中国生态农业学报(中英文)

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2023年第31卷第5期

栏目

农业生态系统及其调控
作物栽培与生理生态
农业资源与环境
农业生态经济与生态农业

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农业生态系统及其调控

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

2023, 31(5): 665-676. doi: 10.12357/cjea.20220505

摘要(508) HTML (190) PDF(118)

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(2年)、2012年(9年)、2003年(18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。

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

2023, 31(5): 677-689. doi: 10.12357/cjea.20220577

摘要(315) HTML (158) PDF(65)

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), 真菌群落的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, 撂荒地受毛壳菌影响, 轮作受球腔菌属和微结节霉属的影响, 连作3年和连作5年受毛葡孢属、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。

气候变化背景下东北大豆种植区气候适宜性变化

何亮, 毛留喜

2023, 31(5): 690-698. doi: 10.12357/cjea.20220574

摘要(398) HTML (220) PDF(104)

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、农业气象灾害和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)的数据, 分析了农业气候资源、农业气象灾害和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)东北大部分地区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。最新气候态下东北大部分地区大豆种植气候条件变好, 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。

作物栽培与生理生态

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

2023, 31(5): 699-709. doi: 10.12357/cjea.20220606

摘要(492) HTML (218) PDF(104)

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。

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

2023, 31(5): 710-724. doi: 10.12357/cjea.20220592

摘要(357) HTML (153) PDF(69)

摘要:
本文通过研究限水灌溉条件下, 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, 探讨播期对一年一作玉米产量的影响机制, 为低平原区玉米高产高效生产提供数据支撑。试验采用‘先玉335’和‘郑单958’ 两个玉米品种, 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, 产量呈先增加后降低的趋势, 两年平均以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(T_Avsf)越高, 吐丝到成熟的日均温差(TR_Avfm)越大, 产量越高; 吐丝后10 d ≥35 ℃的天数(D1_fa)越多, 吐丝到成熟的日均气温(T_Avfm)越高, 产量和百粒重越低; 其中T_Avfm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T_Avfm高、TR_Avfm小, 且D1_fa高, D较短。SD₃和SD₄ 粒重较高的主要原因是TR_Avsf较大, V、D较高。SD₅虽然TR_Avfm较大, 但因T_Avfm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V和V×D分别较‘郑单958’高0.19 mg∙grain⁻¹∙d⁻¹和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。

生物有机肥配施化肥对生菜生长和土壤环境的影响

张庆, 胡春胜, 刘彬彬, 张玉铭, 董文旭, 李晓欣, 刘秀萍, 王晶, 张睿媛, 吴坤燕, 吴洁

2023, 31(5): 725-741. doi: 10.12357/cjea.20220642

摘要(326) HTML (146) PDF(89)

摘要:
不合理施肥导致土壤退化和产出下降, 废弃物处理则关系到环境和资源可持续发展。生物有机肥在植物促生和土壤培肥方面优势突出, 有利于资源高效利用、减施化肥和蔬菜产业发展。本研究通过向中药渣有机肥中分别接种地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌后发酵制备试验用生物有机肥, 开展生菜温室盆栽试验, 探究不同生物有机肥配施化肥对生菜生长和土壤环境的影响。设置6个处理, 分别为3种生物有机肥替代80%化肥氮处理[地衣芽孢杆菌+中药渣有机肥+化肥(B1H)、解淀粉芽孢杆菌+中药渣有机肥+化肥(B2H)、巨大芽孢杆菌+中药渣有机肥+化肥(B4H)]、1种有机肥替代80%化肥氮处理[中药渣有机肥+化肥(H)]和单施化肥处理(CF)以及不施肥处理(CK)。测定和分析收获期生物量和品质等生菜生长指标以及理化性质和细菌多样性等土壤环境指标。结果发现: 各施肥处理对生菜综合增产提质效果以及对土壤养分环境的综合改善效果排序均为B4H>B2H>B1H>H>CF>CK, 与H相比, B4H的生菜地上部鲜重以及叶绿素、维生素C和可溶性糖含量分别提高10.69%、17.77%、47.54%和10.95%, 硝酸盐含量降低52.00%, 土壤有效磷(AP)、速效钾(AK)、微生物量碳(MBC)和水溶性有机碳(DOC)含量分别提高47.57%、10.98%、35.54%和16.10%, 根际土细菌物种丰富度和多样性也分别提高7.68%和0.85%。土壤AP、AK和AN是生菜生长的主要影响因子, pH、AP和AK则是土壤细菌群落的主要调控因子, 土壤中这些关键因子对优化施肥的响应间接调节了生菜生长和土壤环境。施肥有助于提高生菜根际土细菌Alpha多样性, 较高的根际土细菌Alpha多样性对生菜生长表现出促进作用。总的来说, B4H对生菜生长和土壤环境的改善效果最佳, 可通过大田试验对其促生培肥功效和环境效应作进一步探究。本研究为蔬菜和生物有机肥产业发展提供了新的理论支持, 有利于绿色可持续发展战略实施。

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

2023, 31(5): 742-749. doi: 10.12357/cjea.20220773

摘要(290) HTML (132) PDF(51)

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, 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。

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

2023, 31(5): 750-764. doi: 10.12357/cjea.20220658

摘要(344) HTML (177) PDF(56)

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度显著(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, 更低的光补偿点和暗呼吸速率, 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。

农业资源与环境

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

2023, 31(5): 765-775. doi: 10.12357/cjea.20220517

摘要(330) HTML (186) PDF(62)

摘要:
为寻找满足宁夏地区滴灌条件下不同降水年型的科学施肥模式, 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, 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处理的氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力比N4处理分别提升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。

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

2023, 31(5): 776-784. doi: 10.12357/cjea.20220579

摘要(331) HTML (124) PDF(31)

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。

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

2023, 31(5): 785-795. doi: 10.12357/cjea.20220744

摘要(272) HTML (151) PDF(48)

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46.2%。进一步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%和8%接种处理(2%IM、4%IM、8%IM)的总木质纤维素降解率较CK分别提高6.3%、9.2%和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91.3 g∙kg⁻¹, 较CK、2%IM和8%IM处理分别提高24.9%、10.7%和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了理论依据。

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

2023, 31(5): 796-806. doi: 10.12357/cjea.20220746

摘要(271) HTML (119) PDF(50)

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和LA处理的总氮损失较CK分别显著降低14.0%、25.6%和22.2% (P<0.05), 其中NH₃挥发量较CK分别显著减少26.0%、36.5%和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和LA处理显著减少23.1%和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排放; 同时MA、SA和LA处理总环境代价相较于CK分别显著降低34.5%、11.0%和55.9% (P<0.05), 且MA和LA每减少1 kg活性氮排放分别需要18.4元和0.9元, 远低于SA处理(91.3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。

农业生态经济与生态农业

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

2023, 31(5): 807-819. doi: 10.12357/cjea.20220189

摘要(317) HTML (141) PDF(56)

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。

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

2023, 31(5): 820-834. doi: 10.12357/cjea.20220562

摘要(507) HTML (178) PDF(201)

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成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年、2016年和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年和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。