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2018年  第26卷  第12期

农业生态系统及其调控
有机无机肥配施对玉米-豇豆种植系统土壤N2O排放的影响
帅艳菊, 刘天奇, 曹凑贵, 李成芳
2018, 26(12): 1763-1772. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180191
摘要(733) HTML (1) PDF(603)
摘要:
在等施氮量条件下,比较有机肥与无机肥施用后旱地玉米-豇豆复种系统土壤硝化与反硝化作用、N2O排放与作物产量的变化,有助于正确认识肥料施用对N2O排放的影响,为制定大田合理的丰产减排措施提供理论依据。本研究通过田间试验,利用静态箱技术和BaPS气压过程分离技术研究了不同肥料类型处理(无机肥、有机肥、有机无机肥配施)下玉米-豇豆种植系统土壤N2O排放、硝化与反硝化作用的变化特征。结果表明:1)相对于单施无机肥或有机肥,有机无机肥配施可显著降低土壤硝化作用速率;在玉米生长季,有机无机肥配施处理平均土壤硝化作用速率分别比化肥和有机肥处理显著降低了28.74%和13.96%,豇豆生长季显著降低了24.66%和13.28%。土壤反硝化作用速率在各施肥处理间差异不显著。2)有机无机肥配施显著降低土壤N2O排放;在玉米生长季,有机无机肥配施处理分别比无机肥处理和有机肥处理显著降低33.44%和32.29%,在豇豆生长季分别显著降低27.00%和15.14%。3)相关分析表明,土壤N2O排放与硝化作用速率呈极显著相关,而与反硝化作用速率呈不显著相关。4)有机无机配施处理玉米和豇豆产量最高。因此,有机无机肥配施能有效降低玉米-豇豆系统土壤N2O排放和提高作物产量,是一项丰产低N2O排放的施肥技术,但长期有机无机肥配施对土壤N2O排放和作物产量的影响还需要进一步研究。
水培营养液作为贮热介质的热传导规律分析
马宇婧, 温祥珍, 杜莉雯, 李亚灵
2018, 26(12): 1773-1780. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180359
摘要(527) HTML (5) PDF(545)
摘要:
为掌握水培营养液的热传导变化规律,探讨叶菜生产系统营养液作为贮热介质的蓄热保温性能,在山西农业大学设施农业工程研究所叶菜生产系统中使用SH-16路温度巡检仪,测定多孔定植板条件下系统内不同深度(0 cm、5 cm、10 cm、15 cm)营养液的温度变化。试验结果表明:不同深度营养液温度变化显著不同,表层变幅最大,越往深层变幅越小;秋季营养液各深度最高温分别出现在14:00、16:00、17:40、20:00,并随着营养液深度的增加而快速降低。根据各深度日较差的变化幅度,将营养液划分为热交换层(>3℃)、热缓冲层(1~3℃)和热稳定层(0~1℃),分别位于液面表层0~5 cm、5~10 cm和10~15 cm。叶菜生产系统营养液深度为21.5 cm时,不同层次日较差变化符合对数关系:y=-2.619lnx+4.215 2,即液面以下20 cm处日较差为0℃。上述结果表明能量在营养液中是逐层进行传导的。
作物栽培与生理生态
作物水分生产函数研究进展
李中恺, 刘鹄, 赵文智
2018, 26(12): 1781-1794. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180369
摘要(629) HTML (5) PDF(853)
摘要:
作物水分生产函数(crop water production functions,CWPF)一般指作物产量(crop yield,Y)与蒸散发(evapotranspiration,ET)之间的函数关系,是作物模型中联系水分和生产力的关键。本文系统地梳理了近半个世纪以来CWPF的相关研究,发现CWPF受多种因素影响,不同地区获得的田间试验结果往往差异较大;常用的CWPF模型多是基于统计信息,缺少坚实的物理基础和可靠的理论支撑,在跨地区、跨物种应用时存在一定缺点。同时基于碳同化过程的机制模型和更为复杂的作物模型也因为参数过多而不易在实际中应用。在以往研究的基础上,从公开发表的41篇文献中筛选出592组田间试验数据,发现小麦产量与ET基本呈线性关系,但数据分布相对离散,而玉米、棉花、水稻因数据量较少其产量与ET关系不明显。利用生长季降水量和累计蒸发皿蒸发数据对不同地区获得的小麦水分生产函数进行了修正,发现改进后的小麦水分生产函数表现出较好的跨地区应用潜力(r2从0.36提高到0.75),并提出了进一步的CWPF修正思路。指出通过改进函数关系虽然能提高统计模型的可移植性,但发展机制模型仍是未来CWPF研究的根本出路。
牛粪和生物炭对苹果根系生长、土壤特性和氮素利用的影响
王芬, 刘会, 冯敬涛, 田歌, 刘相阳, 葛顺峰, 姜远茂
2018, 26(12): 1795-1801. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180394
摘要(754) HTML (23) PDF(585)
摘要:
以两年生红富士/平邑甜茶苹果为试材,采用15N同位素示踪技术,研究牛粪与生物炭不同配比对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的影响,为苹果生产中合理施肥及可持续发展提供依据。试验共设6个处理:对照(CK)、100%牛粪(T1)、75%牛粪+25%生物炭(T2)、50%牛粪+50%生物炭(T3)、25%牛粪+75%生物炭(T4)和100%生物炭(T5)。结果表明,牛粪和生物炭混施可显著改善土壤理化性状,增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,降低土壤容重。苹果根际土壤中的微生物均以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌含量最少;添加牛粪和生物炭均显著提高了根际土壤的细菌、放线菌和真菌数量,其中T2处理细菌、放线菌和真菌数量均达到最高。牛粪和生物炭混施还可促进苹果根系生长,根尖数、根表面积和根系活力等指标均在T2处理达到最高,分别较对照提高47.90%、33.47%、44.67%。表明T2处理可显著促进苹果根系的生长和根系活力的提高。与对照相比,牛粪和生物炭混合处理显著提高了苹果各器官的Ndff值、全氮量和15N吸收量,提高了15N利用率和15N残留率,降低了15N损失率。各处理15N利用率和15N残留率趋势为牛粪和生物炭混合处理最高,单施牛粪或生物炭处理次之,对照最低;15N损失率呈相反的变化趋势。其中以T2处理效果最好,15N利用率和15N残留率最高,15N损失率最低,15N利用率较对照提高5.51%,15N损失率较对照降低14.52%。综合分析认为,75%牛粪+25%生物炭处理(T2)对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的效果最好。
不同覆盖措施对枸杞根系生长和土壤环境的影响
胥生荣, 张恩和, 马瑞丽, 王琦, 刘青林, 王鹤龄
2018, 26(12): 1802-1810. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180305
摘要(600) HTML (16) PDF(488)
摘要:
耐旱枸杞是西北干旱地区重要的经济作物,为了进一步了解不同覆盖时间和覆盖材料对枸杞土壤环境和水分利用的影响,为枸杞抗旱节水栽培与水分高效利用研究提供理论依据,以3年生‘宁杞1号’为试验材料,研究了秸秆和地膜在春季和秋季进行覆盖后,枸杞根系生理特性和分布、土壤储水量和温度等根系和土壤环境的变化规律。结果表明:地膜和秸秆覆盖都可以提高土壤储水量,秋季覆盖更有利于冬季水分储存,使土壤储水量在早春分别增大到裸地对照的117.1%和114.4%;地膜和秸秆秋季覆盖使土壤平均温度比裸地对照高18.0%和7.1%,春季覆盖使平均温度比裸地对照分别高6.4%和2.3%;不同覆盖处理均可以增大根系比导率年平均值,秋季覆膜比导率变化最显著,达裸地对照的109.95%,春季覆秸秆比导率变化最小,仅为裸地对照的100.3%;覆盖处理在低温季节可以使根系活力升高,而在高温季节可以使根系活力降低;根冠比在秋季和春季覆膜后变化最显著,分别为裸地对照的87.42%和90.35%;表层0~20 cm和水平距离40~60 cm处,细根分布比例最大的均为秋季覆膜,分别达裸地对照的133.5%和116.7%,细根分布比例最小的均为春季秸秆覆盖。综合分析表明,覆盖模式与植株根系的生长、分布和土壤水分状况密切相关,使土壤环境和根系分布发生变化,更有利于利用土壤浅层和横向较远处的水分和营养物质。
不同连作年限马铃薯根系分泌物的成分鉴定及其生物效应
张文明, 邱慧珍, 张春红, 海龙
2018, 26(12): 1811-1818. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180086
摘要(638) HTML (1) PDF(523)
摘要:
为探讨马铃薯连作障碍的可能机理,在大田条件下,收集连作1~5 a(CP1-CP5)马铃薯植株的根系分泌物,采用GC-MS对根系分泌物的主要成分进行了鉴定,并通过生物检测验证了根系分泌物的生物效应。结果表明:CP1-CP5鉴定出的物质主要有酸类、糖类、胺类、醇类、酯类和嘧啶类,但各类物质的数量和含量不同。CP1-CP5中均鉴定出棕榈酸,相对含量分别为0.55%、0.87%、1.24%、1.05%和0.95%,浓度分别为7.12 mg·L-1、7.39 mg·L-1、9.46 mg·L-1、8.38 mg·L-1和8.02 mg·L-1。马铃薯根系分泌物显著抑制了马铃薯的生长,抑制作用随连作年限延长而增强。棕榈酸对马铃薯生长的抑制表现出明显的浓度效应,随浓度升高而增强。马铃薯根系分泌物明显促进了立枯丝核菌的生长,菌落直径和菌丝鲜质量表现为CP3最高,CP1最低,CP2、CP4和CP5之间没有显著差异。棕榈酸明显促进了立枯丝核菌的生长,随着棕榈酸浓度的增加,菌落直径和菌丝鲜质量先增加再减小,10 mg·L-1棕榈酸的菌落直径和菌丝鲜质量最大。由此说明,随马铃薯连作年限延长,根系分泌物的毒性越强;马铃薯根系分泌物对立枯丝核菌的促进作用加剧了马铃薯的连作障碍,棕榈酸是马铃薯根系分泌的化感自毒物质。
华北地区设施茄子蒸散量估算模型及作物系数确定
王贺垒, 李家曦, 范凤翠, 韩宪忠, 刘胜尧, 李志宏, 贾建明, 王克俭, 张哲, 贾宋楠
2018, 26(12): 1819-1827. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180192
摘要(809) HTML (4) PDF(645)
摘要:
构建华北地区设施茄子蒸散量估算模型,可为制定其优化灌溉制度提供理论依据。本研究设灌水定额15 mm(W1)、22.5 mm(W2)、30 mm(W3)和37.5 mm(充分灌溉,CK)4个处理,在设施茄子苗期、开花座果期和成熟采摘期土壤含水率分别达田间持水量的70%、80%和70%时进行灌溉,以保证土壤供水充足。基于修正后的Penman-Monteith方程,通过分析CK处理的作物系数与叶面积指数的关系,建立了基于气象数据与叶面积指数的蒸散量估算模型,利用W1、W2和W3实测蒸散量对其进行验证。结果表明:修正后的Penman-Monteith方程可用于设施参考作物蒸散量的估算,W1、W2和W3蒸散量的实测值与新建模型的模拟值平均相对误差分别为17.81%、18.31%和17.97%。作物系数与叶面积指数呈显著线性关系,可通过叶面积指数确定作物系数。分析W1、W2、W3和CK处理的产量和水分利用效率(WUE)得出,W2与CK产量差异性不显著,而WUE差异性显著,较CK提高31.59%,表明W2兼顾产量和WUE。W2处理下茄子的作物系数,苗期为0.21~0.46,开花座果期为0.62~0.94,成熟采摘期为0.70~0.92。本研究认为,新建模型在估算设施茄子实际蒸散量上具有较好适用性,计算出的作物系数在节水灌溉条件下具有实际应用价值。
FeSO4引发提高秦艽种子萌发的生理机制
牛晓雪, 牟萌, 李保华, 董学会
2018, 26(12): 1828-1835. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180257
摘要(594) HTML (4) PDF(432)
摘要:
为探讨FeSO4引发提高秦艽种子萌发抗性的生理机制,同时设置水引发处理,以未作任何处理的种子为对照(CK),研究了0.6% FeSO4引发处理24 h对种子膜透性、储藏性物质、能量、激素及抗性相关酶等方面的影响。结果表明:FeSO4引发降低了种子膜透性,提高种子活力,在吸水12 h和24 h时,电导率分别较CK降低了6.61%和11.67%;调动了种子内部储藏物质的代谢,蔗糖含量减少9.57%,可溶性蛋白增加49.63%,饱和脂肪酸中的豆蔻酸和木焦油酸甲酯含量分别增加4.93%和9.03%,不饱和脂肪酸中的山嵛酸、油酸、亚油酸和亚麻酸分别减少6.73%、8.18%、8.40%和6.70%;改变了种子激素平衡,其中脱落酸的含量下降64.78%,赤霉素含量增加近22倍;加速了种子能量代谢,ATP含量增加2.16倍,细胞色素C氧化酶活性增加67.91%。此外,FeSO4引发使线粒体非酶促系统中谷胱甘肽含量和抗坏血酸的含量分别增加74.08%和10.89%,使细胞内酶促系统超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性分别增加285%、179%以及19.6%。因此,FeSO4引发对种子萌发是一个综合过程,一方面可促进种子物质代谢和提高能荷水平,一方面可改善种子内部生理状态和提高胁迫响应能力,从而提高种子活力,促进种子快速和整齐萌发。
基于关键品质因素的砀山酥梨气候品质评价
李德, 高超, 孙义, 杨健, 范孝玲
2018, 26(12): 1836-1845. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180378
摘要(574) HTML (20) PDF(444)
摘要:
建立梨果气候品质评价方法是开展气候品质评价工作的技术基础。本研究选取1996—2015年原位监测的砀山酥梨(原产地砀山县)品质因素值和同期气象监测资料,根据相关研究成果和专家知识,采用相关分析、经验函数与阶梯函数、层次分析、逐步回归、概率分位数和加权之和等方法,在厘清关键品质因素和影响气象因子的基础上,建立砀山酥梨气候品质等级评价方法,并对气候品质进行评价。结果表明:决定砀山酥梨气候品质优劣的10个关键品质因素为果面完整度、果面锈度、果形指数、最大单果重、平均单果重、一级果率、等外果率、果实酥脆度、含糖率和石细胞度,关键气象影响因子28个。砀山酥梨气候品质由外观和内在气候品质指数加权之和后的气候品质综合指数表征,并划分为“特优”、“优”、“良”、“一般”4个等级,相应阈值为≥3.5、2.5~3.5、1.5~2.5、 < 1.5,外观与内在气候品质指数权重为0.70和0.30。构成外观气候品质指数的果面完整度、果面锈度、果形指数、最大单果重、平均单果重、一级果率、等外果率等7个因素的权重分别为0.376 1、0.232 8、0.108 8、0.074 9、0.088 6、0.088 7和0.029 9,构成内在气候品质指数的酥脆度、含糖率和石细胞度3个因素的权重分别为0.637 6、0.104 6和0.257 8。各品质因素由相应关键气象因子构建的量化模型表征。利用实测气象资料确定2016年砀山县9月下旬采摘的砀山酥梨气候品质综合指数为2.58,判定为“优”级,与实际相符。本研究建立的评价模型可作为砀山酥梨气候品质评价方法。
农业资源与环境
生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展
董心亮, 林启美
2018, 26(12): 1846-1854. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180277
摘要(766) HTML (19) PDF(941)
摘要:
生物质炭在农业与环境中的应用已成为近期国内外研究热点,有关生物质炭特性以及生物质炭对土壤化学、生物学性质和作物产量的影响,已经有一些综述,但是生物质炭对土壤物理性质影响的相关综述很少。本文对近10年生物质炭对土壤物理性质影响相关的研究成果进行了整理分析。研究结果发现生物质炭可以降低土壤容重,提高土壤团聚体稳定性,增加田间持水量和土壤有效水含量,降低饱和导水率等。生物质炭影响土壤物理性质的主要原因是生物质炭具有较大的比表面积和孔隙度。此外,生物质炭与土壤矿质颗粒结合,并通过对土壤微生物活性和植物生长的影响间接影响土壤物理性质。生物质炭对土壤物理性质的影响与多种因素有关,如生物质炭原料、裂解温度、施用量和颗粒大小,土壤质地和处理时间等。关于生物质炭对土壤物理性质影响的长期研究很少,且缺乏田间试验。因此,将来的研究应更加倾向于长期田间条件下生物质炭对土壤物理性质的影响,并逐渐发现生物质炭的作用机理,为实际的农业生产和生态治理提供科学依据。
福建黄泥田肥力质量特征与最小数据集
王飞, 李清华, 林诚, 何春梅
2018, 26(12): 1855-1865. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180194
摘要(629) HTML (13) PDF(599)
摘要:
黄泥田为福建省主要中低产田类型之一,约占水稻土面积的30%。为解析关键限制因子及开展黄泥田肥力质量评价,进而实施针对性的改良措施,采用配对采样方法,采集福建省20对典型黄泥田与邻近同一微地貌单元内高产灰泥田表层土壤,分析了两种土壤类型28项属性因子指标差异及其原因,并采用主成分分析等方法构建福建省黄泥田肥力质量评价因子最小数据集,通过加权指数法分别计算最小数据集土壤肥力质量指数与差异显著因子构成的重要数据集土壤肥力质量指数。结果表明,与灰泥田相比,黄泥田的有机质含量低19.1%,全氮、全磷、全钾含量分别低14.8%、29.9%和25.4%,碱解氮、有效磷和速效钾含量分别低17.8%、56.7%和39.3%,CEC、交换性钙、交换性镁含量分别低12.9%、50.6%和30.8%,有效铁、有效硼和有效锌含量分别低25.6%、33.3%和44.1%。黄泥田的物理性黏粒、 < 0.001 mm黏粒和容重分别较灰泥田高20.8%、25.6%和12.3%,而孔隙度低19.3%。黄泥田过氧化氢酶活性较灰泥田高20.4%,脲酶活性较灰泥田低40.4%。用主成分分析方法从上述19项有显著差异的因子构成的重要数据集中归纳出累计贡献率达76.22%并能反映黄泥田综合肥力特征的6个主成分,建立了由CEC、全钾、有效磷、有效硼和孔隙度5项因子组成的黄泥田肥力评价最小数据集,相应的黄泥田最小数据集土壤肥力质量指数仅相当于灰泥田的69.5%,通过与重要数据集的土壤肥力质量指数相关分析比较,最小数据集可代替重要数据集对福建省黄泥田土壤肥力质量进行正确评价。
不同培肥方式对土壤有机碳与微生物群落结构的影响
李倩, 马琨, 冶秀香, 杨金娟, 牛红霞, 马玲
2018, 26(12): 1866-1875. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.171190
摘要(953) HTML (0) PDF(703)
摘要:
为揭示旱作区耕地土壤有机碳累积规律及其与土壤微生物群落间的相互作用机制,试验采用磷脂脂肪酸(PLFA)指纹图谱及土壤腐殖质形态分组的方法,通过田间定位试验,研究了马铃薯-马铃薯-油用向日葵-马铃薯-油用向日葵轮作模式下,有机、无机肥配施(不施肥、单施化肥、化肥配施牛粪、化肥配施羊粪、化肥配施生物有机肥、化肥配施黄腐酸钾)对土壤有机碳累积、土壤腐殖质形态的影响及其与土壤微生物群落结构间的相互关系。结果表明:在连续培肥5年间,随培肥时间延长,土壤有机碳呈波动性上升趋势。与对照相比,化肥配施牛粪、化肥配施羊粪处理土壤有机碳以年6.61%和8.97%的增长率累积增加,不同处理外源有机碳含量及有机肥种类的差异影响了土壤有机碳的累积速率。化肥配施高量有机肥(化肥+羊粪、化肥+牛粪)处理显著提高了土壤稳结态、松结态腐殖质含量及松结态/紧结态腐殖质的比例,且以PLFA表征的土壤细菌、真菌、放线菌、原生动物、土壤微生物群落总生物量与对照处理间均有显著性差异(P < 0.05)。与对照相比,各施肥处理的革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)值均呈降低趋势;但不同有机无机相结合的土壤培肥方式对土壤G+/G-的比例没有显著差异。多元分析表明,基于土壤微生物主要类群磷脂脂肪酸含量的排序轴与基于土壤有机碳、腐殖质形态的排序轴之间相关性(P1=0.568,P2=0.611)较好,累积变量在98.69%上揭示不同有机无机培肥措施影响下的土壤微生物群落生物量与环境因子间的相互关系。土壤松结态腐殖质含量与土壤G+/G-比值正相关。外源有机碳的施入促进了土壤紧结态腐殖碳向稳结态、松结态腐殖质转化;较高量外源有机碳施入有助于提升土壤细菌、真菌的生物量。总体而言,土壤微生物群落结构的变化是受有机无机培肥措施所引起的土壤有机碳含量、腐殖质形态变化驱动;化肥配施牛粪和化肥配施羊粪有利于土壤有机碳积累和松结态腐殖质的形成,促进土壤中微生物生物量提高。研究结果可为宁夏中部干旱区土壤合理培肥提供科学依据。
长期不同施肥红壤磷素特征和流失风险研究
夏文建, 冀建华, 刘佳, 李祖章, 余喜初, 王萍, 李大明, 刘秀梅, 王少先, 李瑶
2018, 26(12): 1876-1886. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180532
摘要(667) HTML (5) PDF(433)
摘要:
为探索长期施肥对红壤磷素吸附固持的影响,分析不同施肥土壤磷流失风险及影响因素。在南方丘陵区红壤上开展了持续25年的长期定位试验,处理包括:不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、施氮磷钾肥(NPK1)、施2倍量氮磷钾肥(NPK2)、单施有机肥(OM)和氮磷钾配施有机肥(MNPK)。研究了不同施肥下土壤全磷、Olsen-P、Mehlich 1-P、CaCl2-P含量及磷吸持指数(PSI)、磷饱和度(DPS)的变化,探讨不同施肥处理土壤对磷的吸附和解吸特征,并分析了土壤磷指标与土壤有机碳、pH、CEC之间的关系。结果表明:长期施用化学磷肥有利于补充土壤磷素,特别是土壤全磷,并使Olesn-P和Mehlich 1-P有增加趋势,而对CaCl2-P影响不显著;施用化肥对DPS影响不显著,单施磷会降低PSI,低量氮磷钾提高了PSI,高量氮磷钾处理与对照差异不显著;长期施用有机肥(猪粪)土壤全磷增加,而Olsen-P、Mehlich 1-P和CaCl2-P则大幅累积,PSI显著降低,DPS显著增加。长期施用化肥处理土壤对新添加磷的吸附较强,长期施用有机肥降低了土壤对新添加磷的吸附;土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P、PSI、DPS及最大吸附容量(Qm)与土壤pH、CEC、土壤总有机碳(TSOC)、土壤水溶性有机碳[冷水提取水溶性有机碳(CWSOC)和热水提取水溶性有机碳(HWSOC)]间相关性较高;土壤磷指标和土壤有机碳、pH、CEC指标之间存在典型相关关系,第1对和第2对典型变量的典型相关系数分别为0.997和0.951,达显著水平。研究表明,施用有机肥是调节土壤磷的供给和保持的重要措施,土壤水溶性有机碳和pH可能是反映红壤磷素供应和流失的关键指标。
基于GIS的福建农田氮磷地表径流流失与污染风险评估
康智明, 张荣霞, 叶玉珍, 吴仁烨, 王松良
2018, 26(12): 1887-1897. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180118
摘要(695) HTML (1) PDF(500)
摘要:
为了掌握福建省农田氮磷地表径流流失特征,以福建省的9个地级市为研究边界,通过对其辖区1985—2016年间农田氮、磷化肥施用量的调查,计算农田化肥氮磷的地表径流流失量,并在耦合农田化肥地表径流流失量、降雨和河网密度3个因素的基础上,分析福建省各地级行政区域农田化肥氮磷的污染风险等级,应用地理信息系统(GIS)分析其氮、磷污染的空间分布。结果表明:32年间福建省化肥施用量由4.911×105 t增加到1.239×106t,年均增长3.03%;漳州市氮肥和磷肥的施用强度最大,分别达880.40 kg·hm-2和429.21 kg·hm-2;氮磷地表流失量较高的区域主要集中在漳州市,其氮、磷地表流失强度分别达8.71 kg·hm-2和1.99 kg·hm-2。从氮、磷污染风险等级看,南平市氮、磷肥的流失风险值均最高,分别达63.19%和63.37%,属于高氮磷污染风险区域;厦门市氮、磷肥的流失风险值均最低,分别为0.53%和0.53%,属于低污染风险区域;其他市处于两者之间。可见,漳州市农业发展中应注重氮、磷肥的减量化;南平市则注重对农田氮、磷地表径流流失的风险防范;全省应加大力度发展生态农业,以助力福建省生态文明先行示范区、生态文明试验区的建设。
丹江上游商洛市畜禽粪便排放量与耕地污染负荷分析
王忙生, 张双奇, 杨继元, 杨雷
2018, 26(12): 1898-1907. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180174
摘要(677) HTML (9) PDF(647)
摘要:
南水北调中线上游水源地保护与水质持续安全一直是研究的重点之一。商洛市辖商州区、丹凤县和商南县被规划为丹江流域上游“水源地安全保护区”。掌握该地区畜牧养殖业发展情况、估算畜禽粪便的排放量、分析该地区常用耕地对畜禽粪便及其污染物的消纳能力、评估畜禽粪便可能造成的污染风险等是科学管控畜牧养殖业和有效实施水源地保护的基础性研究。目前,该地区尚无这些方面具体的成果和资料。本研究采用畜禽粪便排泄系数方法,估算了丹江上游流域自上游至下游的商洛市辖商州区、丹凤县、商南县2014—2016年各类畜禽粪便排放量,依据3区县的常年耕地面积分析了畜禽粪便猪粪当量耕地负荷,确定了当前商洛地区畜禽粪便猪粪当量最大适宜耕地负荷标准,并评估了3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险。结果表明:1)商州区、丹凤县和商南县年度平均畜禽粪便排放量猪粪当量分别为5.732×105 t·a-1、9.321×105 t·a-1和1.274×106 t·a-1;其中猪与禽的粪便占到总粪便排放量的68.06%。2)3区县畜禽粪便排放量猪粪当量耕地负荷依次为27.04 t·hm-2·a-1、76.72 t·hm-2·a-1和90.10 t·hm-2·a-1。3)商洛市畜禽粪便排放量猪粪当量最大适宜耕地负荷标准为61.22 t·hm-2·a-1。4)3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险警报级别分别是:商州区为Ⅱ级,稍有污染风险;丹凤县和商南县均为Ⅳ级,有较严重的污染风险。5)商州区、丹凤县和商南县的总氮平均耕地负荷分别为159 kg·hm-2·a-1、450 kg·hm-2·a-1和530 kg·hm-2·a-1,总磷平均耕地负荷分别是51 kg·hm-2·a-1、179kg·hm-2·a-1和199 kg·hm-2·a-1,生化需氧量平均耕地负荷分别为716 kg·hm-2·a-1、2 275 kg·hm-2·a-1和2 595kg·hm-2·a-1,化学需氧量平均耕地负荷分别为768 kg·hm-2·a-1、2 345 kg·hm-2·a-1和2 667 kg·hm-2·a-1,NH3-N平均耕地负荷分别为65 kg·hm-2·a-1、201 kg·hm-2·a-1和232 kg·hm-2·a-1。总之,商洛市商州区、丹凤县和商南县的畜禽养殖总量大,养殖结构不合理;商洛市常用耕地面积相对较少,畜禽粪便的耕地负荷及其污染物负荷均较大,且形成自上游到下游急剧增加的态势;商洛市超量污染物排放会造成氮素和磷素等成分的淋溶和流失,对于南水北调水源地的水质安全构成较大的潜在威胁。
农业生态经济与生态农业
贵州土地石漠化变化及社会经济活动的影响分析
王晓帆, 许尔琪, 张红旗, 张全景
2018, 26(12): 1908-1918. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180459
摘要(736) HTML (5) PDF(476)
摘要:
分析石漠化与社会经济活动的关系及其动态变化,有利于石漠化状况的改善和治理。以往的驱动因子分析对社会经济因素的研究较少,本文以贵州省为研究区,以县域为研究单元,基于2000年和2011年两期石漠化影像,通过空间分析研究了贵州省2000— 2011年的石漠化动态变化,并从人口因素、社会发展状况和经济水平、农业生产活动、地形坡度和生态工程建设等5个方面选取23个影响因子,对石漠化的驱动力进行分析。结果表明:1)2000—2011年贵州省石漠化的治理工作取得了一定的成效,石漠化面积总体减少,但中度和重度石漠化面积呈增加趋势,轻度以上石漠化的治理任务还很艰巨;2)23个影响因子与石漠化呈现不同程度的正负相关关系;3)农业人口比重、农业总产值、人均粮食、人均耕地、耕地比重、15°~25°耕地(岩溶)比重和25°以上耕地(岩溶)比重均与石漠化呈显著正相关,其他因子均与石漠化呈显著负相关,其中农业活动对石漠化的影响最为显著,农业人口比重、农业总产值、人均耕地、15°~25°耕地比重、25°以上耕地比重、15°~25°岩溶比重和25°以上岩溶比重与石漠化的相关系数分别为0.473、0.425、0.291、0.288、0.430、0.338和0.334。研究社会经济活动对石漠化的影响可为石漠化治理提供借鉴和参考。
基于能值分析的马尾松低效林林下种草养鸡耦合模式评价
高承芳, 黄颖, 张晓佩, 罗旭辉, 陈恩, 李文杨, 翁伯琦
2018, 26(12): 1919-1928. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180301
摘要(577) HTML (8) PDF(520)
摘要:
马尾松低效林是红壤侵蚀区典型植被类型。林下种草养鸡则是林下种草与林下养鸡的耦合新模式,既能解决马尾松林下水土流失问题,又能提高经济效益,实现生态种养循环,驱动水土流失治理。为科学评价马尾松低效林林下种草养鸡模式的生态经济效益,本文应用能值分析法,测评福建省长汀县三洲镇垌坝村传统林下养鸡(对照)、林下种草养鸡两种模式的能值自给率、能值投资率、净能值产出率、环境负载率、可持续发展指数和能值反馈率。结果表明,传统林下养鸡模式的能值自给率、能值投资率、净能值产出率、环境负载率、可持续发展指数和能值反馈率分别为0.860、0.166、2.125、3.380、0.629和0.026,林下种草养鸡模式上述指标值分别为0.400、1.510、0.870、1.370、0.635和0.290。林下种草养鸡模式的能值投资率、可持续发展指数比对照提高1.344和0.006个单位,显示更强的经济活力;能值自给率、环境负载率比对照下降0.460、2.010个单位,显示更低的环境负载。林下种草养鸡模式的净能值产出率低于对照1.255个单位,而能值反馈率高出对照0.264个单位。总体而言,林下种草养鸡耦合模式经济活力更强,环境负载更低,符合脆弱区林下经济发展趋势。侵蚀区土壤结构性差,限制了从系统外导入的化肥在循环系统中功能的发挥,导致系统净能值产出率、能值反馈率较低,这为该模式的优化指明了方向。