党参成药特性的影响
刘兰兰, 郭凤霞, 陈垣, 陈永中, 王红燕, 张碧全, 郭爱惠
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210188
摘要:
生态栽培是中药材产业发展的必然趋势。党参种苗大小参差不齐, 为了探明种苗大小对其成药特性的影响, 将种苗分为大苗(BS)、中苗(MS)、小苗(SS)和特小苗(SLS), 并进行全程有机肥栽培, 系统比较各级种苗的成药产量特性。结果表明, 不同大小种苗返青后阶段性异速生长趋势明显, 种苗越大返青越早, 前期长势越强但中后期减弱越明显, 侧根数显著增加, 根显著伸长, 根含水量高, 发病率越高; 而种苗越小返青率越低, 但返青株抗病性越强, 成活率越高, 前期长势弱但中后期加快。导致不同大小种苗的成药株个体和群体的产量差异性并不显著, 平均鲜药材产量MS和SS组最高(8225.1 kg·hm–2)和次之(8125.0 kg·hm–2), 较BS组分别提高23.4%和21.9%, 较SLS组分别提高45.2%和43.4%; 平均干药材产量SS和MS组最高(2938.1 kg·hm–2)和次之(2681.1 kg·hm–2), 较BS组分别提高37.8%和25.7%, 较SLS组分别提高53.6%和40.1%。各级种苗成药根发病率差异性虽不显著, 依次为BS(6.4%)、MS (6%)、SS(3.9%)和SLS(3.6%), 但发病程度差异性极显著, MS和BS的病情指数分别为4.66%和2.93%, 均较SLS (1.32%)和SS (0.97%)极显著增大(P<0.01)。综评指数排序为SS (0.734)>SLS (0.636)>MS (0.409)>BS (0.282)。这说明有机栽培党参药材产出性能并不随种苗增大而提高, 党参种苗可塑性强, 在成药期建植策略不同, 研究结果打破了对党参种苗选留的传统认知, 建议生产上不要盲目追求大苗, 轻易淘汰特小苗, 特小苗可适当增加移栽密度和生态防鸟虫提高返青率, 大苗可适当降低移栽密度或搭架提高返青株成活率, 有效提高党参的生态有机栽培成效。 生态栽培是中药材产业发展的必然趋势。党参种苗大小参差不齐, 为了探明种苗大小对其成药特性的影响, 将种苗分为大苗(BS)、中苗(MS)、小苗(SS)和特小苗(SLS), 并进行全程有机肥栽培, 系统比较各级种苗的成药产量特性。结果表明, 不同大小种苗返青后阶段性异速生长趋势明显, 种苗越大返青越早, 前期长势越强但中后期减弱越明显, 侧根数显著增加, 根显著伸长, 根含水量高, 发病率越高; 而种苗越小返青率越低, 但返青株抗病性越强, 成活率越高, 前期长势弱但中后期加快。导致不同大小种苗的成药株个体和群体的产量差异性并不显著, 平均鲜药材产量MS和SS组最高(8225.1 kg·hm–2)和次之(8125.0 kg·hm–2), 较BS组分别提高23.4%和21.9%, 较SLS组分别提高45.2%和43.4%; 平均干药材产量SS和MS组最高(2938.1 kg·hm–2)和次之(2681.1 kg·hm–2), 较BS组分别提高37.8%和25.7%, 较SLS组分别提高53.6%和40.1%。各级种苗成药根发病率差异性虽不显著, 依次为BS(6.4%)、MS (6%)、SS(3.9%)和SLS(3.6%), 但发病程度差异性极显著, MS和BS的病情指数分别为4.66%和2.93%, 均较SLS (1.32%)和SS (0.97%)极显著增大(P<0.01)。综评指数排序为SS (0.734)>SLS (0.636)>MS (0.409)>BS (0.282)。这说明有机栽培党参药材产出性能并不随种苗增大而提高, 党参种苗可塑性强, 在成药期建植策略不同, 研究结果打破了对党参种苗选留的传统认知, 建议生产上不要盲目追求大苗, 轻易淘汰特小苗, 特小苗可适当增加移栽密度和生态防鸟虫提高返青率, 大苗可适当降低移栽密度或搭架提高返青株成活率, 有效提高党参的生态有机栽培成效。
不同来源沼液对土壤微生物群落碳代谢的影响
李钰飞, 许俊香, 刘本生, 孙钦平, 李吉进, 郎乾乾, 孙仁华, 靳红燕
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210274
摘要:
为探索不同来源沼液对土壤微生物群落结构的影响, 本研究通过室内培养试验, 基于BIOLOG微平板培养方法, 对比了鸡粪源、猪粪源和牛粪源沼液在等氮条件下加入土壤后的微生物碳代谢特征。结果表明: 同无任何添加的对照相比, 不同来源的沼液对土壤有机质含量无显著影响, 但对无机氮、全氮、有效磷、速效钾、pH和电导率均有不同程度的提升效果。土壤微生物生物量碳在牛粪沼液处理中最高, 而猪粪沼液中微生物量碳则同对照相比显著降低(P<0.05)。鸡粪沼液引发了微生物最高的碳源利用强度, 而猪粪沼液则表现出抑制的趋势。微生物对碳水化合物(Car)的利用在鸡粪沼液处理中达到最高, 显著高于猪粪沼液(P<0.05)。对于氨基酸碳源(Ama)的利用, 各沼液处理均表现出抑制的趋势, 但仅在猪粪沼液处理中达到显著水平(P<0.05)。鸡粪沼液相比其他处理显著促进了微生物对羧酸(Caa)的利用(P<0.05)。相比其他处理, 鸡粪沼液显著提高了土壤微生物的Shannon丰富度和Simpson优势度指数; McIntosh均一度指数的最高值也出现在鸡粪沼液处理, 但其仅显著高于猪粪处理(P<0.05)。主成分分析显示猪粪沼液处理的微生物碳代谢群落同对照的差异最大, 相比而言牛粪和鸡粪沼液对微生物代谢群落的影响较小。总体而言, 不同来源沼液对土壤微生物碳代谢的影响存在差异, 其长期的效应有待进一步通过田间试验验证。 为探索不同来源沼液对土壤微生物群落结构的影响, 本研究通过室内培养试验, 基于BIOLOG微平板培养方法, 对比了鸡粪源、猪粪源和牛粪源沼液在等氮条件下加入土壤后的微生物碳代谢特征。结果表明: 同无任何添加的对照相比, 不同来源的沼液对土壤有机质含量无显著影响, 但对无机氮、全氮、有效磷、速效钾、pH和电导率均有不同程度的提升效果。土壤微生物生物量碳在牛粪沼液处理中最高, 而猪粪沼液中微生物量碳则同对照相比显著降低(P<0.05)。鸡粪沼液引发了微生物最高的碳源利用强度, 而猪粪沼液则表现出抑制的趋势。微生物对碳水化合物(Car)的利用在鸡粪沼液处理中达到最高, 显著高于猪粪沼液(P<0.05)。对于氨基酸碳源(Ama)的利用, 各沼液处理均表现出抑制的趋势, 但仅在猪粪沼液处理中达到显著水平(P<0.05)。鸡粪沼液相比其他处理显著促进了微生物对羧酸(Caa)的利用(P<0.05)。相比其他处理, 鸡粪沼液显著提高了土壤微生物的Shannon丰富度和Simpson优势度指数; McIntosh均一度指数的最高值也出现在鸡粪沼液处理, 但其仅显著高于猪粪处理(P<0.05)。主成分分析显示猪粪沼液处理的微生物碳代谢群落同对照的差异最大, 相比而言牛粪和鸡粪沼液对微生物代谢群落的影响较小。总体而言, 不同来源沼液对土壤微生物碳代谢的影响存在差异, 其长期的效应有待进一步通过田间试验验证。
草原植被长势遥感监测方法比较研究*
饶新宇, 李红军, 张圣微, 雒萌, 刘志强
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210280
摘要:
草原植被长势遥感监测具有时效性高、覆盖范围广的特点, 及时高效的草地长势遥感监测信息对草地资源的保护与合理利用具有重要意义。为明确不同草原植被长势遥感监测方法对长势信息监测的差异及其应用的局限性, 本研究将NDVI直接监测法、植被生长过程曲线法、同期对比法、基于NDVI百分位数法分别在内蒙古自治区西乌珠穆沁旗草原进行了应用, 对其长势遥感监测结果进行了比较。结果表明, 直接监测法可以直观地反映草地植被长势的空间异质性, 但需要地面信息的辅助用于准确地划分长势等级; 植被生长过程曲线法仅能反映监测区域草地植被整体长势随时间的变化, 以及相对于参考年份的好与差, 适用于长势较为均一的草原, 不能提供长势的空间分布; 同期对比法提供了一种比较结果, 反映了当前与参考年份同期草地长势差异的空间异质性, 在土地利用发生变化的地区无法应用。基于NDVI的百分位法利用了监测区同类草原类型上多年的草地NDVI大数据, 包含了可能存在的最好与最差长势信息, 因而能合理地定量评价草地的长势, 但该方法需要多年草地NDVI数据的支持。随着遥感、无人机、地面物联网监测技术在草原监测中的应用, 天-空-地一体的草情长势监测平台将能有效提高草原植被长势监测的效率与精度。 草原植被长势遥感监测具有时效性高、覆盖范围广的特点, 及时高效的草地长势遥感监测信息对草地资源的保护与合理利用具有重要意义。为明确不同草原植被长势遥感监测方法对长势信息监测的差异及其应用的局限性, 本研究将NDVI直接监测法、植被生长过程曲线法、同期对比法、基于NDVI百分位数法分别在内蒙古自治区西乌珠穆沁旗草原进行了应用, 对其长势遥感监测结果进行了比较。结果表明, 直接监测法可以直观地反映草地植被长势的空间异质性, 但需要地面信息的辅助用于准确地划分长势等级; 植被生长过程曲线法仅能反映监测区域草地植被整体长势随时间的变化, 以及相对于参考年份的好与差, 适用于长势较为均一的草原, 不能提供长势的空间分布; 同期对比法提供了一种比较结果, 反映了当前与参考年份同期草地长势差异的空间异质性, 在土地利用发生变化的地区无法应用。基于NDVI的百分位法利用了监测区同类草原类型上多年的草地NDVI大数据, 包含了可能存在的最好与最差长势信息, 因而能合理地定量评价草地的长势, 但该方法需要多年草地NDVI数据的支持。随着遥感、无人机、地面物联网监测技术在草原监测中的应用, 天-空-地一体的草情长势监测平台将能有效提高草原植被长势监测的效率与精度。
小农户衔接生态农业产业链的偏好与异质性研究——基于选择实验法的实证分析
尚杰, 刘爽, 陈玺名
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210290
摘要:
小农户与生态农业产业链衔接是小农户与现代农业发展有机衔接的重要途径,对小农户富裕及生态农业发展有着重要意义,然而现有研究针对性不足制约了相关实践的开展。研究立足于小农户主体意愿,在对相关理论进行分析的基础上,应用随机参数Logit模型就小农户与生态农业产业链衔接偏好及其异质性来源进行深入分析。相对现有研究,本研究在概念、研究视角、研究方法方面进行了拓展,能为小农户发展生态农业相关政策设计提供参考和支持。研究表明,小农户与生态农业产业链衔接存在显著偏好;小农户更愿意通过“小农户+龙头企业”路径及“小农户+电商平台”路径与生态农业产业链衔接,其系数分别为4.60及2.10;相对于股份合作,小农户对于合约协作以及务工参与等利益联结机制有着显著偏好,其系数分别为7.47及5.41;小农户对于产业链服务的偏好依次为农资供应服务、农业生产技术指导服务、资金信贷服务、加工及物流服务,系数分别为3.96、2.94、1.82、1.49;小农户在政策扶持上更偏好农业补贴,系数为2.10;小农户与生态农业产业链衔接偏好存在异质性,小农户年龄及其生态农产品种植面积对衔接效用具有正向影响,小农户受教育水平在一定程度上制约了衔接效用的发挥。在此基础上,进一步从路径建设、机制设计、服务体系、资金需求等方面提出了政策建议。 小农户与生态农业产业链衔接是小农户与现代农业发展有机衔接的重要途径,对小农户富裕及生态农业发展有着重要意义,然而现有研究针对性不足制约了相关实践的开展。研究立足于小农户主体意愿,在对相关理论进行分析的基础上,应用随机参数Logit模型就小农户与生态农业产业链衔接偏好及其异质性来源进行深入分析。相对现有研究,本研究在概念、研究视角、研究方法方面进行了拓展,能为小农户发展生态农业相关政策设计提供参考和支持。研究表明,小农户与生态农业产业链衔接存在显著偏好;小农户更愿意通过“小农户+龙头企业”路径及“小农户+电商平台”路径与生态农业产业链衔接,其系数分别为4.60及2.10;相对于股份合作,小农户对于合约协作以及务工参与等利益联结机制有着显著偏好,其系数分别为7.47及5.41;小农户对于产业链服务的偏好依次为农资供应服务、农业生产技术指导服务、资金信贷服务、加工及物流服务,系数分别为3.96、2.94、1.82、1.49;小农户在政策扶持上更偏好农业补贴,系数为2.10;小农户与生态农业产业链衔接偏好存在异质性,小农户年龄及其生态农产品种植面积对衔接效用具有正向影响,小农户受教育水平在一定程度上制约了衔接效用的发挥。在此基础上,进一步从路径建设、机制设计、服务体系、资金需求等方面提出了政策建议。
福建省茶叶寒冻害气象指数保险分级设计
黄川容, 陈家金, 孙朝锋, 吴立, 陶红超, 林辉阳
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210304
摘要:
为了给茶叶保险提供精细化气象指数类产品, 研究利用福建省历年气象资料、产量资料和灾情资料, 通过构建茶叶寒冻害保险时段和触发气象指标, 利用数理统计方法计算基于茶叶不同等级寒冻害产量减产率和出现概率, 计算进而得出保险纯费率, 基于GIS进行茶叶寒冻害风险评估, 厘定出不同风险区不同触发条件下的区域保险费率; 考虑茶叶寒冻害强度、危害时段和保险历年平均赔付情况, 制定出不同寒冻害等级、不同时段的赔付比例和保险赔偿金, 并验证寒冻害理赔的合理性, 设计出茶叶寒冻害气象指数保险产品。结果表明: 以极端最低气温4 ℃作为茶叶寒冻害指数保险起始触发指标, 并按照间隔1 ℃划分7个理赔等级; 将茶叶寒冻害保险时段(3月1日到5月10日)划分为12个赔付时段; 在极端低温4 ℃触发条件下, 北部地区海拔高度<200 m、200~600 m、600~900 m和、>900 m的区域平均保险费率分别为1.1%、3.6%、6.1%和8.4%; 南部地区海拔高度<300 m、300~700 m、700~1100 m和、>1100 m的区域平均保险费率分别为0.5%、2.0%、3.9%和5.5%; 西北部、东北部、西南部和、东南部4个区域的春茶寒冻害平均赔付率分别为78.4%、90.5%、72.7%和、36.6%, 全省平均赔付率为69.5%, 基差比均值为?-1.65%, 达到保险公司对赔付率和基差比的基本要求, 设计的产品可应用于福建春茶寒冻害气象指数保险, 可为茶农转移、分散寒冻害风险提供保险技术支撑。 为了给茶叶保险提供精细化气象指数类产品, 研究利用福建省历年气象资料、产量资料和灾情资料, 通过构建茶叶寒冻害保险时段和触发气象指标, 利用数理统计方法计算基于茶叶不同等级寒冻害产量减产率和出现概率, 计算进而得出保险纯费率, 基于GIS进行茶叶寒冻害风险评估, 厘定出不同风险区不同触发条件下的区域保险费率; 考虑茶叶寒冻害强度、危害时段和保险历年平均赔付情况, 制定出不同寒冻害等级、不同时段的赔付比例和保险赔偿金, 并验证寒冻害理赔的合理性, 设计出茶叶寒冻害气象指数保险产品。结果表明: 以极端最低气温4 ℃作为茶叶寒冻害指数保险起始触发指标, 并按照间隔1 ℃划分7个理赔等级; 将茶叶寒冻害保险时段(3月1日到5月10日)划分为12个赔付时段; 在极端低温4 ℃触发条件下, 北部地区海拔高度<200 m、200~600 m、600~900 m和、>900 m的区域平均保险费率分别为1.1%、3.6%、6.1%和8.4%; 南部地区海拔高度<300 m、300~700 m、700~1100 m和、>1100 m的区域平均保险费率分别为0.5%、2.0%、3.9%和5.5%; 西北部、东北部、西南部和、东南部4个区域的春茶寒冻害平均赔付率分别为78.4%、90.5%、72.7%和、36.6%, 全省平均赔付率为69.5%, 基差比均值为?-1.65%, 达到保险公司对赔付率和基差比的基本要求, 设计的产品可应用于福建春茶寒冻害气象指数保险, 可为茶农转移、分散寒冻害风险提供保险技术支撑。
不同耐/感玉米品种的叶片光合荧光特性、授粉结实和产量构成因素对花期高温的反应
穆心愿, 马智艳, 张兰薰, 付景, 刘天学, 丁勇, 夏来坤, 张凤启, 张君, 齐建双, 赵霞, 唐保军
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210313
摘要:
探讨不同基因型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力及产量构成对花期高温胁迫及恢复的响应, 以期为未来气候变暖条件下夏玉米稳产高产提供理论依据。采用人工模拟增温试验, 选取2个耐热型玉米品种(‘浚单20’和‘郑单958’)和2个热敏感型玉米品种(‘先玉335’和‘农华101’)为试验材料, 设置花期高温胁迫(温度)和大田常温对照2个处理, 研究花期高温胁迫及恢复对不同耐热型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力、干物质积累与分配和产量构成的影响。结果表明, 花期高温胁迫显著降低了玉米穗粒数, 增加了空杆率, 进而导致籽粒产量显著下降, 且耐热型品种产量下降幅度小于热敏感型。与对照相比, 花期高温胁迫下耐热型和热敏感型品种穗粒数分别降低22.2%和67.2%, 百粒重分别降低2.0%和5.0%, 空杆率分别增加206.4%和283.0%, 籽粒产量分别降低31.8%和67.3%,其中穗粒数、空杆率和籽粒产量差异达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫使得4个玉米品种有效绿叶面积和叶绿素含量降低, 光系统II受损, 光合性能显著下降; 高温胁迫结束后, 光系统II部分参数有所恢复, 叶绿素含量和净光合速率恢复至对照水平。花期高温胁迫对雄穗分枝数和雌雄穗总小花数影响较小, 但使得散粉持续期缩短, 开花吐丝间隔期拉长, 造成雌雄不遇, 结实率显著降低。花期高温导致的授粉持续期缩短是结实率降低的主要原因。花期高温胁迫显著降低了4个玉米品种干物质积累量和干物质向穗(粒)的分配比例; 高温胁迫后,耐热型和热敏感型品种成熟期的单株干物质量分别降低16.4%和25.7%,籽粒干物质分配比率分别降低7.08%和46.80%, 差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫导致玉米光合性能下降, 雌雄穗协调发育受到抑制, 干物质积累量显著减少, 使得结实率下降, 穗粒数减少, 籽粒产量显著降低。花期高温胁迫对热敏感型品种的产量形成、光合荧光特性、雌雄穗发育和干物质积累与分配的影响均高于耐热型品种。 探讨不同基因型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力及产量构成对花期高温胁迫及恢复的响应, 以期为未来气候变暖条件下夏玉米稳产高产提供理论依据。采用人工模拟增温试验, 选取2个耐热型玉米品种(‘浚单20’和‘郑单958’)和2个热敏感型玉米品种(‘先玉335’和‘农华101’)为试验材料, 设置花期高温胁迫(温度)和大田常温对照2个处理, 研究花期高温胁迫及恢复对不同耐热型玉米叶片光合荧光特性、授粉结实能力、干物质积累与分配和产量构成的影响。结果表明, 花期高温胁迫显著降低了玉米穗粒数, 增加了空杆率, 进而导致籽粒产量显著下降, 且耐热型品种产量下降幅度小于热敏感型。与对照相比, 花期高温胁迫下耐热型和热敏感型品种穗粒数分别降低22.2%和67.2%, 百粒重分别降低2.0%和5.0%, 空杆率分别增加206.4%和283.0%, 籽粒产量分别降低31.8%和67.3%,其中穗粒数、空杆率和籽粒产量差异达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫使得4个玉米品种有效绿叶面积和叶绿素含量降低, 光系统II受损, 光合性能显著下降; 高温胁迫结束后, 光系统II部分参数有所恢复, 叶绿素含量和净光合速率恢复至对照水平。花期高温胁迫对雄穗分枝数和雌雄穗总小花数影响较小, 但使得散粉持续期缩短, 开花吐丝间隔期拉长, 造成雌雄不遇, 结实率显著降低。花期高温导致的授粉持续期缩短是结实率降低的主要原因。花期高温胁迫显著降低了4个玉米品种干物质积累量和干物质向穗(粒)的分配比例; 高温胁迫后,耐热型和热敏感型品种成熟期的单株干物质量分别降低16.4%和25.7%,籽粒干物质分配比率分别降低7.08%和46.80%, 差异均达显著水平(P<0.05)。花期高温胁迫导致玉米光合性能下降, 雌雄穗协调发育受到抑制, 干物质积累量显著减少, 使得结实率下降, 穗粒数减少, 籽粒产量显著降低。花期高温胁迫对热敏感型品种的产量形成、光合荧光特性、雌雄穗发育和干物质积累与分配的影响均高于耐热型品种。
基于文献分析的氮肥用量对小麦玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响
肖广敏, 茹淑华, 孙世友, 赵欧亚, 侯丽敏, 王策, 王凌, 刘蕾, 张国印
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210426
摘要:
氮淋溶是氮素损失的主要途径之一,土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化,对人体健康和生态环境产生严重危害。为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响,利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WOS),收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献,采用回归方程和 T 检验等统计学方法分析了不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响。结果表明,随着化肥施氮量的增加,小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势。小麦和玉米季平均施氮量差异不显著(p>0.05)但是小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(p<0.01)。在施氮量接近的条件下,采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异,两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法,在田间进行应用。回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg?hm-2时较好,随着施氮量的增加拟合精确度降低。玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季,冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视。 关键词: 冬小麦;夏玉米;硝态氮淋溶;施氮量;渗漏计;溶液提取器 氮淋溶是氮素损失的主要途径之一,土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化,对人体健康和生态环境产生严重危害。为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响,利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WOS),收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献,采用回归方程和 T 检验等统计学方法分析了不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响。结果表明,随着化肥施氮量的增加,小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势。小麦和玉米季平均施氮量差异不显著(p>0.05)但是小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(p<0.01)。在施氮量接近的条件下,采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异,两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法,在田间进行应用。回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg?hm-2时较好,随着施氮量的增加拟合精确度降低。玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季,冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视。 关键词: 冬小麦;夏玉米;硝态氮淋溶;施氮量;渗漏计;溶液提取器
氮肥用量对砂姜黑土小麦玉米轮作体系N2O排放的影响
吕金岭, 高燕哺, 李太魁, 孔海江, 张金平, 寇长林
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210444
摘要:
砂姜黑土是黄淮海平原地区重要的中低产土壤, 由于其剖面含有砂姜层,黏土含量高,易产生裂隙,使得砂姜黑土的氮素运移存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦玉米轮作体系为研究对象,通过静态箱-气相色谱法开展砂姜黑土N2O排放特征及关键驱动因素研究,试验包含4个处理,分别为不施肥(CK),传统施肥(TR),优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT)。结果显示,砂姜黑土小麦季的N2O平均排放浓度为14.2-21.6 μg m-2 h-1,累积排放量为0.82-1.24 kg ha-1;玉米季的N2O平均排放浓度为14.4-24.5 μg m-2 h-1,累积排放量为0.42-0.71 kg ha-1,不同处理小麦季的N2O均高于玉米季,两季追肥期N2O排放均高于基肥期。由此说明小麦季以及追肥期是砂姜黑土N2O的高排期。相关性结果显示,除CK外,其余处理N2O浓度与土壤硝态氮含量呈显著线性相关,而与土壤铵态氮无明显相关性,由此说明施肥是导致砂姜黑土农田土壤N2O排放量主要影响因素。除此之外,不同施氮量的N2O排放量差别明显,无论小麦季还是玉米季N2O的排放均随施氮量的增加而增加,且均呈指数增加趋势,说明砂姜黑土传统施氮N2O存在激发排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N2O高排土壤,但较高施氮导致的N2O排放仍不可忽视。 砂姜黑土是黄淮海平原地区重要的中低产土壤, 由于其剖面含有砂姜层,黏土含量高,易产生裂隙,使得砂姜黑土的氮素运移存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦玉米轮作体系为研究对象,通过静态箱-气相色谱法开展砂姜黑土N2O排放特征及关键驱动因素研究,试验包含4个处理,分别为不施肥(CK),传统施肥(TR),优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT)。结果显示,砂姜黑土小麦季的N2O平均排放浓度为14.2-21.6 μg m-2 h-1,累积排放量为0.82-1.24 kg ha-1;玉米季的N2O平均排放浓度为14.4-24.5 μg m-2 h-1,累积排放量为0.42-0.71 kg ha-1,不同处理小麦季的N2O均高于玉米季,两季追肥期N2O排放均高于基肥期。由此说明小麦季以及追肥期是砂姜黑土N2O的高排期。相关性结果显示,除CK外,其余处理N2O浓度与土壤硝态氮含量呈显著线性相关,而与土壤铵态氮无明显相关性,由此说明施肥是导致砂姜黑土农田土壤N2O排放量主要影响因素。除此之外,不同施氮量的N2O排放量差别明显,无论小麦季还是玉米季N2O的排放均随施氮量的增加而增加,且均呈指数增加趋势,说明砂姜黑土传统施氮N2O存在激发排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N2O高排土壤,但较高施氮导致的N2O排放仍不可忽视。
杉木人工林表土有机质含量及其对土壤养分的影响
于文睿南, 潘畅, 郭佳欢, 冯会丽, 陈杰, 俞元春
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210211
摘要:
土壤有机质在森林生态系统中具有重要作用, 是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。本文从省域尺度上分析了土壤有机质的分布特征及其对土壤养分含量的影响, 为杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林可持续经营提供理论依据。本文以文献中广东、广西、湖南、江西、浙江、福建6省22个林场1092个研究数据为基础, 分析了我国杉木人工林主产区表层(0~20 cm)土壤有机质分布特征及其对土壤养分含量的影响。结果显示, 杉木人工林表层土壤有机质平均含量为(31.02±13.44) g·kg−1, 养分等级为中, 变异系数为43.33%, 属中等变异水平; 有效磷含量为(5.41±8.01) mg·kg−1, 养分等级为富, 属高度变异, 变异系数为148.06%; 全磷含量(0.49±0.38) g·kg−1, 养分等级为极贫, 变异系数为77.55%, 属中等变异。不同土壤类型有机质含量差异较大, 山地黄壤的含量最高, 为(46.63±16.88) g·kg−1, 暗红壤最低, 为(15.81±4.38) g·kg−1。林分密度、海拔、坡度和土壤pH是杉木人工林表土有机质含量变化的主要影响因素, 相对贡献量分别为0.35、0.28、0.11和0.11。土壤有机质对全氮、有效氮、全钾、有效钾的贡献程度较高, 相对贡献量分别为0.17、0.47、0.16和0.21。结果表明: 杉木人工林表层土壤有机质的养分等级为中。从样本量占比区间来看, 杉木人工林表层土壤有机质分布等级较为集中, 主要分级表现出“多中下, 少富级, 无极贫”的分布特征。海拔、坡度和土壤pH对土壤有机质含量变化的影响表现出明显的正效应, 林分密度则为负效应; 土壤有机质对土壤全氮、有效氮、全钾、有效钾含量有较明显的正面促进作用, 对全磷具有微弱的负面影响。 土壤有机质在森林生态系统中具有重要作用, 是估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量的重要指标。本文从省域尺度上分析了土壤有机质的分布特征及其对土壤养分含量的影响, 为杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林可持续经营提供理论依据。本文以文献中广东、广西、湖南、江西、浙江、福建6省22个林场1092个研究数据为基础, 分析了我国杉木人工林主产区表层(0~20 cm)土壤有机质分布特征及其对土壤养分含量的影响。结果显示, 杉木人工林表层土壤有机质平均含量为(31.02±13.44) g·kg−1, 养分等级为中, 变异系数为43.33%, 属中等变异水平; 有效磷含量为(5.41±8.01) mg·kg−1, 养分等级为富, 属高度变异, 变异系数为148.06%; 全磷含量(0.49±0.38) g·kg−1, 养分等级为极贫, 变异系数为77.55%, 属中等变异。不同土壤类型有机质含量差异较大, 山地黄壤的含量最高, 为(46.63±16.88) g·kg−1, 暗红壤最低, 为(15.81±4.38) g·kg−1。林分密度、海拔、坡度和土壤pH是杉木人工林表土有机质含量变化的主要影响因素, 相对贡献量分别为0.35、0.28、0.11和0.11。土壤有机质对全氮、有效氮、全钾、有效钾的贡献程度较高, 相对贡献量分别为0.17、0.47、0.16和0.21。结果表明: 杉木人工林表层土壤有机质的养分等级为中。从样本量占比区间来看, 杉木人工林表层土壤有机质分布等级较为集中, 主要分级表现出“多中下, 少富级, 无极贫”的分布特征。海拔、坡度和土壤pH对土壤有机质含量变化的影响表现出明显的正效应, 林分密度则为负效应; 土壤有机质对土壤全氮、有效氮、全钾、有效钾含量有较明显的正面促进作用, 对全磷具有微弱的负面影响。
小麦抗白粉病基因Pm2的研究进展
靳玉丽, 谷田田, 柳洪, 安调过
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210279
摘要(10) HTML(3) PDF(2)
摘要:
小麦是我国重要的粮食作物之一, 其高产、稳产对保障我国粮食安全至关重要。由布氏白粉病菌(Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt)引起的白粉病是威胁小麦安全生产的主要病害之一。当前, 小麦白粉病主要通过喷洒化学药剂和改善栽培措施进行防治, 与之相比, 发掘并利用小麦抗白粉病优异基因, 培育抗病品种是控制白粉病流行更为经济、环保和有效的措施。位于小麦5D染色体短臂上的抗白粉病基因Pm2编码一个CC-NBS-LRR蛋白, 其抗性表现优异,载体材料综合农艺性状优良, 是小麦抗白粉病育种中应用最广泛的基因之一。本文从Pm2基因位点的发现与分子标记定位、等位基因的发掘与利用、基因克隆、功能标记的开发、单倍型分析、无毒基因的研究以及在育种上的应用等方面系统总结了Pm2相关的最新研究进展, 提出了: (1) Pm2不同等位基因抗谱存在差异可能是由遗传背景的不同、其它调控因子以及白粉菌高度杂合所致; (2) 在抗病育种中应当合理布局利用抗白粉病基因Pm2, 从而延长其使用寿命; (3) 深入发掘并利用新的抗病基因及优异等位变异, 加强种质创新, 是保证小麦持久抗性的根本手段。本文为小麦抗白粉病基因Pm2抗病机制的进一步解析和育种应用提供了理论依据。 小麦是我国重要的粮食作物之一, 其高产、稳产对保障我国粮食安全至关重要。由布氏白粉病菌(Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt)引起的白粉病是威胁小麦安全生产的主要病害之一。当前, 小麦白粉病主要通过喷洒化学药剂和改善栽培措施进行防治, 与之相比, 发掘并利用小麦抗白粉病优异基因, 培育抗病品种是控制白粉病流行更为经济、环保和有效的措施。位于小麦5D染色体短臂上的抗白粉病基因Pm2编码一个CC-NBS-LRR蛋白, 其抗性表现优异,载体材料综合农艺性状优良, 是小麦抗白粉病育种中应用最广泛的基因之一。本文从Pm2基因位点的发现与分子标记定位、等位基因的发掘与利用、基因克隆、功能标记的开发、单倍型分析、无毒基因的研究以及在育种上的应用等方面系统总结了Pm2相关的最新研究进展, 提出了: (1) Pm2不同等位基因抗谱存在差异可能是由遗传背景的不同、其它调控因子以及白粉菌高度杂合所致; (2) 在抗病育种中应当合理布局利用抗白粉病基因Pm2, 从而延长其使用寿命; (3) 深入发掘并利用新的抗病基因及优异等位变异, 加强种质创新, 是保证小麦持久抗性的根本手段。本文为小麦抗白粉病基因Pm2抗病机制的进一步解析和育种应用提供了理论依据。
禾本科植物联合固氮的研究现状及应用前景
胡梦媛, 李雅颖, 葛超荣, 张迎迎, 姚槐应
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210317
摘要(6) HTML(13) PDF(2)
摘要:
氮是限制农业生产的最重要因素之一。随着人工固氮技术的发展, 氮肥的施用在提高作物产量、解决人类温饱问题的同时, 导致了土壤板结、酸化、氮素流失及温室气体排放(N2O)等环境问题。与人工合成氨相比, 生物固氮是一种绿色经济的固氮方式, 其包括共生固氮和非共生(自生固氮及联合固氮)固氮, 且每年固定的氮可占总固定量的50%以上。与共生固氮相比, 非共生固氮存在范围广, 如甘蔗、水稻、玉米和小麦等禾本科作物均能进行非共生固氮(联合固氮)。本文主要从禾本科植物的联合固氮菌种类及其作用机理、固氮活性及调控方式以及联合固氮菌的资源及应用3个方面进行综述, 发现相比较共生固氮而言, 联合固氮菌易受到土著微生物、氮素水平等环境因素影响, 其研究难度更大, 需要筛选纯化更多的联合固氮菌, 为其固氮机制研究提供良好材料; 氮、磷、钼、铁等肥料的适量添加可有效促进固氮菌的固氮效率; 固氮菌不仅可以提高土壤固氮量, 而且有利于植物根系激素调节, 从而增加植物抗病抗逆能力, 促进植物更健康的生长。本文最后对禾本科植物联合固氮的农艺管理措施及固氮菌剂的实际应用方面做了展望, 以期为提高禾本科植物联合固氮效率及推动生物固氮菌在农业生产中的应用提供理论依据。 氮是限制农业生产的最重要因素之一。随着人工固氮技术的发展, 氮肥的施用在提高作物产量、解决人类温饱问题的同时, 导致了土壤板结、酸化、氮素流失及温室气体排放(N2O)等环境问题。与人工合成氨相比, 生物固氮是一种绿色经济的固氮方式, 其包括共生固氮和非共生(自生固氮及联合固氮)固氮, 且每年固定的氮可占总固定量的50%以上。与共生固氮相比, 非共生固氮存在范围广, 如甘蔗、水稻、玉米和小麦等禾本科作物均能进行非共生固氮(联合固氮)。本文主要从禾本科植物的联合固氮菌种类及其作用机理、固氮活性及调控方式以及联合固氮菌的资源及应用3个方面进行综述, 发现相比较共生固氮而言, 联合固氮菌易受到土著微生物、氮素水平等环境因素影响, 其研究难度更大, 需要筛选纯化更多的联合固氮菌, 为其固氮机制研究提供良好材料; 氮、磷、钼、铁等肥料的适量添加可有效促进固氮菌的固氮效率; 固氮菌不仅可以提高土壤固氮量, 而且有利于植物根系激素调节, 从而增加植物抗病抗逆能力, 促进植物更健康的生长。本文最后对禾本科植物联合固氮的农艺管理措施及固氮菌剂的实际应用方面做了展望, 以期为提高禾本科植物联合固氮效率及推动生物固氮菌在农业生产中的应用提供理论依据。
稻麦轮作体系两种氨挥发监测方法比较研究
王远, 闵炬, 史培华, 马明坤, 郝雅琼, 施卫明
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210210
摘要(16) HTML(2) PDF(10)
摘要:
氨挥发是农田活性氮损失的重要途径, 准确、有效地测定农田氨排放量是环境评估和政策制定的基础。由于氨挥发监测方法多样, 且方法间缺少系统的对比分析, 在一定程度上限制了相关研究数据的进一步利用。我国应用最广泛的氨挥发监测方法是通气式海绵吸收法和密闭室间歇抽气法, 目前, 两种监测方法仍缺少大田条件下的实测对比。本研究在不同施氮量处理下, 于水稻-小麦轮作系统作物生长期同时采用这两种方法对土壤氨挥发排放进行连续监测。结果表明, 在3个施氮水平下, 通气式海绵吸收法测得的氨挥发累积量低于密闭室间歇抽气法25%~35%, 稻麦两季结果一致, 两方法测试值的变化趋势也一致。通气式海绵吸收法在稻季测得累积氨挥发量为17.36~43.90 kg∙hm−2, 麦季为5.90~20.43 kg∙hm−2, 排放系数为2.56%~10.39%; 密闭室间歇抽气法在稻季测得累积氨挥发量为23.28~61.05 kg∙hm−2, 麦季为14.63~27.73 kg∙hm−2, 排放系数为7.09%~15.01%。相同研究区域的文献调研表明, 当施氮量为101~300 k∙hm−2时, 通气式海绵吸收法比密闭室间歇抽气法低5%~25%, 与实测数据趋势相同, 两方法监测结果可通过一定比例进行转换。 氨挥发是农田活性氮损失的重要途径, 准确、有效地测定农田氨排放量是环境评估和政策制定的基础。由于氨挥发监测方法多样, 且方法间缺少系统的对比分析, 在一定程度上限制了相关研究数据的进一步利用。我国应用最广泛的氨挥发监测方法是通气式海绵吸收法和密闭室间歇抽气法, 目前, 两种监测方法仍缺少大田条件下的实测对比。本研究在不同施氮量处理下, 于水稻-小麦轮作系统作物生长期同时采用这两种方法对土壤氨挥发排放进行连续监测。结果表明, 在3个施氮水平下, 通气式海绵吸收法测得的氨挥发累积量低于密闭室间歇抽气法25%~35%, 稻麦两季结果一致, 两方法测试值的变化趋势也一致。通气式海绵吸收法在稻季测得累积氨挥发量为17.36~43.90 kg∙hm−2, 麦季为5.90~20.43 kg∙hm−2, 排放系数为2.56%~10.39%; 密闭室间歇抽气法在稻季测得累积氨挥发量为23.28~61.05 kg∙hm−2, 麦季为14.63~27.73 kg∙hm−2, 排放系数为7.09%~15.01%。相同研究区域的文献调研表明, 当施氮量为101~300 k∙hm−2时, 通气式海绵吸收法比密闭室间歇抽气法低5%~25%, 与实测数据趋势相同, 两方法监测结果可通过一定比例进行转换。
间作对红壤磷素吸附解吸平衡效应的影响
周龙, 苏丽珍, 王思睿, 王瑞雪, 普正仙, 郑毅, 汤利
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210312
摘要(15) HTML(4) PDF(13)
摘要:
磷素的吸附和解吸特性对土壤磷素迁移及其环境效应具有重要影响, 过量磷肥施入易造成土壤磷素固定和流失, 但合理间作可促进磷素吸收利用, 减少固定, 研究间作和不同施磷量条件下红壤磷素吸附解吸特性的平衡效应对促进红壤磷的高效利用, 兼顾环境效应具有重要意义。本研究采取2因素裂区区组试验, 主因素为种植模式, 分别为间作玉米(IM)、单作玉米(MM); 副因素为施磷水平, 分别为P0 (0)、P60 [60 kg(P2O5)∙hm−2]、P90 [90 kg(P2O5)∙hm−2]、P120 [120 kg(P2O5)∙hm−22] 4个施磷水平, 通过田间试验, 研究间作和施磷量对红壤磷素吸附解吸平衡效应的影响; 应用结构方程模型(SEM)和邻接树法(ABT)定量分析间作和施磷水平对磷吸附和解吸的相对贡献, 揭示间作影响红壤磷素吸附解吸的关键因子。结果表明: 1) Langmuir 等温吸附方程最适合红壤对磷的吸附特征拟合, 土壤磷吸附量随平衡溶液磷浓度的增加呈先增加再趋于饱和的趋势, 土壤磷吸附量随施磷量的增加逐渐降低; 2)种植模式和施磷水平以及交互作用极显著(P<0.01)影响红壤磷素的吸附量、解吸量。间作处理较单作磷素吸附量、解吸量分别增加22.9%和9.2%(P<0.05); 不同施磷水平下, 间作磷吸附量较单作显著增加13.0%、19.4%、41.5%和23.9% (P<0.05); 磷解吸量在P0和P60处理间作较单作显著增加90.2%和194.4% (P<0.05), 而在P90和P120处理间作较单作减少52.1%和34.1% (P<0.05); 3)不同种植模式与施磷水平下, 土壤磷吸附量与土壤pH、有机质、树脂磷、有效磷、全磷以及磷吸附饱和度呈极显著负相关(P<0.01), 与游离氧化铁、游离氧化铝和磷吸持指数呈极显著正相关(P<0.01), 土壤磷解吸量与标准需磷量呈极显著负相关(P<0.01); 红壤磷素的吸附和解吸主要受pH、有机质和游离氧化铁的影响, 间作改变土壤的pH、有机质和游离氧化铁含量影响单间作红壤磷吸附量和解吸量。玉米大豆间作具有较好的土壤磷缓冲能力, 低磷水平下促进磷素大量解吸供植物吸收利用, 高磷水平下促进磷素吸附有效减缓磷素的损失。 磷素的吸附和解吸特性对土壤磷素迁移及其环境效应具有重要影响, 过量磷肥施入易造成土壤磷素固定和流失, 但合理间作可促进磷素吸收利用, 减少固定, 研究间作和不同施磷量条件下红壤磷素吸附解吸特性的平衡效应对促进红壤磷的高效利用, 兼顾环境效应具有重要意义。本研究采取2因素裂区区组试验, 主因素为种植模式, 分别为间作玉米(IM)、单作玉米(MM); 副因素为施磷水平, 分别为P0 (0)、P60 [60 kg(P2O5)∙hm−2]、P90 [90 kg(P2O5)∙hm−2]、P120 [120 kg(P2O5)∙hm−22] 4个施磷水平, 通过田间试验, 研究间作和施磷量对红壤磷素吸附解吸平衡效应的影响; 应用结构方程模型(SEM)和邻接树法(ABT)定量分析间作和施磷水平对磷吸附和解吸的相对贡献, 揭示间作影响红壤磷素吸附解吸的关键因子。结果表明: 1) Langmuir 等温吸附方程最适合红壤对磷的吸附特征拟合, 土壤磷吸附量随平衡溶液磷浓度的增加呈先增加再趋于饱和的趋势, 土壤磷吸附量随施磷量的增加逐渐降低; 2)种植模式和施磷水平以及交互作用极显著(P<0.01)影响红壤磷素的吸附量、解吸量。间作处理较单作磷素吸附量、解吸量分别增加22.9%和9.2%(P<0.05); 不同施磷水平下, 间作磷吸附量较单作显著增加13.0%、19.4%、41.5%和23.9% (P<0.05); 磷解吸量在P0和P60处理间作较单作显著增加90.2%和194.4% (P<0.05), 而在P90和P120处理间作较单作减少52.1%和34.1% (P<0.05); 3)不同种植模式与施磷水平下, 土壤磷吸附量与土壤pH、有机质、树脂磷、有效磷、全磷以及磷吸附饱和度呈极显著负相关(P<0.01), 与游离氧化铁、游离氧化铝和磷吸持指数呈极显著正相关(P<0.01), 土壤磷解吸量与标准需磷量呈极显著负相关(P<0.01); 红壤磷素的吸附和解吸主要受pH、有机质和游离氧化铁的影响, 间作改变土壤的pH、有机质和游离氧化铁含量影响单间作红壤磷吸附量和解吸量。玉米大豆间作具有较好的土壤磷缓冲能力, 低磷水平下促进磷素大量解吸供植物吸收利用, 高磷水平下促进磷素吸附有效减缓磷素的损失。
基于热量定量密植协同提升春玉米粒收品种产量及热量利用效率
于胜男, 高聚林, 明博, 王振, 张宝林, 于晓芳, 孙继颖, 梁红伟, 王志刚
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210231
摘要:
以缩短熟期换取充分脱水时间的机械粒收品种选择和推广给北方春玉米增产和热量充分利用提出了新的挑战, 揭示不同热量条件下玉米粒收品种如何通过合理密植实现产量和热量资源高效利用协同的机制, 可为机械粒收品种高产高效栽培和大面积推广提供理论依据。本研究以不同类型玉米品种为材料, 在内蒙古四个不同热量条件区域进行密度联网试验, 分析密度对不同类型品种阶段发育、产量形成和热量利用效率(HUE)的影响, 并解析其对热量资源的响应规律。结果表明, 机械粒收品种均在区域≥10 ℃积温利用率达到86.0%~89.3%的前提下获得最高产量, 各区域机械粒收品种最高产量及其对应密度均高于主推品种, 特别是在热量有限区域差异明显。机械粒收品种最高产量对应密度随热量资源总量增加呈线性降低, 区域≥10 ℃积温每减少100 ℃, 密度增加0.17万株·hm?2。热量有限区域(以种植中早熟、早熟品种为主的生态区), 机械粒收品种的花前花后生育天数比例、≥10 ℃积温比例、生物量比例均趋近5:5, 实现最高产量需在常规种植密度6.0万株·hm?2 的基础上增密2.8~3.1万株·hm?2, 增密后产量在11.1~12.7 t·hm?2之间,可增产20.1%~23.3%, HUE可提高20.6%~30.1%; 热量充沛区域内(以种植中晚熟或晚熟品种为主的生态区), 机械粒收品种花前花后生育天数比例及积温比例趋近4.5:5.5, 花前花后生物量比例为4:6, 产量在15.4~16.9t·hm?2, 实现最高产量需在6.0万株·hm?2 基础上增密2.1~2.3万株·hm?2, 增密后可增产6.1%~11.5%, HUE可提高8.6%~17.5%。可见,品种热量需求与区域热量资源有效匹配是获得高产并充分挖掘区域产量潜力的前提,基于热量资源定量密植是春玉米机械粒收品种实现增产和热量资源高效利用协同的有效途径, 热量有限区域花前花后热量资源均衡利用, 实现花前群体生物量充分积累是关键, 适宜密度为8.8~9.2万株·hm-2; 热量充沛区域挖掘花后物质生产, 构建适宜密度群体, 延缓花后叶片衰老是核心, 适宜密度为8.1~8.3万株·hm?2。 以缩短熟期换取充分脱水时间的机械粒收品种选择和推广给北方春玉米增产和热量充分利用提出了新的挑战, 揭示不同热量条件下玉米粒收品种如何通过合理密植实现产量和热量资源高效利用协同的机制, 可为机械粒收品种高产高效栽培和大面积推广提供理论依据。本研究以不同类型玉米品种为材料, 在内蒙古四个不同热量条件区域进行密度联网试验, 分析密度对不同类型品种阶段发育、产量形成和热量利用效率(HUE)的影响, 并解析其对热量资源的响应规律。结果表明, 机械粒收品种均在区域≥10 ℃积温利用率达到86.0%~89.3%的前提下获得最高产量, 各区域机械粒收品种最高产量及其对应密度均高于主推品种, 特别是在热量有限区域差异明显。机械粒收品种最高产量对应密度随热量资源总量增加呈线性降低, 区域≥10 ℃积温每减少100 ℃, 密度增加0.17万株·hm?2。热量有限区域(以种植中早熟、早熟品种为主的生态区), 机械粒收品种的花前花后生育天数比例、≥10 ℃积温比例、生物量比例均趋近5:5, 实现最高产量需在常规种植密度6.0万株·hm?2 的基础上增密2.8~3.1万株·hm?2, 增密后产量在11.1~12.7 t·hm?2之间,可增产20.1%~23.3%, HUE可提高20.6%~30.1%; 热量充沛区域内(以种植中晚熟或晚熟品种为主的生态区), 机械粒收品种花前花后生育天数比例及积温比例趋近4.5:5.5, 花前花后生物量比例为4:6, 产量在15.4~16.9t·hm?2, 实现最高产量需在6.0万株·hm?2 基础上增密2.1~2.3万株·hm?2, 增密后可增产6.1%~11.5%, HUE可提高8.6%~17.5%。可见,品种热量需求与区域热量资源有效匹配是获得高产并充分挖掘区域产量潜力的前提,基于热量资源定量密植是春玉米机械粒收品种实现增产和热量资源高效利用协同的有效途径, 热量有限区域花前花后热量资源均衡利用, 实现花前群体生物量充分积累是关键, 适宜密度为8.8~9.2万株·hm-2; 热量充沛区域挖掘花后物质生产, 构建适宜密度群体, 延缓花后叶片衰老是核心, 适宜密度为8.1~8.3万株·hm?2。
南方九省再生稻安全生长期及高温热害时空变化
段里成, 郭瑞鸽, 蔡哲, 林志坚, 张崇华, 刘丹
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210244
摘要:
明确再生稻主要种植省份(四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江、福建)再生稻安全播种日期、安全播种日期至安全齐穗日期持续天数(简称安全生长期)和高温热害时空变化特征,为南方九省再生稻充分利用温光资源、安全生产提供理论参考。本研究根据南方九省601个气象台站1981~2019年的日平均气温资料,利用气候倾向率及突变分析等方法,分析近39年研究区再生稻安全播种日期、安全生长期及高温热害的演变规律。结果表明,1981~2019年九省安全播种日期以3.3 d. ( 10 a )-1提早,安全齐穗日期以1.5 d. ( 10 a )-1推迟,安全生长期以4.8 d. ( 10 a )-1延长。安全播种日期提早天数南部较北部明显,安全生长期延长天数东南部较西北部明显。6~7月和8~9月高温热害呈增加的趋势,且6~7月高温热害较8~9月偏重发生。高温热害发生站次6~7月和8~9月均表现为轻度>重度>中度。气候变暖背景下南方九省再生稻安全播种日期提前和安全生长期延长对提高温光资源利用和产量有利,但高温热害增多不利于再生稻优质高产。 明确再生稻主要种植省份(四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江、福建)再生稻安全播种日期、安全播种日期至安全齐穗日期持续天数(简称安全生长期)和高温热害时空变化特征,为南方九省再生稻充分利用温光资源、安全生产提供理论参考。本研究根据南方九省601个气象台站1981~2019年的日平均气温资料,利用气候倾向率及突变分析等方法,分析近39年研究区再生稻安全播种日期、安全生长期及高温热害的演变规律。结果表明,1981~2019年九省安全播种日期以3.3 d. ( 10 a )-1提早,安全齐穗日期以1.5 d. ( 10 a )-1推迟,安全生长期以4.8 d. ( 10 a )-1延长。安全播种日期提早天数南部较北部明显,安全生长期延长天数东南部较西北部明显。6~7月和8~9月高温热害呈增加的趋势,且6~7月高温热害较8~9月偏重发生。高温热害发生站次6~7月和8~9月均表现为轻度>重度>中度。气候变暖背景下南方九省再生稻安全播种日期提前和安全生长期延长对提高温光资源利用和产量有利,但高温热害增多不利于再生稻优质高产。
长江中下游典型种植业氨排放特征与减排关键技术
夏永秋
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210247
摘要:
长江中下游稻、菜、果种植业发达,是氨挥发的主要场所, 迫切需要掌握其氨排放特征与减排关键技术。本文系统梳理了十三五国家重点研发计划项目课题“长江中下游种植业高效控氨减排关键技术研发”取得的主要进展, 并展望了十四五期间的研究重点。取得的主要研究结果包括: 1)明确了典型稻菜果氨排放系数与特征, 稻田氨排放系数和变异最大, 平均为14.2%, 露天蔬菜次之(平均为11.2%), 果树最低(平均为4.76%)。2)以“减、抑、控、固” 全链条氨减排思路, 提出稻田优化减氮技术、稻田深施控氨技术、稻田周丛生物成膜抑氨技术、果树大颗粒肥料深施与蔬菜新型缓释肥等减排技术, 实现了高效控氨减排的目标。十四五期间, 建议加强氨挥发损失的长期原位监测与模拟, 氨减排环境和经济效益核算, 以及操作简易、成本低廉的氨挥发减排技术研发。 长江中下游稻、菜、果种植业发达,是氨挥发的主要场所, 迫切需要掌握其氨排放特征与减排关键技术。本文系统梳理了十三五国家重点研发计划项目课题“长江中下游种植业高效控氨减排关键技术研发”取得的主要进展, 并展望了十四五期间的研究重点。取得的主要研究结果包括: 1)明确了典型稻菜果氨排放系数与特征, 稻田氨排放系数和变异最大, 平均为14.2%, 露天蔬菜次之(平均为11.2%), 果树最低(平均为4.76%)。2)以“减、抑、控、固” 全链条氨减排思路, 提出稻田优化减氮技术、稻田深施控氨技术、稻田周丛生物成膜抑氨技术、果树大颗粒肥料深施与蔬菜新型缓释肥等减排技术, 实现了高效控氨减排的目标。十四五期间, 建议加强氨挥发损失的长期原位监测与模拟, 氨减排环境和经济效益核算, 以及操作简易、成本低廉的氨挥发减排技术研发。
棉隆土壤消毒对党参育苗田杂草群落特征的影响*
王红燕, 陈垣, 郭凤霞, 焦旭升, 张碧全, 刘慧莉
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210258
摘要:
为了探寻党参育苗田杂草防控途径, 在甘肃省宕昌县党参主产区采用含98%棉隆微粒剂对土壤消毒(F)后进行党参育苗, 以未消毒为对照(CK), 出苗后定期比较两育苗田杂草群落消长动态及其差异。结果表明:1)未消毒对照田发生杂草14种(10科14属), 优势杂草有鹅肠菜、刺儿菜、田旋花、长裂苦苣菜和狗尾草。消毒田与未消毒对照田杂草群落相似度(weed community similarity, WCs)为83.3%, 与未消毒对照田相比较, 消毒田出苗期杂草减少5种, 生长期减少3种(萹蓄、灰绿藜和细果角茴香), 平均减少39.8%, 平均WCs降低9.9%。2)土壤消毒使党参育苗前期杂草多样性增加, 恶性杂草种群丰度降低, 并显著抑制其再生力。3)土壤消毒可有效降低杂草发生密度, 消毒田较未消毒对照田6月上旬杂草每平米减少477株, 6月下旬至10月减少143株, 杂草平均密度和鲜生物量分别降低89.0%和77.5%, 育苗前期可显著抑制鹅肠菜、心叶野荞麦等有性繁殖杂草的初生量, 后期可显著抑制长裂苦苣菜、田旋花等多年生兼性繁殖杂草的再生力。这说明播前采用98%棉隆微粒剂 土壤消毒可有效抑制并减轻党参育苗田一年生杂草危害程度, 但对多年生深根系杂草需配合及早除草管理。 为了探寻党参育苗田杂草防控途径, 在甘肃省宕昌县党参主产区采用含98%棉隆微粒剂对土壤消毒(F)后进行党参育苗, 以未消毒为对照(CK), 出苗后定期比较两育苗田杂草群落消长动态及其差异。结果表明:1)未消毒对照田发生杂草14种(10科14属), 优势杂草有鹅肠菜、刺儿菜、田旋花、长裂苦苣菜和狗尾草。消毒田与未消毒对照田杂草群落相似度(weed community similarity, WCs)为83.3%, 与未消毒对照田相比较, 消毒田出苗期杂草减少5种, 生长期减少3种(萹蓄、灰绿藜和细果角茴香), 平均减少39.8%, 平均WCs降低9.9%。2)土壤消毒使党参育苗前期杂草多样性增加, 恶性杂草种群丰度降低, 并显著抑制其再生力。3)土壤消毒可有效降低杂草发生密度, 消毒田较未消毒对照田6月上旬杂草每平米减少477株, 6月下旬至10月减少143株, 杂草平均密度和鲜生物量分别降低89.0%和77.5%, 育苗前期可显著抑制鹅肠菜、心叶野荞麦等有性繁殖杂草的初生量, 后期可显著抑制长裂苦苣菜、田旋花等多年生兼性繁殖杂草的再生力。这说明播前采用98%棉隆微粒剂 土壤消毒可有效抑制并减轻党参育苗田一年生杂草危害程度, 但对多年生深根系杂草需配合及早除草管理。
农业碳达峰和碳中和专题
基于控制论的农业低碳发展方略
骆世明
摘要:
农业的对象是具备控制论系统特征的农业生态系统。农业低碳发展属于生态农业发展范畴。生态农业低碳发展的 人为直接调控方法 分别来源于传统和民间的农业实践探索、跨学科的现代农业科学研究以及生态友好的高新技术。为了达到低碳目标, 不同来源的方法只要有利于系统在整体上顺应和强化 自然调控过程 就可以根据其在具体系统内的兼容性、协同性和有效性进行选择, 并进一步优化组合。这有利于形成多样化的生态农业低碳模式与技术体系。政府自上而下的推进和民间自下而上的行动属于农业生态系统的 人为间接调控 过程, 需要配合形成社会合力, 有效推进生态农业低碳发展, 助力我国碳中和目标的实现。 农业的对象是具备控制论系统特征的农业生态系统。农业低碳发展属于生态农业发展范畴。生态农业低碳发展的 人为直接调控方法 分别来源于传统和民间的农业实践探索、跨学科的现代农业科学研究以及生态友好的高新技术。为了达到低碳目标, 不同来源的方法只要有利于系统在整体上顺应和强化 自然调控过程 就可以根据其在具体系统内的兼容性、协同性和有效性进行选择, 并进一步优化组合。这有利于形成多样化的生态农业低碳模式与技术体系。政府自上而下的推进和民间自下而上的行动属于农业生态系统的 人为间接调控 过程, 需要配合形成社会合力, 有效推进生态农业低碳发展, 助力我国碳中和目标的实现。
氨排放
氮肥深施对太湖地区稻田氨挥发影响
王书伟, 林静慧, 吴正贵, 陈吉, 潘云俊, 盛雪雯
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210119
摘要(68) HTML(12) PDF(28)
摘要:
NH3挥发是稻田氮素损失的重要途径之一, 基于基肥期尿素氮肥深施、追肥期用缓释肥替代尿素和配施脲酶抑制剂对太湖地区水稻生长季NH3挥发影响少有报道。为此, 本研究共设置了7个原位试验处理: 1)空白处理, 不施氮肥(CK); 2)当地常规氮肥表施处理, 施氮量300 kg∙hm−2 (SN300); 3)减氮10%, 氮肥表施处理, 施氮量为270 kg∙hm−2 (SN270); 4)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素处理(DN270); 5)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素+脲酶抑制剂(DN270+UI); 6)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施缓释肥(DN270+SR); 7)减氮10%+基肥深施+追肥表施缓释肥+脲酶抑制剂(DN270+SR+UI)。与常规尿素表施SN300处理NH3累积排放量相比, 采用基肥深施可降低78.2%~85.2%的基肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且追肥期配施脲酶抑制剂(DN270+UI处理)可降低30.4%的分蘖肥期NH3排放量和25.3%的穗肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且水稻追肥期用缓释肥替代尿素(DN270+SR处理)可降低36.4%的分蘖肥期NH3排放量和28.1%的穗肥期NH3排放量。整个水稻生长季NH3累积排放量大小为SN300>SN270>DN270>DN270+UI>DN270+SR>DN270+SR+UI, 其中DN270+SR+UI处理下NH3排放量最小, 与SN300处理相比, 可显著降低50.9%的NH3累积排放量(P<0.05)。除CK外, 各处理间水稻产量差异不显著, 单位水稻产量NH3排放强度以DN270+SR+UI处理下最小, 与SN300处理相比, 可显著降低52.5%单位水稻产量氨排放强度(P<0.05)。综合考虑经济生态环境效益, 在南方典型稻田中采用基肥期尿素深施可有效地降低氨挥发量, 是一种值得推广的稻田氨减排模式, 在追肥期用缓释肥替代尿素同时配施脲酶抑制剂可进一步提高NH3减排效果。 NH3挥发是稻田氮素损失的重要途径之一, 基于基肥期尿素氮肥深施、追肥期用缓释肥替代尿素和配施脲酶抑制剂对太湖地区水稻生长季NH3挥发影响少有报道。为此, 本研究共设置了7个原位试验处理: 1)空白处理, 不施氮肥(CK); 2)当地常规氮肥表施处理, 施氮量300 kg∙hm−2 (SN300); 3)减氮10%, 氮肥表施处理, 施氮量为270 kg∙hm−2 (SN270); 4)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素处理(DN270); 5)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施尿素+脲酶抑制剂(DN270+UI); 6)减氮10%+基肥氮深施+追肥表施缓释肥(DN270+SR); 7)减氮10%+基肥深施+追肥表施缓释肥+脲酶抑制剂(DN270+SR+UI)。与常规尿素表施SN300处理NH3累积排放量相比, 采用基肥深施可降低78.2%~85.2%的基肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且追肥期配施脲酶抑制剂(DN270+UI处理)可降低30.4%的分蘖肥期NH3排放量和25.3%的穗肥期NH3排放量, 基肥减氮深施且水稻追肥期用缓释肥替代尿素(DN270+SR处理)可降低36.4%的分蘖肥期NH3排放量和28.1%的穗肥期NH3排放量。整个水稻生长季NH3累积排放量大小为SN300>SN270>DN270>DN270+UI>DN270+SR>DN270+SR+UI, 其中DN270+SR+UI处理下NH3排放量最小, 与SN300处理相比, 可显著降低50.9%的NH3累积排放量(P<0.05)。除CK外, 各处理间水稻产量差异不显著, 单位水稻产量NH3排放强度以DN270+SR+UI处理下最小, 与SN300处理相比, 可显著降低52.5%单位水稻产量氨排放强度(P<0.05)。综合考虑经济生态环境效益, 在南方典型稻田中采用基肥期尿素深施可有效地降低氨挥发量, 是一种值得推广的稻田氨减排模式, 在追肥期用缓释肥替代尿素同时配施脲酶抑制剂可进一步提高NH3减排效果。
不同水氮管理对梨园土壤氨挥发的影响
邢寒冰, 董文旭, 庞桂斌, 胡春胜
, doi: 10.13930/j.cnki.cjea.210133
摘要(26) HTML(1) PDF(12)
摘要:
根际注射施肥在果树种植上应用广泛, 但目前注射施肥及配套灌溉管理对果园氨挥发的影响尚不明确。本文于2019年3—9月在河北省晋州市果园示范基地进行, 利用动态箱法分析了梨树追肥时期不同水氮管理下土壤氨挥发速率和损失量的变化规律。试验设置5个处理: 不施肥(CK)、氮肥表面撒施+常规灌溉(BW1)、注射施肥+常规灌溉(IW1)、氮肥表面撒施+节水灌溉(BW2)、注射施肥+节水灌溉(IW2)。结果表明, 各处理各时期氨挥发基本在施肥后1 d达到峰值,在5-10 d后结束。BW1、IW1、BW2、IW2氨挥发损失量差异均达显著水平(P<0.05),分别为24.05 kg·hm−2、8.43 kg·hm−2、31.94 kg·hm−2和14.06 kg·hm−2 ; 与传统管理(BW1)相比注射施肥处理(IW1和IW2)减排率分别达64.95%与41.54%。撒施处理氨挥发受灌溉量影响较大, 根际注射施肥可以显著降低氨挥发的排放, 且受灌溉量影响较小。相关系分析表明, 氨挥发与土壤铵态氮含量和pH呈正相关, 与硝态氮含量呈负相关, 且与铵态氮和硝态氮的相关性均达到极显著水平(P<0.01); 土壤水分与铵态氮呈正相关且达极显著水平(P<0.01)。与传统管理方式相比, 根际注射施肥与节水灌溉结合是减少果园氨挥发的有效途径之一。 根际注射施肥在果树种植上应用广泛, 但目前注射施肥及配套灌溉管理对果园氨挥发的影响尚不明确。本文于2019年3—9月在河北省晋州市果园示范基地进行, 利用动态箱法分析了梨树追肥时期不同水氮管理下土壤氨挥发速率和损失量的变化规律。试验设置5个处理: 不施肥(CK)、氮肥表面撒施+常规灌溉(BW1)、注射施肥+常规灌溉(IW1)、氮肥表面撒施+节水灌溉(BW2)、注射施肥+节水灌溉(IW2)。结果表明, 各处理各时期氨挥发基本在施肥后1 d达到峰值,在5-10 d后结束。BW1、IW1、BW2、IW2氨挥发损失量差异均达显著水平(P<0.05),分别为24.05 kg·hm−2、8.43 kg·hm−2、31.94 kg·hm−2和14.06 kg·hm−2 ; 与传统管理(BW1)相比注射施肥处理(IW1和IW2)减排率分别达64.95%与41.54%。撒施处理氨挥发受灌溉量影响较大, 根际注射施肥可以显著降低氨挥发的排放, 且受灌溉量影响较小。相关系分析表明, 氨挥发与土壤铵态氮含量和pH呈正相关, 与硝态氮含量呈负相关, 且与铵态氮和硝态氮的相关性均达到极显著水平(P<0.01); 土壤水分与铵态氮呈正相关且达极显著水平(P<0.01)。与传统管理方式相比, 根际注射施肥与节水灌溉结合是减少果园氨挥发的有效途径之一。