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2017年  第25卷  第1期

生态农业与农业生态系统·专题
农业生态转型态势与中国生态农业建设路径
骆世明
2017, 25(1): 1-7. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160838
摘要(3891) HTML (41) PDF(3358)
摘要:
人类农业经历过刀耕火种、传统小型农业和工业化农业等形态之后,正在进入一个农业的生态化阶段。各国实施农业生态转型的转折点通常在人均GDP达1万~3万美元左右。不同国家、地区和国际社会根据不同社会背景,分别采用了不同的转型策略、转型路径和转型名称。我国社会经济发展水平已经接近和到达实施农业生态转型的拐点。中国2015年起连续出台了一系列重大的政策措施,从发展目标、指导思想、发展方式、实施手段和管理制度等方面全面推进农业的生态转型,生态农业得到了社会的广泛认可和关注。明确生态农业概念与其他相关概念的关系有利于形成农业生态转型的合力。文章在分析我国农业生态转型的优势与挑战之后,提出了我国未来农业生态转型的方略。
从生态农业到生态文明建设--纪念马世骏先生诞辰100周年暨生态工程理念发表 36周年
孙鸿良, 齐晔
2017, 25(1): 8-12. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.161065
摘要(1398) HTML (4) PDF(751)
摘要:
“整体、协调、循环、再生”是马世骏先生1979年提出的生态工程理念。他指出:“生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理,结合系统工程的最优化方法,设计的分层多级利用物质的生产工艺系统”。1987年马世骏先生又进一步指出:“运用了生态工程原理建立起来的农业才是生态农业”。本文以几个生态农业模式表明其理念的正确性和先进性,并阐明生态农业是当代生态文明的重要组成部分。生态农业由一个个生态工程所建成,而生态工程实质上是以生态学原理为依据的生态系统设计。最后提出了加速生态农业建设的几点建议。
中国南方农业生态系统可持续发展面临的问题及对策
黄国勤
2017, 25(1): 13-18. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160658
摘要(1248) HTML (33) PDF(1367)
摘要:
南方农业生态系统在我国整个农业生态系统中占有重要地位和作用,具有结构的复杂性、功能的多样性、生产的高效性、价值的珍贵性和开发利用潜力的巨大性等特征。当前,南方农业生态系统存在着耕地撂荒、地力下降、土壤污染、灾害频繁、效益低下和后劲不足等方面的问题,严重制约着生态系统的可持续发展。为实现南方农业生态系统的可持续发展,应采取以下对策和措施:(1)实行集约用地;(2)开展环境整治;(3)推行轮作休耕;(4)实施用养结合;(5)优化系统结构;(6)深化农村改革。
禾豆间作氮素高效利用机理及农艺调控途径研究进展
柴强, 胡发龙, 陈桂平
2017, 25(1): 19-26. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160603
摘要(1215) HTML (17) PDF(985)
摘要:
为保障粮食安全,农业生产中化肥使用极为普遍,但过量使用,往往引起地下水污染、温室效应加剧、生物多样性降低等多种环境和生态问题。禾豆间作系统由于不同作物生物学特性和氮素利用存在差异,进行合理调控可充分发挥生物固氮优点,从而减少化肥投入,提高生产效益,是一种稳产、高产、高效可持续的种植体系。该系统中“氮转移”、“氮阻遏”消减和氮素时空分异是目前研究的热点,也是促进豆科作物固氮、减少化肥投入的有效途径,可实现禾、豆两种作物对氮素的高效利用。特别是该系统中作物品种、施氮制度、空间布局以及种植密度等农艺措施是对种间关系进行调控的必要手段,合理优化可有效促进禾/豆间作竞争与互补协同作用,增强氮素协调利用,从而挖掘两种作物对氮素高效利用的生物学潜力。为此,本文基于前人研究成果和农业可持续发展观点,重点综述了国内外有关禾豆间作氮素高效利用主要机理及相关农艺调控途径的研究现状,旨在为构建简易、高产、高效、氮肥节约型禾豆间作模式提供有力的科学依据和理论支撑。
采用植物化感作用与诱捕作物消除列当土壤种子库
马永清
2017, 25(1): 27-35. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160806
摘要(1130) HTML (1) PDF(961)
摘要:
研究证明化感作用需要满足如下4个方面:1)供体植物释放化感物质使得受体植物受到连续和定量的影响;2)能从供体植物中分离、鉴定得到化感物质,而且这些化感物质无论是在室内还是在田间,都能对在自然生态系统中邻近的伴生植物产生效应;3)供体植物产生和释放的化感物质在自然条件下能以足够的浓度到达邻近受体植物;4)以足够生物活性到达受体植物的化感物质能够被吸收并能够影响受体植物的生理生化过程,而且这种影响必须排除受体植物的生长发育不是由于竞争、动物侵害、病菌感染以及物理环境等非化感因素产生的影响。列当是列当科(Orobanchaceae)列当属(Orobanche)的根寄生植物,是一种寄生于其他植物根部的全寄生植物。全世界已发现100种列当属根寄生植物,在我国危害较为严重的是向日葵列当(O. cumana)和瓜列当(O. aegyptiace)。向日葵列当主要分布在陕西北部、河北、新疆、山西、内蒙古及东北三省,主要危害向日葵。瓜列当主要分布在新疆,危害瓜类、番茄、马铃薯。列当杂草的种子体积小、重量轻(3~6 μg),而且每株植物可以生产大量种子。这些种子数量巨大且在土壤中可以保持生存力长达15~20年以上。成熟后的列当种子需要经过一段时间的后熟过程,完成后熟的列当种子在发芽之前需要1~2周时间在一定的温度和湿度条件下进行预培养,预培养后的列当种子还必须从寄主那里获得一个化学物质才能发芽,在自然条件下这种发芽刺激物质是由寄主或非寄主植物的幼根分泌提供的。获得该物质后,列当种子的“发芽管”可在数日内长出种皮,之后在吸器诱导物质的作用下很快形成吸器,与寄主根吸附并穿入根内后与寄主根的木质部形成联结,从寄主植物那里竞争性地夺取水分、养分及生长激素。由于列当属植物是根寄生杂草,在没有长出地面之前,它已经给作物造成严重的伤害,所以不易控制,有效的途径是尽量减少土壤中的列当种子含量。诱捕作物是指该作物的根系能够分泌列当属植物种子发芽的刺激物质,但是又不会被列当正常寄生,诱捕作物本身可以进行正常收获。由于列当属植物种子的生命只有一次,发芽后不能寄生就会死亡,这种发芽又称之为“自杀发芽”,如此可以在列当找不到寄主之前死亡,从而大大降低土壤中列当的种子库。本文介绍了作者项目组从事采用化感作用与诱捕作物(小麦、玉米、棉花、大豆等)消除列当土壤种子库最新研究进展。
植物化感物质对种子萌发的影响及其生态学意义
陈锋, 孟永杰, 帅海威, 罗晓峰, 周文冠, 刘建伟, 杨文钰, 舒凯
2017, 25(1): 36-46. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160632
摘要(1627) HTML (51) PDF(2144)
摘要:
化感现象作为植物之间的一种相互作用方式,在农林业生产中广泛存在。合理利用植物之间的化感作用,对于生产实践具有重要的指导意义。研究表明,化感物质可促进或抑制不同物种种子的萌发过程,这对于植物的生长发育、植物群落的组成与分布以及生态系统的平衡有着重要影响。本文从化感物质对种子萌发的影响与其生态学意义两个方面进行了综述。一方面,在阐述化感作用影响种子萌发的基础上,进一步总结了化感物质抑制植物种子萌发的生理生化机制。包括:化感物质通过抑制胚根和胚轴的伸长,破坏亚细胞结构,干扰植物激素及活性氧的合成与代谢,造成细胞损伤,从而阻碍种子萌发;抑制种子中储存物质的代谢,阻碍种子萌发过程中的物质以及能量转换,导致种子萌发受阻等。另一方面,本文从化感作用在抑制农田杂草及影响生态系统稳定性两个方面,阐述了化感物质调控种子萌发的生态学意义。讨论了农作物的化感抑草作用,农林业生产中的化感自毒作用以及化感作用造成的生物入侵等,以期为农林业生产提供借鉴。最后,根据目前研究进展,对本领域未来研究方向进行了展望和讨论。
基于GIS的台湾青枣在福建引扩种的气候适宜性区划
李丽纯, 陈福梓, 王加义, 陈惠, 林晶, 李丽容
2017, 25(1): 47-54. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160641
摘要(1007) HTML (29) PDF(785)
摘要:
为合理利用福建气候资源、优化台湾青枣在福建的种植布局,基于GIS开展台湾青枣在福建引扩种的气候适宜性区划。根据台湾青枣的生长气象指标、生命周期和生产管理特点,选取≥10℃年活动积温(∑ T≥10℃)、年平均气温(Tavg)、90%保证率年极端最低气温(T90%JDW)、年降水量(R)、年日照时数(S)5个气象因子作为区划指标,构建台湾青枣的气候适宜性区划指标体系;采用专家打分法和层次分析法对区划指标进行权重分析,建立气候适宜指数算法;基于气象要素值、经度、纬度、海拔高度,通过线性回归建立5个区划指标的小网格推算模型;结合小网格推算模型和气候适宜指数算法,开展台湾青枣在福建引扩种的气候适宜性区划;采用前期相关研究成果、青枣种植现状对区划结果的可靠性进行验证。结果表明:台湾青枣的适宜种植区主要分布在泉州市辖区以南的沿海县市和漳州市的部分内陆县市;次适宜区主要分布在福建中部沿海地区及龙岩南部的永定、上杭部分乡镇,该区种植青枣可能遭受寒冻害,应注意低温防护;其余县市为不适宜种植区。区划结果与前期研究成果和青枣种植现状一致。研究结果可为台湾青枣在福建的引种、扩种和种植结构调整提供参考。
基于MODIS数据的内蒙古野火时空变化特征
贾旭, 高永, 齐呼格金, 魏宝成, 崔向新, 蒙仲举, 唐国栋
2017, 25(1): 127-135. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160577
摘要(1266) HTML (3) PDF(1432)
摘要:
野火是陆地生态系统的重要干扰因子, 影响生态系统的演替和更新。研究基于MCD45A1火烧迹地和MCD12Q1土地利用数据, 提取2002-2014年内蒙古不同生态分区、土地利用类型的过火面积及火点分布, 分析该区域野火的时空分布格局, 同时结合降水数据, 探讨野火年际变化对降水的响应特性。结果表明: 1) 2002-2014年内蒙古野火火点空间分布格局表现为由东北向西南逐渐减少, 高密度火点主要分布在中蒙边境区域、森林-草原区以及平原典型农耕区。2) 内蒙古野火过火面积2003年最大, 2006年次之, 2010年最小, 分析表明过火面积的年际变动与火灾高发月降水异常有关。过火面积的季节变化表现为春秋多, 冬夏少, 尤其是3月、4月、5月和9月灾情严重。在7大生态分区中, 90%的过火面积集中在兴安岭山地丘陵区、呼伦贝尔高平原丘陵区和锡林郭勒高平原区, 过火面积占比分别为52%、28%和10%。3) 野火干扰最严重的土地利用类型为草地, 火点主要集中分布于草甸草原和典型草原, 其次为农业用地和林地, 对其他类型干扰程度最小。充分认识野火时空分布格局有利于深入了解其发生规律, 为区域火灾预警监测提供科学依据。
作物栽培与生理生化
大气CO2浓度升高对谷子生长发育及玉米螟发生的影响
刘紫娟, 李萍, 宗毓铮, 董琦, 郝兴宇
2017, 25(1): 55-60. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160687
摘要(1264) HTML (4) PDF(1052)
摘要:
人类活动导致全球大气CO2浓度持续升高,研究大气CO2浓度升高对C4作物谷子(Setaria italica)生长发育及虫害发生的影响,可以为谷子等C4作物制订应对气候变化栽培措施提供理论依据。本研究利用OTC(Open Top Chamber)系统,设两个CO2浓度梯度(正常大气CO2浓度、正常CO2浓度+200 μmol·mol-1)模拟CO2浓度升高对谷子生长发育的影响。结果表明:大气CO2浓度升高后,谷子净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、叶片蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)分别增加38.73%、27.53%、6.93%和40.56%;谷子叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)显著下降,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSII)和表观电子传递效率(ETR)显著增加,而对光化学淬灭系数(qP)无显著影响;此外,谷子株高、茎粗和小穗数分别增加3.41%、13.28%和13.11%;而叶重、茎重、千粒重、单株粒数和产量无显著变化,穗重和地上部分生物量分别显著下降12.8%和7.44%;大气CO2浓度升高后,谷子灌浆期和收获期玉米螟(Ostrinia furnacalis)发生数量显著增加。大气CO2浓度升高将有利于谷子的生长发育,但会增加玉米螟危害。
稻虾共作模式对涝渍稻田土壤理化性状的影响
佀国涵, 彭成林, 徐祥玉, 徐大兵, 袁家富, 李金华
2017, 25(1): 61-68. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160661
摘要(1628) HTML (93) PDF(998)
摘要:
稻虾共作模式是一种以涝渍水田为基础,以种稻为中心,稻草还田养虾为特点的复合生态系统。本文通过10年(2005-2015年)定位试验,以中稻单作模式为对照,研究了稻虾共作模式对0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤理化性状以及水稻产量的影响;采用投入产出法,评估了稻虾共作模式的经济效益。结果表明,长期稻虾共作模式显著降低了15~30 cm土层的土壤紧实度,其在15 cm、20 cm、25 cm和30 cm处的土壤紧实度较中稻单作模式分别降低了20.9%、29.9%、24.8%和14.7%。长期稻虾共作模式提高了0~40 cm土层中>0.25 mm水稳性团聚体数量、平均质量直径和几何平均直径,但降低了0~20 cm土层的团聚体分形维数。相对于中稻单作模式,长期稻虾共作模式显著提高了0~40 cm土层有机碳、全钾和碱解氮含量,0~30 cm土层全氮含量,0~10 cm土层全磷和速效磷含量以及20~40 cm土层速效钾含量。稻虾共作模式显著降低了0~10 cm土层还原性物质总量,但提高了20~30 cm土层土壤还原性物质总量。稻虾共作模式的水稻产量较中稻单作模式显著提高,增幅为9.5%,其总产值、利润和产投比较中稻单作模式分别增加了46 818.0元·hm-2、40 188.0元·hm-2和100.0%。可见稻虾共作模式改善了土壤结构,增加了土壤养分,提高了水稻产量以及经济效益,但增加了10 cm以下土层潜育化的风险。
绿洲灌区小麦免耕秸秆还田对后作玉米产量性能指标的影响
郭瑶, 柴强, 殷文, 冯福学, 赵财, 于爱忠
2017, 25(1): 69-77. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160639
摘要(1092) HTML (4) PDF(717)
摘要:
产量性能是决定作物生长发育和产量形成的关键因素,研究前茬秸秆处理方式对后茬作物产量性能指标的影响,对于建立高效种植制度、优化栽培措施具有重要指导意义。2009-2012年,在甘肃河西绿洲灌区,通过田间定位试验,研究了前茬小麦不同秸秆还田和耕作措施(NTSS:25 cm高茬收割立茬免耕;NTS:25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕;TIS:25 cm高茬等量秸秆翻耕;CT:不留茬翻耕对照)对后作玉米产量性能指标的影响,以期为优化试区玉米种植模式提供依据。结果表明,与CT相比,前茬小麦秸秆还田降低了后作玉米大喇叭口期之前的叶面积指数(LAI)与光合势(LAD),但增大了吐丝期之后的LAI与LAD,延缓了衰老,以NTSS、NTS延缓衰老作用突出;NTSS、NTS和TIS处理玉米全生育期的平均叶面积指数(MLAI)比CT分别提高12.8%、19.1%和7.0%,总光合势分别提高12.9%、18.6%和6.8%,免耕秸秆还田(NTSS和NTS)提高MLAI和LAD的效果最好。免耕秸秆还田提高了玉米全生育期的平均净同化率(MNAR),以NTSS提高作用明显,较CT高10.7%;但净同化率(NAR)表现为吐丝期之前增大,吐丝期之后降低。NTSS、NTS提高了后作玉米的籽粒产量,比CT分别高13.0%、15.6%,TIS比CT提高7.9%,NTS增产效应最大。不同秸秆还田及耕作方式下,玉米籽粒产量与MLAI、穗数(EN)、穗粒数(KNE)呈极显著正相关性,与收获指数(HI)呈显著正相关性,但与MNAR无显著相关性。MLAI、EN、KNE增加、HI提高是前茬小麦免耕秸秆还田提高后作玉米产量的主要原因。前茬秸秆免耕还田优化后茬玉米主要产量性能指标的效果最好。因此,前茬小麦25 cm秸秆覆盖免耕还田是绿洲灌区优化后作玉米产量性能指标及获得高产的可行栽培措施。
茄子与香蕉轮作配施生物有机肥对连作蕉园土壤微生物区系的影响
洪珊, 剧虹伶, 阮云泽, 卢明, 王蓓蓓, 赵艳, 邓燕, 尹黎燕
2017, 25(1): 78-85. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160609
摘要(1259) HTML (126) PDF(863)
摘要:
连作现象在香蕉生产上非常普遍,而长期连作会导致严重的连作障碍。本文针对香蕉连作障碍,选择连作香蕉13年的地块,采用常规方法结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,在田间条件下研究了轮作茄子配施生物有机肥对高发枯萎病连作蕉园土壤可培养微生物数量、土壤化学性状以及土壤细菌群落结构的影响。结果表明:与连作香蕉相比,轮作茄子处理可显著降低可培养尖孢镰刀菌数量,使其数量从种植初的104 cfu·g-1(干土)下降到103 cfu·g-1(干土),同时提高了土壤pH,增加了土壤有机质、速效钾、碱解氮含量。无论是轮作还是连作种植模式,与配施普通有机肥相比,配施生物有机肥对可培养尖孢镰刀菌、真菌和细菌数量影响均不显著;但在轮作模式下,施用生物有机肥处理的细菌数量与真菌数量比值(B/F,381.2)显著高于配施普通有机肥处理(270.3)。PCR-DGGE分析结果表明,轮作茄子配施生物有机肥显著改变了土壤细菌群落结构,增加了细菌丰度、稳定性和多样性,其中多样性指数(Shannon-Wiener指数,3.22)较连作香蕉配施普通有机肥处理(2.89)显著增加。以上结果表明,茄子与香蕉轮作有利于连作蕉园土壤的微生态环境,同时轮作配施生物有机肥效果更优。
灌溉方式对优质晚稻田褐飞虱及黑肩绿盲蝽迁入及迁出的影响--湖南省益阳市个例分析
李超, 刘洋, 陈恺林, 何洋, 杨坚, 汤文光, 周学其, 张玉烛
2017, 25(1): 86-94. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160549
摘要(1037) HTML (2) PDF(809)
摘要:
黑肩绿盲蝽是褐飞虱的重要天敌之一,且具有明显伴迁现象。研究灌溉方式对优质晚稻田褐飞虱及黑肩绿盲蝽的迁入及迁出,可为优质晚稻田褐飞虱的综合防治提供理论与技术支撑。本试验设置半隔离与全隔离两种隔离方式,研究长期灌溉、湿润灌溉、间歇灌溉及非充分灌溉对优质晚稻田褐飞虱及黑肩绿盲蝽迁入及迁出的影响。结果表明:不同年份,优质晚稻田褐飞虱及黑肩绿盲蝽的迁入及迁出差异较大,2015年,由于晚稻生育中后期气温低及降雨频繁,各灌溉处理下的褐飞虱及黑肩绿盲蝽均未发生迁入。2014年,晚稻生育中后期温度较高,褐飞虱及黑肩绿盲蝽发生迁飞。从迁入情况来看,非充分灌溉下褐飞虱发生早、基数大导致迁入量最低;间歇灌溉的迁入比(迁入量/迁入时段种群增加量)最大;非充分灌溉及湿润灌溉下黑肩绿盲蝽的迁入时期早于其他灌溉方式8 d左右。从迁出情况看,长期灌溉下褐飞虱发生外迁的时期早于其他灌溉方式11 d左右;间歇灌溉的褐飞虱迁出量最大,湿润灌溉的迁出比(迁出量/迁出时段种群消减量)最大;非充分灌溉下黑肩绿盲蝽的迁出量及迁出比均最大。表明非充分灌溉虽然减少了褐飞虱的迁入,但迁入前褐飞虱的种群增加量要远大于其他灌溉方式的迁入量,且会促进天敌黑肩绿盲蝽的外迁,增加了褐飞虱大发生的风险,不利于褐飞虱的综合防治;长期灌溉能有效降低褐飞虱的迁入及天敌黑肩绿盲蝽的外迁;湿润灌溉及间歇灌溉会促进褐飞虱的外迁,同时,间歇灌溉会显著(P < 0.05)减少天敌黑肩绿盲蝽的外迁。
苯甲酸胁迫下间作对蚕豆自毒效应的缓解机制
陈玲, 董坤, 杨智仙, 董艳, 汤利, 郑毅
2017, 25(1): 95-103. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160541
摘要(1013) HTML (10) PDF(899)
摘要:
苯甲酸是引起蚕豆连作障碍的主要自毒物质之一。本文采用水培试验,研究了不同浓度苯甲酸[C0(0 mg·L-1)、C1(50 mg·L-1)、C2(100 mg·L-1)和C3(200 mg·L-1)]处理对与小麦间作的蚕豆幼苗生长和枯萎病发生的影响,从生理抗性角度探讨小麦与蚕豆间作对缓解苯甲酸自毒效应的机制,为合理利用间作缓解连作障碍,实现农业可持续发展提供科学依据。结果表明:与C0处理相比,不同浓度苯甲酸处理均显著抑制了蚕豆幼苗的生长,并且随处理浓度升高,抑制效应增强;同时显著提高了蚕豆枯萎病发病率和病情指数;蚕豆根系和叶片的MDA含量显著提高,但抗氧化酶(POD和CAT)活性和病程相关蛋白(β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶)活性均随苯甲酸处理浓度升高而降低。表明不同浓度苯甲酸处理均显著抑制了蚕豆的生长,降低蚕豆的生理抗性而促进枯萎病发生。与单作蚕豆相比,蚕豆与小麦间作显著提高了苯甲酸胁迫下蚕豆的地上部干重(17.0%~47.1%),降低了发病率(11.1%~25.0%)和病情指数(20.0%~42.1%);蚕豆根系和叶片中POD活性分别提高12.9%~16.9%和9.3%~24.9%,CAT活性分别提高10.3%~54.0%和6.6%~20.5%,蚕豆根系的β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性分别提高4.7%~13.1%和6.7%~15.8%,MDA含量分别降低19.5%~25.4%和20.5%~29.9%。C2处理下间作提高抗氧化酶和病程相关蛋白活性的效果最好,抗病效果最佳。表明小麦与蚕豆间作通过提高蚕豆的生理抗性而减轻苯甲酸引起的枯萎病危害,促进蚕豆生长,是缓解苯甲酸自毒效应的有效措施。
农业资源与环境
沙坡头区直插式根灌条件下土壤水分变化分析
马振勇, 杜虎林, 刘荣国, 严子柱, 刘立刚, 刘超, 牛金帅
2017, 25(1): 104-117. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160596
摘要(942) HTML (1) PDF(561)
摘要:
为提高沙坡头地区造林过程中的水分利用效率,制定最优化的灌溉制度,在宁夏中卫沙坡头自然保护区,两年生固沙梭梭(Haloxy lonammodendron)林展开直插式根灌节水试验,分析和模拟直插式根灌过程中土壤水分入渗和消退规律。结果表明:1)直插式根灌过程中,土壤含水量随灌水时间的变化符合Logistic曲线变化;停灌后,土壤水分消退规律符合幂函数模型变化。2)本试验条件下,不同土层土壤水分最大入渗速率依次为60 cm >40 cm >80 cm >100 cm >20 cm,达到最大入渗速率的时间40 cm土层最短,平均为1.22 h,100 cm土层最长,平均为4.57 h;1 m深土层土壤水分最大入渗速率平均为1.65%·h-1,达到最大入渗速率的时间平均为2.16 h。3)根据模拟结果,建议沙坡头区梭梭林直插式根灌灌溉周期为4 d左右,单次灌水时间以6~10 h为宜。4)停灌2 h后,各土层土壤含水量消退速率随土层深度增加而增大,停灌后48 h,各土层土壤水分消退速率基本为零;梭梭全生长期,1 m深土层土壤水分消退速率在结实期最大,为2.20%·h-1,休眠期最小,为1.31%·h-1。5)直插式根灌对20 cm土层土壤水分的影响最小,对60 cm土层土壤水分影响最大;灌溉过程中,土壤水分等值线以60 cm土层等值线为中心,向表层和深层土壤辐射状分布,灌后各土层平均土壤含水量,20 cm和60 cm土层与其他各土层之间差异显著(P < 0.05)。研究表明,直插式根灌的土壤水分入渗规律符合Logistic曲线变化,消退规律符合幂函数曲线变化,直插式根灌对20 cm土层土壤水分的影响最小,对60 cm土层土壤水分影响最大,沙坡头区梭梭林直插式根灌灌溉周期为4 d左右,单次灌水时间以6~10 h为宜。
基于Sentinel-1A与Landsat 8数据的北黑高速沿线地表土壤水分遥感反演方法研究
曾旭婧, 邢艳秋, 单炜, 张毅, 王长青
2017, 25(1): 118-126. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160657
摘要(1184) HTML (16) PDF(2659)
摘要:
土壤含水量是影响水文和气候变化的基本参数,研究土壤含水量分布,对气候变化、水资源分布、农作物估产等有着重要的现实意义和科学价值。本文以2015年6月21日的Sentinel-1A(哨兵1号)双极化合成孔径雷达影像为基础,结合同时段辅助光学影像Landsat 8,对北安-黑河高速沿线地区不同植被覆盖程度下复杂地表土壤含水量进行反演研究,探讨不同极化组合方式在不同土地利用方式下的土壤水分含量反演结果。结果表明:VH极化及VH与辅助变量NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)组合反演精度分别为52.1%和53.6%,整体效果并不理想。VV极化(VV Polarization)图像和双极化VV/VH(VH Polarization)组合在裸露和低植被地区反演更具有优势,其精度分别为75.4%和59.5%,而在高植被覆盖度地区并不适用。VH极化反演结果中耕地土壤含水量比实际值低9.37%,VV极化在低植被区域土壤含水量比实际值低10.45%,在灌木及耕地地区VV/VH反演结果精度比单极化及其组合反演结果低,最高精度模型的反演是VV结合NDVI。VV与辅助变量NDVI结合能综合反映复杂地表环境下土壤含水量,其精度达84%,标准误差RMSE为2.07,比VV极化反演精度提高8.8%,RMSE比VV极化降低2.704。VV与辅助变量NDVI组合方式在中等植被覆盖地区土壤含水量反演更具有优势,并能够更好地发挥哨兵1号C波段合成孔径雷达在土壤水分研究中的潜力与有效性。
农业生态经济与生态农业
四川农村人口土地和经济系统的协调发展及时空演变
马历, 唐宏, 尹奇, 杨覃, 张湛
2017, 25(1): 136-146. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.160595
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摘要:
本文利用量化分析法和GIS空间分析法,以四川省为例,研究了在快速城镇化背景下,农村人口、土地和经济协调发展的时空变化特征及问题,以探讨农村社会经济可持续发展的出路。研究结果表明:2014年,四川农村人口-土地-经济系统以勉强协调过渡类和良好协调发展类为主,但区域间差异较大,表现为优质协调发展与严重失调衰退现象并存;从时间特征看,2000-2014年农村人口-土地-经济系统协调发展的时序变化较大,轻度失调衰退区和勉强协调过渡区有所减少,良好协调发展区逐渐增多,2000年勉强协调过渡区和良好协调发展区分别占市(州)总数的61.90%和14.29%,到2014年则分别占总数的33.34%和52.38%,而优质协调发展区和严重失调衰退区均无变化,总体呈现良好发展态势;从空间特征看,协调发展度较高的地区主要分布在平原、丘陵地区,山地、高原等自然地理条件较差区域的协调发展度则较低。总体而言,由于受地形地貌、资源禀赋和地理区位等方面的影响,四川各市(州)农村人口、土地、经济发展水平和三者间的协调发展度存在较大差异,应根据区域发展特色与不足,确定农业发展目标和重点,促进农村社会经济的可持续发展。