连作烟草根系分泌物鉴定及潜在化感物质的筛选研究

为探索长期连作状态下烟草根系分泌物内含有的化感物质组成成分,设置石英砂栽培和连作土壤栽培2种烟草培养处理,对2种烟草不同生长时期的根系分泌物进行提取,利用超高效液相色谱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry,UHPLC-MS/MS)对提取的根系分泌物进行分析,通过数据库比对、差异分析和时间聚类分析等方法筛选连作烟草根系分泌物中潜在的化感物质。结果表明,共筛选出11类潜在化感物质,分别为生物碱、萜类、胺类、有机酸、苯酸及其衍生物、脂肪酸、酚类、氨基酸和多肽、香豆素、肉桂酸及其衍生物和其他。生物碱、萜类、胺类和有机酸4类化合物相对含量占所有化合物的73.3%。L-烟碱、熊果酸、β-氨基丙腈、5-羟基吲哚乙酸、早熟素Ⅱ、单乙基己基邻苯二甲酸、己内酰胺、姜酚、L-乳酸、邻苯二甲酸二乙酯和2,3-二氢-3,5-二羟基-2-氧代-3-吲哚乙酸甲酯是连作烟草根系分泌物中相对含量较高的潜在化感物质。研究结果为烟草根系化感物质的化感作用研究及缓解烟草连作障碍方法研究提供理论基础。

广西甘蔗碳汇测算方法研究及时空格局分析

为了实现广西全区植被减源增汇目标,对广西主要经济作物甘蔗的碳吸收和碳排放量进行科学的测算,并开展甘蔗碳汇时空格局的研究分析;利用广西全区14个地级市2010—2020年甘蔗产量、农资投入等相关统计数据测算广西全区甘蔗净碳汇量,并运用空间自相关分析法分析2005—2020年间广西各市时空分布格局。结果表明:2010—2020年,广西全区甘蔗净碳汇量逐步上升;2005—2020年,广西全区甘蔗碳汇量在地级市尺度下不存在明显的全局空间自相关关系;广西全区甘蔗碳汇量逐步形成以南宁市为核心的局部溢出格局,充分利用南宁市的技术、产业优势扩大甘蔗碳汇的空间溢出效应,对提高广西全区的甘蔗碳汇水平至关重要。

钝学累功 鸿业远图: 农业生态学与生态农业探索

生态学(ecology),传统上是研究有机体与环境相互关系及其作用机制的一门科学,侧重研究生物个体适应环境变化的机制、种群增长规律、群落演替规律、生态系统结构与功能及其调控等,属于生物学的一个分支学科。随着学科发展和社会推动,生态学逐步拓展成为一门交叉学科,综合自然科学、工程技术科学及人文社会科学的成果,不但重视生物与自然环境的关系,还重视人与自然的关系。在我国,自2011年起,生态学成为服务于社会健康、稳定、可持续发展的一级学科。

中国农业生态学与生态农业研究早期阶段的“燎原星火”——以1975年至2000年公开的部分资料为依据

20世纪的最后25年是中国内地的农业生态与生态农业理念推广、科研探索及人才队伍成长的早期阶段。本文基于中国知网系统、国家自然科学基金委员会大数据知识管理服务门户、中国生态学学会官网、中国科学院野外台站网,《中国生态农业学报》《农业环境科学学报》《农业资源与环境学报》《生态与农村环境学报》《农业现代化研究》《生态学杂志》等多种农业生态学与生态农业有关学术期刊网站及孔夫子旧书网,对1975—2000年期间,中国内地从事农业生态学与生态农业研究比较有影响力的学术平台(单位)和学者、公开出版的部分著作名录、国家自然科学基金生态学领域(C03)与农业生态相关的立项项目、中国知网系统内中文学术期刊发表的相关论文要素分析(发表年份、作者、所在单位、刊载期刊等)、被引次数及相关期刊创刊号特邀专论为依据的重要学术论文和学术论著题录进行了粗略的统计和分析,分析描述了早期阶段农业生态学及生态农业研究的热点及其变化过程。此外,本文还陈列和介绍了中国生态学学会农业生态专业委员会自成立至2000年期间组织和主办的十届全国农业生态学学术研讨会情况以及专业委员会的工作发展。本文为关心和支持中国农业生态学与生态农业建设的各界人士了解20世纪最后25年里中国农业生态学领域的大致概貌提供了一个粗略小结,也是对既往时代的认同、肯定和对现世同人的鼓励鞭策。

人工湿地在乌梁素海水环境治理中的应用研究

本文根据河套灌区地理特点、农业面源污染产生、发生和发展的特征,以及造成乌梁素海水污染形成的成因,提出对河套灌区排水沟旁侧低洼地进行工程改造以形成表面流人工湿地沟塘系统,探索人工表面流湿地在河套灌区的适用性,并对表面流湿地构建的关键技术开展研究,以期为今后大面积利用人工湿地净化农田排水提供理论依据,以期最大程度削减当地农田排水中的排入乌梁素海的污染物总量,从根本上改善乌梁素海水环境。

区域三生系统协同发展水平评价及障碍因素分析——以河北省为例

河北“三生系统”实现协同发展,才能保障实现京津冀生态环境支撑区的定位。通过耦合协调度模型和障碍度模型分析了河北2011—2021年“三生系统”协同发展水平及障碍因素。结果发现:河北省2011—2021年“三生系统”耦合协调发展水平处于较低水平、逐渐改善的状态,可提升空间较大;河北省“三生系统”评价指标人均耕地面积、人均通讯设施、区域环境噪声值、单位GDP化学需氧量排放量、产业结构高级化、空气质量优良天数比率、城镇恩格尔系数是当前“三生系统”协同发展的主要障碍因素。

构建科教企融合式实验教学模式的探究

为了全面提高草业科学专业创新人才的培养质量,构建了科教企协同融合的实验教学模式。该模式创建了多学科交叉融合的草业科学实验教学体系,搭建了教学实验室—高新科研平台—野外试验站—行业企业等多元化的实践教学平台体系,建立了院士领衔的实验课程教学团队发展成长体系,融汇了创新实践内容—平台—指导—竞赛于一体,以科教企协同融合支撑学生的自主创新创业;从课程思政、以能力培养为核心的课程教学、学科特色教学资源和有组织的教学研究等方面开展了实验教学体系的综合改革建设,夯实学生的创新创业实践基础。该模式显著提高了创新人才培养质量,支撑了兰州大学获批建设国家级一流草业科学专业和草学学科。

水分及秸秆覆盖对夏玉米土壤呼吸及碳平衡的影响

【目的】充分发挥秸秆覆盖与适宜灌溉对作物增产及土壤固碳减排的各自优势及二者协同效应,建立减排增产节水的高效农田管理模式。【方法】以豫东地区夏玉米为研究对象,设置覆盖方式(秸秆覆盖(S)和无覆盖(N))和灌水控制下限(田间持水率(FC)的50%(W1)、60%(W2)、70%(W3)、80%(W4))两因素试验,系统研究水分及秸秆覆盖对土壤碳排放总量、土壤微生物异氧呼吸碳释放量和农田净初级生产力固碳量影响。【结果】秸秆覆盖和灌水增加了土壤呼吸、农田净初级生产力固碳量和土壤微生物异氧呼吸碳释放量,其中SW4处理均最高,与SW3、NW4处理差异不显著。SW3处理净生态系统生产力(NEP)和碳排放效率均最高,分别较其他处理高3.99%~245.74%和2.35%~138.80%。与SW4处理相比,SW3处理在节约灌水的前提下,农田净生态系统生产力提高2.99%,碳排放效率提高2.35%。【结论】综合考虑农田净生态系统生产力和碳排放效率,SW3处理(灌水控制下限为70%FC+秸秆覆盖)可以作为节水、减排、增产的农田管理模式。

新疆农业面源污染研究进展

农业面源污染具有来源广、危害大、潜伏周期长等特点。针对新疆农业面源污染现状不明确的问题,本文收集整理了有关新疆农业面源污染的研究报道,从污染态势、污染风险源、面源污染模型以及治理对策等几个维度总结了新疆农业面源污染的研究进展。

江苏省冬小麦需水量时空变化特征及气候影响因素分析

为实现江苏省冬小麦科学灌溉、提高农业用水效率,明晰江苏省冬小麦需水量及气候影响因素的时空变化特征,为全省冬小麦灌溉管理及农业水资源高效利用提供科技支撑,基于江苏省共计12个地区2013-2022年冬小麦季相关气象资料,通过Penman-Montieth法计算近十年来江苏省冬小麦需水量,并利用Pearson相关分析法对近十年江苏省冬小麦需水量时空变化特征、需水特性以及气象影响因素进行了分析。近十年间江苏省年平均气温、日平均湿度、地表温度、降水量、蒸发量、平均日照时数均呈总体上升趋势,太阳总辐射量呈减小趋势。近十年来江苏省冬小麦本田期的需水量平均值为451.82~692.50 mm,年际变化范围在540.19~646.70 mm,不同年份间呈现减小的趋势,空间上则呈现由西北向东南递减的趋势。江苏省大部分地区冬小麦需水强度最小值出现在1月,5-6月抽穗期与灌浆期需水强度最大。江苏省冬小麦全生育期需水量与年均降雨量、日均湿度之间存在负相关关系,与年均水面蒸发量、年均日照时数、年平均气温间存在正相关关系,这其中以日均湿度、年均水面蒸发量、年均气温对冬小麦需水量的影响最为明显。并且,近十年冬小麦全生育期需水量的总体下降趋势可能是由于其与日均湿度明显更高的负相关性所导致。总之,近十年来江苏省冬小麦需水量逐年有下降趋势,且由西北向东南递减,此外全省日均湿度、年均水面蒸发量、年均气温是近年来冬小麦需水量变化的主要影响因素。

粪肥还田模式对麦田温室气体和氨排放及土壤固碳的影响

为明确不同类型粪肥还田和水稻秸秆还田对麦田温室气体和氨排放及土壤固碳量的影响,本研究设置化肥+水稻秸秆还田、堆肥配施化肥+水稻秸秆还田、沼液配施化肥+水稻秸秆还田、粪浆配施化肥+水稻秸秆还田和沼液配施化肥+水稻秸秆离田5种处理,分析不同粪肥还田模式对麦田碳氮气体排放、全球增温潜势(GWP)、净全球增温潜势(NGWP)和土壤固碳量的影响。结果表明:粪肥还田处理的累积CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O、NH_(3)排放量较化肥+水稻秸秆还田处理基本都有不同程度的增加。不同处理麦田GWP均以N_(2)O排放为主,贡献率为67.4%~74.9%,其中粪浆配施化肥+水稻秸秆还田处理的GWP最高。堆肥配施化肥+水稻秸秆还田处理的麦田NH_(3)累积排放量和气态氮(NH_(3)-N和N_(2)O-N)排放总量最大。沼液配施化肥+水稻秸秆还田处理麦田的GWP和耕层土壤固碳量分别比沼液配施化肥+水稻秸秆离田处理增加20.6%和2.87倍,NGWP由正转负。与化肥+水稻秸秆还田处理相比,粪肥配施化肥+水稻秸秆还田处理可以大幅提高麦田耕层土壤固碳量,且NGWP为负值,其中,粪浆配施化肥+水稻秸秆还田模式的效果最好。本研究结果可为粪肥利用和农田减排固碳提供依据。

茭虾共作对土壤氮磷含量和茭白干物质积累及氮磷钾吸收分配的影响

为探究茭白种养模式的施肥策略,设置茭虾共作(ZC)、茭白单作(Z)2个处理,研究茭虾共作对土壤氮磷含量、茭白产量和茭白干物质积累及氮磷钾吸收分配的影响。2021-2022年的研究结果显示,茭虾共作模式较茭白单作模式采茭期土壤中全氮、全磷、速效磷的含量分别提高了10.85%~38.89%、5.45%~13.79%、6.19%~61.79%,净茭产量提高了5.10%~19.54%,采茭期茭白茎、叶、净茭的干物质积累量分别增加14.41%~16.58%、10.28%~15.15%、10.57%~21.45%。2021年茭虾共作处理较茭白单作处理在采茭期叶的氮含量显著增加了25.74%,但在孕茭期茎中磷含量显著减少了16.76%;2022年氮肥减量、减量投喂下,茭虾共作处理较茭白单作处理在孕茭期茎的氮含量显著减少了23.75%,在分蘖期叶中磷含量显著减少了12.08%,2a全生育期同一器官的钾含量在2个处理间差异不显著。对于养分积累,2021年茭虾共作处理在分蘖期叶的氮、磷、钾积累量较茭白单作处理分别减少26.04%、27.27%、30.11%,但在采茭期茎的氮、钾积累量和叶的氮、磷积累量较茭白单作处理分别增加18.80%、38.41%和44.77%、35.71%;2022年在氮肥减量、饲料减量投喂下,茭虾共作处理在采茭期叶的磷积累量和茎的钾积累量较茭白单作处理显著增加30.0%和30.77%。关于养分分配,2种处理的茭白在孕茭期和采茭期氮素的分配均以茎、叶为主,而磷、钾元素的分配均以茎为主,茎分配比例在42%~66%。对于养分转运,2021年2种处理茭白的根、茎、叶在氮、磷转运上大多为表现为“库”器官,而在钾转运上大多表现为“源”器官;2022年氮肥减量、减量投喂下,茭白的根、茎、叶在氮、磷、钾转运量上大多表现为“源”器官。因此,在茭虾共作模式中适当减少肥料、饲料的投入,能促进形成合理的源库关系,有利于茭白产量的形成。

基于土地利用变化的洞庭湖生态经济区生态系统服务价值时空演变及相关性分析

土地利用变化是导致生态系统服务价值(ESV)变化的重要原因,以洞庭湖生态经济区为研究区,在3km×3km格网尺度下,基于2000—2020年土地利用变化定量测度洞庭湖生态经济区ESV并分析其时空特征及空间相关性。结果表明:洞庭湖生态经济区土地利用格局总体稳定,耕地、林地以及水域为主要用地类型。耕地在2000—2020年减少规模最大,建设用地始终保持增长态势;2000—2020年,研究区ESV呈先增加后减少趋势,价值总量共增长10.12亿元,水域和林地是ESV主要贡献者。ESV高值区主要集中于中部洞庭湖区及四水流域,四周林地为次高值区;研究区ESV空间分布具有正相关性,存在显著集聚效应,但ESV空间分异效应逐年增强。

农业景观生物多样性保护的理论与实践

随着社会城镇化加速与人类活动的不断扩展,农业景观发生了前所未有的变化。农业景观不仅包括农作物生长的环境,还包括诸多野生生物的栖息地环境。农业景观变化导致野生生物栖息地丧失,生物多样性和生态系统服务功能降低。当前,如何在保证农业生产效率的同时保护恢复生物多样性,成了一个亟待解决的问题。《农业景观生物多样性保护的景观途径》一书从生态学、生物多样性保护规划、国土空间治理等视角探讨了农业景观生物多样性的保护策略,并介绍了国内外农业景观不同尺度生物多样性保护的管理与建设案例,为农业景观生物多样性保护策略制定提供理论支持。

基于氢氧同位素技术在干旱区酿酒葡萄水分利用研究中的应用与思考

探讨运用氢氧稳定同位素技术,解决干旱区制约酿酒葡萄产业高质量发展的水资源短缺和水分利用率不高并存的问题。本文通过总结梳理植物水分利用研究历程及理论基础、技术方法和成果,对比分析氢氧稳定同位素技术的理论基础和技术优势,初步探讨了氢氧稳定同位素在酿酒葡萄水分溯源和利用策略方面的应用前景,并提出今后研究思路框架。应用氢氧稳定同位素技术确定酿酒葡萄水分利用策略研究的重要方向:深入开展土壤类型、作物品种、气候对氢氧稳定同位素的影响研究;建立氢氧稳定同位素计算模,精准分析酿酒葡萄整个生育期水分来源及水分利用效率;基于土壤-植物-大气连续体氢氧稳定同位素特征,综合分析酿酒葡萄生理代谢特性、植株茎流特征,提高分析精度,解决因分馏导致的数据偏移问题。为定量化分析酿酒葡萄水分利用策略,实现酿酒葡萄水分优化配置和精准管理化灌溉提供理论依据和技术支撑。

旅游开发对梯田水稻景观生态环境的影响研究

梯田水稻景观因其独特的人文景观和生态系统而备受关注,然而,旅游开发对梯田水稻景观生态环境造成了一定影响,主要包括水资源利用、生物多样性、土壤健康等方面的影响,可能导致水资源过度利用、生物多样性丧失和土壤侵蚀等问题。本文针对旅游开发对梯田水稻景观生态环境的影响进行研究,提出改进策略,以期通过合理管理和保护措施的实施,实现梯田水稻景观生态环境的可持续发展,维护水稻景观独特的生态价值和旅游吸引力。

辽宁省农作物秸秆基料化利用现状与对策

农作物秸秆是一种重要的生物资源,辽宁省许多地区将农作物秸秆丢弃在田间地头或者焚烧,造成生物质资源的极大浪费,造成环境污染,极易引发火灾等。转化秸秆生产食用菌,促进秸秆栽培食用菌产业的健康持续发展,解决“菌林矛盾”,具有较大的社会效益和可观的经济效益。针对辽宁省秸秆基料化利用现状所面临的主要问题,提出了符合辽宁省实际的对策与建议,为促进辽宁省农作物秸秆转化提供理论依据。

基于深度学习的宏观风资源评估与风电场选址

开发和利用风能,可以减少对有限的化石燃料资源的依赖,减少环境污染,减缓气候变化,并为可持续发展提供可靠的能源供应,对促进人类社会和生态环境可持续发展具有重大战略意义。然而,我国风电场建立较晚,规模较小,选址技术有待进一步提高。本文基于深度学习进行宏观风资源评估与风电场选址,利用气象数据进行深度学习模型训练,评估风能资源,确定选址方案。对原始气象数据进行处理,采用拉格朗日插值法进行缺失值处理,并通过玫瑰图对风向与风力因子进行分析;采用深度学习方法搭建卷积神经网络模型进行风电场选址预测分析。通过实例仿真表明,所构建的网络模型能够快速准确地评估风能资源,并确定选址方案,具有较好的可行性和应用前景。

一株产电菌的产电性能及低温沼气发酵过程微生物群落特征

在利用牛粪和小麦秸秆为原料,采用实验室模拟低温生产沼气试验进行低温沼气发酵过程中,筛选到1株产电菌H11,鉴定为Shewanella属。该菌在自制人工双室微生物燃料电池中具有良好的产电性能,产电功率密度最高可达13.88mW·m^(-2)。基因组解析发现了286个与产电相关的基因,分布在与电子转移、细胞色素C相关蛋白和NADH脱氢酶等16个基因家族。为了探究低温沼气发酵过程中的微生物群落特征,在发酵不同阶段采集微生物样品,利用分子生物学方法和传统微生物培养法,随着发酵进程的推进,微生物群落在门水平上广古菌门(Euryarchaeota)、奇古菌门(Thaumarchaeota)、乌斯古菌门(Woesearchaeota)、泉古菌门(Miscellaneous Crenarchaeota Group)占绝对优势。而在属水平上的优势菌群为甲烷马赛球菌(Methanomassiliicoccus)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷囊菌属(Methanoculleus),相对丰度分别达到30.1%、17.3%、9.68%,且Methanoculleus的优势一直持续至发酵的第120天。优势菌群相关性分析表明,随着低温沼气发酵进程的推进,优势菌群由细菌向古菌演变且二者之间具有紧密的互营关系。

湿地生态系统主要结构与功能简述

通过回顾湿地相关研究,从湿地的主要结构和功能进行归纳简述。目前,湿地受气候变化和人类活动等诸多因素影响已发生变化,导致湿地生态系统植物、动物、土壤及沉积物等结构和湿地固碳、气候调节、及净化水质等功能发生改变。未来湿地研究应加强湿地结构与功能的耦合多角度研究,对多时空进行尺度推译研究,从而在不同尺度上进行湿地保护与恢复,发挥深度学习和高分辨率影像优势,基于野外调查实验实现空天地一体的大范围、高精度湿地结构和功能特性反演提供数据基础,严守湿地保护红线,建立完善湿地保护、恢复及评估机制,进而有效实现湿地保护与恢复。