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中国农业碳排放测算研究综述
胡永浩, 张昆扬, 胡南燕, 武拉平
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220777
摘要(47) HTML(15) PDF(8)
摘要:
碳排放精准测算是“双碳”目标实现的重要保障。在进行农业碳排放测算时, 作物类型、生产方式、地理区位等因素均会对碳排放产生影响, 因此, 虽然诸多学者尝试从不同角度对中国农业碳排放展开测度, 但在估计方式、样本选取和测算结果等方面仍未形成一致的有效结论。本研究首先介绍了中国农业碳排放的主要核算方法, 包括排放系数法、模型模拟法和实地测量法; 其次, 从投入产出、生产过程、碳汇以及碳足迹4个方面对现有农业碳排放核算方式进行梳理; 再次, 对农业碳排放的核算结果进行归纳总结; 最后, 分析现有研究的局限性, 并对未来农业碳排放核算研究进行了展望。研究发现: 现有研究在农业碳排放测算时, 存在遗漏排放源、排放系数使用不科学以及研究视角过多集中于宏观层面等不足。建议未来从构建科学全面的农业碳排放核算体系、完善排放系数以及加强农户等微观层次研究等方面展开。
土壤有机碳同位素组成在农田生态系统碳循环中的应用进展
李发东, 栗照鑫, 乔云峰, 刘山宝, 田超, 朱农, Hirwa Hubert, Simon Measho
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20230029
摘要(62) HTML(19) PDF(9)
摘要:
土壤有机碳是地球表层储量最高且储存周期最长的生态系统碳库之一。如何提高土壤有机碳稳定性和增强土壤固碳减排能力, 是陆地生态系统碳管理可持续战略的关键科学问题。国际学术界一致认为农田生态系统在固碳方面的作用越来越明显, 在实现碳中和的进程中发挥重要的作用。农田管理实践方式会扰动土壤碳循环过程, 采取有效的管理方式会使其成为碳汇。目前, 国内研究主要集中在耕作方式、施肥和灌溉水平、秸秆还田对农田生产力、碳固持速率、温室气体排放方面的影响, 但就农田生态系统有机碳稳定性对不同农田管理方式的响应机制以及与土壤碳排放之间的关系认识尚未明确。13C同位素技术是研究农田土壤碳循环过程的有力工具, 通过测定土壤碳排放过程中不同有机碳组分的同位素丰度, 能够精准区别土壤呼吸组分和来源, 从而更好地揭示土壤有机碳稳定性对农田管理措施的响应机制, 为增强土壤碳汇效应和农业可持续发展提供科学依据。以往的研究大多集中在模拟试验以及小范围、短时间监测, 与实际差距较大, 测量结果会高估或低估实际值。因此, 在未来的农田土壤碳循环研究过程中要采取多点、长时间实时原位监测, 并结合13C同位素技术, 实现土壤CO2排放实时分解, 达到揭示土壤有机碳稳定性机制的目的。
施石膏对水稻产量和甲烷排放影响的荟萃分析
孟轶, 廖萍, 魏海燕, 高辉, 戴其根, 张洪程
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220428
摘要(36) HTML(20) PDF(12)
摘要:
石膏是一种常见的稻田土壤改良剂, 施石膏对水稻产量和稻田温室气体排放影响的荟萃分析尚未报道。本研究采用Meta分析方法, 探究施石膏对水稻产量和稻田温室气体排放的影响。以不施石膏为对照, 施石膏为处理, 在全球尺度上筛选出了74篇文献, 建立了包含382对水稻产量、39对甲烷(CH4)排放、10对氧化亚氮(N2O)排放、10对综合温室效应(GWP)和10对温室气体排放强度(GHGI)观测值的数据库。针对不同的石膏施用措施(类型和施用量)、基础土壤性状(pH值、有机碳含量和质地)以及稻田管理方式(氮肥施用量、灌溉制度、水稻品种类型和试验类型), 探究施石膏对水稻产量和稻田CH4排放的影响。从总效应来看, 与不施石膏相比, 施石膏显著增加了水稻产量(+58%), 降低了稻田CH4排放(−47%)、GWP(−22%)和GHGI(−31%), 而对N2O排放影响不显著。脱硫石膏对水稻增产和稻田CH4减排的效应显著高于普通石膏和磷石膏。当施用量<2 t·hm−2时, 石膏对水稻产量影响不显著; 当施用量≥2 t·hm−2时, 石膏对水稻的增产效应随石膏施用量的增加而增加。随着土壤pH增加, 施石膏对水稻产量的增幅显著增加。石膏施用量和土壤pH对水稻产量存在显著的互作效应。在土壤pH<8.5条件下, 施石膏对水稻产量影响不显著; 在土壤pH≥8.5条件下, 水稻产量随着石膏施用量的增加而增加。稻田CH4减排效应随石膏施用量的增加而显著增加。综上, 施石膏显著提高了水稻产量, 同时降低了稻田温室气体排放, 本研究结果可为评估施石膏对全球水稻丰产和缓解气候变暖提供数据支撑。
农业技术效率对农业碳排放的影响—基于空间溢出效应与门槛效应分析
颜光耀, 陈卫洪, 钱海慧
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220571
摘要(78) HTML(27) PDF(8)
摘要:
农业技术是促进农业产业发展的根本力量, 探究其对农业碳排放的影响机制, 对实现我国“双碳”目标具有重要意义。本文基于2001—2020年我国31个省市的面板数据, 使用随机前沿模型对农业技术效率进行测算, 并对各地区农业碳排放总量与强度进行核算, 构建空间杜宾模型和以农业技术效率为门槛变量的门槛模型, 探究农业技术效率和农业碳排放的空间效应与非线性关系。结果表明: 全国农业碳排放总量与强度近年来呈下降趋势。中部地区农业碳排放总量高于东西部地区, 东部地区农业技术效率高于中西部地区, 而农业碳排放强度则低于中西部地区。农业碳排放强度与农业技术效率具有空间自相关性, 并表现为集聚特征, 集聚类型以高高聚聚和低低聚集为主。农业碳排放强度具有正向空间溢出效应, 而农业技术效率对农业碳排放强度则表现为负向空间溢出, 此外城镇化、人力资本水平和人均耕地面积对农业碳排放强度具有负向影响, 农业经济发展水平和农业受灾程度为正向影响。农业技术效率与农业碳排放强度存在双门槛效应, 当农业技术效率达到“拐点”后, 其对农业碳排放强度的影响转变为负向, 当进一步提升农业技术效率水平后, 其影响力会因边际效应递减而减弱。本研究为探索实现“双碳”目标的路径提供理论基础与政策依据。
“双碳”目标下肥料行业发展对策—基于2011—2020年碳减排与存在问题的分析
李华, 李秀英, 王磊, 李玉义, 王婧
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220528
摘要(34) HTML(6) PDF(8)
摘要:
碳达峰和碳中和目标已经成为世界发展的共同目标。肥料在碳排放中起着双重作用, 既消耗能量产生碳排放, 又提升作物固碳能力减少碳排放。未来很长一段时间, 肥料对于粮食和农业生产仍具有不可替代作用, 使用合适的肥料产品、科学施用肥料, 对于减少碳排放有重要的作用。本研究利用联合国粮农组织、国家统计局、农业农村部等网站公布的数据资料, 分析我国肥料行业碳减排现状, 提出存在的问题, 探讨“双碳”目标下肥料行业的发展建议, 以期为肥料行业低碳化发展提供参考。结果表明: 2011—2020年我国肥料行业碳减排成效显著。化肥产量和施用量呈先增后降态势, 化肥减量成为当前农业碳减排的最大贡献者。中国农用氮、磷、钾化肥的产量由2015年的最高值7.43×107 t (折纯, 下同)降至2020年的5.50×107 t, 降幅达26.05%; 化肥施用量由2015年的最高值6.02×107 t降至2020年的5.25×107 t, 降幅达12.82%; 中国化肥的碳排放由2015年的3.35×108 t CO2 eq降至2020年的2.74×108 t CO2 eq, 降幅达18.21%。有机肥产量呈上升态势, 促进了农业固碳减排, 2020年有机肥产量达到1.56×107 t, 比2015年增长29.46%。科学施肥技术加快推广, 提高了肥料吸收利用率, 水稻、玉米、小麦三大粮食作物化肥利用率逐年提高, 2020年达40.20%, 比2015年提高5个百分点。目前, 我国肥料行业还存在一些问题: 1)化肥施用量依然偏高, 利用率偏低; 2)新型肥料创新不足, 市场较为混乱; 3)施肥不科学问题依然存在, 化学肥料偏多、有机肥偏少; 4)肥料立法缺失, 监管仍然薄弱。对标“双碳”目标, 我国肥料行业发展应该做好5个方面工作: 大力研发新型肥料, 加快推广减肥增效科学施肥技术, 强化农业废弃物资源化综合利用, 强化肥料行业立法监管, 加强科学低碳施肥宣传培训。
结构转型、技术进步选择对农业碳影子价格的影响研究—基于BP技术与FGLS模型的实证分析
许标文, 王海平, 沈智扬
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220492
摘要(43) HTML(46) PDF(8)
摘要:
通过经济结构转型和技术进步有效实施减排策略, 已经成为实现中国经济社会低碳转型发展的必然选择。基于数据包络分析(DEA)框架建模、满足经济理论和物料守恒原则, 利用改进的By-production (BP)技术对1997—2020年我国31个省份农业碳影子价格进行了更加准确的测度, 并利用核密度分析了农业碳影子价格动态演变特征; 并采用可行广义最小二乘法(FGLS)模型考察结构转型、技术进步选择对农业碳排放影子价格的影响。结果表明: 1)我国农业碳影子价格呈上升态势, 东部、中部和西部地区农业碳排放影子价格分别为7759.69元∙t−1、4192.35元∙t−1和3997.51元∙t−1, 且东、中、西部地区农业碳影子价格上升趋势依次降低。2)我国农业碳影子价格核密度值有增加趋势; 东部地区农业碳影子价格核密度曲线出现较为明显的右移趋势; 中部地区农业碳影子价格核密度曲线呈现左移-右移趋势, 且区域间差异在变大; 西部地区农业碳影子价格核密度曲线呈现明显的向下、变宽趋势。3)整体回归显示, 结构转型、劳动节约型技术进步显著提升了农业碳影子价格, 而资本深化抑制了农业碳影子价格提升, 经济发展水平、农业经营规模、城市化水平及对外开放水平等对农业碳影子价格也会产生重要影响。4)东、中、西部地区部分样本回归显示农业碳影子价格影响因素有所差异, 结构转型在东部地区显著提升农业碳影子价格, 在西部地区却显著抑制了农业碳影子价格; 劳动节约型技术进步在东部抑制了农业碳影子价格, 而在西部显著提升农业碳影子价格; 资本深化在东、西部显著抑制农业碳影子价格, 在中部显著提升农业碳影子价格。为此, 提出持续推进产业结构转型、制定差异化绿色协调发展政策、适时建立农业碳排放交易市场等政策建议, 以促进农业低碳绿色高质量发展。
基于机器学习算法的新疆农业碳排放评估及驱动因素分析
邓路, 袁圣博, 白萍, 李会芳
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220501
摘要(57) HTML(34) PDF(15)
摘要:
农业是全球第二大碳源, 明确农业碳排放规律对于碳达峰、碳中和具有重要意义。为探究新疆农业碳排放规律, 促进农业碳减排, 本研究根据农业生产过程中的碳排放环节, 结合国内外发布的碳排放系数, 测算了新疆的农业碳排放量; 利用莫兰指数、LISA指数等空间相关性模型测算了新疆农业碳排放的空间集聚规律; 利用机器学习中的随机森林模型对农业碳排效率影响因素进行了动态量化分析。结果显示: 1) 2010—2019年新疆农业碳排放量缓慢增长, 从292.24万t增长到379.69万t, 年均增速3.33%。2)化肥和农膜的使用是新疆农业碳排放的主要来源, 占比分别为58.06%和39.03%。3)新疆农业碳排放效率在不断提升, 2010—2013年增速较快, 2014—2019年增速较慢, 碳排放效率的主要分布区间从小于50元∙t−1变为50~100元∙t−1。4)新疆农业碳排放效率高高聚集区域农业产值不高, 主要是由于物质投入低; 低低聚集区域农业产值相对较高, 但科技、管理水平低, 物质投入过多。5)降水量较低的南疆区域, 农业碳排放效率整体较高, 降水量较高的北疆区域, 农业碳排放效率处于中等水平。6)农业规模化程度在0.12~2.02 hm2∙人−1时, 碳排放效率随着农业规模化程度提高急剧降低, 当农业规模化程度高于2.02 hm2∙人−1时, 对农业碳排放效率的影响力降低。耕地规模在120~17 220 hm2时, 对农业碳排放效率有一个显著的负向影响, 当耕地规模大于17 220 hm2时, 对农业碳排放效率的影响较为平缓。农村经济发展水平对碳排放效率具有正向影响; 农业电器化程度对碳排放效率呈现出正“U”型影响。
中国食物系统温室气体排放与吸收研究进展
金欣鹏, 柏兆海, 马林
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220025
摘要(57) HTML(42) PDF(23)
摘要:
我国食物系统温室气体核算研究相对缺乏, 相关研究多散见于农业和畜牧业部门, 难以满足碳达峰、碳中和背景下减排和固碳的需求。本文提出了一个涵盖土地利用、土地利用变化和林业(LULUCF)、农业生产、产后食物供应部门的食物系统温室气体排放与吸收的核算框架; 通过文献综述、温室气体排放量收集和排放参数推算, 剖析了各环节排放核算方法的差异和排放参数的不确定性。结果表明, 粪尿和秸秆还田、农药和农膜生产、食物加工、批发和零售以及草地的碳排放(或吸收)参数的变异系数(CVs)在35%以上。未来食物系统温室气体核算研究需: 1)在农业生产部门, 细化农业活动排放参数, 整合基于终端能源消费和农业生产过程的温室气体核算方法, 并加强农业投入品能耗研究; 2)在LULUCF部门, 建立适用于全球变化研究的土地利用分类体系, 识别食物系统相关的土地利用过程, 将实地调查核算法和基于过程模型的核算方法相互校验; 3)在产后食物供应部门, 明确各环节排放的核算范围, 有针对性地选择投入产出-生命周期评价法(EIO-LCA)、基于过程的生命周期评价法(PLCA)与终端能源消费核算法等。本文可为进一步为食物系统温室气体减排提供科学依据。
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(43) HTML(46) PDF(5)
摘要:
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’芥菜采用培养皿培养方法进行生物熏蒸, 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(A2 交配 型)Pp025菌丝生长的抑制情况, 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芥菜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, 其半最大效应浓度(EC50)值为0.360 g, 75%最大效应浓度(EC75)值为0.499 g, 最小抑菌量(MIC)为0.500 g, 抑制效果与‘地隆1号’芥菜鲜物质的量呈剂量效应。0.300 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, 0.500 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0.700 g时, 可完全抑制Pp025孢子囊的形成; 0.300 g和0.400 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, 0.700 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。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。
不同施肥处理对黄泥田团聚体有机碳固持及其组分的影响
王飞, 李清华, 何春梅, 王珂, 游燕玲, 黄毅斌
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220307
摘要(41) HTML(20) PDF(7)
摘要:
本文旨在研究长期不同施肥处理对南方黄泥田团聚体有机碳固持及其组分分配的影响, 为合理培肥及土壤碳库管理提供依据。基于始于1983年的在黄泥田进行的长期定位试验, 选择不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+牛粪(NPKM)与化肥+全量稻秸还田(NPKS) 4个处理, 采集第36年各处理耕层土壤样品并分析各粒级团聚体有机碳固持及其组分变化。结果表明, 黄泥田耕层土壤以大团聚体(>2 mm)和中间团聚体(0.25~2 mm)为主, NPKM与NPKS处理的土壤大团聚体质量比重分别比CK显著增加22.0和15.5个百分点(P<0.05)。与CK相比, NPKM与NPKS处理中大团聚体对有机碳固持贡献率分别提高25.0和19.3个百分点(P<0.05)。施肥处理的大团聚体内轻组有机碳(LF-C)含量较CK显著增加, 其中NPKS处理后大团聚体中LF-C含量较CK增加32.3% (P<0.05)。大团聚体有机碳含量以及该团聚体内的LF-C含量与水稻产量和有机碳投入量都呈极显著正相关(P<0.01)。以上结果表明, 配施牛粪或秸秆还田有利于增加黄泥田大团聚体比例及其有机碳含量, 进而提高有机碳固持贡献率, 尤其是配施牛粪, 而且有机无机肥配施有利于提高大团聚体内轻组有机碳含量与固持贡献, 秸秆还田更为明显, 可为南方黄泥田施肥管理提供依据。
驯化对谷子-根际微生物互作机制影响的进展与展望*
崔文秀, 宰小玉, 赵美丞, 郑春燕, 宋春旭, 朱峰
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220398
摘要(6) PDF(2)
摘要:
作物的基因型、生理性状及其代谢产物影响其根际微生物的结构与功能。反之,根际微生物也影响作物的生长发育、养分获取、胁迫耐受性等。在作物漫长的驯化过程中,有意识或无意识的人工选择使栽培种的形态、生理性状产生特异性进化,逐渐丢失其野生种的部分生理形态和遗传特性,导致栽培作物的遗传多样性丧失,进而影响作物根际微生物的结构和功能。本文以禾本科作物,特别是起源于中国的重要旱作C4模式作物谷子为对象,系统综述了谷子驯化的历程及其性状演变,阐明了驯化对禾本科及谷子根际微生物的影响。我们发现:1)在禾本科作物中,驯化降低了根际微生物群落的多样性,野生种的根际微生物具有更高的多样性和更复杂且稳定的相互作用关系;2)在谷子中,根际微生物的组成受其品种和基因型的影响,且存在垂直传播的菌群;其中来源于种子垂直传播的微生物菌群更易受驯化影响。3)谷子根际有益微生物与其产量性状以及抗性存在一定的正相关性。研究不同驯化阶段谷子根际微生物差异,探寻有益根际微生物,揭示驯化对谷子基因型-性状-微生物深层的响应机制,可为禾本科其他作物的研究提供参考,为恢复农田生态系统中的作物-微生物有益关系提供指导。
辽宁省海洋渔业碳收支及驱动因素分析
李源, 李田慧, 梁金水, 李发祥, 刘长发
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220542
摘要(47) HTML(19) PDF(4)
摘要:
海洋渔业碳汇是海洋碳汇的主要组成部分, 是实现海洋碳增汇的有效途径之一。在碳达峰与碳中和背景下, 海洋渔业兼具“碳源”与“碳汇”的双重属性。利用《中国渔业统计年鉴》 《国内机动渔船油价补助用油量测算参考标准》和《中国统计年鉴》数据, 计算了2006—2020年辽宁省渔业净碳汇量和渔业碳汇价值量; 运用时间序列三次指数平滑模型, 预测2021—2030年渔业碳汇量和渔业碳汇价值量; 基于灰色关联模型分析了辽宁省海洋渔业碳源碳汇量变化及其价值量变化的主要驱动要素。结果表明: 2006—2020年辽宁省海洋渔业碳汇收支盈余态势逐年减少, 海洋渔业碳汇赤字情况逐年加剧, 海洋渔业碳源碳汇最大顺差为256.36万t, 最大逆差−29.99万t, 其平均差额为116.66万t·a−1。其中, 海洋捕捞鱼类碳汇总量3976.04万t, 但自2016年起急剧下降, 并呈持续下降趋势。贝藻类碳汇总量241.67万t, 养殖占82.8%, 变化不大。海洋捕捞碳排放量为164.52±10.73万t·a−1, 其中拖网捕捞渔业占比近50%。2017年后海洋捕捞碳汇量不能补偿碳排放量。辽宁省海洋渔业碳汇价值总量274.23亿元, 年均18.28±5.26亿元。辽宁省渔业碳汇总量和渔业碳汇价值总量持续下降, 碳汇价值量与碳汇量呈正相关。海洋渔业碳汇量与海洋捕捞渔获物产量、养殖贝藻类产量呈正相关。基于时间序列预测模型分析显示, 2020—2030年辽宁省海洋渔业碳汇赤字将持续加剧, 海洋渔业碳汇量逐年降低。辽宁省海洋渔业碳汇受国家政策, 捕捞渔获物产量、从业人员数量、贝藻类养殖面积和海洋捕捞渔船总功率等因素影响。辽宁省海洋渔业碳源排放量受海洋捕捞渔船总功率, 渔业专业户数量和技术推广机构数量影响明显。建议多种养殖方式深度融合, 减少高能耗、低产量捕捞作业方式, 保护海洋生物多样性, 并加强高排放渔船监管, 以促进辽宁省海洋渔业发展。
养殖场圈舍环节粪污酸化氨减排技术研究与应用
刘娟, 王选, 曹玉博, 柏兆海, 马林
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220538
摘要(58) HTML(35) PDF(5)
摘要:
本研究针对养殖场圈舍环节氨挥发量大, 缺少可原位实施的氨减排技术的现状, 欲探究一种经济、高效、可实施并可广泛推广的圈舍原位氨减排技术。本研究利用圈舍模拟试验探索了不同剂量的硫酸和青贮渗出液对粪尿氨挥发的影响, 筛选可用于圈舍原位氨减排的酸化条件; 并进一步研发动物圈舍原位酸化氨减排设备, 将模拟试验筛选出的酸化条件应用于原位圈舍, 从氨减排效果和经济两个方面综合探究动物圈舍原位酸化技术的可行性。研究结果表明, 硫酸和青贮液可快速降低粪尿氨挥发: 以不喷酸作为对照, 按0.03 g∙m−2的喷施量, 在试验开始喷洒一次硫酸和青贮液, 可分别降低氨挥发排放速率39.1% (P<0.05)和42.7% (P<0.05), 但其减氨效果仅维持8 h左右。鉴于硫酸难以市场流通、青贮液无法雾化, 原位圈舍采用青贮液的主要成分乳酸作为酸化剂。本研究利用原位酸化氨减排设备对圈舍粪尿以不同频率喷酸时, 每天按0.03 g∙m−2的剂量喷洒乳酸(0.01 mol∙L−1) 3次(8:00、16:00、0:00)时氨减排效率最高, 与不喷酸相比, 氨减排效率为55.6% (P<0.01) ; 每天喷洒2次(8:00、16:00) 氨减排成本最低, 为147元∙kg−1(NH3)。本研究为养殖场圈舍环节提供了一项可实施的高效减氨技术, 但其成本仍较高, 该技术的广泛推广和应用还需进一步降低设备成本。
ENSO事件对山东苹果生产的影响Ⅱ: 不同ENSO年型下农业气象灾害变化及对苹果产量的影响
崔成, 刘园, 刘布春, 孙彦坤, 杨凡, 张晓男, 刘珊珊, 朱永昶, 贺金娜
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220533
摘要(34) HTML(9) PDF(2)
摘要:
苹果作为山东优势果品之一, 其生产受农业气象灾害影响较大。探究在ENSO事件下山东农业气象灾害演变规律及其对山东苹果产量的影响, 对指导当地苹果生产具有重大意义。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事件数据, 利用数理统计分析和ArcGIS空间表达, 得出以下结论1) 1991−2019年不同ESNO年型下农业气象灾害发生情况区域差异显著。6—8月果实膨大期厄尔尼诺年干旱灾害发生较为频繁, 共计78次, 干旱频率最高约50%; 中性年雨涝灾害较为严重, 高达60次。鲁西、鲁中等热量资源充足地区, 干旱发生较为频繁; 鲁南降水资源较为充沛地区, 雨涝灾害发生频繁。鲁东、胶东半岛等地3—5月苹果花期极端低温灾害发生较为频繁, 发生日数约7~9 d·a−1, 频率约为60%—100%。鲁西等地是6—8月苹果果实膨大期高温热害的高发区, 发生天数11~15 d·a−1。2)不同ESNO年型下, 干旱与厄尔尼诺年呈正相关, 与拉尼娜年呈负相关。3—10月苹果可生长期厄尔尼诺年南方涛动指数与雨涝呈正相关相关, 拉尼娜年、中性年南方涛动指数与雨涝呈负相关。3—5月苹果花期低温灾害与厄尔尼诺年南方涛动指数呈负相关; 与拉尼娜年、中性年南方涛动指数呈正相关。3) 3—10月苹果可生长期, 厄尔尼诺年, 胶东半岛地区干旱加剧, 导致苹果减产率上升; 中性年, 雨涝灾害, 也使得苹果减产减收影响加重。6—8月苹果果实膨大期, 拉尼娜年、中性年下, 鲁西地区干旱与苹果减产率呈正相关; 中性年, 山东大部分地区雨涝与苹果减产率呈正相关。厄尔尼诺年苹果减产率受极端低温灾害影响较小, 高温热害影响较大; 拉尼娜年、中性年山东大部分地区低温冷害、冻害天数增加, 导致苹果减产率上升, 风险加大。苹果生产中, 谨防厄尔尼诺年高温、干旱, 拉尼娜年、中性年应预防低温、雨涝灾害对苹果产量、品质的损害, 确保苹果产业而健康可持续的生产。
氮肥和调理剂对土壤碳氮含量及莜麦产量的影响
索文康, 杨金翰, 胡晨阳, 冯莎莎, 田小明
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220553
摘要(37) HTML(10) PDF(4)
摘要:
为探究减氮下调理剂对土壤养分及莜麦产量的调控作用, 以自主研发的新型液态调理剂为研究对象, 设置不施肥(CK)、80%氮肥(N80)、常规施氮(N100)、调理剂+80%氮肥(PN80)、调理剂+常规施氮(PN100) 5个处理, 分析不同氮肥用量添加调理剂对冀西北地区土壤物理性状、不同土层碳氮组分含量及莜麦产量的影响。结果表明, 与常规施氮(N100)处理相比, PN80处理的土壤含水量、田间持水量、孔隙度分别显著提高8.72%、8.22%、17.68% (P<0.05), 土壤容重显著降低9.06% (P<0.05)。对土壤有机碳、全氮及其组分研究表明, PN80处理较N100显著提高0~60 cm土层的有机碳、全氮、硝态氮和20~60 cm土层活性有机碳、微生物量碳, 分别提高4.97%~20.06%、8.43%~11.66%、23.10%~44.96%和11.95%~40.49%、11.43%~40.42% (P<0.05)。不同处理对莜麦养分及产量的影响差异较大, 其中PN80处理效果最为显著。与N100相比, PN80的莜麦全氮、全磷、全钾含量及作物产量分别显著提高12.93%、15.16%、3.69%、18.73% (P<0.05)。同时, 与N100相比, N80在减氮20%的情况下显著降低了莜麦NPK吸收量, 但并未造成莜麦减产。综上所述, 较常规施肥措施, 减氮(80%氮肥)添加调理剂可以改良土壤性状, 增加土壤碳组分含量, 减少硝态氮淋溶的风险, 进而提高莜麦植株的养分及产量, 这对实现农业绿色发展, 减少肥料投入对环境产生的影响, 提高氮肥利用率具有重要意义。
半干旱区深层土壤CO2浓度对降雨事件的响应
王晓璐, 张宁, 贺高航, 林晓华, 陈岩, 王蕊, 郭胜利
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220586
摘要(20) HTML(7) PDF(4)
摘要:
降雨是干旱半干旱地区土壤CO2产生、传输或扩散的重要影响因素, 并进一步影响土壤和大气中的CO2浓度。目前大量研究集中在地表CO2通量变化与降雨的关系, 深层土壤有机碳储量巨大, 但深层土壤CO2浓度变化对降雨事件的响应机制尚不清楚。本研究通过对10 cm、50 cm和100 cm处土壤CO2浓度进行原位连续监测, 分析不同深度土壤CO2浓度对降雨事件的响应过程及其影响因素。结果表明: 试验期间, 78%的降雨事件能迅速引起10 cm处土壤CO2浓度发生改变, 且随着降雨量增大, 土壤CO2浓度发生变化的深度逐渐增加。当降雨量在10~25 mm时, 50 cm处土壤CO2浓度在91 h后降低; 降雨量>25 mm时, 100 cm处土壤CO2浓度在121h后降低。当土壤由干变湿时, 降雨量>25 mm的降雨事件促进10 cm处土壤CO2浓度升高30%后开始降低, 而50 cm和100 cm处土壤CO2浓度随水分的升高分别降低16.3%和10.9%。在半干旱区, 当土壤含水量较低时, 降雨可以对10 cm处土壤CO2浓度变化产生短暂的正激发效应, 而深层土壤含水量往往高于田间持水量, 水分升高会导致该处土壤CO2浓度降低。降雨对不同深度土壤CO2浓度变化的影响存在差异, 这在很大程度上取决于土壤含水量状况。
气候变化背景下东北地区大豆种植区气候适宜性变化
何亮, 毛留喜
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220574
摘要(28) HTML(35) PDF(11)
摘要:
东北地区是我国大豆主产区, 该地区深受气候变化影响。厘清气候变化背景下的农业气候资源、农业气象灾害、大豆气候种植适宜性变化对指导大豆生产和扩种具有重要意义。通过利用最新气候态(1991−2020年)与旧气候态(1981−2010年)的农业气候资源、农业气象灾害, 分析了大豆种植气候适宜度的时空变化。结果发现: 1)内蒙古东部、黑龙江西南部和东北部、吉林中西部等地大豆生长季≥10 ℃活动积温增加26~65 ℃∙d, 局部地区增加66~182 ℃∙d; 1981−2020年整个时间段, 东北大豆的种植区生长季积温大部呈上升趋势。大豆生长季降水和日照变化呈现空间差异。2)东北地区大部大豆生长季霜冻害日数减少; 黑龙江大部和吉林西北部大豆生长季干旱天数减少, 吉林中东部和辽宁大部干旱天数增加。3)内蒙古东部、黑龙江西部、吉林西部、辽宁西部和东部大豆种植气候适宜度提高, 黑龙江中部和东部、吉林中部和东北部气候适宜度略下降。4)气象因子对大豆气候适宜度变化贡献率分析表明, 日照变化是大豆气候适宜度变化的主要因素, 其次是积温变化, 降水变化对大豆气候适宜度变化贡献率最小。最新气候态下东北地区大部大豆种植气候条件变好, 东北地区可以充分利用温度资源, 适当调整播期和品种, 但从积温上升幅度看, 不宜采取过激的跨积温带盲目种植。
地下水灌区水价确定及其节水减排估算—以河北省南皮县为例
王西琴, 姜智强, 张馨月
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220579
摘要(62) HTML(18) PDF(1)
摘要:
研究并提出合理的水价调整方案是农业水价综合改革的需求。本文提出地下水灌区水价确定及其节水减排估算方法, 采用“以电折水”方法计算现状灌溉用水量与现状水价, 运用双对数模型建立灌溉用水价格弹性函数, 依据剩余价值方法计算理想水价, 借鉴农田营养物流失模型计算节水的营养物减排量。以河北省南皮县为例进行实证分析, 研究表明: 1)根据问卷调研数据与“以电折水”计算方法, 获得小麦和玉米现状水价分别为0.44 ¥∙m−3 和0.48 ¥∙m−3。2)根据现状水价、现状灌溉用水量与双对数模型,获得小麦和玉米水价弹性系数分别为−0.47和−0.71。3)灌溉定额对应的理论水价小麦和玉米分别为0.52 ¥∙m−3和0.77 ¥∙m−3, 理想水价分别为0.84 ¥∙m−3和1.01 ¥∙m−3。4)以理论水价作为推荐方案, 该方案下水费占成本比例低于15%, 小麦和玉米水价提升空间分别为0.08 ¥∙m−3和0.29 ¥∙m−3, 节水潜力为235.05 m3∙hm−2和682.80 m3∙hm−2; 氨氮、总氮和总磷的减排量小麦为5.2~19.2 g∙hm−2、52.7~195.4 g∙hm−2和4.6~16.9 g∙hm−2, 玉米为18.5~27.6 g∙hm−2、189.1~281.2 g∙hm−2和16.3~24.3 g∙hm−2。农业水价综合改革是一项系统工程, 需要相关配套政策的支持, 建议在节水技术采纳、土地流转和规模化经营、灌溉定额管理制度等方面, 给予政策倾斜和相关的激励政策, 以利于农业水价综合改革的推进。
基于WOS的国际农业生态学研究热点与前沿探究
穆军芳, 张丽鑫, 杨光
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220578
摘要(30) HTML(9) PDF(8)
摘要:
农业生态学作为生态学和农业科学的交叉学科, 有助于优化传统农业体系和生态农业实践。为厘清国际农业生态学的发展现状和研究趋势, 本文借助CiteSpace对2012—2021年Web of Science核心数据库的国际农业生态学论文进行计量分析, 研究发现: 第一, 国际农业生态学的热点议题主要关注作为农业生态系统的整体表现及其评价的研究、以生态农业实践为基础的科学研究以及关于生态农业社会运动与社会影响的研究等方面。第二, 国际农业生态研究人员在农业生态学领域有很多基础性和创新性研究, 主要围绕农业生态转型与生态农业产业形态、生态农业社会运动以及如何调节农业生态系统内部诸生态因子建构可持续农业生态体系展开。第三, 国际农业生态学研究的前沿趋势不仅聚焦于涉及自然学科的生物多样性保护、景观生态安全格局、农业种植体系与农药污染等内容, 还涉及社会管理相关领域的知识农民培育、农业教育和参与式治理模式等方面研究。未来国内农业生态学的发展可在立足国情的基础上, 加强国际交流合作, 同时, 紧随国家发展战略, 从而推动新型农业技术的创新发展。
酸性物质对苏打盐碱土改良的研究进展
苗月, 杨帆, 王志春, 邵玺文, 耿艳秋
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220675
摘要(19) HTML(14) PDF(6)
摘要:
苏打盐碱土作为我国后备土地资源, 具有极大利用潜力, 若加以合理的开发利用, 将会产生巨大的收益。在苏打盐碱土改良中, 化学方法是一种重要的手段, 早前人们采用含钙制剂, 如石膏、磷石膏等, 通过添加外源钙置换土壤胶体上吸附的交换性钠。但苏打盐碱土其自身富含碳酸钙, 酸性物质作为化学改良剂其中之一, 可发生水解产生氢离子, 降低盐碱土pH, 有利于溶解土壤中的碳酸钙, 为代换土壤中的交换性钠提供钙源, 从而减少外源钙质材料添加, 降低改良成本。本文通过综合分析国内外酸性物质对苏打盐碱土物理性质、盐碱性质、养分利用和作物产量等方面的研究, 对酸性物质应用于苏打盐碱土改良的机理与实践进行总结, 并展望其未来发展趋势, 以期为苏打盐碱土治理与农业利用提供参考。
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(63) HTML(24) PDF(5)
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为35.2%~59.6%, 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。
农业机械对化肥施用影响的路径及效果研究
万凌霄, 杨果
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220686
摘要(24) HTML(13) PDF(7)
摘要:
实现农业绿色生产有赖于小农户生产方式的转变。相比以往研究多聚焦于人工施肥, 本研究关注农户使用机械后, 通过机械搭配使用化肥对化肥施用量以及施肥均匀度的影响。利用2017年中国农村家庭追踪调查(CRHPS)数据, 通过OLS以及处理效应模型探讨农业机械化对小麦化肥使用影响, 并关注到不同机械使用来源化肥施用差异。研究结果表明: 整体而言, 使用机械并不会降低小麦化肥使用量, 但能够缩小农户间施肥差异。分环节来看, 只有机播环节能够降低化肥施用量以及施肥不均等, 这主要是因为小麦在机播环节施肥占比较高。区分农户农业机械使用来源差异后, 发现相比农户自购机械, 购买机械服务每公顷能够减少150.45 kg化肥施用量并提升施肥均匀度。其中, 购买机播服务同自购机械播种相比, 每公顷能降低213.45 kg施肥量并提升0.32个单位施肥均匀度。此外, 农户采用机播可使每公顷化肥投入下降283.95元, 购买机械服务则可使每公顷化肥投入平均下降394.50元, 购买机播服务能降低352.80元。这说明, 农业机械化能够实现化肥减量并降低农户间施肥不均等, 且主要通过服务外包实现。本文结论有助于扩展理解农业机械化与现代农业之间的关系, 从而为我国农业绿色转型以及可持续发展提供有力支撑。
“双碳”目标下农业绿色发展研究: 进展与展望
张康洁, 于法稳
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220888
摘要(64) HTML(22) PDF(14)
摘要:
“双碳”目标为农业绿色发展提出了新要求, 特别是农业生产方式的绿色转型尤为迫切。文章采用文献梳理归纳法, 基于对农业绿色发展内涵及原则的分析, 剖析当前农业绿色发展现状及未来发展重点, 并进一步从生产、产业、经营和政策四大体系层面系统梳理农业绿色发展的研究进展; 最后, 对“双碳”目标下农业绿色发展研究现状进行了评述, 并对未来研究趋势进行了展望。研究表明: 农业绿色发展研究的内容主要聚焦于基础理论、指标测度、发展现状以及生产体系、支持政策等方面, 而对“双碳”目标下农业绿色发展的内涵与外延、体系创新等方面的研究较为薄弱。未来“双碳”目标下农业绿色发展研究应注重科学界定农业绿色发展的新内涵, 全面阐述“双碳”目标与农业绿色发展之间的关系, 健全具有中国本土化特色的农业绿色发展水平评价指标体系; 在此基础上, 从农业全产业链的视角诊断农业绿色发展问题, 对标“双碳”目标研判未来发展重点, 特别是探索多维度创新方向, 深度融入数字赋能、主体培育、市场引导、组织引领等创新要素, 从四大体系方面加快“双碳”目标下农业绿色发展体系创新的探究, 以期为农业绿色发展和全面推进乡村振兴战略提供科学依据和理论支撑。
当前状态:
摘要(16) HTML(12) PDF(2)
摘要:
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(90) HTML(69) PDF(19)
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(TN)、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、TN含量, 并在180 d时达最大值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。T2和T3的SMBC、SMBN含量在整个还田期的变化动态基本一致, 呈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; 并且均在50 d时达最大值, 此时较T1分别高出81.46%、47.76%和77.33%、43.13%; 同时还田后T2处理不同时期的SMBC和SMBN含量均高于T3。SMQ不同处理的变化趋势与SMBC一致, 2种绿肥处理除110 d外均高于T1处理, T2在15 d时到最大值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, 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。
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(119) HTML(62) PDF(22)
摘要:
为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, 本研究采用田间试验, 以前期筛选出的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, 在江苏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, 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。结果表明, 在盐逆境下, 春小麦叶面积指数、干物质积累量及茎蘖数显著下降; 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, 最终导致产量显著降低, 仅为非逆境条件下的26.2%。研究还发现, 在盐碱胁迫下, 花后SPAD值与叶绿素荧光Fv/Fm降低, 丙二醛与脯氨酸含量显著增加, 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。进一步分析表明, 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。
不同降水年型滴灌玉米土壤硝态氮分布、淋失量及氮素吸收利用特征
翟勇全, 马琨, 贾彪, 魏雪, 运彬媛, 马健祯, 张昊, 姬丽, 李稼润
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220517
摘要(33) HTML(30) PDF(7)
摘要:
为寻找满足宁夏地区滴灌条件下不同降水年型间科学施肥模式, 缓解不合理施氮导致的资源浪费、黄河水质下降和地下水污染等问题, 本研究于2018—2020年在宁夏平吉堡农场开展氮梯度试验, 分析不同降水年型下不同施氮处理土壤硝态氮残留和淋溶量以及对滴灌玉米氮素吸收利用和产量的影响。结果表明: 土壤硝态氮含量峰值与降水量密切相关, 丰水年(2018年)硝态氮残留量峰值在40~60 cm土层, 枯水年(2019年和2020年)在20~40 cm土层; 不同降水年型份间土壤硝态氮残留量和淋失量均随施氮量的增加而增加, 且降水量显著影响硝态氮淋失量; 丰水年由降水因素导致的硝态氮淋失量占总淋失量的50.62%, 枯水年占总淋失量的34.82%。回归分析结果表明, 不同降水年型间玉米产量随施氮量呈先上升后下降的趋势, 均在N3处理 (施N量为270 kg∙hm−2)下达最高产量, 且N3处理的产量和吸氮量与N4处理(施N量为360 kg∙hm−2)无显著差异; 丰水年N3的氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力比N4分别提升11.38%、6.16 kg∙kg−1和13.85 kg∙kg−1, 枯水年分别提升12.10%、5.06 kg∙kg−1和15.00 kg∙kg−1。综合考量不同降水年型间0~100 cm土层硝态氮分布特征和硝态氮淋失量及施氮处理下的产量、氮素吸收利用, 推荐宁夏引黄灌区滴灌玉米不同降水年型下施氮量在270 kg∙hm−2时较适宜, 丰水年施氮最大阈值为275.59 kg∙hm−2 , 枯水年施氮最大阈值为320.20 kg∙hm−2
农业社会化服务对化肥减量的影响—基于全国31个省区面板数据的双重检验
高恩凯, 朱建军, 郑军
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220637
摘要(48) HTML(39) PDF(7)
摘要:
实现化肥减量是我国农业走向高质量发展的重要举措, 也是实现绿色化农业发展的关键所在。基于专业分工理论, 利用2010—2020年统计年鉴数据, 采用中介调节模型和工具变量模型实证分析了农业社会化服务对化肥减量的作用机制。研究发现, 农业社会化服务对化肥使用总量和单位面积使用量具有显著负向影响, 即即每增加1亿元的农业社会化服务产值能分别降低0.055万t的化肥使用总量和0.443万t的单位面积使用量。中介和调节分析发现, 农业社会化服务通过资源配置和科技进步两条路径实现化肥减量, 分工深化和政府主导对该路径分别对该路径存在0.039的促进作用和−0.017的抑制作用。进一步研究发现, 农业社会化服务可以显著降低服务规模小、农业发展程度高和东部地区省份的化肥使用量, 而对中西部地区省份化肥减量未能发挥作用。其中, 监管体系的缺失和分工深化的不足是目前我国农业社会化服务面临的主要问题, 也是阻碍化肥减量实现的重要因素。
一年一作玉米产量性状和籽粒灌浆特性对播期的响应及其与气象因子的关系
曹彩云, 党红凯, 李佳, 刘学彤, 马俊永, 李科江, 郑春莲
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220592
摘要(45) HTML(42) PDF(7)
摘要:
本文通过研究在限水灌溉条件下, 不同播期对一作玉米产量、产量性状和籽粒灌浆特性的影响及阶段气象因子与产量、产量性状及灌浆参数的相关关系, 探讨了播期对一年一作玉米产量的影响机制, 为低平原区高产高效生产提供了数据支撑。试验采用‘先玉335’和‘郑单958’ 2个玉米品种, 设置5个播期: 5月5日(SD1)、5月20日(SD2)、6月5日(SD3)、6月20日(SD4)和6月30日(SD5)。结果表明: 1)播期对产量影响显著, 且受品种和年型综合影响。随播期的延后, 产量呈现出先增加后降低的趋势, 2年平均以SD1产量最低, SD4产量最高, SD3和SD4间产量差异不显著。SD4产量高的主要原因是穗粒数和百粒重较高。2)通径分析表明, 产量要素对产量的贡献相互影响, 其中对产量的直接作用最大的是百粒重。3)采用Logistic模型研究粒重变化特征(R2>0.98, P<0.01) , 粒重的大小由平均灌浆速率(V)和灌浆持续期(D)的乘积决定, 其中D对粒重的直接贡献最大。4)从气象因子对产量和百粒重的影响来看, 播种到吐丝的日平均气温(TAvsf)越高, 吐丝到成熟的日均温差TRAvfm越大, 产量越高; 吐丝后10 d≥35 ℃的天数(D1fa)越多, 吐丝到成熟的日均气温(TAvfm)越高,产量和百粒重越低; 其中TAvfm对产量和百粒重的直接贡献最大, 且各气象因子对产量和百粒重的作用相互影响。SD1粒重较低的主要原因是TAvfm高、TRAvfm小, 且D1fa的天数多, D较短。SD3和SD4 粒重较高的主要原因是TRAvsf较大, VD较高。SD5虽然TRAvfm较大, 但因TAvfm较低, 总体D缩短, 最终粒重降低。5)从品种来看, ‘先玉 335’较‘郑单 958’产量高的主要原因是穗粒数和百粒重高, 且‘先玉 335’的VV×D分别较‘郑单958’高0.19 mg∙grain−1∙d−1、0.73 mg∙grain−1∙d−1。这说明选用产量潜力大、灌浆速率高的品种, 在6月上旬到6月中下旬播种可优化生育期气象要素, 进而提高粒重和产量。
食品残渣扩繁降解菌对园林废弃物堆肥碳转化的影响
张陆, 王宏戈, 王惟帅, 王选, 李静, 李琳, 郭伟婷, 刘双, 王红, 陆云丽, 马林
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220744
摘要(32) HTML(26) PDF(8)
摘要:
高木质纤维素含量制约了园林废弃物的堆肥化应用, 添加外源菌剂是加快木质纤维素降解的有效手段。为降低菌剂生产成本并提高接种效率, 本研究利用食品残渣(苹果渣、豆渣)代替常规碳氮源(葡萄糖、蛋白胨)进行木质纤维素降解菌的扩繁, 扩繁产品活菌数高达3.7×1010 cfu∙mL−1, 相较工业培养基增加了46.2%。探讨了不同降解菌接种量(0、2%、4%、8%, 干重计)对园林废弃物堆肥过程碳素转化的影响。结果表明, 接种处理显著增加了木质纤维素的降解(P<0.05), 2%、4%、8%接种处理(2%、4%、8%IM)的总木质纤维素降解率较CK分别提高6.3%、9.2%、23.0%, 其中8%IM处理加速了碳素的完全矿化, 导致腐殖质前体物(多酚、还原糖)被完全降解生成了CO2, 抑制了腐殖化的进行, 而4%IM处理在加快木质纤维素降解的同时促进了腐殖酸(HA)的合成, 其最终HA含量达到91.3g/kg, 较CK、2%IM、8%IM处理分别提高了24.9、10.7、35.8%。因此, 以食品残渣为培养基质可完全实现木质纤维素降解菌的生长扩繁, 同时, 4%接种量更有利于园林废弃物堆肥腐殖化的进行和碳素的保存, 本研究为多源废弃物高效协同处理提供理论依据。
高温胁迫对不同耐热型马铃薯块茎形成期生长和光合特性的影响
周进华, 李有涵, 张兴, 胡荣海, 郭华春
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220658
摘要(52) HTML(32) PDF(3)
摘要:
全球变暖对粮食生产的负面影响日益受到关注, 马铃薯是重要的粮菜兼用作物, 对高温敏感。探究耐热和热敏感型马铃薯资源在响应高温胁迫时的生理差异, 可为深入研究马铃薯耐热机制提供理论依据。本研究以耐热型品系‘滇187’(D187)和热敏感型品种‘青薯9号’(QS9)为材料, 在30 ℃高温胁迫处理2周后, 分析2个马铃薯材料在块茎形成期的植株形态和光合作用差异。在植株形态方面, 高温使马铃薯植株株高和节间长显著(P<0.01)增加, 叶片直立、叶片长度和面积缩小, 株型更为紧凑; 与QS9相比, D187叶片数目和披垂角更为稳定。高温胁迫下马铃薯植株水分散失加快, 水分利用率降低, 对CO2吸收和低浓度CO2利用能力减弱, 呼吸作用消耗增加, 1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的再生能力减弱, 黑暗下的叶绿素荧光参数降低, 光下叶绿素荧光参数升高, 对有限强光的利用能力增强。高温胁迫下, D187叶片具有更高的净光合速率、水分利用效率、最大净光合速率、表观量子效率、羧化效率、最大羧化速率、最大电子传递速率, 更低的光补偿点、暗呼吸速率, 说明D187光合能力更强、弱光利用率更高、呼吸消耗更低、碳同化能力更强。D187的形态和光合作用指标中, 可塑性指数大于0.5的参数均多于QS9, 平均可塑性指数(0.448)高于QS9 (0.418), 说明耐热型马铃薯能够更好地通过调节植株形态和光合作用来适应高温环境。
黄土高原不同种植年限苜蓿土壤固氮微生物群落结构和丰度特征
王晓菲, 罗珠珠, 李玲玲, 牛伊宁, 孙鹏洲, 海龙, 李林芝
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220505
摘要(42) HTML(27) PDF(3)
摘要:
生物固氮是紫花苜蓿(Medicago sativa)土壤氮素的重要来源, 固氮微生物数量及其群落结构变化对土壤氮素供应和肥力维持起着重要作用。本研究采用Illumina MiSeq测序和荧光定量PCR技术, 探究了黄绵土区玉米农田和不同种植年限(2019年、2012年、2003年)紫花苜蓿地土壤nifH固氮基因丰度、nifH固氮微生物群落结构和多样性, 通过共现网络分析丰富和稀有固氮微生物的生态地位, 耦合土壤理化性质明确影响固氮微生物群落结构的主导因子。结果表明, 黄绵土固氮微生物nifH基因丰度为2.97×106~5.93×106 copies∙g−1 (干土), 且表现为苜蓿地显著高于玉米农田。土壤样品经测序共获得有效序列176 367条, 主要分布在5门、8纲、11目、15科、17属。门水平上, 变形菌门和蓝藻门为主要优势类群; 属水平以斯克尔曼氏菌属和固氮弧菌属为优势属。与玉米农田相比, 多年持续种植紫花苜蓿显著提高了斯克尔曼氏菌属的相对丰度, 但其随种植年限延长呈降低趋势。长期种植紫花苜蓿促生了固氮菌属、伯克氏菌属、弗兰克氏菌属、中慢生根瘤菌属、地杆菌属和慢生根瘤菌属等生理类群, 同时也使得梭状杆菌属、红假单胞菌属和三离藻属消亡。RDA分析发现, 固氮微生物不同种群对环境因子的响应并不一致, 具有各自的生态位, 但土壤全磷是影响土壤固氮微生物群落结构的主导环境因子, 其次是有机碳和硝态氮。分子生态网络分析表明固氮菌生态网络中丰富类群占据生态系统核心地位, 且物种间均为协同合作关系, 群落结构相对稳定, 对环境变化具有较强的适应能力。综上, 黄土高原半干旱区种植紫花苜蓿显著提高了土壤nifH基因丰度, 改变了固氮微生物nifH群落结构, 该结果可为黄绵土固氮微生物多样性研究和紫花苜蓿适宜种植年限的确定提供基础数据和理论依据。
基于农户视角农业绿色全要素生产率的测度与分析
程永生, 张德元, 汪侠, WANGXia
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220562
摘要(57) HTML(32) PDF(7)
摘要:
提升农业绿色全要素生产率, 加快农业绿色转型是全面建设社会主义现代化强国的必然选择。研究以中国家庭追踪调查(China Family Panel Studies, CFPS)的全国性大容量样本农户数据为蓝本, 在微观测度方法比较分析的基础上, 基于技术优化的Malmquist-Luenberger指数为基准, 测度分析了农户层农业绿色全要素生产率的状况, 并进一步选用核密度估计法和Dagum基尼系数法, 揭示呈现了微观样本农业绿色全要素生产率的动态演变规律及其区域差异特征。主要研究发现如下: 1)技术优化的Malmquist-Luenberger指数测度显示, 2014、2016和2018年3期样本农户的农业绿色全要素生产率均值为1.0030, 总体发展态势良好; 农业绿色技术变化、绿色技术效率变化的共同作用是驱动农户层面农业绿色发展变化的主要引致因素, 且后者的影响程度远大于前者; 农户资源配置、管理模式及组织方式的改善优化, 在现阶段是农户发展绿色农业的提升关键, 其影响相对高于农户农业生产技术的革新。2)通过核密度估算发现, 2016和2018年样本农户的绿色全要素生产率集中度较高, 农业绿色技术效率并未出现两级分化, 但农业绿色技术进步呈现上升趋势。3) Dagum基尼系数法结果表明, 农户层面农业绿色全要素生产率的区域差距不断缩小, 区域差距的降幅达22.32%, 超变密度是引致主因; 在区域内差距上, 东、西、中部地区内部, 农户的绿色农业差距依次递减; 在区域间差距上, 东西、东中、中西部间差距不断缩小、协同性不断增强, 但差距易受到环境因素影响。
新型酸化方式对农业废弃物堆肥氮转化的影响
张陆, 王宏戈, 王惟帅, 王选, 郭伟婷, 刘双, 王红, 马林
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220746
摘要(39) HTML(22) PDF(10)
摘要:
酸化是减少堆肥过程中氮素损失的有效手段, 而传统无机酸酸化具有成本高、二次污染严重等缺点, 探究新型酸化工艺对减少堆肥过程中的养分流失和环境污染具有重要意义。本研究以食品残渣(果渣、豆渣)为基质, 通过乳酸菌厌氧发酵制备了一种富含乳酸(70 mmol∙L−1)和乳酸菌(106 cfu∙mL−1)的酸性调理剂, 用于农业废弃物(猪粪、小麦秸秆)酸化堆肥试验,设置两种新型酸化方式处理: 添加30%酸性调理剂处理(MA)和添加3%酸性调理剂的厌氧自酸化处理(LA), 同时以不加酸处理(CK) 添加硫酸处理(SA)作为对照。通过分析堆肥过程中理化性质和氮素形态等变化发现, 3种酸化方式的堆肥产品均达到腐熟标准(发芽指数>80), 其中MA处理的腐熟程度最优(发芽指数=117.8%); MA、SA、LA处理的总氮损失较CK分别显著降低14.0%、25.6%、22.2% (P<0.05), 其中NH3挥发量较CK分别显著减少26.0%、36.5%、54.9% (P<0.05); 酸化处理提高了NH4+含量, 促进了硝化过程, 又间接增强了反硝化过程, MA、LA处理显著减少23.1%、69.4%的N2O排放(P<0.05), 而SA处理抑制了N2O的还原, 增加18.3%的N2O的排放; 同时MA、SA、LA处理总环境代价相较于CK分别显著降低34.5%、11.0%、55.9% (P<0.05), 且MA、LA每减少1 kg活性氮排放分别需要18.4元、0.9元, 远低于SA处理(91.26元)。综上所述, MA、LA处理可作为降低堆肥过程中氮损失的可行方法, 本研究为堆肥酸化保氮技术提供了理论依据。
连作与轮作谷子根际土壤真菌群落分布特征
王根全, 郝晓芬, 郭二虎, 杨慧卿, 张艾英, 程乔林, 秦玉忠, 王军
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220577
摘要(29) HTML(25) PDF(5)
摘要:
为了解谷子连作对土壤真菌群落结构的影响, 以撂荒地为对照, 以谷子-玉米轮作、谷子连作3年、连作5年根际土壤为研究对象, 采用真菌ITS高通量测序技术, 探究不同种植模式下谷子土壤真菌群落分布特征。结果表明: 不同种植模式下, 谷子根际土壤共检测到真菌10门24纲46目79科136属和146种。在门和纲水平上群体结构相对稳定, 谷子田土壤优势门主要包括子囊菌门和担子菌门, 优势纲为粪壳菌纲、座囊菌纲和盘菌纲, 在目水平谷子根际土壤粪壳菌目相对丰度是撂荒地的2倍以上, 在科水平和属水平轮作土壤被孢霉、球腔菌相对丰度高于连作土壤, 链格孢菌、亚隔孢壳菌和粉红螺旋聚孢霉菌相对丰度低于连作土壤。Alpha多样性分析显示, 谷子-玉米轮作与谷子连作根际土壤真菌丰度差异达显著水平(P<0.05), 轮作土壤真菌丰度最高。Beta多样性分析显示连作3年和连作5年根际土壤真菌结构相似, 与撂荒地以及轮作根际土壤真菌结构存在差异, 表明不同种植模式谷子根际土壤真菌群落结构发生了改变。相关性分析显示, 碱解氮与有机质呈极显著正相关(P<0.01), 与有效磷、脲酶活性呈显著相关(P<0.05), 多酚氧化酶活性与速效钾呈显著正相关(P<0.05)Chao1指数、Observed species指数与多酚氧化酶活性呈极显著正相关(P<0.01)。冗余分析(RDA)表明, CK受毛壳菌影响, CR受球腔菌属和微结节霉属的影响, TC和FC受毛葡孢属、毛喙壳属、亚隔孢壳属等影响。LEfSe分析确定了谷子根际土壤特定标志物, 轮作根际土壤的标志物包含被孢霉属和球腔菌属, 连作3年根际土壤标志物包含毛葡孢属、亚隔孢壳属和粉红螺旋聚孢霉属, 连作5年根际土壤标志物包含链格孢菌属和亚隔孢壳属。因此, 谷子-玉米轮作与谷子连作相比, 土壤真菌群落结构差异较大, 轮作土壤腐生菌较多, 连作土壤病原菌较多, 为谷子连作障碍研究提供了有用信息。
不同稻虾种养模式土壤溶解性有机质光谱特征
梁以豪, 倪才英, 刘星星, 黎衍亮, 刘方平, 徐涛
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220602
摘要(46) HTML(24) PDF(5)
摘要:
稻虾种养的农业活动显著改变了田间生物化学因子, 土壤溶解性有机质(DOM)是其中之一。本研究利用紫外-可见吸收光和三维荧光光谱技术, 耦合平行因子分析(PARAFAC), 对有环沟式稻虾轮作和共作、无环沟式稻虾共作和传统稻作4种稻虾种养模式土壤DOM的特征进行了研究。结果显示, 不同稻虾种养模式土壤DOM紫外吸光度UV254和比吸收系数SUVA254和均低于传统稻作, SR均值为0.9~2.0; E2/E3值在无环沟稻虾共作模式中最小, 稻田单作中E2/E3值相对于稻虾种养模式大, E3/E4在稻虾种养模式均<3.5, 稻田单作>3.5; 4种模式光谱斜率的荧光参数均值荧光指数FI>1.9, 腐殖化指数HIX<4, 自生源指数BIX为0.6~0.7; 不同模式均解析出2个类蛋白质组分(C1、C3)和2个类腐殖质组分(C2、C4), 与生物源密切相关的C1占比较高且与其他组分均呈负相关, 其余组分相互呈正相关。上述结果中, 紫外-可见吸收光谱参数表明稻虾种养降低了土壤DOM的腐殖化程度、芳香性和物质组成, 稻虾种养土壤腐殖质类DOM腐殖酸为主, 稻田单作以富里酸为主; 4种模式的土壤DOM既有内源也有外源, 其中无环沟稻虾共作模式土壤DOM分子量最大, 且有一定外源性特征, 说明土壤保肥能力较好, 在4种模式中综合效益最佳; 三维荧光光谱分析表明不同模式下土壤DOM的物质组成无明显差异, 研究认为这与农田管理措施的间接影响等有关, 占比较高的络氨酸组分C1来源不同于其他组分, 可能与微生物对DOM或其他物质的分解转化有关, 而C2、C3、C4很可能有着高度的同源性; 不同种养模式之间的淹水差异通过影响溶解性有机碳(DOC)和DOM的释放, 从而影响种养模式之间DOM光谱特征。
基于地理探测器的四川省茶产业时空格局变化及驱动因素研究
曹杰, 林正雨, 陈春燕, 刘远利, 高文波, 邵周玲
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220278
摘要(44) HTML(44) PDF(4)
摘要:
茶产业时空格局形成和演变是自然因素和人类活动共同作用的结果, 理解茶产业时空格局变化过程, 揭示不同自然—社会经济驱动因子对茶产业时空格局演变的作用机制, 对区域茶叶种植结构调整具有重要意义。本文基于1980—2019年四川省县区尺度茶叶生产统计年鉴数据, 运用产业集中度、探索性空间数据分析和产业重心模型分析了四川省茶产业时空格局演化过程, 对研究区内海拔、土壤酸碱度、年降水量、年活动积温、生长季日平均气温、越冬期日极端最低气温、生长季日极端最高气温等自然因素, 土地利用强度、乡村劳动力、化肥、农药、灌溉等生产要素以及人均可支配收入、科技、政策等社会经济要素进行离散分层并确定最优尺度单元, 基于地理探测器探讨了各驱动因子对四川省茶产业分布的解释力以及交互作用。结果表明: 从时间上看, 四川省茶产业规模总体呈上升趋势, 区位基尼系数均大于0.5, 空间特征呈现出高度集聚, 且集聚程度随时间波动上升。从空间上看, 全局莫兰指数均大于0, 县域尺度上表现出明显的空间集聚, 且相邻县域之间相互影响, 热点区主要分布在川南地区和成都平原区南部, 茶产业重心整体上向西迁移。可变面域问题会影响地理探测器建模结果, 对连续型因子离散化和空间单元尺度优化, 得到最优参数。单个因子对茶产业空间影响程度排前三的是, 土地利用强度(0.91)、乡村劳动力(0.87)、化肥(0.86); 影响因子相互作用主要表现为非线性增强和双因子增强, 生产与社会经济因子平均交互作用最大(0.8870), 四川省茶产业表现出生产要素驱动为主的空间格局。基于此, 本研究认为应重视: 1)关注生长季缺水, 突发性强降水以及低温冻害对茶树的影响; 2)加强“宜机采”茶园建设, 树立绿色茶园绿色发展概念; 3)提升良种普及率以及推广新技术, 保障用地、劳动力、化肥、农药等生产要素的稳定投入。
纳米硅对低温下番茄生长发育及碳水化合物积累的影响
郭树勋, 代泽敏, 杨然, 姬晨, 石玉, 张毅
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220773
摘要(59) HTML(23) PDF(7)
摘要:
为探究纳米硅对低温下番茄根系构型及碳水化合物积累的调控机制, 以番茄品种‘中杂9号’为材料, 通过基质盆栽试验, 研究了施用纳米硅对低温下番茄幼苗生物量、根系构型、光合能力以及非结构性碳水化合物含量的影响。结果表明: 1)低温下番茄幼苗生物量、总根长、根尖数、光合色素含量和净光合速率等显著下降(P<0.05), 可溶性糖、蔗糖和淀粉含量显著增加(P<0.05), 其中地上部鲜重、净光合速率和总根长分别降低48.60%、66.88%和65.49% (P<0.05)。2)施用纳米硅在常温和低温下均能显著提高番茄幼苗的生物量、根系活力、根尖数、分形维数、净光合速率和非结构性碳水化合物含量等, 其中低温下施用纳米硅番茄幼苗根分叉数、净光合速率和叶片可溶性糖含量分别提高35.25%、48.24%和75.69% (P<0.05)。由上可知, 低温严重制约了番茄的光合作用、根系的生长发育以及非结构性碳水化合物的积累, 根系构型参数偏向于不利于植物正常生长的方向变化, 施用纳米硅可通过促进光合色素合成、提高光合速率和根系活力、改善根系构型及提高非结构性碳水化合物积累来提高番茄抗冷性。
盐渍化土壤团聚体和微生物与有机质关系研究进展
董心亮, 王金涛, 田柳, 娄泊远, 张雪佳, 刘彤, 刘小京, 孙宏勇
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220752
摘要(103) HTML(46) PDF(31)
摘要:
土壤有机质是耕地质量的核心, 不仅促进土壤团聚体形成, 也为植物和微生物提供养分。土壤有机质的形成和分解过程都离不开微生物的参与, 而土壤团聚体不仅为微生物提供了栖息环境, 也对有机质进行物理保护。在高盐分含量的土壤中, 有机质的积累和分解过程变得更加复杂, 因此本文总结了土壤盐渍化及其危害, 分析了土壤盐分对土壤团聚结构和微生物特征影响、盐碱土壤有机质特征及积累规律, 进而综述了土壤盐分对土壤有机质影响规律的研究进展, 旨在揭示盐碱土壤碳封存的潜在机理。以往研究表明盐渍化土壤有机质含量低、团聚结构差、微生物活性低, 这些都与土壤盐分含量高和外源有机物质输入量低有关。恶劣的土壤结构导致盐渍化土壤有机质暴露而较易分解, 低量的外源有机物质输入导致盐渍化土壤有机质较难积累。可见, 盐渍化土壤是潜在的碳库, 适宜的措施可以显著提高盐渍化土壤有机质含量。在此基础上, 提出未来盐渍化土壤有机质积累的研究方向: 1)不同盐分环境下土壤团聚结构和土壤微生物在有机质分解过程中的响应规律; 2)外源有机物料添加下土壤团聚结构和土壤微生物在有机质积累过程中的响应规律; 3)土壤有机质提升后盐碱地生产力特征。以上研究不仅可以阐明盐碱土壤有机质的周转机理, 为盐碱地“固碳封存”提供理论依据, 还可以有针对性地提供盐碱耕地质量提升措施, 推进盐碱地绿色可持续发展。
耦合PLUS-INVEST模型的多情景土地利用变化及其对碳储量影响研究
雒舒琪, 胡晓萌, 孙媛, 闫彩, 张鑫
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220520
摘要(90) HTML(38) PDF(18)
摘要:
土地利用/覆被变化(LUCC)是陆地生态系统碳储量变化的重要原因, LUCC往往受政策的限制, 从而影响碳储量变化。预测政策指引下的西安市2030年LUCC, 分析其对碳储量的影响, 对西安市政策制定、土地利用结构调整、实现“双碳”目标具有重要意义。本研究基于2000年、2010年和2020年土地利用数据(LULC), 选取11个驱动因子, 根据西安市“十四五”政策规划建立自然发展(Q1)、生态保护(Q2)和城镇发展(Q3) 3个情景, 采用PLUS模型预测并分析西安市2030年土地利用空间分布格局, 并耦合InVEST模型评估西安市在不同发展情景的碳储量并分析碳储量变化。研究表明: 1) PLUS模型在西安市的适用性较强, 模型总体精度OA为0.923, Kappa系数为0.88。2) 2000—2020年西安市建设面积、草地、水体数量增加, 耕地、林地、湿地面积减少, 从转移方向上看, 主要由耕地转为建设用地。3) Q1延续了以往发展模式, Q2林地、水体等生态用地数量均较2020年有所增加, Q3建设用地大幅增加, 增幅高达10.42%。4) LUCC是导致生态系统碳储量变化的主要原因, Q1碳储量总量较2020年减少373.28 t, 说明延续以往的发展模式会使碳储量总量减少; Q2碳储量总量较2020年增加564.73 t, 说明一定的生态保护措施保护了林地、湿地等生态用地和耕地的数量, 限制了碳密度较高的生态用地和耕地等转化成碳密度较低的建设用地, 可以减缓陆地生态系统碳储量减少趋势, 增加西安市碳储量; Q3碳储量减少734.15 t城市化进程的加快, 建设用地规模扩大, 大量的建设用地占用生态用地和耕地, 从而使碳储量大幅减少。研究表明建设用地大幅扩张侵占生态用地和耕地是造成生态系统碳储量流失的主要原因, 实施科学、合理的生态保护措施, 可以很好地解决因经济发展而造成的碳储量下降的问题。
燕麦与不同作物间作对土壤线虫群落结构及作物产量的影响
王亚南, 乔月静, 范雅琦, 霍瑞轩, 郭来春, 杨珍平
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220512
摘要(50) HTML(39) PDF(2)
摘要:
间作是土地可持续利用的重要种植模式。土壤线虫作为土壤健康的指示生物, 可揭示地下生态系统的食物网功能。为探究燕麦不同间作模式对产量和土壤线虫群落的影响, 本试验分别设置燕麦单作、燕麦||大豆、燕麦||赤小豆、燕麦||马铃薯、燕麦||甘薯5个处理, 分析燕麦不同间作模式对作物产量以及土壤线虫的数量、多样性和群落结构的影响, 以筛选出较优的燕麦间作模式。结果表明: 相比单作, 间作模式在土地利用率和作物总产量方面有一定的优势, 其中燕麦||大豆间作模式最佳, 土地当量比(1.56)最高。4种燕麦间作模式均显著(P<0.05)降低了植物寄生线虫的相对丰度, 提高了食微线虫相对丰度, 优化了土壤线虫群落结构。燕麦||大豆间作模式下食微线虫比例最高(88.42%), 植物寄生线虫比例最低(6.31%), 且在多项生态指数中(瓦斯乐斯卡指数、线虫通路指数、多样性指数和均匀度指数)显著高于燕麦单作(P<0.05)。而燕麦||赤小豆间作模式下富集指数最高, 植食性线虫成熟度指数最低, 土壤线虫群落受干扰程度最低。速效钾与线虫通路指数呈极显著正相关(r=0.722**), 可以使土壤有机质分解主要依靠细菌分解途径。综上, 间作种植模式可以优化土壤线虫群落结构, 改善土壤生态环境, 提高产量; 燕麦||大豆是该试验条件下最佳的间作模式。
大气CO2浓度和气温升高对玉米灌浆期碳氮代谢的影响
王娇, 李萍, 宗毓铮, 张东升, 史鑫蕊, 杨净, 郝兴宇
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220395
摘要(48) HTML(24) PDF(9)
摘要:
为探讨C4作物玉米对CO2浓度升高、温度升高及其交互作用的响应, 本研究以玉米品种‘先玉335’为材料, 利用人工控制气室设置CK (CO2浓度为400 μmol∙mol−1, 环境温度)、EC (CO2浓度为600 μmol∙mol−1, 环境温度)、ET (CO2浓度为400 μmol∙mol−1, 气温为环境温度+2 ℃)、ECT (CO2浓度为600 μmol∙mol−1, 气温为环境温度+2 ℃) 4个处理, 测定玉米灌浆期叶片光合生理、糖代谢、氮代谢相关指标, 并在成熟后测定玉米生物量。结果表明: 1) CO2浓度升高条件下, 玉米叶片叶绿素含量、蔗糖含量、净光合速率及蔗糖合成酶、丙酮酸激酶和α-酮戊二酸脱氢酶活性显著升高(P<0.05), 但谷氨酸合成酶活性显著降低(P<0.05), 地上部生物量和穗重显著升高35.8%和170.2% (P<0.05)。2)气温升高条件下, 叶片净光合速率、蔗糖合成酶和丙酮酸激酶活性显著升高(P<0.05), 但α-酮戊二酸脱氢酶和谷氨酸合成酶活性显著降低(P<0.05), 地上部生物量、叶重、茎重和穗重显著降低37.0%、28.7%、32.3%和62.2% (P<0.05)。3) CO2浓度和气温均升高条件下, 叶片净光合速率和丙酮酸激酶活性显著升高(P<0.05), 但叶绿素含量、α-酮戊二酸脱氢酶和谷氨酸合成酶活性显著降低(P<0.05), 叶重显著降低23.4% (P<0.05)。总之, CO2浓度升高可通过促进玉米叶片光合速率, 增加糖代谢相关酶活性和光合代谢产物等缓解温度升高对玉米生物量的负效应; CO2浓度升高、气温升高以及二者互作下玉米氮代谢受到抑制, 玉米叶片受到氮素胁迫, 或对玉米品质产生不利影响。
不同盐碱胁迫对棉花营养元素吸收转运以及代谢的影响
鲁晓宇, 郭家鑫, 陶一凡, 叶扬, 桂诚浩, 郭慧娟, 闵伟
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220581
摘要(51) HTML(31) PDF(6)
摘要:
新疆盐碱地类型多, 且积盐严重, 因此, 探讨不同盐碱胁迫对棉花养分吸收转运和代谢的影响, 揭示棉花对不同盐碱胁迫的耐受机制, 可为新疆不同盐碱地类型棉花栽培提供一定的理论基础。本研究设置对照(CK)、氯化钠(NaCl)盐胁迫(CS)、硫酸钠(Na2SO4)盐胁迫(SS)和碱(NaHCO3+Na2CO3)胁迫(AS) 4个处理, 通过离子组和代谢组学的方法, 探究不同盐碱胁迫对棉花根和叶中营养元素含量以及代谢的影响。盐碱胁迫显著抑制棉花生长, 与CK相比, CS、SS和AS处理的总生物量分别显著(P<0.05)降低51.7%、47.8%和52.3%, CS处理叶片N含量显著增加, P、K、Ca、Mg和S含量显著降低, 茎中N、P、K、Ca、Mg和S含量均显著降低, 根中N、Ca和Mg含量显著降低, P含量显著增加; SS处理叶中P、Ca和Mg含量显著降低, S含量显著增加, 茎中P、Ca和Mg含量显著降低, S含量显著增加, 根中P和Ca含量显著降低, Mg和S含量显著增加; AS处理叶中P、K、Ca、Mg和S含量显著降低, 茎中N、P、Ca、Mg和S含量显著降低, 根中N、P和S含量显著降低, Mg含量显著增加。CS处理下棉花叶片和根系中分别筛选出7条差异代谢通路, SS处理下棉花叶片和根系中分别筛选出16和29条差异代谢通路, AS处理下棉花叶片和根系中分别筛选出8和18条差异代谢通路。氯化钠胁迫抑制棉花P、Ca、Mg和S的转运能力, 但是对代谢的影响相对较小; 硫酸钠胁迫下棉花体内积累的S促进了氨基酸类代谢; 碱胁迫抑制了P、K、Ca、Mg和S的转运能力, 根部有机酸代谢增强且有机酸显著积累, 叶片中亚油酸显著积累。
小麦||红花间作系统下根际微生物群落结构及功能分析
王香生, 连延浩, 郭辉, 任永哲, 辛泽毓, 林同保, 王志强
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220354
摘要(56) HTML(58) PDF(9)
摘要:
研究小麦||红花间作系统作物根际土壤微生物群落结构及功能变化, 对后期构建合理的小麦||红花种植模式和地区适宜性评价具有重要意义。本研究在田间设置小麦红花间作(2∶1)模式, 以小麦单作、红花单作为对照, 基于Illumina Miseq高通量测序平台研究了小麦||红花根际土壤细菌和真菌群落结构特征和功能变化, 在成熟期, 分别测定小麦红花产量。结果表明: 小麦||红花土地当量比为1.01, 间作优势并不明显; 小麦、红花根际微生物多样性指数分析结果表明, 间作提高了小麦根际细菌多样性和真菌的丰富度, 但显著降低了小麦根际细菌的丰富度和真菌多样性;间作显著提高了红花根际细菌的多样性, 但降低了红花根际真菌的多样性及细菌和真菌的丰富度。主坐标分析(PCoA)和群落均衡性分析结果表明, 间作显著改变了红花根际微生物群落结构(P<0.05)。小麦红花根际优势细菌门为变形菌门、酸杆菌门和拟杆菌门, 在单作小麦、间作小麦、单作红花和间作红花中平均相对丰度总占比分别为65.94%、70.57%、71.39%、70.07%, 优势真菌为子囊菌门、担子菌门, 平均相对丰度总占比分别为75.99%、68.17%、93.23%、69.88%。间作显著提高了红花根际酸杆菌门、Rokubacteria、以及真菌的被孢霉门的相对丰度(P<0.05), 对小麦各菌门并未造成显著影响。功能预测结果表明, 间作显著提高了红花根际好养氨氧化、硝化作用、发酵、硝酸盐还原等养分循环过程(P<0.05), 结合相关性分析结果发现MND1与这些过程显著正相关(P<0.05), 且其相对丰度在红花根际表现为间作显著高于单作(P<0.05)。此外, 间作显著提高了红花根际丛枝菌根功能基因的相对丰度, 同时降低了植物病原菌类功能基因的相对丰度(P<0.05); 在属水平, 间作显著提高了红花根际被孢霉属、Wickerhamomyces等有益菌属的相对丰度, 显著降低了镰刀菌属、链格孢属致病真菌属的相对丰度(P<0.05)。共线网络分析结果表明, 间作可一定程度上提高小麦根际微生物网络的复杂性, 降低红花根际微生物网络的复杂性;此外, 镰刀菌属位于红花根际微生物网络的中心, 间作可通过影响红花根际微生物间的相互作用明显降低镰刀菌属的数量。综上, 小麦||红花间作体系中, 处于竞争劣势的红花可通过改善根际微生物群落组成, 提高根际养分循环过程, 进而缓解在养分等资源竞争上的不利地位; 此外, 间作可显著降低红花根际致病类病原菌的相对丰度, 对减少红花病害的发生及土壤中致病菌总量均具有重要意义。
Drivers of evapotranspiration increase in the Baiyangdian Catchment
Christine Mushimiyimana, LIU Linlin, YANG Yonghui, LI Huilong, WANG Linna, SHENG Zhuping, Auguste Cesar Itangishaka
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220121
摘要(73) HTML(30) PDF(10)
摘要:
Baiyangdian Catchment is facing a growing shortage of water resources. Identifying the sensitive drivers of evapotranspiration (ET) changes from land and crop management will be critical to understanding the reasons for mountainous runoff reduction and depletion of groundwater resources in the plain. It will also be important for making Xiong’an become a Future Example City for green and sustainable development. In this study, remotely sensed ET data from PML V2 products with a spatial resolution of 500 m was used to analyze the trend of ET at the pixel level and to understand its influence on vegetation such as GPP (Gross Primary Production) and NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) under different land-use types for 2002‒2018. Results showed that there was a significant increase in ET in mountain regions and a slight increase in plain regions of the catchment. The spatial pattern of mean annual ET was very much relevant to the changing trend of GPP and NDVI. For the whole catchment, the average increases of ET, GPP, and NDVI were respectively 2.4 mm, 9.8 g∙cm−2, and 0.0021 at an annual rate. In the mountainous region, changes in annual precipitation and vegetation recovery together caused a total increase of ET by 56.5 mm over the period and negatively affected the runoff. In the plain region, there were 3 factors influencing the change of ET. While intensification of urbanization and reduction in the cultivation of wheat, the water consumptive crop, had both resulted in the decrease of ET and water consumption, ET or water consumption in most irrigated fields increased. Since the beneficial effects from urbanization and crop adjustment were not enough to offset the increase of ET in irrigated fields, an overall ET increase of 6.4 mm over the period was found. In conclusion, both in the mountainous and plain regions, ET increased. And therefore, more efforts are needed to control the ET increase in natural vegetation and cropland for a green and sustainable catchment.
玉米大豆间作对红壤磷库的活化作用及其磷肥响应
苏丽珍, 赵红敏, 侯贤锋, 陈源, 肖靖秀, 郑毅, 汤利
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220345
摘要(44) HTML(25) PDF(8)
摘要:
磷素限制着作物生长, 红壤固磷能力强, 但合理间作可促进磷吸收, 减少磷固定, 研究不同施磷水平下玉米大豆间作对西南旱地红壤磷转化的影响及其活化作用具有重要意义。基于连续4年的田间定位试验, 分别设置玉米大豆间作(MI)和玉米单作(MM) 2种种植模式; 不施磷肥(P0)、施P2O5 60 kg∙hm−2 (P60)、施P2O5 90 kg∙hm−2 (P90)及施P2O5 120 kg∙hm−2 (P120) 4个施磷水平, 采用改良的Hedley磷分级法, 研究了玉米大豆间作对玉米根际土壤磷组分的影响及其磷梯度响应; 通过随机森林模型, 探究了不同磷组分对土壤磷活化系数(PAC)的贡献。玉米大豆间作提高了红壤施磷处理的总磷含量和磷有效性。与玉米单作相比, 在P0水平下, 间作玉米根际土壤速效磷含量显著提高70.4% (P<0.01), 在P120水平下, 间作玉米根际土壤水溶性磷(Resin-P)显著提高53.7% (P<0.05)。玉米大豆间作显著促进了红壤磷的活化和向活性磷库的转化。在P0和P90水平下, 间作土壤PAC较单作分别显著提高87.4% (P<0.05)和34.6% (P<0.01)。间作使红壤活性磷库占总磷比例提高15.1%, 但差异不显著。其中无机活性磷组分中Resin-P在P120水平下含量较单作显著提高53.7% (P<0.05), 有机活性磷库中NaHCO3-Po含量在P0、P120水平下分别显著提高117.0%、25.6% (P<0.05)。间作使红壤稳定性磷库占总磷比例降低1.1%, 差异不显著。在P90水平下, 稳定性磷库中Conc. HCl-Pi含量较单作显著降低40.2% (P<0.01)。随机森林模型显示土壤无机磷是PAC的主要决定因素, 其中去除水溶性无机磷(Resin-Pi)的预测值时, 土壤PAC的均方差增加14.7%。玉米大豆间作显著提高了玉米根际土壤有效磷含量及土壤PAC, 提高了玉米根际土壤活性磷库、中稳性磷库的比例, 同时降低了稳定性磷库的比例, 玉米大豆间作对磷库的活化在中低施磷水平下作用显著, 在高施磷水平下活化作用不明显, 而其中土壤无机磷组分对PAC影响较大。说明玉米大豆间作促进了红壤磷的活化和向活性磷库的转化, 特别是在中低施磷条件下, 而在高施磷(P120)条件下间作红壤磷的活化作用不明显。
吉林省县域农业绿色发展指标时间变化特征—以梨树县为例
侯相成, 李涵, 王寅, 冯国忠, 刘亚军, 李晓宇, 高强
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220189
摘要(47) HTML(20) PDF(9)
摘要:
吉林省梨树县作为全国农业生产先进县, 始终走在农业绿色发展的前沿, 本研究将其作为典型案例, 通过已构建的中国农业绿色发展指标体系, 结合Nufer-AGD模型, 从社会经济、食物生产、生态环境3个方面, 分析1994—2019年梨树县农业绿色发展指标特征及其变化规律, 进一步探究吉林省县域农业绿色发展的推动及制约因素。结果表明, 1994—2019年梨树县农业绿色发展整体水平稳步提升, Ⅰ、Ⅱ级指标占比由47%下降到23%, Ⅲ、Ⅳ级指标占比由22%上升到47%。在社会经济方面, 人均农业综合投入和农村居民人均可支配收入逐年增加, 2019年较1994年分别增长454.6%和866.7%; 人均蛋白摄入量和动物生产蛋白占比有良好的改善, 均达到Ⅳ级水平; 农业机械化动力虽呈现增长趋势, 但仍处在Ⅰ级水平, 有待提高。在食物生产方面, 单位农业产值能耗和农田化肥磷吸收利用效率多年来一直处于Ⅳ级水平, 但畜禽氮综合利用效率始终处在低级水平; 此外,农药、化肥氮投入均在2019年达到Ⅲ级水平, 但过程中不是持续增长, 受年限的影响较大。在生态环境方面, 截止到2019年, 单位耕地面积因氮投入产生的氮排放、氮盈余及环境代价均呈现好转趋势, 但畜禽粪尿综合利用率和单位耕地畜禽承载量始终处在Ⅰ级水平, 说明梨树县畜牧业发展仍有很大的挑战。综上, 资源未充分利用、环境污染和生态破坏严重制约吉林省县域农业绿色发展, 究其原因是种植结构单一、优质农产品产量低, 农药、化肥等投入量较高, 畜牧业养殖数量不稳定, 下一步急需合理开发利用黑土地资源, 大力推广测土配方施肥、保护性耕作等优秀农业技术, 解决优质农产品供需矛盾等问题, 减少对生态环境的伤害, 全面推进吉林省县域的农业绿色发展。
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(51) HTML(47) PDF(8)
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)、GaiellaDefluviicoccus、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。
优化施肥对小麦-玉米轮作体系产量、养分平衡与生态环境效益的影响
杨慧敏, 杨云马, 黄少辉, 杨文方, 邢素丽, 杨军方, 贾良良
当前状态:  doi: 10.12357/cjea.20220606
摘要(113) HTML(36) PDF(28)
摘要:
小麦-玉米轮作是华北平原主要的种植模式, 对保障我国粮食安全起着关键作用。本文系统研究了不施肥(CK)、优化施肥(OPT)和农户习惯施肥(FP)方式连续8年对小麦-玉米轮作体系产量、养分平衡、温室气体排放和经济效益的影响。结果表明, 小麦季、玉米季和周年轮作中, OPT较FP产量分别提高4.3%、5.3%和4.8%; 氮肥偏生产力分别提高39.1%、31.7%和35.9%; 磷肥偏生产力分别提高39.1%、40.4%和39.8%; 钾肥偏生产力分别降低47.8%、47.3%和47.6%; 温室气体排放量分别降低21.7%、21.1%和21.4%; 温室气体排放强度分别降低27.0%、27.5%和27.3%; 净收益分别提高11.2%、11.4%和11.3%, 农业生产成本分别降低3.7%、2.1%和3.1%, 环境修复成本分别降低28.4%、17.3%和22.1%。周年轮作中, OPT较FP氮素盈余量降低105 kg·hm−2 (46.3%); 磷素盈余量降低48 kg·hm−2 (53.3%); 钾素从亏缺1 kg·hm−2变为盈余59 kg·hm−2, 满足了作物生长需求。连续8年, OPT较FP土壤有机质含量提高5.3%, 速效钾提高12.3%, 有效磷降低27.8%。综上所述, 与农户习惯施肥(FP)相比, 优化施肥(OPT)具有高产、高收益以及环境友好的优势, 为华北平原小麦-玉米轮作体系高效绿色生产提供了科学依据。
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(61) PDF(15)
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。
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(55) HTML(30) PDF(5)
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。
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(66) HTML(41) PDF(9)
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。
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(57) PDF(7)
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。
农业生态系统及其调控
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
2023, 31(1): 1-10.   doi: 10.12357/cjea.20220508
摘要(118) HTML(79) PDF(39)
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), 分析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。本文总结了混作品种的筛选原则以及功能性状评价依据, 提出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, 并以产量、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。
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
2023, 31(1): 11-20.   doi: 10.12357/cjea.20220286
摘要(77) HTML(45) PDF(14)
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确。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梯度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)村庄可增加耕地中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, 其内部半自然生境的残存及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, 使其成为捕食性天敌的栖身地与避难所, 在害虫爆发时能增益农田生物防控效应。
作物栽培与生理生态
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, 刘姗姗, 杨立达, 袁晓婷, 彭新月, 雍太文, 杨文钰
2023, 31(1): 21-30.   doi: 10.12357/cjea.20220415
摘要(195) HTML(88) PDF(17)
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, 并产生从地上移到地下的光受体依赖性转录因子(STFs/FTs), 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。
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
2023, 31(1): 31-39.   doi: 10.12357/cjea.20220314
摘要(73) HTML(37) PDF(10)
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6.00 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, ‘中麦175’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。‘中麦175’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‘长武521’ ‘小偃22’ ‘郑麦7698’叶片正面气孔面积显著(P<0.05)高于‘焦麦266’小麦品种。‘长武521’叶片5种PAHs的浓度显著低于其他小麦品种(P<0.05), 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(P<0.05), 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(P<0.05), 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。
玉米种子定向种植对根系生长的影响
段世名, 谷慧杰, 李保儒, 姜寒冰, 张喜英, 刘秀位
2023, 31(1): 40-53.   doi: 10.12357/cjea.20220300
摘要(83) HTML(35) PDF(20)
摘要:
为探究种子定向种植对根系生长的影响, 本研究以夏玉米品种‘郑单958’为对象, 于2020—2021年通过发芽纸试验、室外桶栽和田间试验研究了两种灌溉条件下(充分与干旱)尖端朝上(T-U)、尖端朝下(T-D, 对照)、胚面朝上(E-U)和胚面朝下(E-D) 4个种子定向对玉米根系和地上部分生长的影响。结果表明: 在水分充足条件下, E-U处理的玉米比其他处理的根系发达(深层根重密度平均高5%、平均根重密度平均高5%、深层根长密度平均高48%、平均根长密度平均高10%), 且能够利用较多的土壤水分(18%); 同时相比于其他处理, E-U处理的植株具有较宽的叶片生长方位角(35%)、较高的叶面积指数(7%)和地上生物量(3%), 最终产量比其他处理平均高8%。相关分析表明, 产量与地上部生物量、穗数和收获指数直接相关, 与深层根重密度间接相关。干旱条件下, 与其他处理相比, T-D处理的玉米种子根生长速率快(36%)、根角度窄(43%)、深层根重密度最高(19%)以及吸收较多的土壤水分(5%), 导致即使在叶片生长方位角较窄的情况下仍能获得较高的地上生物量(6%)。总之, 在水分充足条件下, 玉米地上部与根系分布共同促进了胚面朝向种植处理的产量增长; 而在干旱条件下, 尖端朝下种植处理的干物质积累主要受根系分布的影响。本研究表明通过调整玉米种子播种方向既可以调控根系分布, 又可以改善叶片生长方位角和冠层覆盖度, 未来或许可以进一步提高玉米在干旱胁迫下的生物量和产量。
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
2023, 31(1): 54-66.   doi: 10.12357/cjea.20220202
摘要(88) HTML(43) PDF(16)
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玉米播期的可提前潜力, 可为充分利用区域热量资源、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、土默川和河套等六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6~8 d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。六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和花后阶段光合势, 进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, 充分利用热量资源,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机械直收。
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
2023, 31(1): 67-78.   doi: 10.12357/cjea.20220250
摘要(92) HTML(52) PDF(13)
摘要:
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紫花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%), 且紫花苜蓿地副球菌属相对丰度显著高于玉米农田(P<0.05), 随紫花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紫花苜蓿地显著低于玉米农田(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, 1.42%~5.20%)。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、全氮和微生物量碳含量呈显著正相关, 与土壤水分和有效磷含量呈显著负相关。冗余分析结果表明, 土壤水分(P=0.002)和有机碳(P=0.020)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型反硝化细菌的群落之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, 研究结果可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重要科学依据。
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
2023, 31(1): 79-89.   doi: 10.12357/cjea.20220344
摘要(63) HTML(27) PDF(15)
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。
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
2023, 31(1): 90-101.   doi: 10.12357/cjea.20220367
摘要(62) HTML(49) PDF(13)
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, 对水稻产业绿色高质量发展有重要意义。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, 表现为有机插秧模式>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。
不同播种密度和灌溉管理下冬小麦APSIM NG模型的敏感性研究与模型校准验证
张萌, 高艳梅, 张永清
2023, 31(1): 102-112.   doi: 10.12357/cjea.20220384
摘要(73) HTML(29) PDF(17)
摘要:
以中国农业大学吴桥试验站2015—2018年度不同灌溉管理和播种密度下冬小麦为研究对象, 应用全局敏感性分析方法扩展傅里叶幅度检验法(EFAST)分析新一代的APSIM模型(APSIM Next-generation)中的品种参数对冬小麦生长的敏感性, 并实现模型参数的本地化调试与验证, 为该模型未来开展各项研究提供基础支持。结果表明, 影响冬小麦开花期和成熟期最敏感的参数是叶热间距、最小叶片数量、光周期敏感度; 影响产量最敏感的参数是开花期单位茎秆干重可孕花数、单籽粒库容潜力和叶热间距。根据敏感性分析的结果, 对以上参数进行优先校准后, 提高了APSIM NG模型对小麦生育时期和产量模拟的准确性, 校准后的模型可以解释生育时期超过98%的变异, 产量实测值和模拟值的均方根误差(RMSE)为508 kg∙hm−2
农业资源与环境
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
2023, 31(1): 113-124.   doi: 10.12357/cjea.20220392
摘要(119) HTML(51) PDF(19)
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, 相关系数为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。
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
2023, 31(1): 125-135.   doi: 10.12357/cjea.20220409
摘要(72) HTML(68) PDF(9)
摘要:
农业过量施肥造成包气带硝态氮(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分布广泛, 地下水埋藏浅, NO3-N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: 含多个薄黏壤土夹层的无施肥草地; P2: 含多个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含量峰值(238 mg∙L−1)和累积层厚度(100~250 cm)均最大。2018年雨季8—9月含黏壤土夹层剖面NO3-N淋失量: P3 (319.2 kg∙hm−2) <P1 (383.9 kg∙hm−2)<P2 (554.7 kg∙hm−2), 说明在雨季含厚黏壤土夹层剖面对包气带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)。受层状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黏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。
农业生态经济与生态农业
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
2023, 31(1): 136-148.   doi: 10.12357/cjea.20220467
摘要(229) HTML(113) PDF(47)
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。
日本农业绿色发展的路径、成效与政策启示
马健, 虞昊, 周佳
2023, 31(1): 149-162.   doi: 10.12357/cjea.20220372
摘要(277) HTML(30) PDF(35)
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。

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农业资源研究中心

ISSN 2096-6237
CN 13-1432/S
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