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2021年  第29卷  第3期

有机农业发展与效应
Innovation in agroecological and organic farming systems
Niggli Urs, Wang-Müller Qiyan, Willer Helga, Fuchs Jacques
2021, 29(3): 423-430. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200469
摘要(836) HTML (46) PDF(875)
摘要:
In light of major ongoing environmental damage and the destruction of natural resources, developing a truly sustainable mode of agricultural production is of great importance. Among different ways to reduce trade-offs between ecological sustainability and productivity, we present the approaches taken by agro-ecological and organic farmers. Both fall within the narrative of ecological intensification. According to finding of many previous scientific meta-analyses, both have a great potential to reduce environmental pollution. However, these very positive effects unfortunately result in lower yields. These could be compensated for by changing people's eating habits (e.g. less food waste, less meat consumption from concentrate-fed livestock). However, since global developments and trends are moving in exactly the opposite direction, this paper examines the possibilities of improving the yields of low-input farming systems through scientific research and the outlook for finding new productive solutions. Here we outline the significant potential in the redesign and differentiation of farms and fields including landscapes, in digitalization, the promotion of low-input breeding programs, high quality recycling of organic matter, and non-chemical crop protection.
有机农业能否养活中国?——氮肥供应获得的启示
孟凡乔, 张珂, 王方, 王坤, 吴文良, 王开永, 胡正江, 张海霞
2021, 29(3): 431-439. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200584
摘要(790) HTML (9) PDF(356)
摘要:
近年来,有机农业在全球得到了较快发展,然而对于其在农业中的定位和作用以及发展策略,尚存在较大争议。本研究从氮素供应角度,评估不施用化学合成氮肥对于中国粮食生产和消费的影响,以期为我国现代农业发展特别是氮素管理提供支撑。研究以中国整体农业生态系统为对象,基于共生固氮数量、农产品贸易对氮素供应影响以及粮食生产,分析在不同粮食消费水平情形下,有机农业能够养活的人口数量。研究发现,如果全部耕地按照有机方式管理,中国每年共生固氮量为15.41×106 t。在不施用化学合成氮肥情形下,1979年和2018年粮食总产量分别为381.96×106 t和420.72×106 t。不考虑蔬菜和水果,分别能养活0.81×109~1.24×109人和0.50×109~0.77×109人,即中国耕地全部转化为有机农业方式,在当前耕地面积和科学技术条件下,难以养活全国人口。将进口农产品考虑在内,2018年实际人均粮食(折纯,不包括蔬菜和水果)消费量达689.35 kg·a-1。减少食物浪费、调整食物结构和增加粮食特别是豆类进口,是解决中国粮食问题的重要举措,进口大豆等农产品对于中国化肥减量起到了重要作用。化学合成氮肥对中国粮食生产做出了巨大贡献,但氮素利用率仍有较大提升空间。有机和生态农业强调整体、协调、循环和再生,是引领中国农业可持续发展的理论基础和技术保障,在全国范围内应通过种养结合等措施促进养分的循环利用,降低资源浪费和环境污染。在政策和法律法规层面,可以通过生态补偿和种养循环等举措,提高氮素利用效率,实现粮食数量和质量安全以及生态安全等农业的多重目标。
中国有机农业的集聚与空间依赖性
卢瑜, 向平安, 余亮
2021, 29(3): 440-452. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200650
摘要(618) HTML (20) PDF(301)
摘要:
发展有机农业虽是实现农业绿色发展的重要途径,但需要公共部门政策支持。准确把握有机农业空间分布特征,检验其集聚及空间依赖性,为公共部门选择和设计政策提供决策依据。本文基于2013—2018年中国有机生产面积和有机认证数据,首先采用Jenks自然间断点分级法分析中国有机农业的空间分布;然后运用EG指数、产业集聚指数和区位熵判别有机农业集聚程度;最后采用Moran’s I指数检验有机农业发展的空间依赖性,结合局部Getis-Ord Gi*统计和标准差椭圆技术进一步探讨有机农业在局域的空间集聚与演化趋势。研究结果表明:1)中国有机农业空间分布不均匀,东北和西部地区有机生产面积占比和有机产品认证示范(创建区)有优势,而东部地区有机产品认证证书和获证企业数量居优势。2)中国有机农业的EG指数已超过0.05,有机农业集聚程度高;青海、内蒙古、宁夏、新疆和海南产业集聚指数和区位熵均大于1,显示这些省份的有机农业集聚优势明显。3)全局Moran’s I指数值大于0且逐年上升,显示毗邻省份的有机农业存在空间正依赖性;有机农业热点区主要在西部和东北部地区,冷点及次冷点在中东部地区且呈现扩展趋势;标准差椭圆分析显示中国有机农业方向分布和重心均呈现先东北再西部的发展趋势。中国有机农业集聚逐年显著的原因是多方面的,除适宜于有机农业发展的自然资源禀赋外,公共部门政策、集聚效应和空间依赖性亦是重要驱动力。本文的政策启示是:支持生态环境良好的经济欠发达地区发展有机农业可能更可取;有机农业集聚区的政府可以通过进一步的支持政策,提升区域内有机农业集中度,形成集聚与扩散的良性循环;毗邻有机农业集聚区的区域可以利用集聚区的外溢效应,促进发展有机农业;公共部门采用瞄准型政策可能比普惠性政策更能促进有机农业发展。
不同肥料处理对有机黄芪养分吸收与分配的影响
高游慧, 江春艳, 胡跃高, 王小芬
2021, 29(3): 453-464. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200631
摘要(656) HTML (6) PDF(586)
摘要:
黄芪是我国大宗中药材的典型代表,目前对于有机黄芪养分需求及施肥管理措施研究较少,且符合有机种植的有机肥、矿物肥、微生物肥配施鲜有报道。本文通过田间试验研究了不施肥(CK)、化肥(C)、有机肥(O)、有机肥+矿物肥(OM)、有机肥+矿物肥+微生物肥(OMD)等5个肥料处理对有机黄芪各器官中氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌等9种矿质养分元素吸收、积累、分配的影响。结果表明:在黄芪生长期内,黄芪各器官中9种矿质元素的含量动态因肥料处理不同而存在差异。黄芪根系各元素积累规律均呈现逐渐增加的趋势,茎叶中各元素呈现先升高后降低的积累动态趋势。5种肥料对比分析发现,单施化肥能促进黄芪茎叶对养分的吸收。而有机肥+矿物肥+微生物肥(OMD)能显著促进黄芪根系对氮、钾、铁、锰、铜、锌的吸收和积累,促进茎叶对磷的吸收和积累;与其他处理相比促进了9种养分向茎叶的分配,为黄芪地上部生长提供更多营养。总体而言,有机肥+矿物肥+微生物肥(OMD处理)能有效促进黄芪对多种矿质养分元素的积累与分配,这可能是该处理下有机黄芪高产优质的生理基础。
有机肥施用模式对环水有机蔬菜种植氮磷径流的影响
韩笑, 席运官, 田伟, 王超, 和丽萍, 李丽娜
2021, 29(3): 465-473. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200242
摘要(632) HTML (22) PDF(234)
摘要:
在水环境敏感区域以有机生产代替常规集约化农业,对保护生态环境、提高水库水质和保障居民饮用水安全具有重要意义。实际生产中,如果为追求产量盲目施用有机肥会增加氮磷径流流失风险。为在保障产量的前提下减少氮磷流失,本研究于昆明松华坝水库集水区,以不施肥(CK)和常规施用化肥(CF)为对照,在有机生产方式下设置不同类型有机肥[牛粪(DMC)、鸡粪(CMC)以及二者与豆饼的混合有机肥(HH)]及用量(与CF处理等氮素投入100%、80%和60%)的有机肥施用模式,共计11个处理(CK、CF、0.6DMC、0.8DMC、DMC、0.6CMC、0.8CMC、CMC、0.6HH、0.8HH、HH),分析其对土壤径流氮磷流失阻控效果和作物产量的影响。研究结果表明,在有机种植方式下,施用有机肥可使施肥初期(0~25 d)总氮径流浓度比常规施化肥降低26.3%~73.9%,生育期总氮累积浓度降低32.8%~67.0%。单施牛粪和鸡粪导致径流水总磷浓度比CF提高49.1%和12.3%,施用混合有机肥或减氮施用牛粪和鸡粪总磷浓度则比CF处理降低15.8%~52.5%。氮素投入水平和施肥类型对径流水氮磷浓度、土壤硝态氮和速效磷含量有显著影响。等氮素投入下不同肥料类型的径流水总氮浓度为化肥>牛粪>混合有机肥>鸡粪,总磷浓度为牛粪>鸡粪>混合有机肥>化肥;土壤硝态氮含量为化肥>牛粪、鸡粪>混合有机肥,速效磷含量为鸡粪>牛粪>混合有机肥>化肥。以60%氮素水平施用有机肥对径流水氮磷累积浓度和土壤硝态氮含量削减效果最佳,但土壤速效磷仍有累积风险。混合有机肥处理的青花菜产量最高,而单施牛粪或鸡粪存在减产风险。综合来看,与常规施用化肥相比,60%氮素投入加牛粪、鸡粪和豆饼混合有机肥的施肥模式可在产量提高16.7%的前提下,使径流水总氮、硝态氮、氨态氮浓度分别降低66.5%(18.94 mg·L-1)、67.2%(11.11 mg·L-1)和66.2%(6.57 mg·L-1),总磷降低52.5%(0.5 mg·L-1),可作为推荐施肥类型和用量在松华坝流域有机蔬菜生产进行推广。
有机管理对不同土地利用方式下土壤质量的影响
曹春霞, 朱升海, 颜越, 龙武赐, 黎淳, 谢冰一, 刘云慧, 段美春
2021, 29(3): 474-482. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200932
摘要(578) HTML (9) PDF(331)
摘要:
许多研究发现有机管理可以改善农田土壤质量,但是否不同土地利用方式下都存在此结论尚未明确。为探究有机管理对不同土地利用方式土壤质量的影响,本研究基于一个多土地利用方式的有机管理农场及其附近常规管理农田进行土壤质量调查,对比不同管理措施及大棚菜地、果园、露天菜地、农田边界、稻田田埂5种土地利用方式下农田土壤质量的差异,并对不同管理措施下农田土壤养分含量、重金属含量、动物数量共计20个指标进行方差分析和主成分分析。研究发现虽然总体上(综合5种土地利用方式的均值)有机管理的土壤pH显著高于常规农田;但针对一种土地利用方式,只有露天菜地和农田边界的土壤pH显著提高。总体上有机管理下土壤全磷、全钾、有效磷含量显著降低,但露天菜地土壤有机质和全氮含量均显著高于常规管理农田。有机管理在总体上显著降低了土壤Cr、Cu、Ni、Zn含量;但针对一种土地利用方式,只显著降低了大棚菜地土壤Cr、Ni、Zn含量,果园和稻田田埂土壤Cu含量,露天菜地和农田边界土壤Zn含量。有机管理虽然总体上均显著增加了土壤中蜘蛛目、倍足纲、步甲、蚯蚓的数量;但针对一种土地利用方式,只显著增加了露天菜地地表蜘蛛目、倍足纲、步甲,稻田田埂地表步甲、土壤蚯蚓以及果园倍足纲数量。主成分分析结果表明,不同管理方式下土壤质量差异明显,有机管理下蜘蛛目、倍足纲、步甲和蚯蚓等土壤动物较多,土壤pH较高,土壤P含量较低,重金属Cu、Pb、Zn、Cr含量较低,但并非在所有土地利用方式下都成立。由此可见,有机管理虽然总体上可以改善土壤质量,但受具体管理措施、人为投入品数量和有机种植时间等因素影响,并非在所有土地利用方式下效果都显著,且在不同土地利用方式下显著改善的指标也各不相同,因此需要针对不同土地利用方式和不同指标采取针对性的改善措施。
管理措施及土壤因子对5种农田生境地表蜘蛛群落多样性的影响
龙武赐, 李天依, 黎淳, 谢冰一, 任少鹏, 金树权, 宇振荣, 刘云慧, 段美春
2021, 29(3): 483-491. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200934
摘要(601) HTML (27) PDF(463)
摘要:
以往的研究表明有机管理有利于生物多样性保护,但在不同农业生境类型中是否都存在这个结论呢?基于此问题,本研究在一个多生境的有机管理农场与一个相邻的多生境常规集约化管理农区,采用陷阱法进行蜘蛛取样,对比有机和常规管理措施下大棚菜地、果园、稻田田埂、露天田块及农田边界等5种生境类型的农田蜘蛛多样性的差异,并分析土壤因子对蜘蛛多样性的影响。研究发现:1)有机管理与常规管理的蜘蛛物种数没有显著差异,但有机管理的果园中蜘蛛个体数比常规管理的果园中多139%,且差异显著。同一管理措施下,仅常规管理农田区的农田边界蜘蛛个体数和物种数分别显著高于其他生境均值104%和59%。2)有机管理农场比常规管理农田的蜘蛛物种组成差异略大,且在有机管理下不同生境间的蜘蛛群落组成差异更明显。3)土壤因子中有机质、全氮、全磷含量等对蜘蛛群落结构有显著影响,但对蜘蛛个体数和物种数没有显著影响,仅土壤Cu含量和蜘蛛个体数呈显著负相关。在本研究中虽然有机管理和土壤因子对蜘蛛多样性有一定影响,但不同生境间管理强度、植被结构等差异对蜘蛛多样性的影响更大。因此,发展多种农业生境类型的有机农业可提升物种β多样性。同时,在常规集约化管理农区,保留农田边界等半自然生境、适当减少化肥和农药等投入、降低农田内部的管理强度、防止土壤重金属污染等措施均有助于保护蜘蛛多样性。
华北丘陵及平原有机及常规农田地表蜘蛛多样性研究
刘入华, 孙仁华, 宋成军, 刘庆生, 刘云慧, 段美春, 张旭珠
2021, 29(3): 492-499. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200538
摘要(574) HTML (27) PDF(250)
摘要:
为满足日益增长的粮食需求,丘陵地区的农业发展已受到越来越多的重视,而农业集约化生产是导致生物多样性丧失的主要原因之一。为了解地形区域、生产管理模式及边界树篱带对农田地表天敌多样性的影响,在我国华北典型农区,选取5种农田,包括丘陵地区的常规管理无植物篱玉米地(CM)、常规管理有植物篱玉米地(CMH)、有机管理无植物篱玉米地(OM)、有机管理有植物篱玉米地(OMH)和平原地区常规管理无植物篱玉米地(PCM),于2019年8—9月采用陷阱法展开蜘蛛多样性调查。结果表明:处于丘陵地区的玉米地蜘蛛的香农多样性和物种稀疏指数显著高于平原地区,有机管理下的玉米地蜘蛛物种稀疏指数显著高于常规管理下的玉米地,有植物篱的玉米地蜘蛛的物种稀疏指数高于无植物篱的玉米地;且丘陵与平原、有植物篱与无植物篱、有机和常规管理下蜘蛛群落结构显著不同。基于上述研究结果,研究建议农业发展和生物多样性保护应当加强区域土地利用规划和分区管理;丘陵地区因受人类干扰较小,维持了较平原地区更高的蜘蛛物种库,可以作为集约化农区生物多样性保护的热点区,农业发展应优先规划发展低集约化的生产模式(如有机农业等),并加强景观多样性建设。而平原地区也应合理保留农田半自然边界带和降低集约化管理强度以推动生态环境改善和绿色发展。
作物栽培与生理生态
大气CO2浓度升高和干旱互作对谷子光合及抗旱生理特性的影响
刘亚静, 张东升, 李萍, 宗毓铮, 郝兴宇
2021, 29(3): 500-508. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200528
摘要(256) HTML (10) PDF(302)
摘要:
为明确谷子光合作用以及抗旱生理过程对高大气CO2浓度和干旱交互作用的响应机制,在开顶式气室中(OTC)开展大气CO2浓度和干旱交互对谷子影响的研究。设置两个CO2浓度:环境CO2浓度(400 μmol·mol-1)和高CO2浓度(600 μmol·mol-1);两个水分处理:正常水分(70%~80%田间持水量)和干旱(45%~55%田间持水量),对高CO2浓度和干旱互作下谷子光合气体交换参数、荧光动力学参数及抗旱相关生理指标的变化进行了研究。结果表明:高CO2浓度可降低干旱条件下光合色素含量,加剧孕穗期谷子气孔关闭,减轻灌浆期干旱对谷子净光合速率的负效应并增加其水分利用效率。孕穗期高CO2处理使正常水分处理下谷子气孔导度下降66.7%,而干旱处理下减少77.7%;灌浆期高CO2使正常水分处理和干旱处理下谷子净光合速率分别增加19.0%和87.7%,水分利用效率增加37.1%和39.2%。干旱处理显著降低谷子除非光化学淬灭系数(NPQ)以外所有荧光动力学参数值,灌浆期高CO2能缓解该作用。高CO2处理显著减少纤维素含量和正常水分处理下过氧化物酶活性。干旱极显著升高POD活性(高CO2浓度)及脯氨酸含量、可溶性总糖、淀粉含量(环境CO2浓度)和纤维素含量(高CO2浓度)。因此CO2浓度升高能够改善谷子的PSⅡ光化学效率和提高抗氧化酶活性来增强谷子的抗旱性。
大气CO2浓度增高对不同水稻品种稻米品质的影响
牛玺朝, 户少武, 杨阳, 童楷程, 景立权, 朱建国, 王余龙, 杨连新, 王云霞
2021, 29(3): 509-519. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200558
摘要(233) HTML (10) PDF(349)
摘要:
大气CO2浓度升高导致全球变暖,同时亦对作物生长发育产生深刻影响。作为光合作用的底物,大气CO2的浓度升高增加水稻产量,但对稻米品质的影响及其品种间差异的研究相对较少且存在分歧。本研究利用稻田FACE(free air CO2 enrichment)技术平台,以8个水稻品种为材料,设背景CO2浓度(Ambient)和高CO2浓度(增200 μmol·mol-1,FACE)两个水平,研究大气CO2浓度升高对稻米加工品质、外观品质、食味品质以及部分营养品质的影响及其种间差异。本研究所有测定的品质性状供试品种间均存在显著或极显著差异。与Ambient相比,FACE处理下水稻糙米率、精米率和整精米率略降,但单位面积糙米、精米和整精米产量平均分别极显著增加23.7%、23.5%和20.9%。FACE处理对整精米长度、宽度和长宽比影响较小,但使整精米垩白率和垩白度平均分别增加18.6%和31.8%,均达极显著水平。FACE处理使所有品种稻米直链淀粉含量和胶稠度平均分别下降6.5%和3.1%,但均未达显著水平。从淀粉RVA谱看,FACE处理使所有品种峰值黏度、崩解值平均增加1.3%、6.9%,使热浆黏度、冷胶黏度、消减值分别下降2.2%、5.1%和65.6%,其中消减值达显著水平。FACE处理使所有品种整精米植酸含量平均增加5.3%,而蛋白质含量平均减少9.9%,均达显著水平。不同品种稻米品质性状对高CO2浓度的响应方向和程度存在一定差异,其中FACE处理与品种对整精米长度、垩白率、垩白度、峰值黏度、热浆黏度和最终黏度存在显著的互作效应。以上数据表明,大气CO2浓度升高使水稻产量大幅增加,稻米加工、外观和营养品质呈变劣趋势,但适口性可能变优,稻米品质对大气CO2浓度增高的响应存在不同程度的品种差异。
桑轮纹病发生区桑叶表面细菌群落结构在冠层内的分异
尹诗琳, 张建华, 李星月, 唐甜, 王谢
2021, 29(3): 520-530. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200542
摘要(221) HTML (12) PDF(380)
摘要:
探明桑轮纹病发生区冠层内叶表面微生物多样性、结构组成和功能的变化情况,有助于快速筛选控制桑轮纹病病原菌(Gonatophragmium mori)潜在的拮抗微生物。本研究基于高通量测序技术,分析冠层上部和下部叶片上表面和下表面细菌相对丰度的差异。结果发现:1)在多样性指数(Shannon)上,冠层上部叶片是冠层下部叶片的1.26倍,冠层内叶片上表面是下表面的1.49倍。2)在结构上,冠层下部叶片的下表面(LB)和冠层上部叶片的下表面(UB)的优势属均为泛菌属(Pantoea),其相对丰度分别为38.04%和25.31%,而冠层下部叶片的上表面(LS)为沙雷氏菌属(Serratia)、冠层上部叶片的上表面(US)为寡养单胞菌属(Stenotrophomonas),其相对丰度分别为18.0%、23.73%。3)在功能上,冠层下部叶片细菌的碳水化合物和氨基酸的运输和代谢功能比冠层上部叶片强,然而脂质的运输和代谢功能比冠层上部叶片弱;冠层上部叶片上表面细菌的细胞壁生物发生功能比下表面强,而氨基酸的运输和代谢功能弱于下表面;冠层下部叶片上表面细菌的次生代谢物的生物合成、运输和分解代谢和脂质运输和代谢功能强于下表面,而细胞运动比下表面弱。4)冠层内叶片表面芽孢杆菌属(Bacillus)、不粘柄菌属(Asticcacaulis)和苯基杆菌属(Phenylobacterium)的相对丰度与病原菌的相对丰度负相关性显著(P < 0.05),相关性最大的为芽孢杆菌属,系数为-0.87。上述结果表明桑轮纹病发生区冠层内桑叶上下表面细菌群落的多样性、结构组成和功能存在显著差异,对进一步研究桑轮纹病的生物防控具有一定的科学意义。
秸秆还田与施肥方式对稻麦轮作土壤细菌和真菌群落结构与多样性的影响
张翰林, 白娜玲, 郑宪清, 李双喜, 张娟琴, 张海韵, 周胜, 孙会峰, 吕卫光
2021, 29(3): 531-539. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200502
摘要(342) HTML (19) PDF(470)
摘要:
为探索秸秆还田与施肥方式2种农田措施对水稻-小麦(稻麦)轮作土壤微生物群落的影响,阐释其对土壤细菌和真菌群落结构和多样性的影响机制,本研究通过7年稻麦轮作长期定位监测试验,设置无肥空白(CK)、常规施肥(RT)、秸秆还田+常规施肥(RS)和秸秆还田+缓释肥(SS)4个处理,采用Illumina Miseq高通量测序技术,分析土壤细菌和真菌群落结构和多样性,探索影响微生物群落的主控环境因子。结果表明,SS作物产量在2016年和2017年分别比RT显著提高11.6%和8.2%(水稻)、4.8%和3.6%(小麦),与RS无显著差异。相比RT,秸秆还田处理显著降低了土壤pH,提升了土壤有机碳和铵态氮含量;与RS相比,SS处理提高了铵态氮含量。秸秆还田处理提升了真菌群落多样性,但对细菌群落多样性无显著影响。SS与RS在细菌真菌群落多样性方面均无显著差异。相关性分析表明,细菌群落多样性与土壤pH呈负相关,与总氮含量呈正相关;真菌群落多样性则与土壤有机碳含量显著正相关。NMDS分析表明,施肥对于细菌群落结构影响较大(55.61%),真菌群落结构则对秸秆还田响应更明显(26.94%)。与RT相比,秸秆还田显著提升了细菌放线菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度,同时显著提升了真菌中子囊菌门的相对丰度,降低了担子菌门和接合菌门的相对丰度,加强了土壤碳氮循环能力并抑制了病原菌。SS与RS相比,仅提升了真菌中子囊菌门的相对丰度。综上,秸秆还田配施缓释肥有助于维持或者提高土壤养分有效性、作物产量及细菌真菌群落多样性,可以促进土壤碳氮循环。
基于FvCB模型的盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光合特性的研究
王文静, 麻冬梅, 蔡进军, 黄婷, 马巧利, 赵丽娟, 张莹
2021, 29(3): 540-548. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200501
摘要(210) HTML (18) PDF(769)
摘要:
探讨盐胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片光合生理特性,可为改善紫花苜蓿生长,修复生态环境,推动牧草产业快速发展奠定基础。本研究以‘阿迪娜’为试验材料,设0 mmol·L-1(CK)、40 mmol·L-1、80 mmol·L-1、120 mmol·L-1和160 mmol·L-1共5个NaCl水平,使用Li-6400XT光合仪测定不同盐胁迫下紫花苜蓿幼苗光响应-CO2曲线,利用FvCB模型分析盐胁迫对紫花苜蓿幼苗光合特性的影响。结果表明:1)不同NaCl胁迫下叶片净光合速率(Pn)随NaCl浓度的增加而降低,与CK相比,4个NaCl胁迫下分别降低1.44%、3.85%、7.21%和7.90%,均达显著性水平(P < 0.05);随光合有效辐射的增加均呈迅速上升趋势,CK的Pn增长速度显著高于其他处理。2)与CK相比,40 mmol·L-1和80 mmol·L-1 NaCl胁迫增加了紫花苜蓿幼苗叶片的最大羧化速率(Vcmax)和最大电子传递速率(Jmax),但120 mmol·L-1和160 mmol·L-1NaCl胁迫显著降低了VcmaxJmax。3)叶肉导度(gm)和暗呼吸速率(Rd)随NaCl胁迫水平的增加呈降低趋势;与CK相比,40 mmol·L-1和80 mmol·L-1 NaCl胁迫的gm变化不显著,但Rd显著降低。120 mmol·L-1和160 mmol·L-1 NaCl胁迫显著降低了gmRd,且与CK、40 mmol·L-1和80 mmol·L-1 NaCl胁迫间呈显著性差异。4)验证FvCB模型中子模型估算植物叶片光合的精确度,发现FvCB模型对不同胁迫处理下Pn拟合时,引入gm模型模拟精度高,平均绝对误差低。5)紫花苜蓿幼苗耐盐临界值为80~120 mmol·L-1,随NaCl浓度的增加,光合限制因素由叶肉因素转变为光合机构受损。该研究可为我国西北地区盐碱地制定有效的调控措施以提高植物耐盐能力提供科学参考。
镉-乙草胺胁迫对蚯蚓-土壤-玉米系统的影响
刘嫦娥, 秦媛儒, 孟祥怀, 董红娟, 王朋, 岳敏慧, 肖艳兰, 汪元凤, 段昌群
2021, 29(3): 549-558. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200490
摘要(271) HTML (21) PDF(357)
摘要:
重金属与农药复合型污染成为重要的环境问题之一,然而当前关于两者共同作用对蚯蚓-土壤-植物系统的影响研究还很少。为了探讨镉-乙草胺复合污染对蚯蚓-土壤-玉米农田系统的生态毒理效应和生态过程的影响,本研究通过室内模拟试验,从镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓生理响应、土壤理化性质及玉米形态特征等变化,探讨两者复合污染对玉米生长的影响机制。结果表明:1)随着处理时间的延长,镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓体内SOD活性呈先降低再升高的趋势,而MDA含量呈先升高后降低的趋势;复合胁迫处理第2 d和50 d时,20~30 cm土层的蚯蚓数量占所有土层蚯蚓总量百分比比对照分别增加1.34倍和1.14倍,蚯蚓对镉-乙草胺复合污染作出规避效应而向深层土壤迁移。2)镉-乙草胺复合胁迫下土壤有机质和速效磷含量与处理时间、处理方式、污染物无关,随着处理时间的延长,土壤碱解氮含量呈先显著降低后升高的趋势。3)处理第50 d,30 mg·kg-1 镉、200 mg·kg-1 乙草胺及30 mg·kg-1 镉+200 mg·kg-1 乙草胺处理组玉米根数均显著低于对照,抑制率分别为23.21%、42.86%和50.00%,玉米生物量与株高呈相同趋势,即30 mg·kg-1 镉处理> 200 mg·kg-1 乙草胺处理> 30 mg·kg-1 镉+200 mg·kg-1 乙草胺处理。相关分析表明,两种污染物除对蚯蚓 SOD活性产生拮抗效应外,对蚯蚓 MDA、土壤养分与玉米生长指标均不存在交互作用。本研究得出镉-乙草胺复合污染促进蚯蚓向下迁移影响其垂直分布,并且可以通过改变土壤营养元素含量最终抑制玉米的生长。
宁夏引黄灌区春小麦复种蔬菜适宜种类筛选
刘根红, 薛银鑫, 张倩, 周佳瑞, 买晓凤, 穆志梅
2021, 29(3): 559-571. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200298
摘要(201) HTML (5) PDF(306)
摘要:
复种是提高土地利用率及保证区域粮食安全的重要措施之一,宁夏引黄灌区近年来农业区域气候资源变化趋向利于多熟制,研究筛选春小麦复种蔬菜的适宜种类成为区域农作制度发展的必然。本试验选择灌区具有生产潜力的17种蔬菜与春小麦复种,运用层次分析方法(AHP),设3个2级指标,12个3级指标,通过对各模式相应评价指标测定及分析,筛选适于灌区的麦后复种蔬菜的两熟制模式。结果表明:近10年来,灌区年≥10℃积温3407.9℃,降水量206.4 mm,无霜期208.4 d,蒸发量1619.3 mm。主要气候因子理论上可以满足麦后复种叶菜类和根菜类蔬菜,但与理论生产潜力相比较,实际产量的提升空间较大;麦后复种果菜类的气候资源不足。17种蔬菜中,春小麦复种的白萝卜、满堂红萝卜、娃娃菜、黄瓜(‘626’)4种蔬菜资源利用效率较高;春小麦复种的胡萝卜、白萝卜、芹菜、西红柿(‘丰收128’)4种蔬菜提升地力效果较好;春小麦复种娃娃菜、白萝卜、满堂红萝卜、小辣椒(‘娇龙7号’)4种蔬菜经济效益较高。综合评价,得出适宜宁夏引黄灌区春小麦后复种的8种蔬菜为:娃娃菜、白萝卜、满堂红萝卜、辣椒(‘娇龙7号’)、辣椒(‘洋大帅’)、苦苣、芹菜和西葫芦,分别比综合效益最低的小麦-苤蓝种植模式高143.0%、121.5%、77.7%、46.3%、43.0%、35.5%、33.1%和33.0%,可大面积推广。
农业生态经济与生态农业
基于能值分析的稻蛙生态种养模式效益评价
钟颖, 沙之敏, 顾麦云, 翁丹龙, 杜继平, 曹林奎
2021, 29(3): 572-580. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200540
摘要(274) HTML (34) PDF(308)
摘要:
稻蛙生态种养模式将蛙类引入稻田,提高水稻生产系统的生产效率与可持续发展能力,是我国现代农业发展中重要的生态农业产业之一。为评价稻蛙生态种养模式的经营效益,本研究运用能值分析法,综合分析2015—2019年上海市青浦区稻蛙生态种养模式生产系统的能值投入和能值产出,并选用能值自给率、能值投资率、净能值产出率、环境负载率、可持续发展指数5项指标评价其能值效率。分析结果表明:2015—2019年青浦区稻蛙生态种养模式生产系统中,农田灌溉水、雨水化学能、复合肥、有机肥、基础设施等是主要的能值投入内容;稻谷、秸秆、成蛙以及政策性收入为主要产出能值内容。稻蛙生态种养模式生产系统能值自给率与能值投资率均值分别为0.18和4.86,5年中无明显变化趋势;净能值产出率均值为3.65,呈逐年上升趋势;环境负载率均值为0.46,总体呈下降趋势;可持续发展指数均值为8.52,总体呈上升趋势。由于研究区域与经营模式的差异,与其他系统相比,稻蛙生态种养模式生产系统承受环境压力较小,能值可持续指标表现良好,可持续发展潜力大,是值得拓展推广的绿色生产模式;但系统自我维持力弱,受经济社会影响波动较大,农业生态系统经济发展程度与生产效率仍有提升空间,应充分利用当地资源,适当增加能值投入,开拓多元化产品,提高系统产出率。本研究为稻蛙生态种养模式进一步健康稳定发展和推广提供了参考依据与方法借鉴。
低碳绩效测度与动态效应研究——以山东省种植业为例
杨滨键, 孙红雨
2021, 29(3): 581-589. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200279
摘要(216) HTML (16) PDF(206)
摘要:
温室效应的加剧已经严重影响到人类社会的生存与发展,根据IPCC数据显示,农业温室气体占全球人为排放的13.5%,鉴于山东省农业在我国的重要地位,本文以在农业产值中占比最高的种植业为样本,对山东省低碳绩效展开研究,为山东省种植业低碳发展之路提供参考。本文在测算山东省种植业碳排放量、碳汇量、碳排放强度以及碳排放边际减排成本的基础上,运用DEA-Malmquist模型测算了种植业低碳绩效水平,接着研究了低碳驱动与约束对山东省种植业低碳绩效的动态影响效应。通过研究发现,2000年到2018年山东省种植业碳排放总量和碳汇总量年均增幅分别为0.26%和1.74%,而碳排放强度和减排成本年均降低6.12%和2.10%。低碳绩效指数增长较慢,年均增长速度为3.00%,其主要驱动来源于技术进步。低碳约束目标与低碳驱动手段是种植业低碳绩效变动的直接原因,种植业碳排放强度对种植业低碳绩效具有一定的抑制作用,低碳驱动手段对种植业低碳绩效具有正向促进作用,且低碳驱动手段对种植业的低碳绩效贡献更大。进而提出了制定种植业低碳法律法规与提升财政支持有效性的低碳发展建议。
猕猴桃种植户应对气象灾害的行为及影响因素研究——以2018年陕西省冷冻灾害为例
程淑俊, 颜俨, 姜志德
2021, 29(3): 590-599. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200505
摘要(210) HTML (11) PDF(163)
摘要:
气象灾害已成为造成农业歉收和农业生产波动的主要原因,为厘清农户灾害应对行为及影响因素,利用中国猕猴桃主产区陕西省关中地区两个典型县(周至县和眉县)的226份调查数据,对猕猴桃种植户灾害应对行为决策及行为强度进行测度与综合分析,并运用Double-hurdle模型进一步分析了农户行为决策及影响因素。结果表明:1)农户在灾害前后的行为存在差异,灾前主要采取树主干涂白包裹及果园熏烟等方式,灾后主要采用剪去受冻枝条及向树体喷洒营养液等方式。2)农户应灾强度总体较低,且存在县域差异。在12种应对措施中,190位种植户仅采取1~3种应对措施,占采取应对措施人群的85.43%,平均采取措施2.1种;周至县农户采取应对行为的农户比例较高,且行为强度高于眉县农户。3)农户应对行为受其内在禀赋特征及外在环境因素的共同影响,且影响方向有正有负。户主的文化程度、种植猕猴年限、参加技术培训的次数等变量正向影响农户的应对行为决策及强度;乡镇距离变量负向影响农户的应对行为决策及强度。政府应拓宽农户获取信息与知识的渠道,引导农户积极应对自然灾害,确保种植业收入稳定及持续发展。
环境规制下农户感知对参与农业废弃物资源化利用意愿的影响
赵会杰, 胡宛彬
2021, 29(3): 600-612. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200898
摘要(244) HTML (15) PDF(671)
摘要:
为提高农户农业废弃物资源化利用意愿,改善农村生态环境,顺应农民对美好人居环境的期待,本文基于河南、山东、四川、黑龙江4省693个农户的调研数据,建立多元有序Logistics模型,研究农户农业废弃物资源化利用价值与技能感知、成本收益感知与市场回收条件感知对其参与意愿的影响,并引入环境规制政策作为调节变量,分析了环境规制政策对农户农业废弃物资源化利用感知-参与意愿关系的调节效应。结果表明:1)农户农业废弃物资源化利用技能感知、成本感知、与回收渠道间的距离感知、回收渠道稳定性感知,均显著地影响其参与意愿;其中,农户技能感知和回收渠道稳定性感知对其参与意愿具有显著的正向影响。2)引导型规制对农户农业废弃物资源化利用前景感知与技能感知-参与意愿关系存在显著的正向调节效应;约束型规制对农户农业废弃物回收利用重要性感知、回收渠道稳定性感知-参与意愿关系存在显著的正向调节效应;激励型规制对农户农业废弃物资源化利用前景感知与技能感知、收益感知、回收渠道稳定性感知-参与意愿关系存在显著的正向调节效应,对与回收渠道间的距离感知-参与意愿关系存在显著负向调节效应。建议加强技术培训、增设更多补贴款项、健全农业废弃物回收机制,提高农户参与意愿,充分发挥3种规制政策的互补作用,不断调整优化农业废弃物资源化利用政策,持续推进农业农村绿色发展。