当期目录

2015年 第26卷 第1期    刊出日期：2015-01-18

上一期    下一期

目录

目录

2015, 26(1):  0. 

摘要 ( 745 )   PDF (436KB) ( 191 )  

研究报告

丘陵红壤茶园根际氮磷转化对不同强度酸雨胁迫的响应

陈希1,陈伏生2,叶素琼3,喻苏琴2,方向民2,胡小飞1**

2015, 26(1):  1-8. 

摘要 ( 1500 )   PDF (820KB) ( 428 )  

南方丘陵红壤茶园长期受到酸沉降的胁迫,但茶树根际氮(N)、磷(P)转化过程对酸雨的响应及其机制尚不清楚.以江西典型丘陵红壤25年茶园为对象,开展pH 4.5、pH 3.5、pH 2.5及对照4种不同强度酸雨处理的原位模拟试验,于试验第3年测定根际和非根际土壤矿质N、速效P和相关酶的活性,并估测土壤N、P矿化速率,计算各变量的根际效应.结果表明: 与对照相比,pH 4.5、pH 3.5和pH 2.5处理根际土壤NO₃^--N含量分别降低了7.1%、42.1%和49.9%,矿质N分别降低了6.4%、35.9%和40.3%,速效P分别降低了10.5%、41.1%和46.9%;根际氨化速率分别降低了18.7%、30.1%和44.7%,N净矿化速率分别降低了3.6%、12.7%和38.8%,P矿化速率分别降低了31.5%、41.8%和63.0%,但不同处理之间根际硝化速率差异不显著;根际土壤脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为随酸雨加重呈增强的趋势(P<0.05).非根际土壤除NH₄⁺-N外,其他有效N和P含量未随酸雨加重而改变;不同酸雨处理对非根际土壤氨化、硝化、N净矿化速率和P矿化速率的影响差异均不显著.根际NH₄⁺-N、NO₃^--N、矿质N、氨化和净矿化速率均随着酸雨强度加重由正效应转变为负效应,而脲酶和酸性磷酸酶活性由负效应转变为正效应,但速效P和P矿化速率始终表现为负效应,硝化速率始终为正效应.综上所述,连续酸雨加重总体上抑制了根际N、P转化,降低其有效性,且不同程度改变其根际效应,从而影响茶园养分循环.

 

不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征

李玮,郑子成**,李廷轩

2015, 26(1):  9-16. 

摘要 ( 1607 )   PDF (728KB) ( 463 )  

试验选取了四川雅安12～15年、20～22年、30～33年和>50年的茶园,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量分布及其生态化学计量学特征,以阐明不同植茶年限土壤团聚体碳氮磷生态化学计量学特征的指示意义.结果表明: 0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳、全氮和全磷含量的变异系数分别为17.5%、16.3%、9.4%和24.0%、21.0%、9.2%;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,但三者呈极显著的正相关关系.有机碳与全氮含量集中分布于小粒径团聚体中,且均在植茶50年后达到最大值,土壤全磷在各粒径团聚体中分布则较为均匀,在种植年限上的变化也不大;0～20 cm和20～40 cm土层土壤C/N、C/P和N/P的变异系数分别为9.4%、14.0%、14.8%和7.4%、24.9%、21.8%;土壤C/N的变异性较低,土壤C/P和N/P均在小粒径中较高,且在植茶50年后达到最大值. 土壤C/N、C/P和N/P对土壤有机碳储量具有良好的指示作用.


 

不同密度下臭氧胁迫对Ⅱ优084水稻光合作用和物质生产的影响—FACE研究

彭斌1,2,赖上坤1,李潘林1,王云霞1,朱建国3,杨连新1**,王余龙1

2015, 26(1):  17-24. 

摘要 ( 1296 )   PDF (775KB) ( 334 )  

依托中国稻田臭氧FACE(free air ozone concentration enrichment)技术平台,以超级稻Ⅱ优084为供试材料,臭氧设置当前大气臭氧浓度和高臭氧浓度(比前者高50%),移栽密度设置低密度(16穴·m^-2)、中密度(24穴·m^-2)和高密度(32穴·m^-2),研究不同移栽密度条件下近地层臭氧浓度升高对水稻光合作用、物质生产以及茎鞘非结构性碳水化合物浓度和含量的影响.结果表明: 臭氧浓度升高使水稻移栽后63 d、77 d和86 d剑叶SPAD值分别下降6%、11%和13%,均达显著或极显著水平.臭氧胁迫下结实期叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的降幅亦随时间推移而明显增加.高臭氧浓度使水稻抽穗至成熟期的物质生产量平均下降46%,从而使最终生物产量下降25%,均达显著水平.臭氧浓度升高使水稻拔节后茎鞘可溶性糖和淀粉的浓度和含量均显著降低,但使抽穗前茎鞘贮藏同化物的转运率大幅增加.方差分析表明,臭氧与密度间的互作对水稻所有测定参数均无显著影响.综上,近地层臭氧浓度升高使超级稻Ⅱ优084生育中后期的光合和生长均明显受抑,但这种抑制作用不受移栽密度的影响.


 

UV-B增强下施硅对水稻生长及CH₄排放的影响

孟艳1,娄运生1**,吴蕾1,崔合洋2,王卫清2

2015, 26(1):  25-31. 

摘要 ( 1302 )   PDF (672KB) ( 211 )  

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下不同施硅量和硅肥种类对水稻生长及甲烷(CH₄)排放的影响.UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光，A)和增强20%(E);硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使分蘖数、叶绿素含量、地上部和地下部生物量增加.施硅对水稻生长的促进作用随施硅量(硅酸钠)的增加而增加,钢渣硅肥的促进作用大于硅酸钠.UV-B增强可提高稻田CH₄的排放通量和累积排放量,施硅显著降低CH₄的排放通量和累积排放量,且CH₄排放随施硅量的增加而减少.在施硅量相同的情况下,钢渣硅肥的减排效果优于硅酸钠.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物利用,而且可有效降低UV-B增强下CH₄的排放量.

 

UV-B增强下施硅对水稻抽穗期生理特性日变化的影响

吴蕾1,娄运生1**,孟艳1,王卫清2,崔合洋2

2015, 26(1):  32-38. 

摘要 ( 1499 )   PDF (463KB) ( 197 )  

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下施硅对水稻抽穗期光合和蒸腾生理相关参数日变化的影响.光辐射设对照(自然光,A)和UV-B辐射增强(比自然光增加20%,E)2个水平;硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 不施硅条件下(Si₀),UV-B增强处理的净光合速率(P_n)、胞间二氧化碳浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)和水分利用效率(WUE)的日均值比对照(A)分别下降了11.3%、5.5%、10.4%、20.3%和6.3%,施硅条件下(Si₁、Si₂和Si₃)上述参数则分别下降了3.8%～5.5%、0.7%～4.8%、4.0%～8.7%、
7.4%～20.2%和0.7%～5.9%,说明UV-B增强降低了水稻P_n、C_i、T_r、g_s和WUE,而施硅能缓解UV-B增强引起的抑制效应.UV-B增强下施硅处理(Si₁、Si₂和Si₃)的P_n、C_i、g_s和WUE的日均值比不施硅对照(E+Si₀)分别提高了16.9%～28.0%、3.5%～14.3%、16.8%～38.7%、29.0%～51.2%,T_r降低了1.9%～10.8%,说明施硅通过显著提高水稻P_n、C_i、g_s和WUE,降低T_r,以缓解UV-B增强引起的抑制效应.不同施硅处理对UV-B增强的缓解效应存在明显差异,表现为Si₃ >S/a#₂>Si₁>Si₀.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物再利用,而且可有效缓解UV-B增强对水稻光合和蒸腾生理的抑制作用.

 

 

大田增强UV-B辐射对元阳梯田地方水稻茎秆性状和倒伏指数的影响

何永美,湛方栋,祖艳群,徐渭渭,李元**

2015, 26(1):  39-45. 

摘要 ( 1136 )   PDF (598KB) ( 358 )  

大田原位种植元阳梯田2个地方水稻品种——白脚老粳和月亮谷,研究2年不同强度(0、2.5、5.0和7.5 kJ·m^-2)UV-B辐射对水稻穗下第1至第4节的茎秆性状(节间长、茎秆粗和茎壁厚)和倒伏指数的影响.结果表明: 增强UV-B辐射对水稻茎秆的节间长和茎秆粗没有显著影响,但导致茎壁厚度显著减小,其中,7.5 kJ·m^-2 UV-B辐射对水稻穗下第4节茎秆茎壁厚度的影响较大,降幅为11.6%～19.6%;增强UV-B辐射导致水稻茎秆的倒伏指数增加,增大水稻倒伏的风险,水稻穗下第4节茎秆倒伏指数最大,并大于倒伏临界值(200);水稻穗下第4节、第3节和第2节茎秆的倒伏指数与茎壁厚度呈显著负相关.表明增强UV-B辐射显著减小元阳梯田水稻茎秆的茎壁厚是增加其倒伏风险的主要原因.


 

花粒期光照对夏玉米干物质积累和养分吸收的影响

史建国,朱昆仑,曹慧英,董树亭,刘鹏,赵斌,张吉旺**

2015, 26(1):  46-52. 

摘要 ( 1271 )   PDF (437KB) ( 305 )  

选用登海605(DH605)为试验材料,在大田条件下通过花粒期遮阴(S)和增光(L)研究不同光照对花后夏玉米产量、干物质积累和氮、磷、钾养分吸收与运转特性的影响.结果表明: 遮阴后夏玉米产量、干物质积累量及氮、磷、钾养分吸收量均显著降低;而增光有利于夏玉米干物质积累量及氮、磷、钾养分吸收量和产量的提高.2011—2013年,遮阴处理的产量较对照(自然光下)分别降低了59.4%、79.0%、60.6%;增光后产量分别增加16.3%、12.9%、6.8%.遮阴对干物质积累的影响大于其对植株氮、磷吸收量的影响,植株体内氮、磷等养分含量有所上升,而钾吸收量的下降幅度大于干物质积累,钾素相对含量降低,氮、磷、钾向籽粒的分配比例降低.增光后干物质积累和氮、磷吸收量显著上升,但对氮、磷吸收的影响更大;增光条件下,氮、磷、钾等养分向籽粒的分配比例增加.


 

黄瓜幼苗非结构性碳水化合物代谢对干旱胁迫与CO₂倍增的响应

董彦红1,刘彬彬2,张旭1,刘学娜1,艾希珍1，2,李清明1,2,3**

2015, 26(1):  53-60. 

摘要 ( 1535 )   PDF (932KB) ( 375 )  

以‘津优1号’黄瓜水培幼苗为试材,采用裂区设计,主区设大气CO₂浓度(约380 μmol·mol^-1)和倍增CO₂浓度(760±20 μmol·mol^-1)2个CO₂浓度处理,裂区设无干旱胁迫、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫3个水分处理(以PEG 6000模拟根际干旱胁迫),研究了黄瓜幼苗非结构性碳水化合物代谢对干旱胁迫和CO₂倍增的响应.结果表明: CO₂倍增促进了黄瓜叶片中非结构性碳水化合物(葡萄糖、果糖、蔗糖、水苏糖)的积累,降低了渗透势,提高了黄瓜的耐旱性.在干旱胁迫处理过程中,叶片中蔗糖合成酶、可溶性酸性转化酶和碱性转化酶活性先上升后下降;根中可溶性酸性转化酶和碱性转化酶活性则逐渐上升,蔗糖磷酸合成酶活性先上升后下降.CO₂倍增提高了蔗糖合成酶的活性而降低了蔗糖磷酸合成酶的活性,这两种酶和转化酶相互配合,促进了蔗糖的分解和抑制蔗糖合成,导致己糖积累,从而降低了细胞的渗透势,增强吸水能力.因此,CO₂倍增能缓解干旱胁迫造成的不利影响,提高黄瓜的耐旱性,并且这种缓解效应在干旱胁迫严重时表现更为明显.


 

玉米幼苗对风沙流强度变化的生理响应

赵哈林1**,李瑾1,周瑞莲2,曲浩1,云建英1,潘成臣1

2015, 26(1):  61-66. 

摘要 ( 1216 )   PDF (542KB) ( 215 )  

在我国东北西部半干旱风沙区,春季玉米幼苗经常受到大风和风沙流危害.为了解风沙流危害下玉米幼苗的逆境生理特征,2013年在内蒙古东部科尔沁沙地研究了0(CK)、6、9、12、15和18 m·s^-1等6个风速(风沙流强度分别为0、1.00、28.30、63.28、111.82和172.93 g·cm^-1·min^-1)10 min吹袭下幼苗丙二醛含量、膜透性、保护酶活性和渗透调节物质含量的变化.结果表明: 6～12 m·s^-1的风沙流吹袭对玉米幼苗叶片含水量影响较小,而15和18 m·s^-1的风沙流吹袭导致其叶片相对含水量分别下降19.0%和18.7%.随着风沙流吹袭强度的增大,其丙二醛含量趋于下降,15和18 m·s^-1处理分别较CK下降35.0%和39.0%;而膜透性大幅度增加,15和18 m·s^-1处理分别较CK增加191.3%和187.8%;SOD活性降低,CAT反应不敏感,POD活性显著增强.对于风沙流造成的轻度水分胁迫,其可溶性糖和脯氨酸均未发挥渗透调节作用,但在15和18 m·s^-1强风沙流吹袭下其脯氨酸含量分别增加11.4%和24.5%,起到了渗透调节作用.

增温和降水变化对西北半干旱区春小麦产量和品质的影响

王鹤龄1,张强1**,王润元1,甘延泰2,牛俊义3,张凯1,赵福年1,赵鸿1

2015, 26(1):  67-75. 

摘要 ( 1863 )   PDF (821KB) ( 272 )  

为了明确未来气候变化对半干旱区春小麦产量和品质的影响,本研究选择典型半干旱区定西试验基地,利用开放式红外增温模拟系统和水分控制装置设置不同降水量(减少20%、不变、增加20%)和温度梯度\[大气温度(对照)、增加1.0 ℃、增加2.0 ℃、增加3.0 ℃\],模拟气候变化对春小麦生长发育、产量及其构成因素和品质的影响.结果表明:当增温幅度小于2 ℃时,降水变化对春小麦穗粒数影响不显著;当增温为3 ℃时,降水减少显著减少穗粒数,降水增加显著增加穗粒数.随着气温升高,降水减少对春小麦千粒重的负效应增大,春小麦不孕小穗数与气温呈二次曲线上升.降水减少20%条件下,增温1、2和3 ℃的春小麦产量分别下降12.1%、24.7%、42.7%;降水不变条件下,春小麦产量分别下降8.4%、15.1%、21.8%;降水增加20%条件下,春小麦产量分别下降9.0%、15.5%、22.2%.春小麦籽粒淀粉含量随温度的增加而下降,籽粒蛋白质含量随温度的增加而上升.增温2 ℃有利于蚜虫暴发,但增温3 ℃抑制蚜虫暴发;春小麦锈病发病率随着温度增加而上升.

 

 

中国小麦季氮素养分循环与平衡特征

串丽敏1,2,何萍2**,赵同科3,徐新朋2,周卫2,郑怀国1

2015, 26(1):  76-86. 

摘要 ( 1463 )   PDF (612KB) ( 361 )  

通过汇总2000—2011年文献数据以及国际植物营养研究所实测试验数据,研究了华北、长江中下游和西北地区小麦季经过土壤界面的氮素输入和输出各项养分循环参数,分析并评估了3大区域的氮素养分平衡状况.结果表明: 华北、长江中下游和西北地区小麦季氮肥平均施入量分别为170、183和150 kg N·hm^-2,上季作物秸秆氮素还田量分别为74.6、15.2和8.1 kg N·hm^-2,种子带入量分别为4.9、4.2和3.5 kg N·hm^-2.华北地区来自非共生固氮、大气沉降和灌溉水氮素养分输入量分别为15、12.9和9.9 kg N·hm^-2,长江中下游地区分别为15、14.5和5.8 kg N·hm^-2,西北地区分别为15、9.4和7.7 kg N·hm^-2.小麦收获时华北、长江中下游和西北地区地上部作物吸收的氮分别为174.3、144.4和122.3 kg N·hm^-2,华北地区通过氨挥发、N₂O排放和淋溶损失的氮素分别为19.9、2.6和11.8 kg N·hm^-2,长江中下游地区分别为9.4、2.4和15.5 kg N·hm^-2,西北地区小麦季氨挥发和N₂O排放量分别为3.4和0.7 kg N·hm^-2,不计淋溶损失的氮素.由此计算的小麦季氮素养分平衡结果显示,华北、长江中下游和西北地区的氮素养分均表现为盈余,盈余量分别为78.7、66.0和67.3 kg N·hm^-2,超出了养分允许平衡盈亏率,应适当调整氮肥投入,避免氮肥的不科学施用带来的负面环境影响.

 

 

湖南省双季稻生产系统碳效率

陈中督1,吴尧1,遆晋松1,陈阜1**,李永2

2015, 26(1):  87-92. 

摘要 ( 1144 )   PDF (415KB) ( 219 )  

提高农作物生产系统的碳效率是实现低碳农业的重要途径之一.本文采用2004—2012年农作物产量、农田作物生产系统农资投入等统计数据,利用生命周期法和投入产出法,对湖南省双季稻生产系统碳排放、碳吸收和碳效率特征及其动态进行估算.结果表明: 湖南省2004—2012年双季稻生产系统年均碳排放总量为656.4×10⁷ kg CE,其中化肥和农药生产运输碳排放占农资投入碳排放总量的大部分,分别约占70.0%和15.9%,碳排放总量年际间持续降低,年均降低率为2.4%,碳排放强度则表现为增长趋势;湖南双季稻生产系统2004—2012年年均碳吸收总量为1547.0×10⁷ kg C,也呈现逐年降低的趋势,年降低率为1.2%,单位面积稻田碳吸收强度则表现为增长趋势;碳生产效率呈现缓慢增加的趋势,碳经济效率随着年份递进增加幅度较大,年均增长率为9.9%,碳生态效率则表现为稳定且较低,保持在2.4 kg C·kg^-1 CE左右.表明湖南近几年双季稻生产系统碳综合效率提高缓慢,降低肥料和农药的投入量,提高利用效率是提高双季稻生产系统碳效率的关键.

 

 

长期施肥下亚热带典型农田(旱地)土壤木质素的积累特性

冯书珍1,2，3,陈香碧1,3,何寻阳1,3,董明哲1,2,邱虎森1,2,苏以荣1,3**

2015, 26(1):  93-100. 

摘要 ( 1565 )   PDF (816KB) ( 295 )  

以广西环江(石灰土)、湖南桃源(红壤)两个亚热带典型农田(旱地)长期定位试验为平台,采用碱性氧化铜固相萃取气相色谱法,分析两种长期施肥制度\[化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(NPKS)\]下土壤中木质素V、S、C等3类单体含量及组成的变化,并阐明影响旱地土壤中木质素积累的主要因子.结果表明: 长期施用化肥(NPK)对石灰土木质素总量（Sum_VSC）无显著影响,而红壤木质素总量显著增加(55±1)%;秸秆还田配施化肥(NPKS)均显著增加了两种土壤木质素总含量(P<0.01),增加比例分别为(328±4)%、(456±9)%.长期施肥处理增加了红壤木质素单体C的比例,石灰土则表现为单体V的比例增加,表明农田土壤中木质素的转化具有单体特异性;长期施肥后木质素单体的酸醛比(Ac/Al)V和(Ac/Al)S均有所降低,其中石灰土高于红壤,说明石灰土的木质素分解矿化程度较红壤高.有机质、全氮与木质素单体含量无显著相关,而对木质素单体V、S、C组成有显著影响;木质素V、S和C类单体含量及组成均与土壤速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)显著相关(P<0.05),由此认为土壤速效养分是木质素积累特性的关键影响因子.


 

耕作方式对黑土表层土壤微生物生物量碳的影响

孙冰洁1,2,贾淑霞1,张晓平1**,梁爱珍1,陈学文1,张士秀1,刘四义1,2,陈升龙1,2

2015, 26(1):  101-107. 

摘要 ( 1273 )   PDF (706KB) ( 276 )  

以保护性耕作13年田间定位试验玉米-大豆轮作黑土为研究对象,探讨了玉米不同生长期(2013年6月至次年4月)0～5、5～10和10～20 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)对耕作方式响应的动态变化.土壤MBC含量采用氯仿熏蒸法测定.结果表明: 土壤MBC含量受时间和土层影响显著.免耕和垄作下土壤MBC含量表现为4月最低,各土层最高值多出现在8月,而秋翻各土层土壤MBC含量也表现为4月最低,但最高值出现在6月.同一采样时间下,耕作方式仅显著影响表层0～5 cm的MBC含量,免耕和垄作下土壤MBC含量出现明显的分层现象,表现为在表层0～5 cm富集.各采样时间下免耕和垄作土壤层化率(0～5 cm/10～20 cm)均显著高于秋翻,9月的土壤层化率增幅最大,为67.8%和95.5%.综上,时间和土层显著影响土壤MBC,而耕作方式主要影响表层土壤MBC的积累与分布.免耕和垄作下表层土壤MBC的积累明显.

 


 

紫色土坡耕地C、P与微生物生物量C、P对不同施肥的响应

高扬1,5**,徐亚娟2,彭焱1,3,金晶1,4,朱波5,于贵瑞1

2015, 26(1):  108-112. 

摘要 ( 1476 )   PDF (471KB) ( 200 )  

分析了长期不同施肥处理下紫色土坡耕地土壤碳(C)、磷(P)与微生物生物量C(MBC)、P(MBP)的变化及其耦合特征.结果表明: 农家肥或秸秆配施无机肥(包括N、NP和NPK)处理下紫色土坡耕地土壤总有机碳(TOC)变化范围为90.8～100.8 g·kg^-1,高于单施氮肥处理的62.2 g·kg^-1;农家肥与无机肥配施处理下土壤总磷(TP)变化范围为0.65～0.84 g·kg^-1,而秸秆与无机肥配施处理下土壤TP仅为农家肥与无机肥配施的23%～38%;单施氮肥处理下MBP显著小于农家肥和秸秆与无机肥配施处理;农家肥和秸秆配施无机肥处理下MBC/MBP在5～26,TOC/TP分别在92～137和296～653,而单一氮肥处理下MBC/MBP和TOC/TP分别高达59和2000.表明农家肥和无机肥配施更有利于增加土壤P的有效性,提高土壤供P潜力.


 

不同水肥处理对夏玉米田土壤微生物特性的影响

刘振香1,2,刘鹏1**,贾绪存1,程乙1,董树亭1,赵斌1,张吉旺1,杨今胜3

2015, 26(1):  113-121. 

摘要 ( 1814 )   PDF (686KB) ( 289 )  

以氮高效率型玉米品种(ZN99)为试验材料,研究了不同水肥处理对夏玉米田土壤微生物特性的影响.采用裂区设计,主区为灌水处理,设置了2个灌溉水平(玉米全生育期内灌水526和263 mm);副区为施肥处理,设置了3种肥料类型(无机肥U、有机肥M、有机无机混施UM)和2个施氮水平(N 100和200 kg·hm^-2).结果表明: 灌水量影响了肥料对土壤微生物生物量(碳、氮)和微生物多样性的调控,施有机肥只有在充足灌水条件下才能显著提高土壤微生物生物量碳(14.3%～33.6%)、微生物生物量氮(1.8～2.3倍)和丰富度.适量灌水、增施有机肥或有机无机配施可增加土壤中具有固氮能力的厚壁菌、γ变形菌或α变形菌的种类和相对数量.同一施氮量下,有机肥与无机肥对产量的影响差异不显著.从可持续生产角度考虑,适量灌水条件下,增施有机肥更有利于土壤微生物生物量及多样性的提高,增强土壤水肥供应能力.

 

 

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

马忠明1**,吕晓东1,刘莉莉2

2015, 26(1):  122-128. 

摘要 ( 1221 )   PDF (484KB) ( 341 )  

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0～90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明: 4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0～10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%～24.8%、9.1%～18.7%和7.8%～8.2%,POC含量分别增加24.1%～26.5%、17.3%～18.7%和-8.2%～10.8%,SMBC分别增加20.5%～28.3%、10.4%～15.2%和3.5%～3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.

 

不同施肥措施对黄河上游灌区油葵田土壤N₂O排放的影响

陈哲1,陈媛媛2,高霁3,刘汝亮4,杨正礼1,张爱平1**

2015, 26(1):  129-139. 

摘要 ( 1341 )   PDF (902KB) ( 252 )  

农田土壤已成为大气氧化亚氮(N₂O)最大的人为释放源,为了解长期有机肥与无机肥配施对后茬作物土壤N₂O排放的影响,本研究基于宁夏河套地区典型冬小麦油葵复种农田生态系统,利用静态箱-气相色谱法对后茬作物(油葵)种植期内土壤N₂O通量特征进行了测定.结果表明: 前茬施肥对后茬油葵土壤N₂O排放具有显著的刺激效应,N₃₀₀-OM(210 kg N·hm^-2无机肥、90 kg N·hm^-2有机肥)、N₂₄₀-OM_1/2(195 kg N·hm^-2无机肥、45 kg N·hm^-2有机肥)、N300(300 kg N·hm^-2
无机肥)和N₂₄₀(240 kg N·hm^-2无机肥)处理下土壤N₂O生长季平均通量为(34.16+9.72)、(39.69+10.70)、(27.75+9.57)和(26.31+8.52) μg·m^-2·h^-1,分别是对照样地的4.09、4.75、3.32、3.15倍.施肥处理下油葵生长季内N₂O总累积排放量高达1242.5～796.7 g·hm^-2,是对照组的4.67～2.99倍;在整个生长季,有机肥与无机肥配施处理N₂O排放速率都维持在较高水平,各月累积排放量间无显著差异;而单施化肥处理N2O排放速率逐渐下降,生长季初期为主要排放阶段,7月累积排放量占总排放量的41.3%～41.8%;不同施肥方式下,有机肥与无机肥配施处理N₂O总累积排放量显著高于单施化肥,但相同施肥方式下高氮量处理与减氮优化处理(N₃₀₀-OM与N₂₄₀-OM_1/2,N₃₀₀与N₂₄₀)间差异不显著.受干旱影响,土壤水分是控制油葵田土壤N₂O排放的主要环境因素.有机肥与无机肥配施处理下N₂O排放速率与NH₄⁺-N含量呈显著正相关,而所有处理下N₂O排放速率与土壤NO₃^--N含量均不相关,表明添加有机肥会持续改善土壤NH₄⁺-N供给进而增加N2O排放.

 

黄土高原冬小麦田土壤CH₄通量对人工降水的短期响应

刘全全1,王俊1**,陈荣荣1,刘文兆2,Upendra M. Sainju3

2015, 26(1):  140-146. 

摘要 ( 1155 )   PDF (634KB) ( 228 )  

为了解黄土高原旱作农田土壤CH₄排放对不同降水事件的短期响应过程,分别在冬小麦拔节期和夏闲期进行了人工模拟降水试验,对1～32 mm不同降水量模拟降水后0～72 h土壤CH₄排放通量进行了观测.结果表明: 模拟降水后旱作农田土壤CH₄排放通量变化特征表现出两种不同的模式:低降水量(1、3和8 mm)处理为波动变化,高降水量(16和32 mm)处理呈单峰型变化.降水后72 h土壤CH₄累积通量(CH₄-C)与降水量(P)呈显著线性正相关(冬小麦拔节期:CH₄-C=2.45P-6.09,R²=0.92,P<0.01;夏闲期:CH₄-C=2.43P-4.73, R²=0.91,P<0.01).相关分析表明,土壤CH₄通量与土壤含水量和土壤微生物生物量碳含量显著相关,而与土壤温度不相关.少量降水(1～8 mm)可以在短期内促进旱作农田土壤对CH₄的吸收,加强土壤作为大气CH₄汇的强度,然而这种促进作用也会随降水量的增大和降水的下渗而削弱.较大降水(≥16 mm)可以刺激土壤产甲烷菌活性促进CH₄释放,在短期内使旱作农田土壤由单一的汇功能转变为汇源双重功能.

 

中国南方双季稻田转菜地对CO₂和CH₄通量的影响

袁野1,2,刘长红3,戴晓琴1,4**,王辉民1,4

2015, 26(1):  147-154. 

摘要 ( 1214 )   PDF (645KB) ( 248 )  

采用静态箱-气相色谱法观测了我国南方亚热带水稻田转为旱作蔬菜地后第1年的CO₂和CH₄通量变化,旨在探索稻田转菜地初期对CO₂和CH₄通量的影响.结果表明: CO₂通量因蔬菜种类、生长状况及生长季节的不同而不同.种植豇豆菜地CO₂通量显著高于稻田,种植辣椒菜地CO₂通量则显著低于稻田.稻田转菜地CH₄通量从6.96 mg C·m^-2·h^-1显著下降到-0.004 mg C·m^-2·h^-1(P<0.001).转菜地后CO₂和CH₄的净累积碳吸收为543 kg C·hm^-2,显著低于稻田的3641 kg C·hm^-2,但由净CO₂和CH₄排放造成的增温效应无显著差异.转成菜地1年后的土壤有机碳含量有所升高,且10～20 cm土层显著高于对照水稻田.


 

覆膜对绿洲棉田土壤CO₂通量和CO₂浓度的影响

俞永祥1,2,赵成义1**,贾宏涛3,于波1,2,周天河1,2,杨与广1,2,赵华4

2015, 26(1):  155-160. 

摘要 ( 1233 )   PDF (783KB) ( 225 )  

基于静态箱法和气井法分别测定新疆棉田覆膜位置的土壤CO₂通量和CO₂浓度.结果表明: 土壤CO₂通量和CO₂浓度时间变化特征与土壤温度变化趋势一致,均表现为7月较高,10月最低.观测期内,棉田土壤CO₂累积排放量非覆膜处理为2032.81 kg C·hm^-2,覆膜处理为1871.95 kg C·hm^-2;而1 m深度内土壤CO₂浓度非覆膜处理为2165～23986 μL·L^-1,覆膜处理为5137～25945 μL·L^-1,即覆膜减少了棉田土壤排放CO₂的同时增加了土壤CO₂积累量.覆膜和非覆膜处理下不同深度土壤CO₂浓度和CO₂通量的相关系数分别为0.60～0.73和0.57～0.75,表明地表释放的CO₂强烈依赖于土壤剖面储存的CO2.覆膜和非覆膜处理下Q₁₀值分别为2.77和2.48,表明覆膜处理下的土壤CO₂通量对土壤温度变化的响应更敏感.


 

添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响

杨岩1,2,孙钦平2,李妮2,刘春生1**,李吉进2,刘本生2,邹国元2

2015, 26(1):  161-167. 

摘要 ( 1580 )   PDF (620KB) ( 258 )  

为研究过磷酸钙不同添加量对蔬菜废弃物堆肥过程中氨气和温室气体排放的影响,以生菜的废弃菜叶和玉米秸秆为原料,以过磷酸钙肥料为添加剂,进行了27 d的曝气供氧堆肥,对堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放(N₂O、CH₄和CO₂)进行了监测.试验共设6个处理,除CK处理(不添加过磷酸钙)外,其余处理依次根据混合物料初始总氮物质量的5%、10%、15%、20%和25%的比例添加过磷酸钙.结果表明: 添加过磷酸钙对减少堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放均有明显效果,氨挥发总量较CK减少了4.0％～16.7％,总温室气体CO₂排放当量减少了10.2％～20.8％.堆肥过程中排放的NH₃对温室效应的贡献相对较大,各处理NH₃的CO₂排放当量为59.90～81.58 kg·t^-1,占4种气体总CO₂排放当量的69％～77％.蔬菜废弃物堆肥过程中适量添加过磷酸钙是减少氨挥发和温室气体排放并提高堆肥品质的有效措施.

 

长期不同耕作与秸秆还田对土壤养分库容及重金属Cd的影响

汤文光1,肖小平1,唐海明1,张海林2**,陈阜2,陈中督2,薛建福2,杨光立1

2015, 26(1):  168-176. 

摘要 ( 1671 )   PDF (634KB) ( 268 )  

于2005—2013年在湖南宁乡双季稻田开展免耕秸秆还田(NTS)、翻耕秸秆还田(CTS)、翻耕秸秆不还田(CT)、旋耕秸秆还田(RTS)4种不同耕作方式与秸秆还田试验,分析不同耕作方式与秸秆还田对土壤养分含量、养分库容量及重金属Cd的影响,为稻田合理耕作与重金属Cd污染修复提供理论依据.结果表明: 耕作措施与秸秆还田主要影响0～10 cm耕层土壤性状;长期翻耕和旋耕提高了土壤养分含量,增强了土壤通气性,但耕层变浅,养分库容降低,土壤Cd含量显著偏高,水稻植株地上部分富集Cd能力相对较低;长期免耕增加了表层土壤容重,土壤养分含量较低,但养分库容相对较高,水稻植株地上部分富集Cd能力较强;秸秆还田显著增加了土壤养分含量和阳离子交换量,增加了耕层深度和土壤养分库容量,增强了土壤的保肥能力,但同时也将秸秆中富集的Cd重新归还到稻田土壤中,不利于土壤Cd的转移修复.因此,长期单一耕作方式和长期秸秆还田均存在一定弊端,需改进耕作和秸秆还田方式,如实行翻耕、旋耕与免耕相结合的土壤轮耕或深松耕,以及减少秸秆还田量或实行秸秆轮还,在改善土壤肥力的同时,实现土壤污染的有效修复.


 

川中丘陵县域土壤碳氮比空间变异特征及其影响因素

罗由林,李启权**,王昌全,张维,张浩,李林鲜,陈俊伟,马煜

2015, 26(1):  177-185. 

摘要 ( 1293 )   PDF (1295KB) ( 323 )  

以四川仁寿县为案例区,通过实地采样分析了该紫色丘陵区县域尺度上土壤碳氮比的空间变异特征及其影响因素.结果表明: 研究区表层土壤碳氮比(C/N)在4.84～21.79之间,平均值为11.93,变异系数26.3%,属中等程度的空间变异.半方差分析表明,土壤C/N的块金效应为73.0%,其空间分布受结构性因素和随机因素的共同影响,但受随机性因素的影响更大;土壤C/N的空间分布特征表现为西北和东南高、中部低的趋势,大部分区域土壤C/N处于10.0～13.5之间.成土母质、土壤类型、地形和土地利用方式对土壤C/N的影响显著(P<0.05);地形因子中高程和坡度与土壤C/N呈显著正相关关系(P<0.05),成土母质可解释土壤C/N 8.7%的空间变异,土类、亚类和土属的解释能力分别为3.8%、5.0%、8.7%,地形因子的解释能力为0.8%;土地利用方式对土壤C/N空间变异影响程度最高,达到23.9%,是调控该区域土壤C/N的重要因素.

 

 

东北地区高温对玉米生产的影响及对策

尹小刚1,王猛1,孔箐锌2,王占彪1,张海林1,褚庆全1,文新亚1,陈阜1**

2015, 26(1):  186-198. 

摘要 ( 1720 )   PDF (2903KB) ( 286 )  

极端高温是制约东北农作区玉米生产的主要气象灾害之一.本文通过研究气候变暖背景下玉米不同生育时期内日最高温度大于30 ℃的积温(AT)和日最高温度大于30 ℃的天数(AD)的时空变化特征,分析了极端高温对东北农作区不同地区玉米生产的影响,并探讨了应对高温的对策.结果表明: 1961—2010年,东北农作区玉米生育期内温度显著升高,开花期(花前花后20 d)最高温度明显大于其他生育时期,玉米全生育期、营养生长期(播种到开花前11 d)、花期和生育后期(开花后11 d到收获)4个时期日最高温度的气候趋向率分别为0.16、0.14、0.06和0.23 ℃·10 a^-1.近50年东北农作区玉米全生育期AT明显增加,西南部地区的AT明显高于其他区域,营养生长期AT的增加趋势明显大于其他两个时期.玉米全生育期AD明显增加,高值区也主要集中在西南部地区,生育后期的AD的增加趋势大于其他两个生育时期.东北农作区玉米生育期内极端高温显著影响玉米生产,其中营养生长期的极端高温对玉米产量的不利影响十分显著,松辽平原地区玉米生产的高温风险明显大于其他地区.优化作物布局,培育耐高温品种,调整玉米生产管理措施,构建防灾减灾玉米生产体系是东北农作区玉米生产应对高温风险的有效措施.

 

政策与农耕:石咀头村40年景观变迁

王晓军1**,周洋1,鄢彦斌2,李蕾2

2015, 26(1):  199-206. 

摘要 ( 1639 )   PDF (1545KB) ( 193 )  

在现代化导向的农业政策驱动下,中国传统乡村景观格局正在发生着深刻的变化.本研究采用地理学与人类学相结合的地理空间方法,通过参与式地理信息系统(PGIS)工具对晋西北一个典型农耕村庄40年来农耕景观变迁进行制图、调查与评价,寻找相应时期农业政策对农耕景观变迁的影响,分析农业政策的利与弊.结果表明: 中国传统多样化种植正逐渐被工业化单一种植的农耕景观格局所代替,这些农耕变迁背后的驱动力在于一系列农业政策是以中国农耕体系的工业现代化为指针的,这些政策的目标是要引领传统农耕体系向“现代化”农业快速转变,但其结果却导致了传统农耕体系的衰落.所研究村庄的传统农耕体系在40年间迅速消失,而正是这一体系维持了当地千百年的食品安全与土地健康.本文建议,未来农业政策的制定者应在短期的农业经济收益与长期的农业可持续性之间寻求一种更合理的平衡,这也是全球变化背景下农业生态可持续发展的原则所要求的.


 

水田化进程中的富锦市耕地景观格局演化规律

杜国明1,2**,潘涛1,尹哲睿1,董金玮3

2015, 26(1):  207-214. 

摘要 ( 1449 )   PDF (766KB) ( 300 )  

全球气候变化对我国北方旱区农业生产与农业生态系统产生了深刻影响,而耕地布局调整及内部结构变化是对全球气候变化做出的重要适应性措施.耕地景观格局是农业生态系统的空间表象,其演化对区域农业生态系统结构与功能具有重要影响.基于富锦市2000、2013年Landsat TM遥感影像数据源,采用景观指数标准法与数理统计法从耕地组分、空间配置、斑块特征角度探究区域水田化过程中耕地景观演化的基本规律.结果表明: 2000年富锦市耕地面积为51.24万hm2,垦殖率60.4%,水田占耕地比率6.7%,其中,农区、垦区的水田比率分别为5.5%、8.3%,均处于水田化初始阶段;到2013年,富锦市耕地面积达到
69.93万hm²,垦殖率上升至82.4%,水田比率54.1%,整体处于水田化中期阶段,其中,农区水田比率33.6%,初步进入水田化中期阶段,垦区水田比率83.4%,处于水田化末期阶段.水田化初始阶段,富锦市耕地斑块数量为2311块,其中,农区为1010块、垦区为1301块;各区域斑块变异系数、形状指数数值呈现旱地大、水田小的共性;旱地平均斑块面积较大,最大斑块指数均在60.0%以上;连通性以旱地为主,斑块密度普遍具有旱地低、水田高的特征;空间格局上旱地呈集聚分布,水田点星镶嵌.水田化向中期、末期阶段演化中,耕地斑块总数增加,水田、旱地具有异速增长特征;斑块变异系数水田逐步增加、旱地呈波动趋势;形状指数水田先升后降、旱地逐渐降低;平均斑块面积水田逐步增加，旱地相反;斑块密度旱地日渐上升，水田日益降低;连通性指数由旱地持续向水田转变,旱地优势性不断减弱,水田优势性不断增强;空间格局向部分水旱交错相间分布，部分水田集聚分布演变.垦区与农区不同的土地制度与农业经营方式对水田化进程具有显著影响.


 

基于农户受偿意愿的农田生态补偿——以湖北省京山县为例

余亮亮,蔡银莺**

2015, 26(1):  215-223. 

摘要 ( 1185 )   PDF (639KB) ( 227 )  

农产品主产区的耕地保护是关系到全国农产品供给安全的重要问题.本文以湖北省京山县为例,以环境友好型农业生产的机会成本损失为基础,综合考虑农户的受偿意愿,确定出农田生态补偿额度,并通过构建Tobit回归模型分析影响农户受偿额度的相关因素.研究表明: 在对保护性耕作有经济补偿的前提下,分别有77.1%和64.7%的受访农户愿意减少化肥和农药施用量.随着化肥、农药的减少比例从<10%增加到>50%,农户的机会成本分别由1198、5850元·hm^-2·a^-1增加到9698、9750元·hm^-2·a^-1,农户的受偿额度分别由4750、7313元·hm^-2·a^-1增加到9781、12393元·hm^-2·a^-1,在同等减少比例下,农户对农药减少的机会成本和受偿额度都大于化肥减少的机会成本和受偿额度,且基于农户意愿的受偿额度要大于其机会成本损失额度.距离城镇远近、对农田生态环境的认知、改善农田生态环境期望指数对农户减少化肥施用受偿额度有正向显著影响,而受教育程度和村集体经济状况有负向显著影响.家庭农业收入占比、对农田生态环境的认知、改善农田生态环境期望指数对农户减少农药施用受偿额度有正向显著影响,而家庭年现金收入和村集体经济状况有负向显著影响.

 


 

预测未来40年气候变化对我国玉米产量的影响

马玉平1**,孙琳丽2,俄有浩1,吴玮3

2015, 26(1):  224-232. 

摘要 ( 1896 )   PDF (810KB) ( 281 )  

气候变化将对我国农业生产造成重要影响.传统的积分回归模型和最新的气候预测相结合可能适合评估未来气候变化对作物产量的影响程度.本文首先利用积分回归方法建立了我国不同省区玉米产量与气象要素间的相关模型,然后利用最新的气候预测成果探讨了未来40年气候变化对我国玉米产量的可能影响,并分析了其原因.结果表明: 如果玉米品种改良以及目前的科技水平发展速度不变,未来40年我国玉米单产将以减产为主,且随时间递增有减幅增大趋势,但一般在5%以内.A2气候变化情景下,除2021—2030年外,我国玉米减产幅度最大的地区为东北,在2.3%～4.2%;西北、西南和长江中下游地区在2031年以后减产幅度也较大.B2气候变化情景下,东北地区在2031—2040年减产幅度最大,达5.3%;其余仍以西南和西北地区减产幅度较大.两种情景下,华北地区减产幅度均较小,一般在2.0%以内,而华南地区几乎不变.A2相较B2情景下,除2021—2030年外,其余年代的绝大多数地区减产幅度均更大.各旬降水量在我国北方地区对玉米产量几乎都为正效应,而各旬温度对我国各省区玉米产量一般为负效应.未来我国各省区玉米减产的主要原因是气温升高,仅个别省份减产与降水量减少有关.不同方法对未来我国玉米产量变化的评估结果很不一致.进一步增强评估准确性一要考虑品种和科技进步因素的影响,二要增强各类评估模型的机理性.

 

 

近30年辽宁玉米水分适宜度时空演变特征及农业干旱评估

蔡福,张淑杰,纪瑞鹏,米娜,武晋雯,张玉书**

2015, 26(1):  233-240. 

摘要 ( 1250 )   PDF (2343KB) ( 302 )  

引入农业气象干旱指标建立发育期尺度的玉米水分适宜度模型,利用1981—2010年辽宁52个气象站玉米发育期及常规气象数据,采用气候趋势分析和突变分析方法对玉米水分适宜度时空演变特征及农业干旱进行分析和评估.结果表明: 不同发育期水分适宜度变化趋势不同,出苗至七叶期(Ⅱ)、拔节至抽雄期(Ⅳ)及乳熟至成熟期(Ⅵ)分别在1994、1996和1999年发生气候突变,在30年内播种至出苗期(Ⅰ)、七叶至拔节期(Ⅲ)、Ⅳ和抽雄至乳熟期(Ⅴ)水分适宜度呈不显著增大趋势,Ⅱ和Ⅵ期呈减小趋势,其中Ⅵ期达到显著水平.水分适宜度气候趋势存在空间差异,不同等级干旱在各发育期发生的概率不同,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅵ期辽宁仅部分地区水分适宜度增大或减小趋势显著,这4个时期辽西北和辽南地区是水分适宜度高变异性区域,也是中、重度干旱的高发地区,而Ⅳ和Ⅴ期干旱发生频率较低,仅在相应地区发生轻、中度干旱.区域平均的水分适宜度能够对区域尺度上的农业干旱进行很好的评价.


 

内蒙古河套灌区春玉米苗期光温指标

武荣盛,吴瑞芬**,侯琼,赵慧颖,孙小龙,金林雪,朝鲁门

2015, 26(1):  241-248. 

摘要 ( 1403 )   PDF (893KB) ( 233 )  

利用2012—2013年在内蒙古河套灌区巴彦淖尔市的春玉米分期播种试验数据,结合农业气象站多年的作物观测资料,分析了河套灌区光温条件变化对春玉米苗期生长发育的影响,得到不同适宜度光温指标体系,并应用多项式拟合方法将温度指标插值到苗期生长的每一天,形成动态连续温度指标曲线,可以更客观和精细地反映温度对春玉米苗期生长发育的影响.结果表明: 播种出苗期和出苗拔节期温度每上升1 ℃,出苗速率和发育速率分别约提升11%和12%,生物学下限温度分别为7.4和11.9 ℃;播种出苗期适宜温度为16.0～18.0 ℃,三叶期叶面积指数可达0.0172以上;出苗-拔节阶段适宜温度为21.6～23.0 ℃,气温越高,地上部光合作用越强,叶片和植株生长越快,拔节期叶面积指数和株高分别可达2.15和120 cm以上;出苗拔节阶段日照百分率≥74%、平均日照时数≥11.0 h·d^-1或总日照时数≥540 h,植株叶片干质量可达34 g以上.

 

 

近20年气候变暖对东北水稻生育期和产量的影响

侯雯嘉,耿婷,陈群,陈长青**

2015, 26(1):  249-259. 

摘要 ( 2376 )   PDF (1291KB) ( 533 )  

为探究近20年气候变暖对东北地区水稻生育期和产量的影响,利用东北三省近20年水稻生育期、产量数据和气候观测数据,采用数理统计等方法进行分析.结果表明: 1989—2009年东北三省水稻生长季日平均温度、最高温度和最低温度均呈上升趋势,降水量均呈下降趋势.与1990s相比,2000s黑龙江、吉林和辽宁三省水稻全生育期分别延长了14、4.5和5.1 d.东北地区5、6和9月温度升高可延长水稻全生育期,而7月温度升高则缩短生育期.除黑龙江省外,东北地区的审定品种和观测站点水稻生育期均呈相似的变化趋势,审定品种生育期的延长是导致观测站点水稻生育期延长的主要原因.东北地区日平均温度、最低温度和最高温度的变化均会影响水稻产量,温度上升对黑龙江省的增产效应较明显,尤其是三江平原以西地区.除辽宁省南部以外,其他地区升温均表现为增产.东北地区可以采取育种、栽培和耕作等措施充分挖掘水稻适应气候变暖的能力.


 

气候变化对松嫩平原水稻灌溉需水量的影响

黄志刚1,2**,王小立1,肖烨1,杨飞3,王晨溪1

2015, 26(1):  260-268. 

摘要 ( 1800 )   PDF (2051KB) ( 227 )  

以水稻为研究对象,选取松嫩平原20个国家气象台站和国家气象中心提供的格点气象数据,采用作物系数法和McCloud模型及PM模型估算水稻需水量,应用水量平衡模型估算水稻灌溉需水量,分析水稻生育期内需水量变化规律.结果表明: 历史时期和气候变化情景下,松嫩平原水稻全生育期和生育中期(L_mid时段)灌溉需水量等值线沿西南东北方向递减,同一灌溉需水量等值线北移.历史时期和气候变化情景下水稻全生育期灌溉需水量随年代呈波动增加趋势,其中前者以44.2 mm·10 a^-1速度增加,后者以19.9 mm·10 a^-1速度增加.历史时期和气候变化情景下L_mid时段水稻灌溉需水量随年代均呈波动增加趋势,其中前者显著增加,后者增加不显著.气候变化情景对水稻需水量的贡献率为波动上升,与1970s相比,2000s气候变化对水稻需水量的贡献率为23.6%,增加14.8×10⁸ m³灌溉水量;2040s气候变化对水稻需水量的贡献率为34.4%,增加21.2×10⁸ m³灌溉水量.

 

 

近50年山东省农业气候资源变化特征

董旭光1**,李胜利2,石振彬3,邱粲1

2015, 26(1):  269-277. 

摘要 ( 1261 )   PDF (2125KB) ( 300 )  

利用山东省90个气象站1961—2010年逐日气象观测数据,比较分析了该区域冬小麦和夏玉米生长季光、热、水等农业气候资源的时空变化特征.结果表明: 研究期间,山东省冬小麦和夏玉米生长季各项气温指标均呈显著升高趋势,冬小麦生长季升高趋势更明显;日照时数显著减少;降水量和干燥度无显著变化;夏玉米生长季蒸散量显著减少.冬小麦和夏玉米生长季各农业气候资源呈大致的经向或纬向递增或递减的空间分布.不同区域各农业气候资源历年变化特征差异明显,鲁西地区各气温指标升高趋势较弱,鲁中和鲁西南地区日照时数减少趋势最显著,鲁西地区蒸散量和干燥度减少趋势最显著,鲁中和鲁东南地区冬小麦生长季降水量增加趋势较明显,鲁中和鲁南地区夏玉米生长季降水量增加趋势较明显.山东省热量资源的增加有利于冬小麦生长季各阶段的发育,但植物病虫害的防治难度及农作物遭受高温热害的风险加大,日照时数减少不利于农作物生长期的光合作用,蒸散量减少则有利于土壤水分的保存.


 

基于GIS的阴山旱作区马铃薯种植农业气候区划

苗百岭1,2,侯琼2,梁存柱1**

2015, 26(1):  278-282. 

摘要 ( 1039 )   PDF (1023KB) ( 203 )  

利用阴山地区以及周边34个气象站近30年(1982—2010年)的气象观测资料,采用相关和回归分析等方法,分区域分析了影响马铃薯产量的关键气象因子,在此基础上,确定以生长季平均温差、降雨量为阴山旱作区马铃薯种植气候区划指标.基于GIS技术,利用小网格推算模型对区划指标进行空间插值,制作了阴山旱作区马铃薯气候区划图.结果表明: 高产区主要位于前山的大部分地区和后山南部一带,中产区主要集中在后山中部和前山西北部地区,低产区集中在阴山北部;同时对马铃薯产量空间分布特征进行了分析,并用产量相对变率分析了阴山旱作区马铃薯生产的稳定性,研究结果将为阴山旱作区马铃薯种植规划提供科学依据.


 

综合评述

华北平原典型农田氮素与水分循环

裴宏伟1,2,沈彦俊1**,刘昌明1

2015, 26(1):  283-296. 

摘要 ( 2154 )   PDF (1257KB) ( 251 )  

华北平原近几十年的粮食生产伴随着强烈的地下水开采和化肥投入.高强度的农业活动改变了农田生态系统原有的物质循环和能量过程,同时给地区水土资源乃至粮食安全带来潜在的风险.本文通过对近20年有关华北平原冬小麦夏玉米典型农田氮素循环、水分循环研究的分析,并结合气象数据及田间试验观测结果,综合计算得到该一年两熟轮作农田生态系统氮水循环的主要通量.在氮素循环方面,华北平原小麦玉米轮作体系农田每年经由化肥施入的氮素约为523 kg N·hm^-2,有机肥施入74 kg N·hm^-2,大气沉降23 kg N·hm^-2,灌溉水带入12 kg N·hm^-2,共632 kg N·hm^-2;在主要的氮素输出项中,作物吸收289 kg N·hm^-2,土壤残留77 kg N·hm^-2,淋失到根区外104 kg N·hm^-2,氨挥发52 kg N·hm^-2,硝化反硝化过程损失10 kg N·hm^-2,共计532 kg N·hm^-2.由于各研究案例本身以及综合分析时纳入的不确定性，致使氮素收支并不平衡.在水分循环方面,年平均降水量557 mm,灌溉量340 mm,蒸散约762 mm,根区向下的入渗量约135 mm.鉴于氮水平衡过程的不确定性,应尽快开展多学科并举的大型农田氮水耦合试验研究,揭示氮素与水分在土壤植物大气系统的运移转化规律,以及两者相互影响制约的机制和特定生理化学过程的临界点/阈值的确定,以实现水土资源的可持续利用.

 

 

农田生态系统温室气体减排技术评价指标

李建政,王迎春,王立刚**,李虎,邱建军,王道龙

2015, 26(1):  297-303. 

摘要 ( 2099 )   PDF (664KB) ( 269 )  

目前,国内外学者很少从评价的角度去研究农田温室气体减排技术,缺乏完整性和统一性的评价指标,不利于对农田管理技术进行科学的判断.本研究汇总了当前可作为农田减排技术评价的指标,遵循代表性、客观性、完整性、主导性和可操作性原则,对各项指标的合理性进行了分析,依据我国农业生产实际情况,确定了农田生态系统温室气体减排技术的评价指标.以单位面积粮食产量作为约束性指标,温室气体排放强度(单位产量下的温室气体排放总量)作为综合指标,并将粮食产量、土壤有机碳变化、N₂O直接排放、水田CH₄排放与农田投入直接和间接排放作为后者的分项指标;依据温室气体排放强度计算公式,能够科学、系统地评价农田减排技术的温室效应,可为我国农田减排技术的提出和推广提供科学依据.

 

生物质炭对土壤养分淋溶的影响及潜在机理研究进展

刘玉学1,2,吕豪豪1,2,石岩1,3,王耀锋1,钟哲科2,4,杨生茂1,2**

2015, 26(1):  304-310. 

摘要 ( 3159 )   PDF (442KB) ( 383 )  

农田生态系统中土壤养分淋溶控制一直是农业环境领域的研究热点.生物质炭因其特殊的理化性质,具有增加土壤碳库储量、改善土壤质量和提高作物产量等作用.作为一种外源输入的新型功能材料,生物质炭将直接或间接参与农田生态系统土壤养分循环,并对土壤养分淋溶产生重要影响.本文重点针对生物质炭影响土壤养分淋溶的内在因素(如:生物质炭的物理和化学性质及其与土壤生物的相互作用等)进行分析,并结合生物质炭添加量、土壤类型、土层深度、施肥情况、时间动态变化等外在因素,对生物质炭影响土壤氮磷等养分淋溶情况进行了综述.在此基础上,阐明了生物质炭对土壤养分淋溶的4种潜在影响机制:即通过微孔结构或表面电荷直接吸附养分、通过影响土壤持水能力影响养分淋溶、通过与土壤微生物的相互作用影响养分循环、被吸附的养分优先通过细微生物质炭颗粒发生迁移.最后对生物质炭与土壤养分流失控制领域的研究方向进行了展望.


 

盐碱地生境中丛枝菌根真菌多样性与功能变化特征

杨海霞1,2,郭绍霞1,2,刘润进1**

2015, 26(1):  311-320. 

摘要 ( 1489 )   PDF (1271KB) ( 299 )  

丛枝菌根(AM)真菌广泛分布于土壤生态系统中,是土壤生物重要的功能组分,对促进土壤演化、保持土壤健康与可持续生产力具有不可替代的作用.盐碱地属于特殊生境之一,在人类活动对自然界的影响、硫和氮沉降增大、臭氧增加、温室效应增强、气候异常、外来生物入侵等一系列因素影响下,盐碱土壤的盐渍化、土壤生物多样性与功能也必然随之变化,进而影响到农林牧业生产和生态系统生产力的可持续发展.在简要介绍全球变化背景下盐碱地面积与次生盐渍化变化特点的基础上,重点综述了盐碱地生境中AM真菌多样性及其功能的变化特征;分析了影响AM真菌多样性与功能的因子及其变化特点,旨在为进一步探讨全球变化背景下盐碱地生境中AM真菌的地位、角色和作用,为有效修复盐碱地农田生态系统提供新的思路和途径.


 

基于系统性策略的灌溉水资源时空优化配置

程帅1,2,张树清1**

2015, 26(1):  321-330. 

摘要 ( 1118 )   PDF (1257KB) ( 224 )  

随着社会、经济的发展以及人口数量的急剧增长,人类对水资源的需求量越来越大.在水资源日益短缺的情况下,科学合理地规划与管理灌溉水资源对提高水分利用率和保障粮食安全具有十分重要的意义.研究人员对此开展了大量卓有成效的工作,但多专注于特定的方面或尺度,深入性很强,系统性、整体性较弱.本文从管理的综合性与技术的集成性出发,提出了用于灌溉水资源时空优化配置的多层次多尺度框架,并阐明了框架内各组成部分的基础理论,以智能算法在各类模型求解中的应用为主线回顾和总结了前人的研究成果.基于系统性策略来研究灌溉水资源优化配置问题,既可以从时间尺度上总体控制灌溉用水总量,也可以从空间尺度上减少灌溉水量的损失,为提升灌区灌溉水资源管理水平,提高水分生产率以保障粮食安全提供科学依据与技术支撑.