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2018年  第26卷  第5期

农业生态系统及其调控
稻田种养结合循环农业温室气体排放的调控与机制
王强盛
2018, 26(5): 633-642. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.171068
摘要(1142) HTML (6) PDF(1708)
摘要:
水稻在我国粮食作物种植中占据主导地位,在保障粮食安全、关系国计民生方面有着重要的作用。稻田是温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源。因此,控制稻田温室气体排放对缓解全球温室效应具有重要作用。近年来,稻田种养结合循环农业在我国发展迅速,具有稳产增效、绿色发展的重要功效,同时显著影响了稻田温室气体排放特征以及全球增温潜势(global warming potential,GWP)。稻鸭共作、稻田养小龙虾、稻鱼共作、稻田养蟹、稻田养鳖等稻田种养结合循环农业模式,由于稻田养殖生物在稻田生态系统中添加生态位、延长食物链的增环作用,通过其持续运动、觅食活动等,不同程度地影响稻田温室气体的排放量和GWP,总体呈现出减缓温室效应的趋势。本文概述了稻田种养结合循环农业的CH4和N2O的排放特征及水分管理和施肥措施的影响效应,探讨了稻田种养结合循环农业的减排途径,并分析了稻田种养结合循环农业温室气体减排的研究前景,以期为我国稻田种养结合循环农业的健康发展和稻田生态系统减排增效提供参考。
作物栽培与生理生态
播期对藜麦农艺性状及产量的影响
任永峰, 梅丽, 杨亚东, 王志敏, 赵沛义, 高宇
2018, 26(5): 643-656. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170852
摘要(1024) HTML (16) PDF(1242)
摘要:
藜麦具有较高的营养价值和广泛的适应性,近年来在内蒙古地区进行了引种种植,且种植面积逐年扩大。阴山北麓农牧交错区降雨少、蒸发量大、气候条件复杂,限制了藜麦的引种和生物学特性研究。为了深入探讨播种时间对藜麦生长发育的影响和藜麦适宜播期对地区气候条件的响应,于2014-2015年在阴山北麓区进行藜麦播期研究的基础上,于2016年设置10个播期处理S1-S10(早播:S1-S3,4月18-28日;常规:S4-S7,5月3-18日;晚播:S8-S10,5月23日-6月2日),调查不同播期下藜麦的生长、生理及产量。结果表明:1)该地区藜麦成熟所需生长季≥ 10℃积温为2 112~2 214℃,灌浆至成熟期积温≥ 344.2℃,藜麦大田生育期为114~150 d,S10处理(6月2日播种)没有满足该条件籽粒不能正常成熟;2)早播处理营养生长和生殖生长阶段均长于常规和晚播处理,分别多出7.8~14.4 d和9.0~17.8 d;3)处理S1-S5干物质积累量和叶面积指数较高,其中S2(4月23日)干物质量、叶面积指数均最高,与常规处理和晚播处理间均呈极显著差异;4)藜麦开花期存在光合午休现象,处理S2(4月23日)光合性能表现较强,光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于其他处理;5)各处理中单株籽粒重和产量均为S2(4月23日)处理最高,与常规和晚播处理间呈极显著差异,S2处理产量比产量最低的S9(5月28日)处理高2.87倍;6)通过对不同播期间降雨和积温气象因子分析发现,积温是影响阴山北麓藜麦生长发育和产量形成的重要气象因子,积温主要通过调节灌浆至成熟期小穗数和单穗重来影响产量。因此,早播有利于藜麦前期干物质量和叶面积形成,增加灌浆期-成熟期积温,促进籽粒养分积累,获得较高的生物产量和经济系数,具有较大的增产潜力。本试验表明阴山北麓区藜麦种植的适宜播期为4月中旬-5月上旬,应合理安排播期,重视积温对藜麦生长发育及产量形成的影响,尤其应重视生育后期低温的制约,是保证藜麦大面积推广的重要措施。
分根灌溉下水氮耦合对草莓果实品质及产量的影响
董少康, 高凡, 郭家选, 沈元月, 张雨桐, 郑然
2018, 26(5): 657-667. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170938
摘要(805) HTML (4) PDF(1012)
摘要:
本文采用盆栽分根固定干湿灌溉试验研究了水氮耦合对草莓果实品质及产量的影响。试验设置水分和氮肥2个因素,草莓根区设置湿润与干旱(A/B)两个区域,湿润一侧(A)全生育期内土壤相对含水量均为80%±5%,干旱一侧(B)土壤相对含水量设置为20%±5%(重度水分胁迫)、35%±5%(中度水分胁迫)、50%±5%(轻度水分胁迫)3个处理水平;施氮量设置0.5 g(N)·kg-1(低氮)、0.75 g(N)·kg-1(中氮)、1 g(N)·kg-1(高氮)3个处理水平,对照处理(即常规生产模式,CK)A/B两区域均为80%±5%土壤相对含水量、中氮[0.75 g(N)·kg-1]水平。研究结果表明:1)分根干湿灌溉显著减少了草莓全生育期灌溉水量,提高了草莓的水分利用效率(WUE),全生育期内干旱一侧(B)土壤相对含水量为20%±5%、35%±5%和50%±5%的水分处理总灌溉水量分别为14.77 L·株-1、16.62 L·株-1和18.47 L·株-1,较CK处理(24.62 L·株-1)分别减少40.0%、32.5%和25.0%;以中度水分胁迫中氮水平的草莓水分利用效率(WUE)最高,为13.55 g·L-1,较CK处理提高47.1%,而产量没有明显减少;耦合分根干湿灌溉和施氮处理,轻度水分胁迫中氮水平下草莓果实产量最高,较CK处理提高4.4%。2)从对草莓果实品质影响角度分析,中氮及中度水分胁迫处理的草莓果实中Vc含量、可溶性糖含量、有机酸含量和糖酸比分别比CK处理增加63.3%、12.5%、3.9%和8.3%。综合考虑不同水氮耦合处理对草莓果实品质、产量、水分利用效率及对农业环境安全的影响,以湿润一侧(A)保持土壤相对含水量为80%±5%、干旱一侧(B)保持土壤相对含水量为35%±5%,且0.75 g(N)·kg-1施氮水平为设施草莓生产适宜的水肥管理模式。
滴灌水肥一体化条件下施氮量对夏玉米氮素吸收利用及土壤硝态氮含量的影响
郭丽, 史建硕, 王丽英, 李若楠, 任燕利, 张彦才
2018, 26(5): 668-676. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170416
摘要(943) HTML (11) PDF(683)
摘要:
河北山前平原夏玉米高产区施肥不合理现象普遍存在,农业面源污染严重。研究华北山前平原水肥一体化条件下夏玉米适宜的氮肥运筹,可为该区氮素优化施用技术及提高氮肥利用效率提供依据。本研究以‘郑单958’玉米品种为材料,于2014-2015年2个玉米生长季,在滴灌条件下设置4个施氮水平(N0:不施氮;N1:120 kg·hm-2;N2:240 kg·hm-2;N3:360 kg·hm-2),研究滴灌水肥一体化下施氮量对玉米氮素吸收利用和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:N0处理的玉米干物质重及产量较其他处理显著降低,N1、N2和N3处理间无显著差异;N1处理的玉米氮含量和氮累积量较N0处理显著增加,施氮量在N1~N3范围内,不同年份间玉米植株氮含量和氮累积量存在一定差异,总体表现为随施氮量的增加而上升的趋势,但随施氮量的增加,植株氮含量和氮累积量上升幅度逐渐降低。N2处理的氮肥收获指数最高。随施氮量增加,氮肥当季回收利用率、氮肥农学效率、氮肥生产效率和氮肥利用效率显著降低;2014年,在0~100 cm土层范围内,4种施氮处理的土壤硝态氮含量均表现为随土层加深逐渐降低;2015年N2和N3处理的土壤硝态氮在80~100 cm土层达到累积峰,经过2年种植后,年施氮量超过240 kg·hm-2的处理,土壤硝态氮淋洗加剧。利用一元二次方程拟合产量与施氮量之间的关系,明确了玉米最高产量的施氮量为199~209 kg·hm-2,经济施氮量为174~187 kg·hm-2。综合考虑经济效益和生态效益,该条件下夏玉米滴灌水肥一体化的适宜施氮量为174~187 kg·hm-2
冬水前移对冬小麦生长及水分利用效率的影响
闫翠萍, 肖俊红, 张晶, 裴雪霞, 董飞, 张定一
2018, 26(5): 677-683. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170710
摘要(767) HTML (4) PDF(713)
摘要:
玉米秸秆粉碎还田+旋耕播种是晋西南小麦玉米一年两熟区小麦季的主要栽培模式,冬前灌水可塌实土壤、加快秸秆腐熟、确保小麦安全越冬。为探明合理运筹越冬水对培育冬前壮苗、增加小麦产量、提高籽粒水分利用率的影响,在山西省临汾市尧都区,设置4个冬小麦冬前灌水时间处理,分别为11月10日、11月25日、12月10日和12月25日,以冬小麦传统灌冬水时间(12月10日)为对照(CK),研究冬前灌水时间对冬小麦冬前群体茎数、根系、旗叶光合性能和土壤容重、酶活性影响。结果表明:与不灌冬水的处理相比,冬前灌水可塌实耕层土壤、调节土壤容重,利于小麦根系与土壤紧密接触,增强土壤酶活性、提高土壤肥力,促进冬小麦分蘖和次生根的发生。与传统冬前灌水时间(12月10日)相比,冬水前移对小麦生长有补偿作用,使冬前总茎数、单株茎数、次生根数、根干重增加,延长了旗叶的功能期,提高了叶绿素含量和光合速率,促进光合产物的合成转化,使成穗数增加1.66%~5.37%,千粒重增加0.55%~3.03%。玉米秸秆粉碎还田+旋耕播种条件下,小麦冬前灌水时间由传统昼消夜冻(12月10日)前移一个节气,即11月25日左右,主茎叶龄3叶到3叶1心的分蘖初期,可使小麦增产8.40%,水分利用效率提高5.76%,达22.05 kg·mm-1·hm-2
黄瓜和西芹间作对黄瓜生长及枯萎病发生的影响
秦立金, 曹巨峰, 韩伟秋, 云兴福
2018, 26(5): 684-692. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170934
摘要(738) HTML (24) PDF(823)
摘要:
为研究黄瓜与西芹间作对黄瓜生长、黄瓜枯萎病菌化感作用及田间黄瓜枯萎病发生的影响,本试验采用室内不同土壤浸提液培养黄瓜枯萎病菌和田间测定黄瓜生长与枯萎病病情指数的方法,探讨与西芹间作土壤浸提液对黄瓜枯萎病菌的化感作用和田间防病效果。结果表明:与西芹间作促进了黄瓜营养生长,降低了第1雌花节位,增加了1~30节内雌花数;与西芹间作土壤浸提液培养的黄瓜枯萎病菌菌落直径最小,分别与西芹单作和黄瓜单作达显著性差异(P < 0.05);黄瓜与西芹间作土壤的乙醇、丙酮和蒸馏水浸提液均对黄瓜枯萎病菌具有一定化感作用,且表现为抑制作用,化感效果可达38.11%~75.90%;且乙醇浸提液培养的枯萎病菌菌落直径最小,与丙酮和蒸馏水浸提液达极显著差异(P < 0.01)。采用上述3种土壤田间种植黄瓜,在黄瓜第1片真叶期接种黄瓜枯萎病菌,降低了黄瓜枯萎病的病情指数,对比黄瓜单作和西芹单作的抑病效果可达57.03%~72.15%。因此,黄瓜与西芹间作对黄瓜枯萎病菌具有一定化感抑制效果,能够有效降低田间黄瓜枯萎病的发生,为黄瓜土传病害的化感防控提供科学依据。
河北省滨海盐渍土地区油葵综合性状分析
王婷婷, 张晓东, 鲁雪林, 张国新, 董梅英, 王秀萍
2018, 26(5): 693-702. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170736
摘要(653) HTML (1) PDF(862)
摘要:
盐渍逆境胁迫是影响盐渍土地区油葵产量和品质的主要自然环境因素,培育耐盐优质油葵品种是盐渍土油葵育种的主要任务之一。本文采用防雨棚盐碱原土鉴定法,研究土壤含盐量为6 g·kg-1下9份油葵品种苗期株高、叶面积、生物量、出苗率和出苗指数的影响,并通过隶属函数法进行苗期耐盐性初步鉴定,了解不同品种苗期耐盐性能力差异;之后在滨海盐渍化土壤大田条件下观测生育期、植株形态、产量、籽粒品质等10个农艺性状,并进行相关性分析、主成分分析和聚类分析,为滨海盐渍土地区油葵耐盐种质资源的挖掘和遗传育种提供参考。结果表明,在6 g·kg-1盐碱原土处理下,不同油葵品种的各测定指标与对照(1 g·kg-1左右的中壤耕层土)相比均呈现下降趋势,但不同品种的变化率有显著差异,说明油葵品种对盐分的耐受能力差异较大。通过模糊数学隶属函数法对不同油葵品种进行耐盐性排序,‘T562’、‘滨葵1号’的耐盐性最好,‘先瑞1号’的耐盐能力最弱。在田间盐渍土地区,油葵农艺性状表现各异,各性状至少与2个其他性状呈显著或极显著相关。生育期与产量构成因子呈极显著负相关,表明油葵在盐渍土环境下生长时间越长受害就越严重,越不利于油葵产量提高。根据各农艺性状的表现将滨海盐渍土种植的油葵品种进行系统聚类分析,按成熟期、产量、品质综合分为高油中产晚熟品种、早熟中产低油品种和高产中熟中等含油量品种3个类群。主成分分析将不同品种农艺性状分成3个主成分,可将其归纳为生育期和形态因子、产量因子和籽粒品质因子,其总变异累积贡献率达69%。对不同油葵品种的综合表现进行加权求和,‘滨葵1号’排名第1。结合苗期耐盐性鉴定结果综合分析认为,‘滨葵1号’和‘T562’可以作为优质品种在滨海盐渍土地区栽培及油葵耐盐育种中加以利用。
基于手机相机获取玉米叶片数字图像的氮素营养诊断与推荐施肥研究
夏莎莎, 张聪, 李佳珍, 李红军, 张玉铭, 胡春胜
2018, 26(5): 703-709. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180304
摘要(799) HTML (4) PDF(650)
摘要:
本文利用手机相机获取玉米6叶期和9叶期的冠层图像,对图像进行色彩参数的提取与处理,分析了不同生长时期、不同品种间色彩参数的差异性,以及色彩参数与传统玉米氮素营养指标的相关性,选择出适宜的敏感色彩参数,对色彩参数与氮素营养指标进行拟合建模,建立了玉米氮素营养诊断体系,并推荐了不同产量目标下的施肥量,为实现利用智能手机田间拍照进行氮素营养诊断和精准推荐施肥提供参考。结果表明,在玉米6叶期,冠层图像色彩参数与传统氮素营养指标间的相关性优于9叶期,可作为应用数字图像分析技术进行氮素营养诊断的诊断时期;不同品种玉米的冠层图像色彩参数间无显著差异。B/(R+G+B)和G/(R+G+B)与传统氮素诊断指标——叶片SPAD值、第1完全展开叶叶脉硝酸盐浓度均显著相关,且B/(R+G+B)更为敏感,因此可作为玉米氮素营养诊断的色彩参数指标,诊断方程为:玉米叶脉硝酸盐浓度=1.73×1010×[B/(R+G+B)]9.43。并依此给出了不同B/(R+G+B)值下的玉米营养状况以及不同目标产量下的推荐施氮量。本研究结果可为基于手机相机开展玉米氮素营养诊断与推荐施肥技术的推广与应用提供技术支撑。
水稻冠层图像分割方法对比研究
黄巧义, 樊小林, 张木, 黄旭, 李苹, 付弘婷, 唐拴虎
2018, 26(5): 710-718. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170998
摘要(747) HTML (2) PDF(726)
摘要:
水稻冠层信息在自动化管理上具有重要指导意义,但田间多变光照强度环境显著降低了水稻冠层图像分割和信息提取的精度。为降低光照强度的干扰,本文基于RGB、CIEL*a*b*、HSV色彩空间和多色彩空间(包括RGB、CIEL*a*b*和HSV色彩空间)构建水稻冠层图像的色彩特征组合,然后通过支持向量机(SVM)的线性核函数对水稻冠层图像进行分类识别,其分割方法分别定义为rgb-SVM、lab-SVM、hsv-SVM和Multi-SVM。同时,利用此方法对不同光照强度下的水稻冠层图像进行分割,并与常用的ExG&Otsu分割方法进行对比,比较不同方法的分割效果和光强稳健性。结果表明,rgb-SVM的分割效果优于ExG&Otsu方法,但对晴天条件下获取的水稻冠层图像的分割误差仍较大,光强稳健性低;lab-SVM和hsv-SVM分割方法的分割精确度较低,存在一定的欠分割现象;基于多色彩空间和支持向量机的Multi-SVM分割方法的分割效果最佳,该方法对不同光强下获取的水稻冠层图像的分割误差均控制在4.00%以内,具有较好的光强稳健性。因此,基于多色彩空间和支持向量机的Multi-SVM分割方法能够相对准确地将水稻像元从水稻冠层图像中分割出来,且对田间多变光强条件具有一定的稳健性,可为田间水稻生长发育监测和自动化管理提供一定的技术支持。
白术叶片对干旱胁迫的光谱特征响应
徐琳煜, 刘守赞, 白岩, 张汝民, 丁恒, 吴学谦, 郑炳松
2018, 26(5): 719-727. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170704
摘要(759) HTML (6) PDF(935)
摘要:
白术根茎膨大初期对轻度的土壤水分缺失具有一定的耐受性,但是过度干旱会抑制其根茎膨大及成分积累,因此,无损伤诊断该时期白术是否受到干旱胁迫至关重要。本文以2年生白术为试验材料,在根茎膨大初期控制土壤水分,形成不同程度的干旱胁迫,利用UniSpec-SC光谱分析仪测定其光谱反射率,并结合光合色素含量,探讨白术叶片光谱特征对干旱胁迫的响应规律,为利用光谱参数监测白术生长状况提供技术依据。结果显示,随着干旱胁迫程度增加,可见光区域(400~750 nm)白术叶片光谱反射率升高,说明其光能吸收利用能力下降;但在750~1 000 nm的近红外波段,光谱反射率则逐渐平稳,在1 000 nm处,干旱胁迫下的全部叶片反射率均低于对照。微分光谱在680~750 nm间差异明显,并与叶绿素含量在700~750 nm间呈显著相关。同时,大多数光谱参数与色素含量呈显著相关(P < 0.05),尤其类胡萝卜指数(mCRI)、色素归一化指数(PSNDb)、红边位置(λred)、红边幅值(Dλred)、红边面积(Sred)与之呈极显著相关(P < 0.01)。从上述结果可知,微分光谱680~750 nm可作为检测白术是否受到干旱影响的主要监测波段,红边参数、类胡萝卜指数及色素归一化指数可以作为重要指标,快速、准确、无伤害诊断白术受干旱胁迫程度。本研究结果可为应用反射光谱进行白术干旱胁迫程度诊断提供理论依据和技术支持。
农业资源与环境
耕作措施对旱作农田土壤颗粒态有机碳的影响
武均, 蔡立群, 张仁陟, 齐鹏, 张军
2018, 26(5): 728-736. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180076
摘要(941) HTML (6) PDF(986)
摘要:
为了探明耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤有机碳的影响,以连续进行17年的不同耕作措施长期定位试验为研究对象,利用碘化钠重液分组法,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的影响。结果表明:土壤总有机碳含量随土层加深而降低,游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例均随土层加深而降低,而矿质结合态有机碳含量和占土壤总有机碳比例则随土层加深而增加。在0~40 cm各土层,各处理土壤颗粒态有机碳占总有机碳的比例(54.02%~76.78%)均高于矿质结合态有机碳占总有机碳的比例(31.78%~46.11%)。较之T处理,TS和NTS处理均不同程度提升土壤游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳的含量和占土壤总有机碳的比例,其中NTS处理的提升效果最显著,TS处理次之。虽然NT、TS、NTS处理可提升土壤矿质结合态有机碳含量,但T处理下的矿质结合态有机碳占总有机碳的比例高于NT、TS和NTS处理。耕作模式和秸秆添加模式均对土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳、颗粒态有机碳和矿质结合态有机碳的提升具有显著效应,但秸秆添加模式的效应高于耕作模式。同时,免耕模式仅对0~10 cm各土层土壤总有机碳的提升效应达到显著水平,对0~20 cm各土层土壤碳组分的提升效应均达显著水平,而添加秸秆对0~40 cm各土层土壤总有机碳和各组分均发挥着显著提升效应。综合来看,免耕配合秸秆还田可以提升土壤活力,促进土壤固碳,有利于该区构建环境友好型和可持续发展型农业生产模式。
氮肥配施生化抑制剂对黄泥田土壤钾素淋溶特征的影响
周旋, 吴良欢, 董春华
2018, 26(5): 737-745. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170766
摘要(787) HTML (2) PDF(811)
摘要:
中国南方黄泥田土壤中养分淋失严重,尤其是氮(N)和钾(K),不仅造成资源浪费和潜在环境威胁,还严重制约作物的可持续生产。采用室内土柱模拟培养,研究尿素(U)和尿素硝铵(UAN)中单独添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP),及两者配合施用对黄泥田土壤中K素淋溶特征的影响,探讨提高黄泥田供钾能力的施肥技术。不同氮肥种类淋溶液中,K+平均浓度大小表现为UAN处理(103.0 mg·kg-1)高于U处理(93.9 mg·kg-1),且抑制剂处理间存在明显差异。培养结束时(第72 d),UAN处理K+淋失量较U处理高6.7%。U各处理淋溶液中K+累积量大小表现为U > U+NBPT > U+NBPT+CP > U+CP > CK,其中U+NBPT、U+CP和U+NBPT+CP处理较U处理分别降低8.7%、20.2%和14.9%;UAN各处理淋溶液中K+累积量表现为UAN > UAN+NBPT > UAN+NBPT+CP > UAN+CP > CK,其中UAN+NBPT、UAN+CP和UAN+NBPT+CP处理较UAN处理分别降低6.0%、13.8%和9.2%。不同施肥处理K+淋溶率表现为UAN > UAN+NBPT > U > UAN+NBPT+CP > UAN+CP > U+NBPT > U+NBPT+CP > U+CP。培养中期(第36 d),U和UAN处理肥际微域中土壤速效钾含量显著降低,而添加CP处理有效维持土壤中较高的速效钾含量。与单施NBPT相比,配施CP可以减少黄泥田土壤中NO3-淋溶,增加土壤晶格对K+的固定,减轻K+淋溶风险,有效时间超过72 d。对各处理淋溶液中K+累积量(y)随NO3-累积量(x)的变化进行拟合,其中以线性方程(y=ax+b)和Elovich方程(y=alnx+b)的拟合度最高,且抑制剂处理间ab值均存在明显差异。总之,在黄泥田土壤中单施CP,或与NBPT配施可以有效增加K+吸附,降低土壤中K+淋溶损失,减轻养分淋失风险,提高肥料利用率。
垄沟集雨系统Laio土壤水分动态随机模型参数敏感性分析及优化
尹鑫卫, 李晓玲, 王琦, 张永梅
2018, 26(5): 746-758. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170737
摘要(787) HTML (2) PDF(852)
摘要:
水文模型参数的敏感性分析、优化和验证对提高模型计算精度和效率具有重要意义。为探讨Laio土壤水分动态随机模型(Laio模型)各参数在垄沟集雨系统的敏感性,同时,确定参数优化和模型验证的最佳方案,本文结合多因素敏感性分析法以及改进单纯形法(ISM)、粒子群优化算法(PSO)和混合粒子群优化算法(HPSO),利用中国气象局定西干旱气象与生态环境试验基地2012-2013年垄沟集雨燕麦生长季降雨、径流和土壤水分等实测数据,对垄沟集雨系统Laio模型的13个参数进行敏感性分析、优化和验证。结果表明,平均降水量α和凋萎系数sw对土壤水分概率密度函数p(s)最敏感,p(s)对参数α的敏感性在低土壤含水率下更明显,对参数sw的敏感性在高土壤含水率下更明显;3种算法(ISM、PSO和HPSO)的优化参数值均能对垄沟集雨系统土壤水分概率密度函数进行较好模拟,峰值(CPV)、峰值位置(PP)和95%置信区间(CI95%)实测值与模拟值的相对误差均小于10%,CM指数均大于0.5;同时,HPSO算法优化参数的模拟效果和收敛速度均显著优于PSO算法和ISM算法,能较显著克服ISM算法和PSO算法存在的缺陷。HPSO算法可作为垄沟集雨系统土壤水分动态随机模型参数优化的待选方案。
农业生态经济与生态农业
中国生态农业制度的构建
骆世明
2018, 26(5): 759-770. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180210
摘要(1160) HTML (22) PDF(972)
摘要:
中国生态农业的制度构建可以分为指导如何进行生态农业建设的农业绿色行动清单制度和指导如何认定生态农业的生态农业认证制度。生态农业认证制度主要考察农业表现出来的结果是否符合资源匹配、生态友好、环境保护和食品安全等关键判别标准。农业绿色行动清单则是指导开展生态农业建设时,对农业生态系统结构、功能、输入和输出实施有效调控的一系列可选择措施。生态农业制度的构建需要遵循原则清晰、指标简洁、因地制宜、操作容易、激励有效、核查方便的方法。文章论述了生态农业认证制度构建的指标体系、核查方法、信息公开、诚信记录、激励措施、认证程序等,还探讨了农业绿色行动清单制度的分类系统、内容表述、经济支持和运行程序等。
农业文化遗产中传统知识的概念与保护——以普洱古茶园与茶文化系统为例
马楠, 闵庆文, 袁正
2018, 26(5): 771-779. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170781
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摘要:
传统知识不仅是地方社区内居民与自然环境长期适应中所积累的经验智慧,也是农业文化遗产的结构性存在,对遗产系统具有支持作用。因此,传统知识的传承保护是农业文化遗产保护工作的重要内容。本文通过归纳分析当前相关国际公约及研究中对于传统知识的定义及内涵,结合农业文化遗产特征将农业文化遗产中的传统知识定义为"农业文化遗产内,居民在长期生产生活过程中,围绕农业所积累的与生计维持、资源管理、生物多样性保护、精神信仰维持等多个方面密切相关的知识、创新及实践",可分为生计维持类传统知识、生物多样性保护类传统知识、传统技艺类传统知识、文化类传统知识及自然资源管理类传统知识5类。文章通过梳理农业文化遗产与传统知识的相关关系,以普洱古茶园与茶文化系统为例,结合遗产地实地情况,针对当前传统知识保护中所存在的实物载体遭到破坏、传承存在危机、受到旅游业冲击及保护措施相对低效等问题,提出加强保护意识、将传统知识保护纳入遗产系统保护规划、开展传统知识的调查编目、加强传承记录工作及充分利用现有制度对传统知识进行保护等措施,以期为农业文化遗产中传统知识的保护提供建议参考。
玉米秸秆还田技术支付与受偿意愿差异性研究——以保定市徐水区农户调查为例
周颖, 周清波, 甘寿文, 祖君鸣, 杜艳芹
2018, 26(5): 780-790. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.170802
摘要(789) HTML (14) PDF(1146)
摘要:
如何揭示秸秆还田技术实践中利益相关者生态补偿的真实意愿,不但是技术外部性测度研究的难点问题,也是提高农业补偿政策准确性与效能的有效途径。以往的研究较多地采用农田生态系统的生态服务价值量估算技术产生的外部性价值,由于未充分考虑环境利益双方量价关系的均衡,评估结果的准确性往往受到质疑。鉴于此,本研究首先厘清主体关系,农户是生产技术的实践者和环境保护参与者,理应成为技术进步的受益者。因而,技术外部性测度应充分尊重农民的意愿和利益。其次,确定研究方法。本研究采用国际通用的意愿价值评估法(CVM),引导获取河北省保定市徐水区502户受访者采纳秸秆还田技术的支付意愿(WTP)和受偿意愿(WTA);结合多元对数线性模型估计法,估算受访者应用秸秆还田技术主要机械成本(包括秸秆粉碎及旋耕费用)的最大WTP值和最小WTA值。结果表明:WTP的期望值为38.23元·户-1·a-1,WTA的期望值为137.52元·户-1·a-1,WTA/WTP的比值为3.6倍。本文进一步剖析WTP与WTA差异性原因,运用回归模型分析两者差异性影响因素,其中:机械成本对差异性有显著正向影响,已成为影响玉米秸秆还田推广的重要决定因素;劳动力比率、信息来源、灌溉成本和收割方式等4个因素与差异性均产生负向关联。可见,在大力推广玉米生产全程机械化进程中,机械成本上涨部分抵消了国家惠农政策补贴的效果,导致农户参与秸秆还田积极性并不高。因此,决策部门及时跟进技术价值评估工作,建立针对农户的直接补偿机制,是从根源上解决技术外部性内部化问题的有效途径。