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中国生态农业学报 2017年第05期杂志 文档列表

中国生态农业学报杂志农业生态系统与调控

山西省太原市旱作农区大气活性氮干湿沉降年度变化特征625-633

摘要：鉴于大气氮素沉降对整个生态系统的重要影响,我国近年来陆续开展了不同尺度的大气氮素干、湿沉降的研究,但少有农业区多年连续监测的资料。本研究利用DELTA系统、被动采样器和雨量器在山西省太原市郊区阳曲县河村旱作农业区进行了4年的监测试验,观测大气氮素干、湿沉降的时间变异。结果表明:2011年4月—2015年3月,河村4年大气活性氮NH3、HNO3、NO2、颗粒态NO3?(pNO3?)、颗粒态NH4+(pNH4+)平均沉降量分别为4.50kg(N)·hm?2·a?1、3.54kg(N)·hm?2·a?1、2.56kg(N)·hm?2·a?1、1.62kg(N)·hm?2·a?1、2.75kg(N)·hm?2·a?1,大气氮素干沉降总量为12.38~18.95kg(N)·hm?2·a?1,以2011年的氮干沉降量最高,2014年的最低。2011年4月—2015年3月各月氮干沉降量与氨气沉降量之间存在显著正相关,相关系数在0.8098~0.9371,由此可知,该地区活性氮沉降主要受农业氨气排放的影响。河村4年雨水中NO3?、NH4+平均浓度分别为3.20mg(N)·L?1和2.43mg(N)·L?1,大气氮素湿沉降11.67~41.31kg(N)·hm?2·a?1。年度间氮素湿沉降存在很大差异,以2012年氮素年湿沉降量最高,2014年最低,每年大气氮素湿沉降占氮总沉降量的份额超过50%。此外,4年湿沉降中不仅NO3?-N和NH4+-N之间、且二者与降雨量也呈显著线性或二次相关关系,说明降雨量对NO3?-N和NH4+-N的湿沉降影响较大。本研究表明太原市旱作农区不同年份间氮素湿沉降比干沉降差异更大,且总沉降数量较高。虽然是旱作区,该地区氮素干沉降略低于湿沉降。研究结果为该地区农田氮肥施用和氮素循环监测提供了理论依据。

分时段修正双源模型在西北干旱区玉米蒸散量模拟中的应用634-646

摘要：蒸散发(ET)是陆地水循环过程的重要组成部分,同时也是区域能量平衡以及水量平衡的关键环节,精确估算ET,对于提高水分利用效率以及优化区域用水结构具有重要意义。本文利用黑河重大计划观测数据,对比了考虑CO2浓度和不考虑CO2浓度对玉米冠层影响的冠层阻力模型,分别将其耦合到双源的Shuttleworth-Wallace(S-W)模型中,并利用这两种模型分时段对玉米整个生育期内半小时尺度上的ET进行模拟,利用涡度相关实测数据对模型进行验证,最后分别对影响玉米冠层阻力的气象要素和影响ET的阻力参数进行敏感性分析,探寻大气CO2浓度改变条件下黑河中游绿洲区玉米不同生长阶段的农田耗水规律。结果表明:本文所修正的考虑CO2浓度对玉米冠层影响的冠层阻力模型耦合到S-W模型后,能够较精准地模拟玉米整个生育期不同生长阶段半小时尺度上农田耗水过程。敏感性分析表明:各生长阶段冠层阻力(crs)和冠层面高度到参考面高度间的空气动力阻力(ara)对ET的影响最为强烈,其他阻力参数对ET的影响不明显,ET的变化程度随着crs和ara的增大而减小。本文所修正的考虑CO2浓度影响的分时段双源模型能够精准地模拟玉米整个生育期各生长阶段的ET,可为种植结构调整和土地利用方式改变以及CO2浓度变化环境下的农田蒸散研究提供参考。

泡桐林网系统内小麦产量对光合有效辐射分布的响应647-655

摘要：本研究以黄淮海平原地区重要的农林复合经营模式泡桐-小麦林网复合生态系统为对象,通过对2013—2015年系统内光合有效辐射(PAR)的连续定位观测及小麦产量的调查,结合对小麦不同生育期内的PAR与小麦产量、千粒重、粒数的相关性分析,研究了系统内PAR的分布状况及小麦产量对其的响应。结果表明:PAR、透光率均随着与林带距离的增加而增加,且在10m(约1倍树高)范围内变化显著,10m之后增加缓慢。在所有生育期、所有测点中,透光率的最小值出现在灌浆成熟期2m处观测点。单位面积小麦产量与小麦全生育期内的PAR、粒数和小麦扬花期内的PAR、千粒重及小麦灌浆成熟期内的PAR的相关关系均达极显著水平(r=0.918,P=0.000;r=0.926,P=0.000;r=0.922,P=0.000)。扬花期林带对小麦的遮荫直接影响小麦的粒数,灌浆成熟期林带对小麦的遮荫直接影响小麦的千粒重,系统内小麦产量的空间差异性可以通过小麦粒数和千粒重的差异来解释。小麦产量(y)与全生育期内PAR(x)的线性回归方程为:y=0.1213x+95.117(R2=0.842)。经检验,方程的模拟值和实测值无显著差异(P=0.609),预测精度达91.8%。可以根据此方程,结合PAR观测值对系统内各点的小麦产量进行预测。本研究结果为建立泡桐-小麦林网复合生态系统整体生产力的预测模型奠定了基础,为优化泡桐林网复合生态系统结构提供理论依据。

1990—2012年榆林市土地生态风险综合评价656-664

摘要：土地利用/覆盖变化对区域生态安全和维持生态系统服务功能起着决定性作用,土地生态风险评价是衡量土地资源可持续利用的重要指标。本文以生态脆弱的陕西省榆林市为研究对象,依据榆林市土地系统的基本特征,选取表征干旱风险的降水距平百分率指数、表征人类活动类型及强度的土地利用结构风险及表征土壤侵蚀的土壤水力侵蚀、土壤风力侵蚀4个风险指标,构建土地生态风险综合评价模型,对影响榆林市1990—2010年土地生态风险的因素进行定性和定量的评价与分析。研究结果表明:(1)1990—2012年榆林市的降水距平百分率指数均值呈先减后增的趋势,其低值区主要分布在偏东部地区;(2)21年间土地利用结构生态风险整体上呈先增后减的趋势,区域差异较大且变化明显;(3)土壤水力侵蚀较剧烈的区域主要分布在东部及南部地区,21年间均值呈先增后减的趋势;(4)土壤风力侵蚀较严重的区域主要分布在北部地区,随着时间变化其均值一直呈递减趋势;(5)土地生态风险21年间总体呈减小趋势,各区县生态风险差异显著。通过对榆林市土地生态风险综合评价,可为优化土地资源配置、保护生态环境提供理论建议,实现区域经济生态和谐发展。

粮食主产区耕地保护外部性盈余/赤字测度与分析*——以河南省为例665-676

摘要：为科学测度粮食主产区耕地保护外部性盈余/赤字,论文基于耕地保护外部性多层次边界,构建了省级边界和全国边界下典型区域耕地保护外部性盈余/赤字测度模型,并以河南省18个地市为研究区域展开实证分析。结果表明:(1)同一边界下河南省各地市耕地保护外部性盈余/赤字空间分布差异性明显。省级边界下,河南省耕地保护外部性盈余区和赤字区各有9个地市,整体表现为西北部处于赤字区,东北部处于轻度盈余区,西南部处于中高度盈余区。全国边界下,随着人均粮食消费量标准的提高,耕地保护外部性盈余区数量比重降低、赤字区数量比重加大。在人均粮食消费量为380kg、400kg、420kg和435kg标准下,耕地保护外部性盈余区(地市)数量占比分别为88.89%、83.33%、77.78%和72.22%。(2)多层次作用边界下河南省各地市耕地保护外部性盈余/赤字空间分布差异性明显。具体表现为:同一地市从省级边界到全国边界下耕地保护外部性赤字减弱、盈余增强,或由赤字区转变为盈余区。总之,未来研究应依据不同作用边界下耕地保护外部性盈余/赤字的空间分布规律,结合主体功能区划,构建多层次一体化的耕地保护经济补偿体系,科学界定耕地保护经济补偿的接受区和给付区,制定科学的耕地保护区际经济补偿标准。

中国生态农业学报杂志作物栽培与生理生态

硅、磷配施对玉米苗期生长及氮磷钾积累的影响677-688

摘要：以‘正红2号’和‘正红115’玉米为材料,采用砂培方式,设置3个纯磷水平[1.0mmol·L?1(正常磷水平,P1.0)、0.1mmol·L?1(中度缺磷,P0.1)和0.01mmol·L?1(重度缺磷,P0.01)]和3个纯硅水平[1.5mmol·L?1(Si1.5)、0.75mmol·L?1(Si0.75)和0mmol·L?1(Si0)],通过对玉米苗期干物质、叶面积、根系形态和氮磷钾含量的测定分析,研究硅、磷配施对玉米苗期根系生长、各器官干物质及氮、磷和钾养分积累与利用的影响,为磷、硅肥合理配施提供理论依据。结果表明:缺磷抑制玉米苗期生长,降低根长、根体积、根表面积和叶面积,减少磷和氮、钾的吸收以及干物质积累量,这种效应随磷浓度的降低而增强;玉米通过提高根冠比,增加磷、氮在根系中的分配率,提高氮、磷、钾的干物质生产效率来适应低磷环境;低磷胁迫对‘正红115’根系生长和磷吸收积累量的影响大于‘正红2号’,但‘正红115’在低磷条件下大幅度提高磷在根系中的分配率。在正常磷(P1.0)条件下加硅可促进玉米根系生长,增加磷和氮、钾积累量,提高其在地上部分配率,增加叶面积和干物质积累量;在中度缺磷(P0.1)条件下加硅也可增加玉米的磷和氮、钾积累量,促进根系和地上部生长,缓解低磷胁迫;在重度缺磷(P0.01)条件下,增施硅对玉米根系生长和干物质积累无显著的改善作用,但会增加根系中磷、钾素积累量。由此表明,硅和磷存在显著的协同作用和配合效应,生产上硅和磷应配施。

不同施肥措施对洞庭湖区旱地肥力及作物产量的影响689-697

摘要：应用长期定位试验方法,研究了洞庭湖区非粮食作物棉花-油菜轮作下,农民习惯施肥(TF)、配方施肥(NPK)及有机肥和化肥不同配比模式[有机肥来源氮占配方肥总氮量的50%(50%OM)、30%(30%OM)和10%(10%OM)]的作物产量和土壤养分的变化,以期为相应作物种植制度下的合理施肥提供参考。研究结果表明:在本试验施肥量及有机无机肥配比下,有机肥和化肥配施显著提高了棉花和油菜的产量,且以50%OM处理产量最高,各处理产量的顺序为50%OM>30%OM>10%OM>NPK>TF>CK(不施肥对照);当有机氮施用量占总氮量的50%时(50%OM处理),棉花和油菜产量分别比NPK处理高24.52%、29.57%,比习惯施肥(TF)处理分别高46.03%和49.07%。同时,施用有机肥各处理作物产量的年际变化均不到20%,明显小于NPK、TF和CK处理,即施用有机肥不仅能促进旱地作物高产,同时也能保证其稳产。有机肥与化肥配施能增加土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,且以50%OM处理效果最好,与试验前比较的增加幅度分别达57.5%、38.2%、65.1%和48.1%;土壤有效磷含量有随施入磷素量的增加而增加趋势;而CK处理土壤有机质和养分含量则均呈逐年下降的趋势。各处理土壤有机质和养分含量(Y)随试验年限(X)的变化均可用方程式Y=aX+b来表示。在洞庭湖区肥力较高的旱地土壤中,合理的有机肥和化肥施用比例对保障非粮作物高产稳产和耕地地力提升尤为重要,且本试验条件下当有机肥来源氮占总施氮量的50%时能获得最佳效果。

灌水下限与毛管埋深对温室番茄生长的影响698-707

全生育期UV-B辐射增强对棉花生长及光合作用的影响708-719

摘要：植物光合系统是UV-B辐射最初和最重要的作用靶标。本文在大田条件下进行紫外灯照射处理,研究全生育期UV-B辐射增强(高于环境20%和40%)对棉花形态、干物质积累、光合色素和产量的影响,并通过分析棉花主茎功能叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数,探讨UV-B辐射增强影响棉花光合作用的机制。结果表明,UV-B辐射增强抑制了棉花生长和干物质积累,籽棉产量显著降低,且UV-B辐射越强,抑制作用越明显。随UV-B辐射的增强,棉花主茎功能叶的净光合速率(Pn)在各生育期均显著降低,叶绿素含量呈先升高后降低趋势,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)未发生变化,胞间CO2浓度(Ci)反而升高,说明Pn下降主要由非气孔限制因素造成。对叶绿素荧光参数的分析表明,PSⅡ的最大光化学量子产率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ΦPSII)、线性电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)随着UV-B辐射的增强而降低,非光化学猝灭系数(NPQ)则显著升高,且各叶绿素荧光参数与Pn变化均显著相关;慢速弛豫NPQ(NPQS)及其在NPQ中的比例均随UV-B辐射的增强而显著提高,表明PSⅡ反应中心受损,光化学效率降低。以上结果证明,全生育期UV-B辐射增强降低了棉花的光合叶面积、叶绿素含量和净光合速率,引起棉花生长与物质积累受抑,产量降低。UV-B辐射增强引起的光合速率下降与PSⅡ反应中心遭到破坏密切相关。

向日葵芽苗期离子对复合盐胁迫的响应720-729

连作番茄根区病土对番茄生长及土壤线虫与微生物的影响730-739

中国生态农业学报杂志农业资源与环境

新型缓释尿素肥效与功能材料添加量的关系740-748

摘要：本研究利用煤汽化尿素生产工艺制备6种改性缓释尿素(功能性吸附材料添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%和6%),通过砂柱淋溶、氨挥发气室试验和田间玉米试验,以普通尿素为对照,分析功能性吸附材料添加量与尿素缓释特征和田间肥效的关系,探讨适于玉米生产的改性缓释尿素功能性吸附材料最优添加量,为基质缓释肥的研发与农业应用提供借鉴。结果表明:缓释尿素中氮素释放特征可用一级动力学方程Nt=N0(1?e?bx)拟合,其氮素释放速率常数(b)比普通尿素下降67.4%~82.6%,累积氨挥发损失比普通尿素下降15.8%~39.3%。玉米栽培试验中,耕层土壤速效氮含量随功能性吸附材料添加量的提高呈增加趋势,同时玉米叶片中叶绿素含量和硝酸还原酶活性呈增加趋势。借助一元三次模型拟合玉米产量性状与功能性吸附材料添加量的关系发现,功能性吸附材料添加量为5.28%、4.80%、5.24%和4.76%的缓释尿素可分别获得理论最高玉米生物学产量(15829kg·hm??)、地上部生物量(164.0g·plant?1)、根系生物量(26.9g·plant–1)和籽粒产量(6769kg·hm–?)。综上,基质型缓释尿素的功能性吸附材料具有较好的减少氮素淋溶和氨挥发、改善玉米氮素营养、提高玉米产量的作用,5%的添加量更有利于玉米生物量和产量提高。

陕北黄土丘陵区山地苹果园的土壤水分动态研究749-758

不同蔬菜种植模式对土壤淋溶水总氮、总磷和COD的影响759-768

摘要：以中国农业大学曲周实验站始于2002年的日光温室有机蔬菜长期定位试验为基础,采用渗漏计装置收集地下1m深淋溶水,通过测定2014年春茬茄子与秋茬芹菜土壤淋溶水总氮、总磷和化学需氧量(COD),研究不同蔬菜种植模式(有机、综合、常规)下土壤养分淋失情况。结果表明:有机模式总氮淋失量两茬蔬菜之和为137.02kg·hm?2,分别比综合和常规模式减少12.0%和25.9%;总磷淋失量两茬蔬菜之和为18.23kg·hm?2,分别比综合和常规模式高51.2%和119.9%;淋溶水COD两茬蔬菜之和为856.99kg·hm?2,分别比综合和常规模式高32.4%和3.1%。3种模式下不同时期淋溶水总氮、总磷与COD变化趋势差异显著。春茬茄子总氮淋失量前期维持在较高水平,追肥后出现峰值,之后迅速降低,进入6月份后一直在较低水平波动;总磷淋失量变化相对平缓,呈先增加后减小的变化趋势,6—7月间达到峰值;淋溶水COD前期稍有降低,追肥前达到最低值,进入5月份后到茄子季结束呈现逐渐上升的趋势。综上,有机种植模式在减少氮素淋失方面较综合和常规模式表现出优势,但会显著增加磷素淋失风险,并在一定程度上提高淋溶水COD。

重庆市规模化畜禽养殖氨排放特征及减排策略研究769-777

摘要：随着空气质量和畜禽养殖污染问题日益严峻,快速发展的规模化畜禽养殖面临的环境压力不断增大,明确规模化畜禽养殖的氨排放量及其排放特征,可为大气环境管理和畜禽养殖污染防治提供科学依据及对策。本文根据重庆市规模化畜禽养殖业氨排放系数和活动水平数据,估算了重庆市2013年规模化畜禽养殖业氨排放量,分析氨排放特征,并探讨了相应的氨减排措施。结果表明,2013年重庆市规模化畜禽养殖氨排放总量为17102.92t,排放强度为0.21t·km?2;合川、丰都和潼南依次是规模化畜禽养殖业氨排放量最大的3个区县,排放份额共占总排放量的30.19%;从空间分布特征来看,璧山区为氨排放强度最大的区县,其排放强度为1.17t·km?2,氨排放强度最小的是城口县,为0.01t·km?2;在全局空间区域上,重庆市规模化畜禽养殖氨排放空间分布存在显著的空间正相关;局部空间区域上有4个区县呈现“高-高”类型区,5个区县呈现“低-低”类型区,没有出现“高-低”或“低-高”类型区。规模化生猪养殖是重庆市畜禽养殖业最大的氨排放贡献源,排放量达9538.63t,贡献率为55.80%;其次是蛋鸡,其贡献率为15.87%。畜禽在圈舍、储存管理和后续利用(施肥)3个阶段的氨排放量不同,家禽在圈舍阶段的氨排放贡献率均超过60%,其次是后续利用(施肥)阶段,尿粪储存阶段氨排放量最小;家畜氨排放贡献率最高的是后续利用(施肥)阶段,其次是圈舍内的排放,储存阶段释放的氨量很少。奶牛养殖是减排的重点控制源,规模化畜禽养殖主要减排措施包括低氮饲料喂养、畜舍改造、粪便加盖或密封以及粪肥注施等。

河北滨海盐碱土地生态安全评价778-786

摘要：滨海盐碱地盐渍化较严重,土地生态环境脆弱,了解滨海盐碱区的土地生态安全状态,探讨其驱动机制,可为滨海盐碱区土地结构调整与土地功能提升提供依据。本文以河北省黄骅市为研究区域,以土地利用类型为基础,设计了黄骅市土地利用生态安全(LUES)分级标准,计算得出研究时段内的LUES值,阐明了黄骅市土地利用生态安全状态并探寻起主要作用的关键土地利用类型。在此基础上,利用2000—2010年TM遥感影像数据和社会经济数据,借助Erdas、ArcGIS与Fragstats软件平台,选择了包括LUES在内16个指标,构建了黄骅市P-S-R土地生态安全评价模型,探讨了黄骅市土地生态安全状态。结果表明:(1)2000—2010年间,黄骅市LUES值为0.458~0.466,土地利用生态安全处于临界安全状态,应控制建设用地、盐场及重度盐碱地面积;(2)黄骅市土地利用生态安全提升主要得益于土壤盐渍化的降低,中、重度盐碱地面积减少及轻度盐碱地面积增加带来的生态正效应超过了建设用地面积增加带来的生态负效应,这是LUES提高的主要原因;(3)黄骅市土地生态安全指数(LESI)呈逐年上升趋势,安全状态由2000年的较不安全(LESI为0.431)提升至2010年的较安全(LESI为0.666)状态;(4)压力指数(P)在逐年减小,响应指数(R)在逐年增加,2010年响应指数对LESI贡献最大,其贡献率为45.3%,说明人为措施减小了土地生态风险。本研究结果可为黄骅市土地生态利用提供科学依据。