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陕西关中农田土壤中塑料碎片和微塑料残留及其累积特征研究
陈荣龙, 陈延华, 黄珊, 余瑶, 陈荣桓, 薛萐, 刘莹, 杨晓梅
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220137
摘要(40) HTML(14) PDF(19)
摘要:
农膜覆盖技术的应用及推广促进了干旱半干旱地区农业的发展, 然而农膜残留及其碎片造成的土壤污染问题, 已成为绿色农业发展及生态安全面临的重要挑战。本研究以陕西关中平原为研究区域, 通过野外调研采集不同作物种植农田耕层土壤(0~30 cm), 利用检视法、密度分离法及显微镜扫描鉴定等技术, 研究长期农膜覆盖蔬菜地(蔡家坡, 以下简称蔬菜地)与大棚(苗圃)种植区(杨凌, 以下简称大棚区)土壤中塑料残片和微塑料残留及累积丰度特征。结果表明: 研究区域土壤中均检出塑料残片, 塑料残片颜色主要有红色、黑色、白色、蓝色等, 其中蔬菜地以白色农膜残片为主, 而大棚区主要以黑色培养钵碎片为主; 不同土层中, 塑料残片随着土层深度的增加而显著减少(P<0.05), 且残片个数随着残片面积的增大而减小, 其中蔬菜地37.8%为0.25~2 cm2的小残片, 其次为2~10 cm2、10~25 cm2的残片, 最低为>25 cm2的大残片; 大棚区67.5%为0.25~2 cm2的残片, 其次为2~10 cm2、10~25 cm2的残片, 几乎未检测到>25 cm2的大残片塑料。同时, 残片含量随土层深度增加而显著减小(P<0.05), 0~10 cm土壤中蔬菜地残片含量平均为26.2 μg∙g−1, 大棚区平均为34.9 μg∙g−1; 而20~30 cm土层中残片含量最低, 蔬菜地仅为2.48 μg∙g−1, 大棚区平均为4.79 μg∙g−1。然而, 蔬菜地微塑料检出率较低, 为23.9%, 且最大检测量为表层0~10 cm, 为1.8×103个∙kg−1; 而在大棚区微塑料检出率为39.5%, 最大检测量为表层0~10 cm, 为500个∙kg−1。由此看出, 长期施用农膜及塑料大棚导致土壤中塑料残留量显著增大, 且不同土层中塑料残片及微塑料累积量变化差异较大, 可能对土壤性质及作物生长造成危害, 导致土壤肥力和作物产量下降等不良后果。后续应进一步对塑料残留碎片化过程及微塑料在土体内迁移和累积风险进行研究, 以期为全面评估该区域农田土壤塑料污染提供依据。
河北滨海盐碱地苜蓿营养品质对秋眠等级和茬次的响应
王士超, 方栋, 李晓林, 韩立朴
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20210919
摘要(39) HTML(17) PDF(6)
摘要:
种植苜蓿是盐碱地资源高效利用的重要方式, 对保障我国饲料粮安全具有重要意义, 但苜蓿营养品质对秋眠型和刈割茬次及其交互作用的响应关系尚不明确。本研究旨在探讨河北滨海盐碱地秋眠型、刈割茬次及其交互作用对苜蓿营养品质的影响。试验选择5个秋眠型(极秋眠型、秋眠型、半秋眠型、非秋眠型和极非秋眠型)共计40个苜蓿品种和6个刈割茬次开展研究。研究发现: 1)苜蓿粗蛋白产量受秋眠等级和刈割茬次及其交互作用的影响(P≤0.05), 其中极秋眠型苜蓿年总粗蛋白产量最高, 比半秋眠型增加14.5%。除第5茬秋眠型处理间苜蓿粗蛋白产量有显著性差异(P<0.05), 其他茬次均无显著差异。2)随着刈割茬次的递增, 苜蓿粗蛋白含量呈先上升后下降的趋势, 其中第6茬极秋眠型苜蓿粗蛋白含量为21.5%, 显著高于非秋眠型(P<0.05)。3)秋眠型对第1茬苜蓿中性洗涤纤维含量影响显著(P<0.05), 最高的中性洗涤纤维含量出现在极秋眠型。4)秋眠型和刈割茬次及其交互作用对苜蓿相对饲喂价值影响显著(P<0.05); 最高苜蓿相对饲喂价值出现在第4茬; 极非秋眠型第1茬苜蓿相对饲喂价值为165.3, 显著高于极秋眠型(P<0.05)。综上所述, 在滨海盐碱区苜蓿营养品质受秋眠型和刈割茬次的影响, 特别在气温较低条件下的头茬和末茬苜蓿, 弱秋眠性苜蓿第2~4茬具有较高的饲用潜力。
低铁胁迫对不同铁效率玉米幼苗生长、抗氧化及光合生理特性的影响
付豪, 任云, 陈泽雄, 聂姝姝, 余文静, 李强
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220036
摘要(26) HTML(10) PDF(4)
摘要:
通过分析不同铁效率玉米幼苗低铁胁迫下的生长、抗氧化及光合生理特性差异, 为铁高效品种玉米的推广提供科学依据。以铁高效玉米品种[‘正红2号’ (ZH 2), ‘正大619’ (ZD 619)]和铁低效玉米品种[‘川单418’ (CD 418), ‘先玉508’ (XY 508)]为试验材料, 在3个纯铁浓度[0 μmol∙L−1 (Fe0)、10 μmol∙L−1 (Fe10)和100 μmol∙L−1 (Fe100)]下研究低铁胁迫对不同铁效率玉米品种苗期生长、抗氧化及光合生理特性的影响。结果表明, 低铁胁迫下, 玉米幼苗株高、茎粗、叶面积、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、地上部干物质和铁积累分配比、单株干物质量和铁积累量均显著下降(P<0.05), 而胞间CO2浓度, 过氧化物酶(POD)活性, 丙二醛(MDA)、可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白含量, 根系干物质和铁积累比例, 根冠比和根冠铁比均显著升高(P<0.05); 但铁高效品种形态特征、光合特性、干物质和铁的积累与分配及MDA含量的变幅均低于铁低效品种, 而渗透调节物质含量和POD活性的增幅均高于铁低效品种, 且随胁迫程度增加, 两类品种间变幅差异增大。与铁低效品种相比, 铁高效品种在低铁胁迫下具有较高的渗透调节物质和抗氧化酶活性, 有利于减轻其膜脂过氧化伤害, 保持较高的光合特性, 协调地上地下物质和铁的积累与分配, 并维持地上部的生长, 从而提高其对低铁环境的适应性。
华北平原春玉米多熟种植模式对土壤真菌群落的影响
陈兴琼, 李金娜, 国一凡, 陈琳, 徐洁, 隋鹏, 刘瑾, 高旺盛, 陈源泉
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220030
摘要(24) HTML(16) PDF(6)
摘要:
为探究华北平原春玉米多熟种植模式对土壤质量的影响, 基于田间定位试验, 利用DNA Illumina高通量测序方法从土壤微生物的角度对6种种植模式0~20 cm耕层土壤真菌群落多样性进行了研究。结果表明: 1)与春玉米单作(MM, 对照)相比, 5种多熟种植模式[黑麦-春玉米(MR)、冬小麦-夏玉米(MW)、菠菜-春玉米(MSp)轮作模式及马铃薯/春玉米(MPo)、豌豆/春玉米(MP)套作模式]均能够显著提高土壤真菌群落多样性(P<0.05), Shannon指数分别较MM提高12.18%、12.17%、10.37%、11.69%及8.44%, 各模式间土壤真菌丰富度无显著性差异。2)各种植模式中, 土壤子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、隐菌门(Rozellomycota)是优势种群, 其中子囊菌门相对丰度达80%以上。3)多熟种植模式有利于增加有益真菌, MR、MW及MSp中被孢霉属(Mortierella)及绿僵菌属(Metarhizium)等潜在有益菌相对富集, MSp中绿僵菌属尤为丰富; 而有作物致病风险的拟棘壳孢属(Pyrenochaetopsis)在各种植模式中相对丰度表现为: MM>MW>MP>MR>MSp>MPo。4) FUNGuild功能预测结果表明, 种植模式改变了土壤真菌营养型的占比: MM处理主要为腐生型(26.09%)、病理型(22.48%)及病理-腐生-共生过渡型(26.39%), MW处理主要为腐生型(29.99%), 其他多熟模式中腐生型(21.11%~27.88%)及病理型(23.74%~30.40%)均占较大比例。5)相关分析表明, 土壤田间持水量、有机质含量及容重是影响土壤真菌群落结构的主要环境因子。综上, 与春玉米单作相比, 春玉米轮、套作其他作物能够显著提高土壤真菌群落的多样性。其中黑麦-春玉米、菠菜-春玉米及冬小麦-夏玉米轮作模式在提高土壤真菌多样性, 富集有益微生物群落均有良好表现。此外, 春玉米-黑麦、菠菜-春玉米轮作模式在一定程度上能降低潜在致病菌丰度。因此, 从土壤微生物角度, 综合节水与保地的需求, 春玉米与黑麦或菠菜轮作的模式或是更合适的模式。
齐穗后弱光胁迫对杂交籼稻节间非结构性碳水化合物积累转运的影响
周星, 李博, 朱莜芸, 李秋萍, 何辰延, 袁玉洁, 黄小凡, 何宇欣, 王丽, 程红, 任万军, 邓飞
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220187
摘要(23) HTML(8) PDF(12)
摘要:
以杂交籼稻组合‘宜香优2115’和‘C两优华占’为试验材料, 采用大田遮光试验(遮光53%)研究了杂交籼稻不同节间非结构性碳水化合物(NSC)含量和积累量的动态变化以及转运特性。结果表明, 齐穗后下部节间NSC含量迅速下降, 其储藏的NSC即被转运利用, 而上部节间NSC转运相对迟缓, 且部分节间可出现NSC继续积累现象; 成熟期遮阴处理各节间NSC含量较对照显著下降20.98%~95.45%(P<0.05), NSC转运量显著增加3.37%~453.70%(P<0.05), 而NSC转运率和贡献率则分别提高3.25~325.07个百分点和0.63~9.18个百分点。除穗颈节外, ‘宜香优2115’各节间NSC含量和积累量以及节间转运量和贡献率均高于‘C两优华占’; 遮阴处理下‘宜香优2115’因其花前各节间较高的NSC积累量和花后较高的转运量, 使其结实率和产量下降幅度明显低于‘C两优华占’。相关分析表明, 对照与遮阴处理的产量差值与成熟期第3和第5节间NSC积累量差值呈显著负相关(P<0.05), 与转运量和转运率差值呈显著正相关关系(P<0.05)。可见, 水稻可通过增强花前各节间, 特别是第3和第5节间积累NSC的转运再利用, 来降低弱光胁迫对水稻产量的不利影响。因此, 生产上可通过选用花前节间NSC积累量高, 花后转运量大的品种来降低弱光胁迫对水稻的危害。
基于AquaCrop模型的阿勒泰地区春小麦节水潜力分析
任哓红, 王会肖, 刘昌明, 范玲
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220031
摘要(20) HTML(12) PDF(5)
摘要:
为进一步发展节水农业, 提高水分利用效率, 建立作物产量与耗水量的响应关系, 确定区域农业节水潜力, 为水资源合理配置提供依据。以AquaCrop为研究模型, 对模型产量模块参数标准化的水分生产效率(WP*)和参考收获指数(HI0)进行多年率定与验证, 以2017年作为现状水平年, 通过设置4月10日和4月20日两个春小麦(‘新春6号’)播种日期, 每个播种日期下设置400 mm、350 mm、300 mm、250 mm、200 mm的灌溉定额和7 d和10 d的灌溉周期, 共20个情景, 对新疆阿勒泰地区春小麦产量进行模拟, 对比不同情景下的春小麦产量和灌溉水利用效率受灌溉定额和灌水次数的影响, 以产量和水分利用效率均较高为目标, 择优选择最佳灌溉策略。利用现状年春小麦种植面积作为参考值, 对比现状水平年和未来水平年在不同情景下的小麦产量及总节水量差异, 分析小麦的节水潜力。结果表明: 1)推荐WP*=18 g∙m−2和HI0=48%作为阿勒泰地区2005—2014多年率定及2015—2017年验证后的产量模块参数, 率定产量误差范围为−3.44%~5.67%, 适用性评价指标均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE)、残差系数(CRM)、Willmott一致度(d)和纳什效率系数(ENS)值分别为0.110、0.023、0.002、0.956、0.935, 适用性好; 2015—2017年验证产量误差分别为−0.41%、−3.02%、3.34%, 模拟误差较小。2)不同情景下的模拟结果显示, 情景S15 (4月20日播种、灌溉定额为300 mm、灌溉周期为7 d)可以作为推荐灌溉策略, 该模拟情景下, 作物产量和灌溉水分利用效率分别为5.610 t∙hm−2和1.870 kg∙m−3。3)对于阿勒泰地区的春小麦种植, 情景S15作为推荐的灌溉策略, 现状水平年可以实现节水2.335亿m3, 节水潜力是可观的, 未来水平年可以分别实现节水2.407亿m3、2.431亿m3、2.476亿m3
绿色防控技术采纳影响因素及收入效应研究—基于792户菜农调查数据的实证分析
田路, 郑少锋, 陈如静
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220038
摘要(29) HTML(14) PDF(7)
摘要:
本文以山东省寿光市蔬菜种植户为例, 对菜农采纳绿色防控技术的影响因素和收入效应进行定量分析, 以便为绿色防控技术在蔬菜种植行业的有效推广、促进菜农绿色生产和提质增收提供政策参考。基于山东寿光792户菜农的微观数据, 采用赫克曼矫正法模型从“采纳决策”和“采纳程度”两个方面探究了影响菜农绿色防控技术采纳的影响因素, 运用内生转换回归模型分析菜农绿色防控技术采纳对其收入的平均处理效应。研究发现: 1)菜农对绿色防控技术的采纳程度不足, 样本农户中只采纳1项和2项绿色防控技术的数量最多, 占总样本比重分别为36.87%和27.27%; 2)菜农绿色防控技术认知水平、接受质检和培训经历、会主动利用互联网搜集信息对菜农的绿色防控技术采纳行为显著正相关, 地块数量、信息设备数量对菜农的绿色防控技术采纳行为显著负相关; 3)人均收入超过样本平均水平的菜农更乐于接受绿色防控技术, 且该技术的采用可增加菜农年均收入的比重为7.2%。据此, 应发挥绿色防控技术的增收效应, 激发菜农采纳新技术的内生动力, 提出政府应加快健全绿色防控技术推广机制, 完善风险补偿机制、给予菜农技术政策补贴, 增强菜农的科学技术意识、积极推动农户适度规模经营等政策建议。
ENSO事件对山东苹果生产的影响Ⅰ: 不同年型下苹果气候资源及产量的变化研究
崔成, 刘园, 刘布春, 孙彦坤, 杨凡, 张晓男, 邱美娟
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20210925
摘要(29) HTML(8) PDF(7)
摘要:
厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)作为目前全球最强的海-气耦合系统之一, ENSO事件对我国气候资源, 甚至我国农业产生重要的影响。山东是我国苹果的优势主产区之一, 苹果产量的变化受限制于当地气候条件。分析在ENSO事件的影响下, 气候资源变化对当地苹果产量的影响具有重要意义。因此本文基于山东1991—2019年逐日气象观测数据、地市级苹果种植统计数据及ENSO数据, 分析在不同ENSO年型下山东苹果可生长期气候资源的时空变化特征, 并在此基础上探究苹果可生长期气候资源对当地苹果产量的影响。结果表明: 1)山东全省苹果种植面积呈先上升后下降的趋势, 总产和单产呈显著增加趋势; 苹果种植面积和总产量的重心由潍坊地区向胶东半岛移动, 单产重心在潍坊由中部向西南方向移动。2)不同ENSO年型下苹果可生长期气候资源与ENSO事件的相关性并不显著。在不同ENSO年型下苹果可生长期气候资源空间分布不均匀, 光照资源呈北多南少空间分布、热量资源呈西多东少分布; 而降水资源则呈南多北少分布。厄尔尼诺年光照资源、热量资源较为优越, 拉尼娜年、中性年降水资源较为优越。3)不同ENSO年型下苹果可生长期气候资源与苹果气象单产中, 热量资源与气象单产多呈负向关系, 对气象单产有一定制约影响; 而厄尔尼诺年、拉尼娜年降水资源与苹果气象单产呈正向关系, 中性年降水资源与苹果气象单产呈负相关。优越的气候资源对苹果生产的增收增益有促进作用。过量的气候资源会对苹果产量造成一定程度的抑制作用。未来需要关注在厄尔尼诺年下的高温、干旱等相关灾害, 拉尼娜年、中性年下的低温、洪涝灾害, 规避气象灾害所带来的影响, 保证当地苹果产业健康发展。
极端降水条件下土壤中O2浓度对CO2和N2O浓度变化的调控作用
韩慧, 乔林明, 王晓璐, 杜炎玲, 王蕊, 郭胜利
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220116
摘要(29) HTML(11) PDF(8)
摘要:
在干旱和半干旱区, 降水是农田土壤温室气体排放的重要驱动因素, 但极端降水条件下温室气体(CO2、N2O)浓度、排放特征及其与土壤O2动态变化的关系尚不清楚。针对3种土壤管理措施(不施肥、施氮肥、秸秆还田), 模拟极端降水(单次100 mm)条件下, 高频率监测3种管理措施土壤O2、CO2和N2O浓度及其地表CO2、N2O通量。与对照(单次10 mm)相比, 极端降水条件下不施肥、施氮肥、秸秆还田3种处理N2O累积排放量分别增加310%、440%和190%; CO2累积排放量分别增加27%、1%和−11%; 地表CO2、N2O通量与土壤CO2、N2O浓度动态变化基本一致, 并存在显著正相关关系(P<0.05)。极端降水后土壤中O2浓度呈现先降低后升高的趋势, 而CO2、N2O浓度变化则呈相反趋势; 土壤中CO2、N2O浓度与O2浓度均呈显著负相关关系(P<0.05); 但随着O2浓度的降低, CO2呈生长曲线型增长, 而N2O呈指数型增长。极端降水条件下土壤中O2、CO2和N2O浓度变化达到峰值的时间较早。极端降水在促进土壤O2浓度消耗的同时, 也促进了土壤温室气体的产生与排放。本研究结果为明确雨养区农田土壤温室气体的排放机制提供了理论支撑。
社会资本、技术认知对黑土区农户保护性耕作技术采纳行为的影响
李文欢, 王桂霞
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220032
摘要(17) HTML(16) PDF(3)
摘要:
黑土地是极其珍贵的自然资源, 在保证粮食安全、促进农业绿色发展和乡村振兴方面具有重要作用。但在过度利用的情况下, 黑土地质量正在不断退化, 如何提高农户保护性耕作技术的采纳率, 促使黑土地由“瘦”变“肥”是当前亟须解决的问题。本文基于嵌入性社会结构理论, 以典型黑土区625户种植户的调研数据为基础, 运用结构方程模型(SEM)探析了社会资本、技术认知对农户保护性耕作技术采纳行为影响的传导路径及其群组差异。研究表明: 1)社会资本对农户保护性耕作技术采纳行为具有正向促进作用。2)技术认知对农户保护性耕作技术采纳行为具有正向促进作用, 同时技术认知在社会资本对农户保护性耕作技术采纳行为的影响中起中介作用。但技术有用性认知的间接影响大于技术易用性的影响。3)多群组SEM结果显示: 种植规模、年龄在社会资本和技术认知对农户保护性耕作技术采纳行为的影响存在差异。其中, 大规模种植户技术采纳行为更容易受社会网络的影响, 而中小规模种植户受社会信任影响较大。中青年种植户的技术采纳行为更容易受到社会网络的影响, 而老年种植户更容易受到技术易用性的影响。鉴于此, 东北黑土区保护性耕作技术的推广除依靠政府外, 还应在考虑农民异质性的前提下充分发挥社会资本的作用。
白菜健康株与根肿病患病株的土壤微生物群落和功能差异
张智浩, 邓毅书, 聂强, 解国玲, 吴流通, 邸雪嫣, 石浩, 付克剑, 张继来, 林春, 张乃明, 苏友波
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220498
摘要(3) PDF(1)
摘要:
根肿病严重制约着十字花科蔬菜产业的发展, 而土壤微生物多样性与组成的变化不仅与十字花科作物根肿病密切相关, 且对土壤健康、农业生产系统的可持续发展和人体健康至关重要。因此, 了解十字花科根肿病发生与土壤微生物群落结构的关系十分必要。采用Illumina MiSeq高通量测序技术对白菜健康株(H)和患根肿病病株(D)的根围土壤的细菌16S rDNA和真菌ITS序列进行测序, 将结果质控后与相关数据库进行比对; 测定了根围土壤理化性质, 分析了样本间的微生物群落结构与组成差异, 探讨土壤理化、土壤微生物群落和根肿病间的关系; 并对样本细菌和真菌功能进行了预测。结果表明: 1)健康白菜植株根围土壤细菌群落均匀度及多样性程度均高于患根肿病植株, 患根肿病白菜植株根围土壤真菌群落丰富度、均匀性和多样性程度均高于健康白菜植株根围土壤。2)放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)是所测土壤样本中的主要优势细菌门, 芽孢杆菌属(Bacillus)、Gaiella、Defluviicoccus、梭状芽孢杆菌属(Clostridium)和类诺卡氏属(Nocardioides)是所测土壤样本中的主要优势细菌属; 根围土壤优势真菌类群为子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Olpidiomycota), 主要的真菌属为赤霉属(Gibberella)、被孢霉属(Mortierella)、梭孢壳属(Thielavia)和Basipetospora。3) 新陈代谢、环境信息处理、细胞过程和有机系统是健康株与患病株根围土壤细菌群落具有显著差异的四类细菌功能;患根肿病植株根围土壤真菌群落中赤霉属(Gibberella)、梭孢壳属(Thielavia)、丝壳属(Kernia)和镰刀菌属(Fusarium)的功能丰度均大于健康株。4)主坐标分析结果表明健康植株与患根肿病植株根围土壤细菌和真菌群落结构差异明显, 冗余分析结果显示pH、全氮、碱解氮、速效钾和阳离子交换量是根围土壤微生物群落变化的主要影响因素。白菜健康株与根肿病患病株根围土壤中真菌群落的差异比细菌群落大。本文为研究十字花科作物微生物区系提供了新的依据, 并为研究有益合成菌群抑制病原菌从而控制根肿病的方法提供了可能性, 同时也为缓解土壤退化和重建健康土壤提供了途径。
蚯蚓粘液-秸秆炭共同作用对生活污泥堆肥中重金属影响*
郇辉辉, 储昭霞, 王兴明, 范廷玉, 董众兵, 徐晓平, 甄泉, 张佳妹, 代碧波, 邓瑞来
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220253
摘要(5) PDF(3)
摘要:
生活污泥中富含的重金属限制其资源再利用,为钝化重金属活性,降低污泥毒害效果和提高其利用价值,以40 mL蚯蚓粘液和2%、4%、6%、8%秸秆炭为添加剂对污泥进行堆肥,研究粘液、粘液协同秸秆炭添加对污泥堆肥后重金属变化的影响。结果显示,与对照组相比,粘液堆肥污泥后pH升高了1.42%,TN、TP降低了7.87%、14.18%,而粘液协同秸秆炭堆肥污泥后,污泥逐渐呈碱性,EC值提升了5.71%~9.58%,OM含量也提升了7.71%~24.60%,变得较为丰富,但植物养分产生损失。在添加粘液对污泥堆肥后,重金属总量均表现出不同程度的下降,Ni、Zn、Pb的较活泼形态朝着难以降解的残渣态转化,当添加粘液和秸秆炭对污泥堆肥后,重金属总量继续表现出下降趋势,碳酸盐结合态Ni和Pb、铁锰结合态Pb、可交换态Zn逐步朝着稳定的残渣态转化,而有机结合态Cu却朝着可交换态和残渣态转化,钝化了堆肥污泥中Ni、Zn、Pb,活化了Cu。最后根据分析得出结论,粘液协同秸秆炭改变污泥中pH来影响重金属Ni、Zn、Pb、Cu有效态,粘液+8%秸秆炭处理污泥中重金属较为理想。
生物炭对盐渍化土壤周年温室气体排放及冻融效应的影响
张如鑫, 屈忠义, 杨威, 刘祖汀, 王麒源, 王丽萍
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220010
摘要(46) HTML(16) PDF(10)
摘要:
为探讨生物炭对内蒙古河套灌区盐渍土周年温室气体排放规律及冻融效应的影响, 于2019年初冻期前设置3种生物炭添加量处理[15 t∙hm−2 (B15)、30 t∙hm−2 (B30)和 0 t∙hm−2 (CK)], 之后不再施用生物炭, 在试验当年冻融期(1 a冻融期)、葵花生长期和翌年冻融期(2 a冻融期), 测定不同处理的土壤CO2、CH4、N2O排放通量和理化性质。结果表明: 施用生物炭显著降低了葵花生长期土壤CO2累积排放量, 与CK相比, B15和B30分别降低CO2累积排放量9.86%和14.37%, 而对1a、2a冻融期的CO2累积排放量无显著影响。1 a冻融期、葵花生长期和2 a冻融期的土壤以吸收CH4为主, 其中冻融期土壤对CH4的吸收强度大于葵花生长期; 生物炭施入能够降低土壤CH4累积排放量, 3个时期降低幅度分别为31.15%~55.59%、18.75%~28.13%和9.33%~25.36%, 随施入时间的延长其降幅逐步减小。与CK相比, 生物炭添加显著降低了3个时期土壤N2O累积排放量, 1 a冻融期降幅为42.86%~54.76%, 葵花生长期降幅为14.08%~26.76%, 2 a冻融期降幅为24.07%~59.26%。同时, 添加生物炭能降低温室气体排放的综合增温潜势, 3个时期的增温潜势大小顺序均为CK>B15>B30; 与CK比, B15和B30显著提高了葵花产量, 增幅分别为6.51%和9.44%。施用于盐渍化土壤的生物炭经历2轮冻融作用, 能在不明显减少土壤CO2排放的基础上, 显著抑制N2O排放、促进CH4吸收。
黑土区春小麦产量对积雪覆盖的响应研究—基于季节性冻土冻融过程调控的视角
付微, 任健, 李艺帆, 魏孝荣, 于淑会, 胡永翔, 尚国琲
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220006
摘要(24) HTML(12) PDF(2)
摘要:
为揭示黑土区季节性积雪—季节性冻土—粮食生产的联动关系, 以春小麦为研究对象, 采用积雪控制试验, 设置积雪覆盖和无积雪覆盖两个处理, 通过测定春小麦产量以及季节性冻土冻融期的0~100 cm土壤温度和土壤水分动态变化过程, 探究季节性冻土冻融过程(冻融形成发育、土壤水热状况)在调控春小麦产量对积雪覆盖响应方面的潜在作用。结果发现: 季节性冻土融化阶段的春小麦播种—出苗期10 cm土壤水分、出苗—四叶期20 cm土壤水分以及冻融期10 cm土壤冻融循环频率等土壤水分和土壤冻融循环频率参数是影响黑土区春小麦产量的主要因子, 表现为黑土区春小麦产量随土壤融化阶段的播种—出苗期10 cm土壤水分、融化期10 cm土壤冻融循环频率增加而显著提高(P<0.05) , 而随土壤融化阶段的出苗—四叶期20 cm土壤水分、冻结期10 cm土壤冻融循环频率增加而显著降低(P<0.05)。枯水年份, 上述季节性冻土的土壤水分和土壤冻融循环频率参数对积雪覆盖响应不敏感, 因此, 枯水年黑土区春小麦产量对积雪覆盖无显著响应。研究结果为东北黑土区应对全球气候变化、维持粮食安全生产提供科学依据。
生态旅游研究进展与展望
朱春雨, 曹建生
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20210900
摘要(95) HTML(18) PDF(7)
摘要:
20世纪80年代以来, 随着可持续发展理念在世界范围内的不断深化, 具有开发和保护双重属性的生态旅游成为国内外研究的热点。本文从生态旅游内涵概念、利益相关者、环境影响和管理4个角度梳理了过去40年国内外研究成果, 包括: 1)生态旅游的概念和内涵随着经济社会背景和生态旅游产业发展而不断发展完善, 共有特征是以自然和伴生的人文生态系统为对象、一种负责任的旅游方式和具有生态和经济双重效益; 2)生态旅游利益相关者包括核心层、紧密层和松散层, 政府、旅游企业、旅游者、社区居民等核心层之间的利益诉求冲突构成了生态旅游的主要矛盾, 在利益相关者关系机制和利益分配机制等方面进行了深入探索; 3)生态旅游对环境影响存在两面性, 在小尺度上多表现为对植物、土壤、动物和水环境的损害和破坏, 而在大的景观尺度上通过为野生动物和保护区提供支持、降低当地居民自然资源需求、提升参与者对环境保护的认知等直接或间接方式促进自然、生物和文化环境的保护; 4)生态旅游管理包括景区规划、游客管理、环境教育、社区参与等内容, 其理论基础、表现形式、实施方式、运行模式逐渐从单一向多元化转变, 3S技术和“互联网+”等、游客认知管理等新技术、新理念逐步应用到生态旅游管理机制探索中。在此基础上, 结合新时代生态文明建设背景下我国生态旅游实践需求, 对未来研究热点领域进行了展望, 以期为国内外生态旅游的实践及研究提供参考和借鉴。
间作优势的光合生理机制及其冠层微环境特征
范虹, 殷文, 柴强
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220660
摘要(13) HTML(6) PDF(4)
摘要:
现代农业发展面临减排、化石物质减投、稳产高产等诸多挑战, 间作是一种能够同时保证产量与系统可持续性的生产方式, 是解决上述问题的重要途径。间作优势主要源于: 种间互作对时空的集约利用, 形成了利于作物生长和资源高效利用的根系结构、冠层结构, 创造了适宜的根际环境、冠层微环境, 优化了作物生长发育的生理指标。鉴于光合作用在产量形成中的决定性作用, 厘清间作优势形成的光合生理机制及其与冠层微环境的相关关系, 将对优化间作管理技术、进一步挖掘间作优势提供重要理论依据。本文综述了间作光合生理在群体水平—个体及器官水平—细胞及分子水平的研究进展: 间作有利于群体生育后期保持较高光合源, 优化干物质的积累、分配和转运; 提高了高位作物个体的光合速率、叶绿素含量、光能利用率, 但削弱了矮位作物光合性能; 在细胞及分子水平, 间作存在使高位作物Rubisco和PEPC酶活性提高, 而矮位作物光合关键酶活性下降的趋势, 以及间作存在使高位作物(玉米) pepcppdk光合酶基因表达上调且矮位作物(大豆)光反应中心相关编码基因同时上调的趋势。就间作冠层微环境而言, 间作高位作物冠层中下部受光增加, 温度变化幅度减小, 有利于其生长; 而间作矮位作物受到遮荫和光质恶化, 以及冠层温度降低、湿度增加的影响, 生长受抑。利于优化间作光合生理和冠层微环境调控的途径包括: 搭配高秆喜光作物及矮秆耐荫作物品种, 适度增加矮秆作物行比, 适量增施氮磷肥等。展望未来, 间作研究需用分子生物学手段解析间作微观尺度上的响应机制、应用生长模型模拟作物生长规律和种间关系, 选育适于种间互作增效的专用品种, 统筹协调适宜机械化与种间互作增效的空间布局、群体优化理论。
稻虾共作模式碳足迹评价的敏感性和不确定性分析
蒋榕, 徐强, 李京咏, 戴林秀, 敖弟彩, 窦志, 高辉
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220188
摘要(22) HTML(7) PDF(20)
摘要:
客观全面地评价稻虾共作模式的碳足迹对于稻田综合种养产业的低碳绿色发展具有重要意义。对碳足迹进行敏感性和不确定性分析有助于增加评价结果的稳健性, 并为未来进一步优化参数和降低评价结果的不确定性提供借鉴。本研究基于大田试验和生命周期评价方法(LCA), 以单位面积、单位产值和单位营养密度单元(NDU)为功能单位对水稻单作和稻虾共作模式进行较为全面的碳足迹评价。结果表明, 水稻单作和稻虾共作模式的单位面积碳足迹分别为14 126 kg(CO2-eq)∙hm–2和13 140 kg(CO2-eq)∙hm–2。由于稻虾共作有更高的经济产值和营养密度输出, 该模式的单位产值碳足迹[0.11 kg(CO2-eq)∙¥–1]和单位NDU碳足迹[3.05 kg(CO2-eq)∙NDU–1]分别比水稻单作降低79.7%和49.3%, 而该模式的净生态系统经济预算(85 745 ¥∙hm–2)比水稻单作增加511.5%。热点分析表明, CH4排放(59.8%)、电力消耗(13.8%)和饲料投入(12.3%)对稻虾共作模式的碳足迹构成贡献较大, 这几个参数比其他输入参数对评价结果的影响程度也更大。不确定性分析表明, 在95%的置信区间下, 稻虾共作模式的单位面积碳足迹为11 179~15 613 kg(CO2-eq)∙hm–2。本研究结果突显了稻虾共作模式丰富的营养产出功能, 并从改善居民饮食结构的角度剖析了传统农业向生态农业转型的迫切性和必要性。本研究所使用的方法可为具有多功能产出的农业生产系统进行更全面的碳足迹评价提供技术支撑。
基于生理指标的棉花耐高温品种筛选及与根系表型关系分析
司鹏, 刘连涛, 孙红春, 张科, 白志英, 李存东, 张永江
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220114
摘要(17) PDF(5)
摘要:
近年来黄河流域棉区棉花生长中高温频发, 已成为限制棉花生长发育的重要非生物胁迫因素之一。目前不同棉花品种响应高温的特性尤其是根系表型差异尚不明确。本试验选择该棉区的15个主栽棉花品种, 于六叶期在人工气候室设置对照(昼夜25 ℃/25 ℃)和高温(昼夜35 ℃/30 ℃)处理, 处理1周后测定了功能叶光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、抗氧化系统酶等10个生理指标, 及根长、根表面积等根系表型指标。结果表明, 高温胁迫下棉花叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、Fv/Fm和SPAD值降低,SOD、POD、CAT、可溶性糖含量、相对电导率升高。利用主成分分析将10个指标整合为2个综合指标,得到不同品种的耐热系数和品种得分,聚类分析筛选出3个耐高温品种, ‘硕丰1号’、‘国欣9号’和‘鲁棉研28’, 及5个不耐高温品种, ‘石抗126’、‘邯无216’、‘国欣4号’、‘沧棉268’和‘农大601’。进一步将高温与对照的棉花根系表型指标比值与耐高温品种得分进行相关性分析,根长、根表面积、根体积和根平均直径的相关系数分别为0.766(P<0.01)、0.659(P<0.01)、0.628(P<0.05)和0.501(P>0.05), 表明耐高温能力强的品种, 在受到高温胁迫后, 根系表型指标值降低的幅度也越小, 根长、根表面积和根体积也可以作为高温筛选的指标。该研究为耐高温品种筛选及耐高温调控提供理论和实践支撑
辽宁省不同地貌区耕地景观格局与耕地质量空间关联特征及作用机制
钱凤魁, 逄然然, 于 洋, 徐 欢, 韩春兰
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220392
摘要(10) PDF(4)
摘要:
探讨耕地景观格局与耕地质量的关联特征对实施耕地三位一体保护具有重要支撑作用。现有研究缺乏耕地景观格局指数对耕地质量的作用机制分析, 制约了从耕地景观格局角度提升耕地质量工作的发展。为此, 本文以辽宁省中部平原区、东部山地区和西部丘陵区为研究对象, 运用空间自相关分析法探讨不同地貌区耕地景观格局指数与耕地质量之间的关联特征, 应用空间误差模型分析各个耕地景观格局指数对不同地貌区耕地质量的具体作用影响。研究表明: 1)不同地貌区耕地景观格局综合指数和耕地质量整体呈现中部平原区较优, 西部丘陵区和东部山地区较差的综合特征。2)不同地貌区耕地景观格局综合指数与耕地质量之间存在正向关联性, 其中东部山地区最为显著, 相关系数达到0.45。中部平原区居中, 相关系数为0.24。西部丘陵区较低, 相关系数仅为0.17。3)不同地貌区耕地景观格局指数对耕地质量作用影响机制不同。其中最大斑块指数对不同地貌区耕地质量提升均具有显著影响; 而景观形状指数、平均斑块大小、聚合度指数分别对中部平原区、东部山地区、西部丘陵区耕地质量提升影响较大。研究成果揭示了不同地貌区的耕地景观格局指数与耕地质量之间具有不同程度的正向关联性, 同时各个耕地景观格局指数对不同地貌区耕地质量作用影响不同, 为实现耕地景观格局与耕地质量高效协同作用提供借鉴。
不同类型村庄对耕地近地表节肢动物分布的影响
边振兴, 刘尧, 王楚翘, 孙治权, 于淼
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220286
摘要(3) HTML(4) PDF(0)
摘要:
农业景观中村庄多分布在耕地内部或周边, 是一种特殊的非耕作生境, 但其对耕地生物多样性如何作用尚不明朗。本研究选择了辽宁省昌图县南部的3类村庄(内含高、中、低比例半自然生境), 使用陷阱法调查了村庄相邻耕地不同距离处近地表节肢动物分布情况, 采用方差分析和稀疏外推曲线探究了村庄类型、距离梯度对耕地近地表节肢动物群落整体与不同功能团的影响。结果表明: 1)村庄相邻耕地中植食性物种数量最多, 占总数量75.34%, 为研究样地近地表节肢动物主要营养级; 其次为捕食性物种, 占总数量17.94%。2)村庄相邻耕地近地表节肢动物多样性和优势度均呈从农田边缘向耕地内部递减趋势。较高比例的半自然生境可使得村庄成为近地表节肢动物迁移源地。3)村庄可增进耕地捕食性天敌的丰富程度, 但也会扩大植食性物种的活动密度, 而内部含有较高比例半自然生境的村庄能够促进更多捕食性天敌扩散至耕地, 进一步遏制害虫爆发。综上, 村庄作为一种特殊的非耕作生境类型, 其内部是否残存或重建半自然生境及其比例大小是对相邻耕地生物多样性产生影响的关键。增加村庄内部半自然生境面积, 例如在闲置宅基地种植花卉、树篱等, 使其成为捕食性天敌的栖身地与避难所, 在害虫爆发时增益农田生物防控效应。
叶片绒毛和气孔对冬小麦叶面吸收多环芳烃的影响
王晋峰, 李嘉, 蔡军, 吴福勇
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220314
摘要(9) HTML(9) PDF(1)
摘要:
为探讨冬小麦叶面结构对多环芳烃(PAHs)吸收的影响, 本研究采用室内模拟大气PAHs (1.25 mg∙L−1和6.0 mg∙L−1)暴露试验, 比较7种不同基因型冬小麦叶片绒毛和气孔的差异特征, 分析其与叶片中PAHs之间的关系, 揭示冬小麦叶片绒毛和气孔对PAHs吸收的影响及机制。结果表明: 大多数冬小麦品种叶片背面比正面有更大的绒毛密度和长度, 而气孔密度和面积则相反。在所有小麦品种中, ‘郑麦7698’的叶片两面绒毛密度和长度均最高, 而‘长武521’正面绒毛密度最低。‘郑麦7698’叶片正面气孔密度显著(P<0.05)高于‘仓麦6005’ ‘长武521’ ‘小偃22’, 且‘仓麦6005’ ‘小偃22’ ‘中麦175’叶片正面气孔面积显著高于其他小麦品种。‘长武521’叶片5种PAHs浓度显著低于其他小麦品种, 这与其较小的气孔、绒毛长度及密度有关。在6.0 mg∙L−1暴露浓度下小麦叶片PAHs浓度随着分子量的增大而降低。此外, 叶片正面绒毛密度和长度与叶片中菲(PHE)和PAHs总浓度呈显著正相关关系, 由于PHE较高的挥发性和较低的分子量易被叶片富集。叶片正面气孔密度与叶片PHE和5种PAHs总浓度呈显著正相关关系, 表明叶片正面气孔分布越密集, 其对PHE吸收能力越强。主成分分析(PCA)也说明叶片绒毛密度是冬小麦叶片PAHs累积的关键驱动因子。因此, 选择叶片绒毛稀疏的冬小麦品种可降低污染区PAHs的人体健康风险。
基于NPP VIIRS数据和SEBS模型的河南省冬小麦蒸散量估算与时空特征
李颖, 陈怀亮, 梁辰, 苏伟, 贺添
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220422
摘要(10) HTML(3) PDF(3)
摘要:
农田蒸散量 (evapotranspiration, ET)是农田水热交换过程的关键变量, 准确估算农田ET对了解农田土壤水分变化动态, 监测预测作物旱情, 指导科学灌溉等具有重要作用。将Suomi NPP (National Polar-orbiting Partnership)卫星的新型遥感数据源VIIRS (visible infrared imaging radiometer suite)数据用于ET反演, 基于地表能量平衡理论, 将NPP VIIRS反演的地表温度、地表反照率等参数和优化计算的VIIRS NDVI数据, 与SRTM DEM数据和气象观测数据输入SEBS (surface energy balance system)模型, 估算了2016年至2018年河南省冬小麦关键生育时期返青期至灌浆期的农田ET (VIIRS ET)。分别对比了VIIRS ET与彭曼公式(Penman-Monteith, P-M)计算的P-M ET、大型土壤蒸渗仪实测Real ET和MODIS (moderate-resolution imaging spectroradiometer)数据估算ET(MODIS ET)的结果, 并进行了ET时空变化特征分析。结果表明, VIIRS ET与Real ET的RMSE为0.203 mm∙d−1, 且VIIRS ET与P-M ET和MODIS ET均具有较高的一致性。该方法可为利用NPP VIIRS数据和SEBS模型估算ET提供方法、技术上的支持。研究区冬小麦关键生育时期农田蒸散量的时间特征表现为自返青期后日蒸散量逐渐上升, 抽穗期达到最大值, 灌浆期开始下降的趋势, 与冬小麦生长发育规律具有较好的一致性。综合空间特征来看, 在各关键生育时期河南省冬小麦ET均呈现中部和东南部较高, 向西北部和西南部逐渐降低的趋势, 与灌溉条件具有较强的对应性。河南省冬小麦ET时空特征可为河南省农业水资源管理、分配和高效利用等提供重要依据。
品种混作的生态学机制和筛选指导原则
侯赛赛, 王蕾, 许华森, 王红, 王鑫鑫
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220508
摘要(14) HTML(8) PDF(8)
摘要:
随着社会经济发展和人口的不断增加, 我国农业种植结构逐渐单一化, 农业系统的生物多样性急剧降低, 农业发展面临着确保粮食安全和可持续发展的挑战。本文回顾了生态学和农业研究中的品种混作的生态学机制(互补效应、选择效应、抗病原菌机制、菌根共生机制和植物-土壤反馈效应), 描述了品种混作存在的潜在风险, 混作效果受品种、环境和管理方式等多方面的影响。对自然和农业系统中品种混作的研究表明, 品种混作提高了物种和物种内的遗传多样性, 多样性的提高通常有益于生态系统的功能, 在提高作物生产力和减少病虫害方面具有重要意义。我们总结了混作品种的筛选原则以及功能性状评价依据。混作品种的筛选应基于功能性状、目标导向和实际的生产需求, 以产量、产量稳定性和抗胁迫能力等指标对混作性能进行综合性评价。
芥菜生物熏蒸对烟草疫霉菌的抑制作用
孙迪, 贺依琳, 沈丹宇, 窦道龙, 田月娥
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220519
摘要(8) HTML(6) PDF(2)
摘要:
由烟草疫霉菌侵染引致的烟草黑胫病是我国烟草生产上具有毁灭性的重要土传病害, 防治困难。生物熏蒸是利用十字花科或菊科等植物在分解过程中产生的挥发性生物活性物质抑制或杀死土壤中有害生物的方法。十字花科芸薹属植物是一种重要的生物熏蒸材料。‘地隆1号’芥菜是由南京农业大学植物-疫霉互作实验室选育的一份硫甙含量高、生物量大、适应性强且生物熏蒸效果好的芥菜型油菜。为了探究安全和环境友好的烟草黑胫病的绿色防控方式, 本研究用‘地隆1号’芥菜进行生物熏蒸, 研究了其对烟草疫霉菌(Phytophthora nicotianae)的抑制作用。采用菌丝生长速率法测定了其对烟草疫霉菌菌丝生长的抑制情况, 测定了其对烟草疫霉菌孢子囊形成及游动孢子释放、孢子萌发及芽管伸长和卵孢子形成的影响, 通过电导率实验和丙二醛含量变化测定了其对烟草疫霉菌细胞膜透性的影响;采用离体叶片法测定了熏蒸处理后烟草疫霉菌致病力的变化。结果显示: 利用‘地隆1号’芥菜进行生物熏蒸可显著抑制烟草疫霉菌的菌丝生长, 其EC50值为0.36 g, EC75值为0.499 g, 最小抑菌量(MIC)为0.5 g, 抑制效果与‘地隆1号’芥菜鲜物质的量呈剂量效应; 0.3 g芥菜鲜物质即可显著抑制孢子囊的形成及游动孢子的释放, 0.5 g芥菜鲜物质熏蒸处理对Pp025孢子囊形成和游动孢子释放的抑制率分别达72.8%和86.6%, 当芥菜鲜物质的量增加为0.7 g时, 即可完全抑制Pp025孢子囊的形成; 0.3 g和0.4 g鲜物质即可分别完全抑制游动孢子萌发及芽管伸长; ‘地隆1号’芥菜鲜物质熏蒸处理可减少Pp025卵孢子的形成, 且减少幅度与芥菜鲜物质的量呈剂量效应, 0.7 g鲜物质熏蒸处理可完全抑制卵孢子的形成; 同时, 熏蒸处理后增大了菌丝体细胞膜透性并导致膜脂质过氧化, 经熏蒸处理150 min后, Pp025的电导率为对照组电导率的2.2倍, 丙二醛含量是对照的8.0倍; 熏蒸处理减弱了病菌的致病力, 与对照相比, 病斑减小面积达88.9%。本研究从‘地隆1号’芥菜鲜物质生物熏蒸对烟草疫霉菌的生长发育、生理生化性状和病菌致病力变化等方面的研究结果表明: ‘地隆1号’芥菜鲜物质熏蒸处理对烟草疫霉菌具有很好的抑制和杀灭作用, 且熏蒸效果与‘地隆1号’芥菜鲜物质的量呈剂量效应。本研究结果对生产上利用‘地隆1号’芥菜防控烟草黑胫病提供了理论依据。
播期对机械粒收春玉米产量性能及安全播期窗口的影响
戎美仁, 高聚林, 王富贵, 王振, 于晓芳, 孙继颖, 胡树平, 王志刚
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220202
摘要(12) HTML(5) PDF(4)
摘要:
玉米机械粒收品种选择和推广给北方春玉米区热量的充分利用提出了新的挑战, 探究气候变暖背景下粒收玉米播期的可提前潜力, 可为充分利用区域热量资源、为机械粒收玉米争取充分脱水时间提供依据。本研究以适宜当地的机械粒收玉米品种为材料, 在内蒙古岭东、岭南、西辽河、燕山北部、土默川和河套6大生态区进行播期联网试验, 系统分析了播期对各生态区机械粒收玉米产量形成和产量性能参数的影响。结果表明, 内蒙古春玉米区机械粒收玉米最适播期有6~8d的提前空间, 最适播期下玉米可增产7.5%~18.4%; 其中, 各生态区适宜播期窗口分别为: 岭东5月4—11日, 岭南4月27日—5月10日, 西辽河4月15—30日, 燕山北部4月9—26日, 土默川4月9—29日, 河套4月3—22日。6大生态区的播期窗口为7~20 d, 且随着纬度的升高而逐渐变“窄”, 纬度每升高1°, 窗口期平均缩短1.8 d, 播期平均提前幅度减小2.8 d。播期对玉米收获指数无显著影响, 适期早播主要通过在“源”端提高群体花前叶面积指数、延长花后阶段光合势, 从而显著提高群体生物量; 在“库”端通过提高穗粒数和千粒重进而提高单株生产力。内蒙古机械粒收春玉米在安全播期窗口内适期早播, 可通过提升群体花前叶“源”发育、延长花后叶面积持续期, 优化单株“库”活性、提高单株生产力, 在充分利用热量资源的条件下实现平均增产10.4%, 同时为成熟后籽粒脱水争取43.7~130.9 ℃的有效积温, 有利于粒收玉米增产和高质量籽粒直收。
日本农业绿色发展的路径、成效与政策启示
马健, 虞昊, 周佳
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220372
摘要(20) PDF(5)
摘要:
推进农业绿色发展是实现农业农村现代化发展的重要方向。日本自20世纪70年代以来逐渐形成了以有机农业和环境保全型农业为主要路径的农业绿色发展模式。通过创新组织机构、构建完善的法律体系、强化优良案例的引导作用等主要举措, 在体系建设、政策支持、生态农户认定、化学品投入减量化等方面取得了一定的成效。本文采用归纳法系统梳理日本农业绿色发展相关组织机构创新与法律法规体系的演变, 通过案例分析总结对比优良案例的成功路径与主要经验。研究发现, 首先, 日本通过社会团体、议员联盟、有机学会等组织机构的创设, 逐渐形成了官民一体的协同推进机制。其次, 行政主管部门不断完善支持农业绿色发展的相关政策, 逐步构建了较为精准的法律法规支援体系。同时, 为了鼓励和激励农业经营主体选择绿色生产行为, 日本农林主管部门设置了具有日本特色的各项荣誉, 涌现出众多的优良事例, 为日本农业绿色可持续发展起到了良好的示范和带头作用。尽管如此, 日本农业绿色发展整体规模在国家农业布局中仍属小众化产业, 虽然环境保全型农业的普及率实现了较大幅度的增长, 但仍然面临生态农户数量不断萎缩、绿色农产品溢价空间有限、有机农业规模与认证面积相对较小等现实难题。为应对上述挑战, 日本采取了大力培育新型农业经营主体, 积极推进有机农业国际化发展; 立足“产消连携”, 创造地域环境共生产业链等创新路径。基于此, 对我国农业绿色高质量发展提出以下建议: 明确农业绿色发展路径, 建立化学品投入减量化技术标准; 制定生态农户认定制度, 培育农业绿色发展接班人; 重视发挥社会学术团体的功能与作用, 营造农业绿色发展法治化环境; 立足优质农产品“地产地消”, 构建绿色农产品全国统一大市场。
不同土壤施磷和接种根瘤菌对大豆||玉米间作系统氮磷吸收的影响
王倩倩, 刘志强, 陈康, 王秀荣
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220124
摘要(18) HTML(2) PDF(7)
摘要:
通过在酸性与石灰性土壤进行大豆[Glycine max (L.) Merr.] ||玉米(Zea mays L.)间作接种根瘤菌的盆栽试验, 对比不同土壤类型不同施磷条件下根瘤菌接种对间作大豆、玉米生长、氮磷吸收和根际理化性质的影响, 为根瘤菌剂的田间应用提供参考。本试验以‘巴西十号’大豆品种和‘正甜68’玉米品种为试验材料, 采用三因素试验设计: A因素为磷水平[施磷肥(+P)和不施磷肥(-P)]; B因素为两类土壤[酸性(宁西和翁源土壤)土壤与石灰性(三坪和昌平土壤)土壤] C因素为两种接种处理[接种(+Ri)与不接种根瘤菌(-Ri)],大豆结荚期时测定间作大豆根瘤性状以及间作大豆和玉米的植株干重、植株总吸氮/磷量与相关根际指标。结果表明, 酸性土壤施磷条件下接种根瘤菌显著增加了间作大豆的总吸氮量; 石灰性土壤无论是否施用磷, 接种根瘤菌均改善了间作大豆的根瘤性状, 增加了总吸氮量; 并且石灰性土壤接种根瘤菌还能够促进间作大豆磷吸收。两地的石灰性土壤接种根瘤菌后大豆植株总吸磷量显著增加, 三坪石灰性土壤施磷条件下接种根瘤菌后大豆根际pH显著降低, 根际酸性磷酸酶活性显著增加; 昌平石灰性土壤施磷条件下接种根瘤菌后大豆及其间作玉米根际碱性磷酸酶活性均显著增加。石灰性土壤在间作大豆植株总吸氮/磷量增加的基础上, 接种根瘤菌增加了植株干重; 然而, 接种根瘤菌对间作玉米植株干重和总吸氮/磷量的促进作用并不明显。综上, 土壤pH和磷有效性显著影响根瘤菌接种的效果。酸性土壤施磷条件下接种根瘤菌增加了间作大豆的总吸氮量; 石灰性土壤接种根瘤菌能够达到氮磷协同高效促进间作大豆的生长。石灰性土壤接种根瘤菌促进磷活化吸收主要是由于增强了间作大豆的根际过程。
地下水浅埋区层状土壤结构对包气带硝态氮累积和淋失的影响
王士军, 田路遥, 刘丙霞
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220409
摘要(6) HTML(7) PDF(1)
摘要:
农业过量施氮造成包气带硝态氮(NO3-N)累积与地下水NO3-N污染加剧, 明确非均质层状土壤结构对NO3-N迁移过程的影响对防止地下水硝酸盐污染具有重要意义。华北低平原区非均质层状土壤结构广布, 地下水埋藏浅, 硝态氮淋滤路径短, 是地下水污染的敏感区域。本研究选择位于河北省沧州市南皮县的3个非均质层状土壤结构剖面(P1: 含多个30 cm薄黏壤土夹层的无施肥草地; P2: 含多个30 cm薄黏壤土夹层的农田; P3: 含140 cm厚黏壤土夹层的农田)和1个对照剖面(P4: 相对均质的粉壤土农田), 研究含黏壤土夹层的层状土壤结构以及农业施肥对包气带NO3-N累积与淋失规律的影响。结果表明, NO3-N累积分布层位与黏壤土层深度和厚度相关, 3个非均质层状土壤剖面NO3-N含量均高于相对均质粉壤土剖面, 且非均质农田中P3剖面NO3-N浓度峰值(238 mg∙L−1)和累积层厚度(100~250 cm)均最大。2018年雨季不同厚度黏壤土夹层剖面NO3-N 淋失量: P3 (31.2 kg∙hm−2) <P1 (193.3 kg∙hm−2) <P2 (583.1 kg∙hm−2), 说明含厚黏壤土夹层壤剖面对包气带NO3-N淋失的阻控效果显著优于含多个薄黏壤土夹层的剖面(P<0.05)。受含黏壤土夹层沉积结构和地下水浅埋深的影响, P2浅层地下水NO3-N浓度的超标率与平均增长速率(93%和2.14 mg∙L−1∙d−1)显著高于P4 (21%和0.53 mg∙ L−1∙d−1) (P<0.05)。研究明确了层状土壤剖面对NO3-N运移具有阻滞作用且粘壤土夹层越厚阻滞作用越强, 地下水NO3-N浓度受包气带层状土壤结构和地下水埋深二者的综合控制。研究结果可为地下水浅埋区地下水硝酸盐污染防治提供科学依据。
设施农业的土壤健康调控技术研究进展
耿文丛, 马悦, 张玉雪, 朱峰
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220349
摘要(44) HTML(8) PDF(19)
摘要:
设施农业土壤健康问题已成为制约现代设施农业发展的瓶颈。了解设施农业土壤健康问题, 并设计举措进行健康调控, 对提高设施农业土壤生产力和其健康可持续发展有重要指导意义。本文总结了设施农业土壤健康的内涵及其评价指标, 论述了目前设施农业管理措施及土壤环境所存在的复种指数高、连作障碍、土传病害等一系列问题。针对上述问题, 围绕作物和土壤的调控技术, 从优化种植结构、栽培抗性品种、调节养分、添加外源菌剂、构建人工微生物群落和调节食物网等方面阐述了设施农业土壤健康状况的调控技术。最后, 提出未来设施农业土壤健康调控措施研究中, 应构建设施农业土壤健康评价体系、拓展新的调控技术、推动制度建设等, 旨在为更深层次地研究设施农业的土壤健康调控技术提供参考。
丘陵山区单季中稻不同种植方式的经济与生态可持续性评估
唐荣莉, 唐兴隆, 张巫军, 段秀建, 李经勇, 姚雄
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220367
摘要(11) HTML(5) PDF(5)
摘要:
种植方式的改进是降低丘陵山区水稻生产成本、提高生产效率和增加种粮收入的重要措施。从成本收益和生态经济角度评估丘陵山区水稻不同种植方式的可持续性, 对于水稻产业绿色高质量发展具有重要意义。本文以全国粮食生产先进县——重庆市永川区的单季中稻为研究对象, 采用成本收益法以及能值分析法比较了人工种植、机插秧种植、直播种植等不同水稻种植方式的主要生产环节及成本收益、能值结构和投入, 并基于农业资源环境指标、能值经济指标及可持续发展指标对不同单季中稻种植方式的生态可持续性进行了定量评估。结果表明, 3种单季中稻种植方式的主要生产环节、物质和人工投入、产量产值均存在差异。其中单季中稻直播种植方式的单产最高, 机插秧次之, 人工种植最低。3种种植方式的收益均偏低或处于亏损, 经济可持续性均较弱。能值投入结构分析表明, 3种中稻种植方式下可更新自然资源、不可更新环境资源均相同, 辅助能投入存在较大差异, 有机插秧模式>人工种植模式>直播模式。工业辅助能是辅助能投入的主要形式, 肥料投入和烘干环节的能耗是其主要构成部分。农业资源环境指标结果表明3种种植方式对农业生态环境所产生的压力均相对较小; 能值经济指标结果表明直播种植方式能值产投比优于机插秧种植和人工种植方式; 能值可持续发展指数表明3种单季中稻种植方式的稻作系统均以环境资源投入为主, 属于自然资源驱动型生态经济系统。综合而言, 研究区直播种植方式的社会经济及生态优势最高, 可因地制宜加强推广, 同时应充分挖掘降低水稻种植环节经济成本及能值投入的方法, 引导区域水稻生产良性发展。
1961-2020年中国小麦生长季干湿时空变化分析
马雪晴, 和骅芸, 赵金媛, 方彤, 张建珍, 潘学标, 潘志华, 王靖, 胡琦
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220371
摘要(9) PDF(1)
摘要:
基于1961—2020年全国524个气象台站逐日数据, 以有效降水量、作物需水量和水分盈缺量(有效降水量与作物需水量的差值)为干湿指标, 从年际和年代际尺度(P1: 1961—1990年, P2: 1991—2020年)分析了全国小麦主产区(春麦区: 东北、蒙北 、西北、北疆; 冬麦区: 北部、华北、西南、长江中下游、华南、新疆)生长季内气候干湿状况时空分布和演变趋势, 并利用SPEI指数评估了小麦种植区的干旱风险。结果表明: 1)1961—2020年华南、长江中下游 、西南冬麦区小麦生长季降水量大于作物需水量, 其他麦区生长季内水分亏缺, 新疆冬麦区(443 mm)和北疆春麦区(495 mm)为缺水量高值区。2)近60年全国小麦生长季干旱频率在35.2%~59.6%之间, 四大春麦区、长江中下游 冬麦区干旱发生频率较高, 均大于50.0%。3)1961—2020年全国小麦生长季有效降水量波动增加, 作物需水量呈先降后升的趋势, 华北、北部冬麦区表现为气候暖干化, 其他麦区均呈气候暖湿化趋势。小麦种植区暖湿化的气候机制存在地域间差异, 春麦区(东北、蒙北 、北疆)和新疆冬麦区为有效降水量增加且作物需水量减少; 而长江中下游冬麦区生长季内有效降水量和作物需水量均为增加的趋势, 但降水量增加幅度大于作物需水量。本文在全国尺度上全国小麦生长季干湿状况时空变化进行了探究, 对农业正确应对气候变化具有重要的参考意义。
白洋淀流域蒸散发变化增加的驱动因素
Christine Mushimiyimana, 刘林林, 杨永辉, 王林娜, 李会龙, 盛祝平, Auguste Cesar Itangishaka
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220121
摘要(13) PDF(1)
摘要:
白洋淀流域位于雄安新区上游,山区植被和下垫面变化、平原区农业灌溉加大了区域蒸散发,造成山区产流减少和平原区地下水超采,研究区域蒸散发时空格局的演变趋势,甄别蒸散发变化受植被、作物种植结构、城市化等的影响,对深入揭示白洋淀流域水资源枯竭的成因,建设绿色雄安“未来之城”具有重要意义。本研究基于500 m空间分辨率的PML_V2遥感蒸散产品,从像元尺度分析了蒸散发的变化趋势和显著性,揭示山区和平原区蒸散发受植被变化、冬小麦压采、城市化等的影响。结果表明,1) 研究时段内白洋淀流域ET、GPP与NDVI均呈增加趋势,平均增长量为2.4 mm yr-1、9.8 g cm-2 yr-1和0.0021 yr-1;2) 降雨和植被恢复带来的GPP、NDVI是山区蒸散发增加的主要因素,ET与GPP和NDVI的趋势变化在空间分布上具有很好的相似性,山区ET增加56.5 mm;3)平原区蒸散发受快速城市化和小麦种植面积减少造成的蒸散发减少和农田蒸散发增加三个因素影响,因为城市化和小麦压减带来的正作用无法抵消农田蒸散发增加的负面影响,平原区蒸散发总体增长了6.4 mm。就整个流域而言,减少山区植被和灌溉农田带来的蒸散发增加对维持区域水资源可持续利用和绿色发展至关重要。
不同季秸秆全量还田对小麦根系分泌物的影响
吴宇, 蔡洪梅, 许波, 于敏, 王捧娜, 代雯慈, 张梦祥, 任驿, 武文明, 李金才, 陈翔
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220199
摘要(18) HTML(4) PDF(11)
摘要:
根系分泌物在植物与土壤进行物质交换和信息交流中发挥重要作用。为探明淮北平原砂姜黑土区不同季秸秆全量还田对于小麦根系分泌物的影响, 采用非靶向代谢组学结合液相色谱-质谱联用技术(LC-MS), 运用多元变量统计分析方法, 对小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田(T1)、小麦秸秆全量粉碎覆盖还田+玉米秸秆全量粉碎翻埋还田(T2)、玉米单季秸秆全量粉碎翻埋还田(T3)、小麦玉米秸秆不还田(CK)的小麦根系分泌物进行系统性分析。研究表明T1处理增加了越冬期小麦根长与根干重, 具有较高的根系活力; T1、T2、T3较CK分别检测到330、110、89种差异代谢物, 差异显著的代谢通路占富集的通路数为29/39、11/32、6/13; T1较CK的根系分泌物中蔗糖、棉子糖等系列寡糖相对含量增加, 半乳糖代谢、糖酵解途径影响较大; 脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺等相对含量增加, 精氨酸和脯氨酸代谢、D-谷氨酰胺和 D-谷氨酸代谢两条通路影响较大; 3-羟基癸二酸、磷酸肌酸、3-异丙烯基戊二酸、4-庚酸、肉桂酸等相对含量上升。由此可见, 小麦单季秸秆全量粉碎覆盖还田改变了作物根系分泌物特征, 通过增加部分糖类、氨基酸类、有机酸类物质相对含量, 促进了小麦根长与干重的增加, 并在秸秆还田条件下维持较高的根系活力。
黄土高原紫花苜蓿种植对土壤反硝化细菌群落的影响
孙鹏洲, 罗珠珠, 李玲玲, 牛伊宁, 王晓菲, 田建霞, 刘家鹤
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220250
摘要(14) HTML(8) PDF(2)
摘要:
本研究依托布设于黄土高原的长期定位试验, 以紫花苜蓿(Medicago sativa)不同种植年限(2年、9年和18年)土壤为研究对象, 玉米(Zea mays)地为对照, 基于高通量测序技术和荧光定量PCR技术, 结合冗余分析和分子生态网络构建, 通过微生物标志物(nirKnirS)对黄绵土区玉米农田和长期种植苜蓿土壤反硝化细菌群落结构和多样性展开研究。结果表明, 黄绵土区nirK基因丰度明显高于nirS基因丰度, 具有nirKnirS基因的反硝化细菌主要隶属于变形菌门(Proteobacteria), nirK型反硝化细菌已分类优势属为副球菌属(Paracoccus, 1.10%~39.94%)、无色杆菌属(Achromobacter, 0.07%~12.50%)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium, 0.50%~7.60%), 且苜蓿地中副球菌属相对丰度显著高于玉米农田(P<0.05), 随苜蓿种植年限延长相对丰度逐渐增加; 无色杆菌属相对丰度表现为苜蓿土壤显著低于玉米农田(P<0.05), 丰度随苜蓿种植年限的延长逐渐降低; nirS型反硝化细菌优势属为罗河杆菌属(Rhodanobacter, 1.45%~5.19%)。相关性分析表明, nirK反硝化基因丰度变化对土壤环境因子无明显响应, 而nirS反硝化基因丰度与土壤有机碳、全氮和微生物量碳呈显著正相关, 与土壤水分和有效磷呈显著负相关; 冗余分析结果表明, 土壤水分(P=0.002)和有机碳(P=0.02)是nirK型反硝化细菌群落组成变化的主导因子, 土壤有效磷(P=0.006)是nirS型反硝化细菌群落结构的产生变化的主导因子。分子生态网络分析表明, 黄绵土区nirK型和nirS型反硝化细菌群落间均以协同合作关系为主。长期种植苜蓿显著影响土壤中反硝化细菌的群落组成, 研究结果为深入探索半干旱区土壤反硝化过程中的微生物机制提供了重要科学依据。
气候智慧型农业研究: 热点、趋势和展望
潘友菊, 徐玉婷, 於冉, 徐国良, 周艳, 李英妮
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220467
摘要(32) HTML(14) PDF(11)
摘要:
气候智慧型农业(climate-smart agriculture, CSA)作为应对气候变化和粮食安全双挑战的高潜力农业系统解决方案, 一经提出就受到了国际各界的高度重视, 而中国的CSA研究项目进展缓慢, 且尚未引起学术界的广泛关注。本研究借助CiteSpace (5.8.R3)软件, 选取Web of Science核心数据集, 对2010—2021年的国际CSA研究文献进行分析, 梳理了国外研究热点与趋势变化, 并提出新的展望思考, 为我国CSA发展提供理论和实践支撑。研究结果表明: 1) CSA已形成多维度平衡农业与气候变化的完整概念框架; 2) CSA与可持续集约化、智慧农业、保护性农业等研究交织融合发展, 研究热点围绕着生产力、适应、缓解这“3个支柱”展开; 3) CSA研究趋势有泛化倾向, 表现在研究区域转向发展中国家, 研究对象注重多目标, 研究内容涉及多领域; 最后, 对CSA的未来研究趋势进行展望, 将更关注其内涵探索、实施框架制定、脆弱群体需求、跨学科合作和农业转型等方面。此外, 本文强调, CSA作为应对气候变化的农业发展新模式, 其理论框架和实践技术对中国农业转型具有理论和实践的双重意义, 其在中国的应用与适应发展是一个亟待开拓探究和富有挑战的领域。
CO2浓度升高及增温下谷子土壤酶活性及其温度敏感性
梁蒙, 路冰冰, 吴阳, 王雪松, 郑粉莉, 刘国彬, 薛萐
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220344
摘要(10) HTML(3) PDF(1)
摘要:
研究作物重要生长阶段土壤酶活性及其温度敏感性对CO2浓度升高及增温的响应, 对于评价气候变化对作物生产的影响以及评估土壤生态系统的功能稳定性具有重要意义。利用人工气候室模拟不同水分(充分供水和轻度干旱)、CO2浓度升高(由400 μmol∙mol−1升高至700 μmol∙mol−1)和增温(由22 ℃升高至26 ℃)条件, 以3个因素交互作用下盆栽谷子(Setaria italica)土壤为研究对象, 分析了谷子灌浆期土壤中β-葡糖苷酶(βG)、β-N-乙酰葡糖苷酶(NAG)、纤维素酶(CBH)和β-木糖苷酶(βX)活性的温度敏感性。结果表明, 对照(CK)在充分供水条件下, 土壤βG、NAG、CBH和βX的酶活性随着培养温度增加呈现出先升高后降低的趋势, 在25 ℃时酶活性最高。在最适温度下(25 ℃), 与CK相比, CO2浓度升高使谷子灌浆期土壤βG酶活性显著降低, 而对土壤NAG、CBH、βX酶活性的抑制作用较小; CO2浓度升高和增温的交互作用在不同水分条件下表现不同, 具体表现为轻度干旱条件下酶活性受到抑制, 而充分供水时无显著差异。此外, CO2浓度和温度显著影响谷子灌浆期土壤酶活性的温度敏感性(Q10), CO2浓度升高使土壤胞外酶活性的Q10显著增大, 而增温使Q10相对减小。在充分供水条件下, 增温抵消了CO2浓度升高对酶活性Q10的影响, 二者的交互作用对Q10无显著影响。然而, 在轻度干旱条件下, CO2浓度升高和增温对Q10影响显著, 即CO2浓度、温度及水分三者对Q10的交互作用显著。同时, CO2浓度与水分对Q10有显著的交互作用, 但与仅CO2浓度升高以及3个因素交互作用的影响无明显差异。冗余分析显示, 除CO2浓度和温度外, Q10还受到微生物量、土壤养分等环境因子的影响。本研究表明CO2浓度、温度和水分以及三者之间的交互作用对土壤酶活性及其温度敏感性的影响复杂, 特别是CO2浓度升高抑制了土壤酶的温度敏感性, 减弱了土壤碳氮循环相关酶的代谢功能及其稳定性, 进而影响土壤生态系统的功能稳定性。
黄腐酸对咸水灌溉下番茄产量和品质的调控研究
陈佩, 王金涛, 董心亮, 田柳, 张雪佳, 刘小京, 孙宏勇
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220178
摘要(19) HTML(3) PDF(6)
摘要:
针对环渤海盐碱区淡水资源匮乏制约作物生长的问题, 依据区域咸水资源禀赋, 研究黄腐酸对咸水灌溉下番茄产量和品质的调控效应。采用基质栽培水肥一体化试验方法, 设置3个黄腐酸浓度水平: 0 mg·L−1、450 mg·L−1、900 mg·L−1; 5个咸水浓度水平: 1 g·L−1、3 g·L−1、5 g·L−1、7 g·L−1、9 g·L−1共15个处理。结果表明, 与不添加黄腐酸相比, 添加黄腐酸对不同咸水浓度灌溉下的番茄均有显著的增产效果(P<0.05), 添加450 mg·L−1、900 mg·L−1黄腐酸分别增产6.14%~21.08%和12.83%~34.63%。随着灌溉咸水浓度的增加, 番茄单果重、单株果实数目、耗水量、产量水分利用效率、果实维生素C、番茄红素含量显著下降, 果实还原性糖呈现先增加后下降的趋势。施用450 mg·L−1和900 mg·L−1的黄腐酸均能提高咸水灌溉下番茄单果重、单株果实数目、耗水量、产量水分利用效率、果实维生素C、番茄红素、还原性糖含量。随着黄腐酸浓度的增加, 番茄叶片脯氨酸含量和K+/Na+显著增加, 丙二醛和Na+量显著降低。单株产量和耗水量均与K+/Na+呈极显著正相关, 与脯氨酸量、丙二醛量、Na+量呈极显著负相关; 番茄果实维生素C和番茄红素均与K+/Na+呈显著正相关, 与丙二醛量、Na+量呈极显著负相关; 还原性糖与丙二醛量、Na+量呈显著负相关。上述结果表明, 黄腐酸可以缓解咸水灌溉对番茄产量的抑制, 同时还能促进产量水分利用效率、果实维生素C、番茄红素、还原性糖含量的提高, 主要通过促进积累有机渗透调节物质脯氨酸、提高K+/Na+以及降低膜脂过氧化产物丙二醛的产生来缓解盐胁迫。
光信号和光合产物调控豆科植物根瘤形成发育的研究进展
李易玲, 陈平, 付智丹, 罗凯, 杜青, 高超, 任俊波, 杨雪丽, 刘珊珊, 杨立达, 袁晓婷, 彭新月, 雍太文, 杨文钰
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220415
摘要(20) HTML(10) PDF(1)
摘要:
豆科植物与根瘤菌共生形成根瘤, 并通过共生固氮满足植株氮素营养需求。充分发挥豆科固氮能力对减少氮肥消耗及潜在的环境污染, 实现农业生产可持续发展有重要意义。根瘤菌与豆科植物共生固氮极其耗能, 因此植株的能量供应调控着共生及固氮过程。本文综述了近些年关于光通过植株的光形态建成和光合作用控制根瘤形成发育的研究进展。植株叶片通过蓝光受体(CRY1s)感知蓝光信号, 并产生依赖光受体的转录因子(STFs/FTs)从地上移到地下, 同时整合根毛发育和根瘤菌诱导的共生信号(NIN)途径形成根瘤, 环境中根瘤菌的运动和附着能力也受光的刺激。植物与根瘤菌形成共生关系后, 植物用光合产物交换根瘤菌同化的NH4+, 光合产物(蔗糖)经韧皮部长距离运输至根瘤, 在根瘤内经糖酵解等途径代谢成有机酸, 为根瘤菌固氮提供碳骨架、能量及还原剂, 光合产物的中间代谢产物如葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、海藻糖-6-磷酸等结合糖信号代谢调控蛋白TOR、SnRK1启动复杂的根瘤皮层细胞生长发育通路。在低氮条件下, 光合产物还以类黄酮、有机酸的形式分泌到根际, 招募根瘤菌与植物形成共生关系。
一株溶杆菌Lysobacter soli RCu6的转录组水平铜抗性机制研究
李富玉, 陈帅民, 刘梦帅, 陈苗苗, 李小方, 刘彬彬
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220198
摘要(25) HTML(5) PDF(4)
摘要:
铜是许多细胞酶所必需的微量元素, 然而过量的铜通常对细胞有毒。细菌已经进化出许多铜抗性策略, 但其分子机制尚不完全清楚。本研究在农田土壤中分离了一株高度抗铜(对铜的抗性达到3.2 mmol∙L−1)的细菌菌株RCu6, 并利用全基因组和转录组学方法分析研究了其抗铜机制。RCu6菌株的全基因组测序显示该菌株在分类学上属于溶杆菌(Lysobacter soli); 与已发现的同种菌株相比, 基因组分析显示该菌株具有独特的由多个基因编码的抗铜系统。转录组分析表明在0.8 mmol∙L−1和1.6 mmol∙L−1胁迫下分别有315个和839个基因差异表达, 其中铜稳态、组氨酸代谢、硫代谢和铁硫簇组装途径相关的基因得到富集, 表明RCu6抗铜是一个细胞内多系统协同过程。本研究揭示了溶杆菌属菌株铜抗性分子水平的机制, 为农田土壤重金属修复提供了菌种资源和理论依据。
政府推广、关系网络与农户生态耕种技术采纳行为
魏彬彬, 杨志海
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220305
摘要(20) HTML(10) PDF(3)
摘要:
提高农户生态耕种技术采纳率对保障国家粮食与生态安全至为重要, 但政府推广与关系网络在其中扮演着何种角色, 尤其是在农业社会化服务蓬勃发展的背景下, 对二者的作用及其相互影响展开分析具有较高的理论与政策价值。因此本文基于山东、河北、江苏、安徽、湖北以及江西等6个粮食主产省份的787户微观数据, 利用Ordered Probit和Tobit模型, 在理论分析的基础上, 实证检验了政府推广与关系网络对农户生态耕种技术采纳程度与采纳方式的影响。研究发现: 其一, 虽然政府推广对农户生态耕种技术采纳程度的直接影响并未通过显著性检验, 但在亲族网络的作用下, 政府推广对农户生态耕种技术采纳程度产生了显著的正向影响。其二, 政府推广对农户生态耕种技术采纳方式存在负向影响, 即不利于农户以外包的方式采纳生态耕种技术, 但关系网络尤其是亲族网络能够明显弱化政府推广的这种负向效应。其三, 关系网络在推动农户采纳生态耕种技术中发挥了重要作用, 不论是亲族网络还是一般网络, 都对农户的生态耕种技术采纳行为有正向影响, 而且促使农户更倾向于以外包的方式采纳相关技术, 但其中亲族网络的影响作用更加显著。基于以上发现, 本文认为在推动农户采纳生态耕种技术的过程中, 需重视不同关系网络的作用效果, 强化其与政府推广的互动互补功能, 并充分发挥社会化服务其中的积极作用。
河北平原农业灌溉以电折水系数影响因素研究
李飞, 陶鹏, 齐永青, 李红军, 王鸿玺, 王宁, 裴宏伟, 张喜英
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220288
摘要(30) HTML(6) PDF(9)
摘要:
“以电折水”是一种农业灌溉用水的间接计量方法, 通过建立灌溉耗电量与取水量之间的定量关系, 实现利用灌溉耗电量数据间接求算灌溉用水量。以电折水系数是灌溉取水量与耗电量的比值, 其准确性是影响该方法进行灌溉用水间接计量的主要因素。本研究基于县域农业灌溉以电折水系数与地下水位监测结果, 分析了河北平原区以电折水系数的区域特征, 地下水埋深对以电折水系数的影响; 选择位于山前平原区的中国科学院栾城农业生态系统试验站为典型地点, 开展了机井用电量和抽水量关系的灌溉试验研究, 分析了灌溉时长、灌溉方式和季节等要素对以电折水系数取值的影响规律。本研究发现: 1)同等地下水埋深条件下山前平原区以电折水系数高于中东部平原区, 且随着地下水位埋深增加, 以电折水系数降低。地下水埋深每增加10 m, 山前平原区深层井以电折水系数降低0.64 m3∙kWh−1; 中东部平原区深层井降低0.42 m3∙kWh−1。2)灌溉试验结果表明, 机井的灌溉耗电量与取水量关系较为稳定, 同一机井不同次灌溉之间的以电折水系数波动幅度为5.7%; 受地下水水位季节性变化的影响, 3月上旬到6月中旬的灌溉季内以电折水系数季节性变化幅度约为±10%; 管灌、喷灌等不同灌溉方式对实际以电折水系数具有显著影响, 管灌比喷灌的以电折水系数高28.8%。3)目前的河北平原县域以电折水系数测算结果尚不能满足农户灌溉用水计量和水权、水资源税核定的需求, 应考虑地下水季节性变化、灌溉技术类型差异和非灌溉用电的影响, 进一步提高以电折水方法的计量精度。
冬小麦-夏玉米双机收籽粒模式周年资源利用效率及经济效益
周宝元, 陈传永, 孙雪芳, 葛均筑, 丁在松, 马玮, 王新兵, 赵明
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220279
摘要(32) HTML(9) PDF(2)
摘要:
在保证周年产量不降低的前提下, 探索同时实现冬小麦与夏玉米机械直接收获籽粒(简称“双粒收”)以及冬小麦节水的种植模式, 以提高黄淮海区冬小麦-夏玉米两熟种植模式经济效益和生态效益。本研究于2018—2020年在山东胶州、河北大名和河南新乡开展田间试验, 设置传统冬小麦-夏玉米一年两熟种植模式(CK)和实现双季籽粒机收的冬小麦-夏玉米一年两熟种植模式(TR), 研究周年产量、气候资源利用效率及经济效益。结果表明, TR模式通过小麦极晚播(11月中旬)和玉米极晚收(11月上旬)对周年气候资源进行再分配, 从而导致作物产量变化。与CK比, TR处理冬小麦由于生物量、穗数和千粒重显著降低导致减产9.3%; 但夏玉米中晚熟品种由于粒重和收获指数显著提高而增产8.1%, 且收获时籽粒含水量均为14.1%~16.8%。另外, TR处理冬小麦季和周年耗水量比CK减少15.3%和6.4%, 水分生产效率分别提高14.2%和7.7%。TR处理冬小麦季产值和经济效益显著降低, 但夏玉米季产值和经济效益分别提高8.7%和16.2%, 周年经济效益增加5.6%。极晚播冬小麦+极晚收中晚熟夏玉米双机收籽粒模式的建立, 可同时实现冬小麦节水和夏玉米籽粒低水分机械直接收获, 同时保证了周年较高产量和经济效益, 为黄淮海区冬小麦-夏玉米两熟模式全程机械化水平提升和水资源可持续利用提供了思路。
基于地理探测器的滹沱河流域植被覆盖时空变化与驱动力分析
丁永康, 叶婷, 陈康
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220309
摘要(27) HTML(14) PDF(5)
摘要:
滹沱河流域位于山西和河北两省境内, 是山西忻州市和河北石家庄市的“母亲河”, 也是海河流域的重要组成部分, 对于区域生态环境和城市发展起到重要作用。本研究基于2000—2020年21年间月尺度MOD13Q1(250 m)数据集, 在总结区内植被覆盖空间分异特征基础上, 采用一元线性回归方法分析了流域内植被时空变化趋势, 借助皮尔逊相关分析方法讨论了温度、降水量与NDVI之间的相关关系, 利用地理探测器将区内温度、降水量、植被类型、土壤类型、海拔等自然因子, 以及土地利用类型、人口密度、GDP等人为因子进行统计划分, 系统探讨了各驱动因子对NDVI的影响程度, 明确了流域内植被时空变化特征及其驱动因子的驱动力大小, 为生态环境保护以及可持续发展提供了依据。结果表明: 1)近21年来, 区内植被覆盖度总体呈现增加的趋势, 每年5—9月NDVI平均值为0.71, Slope指数平均值为0.0035, 区内植被恢复以轻度改善为主, NDVI改善区域面积占81.00%, 退化区域占10.08%。2)区内NDVI与降水量、温度之间整体均呈现正相关关系, NDVI年际变化同降水量更密切, 但阳泉、石家庄周边地区NDVI同二者呈负相关关系, 可能受人类活动影响显著。3)区内单个驱动因子对NDVI影响程度由大到小排序为: 降水量>温度>土地利用类型>植被类型>土壤类型>人口密度>GDP>海拔, 其中前3个因子的q值均大于0.3, 作为影响区内NDVI的主要驱动因子。4)区内各驱动因子交互组合驱动力显著高于单个驱动因子, 并呈现双因子增强效应, 其中人为因子中土地利用类型同自然因子降水量的交互作用最大, q值为0.74, 明显高于仅有人为因子或仅有自然因子进行的交互作用。总体来看,人类活动对区内植被覆盖时空格局产生了较强的影响,综合考虑气象因素并合理规划土地利用是改善区内植被覆盖的关键因素。
干旱胁迫下以植物为介导的地上和地下植食性昆虫的相互作用
舒园, 居静, 赵海涛, 郝彦宾, 李林峰
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220140
摘要(19) HTML(5) PDF(5)
摘要:
全球气候变化, 干旱事件出现的频率和强度可能会增加, 因此, 通过研究干旱胁迫下以植物为介导的地上和地下植食性昆虫之间的相互作用, 对预测全球气候变化净影响生态系统至关重要。本文通过查阅大量相关研究文献发现: 1)当前气候下地上与地下植食性昆虫的相互作用主要是建立在“植物胁迫假说”和“防御诱导假说”上, 并通过植食性昆虫到达寄主植物的顺序、植食性昆虫性能参数、植物生活史以及植食性昆虫的类型影响地上和地下植食性昆虫相互作用; 2)干旱胁迫对植物的影响建立在“生长-分化”假说上, 目前这一理论得到了一定支持; 3)干旱胁迫可引起植物生理的改变从而影响植物与地上食叶昆虫(咀嚼类、刺吸式)间的相互关系; 4)干旱胁迫下植物与地下食根昆虫的相互研究较少, 目前仅有的研究认为干旱与地下食根昆虫造成的植物根系伤害可能是叠加的; 5)干旱胁迫下以植物为介导的地上和地下植食性昆虫之间的相互作用可能受到植食性昆虫种类, 植物种类, 植物防御化合物的类型, 浓度和分布, 植物激素, 植物适口性, 植物群落以及生境等的影响; 6)今后关于干旱胁迫下以植物为介导的地上和地下植食性昆虫相互作用的研究还需进一步缩小试验局限性:如长期实地试验,扩大试验范围(如纳入更多植物以及植食性昆虫种类等),创新试验方法等充分探讨相互作用之间的主导机制。
白洋淀流域农牧系统养分流动与环境损失时空特征
杨文宝, 杨晶, 赵占轻, 张建杰, 魏静
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220181
摘要(20) HTML(7) PDF(9)
摘要:
随着农牧政策的实施及雄安新区的建立, 白洋淀流域农牧系统发生明显变化。本研究基于食物链养分流动模型(Nutrient flows in Food chains, Environment and Resources use, NUFER), 利用年鉴、调研和文献数据, 探讨2005年、2015年和2018年白洋淀流域县域尺度农牧系统氮磷账户、养分利用率以及环境损失特征。结果表明: 2018年白洋淀流域氮磷肥输入量显著低于2005年和2015年, 如氮肥输入量较2005年和2015年分别减少8.0%和11.6%; 2005年、2015年和2018年农田系统氮利用效率均为44%左右, 磷利用效率则由2005年27.1%上升至2018年30.7%。畜牧系统养分输入量和粪尿损失量显著降低, 2018年粪尿氮磷直排量分别是24.7 Gg和10.3 Gg, 仅为2015年的37%左右; 氮磷利用效率较2005年明显增加, 2018年氮磷利用效率分别为23.3%和18.6%。2018年农牧系统氮磷养分损失显著低于2005年和2015年, 而氮磷利用效率呈“先增后降”特征。空间上, 白洋淀流域农牧系统养分输入、输出和损失呈“东西低、中间高”特征。综上, 当前白洋淀流域已实现化肥“零增长”、畜禽粪尿优化管理的目标, 但农牧系统养分利用效率仍处于较低水平。农牧系统区域发展不平衡, 部分县域呈现高投入、高损失、低效率的特点。未来白洋淀流域农牧系统应深化化肥零增长政策, 继续推行畜禽废弃物资源化目标, 合理布局畜禽养殖数量, 实现农牧系统协同优化发展。
不同栽培模式春玉米花粒期冠层不同部位叶片的衰老特性
王丹, 吕艳杰, 姚凡云, 徐文华, 陈帅民, 邵玺文, 曹玉军, 王永军
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220291
摘要(24) HTML(9) PDF(10)
摘要:
开花后是作物产量形成关键期, 阐明该时期不同栽培模式下春玉米冠层不同部位叶片的衰老特性, 有助于理解不同栽培模式产量差异形成的机制, 为不同模式玉米植株衰老调控提供理论依据。对密度、耕作方式和肥料运筹等农艺措施进行不同组合, 模拟不同产量水平的栽培模式, 设计了基础(ISP)、农户(FP)、高产高效(HH)和超高产(SH) 4种栽培模式。通过叶面积(LA)动态变化模型y=aeb−cx/(1+eb−cx)解析叶片衰老过程、通过测定不同部位叶片光合色素、抗氧化酶活性等指标, 比较了不同栽培模式玉米叶片的衰老特性。HH (12445.55 kg∙hm−2)和SH (13759.07 kg∙hm−2)的产量显著高于FP和ISP (P<0.05), 分别较FP增产14.4%和26.4%; 吐丝期和成熟期SH的干物重较HH分别提高18.5%和10.4% (P<0.05), HH较FP分别提高2.8% (P>0.05)和17.7% (P<0.05)。与FP相比, HH和SH叶片衰老启动晚且以上部叶片最为典型, 平均衰老速率下降26.7%和18.0%, 其叶片最大衰减速率出现的时间延长12 d和8 d, 单株最大叶面积增加了8.7%和6.6%。吐丝后0~60 d, HH和SH下部平均叶面积分别较FP高42.4%和17.3%。吐丝后, HH和SH的中下部叶片光合色素含量和保护酶活性均显著高于FP。HH中下部叶片的保护酶活性始终维持在较高水平且生育后期下降缓慢。吐丝后, 不同栽培模式玉米各部位叶片的MDA含量均呈上升趋势, 且HH和SH的MDA含量与FP相比维持在较低水平。与农户模式相比, 密植、深翻和分次施肥技术要素集成的高产高效和超高产栽培模式, 花粒期冠层上部叶片衰老启动较晚, 而中下部叶片面积较高且衰老较慢, 吐丝后其色素含量较高且下降缓慢, 同时叶片保护酶活性较高, 显著减缓了中下部叶片衰老进程, 有利于开花后光合物质同化, 实现高产。
禾本科绿肥还田对盐碱地棉田土壤碳氮及微生物量碳氮的影响
王敬宽, 高枫舒, 张楷悦, 李帅, 柳新伟
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220221
摘要(23) HTML(10) PDF(8)
摘要:
为探讨绿肥还田对盐碱地棉田土壤碳氮和微生物量碳氮含量的影响, 于2018—2019年选取黑麦草‘冬牧70’和大麦‘驻大麦4号’2种耐低温耐盐碱的禾本科绿肥进行原位还田试验, 设置冬闲农田-棉花(T1)、黑麦草-棉花(T2)和大麦-棉花(T3) 3个处理, 测定不同处理和绿肥还田后不同时期(15 d、50 d、110 d和180 d)棉田土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)、土壤微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)的含量, 并计算土壤微生物熵(SMQ)和土壤微生物量碳氮比(SMBC/SMBN)值。结果表明, T2和T3均能显著增加SOC、STN含量, 并在180 d时达到最大值9.50 g∙kg−1、798.84 mg∙kg−1和9.91g∙kg−1、759.34 mg∙kg−1, 分别显著高于T1处理29.60%、27.85%和35.20%、25.13%。T2和T3的SMBC、SMBN含量在整个还田期的变化动态基本一致, 呈现前期稳定增长且显著高于T1, 后期有所降低且在110 d时略低于T1的变化动态; 均在50 d时达到最大值217.84 mg∙kg−1、34.51 mg∙kg−1和212.88 mg∙kg−1、33.43 mg∙kg−1, 此时较T1分别高出81.46%、47.76%和77.33%、43.13%; 同时从还田后不同时期的SMBC和SMBN含量可以看出T2均高于T3。SMQ不同处理的变化趋势与SMBC一致, 2种绿肥处理除110 d外均表现出较高的SMQ, T2在15 d时达到最大值2.82%, 而T3在50 d时达到最大值2.98%。各处理SMBC/SMBN值均在4~7之间变化, 由此可判断绿肥还田后土壤中微生物群落以细菌为主; 同T1相比, 除110 d外T2和T3均表现出较高的SMBC/SMBN值。综上所述, 在盐碱地冬闲农田种植绿肥并还田可以显著提高棉田土壤碳氮和土壤微生物量碳氮含量, 改善土壤微生物群落组成和提高土壤微生物固碳效应, 并为后茬作物生长提供养分, 研究结果对盐碱地冬闲田的合理利用具有指导意义。
包膜尿素类型及施肥模式对稻茬小麦抗倒伏性能和产量的影响
马泉, 钱晨诚, 贾文欣, 吴钰磊, 李春燕, 丁锦峰, 朱敏, 郭文善, 朱新开
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220195
摘要(31) HTML(10) PDF(4)
摘要:
为研究包膜尿素对稻茬小麦抗倒伏性能的调控效应, 探讨协调稻茬小麦产量和抗倒伏性能的包膜尿素合理施用方式, 采用树脂包膜尿素(PCU)和硫包膜尿素(SCU)为材料, 设计3种施肥模式: 包膜尿素一次性基施(N1); 60%包膜尿素基施+40%普通尿素拔节期追施(N2); 60%包膜尿素基施+40%包膜尿素返青期追施(N3), 以普通尿素60%基施+40%返青期追施为对照(CK), 分析不同包膜尿素及施肥模式下稻茬小麦茎秆形态特征、抗倒伏能力和产量等的差异。结果表明, N1模式与CK相比显著降低基部第2节间长度, 提高其充实度、茎秆粗度和秆壁厚度, 增强茎秆抗折力和抗倒伏指数; PCUN1和SCUN1田间实际倒伏系数分别仅为1.11和1.31, 但产量较低, 与CK均无显著差异。与N1模式相比, N2模式显著降低小麦开花期、乳熟期和蜡熟期基部第2节间充实度和抗倒伏指数, 显著提高小麦田间倒伏率和倒伏系数; N3模式产量水平最高, 在两种包膜尿素中均显著高于N1、N2模式和CK, 倒伏率和倒伏系数与N2模式无显著差异, 但显著低于CK。在N3模式下, PCU产量最高, 较CK增产14.75%, 基部第2节间长度显著低于SCU, 基部第2节间充实度、茎秆粗度和秆壁厚度均显著高于SCU, 且田间倒伏率和倒伏系数均呈低于SCU的趋势。综上, 树脂包膜尿素基施加返青期追施能一定程度上控制茎秆基部第2节间长度, 提高其充实度和抗折力, 降低小麦倒伏系数, 并且实现较高的产量增幅, 是有利于协调稻茬小麦高产与抗倒伏的施肥方式。
多年生黑麦草、雀麦根系形态和生长对土壤干旱的适应性
张咏梅, 胡海英, 白小明, MatthewCory, García-FavreJavier, OrdóñezIván P
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220336
摘要(29) HTML(16) PDF(1)
摘要:
为了研究草本植物根系对干旱环境的适应性, 选择多年生黑麦草(Lolium perenne)和雀麦(Bromus valdivianus)进行盆栽试验, 给予80%~85%有效水(PAW)充分供水和20%~25% PAW极端干旱两种水分模式, 通过对两种牧草的根系外形、干物质积累和根系形态学分析, 探求两牧草在极干旱胁迫下的有效生产策略。研究表明, 两牧草的根尖外形略有不同。雀麦根毛长而密, 分生区细胞致密, 伸长区较长; 多年生黑麦草根毛稀疏, 伸长区短。20%~−25% PAW极干旱胁迫使黑麦草根系粗细不匀, 出现畸形; 而雀麦根系未见明显受害。两牧草生物量在茎叶和根的积累无显著的种间差异和水分处理间的组间差异。雀麦和多年生黑麦草单株根系的总长度、根面积、根平均直径、根尖数和分叉数存在极显著差异。多年生黑麦草根量显著多于雀麦(至少P≤0.01); 根长和面积是雀麦的1.5倍左右; 根尖数和分叉数是雀麦的2倍以上。雀麦根系末端侧根分枝密度高, 短且粗; 黑麦草侧根细而长。干旱胁迫显著减少了两牧草的总根长度; 促进了雀麦根的径向生长。总结, 雀麦根毛区较多年生黑麦草发达; 多年生黑麦草根量显著多于雀麦。黑麦草主要以根数量(量)取胜, 采取广泛吸水的适应策略; 雀麦以根毛发达, 侧根分枝密度高(质)为贵, 采用确保有效吸水的适应策略。
中国农业绿色全要素生产率空间关联网络特征演化及影响因素
谭日辉, 刘慧敏
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220339
摘要(54) HTML(13) PDF(11)
摘要:
提升农业绿色全要素生产率对于推进农业绿色发展具有重要意义。现有研究缺乏对农业绿色全要素生产率空间关联网络特征及其影响因素的分析,制约了中国农业可持续发展。为此, 本文基于关系数据和网络视角, 综合利用SBM模型、社会网络分析法、QAP模型等多种模型与方法, 就中国农业绿色全要素生产率空间关联网络特征演化过程及其影响因素的动态作用进行深入分析。结果表明: 1)农业绿色全要素生产率整体呈现上升趋势,均值由2010年的0.47提升至2019年的0.85, 不同地区间存在较大差异, 其空间效应已突破地理邻近范围而形成了复杂的空间关联网络; 2)农业绿色全要素生产率空间关联网络的关联性和稳定性在研究期间有所加强, 2010年到2019年, 网络关系数由124个增加至215个, 网络密度由0.13提升至0.23,网络等级度由0.53降低至0.29, 网络效率由0.84降低至0.67; 3)空间关联网络中心度在不同年份存在波动, 东部地区依托较为发达的经济成为空间关联网络中主要的要素汇聚地而具有较高的中心度, 西部部分地区则主要借助政策支持以获得中东部的要素流入而具有较高的中心度, 中部少数地区依靠较优越的位置而具有较高的中心度; 4)经济发展水平、农业发展水平、信息化水平、交通运输水平、空间邻接关系对空间关联网络的形成具有较显著的影响。
中国有机农业发展的多元驱动路径 ——基于模糊集定性比较分析
卢瑜
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220265
摘要(21) PDF(3)
摘要:
洞悉有机农业发展的多元驱动路径对于促进我国农业绿色可持续发展至关重要。本文基于组态理论,以中国省域有机农业发展为案例,综合运用必要条件分析和模糊集定性比较分析方法,通过探讨市场环境、资源禀赋、组织条件和政策制度的多重因素对区域有机农业发展的联动效应,揭示有机农业发展的多元驱动路径。研究表明:市场环境、资源禀赋、组织条件和政策制度等方面的多重因素并发联动形成了有机农业发展的多元条件组态;存在4条驱动有机农业发展的差异化路径:政策主导组织助力型、市场和组织双轮驱动型、认证和组织叠加带动型以及认证带动资源优势型。3种导致非高有机农业发展的条件组态均指向有机认证和产业化组织促进有机农业发展的显著效应。因此,研究认为积极推动有机产品认证、发展产业化组织、加大政府正向激励是促进有机农业发展的主要政策建议,此外各地应根据自身特点和资源禀赋选择有机农业发展的差异化路径。
基于Aqua Crop的南宁市甘蔗响应气象干旱情景模拟
杨云川, 程禹灏, 梁丽青, 廖丽萍, 王婷艳, 张会娅, 杨星星, 胡甲秋
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220315
摘要(18) HTML(9) PDF(5)
摘要:
南宁市多低山丘陵、岩溶发育, 甘蔗种植以雨养为主, 气象干旱造成的土壤水分亏缺一直是影响该区域甘蔗生长及其产量累积的一个主要因子, 多年来旱灾造成的甘蔗产量损失巨大。为此, 文中基于1979—2018年0.1°格点逐日气象数据, 计算逐日标准化加权平均降水指数(SWAP)并分析了南宁市气象干旱特征及其在甘蔗生育期的可能发生情景, 并采用水分要素驱动的Aqua Crop作物模型, 开展了该区域甘蔗生长、生物量及产量累积过程对各强度、历时气象干旱的响应机制模拟研究。结果表明: 经扩展傅里叶幅度检验法(EFAST)对作物模型参数进行敏感性分析和本地化率定后, 该模型模拟研究区的甘蔗产量拟合精度R2达到0.92、产量均方根误差百分率为3.84%。历时典型气象干旱年情景模拟表明: 产量(Y)和生物量(B)累积对各强度气象干旱均有显著响应, 蒸腾量(Tr)变化只有在分蘖期和伸长期对气象干旱的响应敏感, 冠层覆盖度(CC)而对气象干旱的响应具有显著的滞后递减特征。甘蔗各生育期的气象干旱情景模拟发现: 萌芽期发生轻、中旱历时达15 d及以上时甘蔗的上述4个要素开始出现显著响应, 伸长期发生轻、中和重旱历时为5 d及以上时甘蔗各要素即出现显著响应, 而成熟期基本不受气象干旱影响。各强度气象干旱情景下, 甘蔗的产量、生物量、蒸腾量的减少率YwBwTrw随干旱历时的变化分别为0%~24%、0%~18.5%及0%~15.9% (轻旱历时5~35 d), 25%~37%、20%~29.3%及8%~24.4% (中旱历时15~45 d), 33.5%~40%、26.2%~31.7%及18.9%~25.7% (重旱历时35~50 d)。上述成果揭示了研究区甘蔗生长过程及累计产量等与各强度、历时气象干旱之间的定量映射关系, 可为南宁市解析气象干旱-土壤水分-甘蔗长势的旱灾链式传递机理、多阶段旱灾预警及旱灾动态风险智慧调控等奠定科学基础。
消费动机、消费习惯对生态农产品溢价支付意愿的影响—以绿肥稻米为例
李福夺, 尹昌斌
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220337
摘要(34) HTML(18) PDF(6)
摘要:
引导消费者合理付费不仅有利于推动生态农产品市场培育和发展壮大, 对改善居民健康、提升生态环境质量也具有重要的现实意义。本文以绿肥稻米为例, 以中国南方长沙、武汉、南昌、合肥4个省会城市的974份消费者调查数据为基础, 首先采用条件价值法(CVM)评估消费者对绿肥稻米溢价支付水平; 之后运用Heckman两阶段模型探究消费动机、消费习惯对消费者支付意愿(WTP)的影响机制, 并实证检验外部环境认知对消费动机影响支付意愿的调节效应。研究显示, 消费者绿肥稻米平均溢价支付水平为61.69%, 由溢价比和普通大米价格计算的溢价值为3.27元∙kg−1。外部环境认知对消费者支付意愿影响程度最大, 安全动机和环保动机也对其支付意愿具有显著的正向影响, 且积极的外部环境认知可以通过强化消费者的安全和环保动机显著提升其支付意愿。此外, 受教育程度较高的年轻女性、家庭中有儿童以及家庭收入较高、追求生活品质的消费者更愿意为绿肥稻米支付较高的溢价。据此, 提出应通过优化绿肥稻米定价机制、强化消费者对外部环境的认知、改善消费动机等来完善绿肥稻米市场、促进产业可持续发展。
“双碳”目标下河南省农业碳排放影响因素及预测研究
高晨曦, 卢秋萍, 欧年青, 胡清萍, 林雪, 鲍玲鑫
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220267
摘要(92) HTML(16) PDF(18)
摘要:
农业生产是碳排放的主要来源之一, 农业碳减排是中国实现“双碳”目标的重点方面。本文采用排放因子法测算河南省农业碳排放量; 对STIRPAT模型进行扩展, 定性与定量的分析农业碳排放的各种影响因素; 建立基于RBF核ε-SVR农业碳排放预测模型, 预测不同情境下河南省农业碳排放量及趋势。结果表明: 2001—2020年河南省农业CO2排放量总体呈“上升-下降”的趋势, 年均增长率为−1.18%, 2005年达到峰值10 256.69万t; 乡村人口、农作物播种面积、大型畜牧数、人均农业GDP、农村人均可支配收入、农业机械化水平、城镇化率每发生1%的变动, 将分别引起河南省农业CO2排放量0.162%、0.175%、0.130%、−0.018%、−0.029%、0.120%、−0.071%的变动; 在基准情景和低碳情景Ⅰ、Ⅱ下, 2021–2025年河南省农业CO2排放量呈持续下降的变化趋势, 到2025年预测值分别为6 483.80万t、6 369.19万t和6 338.32万t。研究表明: 河南省农业已实现碳达峰; 抑制农业碳排放的重点是农作物的土地利用及大型畜牧的粪便管理, 促进农业碳减排的重点是稳妥推进城镇化及农村经济发展; 低碳情景具有更大的碳减排潜力, 有助于加速全省“双碳”目标的实现。
长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)幼苗对盐旱胁迫的生理响应
张睿, 封晓辉, 吴玉洁, 孙琦, 李静, 李劲松, 刘小京
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220185
摘要(35) HTML(13) PDF(8)
摘要:
盐渍土主要分布于干旱、半干旱地区, 植物的生长同时受到旱和盐的胁迫。本研究以盐碱地改良改良的理想植物长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)为材料, 采用盆栽土培的方法, 探究了盐、旱及其互作对长穗偃麦草幼苗生长和生理特性的影响, 以期为长穗偃麦草在盐碱地的种植提供理论依据。试验设置4个土壤含盐量: 0 g·kg−1、4 g·kg−1、8 g·kg−1和12 g·kg−1; 3个干旱水平: 土壤含水量为田间持水量的75%~85% (常规灌水)、55%~65% (中度干旱)和35%~45% (重度干旱), 共12个处理, 以常规灌水和无NaCl添加为对照。试验测定了长穗偃麦草幼苗的生物量及叶绿素SPAD值、光合参数、抗氧化物酶活性和地上、地下部Na+、K+含量。结果表明: 干旱胁迫和盐胁迫均可使长穗偃麦草的生长受到抑制, 但盐旱互作可提高根/冠比, 长穗偃麦草仍可在重度干旱和高盐胁迫下存活。干旱或盐胁迫使长穗偃麦草叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率下降, 但这些指标在盐旱互作下高于常规灌水下的同一盐分处理。适当的盐分和干旱胁迫提高长穗偃麦草叶片SOD、POD、CAT活性, 高盐则降低; 重度干旱和高盐胁迫提高了叶片MDA含量。长穗偃麦草地上部Na+、K+含量和K+/Na+比高于根部; 干旱和盐分胁迫下, 长穗偃麦草根部和地上部Na+含量增加、K+含量减少但依然维持在较高水平, 干旱处理显著提高了盐胁迫下根部Na+含量, 但根部K+/Na+相对稳定, 地上部K+/Na+显著下降。上述结果表明, 长穗偃麦草在重度干旱和高盐胁迫下的存活特征, 可能与其具有发达的根系、高根/冠、完善的抗氧化系统以及根系Na+的积累和根系稳定的K+/Na+有关, 但要获得一定的生物量仍需要适度的干旱和低盐条件。
设施连作枯萎病黄瓜根际亚硝酸盐氧化细菌群落特征
郑晨萌, 刘星, 张影, 任秀娟, 陈碧华, 王菲, 申长卫, 吴大付
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220002
摘要(34) HTML(4) PDF(20)
摘要:
集约化设施黄瓜连作导致枯萎病高发, 但根际功能微生物在其中扮演的角色尚不清楚。本研究以设施连作黄瓜为供试对象, 通过采集枯萎病植株和健康植株根际土壤样品, 采用实时荧光定量PCR和高通量扩增子测序技术, 分析病株和健株根际间两种亚硝酸盐氧化微生物—硝化杆菌(Nitrobacter)和硝化螺菌(Nitrospira)丰度和群落多样性及结构差异。结果表明: 病株根际亚硝态氮含量和Nitrospira丰度与健株无差异, 但亚硝酸盐氧化潜势和Nitrobacter丰度更高(P<0.05)。NitrobacterNitrospira群落多样性在病株和健株根际间均无显著差异, 但群落结构显著不同。具体来看, 病株根际Nitrobacter Cluster 6, Nitrobacter Cluster 5和Namibia soil Cluster 1平均相对丰度显著高于健株(P<0.05), 但Nitrobacter Cluster 2b和Nitrospira lineage II平均相对丰度低于健株。亚硝酸盐氧化潜势与Nitrobacter丰度和Nitrobacter Cluster 6平均相对丰度均显著正相关(P<0.05)。冗余分析表明, 亚硝态氮含量是影响NitrobacterNitrospira群落结构最重要的土壤理化因子。本研究表明, 设施连作黄瓜枯萎病的发生伴随着植株根际亚硝酸盐氧化细菌群落结构的变化。
丛枝菌根真菌-植物-根际微生物互作研究进展与展望
储薇, 郭信来, 张晨, 周柳婷, 吴则焰, 林文雄
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220093
摘要(57) HTML(12) PDF(15)
摘要:
根际微生态作为土壤生态环境的热区, 以多种方式影响着植物的生长和代谢, 许多科学家将根系视为第二次绿色革命的关键。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)是植物最普遍的菌根共生类别之一, 与陆地植物的进化史密不可分。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi, AMF)与宿主植物根系形成的菌根共生体可改变植株根系形态、改善营养状况, 从而促进宿主植物的生长发育, 提高抗逆性及抗病性, 参与植物的许多生理代谢过程, 并通过对土壤结构及微生物群落结构的调节间接影响植物的生长。本文简述了AMF与植物、根际微生物和菌根辅助菌(mycorrhizae helper bacteria, MHB)的互作研究, 探讨了菌根共生对植株建立、竞争、维持生物多样性及其在地球环境生态中的重要作用。尽管AMF与植株共生已经表现出良好的生产效益, 但是大多数科学文献报道的研究都是在受控条件(生长室或温室、无菌基质)下进行的, 由于AMF在自然环境中的响应可能会发生显著变化, 因此我们还需要在田间条件下评估AMF的能力。其次, 进一步探索植物与真菌分子对话中的共生基因网络和关键转录因子、破译MHB的关键代谢信号通路也十分重要。
添加硅缓解植物非生物和生物胁迫的生理生态机制
钱程, 李新娥, 赵欣, 刘大林, 王琳
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220112
摘要(45) HTML(15) PDF(14)
摘要:
由于全球气候变化和人类活动, 农业生产中各种非生物和生物胁迫不断增多, 严重威胁农作物产量和粮食安全。近年来, 硅对植物抗逆性的促进作用逐渐受到重视, 且硅肥具有生态相容和环境友好的特性, 具有广阔的应用前景。因此, 系统梳理硅对各种非生物与生物胁迫的缓解作用机制, 对提高农作物生产力以及改善农业生态系统具有重要指导意义。本文首先介绍了植物对硅的吸收与沉积, 以及硅通过影响植物碳基物质合成与代谢对植物产生的有益作用, 然后, 对硅缓解植物渗透胁迫、重金属离子胁迫、营养胁迫、极端温度胁迫、紫外线胁迫、以及生物胁迫作用的生理生态机理进行综述。硅提高植物抗逆性的共同机制包括活性氧清除能力的提高、光合作用能力的提高、以及碳硅替代降低了植物生长成本, 但除此之外, 硅对不同胁迫的缓解机制还具有特异性。此外, 之前的研究主要集中在硅的缓解作用的生理生态机制, 以及对喜硅的禾本科植物的研究, 且较少关注施硅后对环境的影响;因此, 本文最后对硅改善植物生长的分子机制、对促进豆科作物与根瘤共生关系、以及对农业生态系统碳汇的影响进行了展望,以期对未来的研究提供参考与借鉴。
环境规制视角下农业基础设施对粮食生态全要素生产率的影响
李自强, 叶伟娇, 梅冬
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220214
摘要(46) HTML(22) PDF(4)
摘要:
保护生态环境前提下实现粮食增产是保障我国粮食安全可持续发展的重要前提。为探寻提升我国粮食生态全要素生产率的有效策略。本研究在考虑粮食种植生态价值基础上, 运用Global-Malmquist-Luenberger (GML)指数测算出粮食生态全要素生产率, 以农业基础设施为切入点实证探究粮食生态全要素生产率的提升路径。结果表明: 1)农业基础设施各维度都能有效提高粮食生态全要素生产率, 但存在时间上的滞后性; 其中, 农业水利设施对其的影响呈现“倒U型”关系。2)与全样本回归结果不同的是, 分南北样本回归结果显示南方地区农业水利设施及其滞后项对粮食生态全要素生产率不具有显著影响, 且农业电力设施及滞后项对其具有抑制作用; 分产区样本回归结果显示粮食主产区农业交通设施及其滞后项不能显著影响粮食生态全要素生产率, 同时, 非粮食主产区农业电力设施及滞后项对其也不具有显著影响。3)从调节作用检验结果看, 环境规制在农田水利设施对粮食生态全要素生率的影响中具有正向调节作用。进一步研究发现, 分组调节回归结果中相对于粮食生态全要素生率较高的区域, 在粮食生态全要素生率较低区域内, 环境规制能够发挥更强的正向调节作用。据此, 建议政府应超前规划布局农业基础设施建设投资体系, 制定并宣传科学、合理、弹性的环境法规制度。
氯仿熏蒸对紫色土农田土壤有机碳矿化的影响
马晗, 王小国
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220182
摘要(16) HTML(15) PDF(1)
摘要:
土壤有机碳的矿化主要是土壤有机碳在微生物作用下发生分解的过程,是土壤有机碳损失的重要途径, 氯仿具有极强的灭菌作用, 不同微生物对氯仿的敏感性不同, 改变熏蒸时长可以改变土壤微生物生物量。为探究紫色土农田土壤有机碳矿化的限制因素, 选择长期施用猪粪肥处理小区的土壤, 通过改变氯仿熏蒸的时长, 设置不同土壤微生物生物量对土壤有机碳矿化影响的室内培养试验, 观测不同处理的CO2排放速率及通量变化, 试验包括: 熏蒸24 h (C24)、2.5 h (C2.5)、1.5 h (C1.5)、1 h (C1)与未熏蒸对照组(CK) 5种处理。结果表明, 不同处理间土壤CO2排放速率变化趋势一致, 培养0~7 d内, 土壤CO2排放速率快速增长至最大值后下降, 不同处理CO2排放速率最大值依次为C2.5>C24>C1.5>C1>CK, 处理间存在显著差异(P<0.05); 与CK相比, 熏蒸处理的增幅分别为309.01%、182.00%、73.85%和30.45%。7~53 d内, CO2排放速率缓慢增长后缓慢下降, 32~53 d熏蒸处理CO2排放速率略低于CK, C24、C2.5、C1.5、C1和CK处理7~53 d内CO2排放速率均值分别为6.01±0.43 μg∙g−1∙h−1、5.94±0.29 μg∙g−1∙h−1、6.07±0.59 μg∙g−1∙h−1、5.78±0.49 μg∙g−1∙h−1和6.23±0.13 μg∙g−1∙h−1, 处理间差异不显著。本研究结果支持了土壤有机碳矿化的“调节门假说”, 该假说认为土壤有机碳的矿化与微生物生物量大小、群落组成及活性无关。
县级尺度下河南省农业投入产出效率与减排潜力分析
朱永彬, 马晓哲, 史雅娟
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220219
摘要(23) HTML(10) PDF(7)
摘要:
农业机械化与化学化进程的推进, 给农业生产带来一系列环境污染和碳排放问题, 因此农业减量投入成为降低农业排放的重要手段。已有研究将碳排放作为非期望产出进而测度农业绿色全要素生产率, 无法深入分析碳减排潜力及其来源贡献。本文基于VRS-DEA两阶段模型和DEA-Malmquist方法, 对河南省105个县级行政单元2000—2020年的农业投入产出效率进行测算, 识别并核算农业生产要素的冗余投入及由此带来的碳减排潜力。研究发现: 1)河南省农业投入带来的碳排放已于2016年达峰后开始下降, 排放量较高县市主要分布在豫东、豫南等平原地区, 单位播种面积排放强度较高县市主要集中于豫北平原。2) 2000—2020年60%的县市农业生产效率提升, 少数县市农业生产效率出现下降, 22个县市始终处于效率前沿, 高效率地区主要集中在豫南和豫北地区, 低效率地区主要聚集在城市化延伸辐射地区。3)河南省农业平均减排潜力约为农业碳排放的11%左右, 城市群周边地区潜在减排率最高, 汝州市、新野县、辉县市、淮滨县等地潜在减排量较高, 是河南省农业重点减排区域。4)河南省农业投入冗余比例由高到低依次为农膜、农药、化肥、农机和农业劳动力, 但由于化肥投入基数大, 其带来的潜在减排量高达83.5%, 因此减少化肥过量投入应是农业减排的重中之重。提高农业投入产出效率并有针对性地减少农业冗余投入, 是降低农业碳排放的根本途径。
盐逆境对不同耐盐性小麦花后生理特性及产量的影响
陶荣荣, 陆钰, 于琪, 马泉, 丁永刚, 钱进, 丁锦峰, 李春燕, 朱新开, 郭文善, 朱敏
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220164
摘要(39) HTML(17) PDF(6)
摘要:
为提高小麦在盐碱地的生产效率, 筛选耐盐高产小麦品种, 确定较为快捷有效的小麦耐盐鉴定指标, 研究了盐胁迫对不同耐盐性小麦花后生理特性及产量的影响。田间试验以前期筛选得的5个耐盐差异性显著的春性小麦品种(较耐盐品种: ‘宁麦21’ ‘扬麦20’ ‘扬辐麦4’; 盐敏感品种: ‘扬麦23’ ‘安农1124’)为材料, 在大丰地区设置非盐逆境(S0, 播前土壤含盐量0.770±0.062 g∙kg−1)和盐逆境(S1, 播前土壤含盐量3.294±0.198 g∙kg−1)两个处理, 分别测定产量及其构成因素与花后叶绿素相对含量(SPAD值)、叶绿素荧光Fv/Fm、脯氨酸及丙二醛等生理指标。结果表明, 在盐逆境下, 叶面积指数、干物质积累量及茎蘖数显著下降, 与非盐逆境相比, 盐逆境下小麦产量显著下降, 仅为非逆境的26.2%, 穗数、每穗粒数与千粒重也显著减少, 其中穗数降幅达60.7%, 为减产的主导因素, 其次是粒重的减少。研究还发现, 在盐碱胁迫下, 花后SPAD值与叶绿素荧光Fv/Fm显著下降, 丙二醛与脯氨酸含量的显著增加, 变化幅度在品种间存在差异, 耐盐品种的SPAD值及叶绿素荧光Fv/Fm的降幅与丙二醛的增幅较小, 但脯氨酸含量的增幅较大, 因而减产幅度较小。进一步的分析则表明, 叶绿素荧光Fv/Fm与穗数、千粒重及产量间呈显著正相关关系, SPAD值与干物质积累量呈显著正相关, 干物质积累量与穗数、千粒重及产量间呈显著正相关关系。这些结果表明盐胁迫通过降低叶绿素含量与叶绿素荧光Fv/Fm抑制小麦的光合作用, 减少光合产物的生成, 造成最终的减产, 因此在小麦耐盐性田间鉴定中, 开花期SPAD值与叶绿素荧光Fv/Fm可作为耐盐性鉴定快捷可靠的指标, 此外, ‘扬麦20’在盐碱地中减产幅度最小, 综合表现较好, 适合在大丰地区盐碱地种植。
农业生态系统及其调控
不同农田边界类型的耕地内地表节肢动物功能群生态网络特征分析
边振兴, 王楚翘, 刘尧, 孙治权, 王双, 刘爽, 朱肃, 于淼
2022, 30(9): 1381-1392.   doi: 10.12357/cjea.20210917
摘要(128) HTML(52) PDF(42)
摘要:
地表节肢动物群落多样性以及功能群特征是维持农田生态系统多样性和稳定性的关键, 但目前农田边界类型如何影响耕地内地表节肢动物功能群生态网络特征尚不太清晰。本文在辽宁省昌图县采用陷阱法调查了5种农田边界类型(田间路、沟渠、林地、生产路、草地)相邻耕地内部的地表节肢动物功能群(天敌类、植食类、中性类)。采用方差分析、群落排序和生态网络的方法, 分析不同农田边界类型的耕地内部地表节肢动物群落和生态网络差异。结果表明: 1)由边界至耕地内部, 地表节肢动物物种多样性均呈现递减趋势。其中, 与田间路相邻的耕地边界物种多样性指数显著高于耕地内15 m处, 与林地、生产路和草地相邻的耕地边界物种多样性指数显著高于耕地内30 m处。2)边界为林地和草地的耕地内部天敌类群和植食类群多样性较高。同时, 植物多样性较高的边界(林地和草地), 其耕地内部地表节肢动物群落结构更复杂。3)地表节肢动物群落的生态网络呈现正相关, 林地和草地的耕地内部具有更稳定的网络结构, 整个网络系统对抗外界变化的能力较强。草地、沟渠和林地的耕地内部网络连接性较强, 在受外界持续扰动时, 仍能保持其原有的特性。生产路和田间路的耕地内部生态网络存在不稳定性。总体而言, 农田边界植被群落结构越复杂, 边界生境条件越稳定, 相邻耕地内部地表节肢动物天敌和植食类群之间的生态网络结构越复杂, 越有利于维持较高的天敌多样性, 进而提高生物控害功能。因此, 加强农田边界的植被群落结构, 如营造合适的植被群落结构以及构建适宜的边界宽度等, 能够提高地表节肢动物群落之间的生态网络关系, 对害虫防治以及维持生态系统稳定具有重要影响。
农田生态系统有机物料腐解过程及土壤培肥机制研究
雷琬莹, 李娜, 滕培基, 郁瑾超, 龙静泓
2022, 30(9): 1393-1408.   doi: 10.12357/cjea.20210878
摘要(584) HTML(102) PDF(101)
摘要:
农田生态系统是受人为活动干扰最多的陆地生态系统, 土壤有机质丰富和养分均衡是保证农作物生长需要、土壤生物和谐共生和系统生产力维持稳定的基本要素。农作物秸秆、畜禽粪便是农田生态系统的主要外源有机物料, 也是农田土壤有机质的重要来源。有机物料还田可有效增加土壤有机质积累、培肥土壤、促进作物稳产增产。有机物料还田后经过一系列复杂的物理、化学和生物学腐解过程, 最终转化为土壤有机质。这一复杂的腐解过程受有机物料自身性质、土壤类型及其背景属性、气候因子和农田管理措施等多重作用综合调控, 因此备受科学界关注。本文综述了农田生态系统有机物料的腐解过程及其主要影响因素、还田后腐解产物对土壤养分库及土壤质量影响方面的主要研究进展, 进一步总结了有机物料还田转化为土壤有机质的作用机制。从表征有机物料腐解结构变化的手段和指标着手, 解析有机物料腐解过程中有机物料和土壤的化学结构组成的变化特征, 揭示影响有机物料腐解的主要因素(有机物料的质量、组分和化学结构, 以及环境因素), 综合分析有机物料还田对土壤碳库、活性有机碳、腐殖质组成以及养分库的影响, 从土壤物理、化学和生物学性状以及作物产量角度综合评价有机物料还田培肥土壤的效果, 深入解析有机物料腐解转化为土壤有机质的物理学、化学及生物学调控过程及机制。最后对未来开展农田生态系统有机物料还田腐解过程及作用机制的深入研究进行展望, 以期为农田生态系统有机物料高效还田培肥土壤、优化农田管理措施提供理论依据和数据支持。
作物栽培与生理生态
花生||芝麻对花生铁营养吸收利用的影响
孙增光, 汪江涛, 聂良鹏, 武岩岩, 刘娟, 焦念元
2022, 30(9): 1409-1416.   doi: 10.12357/cjea.20220056
摘要(96) HTML(33) PDF(29)
摘要:
为探究花生||芝麻改善花生铁营养的机理, 本试验以花生‘科大黑花001’和芝麻‘豫芝8号’为试验材料, 单作花生(SP)为对照, 研究了花生||芝麻行比4∶2 (P||S 4:2)和6∶3 (P||S 6:3) 2种间作模式对花生叶片SPAD值、根际土壤pH、各器官活性铁和全铁含量及单株铁积累与分配的影响, 并分析了2种间作模式的间作产量优势。结果表明: 与SP相比, P||S 4:2、P||S 6:3花生叶片SPAD值分别提高13.60%~30.10%和22.15%~33.31% (P<0.05), 根际土壤pH在开花下针期、结荚期和荚果膨大期均显著降低(P<0.05)。与SP相比, P||S 4:2和P||S 6:3的花生茎、叶的活性铁含量分别提高31.80%~72.78%和24.41%~72.49% (P<0.05), 全铁含量分别提高16.80%~22.86%和15.91%~27.88% (P<0.05); 单株铁积累量在开花下针期、荚果膨大期和收获期分别提高7.91%~22.42%和5.77%~15.58%, 尤其在收获期, 差异达显著水平(P<0.05)。收获期, 与SP相比, P||S 4:2和P||S 6:3的花生果仁全铁含量分别显著提高21.97%和17.42% (P<0.05)。花生||芝麻的间作产量优势表现为P||S 6:3>P||S 4:2。综上可知, 花生||芝麻能显著提高花生各器官的活性铁含量, 促进其对铁元素的吸收利用, 提高果仁铁含量及积累量, 这与间作能显著降低花生根际pH密切相关。改善花生果仁铁营养最佳模式是P||S 4:2, 而间作产量优势最高模式为P||S 6:3。
大气CO2浓度升高对大豆根际微生物代谢功能的影响
高志颖, 李彦生, 于镇华, 金剑, 王光华, 刘晓冰
2022, 30(9): 1417-1424.   doi: 10.12357/cjea.20220018
摘要(91) HTML(31) PDF(31)
摘要:
作为全球气候变化主要因子, 大气CO2浓度升高以植物为媒介间接影响土壤微生物代谢功能, 进而影响由土壤微生物参与的土壤养分循环过程和土壤碳库的平衡。本研究以不同年代培育的大豆品种: ‘小黄金’(XH)、‘牡丰5号’(MF)、‘绥农14号’ (SN)和‘东生1号’ (DS)为试验材料, 采用开顶式气室(OTC)模拟21世纪中叶大气CO2浓度(550 mol∙L−1)升高条件(EC), 并以正常大气CO2浓度为对照(CK), 通过BIOLOG方法, 解析了大气CO2浓度升高条件下大豆根际土壤微生物对不同碳源利用的特征。结果表明, 不同大豆品种根际土壤微生物群落碳源代谢特征不同, 单孔平均颜色变化率(AWCD)总体趋势表现为MF>SN>DS>XH。微生物功能多样性指数和主成分分析结果显示, 大气CO2浓度升高对不同大豆品种根际微生物碳源代谢特征的影响不一致, 其中XH、MF和DS的根际微生物功能受大气CO2浓度升高影响不显著, 而SN的根际微生物功能受大气CO2浓度升高影响显著; 主成分贡献率结果表明, SN的EC碳源变化与主成分1中正相关的碳源种类相关性较强, 而CK的碳源变化与主成分1中负相关的碳源种类相关性较强, 其中L-精氨酸和2-羟基苯甲酸为不利于植物生长的碳源类型, 未来大气CO2浓度升高是否会增加有害/有益根系分泌物的释放有待通过田间原位试验进一步佐证。综上, 未来大气CO2浓度升高对大豆根际微生物碳源代谢功能的影响与大豆品种有关, 同时, 大豆品种和大气CO2升高及其交互作用显著影响部分碳源的代谢。
加气滴灌和可降解膜覆盖对玉米生长发育及水分利用的影响
吴梅, 张金珠, 王振华, 朱艳, 宋利兵, 宗睿, 韩悦
2022, 30(9): 1425-1438.   doi: 10.12357/cjea.20220027
摘要(91) HTML(40) PDF(19)
摘要:
为揭示加气滴灌对降解地膜覆盖下玉米产量降低的补偿机制, 设置3种地膜覆盖(诱导期60 d和100 d氧化生物双降解地膜、普通塑料地膜)和2种灌水方式(加气滴灌和不加气滴灌)进行完全组合试验, 分析不同处理对玉米生长、光合特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明, 诱导期60 d和100 d可降解地膜分别在覆膜50 d和70 d后呈现初始裂纹。与普通塑料地膜相比, 可降解地膜覆盖玉米产量和水分利用效率较普通塑料地膜分别显著降低14.81%~27.42%和16.70%~34.46% (P<0.05)。加气滴灌提高了玉米株高、茎粗、叶面积指数, 减少了玉米耗水量; 与不加气处理对比, 加气滴灌下玉米净光合速率显著增加10.40% (P<0.05), 蒸腾速率显著增加12.86% (P<0.05), 气孔导度显著提高25.99% (P<0.05), 干物质积累量显著增加7.57% (P<0.05), 加气滴灌还可使降解地膜和普通塑料地膜覆盖下玉米产量和水分利用效率平均提高6.44%~14.41%和9.09%~17.90% (P<0.05), 可减少由于降解地膜过早降解而造成的产量及水分利用效率的下降。研究认为诱导期为100 d氧化生物双降解膜地膜覆盖下进行加气滴灌可代替新疆绿洲区传统塑料地膜覆盖下滴灌玉米栽培措施。本研究可为新疆膜下滴灌缓解残膜污染, 提高玉米产量及水分利用效率提供理论依据。
刈割和施氮对豆禾混播草地牧草生长特性及品质的影响
王辛有, 曹文侠, 师尚礼, 王小军, 王世林, 刘婉婷, 白洁, 李文
2022, 30(9): 1439-1450.   doi: 10.12357/cjea.20220021
摘要(78) HTML(44) PDF(19)
摘要:
为探究放牧与施肥对河西走廊豆科禾本科(简称“豆禾”)混播草地生产性能与群落结构稳定性的调控机制, 并确定该草地所适用的最佳放牧利用与施肥管理模式, 本研究以‘清水’紫花苜蓿(Medicago sativa ‘Qingshui’)、无芒雀麦(Bromus inermis)和长穗偃麦草(Elytrigia elongate)建植的混播草地为试验对象, 采用L16 (31×42)混合位级正交试验设计, 设20 cm (S1)、30 cm (S2)和40 cm (S3) 3个刈前高度, 2 cm (E1)、5 cm (E2)、8 cm (E3)和11 cm (E4) 4个刈割强度, 0 kg(N)∙hm−2 (N1)、75 kg(N)∙hm−2 (N2)、150 kg(N)∙hm−2 (N3)和225 kg(N)∙hm−2 (N4) 4个施氮量, 分析了不同处理下混播草地群落结构及生产性能。结果表明: 1)刈前高度及施氮量对草地生产性能影响较大, S3E2N4的生物量最大(17 707.80 kg∙hm−2), S1E1N4的混合草粗蛋白含量最高(15.46%), S3E1N3的混合草相对饲用价值最大(184.93)。2)降低刈割强度可增加利用次数, 并使禾本科牧草在群落中的占比增大, 其中S2E3N4、S1E3N3、S1E4N1、S2E4N3和S1E1N1可使豆禾盖度比接近1∶1, S2E3N4、S3E3N1和S3E4N2对草地分枝数的调控作用效果最好。3)与刈割收获干草(区内一年刈割3次)相比, 模拟放牧降低了产草量, 但提高了牧草营养价值, 抑制了群落中紫花苜蓿比例的过快增长, 能维持豆禾草种结构的稳定性。综上, S2E3N4能使混播草地群落结构的稳定性最好, 且具有良好的生产性能(草地生物量为15 173.41 kg∙hm−2, 粗蛋白含量为13.92%, 相对饲用价值为156.93), 是适宜此类混播草地放牧利用与施肥管理的参考指标, 可在河西走廊等类似地区推广应用。
钾硅肥配施对胡麻茎秆木质素代谢及抗倒伏特性的影响
徐清, 郭丽琢, 刘亚辉, 高玉红
2022, 30(9): 1451-1463.   doi: 10.12357/cjea.20210849
摘要(76) HTML(34) PDF(27)
摘要:
通过田间试验, 探讨了钾硅养分耦合对胡麻茎秆木质素代谢及抗倒伏特性的调控效应, 以期为肥料运筹抗倒伏提供依据。选用三因素裂区试验设计, 以两个胡麻品种‘陇亚11号’(V1)、‘定亚23号’(V2)为主区因素; 钾肥为副区因素, 设0 kg(K2O)∙hm−2 (K0)、52.5 kg(K2O)∙hm−2 (K1)、105 kg(K2O)∙hm−2 (K2) 3个水平; 硅肥为副副区因素, 设0 kg(SiO2)∙hm−2 (Si0)、90 kg(SiO2)∙hm−2 (Si1)两个水平。结果表明, V1和V2的茎秆木质素含量及代谢酶活性具有显著差异。施钾显著提高了木质素含量及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)和肉桂醇脱氢酶(CAD)的活性, 且始终保持K1>K2>K0的趋势; 施硅对上述试验指标无显著的主效应, 但钾硅肥互作效应显著提升了现蕾前的木质素含量及整个生育期的PAL、4CL和CAD的活性, 且K1Si1处理的提升效果最佳。木质素含量与整个生育期的CAD活性极显著或显著正相关, CAD活性的提高是胡麻茎秆木质素含量增加的重要酶学基础。V1的抗折力和抗倒伏指数极显著高于V2; 与K0相比, K1显著提高了茎秆抗折力和抗倒伏指数, K2水平下变化趋势相反, 且始终保持K1>K0>K2的趋势; 施硅可提高茎秆的抗折力和抗倒伏指数, 且低钾配施硅肥可显著提升茎秆抗折力和抗倒伏指数。木质素含量与抗折力、抗倒伏指数显著正相关, 与实际倒伏率负相关。低钾处理及低钾配施硅肥均显著提高了籽粒产量。综上, ‘陇亚11号’胡麻的抗倒伏性能显著优于‘定亚23号’; 52.5 kg(K2O)∙hm−2+90 kg(SiO2)∙hm−2对木质素含量及其代谢酶活性、抗倒伏能力和籽粒产量的提升效果最佳, 且单施钾肥对木质素代谢及抗倒伏特性的提升效果优于单施硅肥。
坡耕地山原红壤大豆根系构型及根土复合体力学特性
张立芸, 段青松, 李永梅
2022, 30(9): 1464-1476.   doi: 10.12357/cjea.20220003
摘要(72) HTML(39) PDF(13)
摘要:
为研究大豆根系在西南山区坡耕地水土保持中的价值, 本文在大豆的3个主要生育期(开花期、始粒期和鼓粒期)采集根系和根土复合体样本, 采用WinRHIZO (Pro.2019)根系分析系统测定并计算了根系的几何形态特征、分形特征和拓扑结构, 用无侧限压缩试验测定了根土复合体的力学特性, 分析大豆根系在不同生育期的构型特征及其对土体力学特性的影响。结果表明: 1)大豆根系的分形维数在鼓粒期最小, 分形丰度在开花期最小, 但两者均在始粒期最大; 2)拓扑指数随生育期先减小后增大, 在始粒期最接近0.5, 且平均连接长度最小, 根系趋向于叉状分支模式, 此时根系分支状态最为复杂; 3)大豆根系的分形特征、拓扑特征与根长等主要形态特征参数有极显著相关关系(P<0.01); 4)大豆根系能显著增强土体强度, 其根土复合体的无侧限抗压强度表现为始粒期(41.44 kPa)>鼓粒期(37.95 kPa)>开花期(29.29 kPa), 分形维数和分形丰度与土体的力学特性呈显著正相关关系(P<0.01)。综上, 大豆根系分形维数和丰度越大、拓扑指数越小时, 根土复合体的无侧限抗压强度越大, 其根系固土效应越显著; 农作物根系分形特征和拓扑特征不仅可用于表达根系在土体中的分支状态、空间分布和拓展模式, 也可作为评价农作物根系固土效应的主要参数。在山区坡耕地的农作物配置中, 应注重培育分支复杂、根系发达的大豆品种以防治水土流失。
玉米发育期模式在我国主要产区的适用性比较研究
康晓凤, 邬定荣, 田琪, 谭姣姣, 马玉平, 于强
2022, 30(9): 1477-1489.   doi: 10.12357/cjea.20220186
摘要(90) HTML(12) PDF(34)
摘要:
发育模式是预测作物发育对气候变化响应的主要工具。模式在变暖环境下的适用性对作物产量评估有重要影响。本研究比较了机器学习算法(多层感知器神经网络, MLP)以及3个机理发育模式[MAIS (maize simulation)、Beta和耦合响应与适应机制的模式(RAM)]在变暖环境下的适用性。选择东北春玉米和华北夏玉米具有20年以上物候观测的站点, 使用发育期资料及同期的逐日气象数据, 按生长季均温异常度, 将观测年份划分为冷、暖年。冷年数据用于率定模式参数, 暖年数据用于验证变暖环境下模式的表现。根据冷暖年表现的差异评价模式在变暖情景下的适用性。评价指标包括归一化均方根误差(NRMSE)、平均偏差(MBE)和模拟误差随发育阶段均温的趋势。结果表明: 在冷年校正时, MLP的模拟精度明显高于机理发育模式, 机理发育模式中RAM表现最优, 其次是Beta和MAIS。MAIS和Beta模拟值略早于观测值, 而RAM和MLP普遍迟于观测值。机理发育模式的误差随发育阶段均温有显著趋势的站点比例明显低于MLP, 3个机理发育模式中, Beta有显著趋势的站点比例最小, 其次是RAM和MAIS。在变暖情景下进行验证, Beta模拟精度表现最好, 其次是MLP和RAM, MAIS表现较差。3个机理发育模式模拟值早于观测值, 而MLP迟于观测值。除MLP以外的模式模拟误差随发育阶段均温有显著趋势的站点比例较冷年均增大。4个模式中Beta有显著趋势的站点比例最小, 其次是MLP、MAIS和RAM。整体来看, 没有一个模式在校正和验证阶段均全面占优, MLP虽然冷年校正时最优, 但暖年表现较差, 而机理发育模式虽然冷年校正时不是最优, 但暖年验证时表现较好。本研究认为, 不同模式有不同的适用场景, 关注准确反演历史气候变化对发育期影响时, 建议采用MLP, 而关注准确预测未来气候变化对发育期影响时, 应以机理发育模式为主。
农业资源与环境
灌溉方式对石灰性褐土团聚体分布特征、稳定性及养分含量的影响
石雄高, 李晓明, 党建友, 张慧芋, 张定一, 裴雪霞
2022, 30(9): 1490-1500.   doi: 10.12357/cjea.20220073
摘要(119) HTML(29) PDF(46)
摘要:
为探明不同灌溉方式对石灰性褐土团聚体分布特征、稳定性及养分含量的影响, 于2016—2021年在山西农业大学小麦研究所韩村试验基地开展大田定位试验。设连续微喷灌(SI)、连续滴灌(DI)、连续漫灌(FI)和第1、2、5年漫灌与第3、4年微喷灌轮换(RI) 4个处理。定位5年后, 测定土壤>0.25 mm团聚体重量百分含量(DR0.25、WR0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、破坏率(PAD)、分形维数(D)等土壤团聚体粒径分布、稳定性指标, 以及土壤水稳性团聚体有机碳、有效磷、速效钾含量等养分指标, 并对水稳性团聚体分布特征、稳定性及养分含量进行了相关分析。结果表明: 1)机械稳定性团聚体在0~10 cm土层SI、DI和RI处理均以0.5~1 mm为优势粒径(FI为<0.25 mm), 在10~20 cm土层DI、FI和RI处理均以>5 mm为优势粒径(SI为0.5~1 mm), 在20~50 cm土层各灌溉处理的优势粒径则均为>5 mm; 水稳性团聚体在0~50 cm土层4种灌溉处理均以<0.25 mm为优势粒径, 但FI处理的重量百分比最高。2) SI和DI处理在0~50 cm土层有效提高了WR0.25、降低了D, 且MWD、GMD总体上高于FI和RI处理, 并在30~50 cm土层显著降低了PAD, 而FI、RI处理的这些稳定性指标受土层深度影响较大。3)与其他2个处理相比, SI、DI处理在0~50 cm土层提高了土壤水稳性大团聚体(>0.25 mm)有机碳、有效磷、速效钾含量, 尤其在提高0~30 cm土层有效磷含量和30~50 cm土层速效钾含量上效果更为显著。4)相关性分析表明, 土层、WR0.25、MWD、GMD、PAD、D、水稳性大团聚体养分含量(有机碳、有效磷、速效钾)之间的相关性均达到显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平。综上所述, 微喷灌、滴灌水肥一体化更有利于改善土壤结构和性状, 促进土壤大团聚体形成, 提高水稳性团聚体稳定水平及养分含量, 应值得推广应用。
长江中游不同复种轮作模式的资源利用率及综合效益比较
杨滨娟, 李新梅, 胡启良, 刘宁, 黄国勤
2022, 30(9): 1501-1510.   doi: 10.12357/cjea.20220026
摘要(47) HTML(9) PDF(19)
摘要:
为优化并推广双季稻田绿色高效的复种轮作休耕模式, 通过连续两年(2018年和2019年)的田间试验, 在长江中游地区江西省鹰潭市余江区农业科学研究所试验田, 研究了不同复种轮作模式[A (CK): 紫云英-双季稻→紫云英-双季稻; B: 紫云英-春大豆-秋大豆→油菜-甘蔗||春大豆; C: 紫云英-早稻-玉米||甘薯→紫云英-春大豆-秋大豆; D: 油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯; E: 休耕→休耕]的资源利用率及综合效益。结果表明: 连续两年处理D的年有效积温利用率、降水表观生物利用率均高于CK处理。3种复种轮作模式(处理B、C、D)年有效积温利用率高出CK处理8.60%~39.78%。两年间, 处理D的经济效益评价指数、社会效益评价指数均表现最好, 分别为0.94、0.97和0.96、1.00; 生态效益评价指数则表现为处理B (2018年)和处理C (2019年)较好, 分别为0.77和0.73。不同轮作休耕模式的两年综合效益为处理D˃处理B˃处理C˃处理A˃处理E。因此, 在长江中游双季稻区“油菜-甘蔗||春大豆→紫云英-早稻-玉米||甘薯”轮作模式的资源利用率及综合效益表现较好, 能更好地促进作物生长, 可以大范围地推广应用。
应用CNMM-DNDC模拟小流域土壤水力侵蚀和颗粒态碳氮磷迁移
李思琪, 李勇, 张伟, 郑循华, 胡鹏程, 范继辉, 汪涛, 朱波
2022, 30(9): 1511-1521.   doi: 10.12357/cjea.20210781
摘要(60) HTML(19) PDF(18)
摘要:
水力侵蚀是我国分布最广、危害最严重的水土流失类型, 由此导致的土壤和生源要素流失会引起土壤质量下降、河流湖泊富营养化等生态环境问题。水文生物地球化学模型水力侵蚀过程的优化, 对定量评估水力侵蚀强度并识别其空间分布特征具有重要意义。因此, 本研究以土壤水力侵蚀物理模型ROSE为基础, 在分布式流域水碳氮耦合模型CNMM-DNDC中拓展了土壤水力侵蚀流失和颗粒态碳氮磷元素富集模块。以川中丘陵区盐亭截流紫色土农林复合小流域(简称“截流小流域”)为例, 开展了地块尺度验证和小流域尺度的土壤水力侵蚀和颗粒态碳氮磷流失的高时空分辨率模拟应用。结果表明: 增加了土壤水力侵蚀和颗粒态碳氮磷富集模块的CNMM-DNDC模型, 能够较好地模拟截流小流域玉米-小麦轮作径流小区产沙量和颗粒态氮流失量的季节动态特征, 模型验证阶段模拟值和观测值均表现出显著线性拟合关系(R2分别为0.83和0.85), 改进的CNMM-DNDC模型能够用于模拟评估流域水土流失和颗粒态碳氮磷流失强度空间分布。截流小流域由地表径流引起的土壤水力侵蚀、颗粒态碳氮磷流失强度与土地利用和地形特征密切相关, 其中坡耕地和居民区土壤水力侵蚀最严重, 同时也是截流小流域颗粒态碳氮磷流失的主要来源。模型的模拟结果显示, 2004—2006年截流小流域栅格尺度土壤侵蚀模数均值分别为400 t∙km−2∙a−1、701 t∙km−2∙a−1和1550 t∙km−2∙a−1, 属于轻度水力侵蚀区域。2004—2006年截流小流域由水力侵蚀引起的颗粒态碳年总流失量的平均值分别为63.9 kg(C)∙hm−2∙a−1、107.2 kg(C)∙hm−2∙a−1和200.2 kg(C)∙hm−2∙a−1, 同期颗粒态氮年总流失量的平均值分别为6.3 kg(N)∙hm−2∙a−1、10.5 kg(N)∙hm−2∙a−1和19.5 kg(N)∙hm−2∙a−1, 颗粒态磷年总流失量平均值分别为0.9 kg(P)∙hm−2∙a−1、1.5 kg(P)∙hm−2∙a−1和2.8 kg(P)∙hm−2∙a−1。本研究拓展了CNMM-DNDC模型对土壤水力侵蚀产沙和随之的颗粒态碳氮磷迁移的模拟功能, 为水土流失和面源污染的研究和防控提供先进的模型工具。
不同时期接种黄孢原毛平革菌对稻壳和鸡粪堆肥腐殖化的影响
马丽婷, 徐智, 赵兵, 陈妍, 邓亚琴, 王宇蕴
2022, 30(9): 1522-1530.   doi: 10.12357/cjea.20210903
摘要(68) HTML(39) PDF(14)
摘要:
为了实现稻壳和鸡粪堆肥中木质纤维素的高效降解, 促进堆肥的腐殖化, 采用黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)作为接种剂, 设置T1 (不接菌)、T2 [堆肥降温期(第18天)接菌]和T3 [堆肥初期(第0 天)接菌] 3个处理, 通过研究在不同堆肥时期接种黄孢原毛平革菌强化木质素和纤维素降解的作用, 关键酶活性变化及其与腐质化过程的偶联, 以确定接种黄孢原毛平革菌对堆肥腐殖化的促进作用。结果表明, 与T1处理相比, T2处理的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶活性、木质素和纤维素降解率和腐殖化程度均显著提高(P<0.05)。堆肥结束时, 与T1相比, T2的木质素和纤维素含量显著降低78.57%和52.63% (P<0.05), 与T3相比, T2木质素和纤维素含量显著降低57.14%和40.00% (P<0.05); T2腐殖质含量分别比T1和T3显著提高67.84%和52.33% (P<0.05)。此外, 多种腐熟指标表明T2处理的堆肥品质显著提高, 其腐殖化率、胡富比和胡敏酸百分比分别为51.64%、2.72和73.39%, 显著高于T1和T3处理(P<0.05)。RDA和相关性分析结果表明, 木质素和纤维素的降解与堆肥腐殖化指标呈显著负相关性(P<0.05), 木质过氧化物酶和锰过氧化物酶活性与木质素和纤维素含量呈显著负相关(P<0.05)。因此, 在堆肥降温期接种黄孢原毛平革菌通过提高木质过氧化物酶和锰过氧化物酶活性, 促进了木质素和纤维素的深度降解, 从而强化堆肥的腐殖化过程, 提高了堆肥品质。
基于空间效应视角的农业经济增长与种植业面源污染排放的实证分析
李新, 尚杰
2022, 30(9): 1531-1544.   doi: 10.12357/cjea.20210840
摘要(81) HTML(60) PDF(23)
摘要:
农业资源环境是保障农业生产发展、实现农业经济增长的基本资源和条件。从空间效应视角探析农业经济增长与种植业面源污染物排放量的关系, 可为推进种植业面源污染防治政策实施提供理论支撑。本文采用等标污染负荷法测度2000—2019年全国31个省、直辖市、自治区(不包含香港、澳门、台湾)种植业面源污染物氨氮、化学需氧量、总氮、总磷的排放情况, 运用空间杜宾模型剖析农业经济增长、消费能力、技术进步、农业现代化水平、风险感知、财政支持、受灾情况及产业结构对种植业面源污染物排放的空间效应, 并对影响因素的空间效应进行分解。结果表明: 1)全国31个省、直辖市、自治区的种植业面源污染排放存在显著正向全局空间自相关性, 2019年空间格局特征主要表现为“高-高”聚集和“低-低”聚集, 聚集区域主要表现在农业大省和经济发达地区。2)种植业面源污染排放具有显著负向空间溢出效应, 空间滞后系数为−0.11, 农业经济增长对本地区及邻接地区有相斥方向的显著性影响效应。3) SDM时间固定效应模型效应分解结果表明, 8个影响因素中农业经济增长、消费能力、技术进步、农业现代化水平和风险感知的直接效应和间接效应均具有显著性。农业经济增长具有缓解本地区种植业面源污染的作用, 估计系数为−0.175, 但对邻接地区种植业面源污染排放具有加重作用, 估计系数为0.397。据此, 提高对农业经济增长、技术进步和财政支持等显著性影响因素的导向作用的重视, 地方政府可积极发挥自身优势, 联动邻接地区发挥空间交互作用, 开展农业新型技术培训, 建立有效的种植业面源污染防治监督管理体制, 实现农业经济增长与种植业面源污染防治平衡发展。
农业生态经济与生态农业
中国农业绿色技术的发展现状与趋势—基于CiteSpace的知识图谱分析
王欣, 宋燕平, 陈天宇, 李坦
2022, 30(9): 1545-1554.   doi: 10.12357/cjea.20210872
摘要(124) HTML(44) PDF(50)
摘要:
绿色技术是中国农业实现高质量发展的驱动力, 为厘清中国农业绿色技术的发展现状与趋势, 利用CiteSpace软件, 对2004—2019年获得国家及省部级科学技术奖励中的农业绿色科技成果数据进行系统梳理与知识图谱分析。结果表明: 1)农业绿色技术成果数量总体上呈现增长趋势, 且种植业成果数量显著高于养殖业。2)绿色技术的研究热点主要集中在投入品安全无害、生产过程友好、资源利用节约高效、监测预警等方面, 中国已基本建立了农业绿色技术体系, 但质量标准相关技术较少。3)农业绿色技术研发与创新和中国农业政策密切相关, 政策导向效应明显。4)区域农业绿色技术成果数量、聚类数量均从东部到西部依次递减。据此, 本文提出促进农业绿色产业技术与绿色乡村综合发展技术一体化发展, 推进政策引导与市场拉动结合的农业绿色技术协同, 强化区域性绿色农业技术特色, 促进农业绿色技术的结构优化升级。

主       编:刘昌明

主管单位:中国科学院

主办单位:中国科学院遗传与发育生物学研究所 中国生态经济学学会

承办单位:中国科学院遗传与发育生物学研究所中国生态经济学学会

ISSN 2096-6237
CN 13-1432/S
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