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2020年  第28卷  第3期

农业生态系统及其调控
施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响
倪红, 杨宪龙, 王刚, 来兴发, 邓建强, 沈禹颖
2020, 28(3): 317-327. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190511
摘要(658) HTML (4) PDF(477)
摘要:
为探究旱作紫花苜蓿(Medicago sativa L.)栽培草地氧化亚氮(N2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0 kg(N)·hm-2(N0)、50 kg(N)·hm-2(N50)、100 kg(N)·hm-2(N100)和150 kg(N)·hm-2(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150 kg(N)·hm-2(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N2O平均排放速率分别为3.5 μg·m-2·h-1、4.1 μg·m-2·h-1、5.0 μg·m-2·h-1和6.1 μg·m-2·h-1,随着施氮梯度的增加,N2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比,N150+DCD处理下苜蓿草地N2O平均排放速率下降50.7%,N2O累计排放量显著降低61.6%(P < 0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg-1、7.8 mg·kg-1、11.3 mg·kg-1和12.5 mg·kg-1。N2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P < 0.05),而与土壤温度无显著相关性(P>0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N2O减排具有一定的实践指导意义。
千金子与异型莎草对直播水稻产量的影响及其生态经济阈值研究
田志慧, 陆俊尧, 袁国徽, 沈国辉
2020, 28(3): 328-336. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190755
摘要(415) HTML (0) PDF(375)
摘要:
千金子和异型莎草均是直播稻田的恶性杂草,危害水稻的生长发育,对水稻生产造成严重威胁。为明确千金子和异型莎草对直播稻产量的影响及其生态经济阈值,采用添加系列试验法和模型拟合法研究不同密度千金子和异型莎草组合和与水稻不同共生时间下水稻产量性状的变化规律。结果表明,随着千金子和异型莎草组合密度增加以及与水稻共生时间延长,水稻的有效穗数、每穗实粒数、千粒重和产量均逐渐下降。当千金子+异型莎草密度增加至8株·m-2+8株·m-2,水稻产量仅2 236.37 kg·hm-2,与空白对照相比产量损失率为71.14%;在千金子4.67株·m-2+异型莎草3.50株·m-2的平均密度下,二者与水稻在整个生育期共生时,水稻产量为5 138.33 kg·hm-2,与空白对照相比产量损失率为33.37%。低密度、短时间共生的两杂草组合对水稻产量无显著影响。但从密度梯度看,在两种杂草与水稻整个生育期共生条件下,杂草复合密度达到4.14株·m-2时,则必须对其进行防除;从共生时间的尺度看,在试验设置密度条件下,必须在水稻种植后的16.7 d进行杂草防除,否则将对水稻产量和经济效益造成显著影响。在对复合杂草生态经济阈值分析的基础上进行杂草防除,可避免除草剂盲目使用,对减少除草剂使用次数,降低除草剂用量、节约除草成本和保护农田生态环境具有指导作用。
气候变暖背景下河南省夏玉米花期高温灾害风险预估
陈怀亮, 李树岩
2020, 28(3): 337-348. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190723
摘要(427) HTML (1) PDF(320)
摘要:
为预估未来气候变暖背景下夏玉米花期高温灾害风险,根据河南省19个农业气象观测站夏玉米抽雄期常年观测资料和未来RCPs(representative concentration pathways)气候变化情景数据,构建夏玉米花期高温风险评价指标,开展河南省夏玉米花期高温灾害时空特征及风险演变分析。其中RCPs气候情景数据包括基准气候条件(1951-2005年,RCP-rf)和未来(2006-2050年)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径数据。以抽雄普遍期及之后7 d确定为夏玉米花期,并内插匹配气候情景格点数据。以花期最高气温≥ 32℃和≥ 35℃作为轻度和重度高温灾害发生阈值,根据轻、重度夏玉米花期高温发生频率和高温积害,建立风险评价指标并分级。结果表明,RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温发生频率在20.5%~81.0%(≥ 32℃)和3.9%~51.9%(≥ 35℃)。与基准条件相比,≥ 32℃高温发生频率增加9.1%(RCP 4.5)和11.0%(RCP 8.5),≥ 35℃高温发生频率增加8.7%(RCP 4.5)和8.3%(RCP 8.5)。RCP-rf情景下全省夏玉米花期高温积害在48.5~200.9℃·d(≥ 32℃)和9.8~138.5℃·d(≥ 35℃)。与基准条件相比,≥ 32℃高温积害增加25.4℃·d(RCP 4.5)和25.6℃·d(RCP 8.5),≥ 35℃高温积害增加25.8℃·d(RCP 4.5)和31.4℃·d(RCP 8.5)。由综合风险分析可知,RCP-rf情景下夏玉米花期高温灾害高值风险区主要分布在新乡、郑州、许昌、漯河、周口及其以东以北的地区(商丘除外),约占夏玉米主栽区面积的30.1%;RCP 4.5情景下高值风险区扩大至洛阳和南阳以东的大部分地区,约占夏玉米主栽区面积的63.4%;RCP 8.5情景下高值风险区面积进一步向西扩大,约占夏玉米主栽区面积的占76.3%。
作物栽培与生理生态
有机肥部分替代化肥氮对叶菜产量和环境效应的影响
武星魁, 姜振萃, 陆志新, 路广, 徐永辉, 施卫明, 闵炬
2020, 28(3): 349-356. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190761
摘要(511) HTML (17) PDF(727)
摘要:
针对叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的最佳替代比例及对经济效益和环境效应综合评价较缺乏等问题,本研究采用田间试验,对包心菜和小青菜进行等氮水平下不同比例有机肥替代化肥处理,包括:纯化肥氮(0M),25%、50%、75%和100%有机肥替代化肥(25% M、50% M、75% M和100% M),研究不同处理下蔬菜产量、经济效益、土壤氨挥发和氧化亚氮排放。结果表明,25% M处理下包心菜和小青菜产量均达最高,且与0M处理相比包心菜和小青菜的产量分别增加15.0%(P < 0.05)和16.3%(P < 0.05)。25% M比0M处理经济效益分别增加11.7%和5.4%,但在50% M、75% M和100% M处理下经济效益为负增长。25% M处理下,氨挥发累积排放量在包心菜和小青菜季分别为42.1 kg·hm-2和12.9 kg·hm-2,比0M处理分别降低23.4%(P < 0.05)和41.6%(P < 0.05);0M和25% M处理间氧化亚氮累积排放量无显著差异,25% M处理在包心菜和小青菜季的氧化亚氮累积排放量分别为0.74 kg·hm-2和3.06 kg·hm-2;与25% M处理相比,50% M、75% M和100% M处理下氧化亚氮排放分别增加33.7%~60.8%(P < 0.05)、50.0%~134.3%(P < 0.05)和56.8%~185.6%(P < 0.05)。基于此,提出叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的适宜替代比例在25%左右时可实现最佳的增效减排效果。
接种菌根真菌对不同磷效率基因型大豆生长和磷吸收的影响
辜晓婷, 覃金转, 王秀荣
2020, 28(3): 357-364. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190667
摘要(396) HTML (5) PDF(219)
摘要:
接种丛枝菌根真菌(AMF)能显著促进大豆生长和对磷的吸收,但不同磷效率基因型大豆对AMF接种的响应还少有报道。为探究接种AMF对不同磷效率基因型大豆生长和磷转运基因表达的影响,以磷高效大豆BX10和磷低效大豆BD2为试验材料进行盆栽试验,设置接菌和不接菌处理,对大豆干重、菌根侵染性状、氮磷养分含量、根系性状,以及菌根诱导的磷转运基因表达进行了分析。结果表明,AMF接种显著促进了大豆的磷吸收,并且接菌效果存在显著的基因型差异,接种AMF显著增加了BD2的地上部干重、磷含量以及植株总磷吸收量,但只增加了BX10的地上部磷含量和总磷吸收量,对植株地上部干重没有显著影响。无论接种与否,BD2的地上部磷含量均显著高于BX10,表明磷低效的BD2具有较高的植株体内磷转运能力。不接菌条件下,两个大豆基因型根系性状无显著差异;接种AMF后BX10的根系体积和根系平均直径均显著高于BD2。BD2的菌根生长反应(MGR)和菌根磷反应(MPR)均显著高于BX10,对菌根依赖性更高。此外,在接菌处理的BD2根系,代表菌根途径磷吸收的磷转运基因GmPT8GmPT9GmPT10表达均显著高于BX10;相应地,BD2的总磷吸收量也显著高于BX10。以上结果表明,接种AMF对促进磷低效大豆BD2生长和磷吸收的作用更大,这可能主要是由于BD2菌根途径的磷吸收量较高,体内磷转运效率较高。以上结果将为研究AMF接种对磷吸收的贡献提供理论依据。
冀南夏玉米氮肥效率变异特征与高产限制因子解析
赵向阳, 丛佳慧, 安志超, 陈明优, 郭校伟, 赵凌, 崔振岭
2020, 28(3): 365-374. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190694
摘要(500) HTML (2) PDF(249)
摘要:
夏玉米产量的形成受气候、栽培、施肥等诸多因素的影响,为找到产量、氮肥效率的变异特征和产量差异在土壤养分和管理措施上的响应,提出科学的优化方案,本研究以河北省曲周县为例,连续4年对农户田块的田间管理和土壤养分进行实时跟踪,研究农户尺度的产量、氮肥效率变异特征;同时采用边界线的分析方法对管理措施和土壤养分进行分析,找出该地区限制高产的主要因素。结果表明:2015-2018年农户夏玉米平均产量为10.26 t·hm-2,变异系数为15.64%,年度之间产量和氮肥效率呈波动状。2015-2018年总农户产量差为4.02 t·hm-2,当季农户产量差的变化范围为1.96~3.68 t·hm-2,消除产量差可实现16.46%~34.72%的增产。4年内农户获得高产或氮肥高效的次数呈正态分布,获得一次高产和一次氮肥高效的占比最大,同一个农户不同年份的产量、氮肥效率处于不稳定的状况。高产稳定型农户分别在有效穗数、千粒重、播期、密度上与低产稳定型农户有显著差异(P < 0.05)。产量差的形成均是由各个因素共同导致,不同年份各因素对产量差的贡献不同,总体来看,密度、土壤有机质、播期是造成该区域产量差的主要因素。区域产量的提高,农户间产量差和氮肥效率差的缩减,以及低产农户向高产稳定型农户的转变,都需要土壤养分的改善和综合管理措施的优化。
播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响
马尚宇, 王艳艳, 刘雅男, 姚科郡, 黄正来, 张文静, 樊永惠, 马元山
2020, 28(3): 375-385. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190691
摘要(495) HTML (1) PDF(499)
摘要:
为明确播期、播量和施氮量对小麦产量形成的影响,于2016-2017年和2017-2018年两个小麦生长季,采用3因素裂区试验设计,以播期为主区[10月12日播种(适播,ST)和11月12日播种(晚播,LT)],播量为裂区[2.25×106株·hm-2(M1)、3.00×106株·hm-2(M2)和3.75×106株·hm-2(M3)],每个播量设置3个施氮量[纯N 150 kg·hm-2(N1)、225 kg·hm-2(N2)和300 kg·hm-2(N3)],研究播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响。结果表明,播期、播量和施氮量3因素互作显著影响了小麦产量及其构成要素、氮素利用效率、干物质积累量、花前干物质转运、花后干物质积累以及成熟期干物质在各器官中的分配。其中,ST处理显著提高了开花期群体干物质量、成熟期干物质量、花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率;小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量显著高于LT处理。在ST和LT处理条件下,M2和M3处理有效穗数、开花期干物质量和成熟期干物质量显著高于M1,M2处理穗粒数、花后干物质量及其对籽粒的贡献率、单茎中籽粒重量及其在单茎中所占比例较高,显著高于M1和M3。N3处理的有效穗数、开花期群体干物质量、成熟期干物质量和花后干物质量及其对籽粒的贡献率显著高于N1和N2。在ST处理条件下M1、M2处理和LT处理条件下所有播量处理均以N3的穗粒数、千粒重和单茎籽粒干重及其在单茎中所占比例较高。本试验条件下,增施氮肥和适当增大播量有利于小麦产量的提高。小麦‘安农大1216’在10月12日播种,播种密度3.00×106株·hm-2、施氮量为300 kg·hm-2时可以获得较好的产量。
播期对高粱营养与食味品质的调控效应
张瑞栋, 张壮, 岳忠孝, 李佳衡, 陈小飞, 徐晓雪, 邢艺凡, 姜冰, 周宇飞, 黄瑞冬
2020, 28(3): 386-394. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190664
摘要(389) HTML (2) PDF(234)
摘要:
为了确定高粱的适宜播期,实现优质高效生产,2013-2014年以高粱品种‘辽杂11’和‘沈杂5号’为试验材料,设置4月30日(T1)、5月14日(T2)和5月28日(T3)3个播期,测定两个高粱品种产量及籽粒中的粗蛋白、单宁、粗脂肪、直链淀粉和支链淀粉含量,利用快速黏度分析仪(rapid visco analyzer,RVA)对淀粉黏滞性进行测定,并对食用品质进行感官评价,同时分析气象要素对高粱营养和食味品质的影响。结果表明,播期推迟可以显著提高‘沈杂5号’的产量,而对‘辽杂11’产量无显著影响。播期推迟高粱籽粒粗蛋白和单宁含量呈降低趋势,直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量呈增加趋势,高粱淀粉的峰值黏度、崩解值、最终黏度、膨胀率也均呈增加趋势。‘辽杂11’T3处理食味品质综合得分分别比T1和T2高11.86%~12.81%和6.83%~8.44%,‘沈杂5号’T3处理食味品质综合得分分别比T1和T2高6.48%~7.18%和3.33%~4.06%,食味品质综合得分在播期间的差异达极显著水平。粗蛋白和单宁含量与食味指标(除冷粥质地外)呈极显著负相关,粗脂肪、直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量与食味指标呈显著或极显著正相关。峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度、回复值与高粱的适口性、滋味、气味呈显著或极显著正相关。适当晚播(沈阳地区在5月28日),可减少高粱的粗蛋白和单宁含量,提高支链淀粉含量,增加峰值黏度和崩解值,从而提升了高粱的食味品质。
黄淮和长江中下游冬麦区小麦品种(系)农艺性状及其聚类分析
王亚飞, 李世景, 徐萍, 张正斌, 景蕊莲
2020, 28(3): 395-404. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190383
摘要(398) HTML (2) PDF(430)
摘要:
气候变暖对我国乃至世界小麦育种和生产有很大影响。为了研究我国不同生态麦区小麦品种(系)农艺性状适应气候变化调控机理,本研究以黄淮冬麦区北片和南片及长江中下游冬麦区的20个当前大面积推的小麦品种、新审定品种和新选育品系为试验材料,在黄淮冬麦区北片河北省石家庄市种植,在返青期前对其抗旱抗冻性、根冠比和叶片干重与鲜重比进行调查;收获后对株高、穗长、穗下节间长、分蘖数、小穗数、穗粒数、千粒重、单株生物量、单株粒重、经济系数等10个农艺性状进行了考种和相关、聚类和主成分分析。结果表明,不同麦区小麦品种(系)苗期的抗旱抗冻性为黄淮冬麦区北片>黄淮冬麦区南片>长江中下游冬麦区。三大生态麦区的单株粒重与分蘖数、穗粒数、单株生物量、经济系数均呈极显著正相关,黄淮冬麦区南片和长江中下游冬麦区呈显著和极显著的农艺性状相对较多,说明这两个生态麦区的品种有很大的相似性;但不同生态麦区其他农艺性状正负相关各有一定差异。在欧氏距离20处,20个小麦品种(系)被聚类为长江中下游冬麦区和黄淮冬麦区南片品种(系)(第Ⅰ类)及黄淮冬麦区北片品种(系)(第Ⅱ类)两个大的生态型;在欧氏距离6处,Ⅰ类又分为分别以‘百农207’‘济麦22’和‘西农979’为代表的3个亚类,Ⅱ类是以‘长旱58’为代表。产量、穗长、株高和经济系数4个主成分因子对10个农艺性状表现型变异累计贡献率为76.39%。‘济麦22’等黄淮冬麦区北片的品种(系)综合得分在前20株中占95%。以上研究结果为小麦适应气候变暖育种和引种示范推广提供了重要参考信息。
农业资源与环境
有机培肥与耕作方式对稻麦轮作土壤团聚体和有机碳组分的影响
张志毅, 熊桂云, 吴茂前, 范先鹏, 冯婷婷, 巴瑞先, 段申荣
2020, 28(3): 405-412. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190617
摘要(428) HTML (5) PDF(450)
摘要:
为了明确不同外源有机物和耕作方式对土壤地力培育的影响,以水稻-小麦轮作系统为对象,通过2个年度(2016-2018年)大田试验研究了外源有机物(秸秆和有机肥)和耕作方式及其交互作用[稻麦秸秆还田配合旋耕(SR),稻麦秸秆还田配合翻耕(SP),秸秆不还田、增施有机肥配合旋耕(MR),秸秆不还田、增施有机肥配合翻耕(MP),秸秆不还田、不施用有机肥、旋耕深度15 cm(CKR)]对土壤团聚体和有机碳组成的短期影响。结果表明:SR处理能够降低水稻季土壤容重并增加总孔隙度。相比CKR,小麦季SR处理显著增加>0.05 mm水稳性团聚体含量,增加量为7.2%。此外,外源有机物和耕作对土壤有机碳活性组分具有显著影响。其中,易氧化有机碳(EOC)主要受耕作与有机物交互作用影响,酸水解有机碳(LPIc和LPIIc)主要受耕作措施的影响,SR处理的土壤EOC和LPIc含量比CKR提高0.3~2.6 g·kg-1。颗粒有机碳(POC)主要受外源有机物的影响,并且秸秆还田处理POC平均含量高于增施有机肥处理,增加量为0.75 g·kg-1。短期内,外源有机物和耕作及其交互作用对稳定性有机碳(黑碳和矿物结合态有机碳)的影响较小。综上,秸秆还田配合旋耕有助于提高土壤水稳性团聚体和活性有机碳的含量(EOC、LPIc和POC)。
香蕉茎秆及其生物炭对珠江三角洲土壤团聚体特征的影响
黄伟濠, 秦海龙, 卢瑛, 李博, 唐贤, 王超, 阳洋, 欧锦琼
2020, 28(3): 413-420. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190695
摘要(813) HTML (6) PDF(206)
摘要:
为了探究施用香蕉茎秆(蕉秆)及其制备的生物炭对珠江三角洲农田土壤肥力的影响,本文通过土壤培养和盆栽试验,研究了施用0.5%、1.0%和2.0%蕉秆和水稻秸秆(稻秆)及其生物炭后,土壤中不同粒级水稳性团聚体的组成,并采用团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)和平均重量比表面积(MWSSA)等评价团聚体的稳定性。结果表明:1)珠江三角洲农田土壤水稳定性团聚体以 < 0.25 mm微团聚体为主,占团聚体比例29.80%~52.52%;1~0.5 mm团聚体次之,占18.19%~20.08%。2)施用1.0%、2.0%蕉秆和2.0%稻秆显著增加>0.25 mm土壤团聚体总量,并显著提高土壤团聚体水稳定性;与不施用有机物料对照相比,团聚体MWD分别增加45.60%、62.37%和65.50%,GMD分别增加43.45%、55.34%和60.66%,D分别降低2.23%、2.32%和2.78%,MWSSA分别降低18.14%、20.09%和23.01%。3)MWD、GMD与> 5mm、5~2 mm和2~1 mm团聚体所占比例呈极显著或显著正相关,与 < 0.25 mm微团聚体所占比例呈极显著负相关;D、MWSSA与 < 0.25 mm微团聚体所占比例呈极显著正相关,与>5 mm、5~2 mm和2~1 mm团聚体所占比例呈极显著或显著负相关。4)综合主成分和差异显著性分析结果表明,施用2.0%和1.0%蕉秆提高土壤团聚体稳定性效果佳,均与施用2.0%稻秆没有显著差异,而施用蕉秆生物炭和稻秆生物炭短期内不能提高土壤团聚体稳定性。研究结果可为蕉秆废弃物资源化利用、提高土壤肥力提供参考依据。
短距离样点对土壤呼吸空间变异预测精度的影响
谢梦姣, 陈奇乐, 张俊梅, 康营, 吴超玉, 刘琦, 王洋
2020, 28(3): 421-428. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190703
摘要(361) HTML (0) PDF(438)
摘要:
不同采样设计会对土壤呼吸空间变异特征的预测精度产生重要影响。本研究选取黄淮海平原北部潮土区1 km×1 km夏玉米样地,在7×7单元规则格网(样点间距167 m)、完全随机(样点平均间距433 m)以及3×3单元规则格网+完全随机(样点平均间距405 m)3种布点方式的基础上,保持样本总量(49)不变,以占总样点2%~14%的短距离样点(样点间距4 m)随机替换原方案相应样点个数的方法优化布点方式,应用普通克里金法插值,以均方根误差(RMSE)和确定系数(R2)作为验证指标,检验基于3种布点方式设置的短距离样点对土壤呼吸空间变异预测精度的影响。结果表明:研究区土壤呼吸平均速率为2.65 μmol·m-2·s-1,空间分布均呈西高东低,表现出中等程度变异。采样设计对土壤呼吸空间分布的预测精度影响显著,基于3种布点方式设置短距离样点可提高预测精度7%~13%。无短距离样点替换时,规则格网+完全随机的布点方式最优,比完全随机布点和规则格网布点的空间插值预测精度分别提高10%和22%;设置短距离样点替换后,在最优布点方式(规则格网+完全随机)中,对土壤呼吸空间变异的预测精度可再提高4%~7%,其中短距离样点个数占样本总量10%对土壤呼吸空间变异预测精度的提高最为明显。研究发现,基于相同的样本数量设置短距离样点可增加区域范围内样点密度,提高土壤呼吸空间变异预测精度及试验结果的可靠性。因此,在黄淮海平原北部潮土区100 hm2尺度的夏玉米样地中,规则格网+完全随机+10%短距离样点的布点方式是预测土壤呼吸空间变异最适宜的采样布点方式。
典型喀斯特洼地植被恢复过程中土壤碳氮储量动态及其对极端内涝灾害的响应
伍方骥, 刘娜, 胡培雷, 王克林, 张伟, 邹冬生
2020, 28(3): 429-437. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190711
摘要(451) HTML (5) PDF(520)
摘要:
西南喀斯特地区是我国主要的生态脆弱区之一,石漠化严重,旱涝灾害频发。植被恢复是提升脆弱生态系统土壤碳氮固持的有效方式,但该区不同植被恢复方式土壤碳氮动态监测的研究还很缺乏。本研究以典型喀斯特峰丛洼地为对象,选取人工林、牧草地、人工林+牧草地、撂荒地自然恢复4种最主要的植被恢复方式为研究对象,以耕地作为对照,对比分析退耕前(2004年)、退耕10年(2014年)和13年后(2017年)土壤碳氮储量动态变化特征。其中2004-2014年研究区未发生极端内涝灾害,2014-2017年连续发生2次极端内涝灾害事件。研究结果表明,退耕10年后,4种恢复方式下土壤有机碳(SOC)储量均显著增加,但退耕13年后,除撂荒地SOC持续增加外,其他3种恢复方式下SOC表现出下降趋势。植被恢复后土壤全氮(TN)储量提升相对缓慢,退耕10年仅牧草地显著增加,退耕13年后人工林+牧草和撂荒地TN增加,且撂荒地在退耕后呈持续增加趋势。相关性分析结果表明,土壤交换性Ca2+与SOC、TN均呈显著正相关关系,且与2014年相比,2017年不同植物恢复方式下土壤交换性Ca2+均显著下降,这可能与研究区2015年和2016年连续内涝灾害有关。以上结果说明,不同恢复方式均能显著提升喀斯特地区土壤碳氮固持,并以自然恢复最佳,其生态系统能有效抵御极端气候灾害带来的负面影响。
农业生态经济与生态农业
不同统计模型在冬小麦产量预报中的预报能力评估——以江苏麦区为例
徐敏, 徐经纬, 高苹, 宋迎波
2020, 28(3): 438-447. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190814
摘要(391) HTML (5) PDF(583)
摘要:
在多类冬小麦单产统计预报模型中筛选出预报能力强的模型,并对优选出的模型进行加权集成,以此提高产量预报准确率,对保障粮食安全具有重要意义。利用1993-2018年江苏省69个基本气象观测站逐日气象资料和冬小麦产量数据及生育期资料,在5种气象产量分离方法(线性分离、差值百分率、5年滑动平均、3年滑动平均、二次曲线)的基础上,采用准确率、标准差、相关系数、泰勒图等检验法,评估分析了丰歉相似年法、关键气象因子法、气候适宜度法与集成预报法在江苏省冬小麦单产预报中的模拟效果。结果表明:1)对于同一种预报方法,不同的产量分离法对预报精度影响较大,二次曲线分离法要好于其他4种方法;丰歉相似年预报方法中加权法的预报精度高于大概率法。1993-2013年丰歉相似年法、关键气象因子法、气候适宜度法平均准确率分别为89.67%、94.86%和94.96%。2)集成预报法近5年预报准确率在96.33%以上,高于丰歉加权模型、关键气象因子二次曲线分离模型、气候适宜度二次曲线分离模型等单个最优模型,在一定程度上可以弥补单一预报方法预报结果稳定性差的不足。3)起报时间越接近成熟期,预报因子信息越全面,则预报模型准确率越高。研究结果可为江苏省冬小麦采用合理的单产预报模型提供科学依据,同时模型筛选思路也可供外省借鉴。
基于果农受偿意愿的绿肥种植生态补偿标准探讨
任静, 尹昌斌, 段志龙
2020, 28(3): 448-457. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190645
摘要(421) HTML (5) PDF(399)
摘要:
为探讨果农绿肥种植合理的生态补偿标准,以效用理论为指导,运用生态补偿理论,依托陕西省423份果农绿肥种植样本,构建果农受偿意愿的效用函数,测定果农绿肥种植的生态补偿标准,并通过Binary Logistic回归模型检验果农受偿意愿的影响因素。研究表明:绿肥种植生态补偿标准参数估计结果为2 611.80 ¥·hm-2,非参数估计结果为3 660.75 ¥·hm-2,两个数值作为陕西省果园绿肥种植生态补偿标准的动态调整区间。调研结果显示,约有77%的果农倾向于在果园种植绿肥,但是具有不同个人特征、家庭特征、认知水平的果农会表现出不同的绿肥种植意愿。回归分析表明,在陕西果农绿肥种植中,果农的个人禀赋以及家庭生产经营特征对受偿意愿的影响并不显著,村干部建议、果农对绿肥的认知和果农对国家绿肥产业政策的认知是主要影响因素,政策认知中种植补贴是农户绿肥种植的根本动因。基于上述结论,建议绿肥种植的大力推行首先应尊重果农意愿,其次应确定适当的生态补偿标准,建立管控与激励相结合的市场化、多元化的生态补偿制度。
基于GIS的跨流域生态补偿模型构建及应用——以安徽省大别山区为例
孙贤斌, 孙良萍, 王升堂, 李光耀, 张欣
2020, 28(3): 458-466. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190464
摘要(390) HTML (2) PDF(199)
摘要:
构建市场化与多元化生态补偿机制是完善主体功能区配套政策之一,探索跨流域主体功能区之间生态补偿对推进生态文明建设具有重要意义。本研究通过修正参数的生态足迹法构建生态补偿标准模型,利用生态流和引力模型理论构建跨流域功能区之间的生态补偿费用分配模型,借助GIS技术开展安徽省大别山区实证分析。结果表明:1)根据开发型区域的支付能力和生态承载力,结合保护型区域提供的生态系统服务价值和效用影响范围、生态补偿标准和生态流系数等,依据大别山区生态环境条件,构建的跨流域主体功能区生态补偿模型能够符合实际,因此生态补偿标准核算科学、可行。跨流域生态补偿模型具有可应用操作性,可用于安徽省大别山区空间差异化、定量化生态补偿标准的分析。2)2015年,金寨-霍山水源地、岳西-太湖-潜山水源地均对合肥市区-肥西-肥东开发区生态辐射面积最大,分别为4 521.92 km2、5 102.92 km2,生态辐射价值总量也最大,分别为3 617.82万元、3 858.15万元。所以此开发区是水源地最主要的生态补偿费用来源。合肥市区-肥东-肥西距离两个农业主产区近,被影响的生态辐射的面积也最大,所以辐射到的生态服务价值也均最大,分别为2 098.23万元、2 717.19万元。3)安徽省大别山及其周围的4个开发型区域支付生态补偿资金总额为14 243.95万元,各区所占比例分别为78.38%(合肥市区-肥东-肥西)、9.28%(安庆市区)、9.34%(淮南市区)和2.99%(金安区)。合肥市区是最主要生态补偿来源。4)安徽省大别山区的金寨-霍山水源地、岳西-太湖-潜山水源地分别为开发型区域提供5 767.97万元(占29.1%)、5 873.52万元(占29.63%)的生态功能服务,周围的农业主产区也提供了8 177.17万元(占41.26%)的生态功能服务。5)金寨-霍山水源地、岳西-太湖-潜山水源地获得补偿资金分别是4 236.75万元(占29.74%)、4 421.54万元(占31.04%),是受偿的主要区域。周围的农业主产区也获得5 585.66万元(占39.22%)的补偿。生态补偿模型及标准可为主体功能区环境保护和建设提供科学参考依据。