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2019年  第27卷  第7期

农业生态系统及其调控
稻鱼共生系统的推广潜力分析——以中国南方10省为例
胡亮亮, 赵璐峰, 唐建军, 郭梁, 丁丽莲, 张剑, 任伟征, 陈欣
2019, 27(7): 981-993. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190203
摘要(648) HTML (18) PDF(588)
摘要:
稻田浅水环境为许多水产动物提供了生境,也为稻鱼共生产业的发展提供了基础。但是,一个区域的稻田是否适合发展稻鱼共生系统,常常受到当地自然和社会条件的影响,了解这些影响对有效推广稻鱼共生系统有重要意义。本文以我国南方10省为研究区域,从自然和社会经济因素两个方面分析了稻鱼共生系统的推广潜力。研究利用气象资料和农业统计数据,基于地理信息系统构建了研究区域内的稻田地理分布数据库,确定了15个影响稻鱼共生系统推广效率的指标,通过指标的层级模型和线性加权评分法对不同稻田的推广优先等级进行评估,并构建了基于稻田总面积、推广率和单产水平下鱼产量估算的简易模型。结果表明,综合自然和社会经济条件,研究区域内的稻田可划分为4个推广优先等级,面积占比分别为:等级1占29.6%(3.59×106 hm2),等级2占16.9%(2.05×106 hm2),等级3占24.2%(2.94×106 hm2)和等级4占29.4%(3.57×106 hm2);其中湖南、四川、江西和浙江4省的稻田50%以上属于等级1和等级2,而在云南和贵州基本上所有的稻田都属于等级3和等级4。等级1和等级2的稻田适合推广集约型稻鱼共生模式,这两个等级的稻田每个生长季可产出最高鱼产量分别为3.77×106 t和2.15×106 t;而等级3的稻田适合进行粗放型和集约型模式相结合的推广方式,粗放型和集约型模式最高鱼产量分别为0.62×106 t和3.09×106 t。本研究主要结果为合理制定稻鱼共生系统推广策略提供借鉴,也可为国内外稻田水产养殖产业发展规划的制定提供参考。
基于APSIM模型的大气气溶胶直接辐射效应对我国玉米产量的影响评估
孔祥娜, 赵俊芳, 徐慧, 徐精文
2019, 27(7): 994-1003. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.181071
摘要(877) HTML (4) PDF(581)
摘要:
在大气气溶胶污染日益严重的时代背景下,气溶胶对农作物生长发育的影响越来越不可忽视。本文以全球气溶胶监测网(AErosol RObotic NETwork,AERONET)中具有常年观测数据的我国北京、香河和太湖为研究站点,利用AERONET多年观测资料以及MODIS地表反照率数据,借助6S(Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum)辐射传输模式,计算出2001-2014年研究站点的气溶胶直接辐射效应,评估了APSIM(Agricultural Production Systems Simulator)作物模型的适用性,运用验证适用的APSIM模型分析了气溶胶直接辐射效应对我国玉米产量的影响。结果表明:1)验证后的APSIM玉米模型在我国北京、香河和太湖玉米产区具有较好的适用性。APSIM模型在模拟玉米的发育期以及产量中的模拟结果较好,其中各站点产量的相对均方根误差(NRMSE)为1.55%~6.24%,一致性指标(D)为0.80~0.99,决定系数(R2)为0.75~1.00。2)气溶胶使得太阳直接辐射降低;降低的趋势主要受气溶胶的净辐射通量的影响。2001-2014年期间北京、香河和太湖总辐射量分别降低31.95%、14.74%和28.30%。3)气溶胶直接辐射效应造成玉米减产。2001-2014年期间气溶胶直接辐射效应使得北京、香河和太湖玉米产量分别减少28.44%、14.89%和13.43%。总体来说,2001-2014年期间大气气溶胶直接辐射效应使得我国北京、香河和太湖3个高污染区的玉米产量减少13.43%~28.44%。
生物炭和秸秆还田对干旱区玉米农田土壤温室气体通量的影响
程功, 刘廷玺, 李东方, 段利民, 王冠丽
2019, 27(7): 1004-1014. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190008
摘要(809) HTML (17) PDF(989)
摘要:
为了研究生物炭及秸秆还田对干旱区玉米农田温室气体通量的影响,以内蒙古科尔沁地区玉米农田为试验对象,采用静态箱-气相色谱法对分别施入生物炭0 t·hm-2(CK)、15 t·hm-2(C15)、30 t·hm-2(C30)、45 t·hm-2(C45)及秸秆还田(SNPK)的土壤进行温室气体(CO2、CH4和N2O)通量的原位观测,并估算生长季CH4和N2O的综合增温潜势(GWP)与排放强度(GHGI)。结果表明:添加生物炭能够显著减少土壤CO2和N2O的排放量,并促进土壤对CH4的吸收作用。其中处理C15对CO2的减排效果最好,与对照相比CO2排放量降低21.16%。随着施入生物炭量的增加,生物炭对N2O排放的抑制作用不断增强,处理C45对减排效果最好,与对照相比N2O排放量降低86.25%。处理C15对土壤吸收CH4的促进效果最好,CH4吸收量增加56.62%;处理C45对CH4的排放有促进作用,使生长季土壤吸收CH4减少81.36%。SNPK对温室气体的减排作用接近处理C15。添加生物炭和秸秆还田对提高玉米产量和降低农田GWP与GHGI均有显著效果,施用生物炭及秸秆还田均有效提高了科尔沁地区的玉米产量,且玉米产量随着施入生物炭含量的增大而提升。从GWP上来看,施用15 t·hm-2生物炭对温室气体减排的整体效果最好。从GHGI上来看,施用生物炭及秸秆还田均具有一定的经济效益和减排意义,其中施用15 t·hm-2生物炭的综合效益最高。因此综合经济效益与环境因素,建议科尔沁地区农田在种植玉米时添加15 t·hm-2生物炭,如不具备购买生物炭条件,可以考虑秸秆还田来实现玉米增产与温室气体减排。
生物质炭介导生防微生物抑制辣椒疫霉的作用
王光飞, 马艳, 郭德杰, 罗佳, 梁永红, 仇美华
2019, 27(7): 1015-1023. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190009
摘要(906) HTML (9) PDF(785)
摘要:
生物质炭可有效防控土传病害,筛选并鉴定出生物质炭介导下的生防微生物,可为研究生物质炭防病机理和强化生物质炭防病效果提供理论依据。本研究首先进行秸秆生物质炭防控辣椒疫病盆栽试验,利用定量PCR和平板计数明确生物质炭在防控辣椒疫病时可富集的已知生防微生物,再通过选择性培养基初筛和定殖复筛筛选出生物质炭可富集的潜在生防微生物菌株,最后研究各菌株在土壤中对辣椒疫霉的抑制作用。结果表明,秸秆生物质炭使根际辣椒疫霉数量显著降低95.1%、辣椒疫病发生率显著降低91.1%,并使具有生防功能的木霉菌、青霉菌、曲霉菌、芽孢杆菌、假单胞菌和鞘氨醇单胞菌数量显著增加2.22倍、4.09倍、3.89倍、2.45倍、1.45倍和1.30倍。通过平板初筛得到可能被生物质炭富集的22株潜在生防菌株。定殖复筛剔除部分假性生物质炭介导菌株,获得可明确被生物质炭富集的2株木霉菌、3株青霉菌、2株曲霉菌、3株芽孢杆菌、3株假单胞菌、3株链霉菌和2株鞘氨醇单胞菌。木霉菌(TR1和TR3)、青霉菌(PE1)、曲霉菌(AS1和AS2)、芽孢杆菌(BA1、BA2和BA3)、假单胞菌(PS1和PS3)、链霉菌(ST1、ST4和ST5)13个菌株可显著削减土壤辣椒疫霉数量。其中,所有木霉菌和曲霉菌菌株(TR1、TR3、AS1和AS2)及芽孢杆菌(BA1和BA2)、假单胞菌(PS1和PS3)和链霉菌(ST1)9个菌株与生物质炭具有显著的协同抑制辣椒疫霉效果。因此,防控辣椒疫病时,木霉菌、曲霉菌、芽孢杆菌、假单胞菌和链霉菌是生物质炭介导下的主要防病微生物。
作物栽培与生理生态
开花灌浆期小麦叶片奢侈蒸腾发生的土壤水分阈值试验研究
王亚凯, 董宝娣, 乔匀周, 杨红, 靳乐乐, 刘金悦, 刘孟雨
2019, 27(7): 1024-1032. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190093
摘要(961) HTML (2) PDF(932)
摘要:
奢侈蒸腾耗水对作物光合及产量形成贡献较低,而开花灌浆期是冬小麦产量形成的关键期,精准调控作物蒸腾耗水、明确影响奢侈蒸腾的土壤水分阈值,对提高冬小麦的水分利用效率至关重要。本研究以冬小麦品种‘石新828’为材料,在人工气候生长箱进行盆栽试验,定量研究土壤水分对作物气孔导度、光合速率和蒸腾速率的影响,明确开花灌浆期奢侈蒸腾产生的土壤水分阈值。结果表明:气孔导度与土壤水吸力关系密切,在土壤水吸力较低时,气孔导度随土壤水吸力增加而迅速降低,而土壤水吸力较高时,气孔导度降低速度变缓。光合速率随土壤水吸力增加以抛物线的形式递减,当土壤水吸力低于1.2 MPa时,光合速率接近最大值,随后土壤水吸力继续增加,光合速率逐渐降低。蒸腾速率随着土壤水吸力增加呈线性递减,降低速率为2.3 mmol·m-2·s-1·MPa-1。光合速率与蒸腾速率的关系符合米氏方程,蒸腾速率低于2.179 mmol·m-2·s-1时,光合速率随蒸腾速率线性增加,当蒸腾速率高于此值时,单位光合速率的增加变缓,奢侈蒸腾开始产生,此值所对应的土壤水吸力为1.76 MPa,此时叶片光合速率处于较高(16 μmol·m-2·s-1左右)水平,叶片水平水分利用效率(WUEL)达到最高7.3 μmol(CO2)·mmol-1(H2O)。综上所述,小麦叶片奢侈蒸腾的发生始于水分利用效率从最高转向降低、光合速率处于较高水平而非最大。通过光合随蒸腾变化的米氏方程关系及蒸腾与土壤水吸力的线性关系,可以确定土壤水吸力1.76 MPa为小麦开花灌浆期叶片奢侈蒸腾发生的土壤水分阈值。
水氮对新疆南部麦后复种饲料油菜产量和品质的影响
朱倩倩, 刘国宏, 许咏梅, 杨金钰, 张彦红
2019, 27(7): 1033-1041. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180997
摘要(717) HTML (8) PDF(447)
摘要:
采用完全随机区组田间试验研究了水氮对麦后复种饲料油菜产量及品质的影响,运用模糊相似优先比法分析了不同水氮处理下油菜产量及其4个典型饲料品质指标的变化特征。试验设置灌溉定额和施氮量2个因素:灌溉定额设置3 000 m3·hm-2(低水)、4 500 m3·hm-2(中水)和6 000 m3·hm-2(高水)3个水平;施氮量设置140.6 kg(N)·hm-2(低氮)、187.5 kg(N)·hm-2(中氮)和234.4 kg(N)·hm-2(高氮)3个水平。研究结果表明:适宜的水氮供应对饲料油菜单株鲜重、干重、产量、品质有显著的互作优势,水氮供应量过量或者不足,互作优势减弱。相同灌溉定额下饲料油菜单株鲜重、干重和产量随着施氮量的增加而提高;相同施氮条件下,随着灌水量的增加单株鲜重、干重和产量逐渐提高;提高灌溉定额的增产效应优于增氮,高水+中氮处理较低水+低氮处理产量提高86.90%。施氮量和水氮互作显著影响饲料油菜品质,中水中氮处理粗蛋白含量较高水高氮处理提高36.91%。中水低氮处理中性洗涤纤维含量最低,为32.66%,显著低于高水高氮处理;而高水低氮处理酸性洗涤纤维含量最低,为24.74%,较高水高氮处理低16.49%。高水高氮处理的粗脂肪含量最高(1.45%)。综合考虑产量与品质,新疆南部地区饲料油菜适宜的水氮措施为中水高氮[6 000 m3·hm-2,187.5 kg(N)·hm-2]。
不同生态条件下氮肥优化管理对杂交中稻稻米品质的影响
李书先, 蒲石林, 邓飞, 王丽, 胡慧, 廖爽, 李武, 任万军
2019, 27(7): 1042-1052. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.181087
摘要(733) HTML (0) PDF(637)
摘要:
在四川省温江和射洪试验点,采用单因素随机区组试验设计,以‘F优498’水稻品种为试验材料,研究了不同氮肥处理[普通尿素优化施肥、减氮15%优化施肥、增氮15%优化施肥,PASP(聚天门冬氨酸)尿素1次施肥、2次施和优化施肥]对稻米品质的影响。结果显示,温江的碾米品质、外观品质和籽粒粗蛋白含量较优;射洪的峰值黏度和崩解值较高,消减值较低,蒸煮食味品质较好,同时直链淀粉含量较高。随着氮肥的施用,稻米碾米品质、直链淀粉含量和籽粒粗蛋白含量显著提高,崩解值显著降低;同时导致射洪生态点的峰值黏度增加,消减值减少;温江生态点的稻米外观品质变优,峰值黏度减小,消减值增加。较农民经验性施肥处理,普通尿素优化处理和PASP尿素处理提高了直链淀粉含量和籽粒粗蛋白含量,降低了温江垩白粒率和垩白度,改善了外观品质;氮肥优化处理降低了峰值黏度和崩解值,提高了消减值,使稻米蒸煮食味品质变差,同时提高了射洪精米率和温江整精米率。较优化施肥处理,PASP尿素处理降低了两试验点的精米率、整精米率和温江垩白粒率,增加了射洪的垩白粒率和垩白度,使外观品质变差;同时PASP尿素1次施肥和2次施肥处理降低了直链淀粉含量和籽粒粗蛋白含量;PASP尿素优化施肥处理降低了两试验点的峰值黏度、崩解值和温江直链淀粉含量,提高了两试验点的籽粒粗蛋白含量和射洪直链淀粉含量。较优化施肥处理,减氮15%和增氮15%优化施肥处理降低了两试验点的直链淀粉含量、整精米率及温江垩白粒率,增加了射洪垩白粒率和垩白度。与PASP尿素1次和2次施肥相比,PASP尿素优化施肥显著降低了垩白度、峰值黏度和崩解值,增加了消减值和籽粒粗蛋白含量;同时导致射洪生态点的整精米率降低,垩白粒率和直链淀粉含量增加;温江生态点的垩白粒率降低,整精米率增加。综合稻米碾米品质、外观品质、淀粉RVA、直链淀粉含量和籽粒粗蛋白含量的关系,射洪PASP尿素2次施肥处理稻米综合品质较好,温江优化施肥处理稻米综合品质较好。
11种除草剂对秋播豌豆生长发育的影响及防效研究
黄启鹏, 张亚婷, 宫香伟, 夏美娟, 任慧莉, 李忠豪, 冯佰利, 王鹏科, 高金锋
2019, 27(7): 1053-1066. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.181103
摘要(1008) HTML (154) PDF(555)
摘要:
化学除草剂已成为农田控制杂草的重要技术措施,但目前还没有针对豌豆田杂草的高效、安全除草剂。为此,本文以陕西省关中地区主栽品种‘西豌2号’为试验材料,采用6种苗前除草剂(48%氟乐灵乳油、50%乙草胺乳油、33%二甲戊灵乳油、96%精异丙甲草胺乳油、50%敌草胺水分散粒剂、40%扑草净可湿性粉剂)和5种苗后除草剂(15%精吡氟禾草灵乳油、10%精喹禾灵乳油、12.5%烯禾啶乳油、10.8%高效氟吡甲禾灵乳油、12%烯草酮乳油)处理,设清水喷施(CK1)和人工除草(CK2)为对照,调查秋豌豆田杂草种类,研究不同除草剂的防除效果,探讨各除草剂对秋豌豆生育进程、形态特征、经济效益等相关指标的影响。结果表明:1)研究区秋豌豆田杂草共7科13种,以阔叶类杂草为主,其中阔叶杂草9种。除草剂对杂草株数和鲜重均有不同程度的防效作用,苗前除草剂以33%二甲戊灵综合防效最佳,苗后除草剂以12%烯草酮综合防效最佳。2)自越冬期至开花期,各除草剂均对秋豌豆株高、叶绿素相对含量产生显著影响,但从始荚期开始,影响不再显著。不同种类的除草剂对秋豌豆根、茎、叶器官各时期干物质的积累量均有不同程度的抑制作用,各处理的秋豌豆茎、叶器官干物质的移动率及转运率均高于人工除草,叶器官干物质的移动率及转运率均高于茎器官。3)除草剂对百粒重、荚长等产量构成因素影响不显著,除10.8%高效氟吡甲禾灵导致产量略微下降之外,其他除草剂均表现出一定的增产作用,其中33%二甲戊灵、12%烯草酮可使秋豌豆增产25%以上。所有除草剂处理的净收入均有所增加,以33%二甲戊灵、12%烯草酮处理的净收入为同时期除草剂中最高。由此可见,除草剂的使用有助于种植者经济效益的提高,结合各除草剂的防除效果、安全性、经济效益,苗前除草剂33%二甲戊灵和苗后除草剂12%烯草酮在秋豌豆田的综合效应分别为同时期除草剂中最佳。本试验条件下,针对秋豌豆田,苗前除草剂推荐使用33%二甲戊灵,苗后除草剂推荐使用12%烯草酮。
农业资源与环境
雄安新区上游农业种植结构及需水时空演变
白志杰, 任丹丹, 杨艳敏, 胡玉昆, 杨永辉
2019, 27(7): 1067-1077. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190323
摘要(619) HTML (12) PDF(524)
摘要:
本文利用作物模型模拟小麦、玉米灌溉需水量,结合蒸发皿法估算蔬菜、果树等其他作物需水量,回溯雄安新区上游1986-2015年农业种植结构及农业需水的时空演变趋势,摸清不同作物的需水量比例及时间变化,并推算了消除降水年际波动的1970-2015年农作物灌溉需水量,探讨单纯人类活动下的农业需水量变化趋势。结果表明,1986-2015年,研究区作物播种总面积总体呈上升趋势,耕地面积多年平均84.9万hm2,有效灌溉面积平均71.3万hm2,占总耕地面积的84%。其中小麦播种面积稍有下降,玉米、蔬菜播种面积显著增加,果树种植比例在山区增加、平原区减少。研究区多年平均灌溉需水量22.52×108 m3,小麦、玉米、蔬菜、果树和其他作物分别占灌溉需水总量的58.6%、12.6%、5.8%、16.3%和6.7%,受播种面积增加影响,1970-2015年,蔬菜和果树需水显著上升。从空间上来看,灌溉需水总量在上游山区上升显著,而在平原区表现为下降;排除降水的年际波动后,研究区作物需水自1970年以来一直呈上升趋势,进入20世纪80年代中期,虽然整体上升减缓,但随农业播种总面积增加和蔬菜、水果需水增加影响,需水量整体呈缓慢上升趋势。因此,控制上游农业用水,种植低耗水作物、减少耗水作物的种植面积,是恢复雄安新区清水产流的关键。
江淮区域稻麦两熟制周年资源分配、利用特征
杜祥备, 孔令聪, 习敏, 吴文革, 陈金华, 岳伟
2019, 27(7): 1078-1087. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.181114
摘要(719) HTML (13) PDF(508)
摘要:
江淮区域稻麦周年两熟种植模式自然资源分配与利用特征尚不明确,限制了该区作物周年高产高效协同发展。本研究通过对江淮区域不同地区多年多点水稻-小麦种植模式高产试验数据分析,明确两熟制季节间资源分配特征、资源利用效率及其与产量的关系。结果表明:2008-2017年小麦季和周年辐射均呈降低趋势,水稻季沿淮和江淮地区呈增加趋势,沿江地区呈降低趋势;小麦季积温呈增加趋势、水稻季大部分呈降低趋势,周年沿淮地区呈增加趋势,江淮和沿江地区呈降低趋势;降雨小麦季、水稻季和周年总体呈增加趋势。江淮地区周年辐射量从北向南逐渐减少,不同种植模式间无显著差异;小麦季、水稻季辐射分配率粳稻-小麦模式分别为53.1%、51.9%,籼稻-小麦模式分别为55.0%、49.8%。江淮地区从北向南累积积温和降雨量逐渐增加,不同种植模式间无显著差异;小麦季、水稻季积温分配率粳稻-小麦模式为38.5%、67.3%,籼稻-小麦模式为40.7%、65.1%;小麦季、水稻季降雨分配率在2种模式间无显著差异,而不同地区间差异显著,沿淮地区为32.8%、70.5%,江淮地区为40.8%、64.7%,沿江地区为46.2%、57.2%。当前生产模式下,江淮区域稻麦两熟种植模式以水稻产量所占比重最高,平均为57.0%。小麦季积温生产效率沿淮地区显著高于江淮地区和沿江地区,不同种植模式间差异较小;水稻季积温生产效率不同地区不同模式间差异较小;周年积温生产效率不同地区间差异显著,且沿淮地区>江淮地区>沿江地区,不同种植模式间差异不显著。区域间作物光能生产效率差异较小,小麦季、水稻季和周年均无显著差异。不同地区降雨生产效率变异较大,小麦季、水稻季和周年均以沿淮地区大于江淮地区,显著高于沿江地区;不同种植模式间无显著差异。因此,江淮区域稻麦周年两熟资源高效利用原则应以合理配置季节间辐射为主,兼顾降雨和积温。不同地区应结合气候资源配置特点,通过合理的播栽期、周年生育期适宜的品种搭配等栽培措施将部分光热资源调配给水稻,实现产量和资源利用效率双提升。
2001-2015年北京市地下水资源承载力变化特征分析
高飞, 王会肖, 刘昌明
2019, 27(7): 1088-1096. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.181107
摘要(871) HTML (3) PDF(663)
摘要:
北京市地下水超采现象严重,由此引发了包括地面沉降等相关环境问题,严重制约了北京市的经济社会发展。本文采用地下水可利用量和用水效率定义了地下水承载力,并结合地下水开采程度(RG)和经济发展程度的投影图(RQ)对北京市2001-2015年的地下水资源承载力进行了评价。结果表明:北京市地下水的供水量高于地表水的供水量,地表水和地下水供水量波动幅度较小;北京市农业用水效率和工业用水效率逐年升高,其他行业用水效率除在2014年和2015年出现小幅度降低外,其他年份均处于升高趋势,折算后的综合用水效率也从2001年的97元·m-3增长到2015年的620元·m-3;北京市地下水实际承载的GDP从2001年的2 636亿元增长到2014年的11 469亿元,2015年又减少到11 284亿元。以2010年为界限北京市地下水开采程度(RG)和经济发展程度(RQ)投影点分别位于Ⅰ区和Ⅱ区内,表明北京市地下水承载力2010年以前处于相对荷载过重的状态,2010年以后荷载状态有所缓解。虽然北京市实际承载的GDP低于理论承载的GDP,但是北京市地下水承载力仍然面临着严峻的挑战,逐步提高地表水使用量和提高用水效率是有效缓解北京市地下水超采的有力举措。
洪泽湖地区麦稻两熟农田及杨树林地降雨径流对地下水水质的影响
李吉平, 徐勇峰, 陈子鹏, 李威, 李萍萍, 韩建刚
2019, 27(7): 1097-1104. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.181049
摘要(822) HTML (16) PDF(537)
摘要:
农业氮磷养分流失已经成为地下水污染的重要原因之一,为了探究和比较麦稻两熟农田和杨树林地氮磷流失对地下水的影响,本文在洪泽湖河湖交汇区设置农田和杨树林监测小区和监测井,进行了为期1年的地表养分流失和地下水水质监测。结果表明:1)林地雨前雨后表层土壤含水量均小于麦田,麦田土壤含水量较雨前平均提高8.95%,林地提高4.05%。2)麦田和杨树林地表层土壤硝态氮、铵态氮及有效磷流失总量分别为63.53 mg·kg-1、5.61 mg·kg-1及57.43 mg·kg-1和16.78 mg·kg-1、2.45 mg·kg-1及0.73 mg·kg-1,稻季田面水硝态氮、铵态氮、可溶性磷和颗粒态磷流失总量为8.32 mg·L-1、27.44 mg·L-1、2.39 mg·L-1和2.99 mg·L-1,监测期内杨树林氮磷流失总量明显低于农田。3)农田表层养分流失量与降雨量存在密切关系,基本随降雨量增大呈对数增长,而杨树林几乎不受降雨影响。4)农田产生径流的理论最小降雨量(麦田:3.3 mm;稻田:4.2 mm)远小于杨树林地(22.8 mm),麦田铵态氮、正磷酸盐浓度,稻田和杨树林地总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷、正磷酸盐浓度与降雨量存在显著相关性。5)农田径流中养分浓度与地下水氮磷含量存在显著相关性(P < 0.05),而杨树林地地下水氮磷含量保持在相对稳定水平,与径流中养分浓度无明显相关性。与农田相比,林地能够更好地控制径流养分流失,缓解地下水污染,有利于农业面源污染的控制。
农业生态经济与生态农业
2004-2015年长江中下游地区冬油菜生产碳足迹的时空变化
陈中督, 徐春春, 纪龙, 方福平
2019, 27(7): 1105-1114. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.181025
摘要(723) HTML (11) PDF(690)
摘要:
长江流域是我国油菜生产的主产区,系统分析油菜生产碳足迹对促进该地区农业低碳化生产与缓解气候变化的影响具有重要的意义。本文基于油菜播种面积、产量及生产投入等统计资料数据,运用农业碳足迹理论和生命周期评价法定量分析2004-2015年长江中下游地区油菜生产碳足迹时空变化动态及其构成。研究结果表明,油菜生产的碳足迹呈先下降后上升的趋势,最低点出现在2013年,为2 177.6 kg·hm-2;肥料和人工是长江流域油菜生产主要的温室气体排放源,分别占总碳足迹的50.9%~53.1%和5.8%~8.4%。不同省份间油菜生产碳足迹具有明显的差异,江苏省和浙江省的单位面积碳足迹(CFa)和单位产量碳足迹(CFy)均较高,而湖南和江西两省的CFa和CFy均较低。长江中下游地区油菜高产省CFa、CFy显著高于低产省,其中,氮肥、磷肥和复合肥产生的碳足迹值均显著高于低产省份,分别提高81.7%、81.2%和112.8%(P < 0.05)。研究表明发展油菜生产节肥技术,加强机械一体化技术以减少人工成本是未来长江流域油菜应对气候变化发展低碳农业的重要举措。结果部分尽量详细些
农业生态足迹研究进展与展望
刘钰, 马延吉
2019, 27(7): 1115-1123. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180998
摘要(750) HTML (9) PDF(606)
摘要:
农业生态足迹作为一种有效衡量农业可持续发展状况的计量工具,具有模型可操作性和结果可比性强的优势。本文从农业生态足迹的概念内涵出发,对农业生态足迹的算法、参数调整及农业生态足迹的应用等方面的国内外相关研究进行了文献综述。算法上,介绍了农业生态足迹的4种计算思路,包括只考虑农业生物资源消耗、同时考虑农业生物资源消耗和能源消耗、考虑农业废弃物及污染物以及结合其他计量方法,并分别阐述了其具体算法,且总结了农业生态足迹参数调整的一般方法;应用上,梳理了不同农业技术及生产方式的合理性分析及农业系统的可持续性分析。综述发现,算法方面,已有研究从农业生态足迹的传统模型出发,依据不同研究目的设计计算思路,近几年,与其他计量方法的结合应用越来越受到关注;参数方面,从直接采用"全球公顷"方法中的均衡因子和产量因子,到依据研究区域修改两个因子参数,再到结合能值理论、净初级生产力等其他计量方法中相对稳定的参数,使得计算结果更加精确;应用方面,逐渐以农业生态为研究主线,结合农业社会、经济、科技等维度综合探究农业可持续发展问题。
基于GIS的村级小麦玉米高产高效管理系统构建与验证
李亚楠, 王昊丹, 屈红蕊, 曹红竹, 佟丙辛, 崔石磊, 韩彦茹, 马文奇
2019, 27(7): 1124-1133. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190144
摘要(713) HTML (11) PDF(572)
摘要:
小农户是我国农业生产的主体,由此导致生产中存在产量和资源利用效率地块间变异大的问题。为了提高作物的产量和氮肥利用效率,实现小农户地块的精准管理,本文以GIS技术为平台,利用C#语言,建立村级小麦玉米高产高效管理系统,并通过田间对比试验和农户调研分别进行了系统效果的验证及其可行性评价。结果表明,该系统以农户地块为单元,通过信息查询、分析、作物管理决策、系统管理等功能模块,实现了村域每个农户地块的高产高效(氮肥高效)技术推荐。两年22个对比试验结果表明,与农民习惯相比,系统推荐的高产高效处理小麦季平均增产10.8%,氮肥偏生产力提高28.5%;玉米季平均增产10.3%,氮肥偏生产力增加16.9%,实现小麦玉米产量和氮肥利用效率的同步提高。农户调研结果表明,农户对推荐系统的认可程度较高,利用该系统进行技术推荐具有可行性;农户对小麦玉米的各项推荐技术认知度较高,但采用率差异较大,其中小麦优良品种采用率可达94%,但小麦精量播种技术的采用率只有29%,玉米增密技术和晚收技术的采用率仅仅2%和35%;受科技人员技术推荐影响较大的试验户和辐射户的认知率与采用率均高于普通农户,说明通过技术服务可以促进小麦玉米高产高效管理技术的应用。总之,本系统实现了小农户地块作物管理技术的辅助决策,具有显著增产增效作用,可以为村级实现大面积的作物高产高效提供支持。
四川省环境友好型农业生产效率测算及影响因素研究——基于超效率DEA模型和空间面板STIRPAT模型
熊鹰, 许钰莎
2019, 27(7): 1134-1146. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.180857
摘要(740) HTML (17) PDF(678)
摘要:
环境友好型农业顺应了当前农业绿色发展的迫切需要,但现有针对环境友好型农业的研究缺乏从生产效率提升角度展开分析。四川是我国的农业大省,针对四川省环境友好型农业生产效率及其影响因素进行定量分析,可为四川省环境友好型农业发展提供科学依据,丰富基于生产效率视角下的环境友好型农业研究。本文基于2006-2016年四川省21个市州面板数据,运用超效率DEA方法对四川省环境友好型农业生产效率进行测算,并基于STIRPAT理论模型,构建环境友好型农业生产效率影响因素分析的理论模型,采用空间杜宾模型进行实证分析。结果表明:2006-2016年四川省环境友好型农业生产效率保持先降后升的态势,自2006年的0.708降至2009年的0.667,而后逐渐升高到2016年的0.805;四川省环境友好型农业生产效率11年间的均值为0.705,总体水平较低且各地区存在显著差异,雅安市和阿坝州环境友好型农业生产效率均值最高(0.981),广元市最低(0.458);泸州市、绵阳市、乐山市、宜宾市、广安市、巴中市、南充市、眉山市和广元市的效率均值都低于0.6,导致这些地区生产效率较低的原因是化肥、农药和农膜使用等过量的投入,未来具有较大的提升空间。农业劳动生产率、粮食播种面积占农作物总播种面积比重对环境友好型农业生产效率具有显著的直接效应,影响系数分别为0.158和0.506,其中粮食所占比重的影响最大。人口密度、粮食播种面积占农作物总播种面积比重对环境友好型农业生产效率具有显著的间接效应,影响系数分别为0.988和1.366。邻近地区人口密度在地区间具有溢出效应,从而对本地区有限的农业资源形成竞争,导致间接效应为负;邻近地区种植结构的变化同向影响着本地区种植结构的调整,导致种植结构的间接效应为负。鉴于四川省各地区环境友好型农业生产效率不仅存在显著差异,而且地区间具有空间溢出效应,因此四川省各地区在进行环境友好型农业发展政策的制定时,既需要关注地区内部因素的直接影响,也需要考虑地区间影响因素的相互作用。