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。

《中国稻虾绿色高质量发展研究》简介

稻虾种养[水稻与克氏原螯虾(小龙虾)综合种养]是稻田综合种养模式中农民接受程度最高、面积增长速度最快、产业发展规模最大的一种稻田综合种养模式,在稳定国家粮食安全、推动农业提质增效、引领农业绿色发展、助力农民增产增收等领域发挥了重要作用,被农业农村部誉为“现代农业发展的成功典范,现代农业的一次革命”。在稻虾快速发展进程中,部分地区出现了重虾轻稻、争水争地、水质污染等问题,水稻产量下降、生态环境恶化,违背了稻田综合种养的稳粮前提和绿色发展的初衷。为促进中国稻虾绿色高质量发展,项目组先后深入湖北、湖南、江西、安徽、江苏及辽宁等省市开展调研考察和专家座谈,结合大量文献、海量新闻及案例分析,提出并建立了中国稻虾绿色高质量发展的理论体系,明确了发展思路、转型路径、规划布局、发展体系、战略举措及政策建议。在此基础上,撰写《中国稻虾绿色高质量发展研究》一书,由中国农业出版社出版。

稻虾共作模式下稻田pH对土壤和水稻重金属含量的影响

为探究稻虾共作模式对稻田土壤和水稻中重金属含量的影响,以湘晚籼12号、黄华占、玉针香为试验材料,常规稻作模式为对照,在不同土壤背景条件下(试验地点分别位于湖北省荆门市掇刀区和黄冈市浠水县)开展大田试验。结果显示:在弱碱性土壤背景下,稻虾共作模式中稻田土壤中Cr、As、Cd、Pb和Hg的含量降低,水稻根、茎、穗以及糙米中Cd、Pb含量降低;在弱酸性土壤背景下,稻虾共作模式中稻田土壤中Cr、As、Cd、Pb和Hg的含量升高,水稻根中Cd、Pb含量升高,水稻茎叶穗中Cd含量升高,Pb含量降低,水稻糙米中Cd、Pb含量均降低。本研究结果表明,不同pH土壤背景下稻虾模式对土壤和水稻重金属含量的影响表现不一致,但稻虾模式均可明显降低稻米中Cd和Pb的含量。

不同类型晚稻品种安全齐穗下限温度及湖北双季稻区晚稻安全齐穗期研究

【目的】确定不同类型晚稻品种安全齐穗下限温度和湖北省不同双季稻区二季晚稻安全齐穗期,为各地合理布局和科学安排双季稻生产提供指导。【方法】以适宜湖北省双季稻区不同种植方式的粳型、籼型和籼粳杂交型二季晚稻品种为材料,分别于2020年和2021年在湖北省咸宁赤壁市、荆州公安县、武汉洪山区、黄冈团风县、孝感孝昌县5地进行分期播种大田试验,并结合对孕穗抽穗期盆栽试验材料进行模拟低温处理,通过调查结实率和单株产量,分析齐穗前气温与结实率的关系,以结实率降低到最适温度下结实率的82%时的温度为安全齐穗下限温度;在此基础上,根据近30年气象资料绘制湖北省不同双季稻区不同类型晚稻品种在9月份逐日齐穗风险图,并以齐穗日在80%以上的年份可以避开低温的影响作为各地的安全齐穗期。【结果】随着播期的推迟,各类品种抽穗期延迟。在迟播条件下单株(穴)产量显著降低。结实率是影响各类品种产量的主要因素,并与齐穗前4 d平均气温呈二次曲线关系。齐穗前4 d安全齐穗下限温度,粳稻品种为19.6℃,较传统标准低0.4℃;籼稻品种为22.4℃,较传统标准高0.4℃;籼粳交品种为22.2℃,与籼稻品种接近。湖北省双季稻区粳稻、籼稻和籼粳交品种的最迟安全齐穗期,在湖北东南地区分别为9月25—28日、9月16—19日和9月17—20日;在东部地区分别为9月23—27日、9月13—19日和9月14—20日;在江汉平原分别为9月25—27日、9月10—17日和9月10—18日;在北部地区分别为9月22—26日、9月7—15日和9月7—17日。【结论】不同类型晚稻品种及其在湖北省不同地区的安全齐穗期存在较大差异,从南到北呈提早趋势,籼稻品种早于粳稻品种,籼粳交品种与籼稻品种接近。为保证二季晚稻安全生产,各地应根据气候条件和品种特性选择适宜的品种并安排合理的播期;种植粳稻品种有利于抵御抽穗扬花期低温的危害。

长期有机无机氮肥配施对玉米-豇豆复种土壤团聚体碳含量和官能团分子结构的影响

通过设置无机氮肥(IF)、有机氮肥(OM)、有机无机氮肥配施(IF+OM)等3个不同氮肥处理,探究长期(9年)施用不同氮肥对玉米-豇豆复种系统中土壤有机碳组分含量及官能团的影响,揭示土壤有机碳的积累规律。采用物理分组方法测定轻组颗粒有机碳(fPOC)、微团聚体内颗粒有机碳(iPOC)、微团聚体内粉黏粒有机碳(iSOC)和非闭蓄态粉黏粒有机碳(fSOC),并利用核磁共振波谱分析法测定土壤有机碳官能团结构。结果表明,与IF处理相比,OM和IF+OM处理显著提高土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),且IF+OM处理下该作用更明显。相比IF处理,IF+OM处理明显提高了土壤有机碳、fPOC和iPOC的含量,但对iSOC和fSOC的含量无明显影响。与IF处理相比,IF+OM处理明显增加了烷基碳含量,但减少了芳香碳含量。路径分析表明,烷基碳/烷氧碳、疏水性、fPOC和iPOC碳含量与有机碳含量之间存在密切联系。总之,长期IF+OM有利于产量提高,增加fPOC和iPOC碳含量,优化团聚体的结构,增强土壤稳定性,提高土壤碳固定,增加有机碳储量。

不同施氮处理下转Cry2A^(*)基因水稻根系特性

为探究转Cry2A^(*)基因水稻品系根系特性,为抗虫转基因水稻的栽培调控提供技术支撑,通过盆栽试验,以常规粳稻与其转Cry2A^(*)基因水稻品系、常规籼稻与其转Cry2A^(*)基因水稻品系为试验材料,探究施氮、不施氮处理下转Cry2A^(*)基因水稻品系的根系特性。结果表明:转Cry2A^(*)基因水稻品系的根长、根表面积、根体积在成熟期不施氮处理下显著低于亲本对照,在施氮处理下与亲本对照无显著差异;KY(Cry2A^(*))的根系活跃吸收面积在花期显著高于亲本对照,而MH86(Cry2A^(*))的根系活跃吸收面积与其亲本对照无显著差异;与不施氮处理相比,施氮能显著提高KY(Cry2A^(*))的根直径,对MH86(Cry2A^(*))的根直径无显著影响。本研究结果表明,转Cry2A^(*)基因水稻根系特性与其亲本之间存在一定差异,且这种差异在不施氮处理条件下更为明显。

不同生态区稻虾种养资源投入与经济效益分析

选取湖北省鄂东沿江平原、鄂中北丘陵岗地和江汉平原3个区域中的典型农户,于2018年开展问卷调查,并利用柯布-道格拉斯生产函数评估这3个区域稻虾种养模式的资源利用及经济效益。结果表明,湖北省3个不同生态区在资源投入结构以及经济方面的产出和效益上均有所差异。柯布-道格拉斯函数表明,鄂东沿江平原地区影响稻田经济效益的主要因素是流动资本的投入,且肥料投入与水稻当量产量呈负相关;江汉平原地区稻虾种养年限与经济效益呈显著正相关(P<0.05);鄂中北丘陵岗地减少劳动力时长投入,提高机械化水平可显著提高水稻当量产量。相较于丘陵地带,平原地区水资源利用效率及机械化程度高,流动资本投入对增加经济效益影响明显,更适宜发展稻虾种养;通过合理的资源调控及资本投入,可以在保证经济效益的同时减少或避免对环境造成的影响。

不同类型氮肥和耕作方式对稻田土壤氨挥发的影响

研究不同类型氮肥与耕作方式下稻田土壤氨挥发特征,开展稻田土壤氨挥发损失的田间试验,分析不同类型氮肥与耕作方式对稻田土壤氨挥发速率的季节性变化规律和稻季氨挥发损失量的影响。结果表明,氮肥类型影响着稻田土壤氨挥发,施用猪粪总氨挥发量最大,尿素次之,后依次为复合肥、包膜尿素与新型缓效有机肥(脲肽磷复肥),其中包膜尿素与新型缓效有机肥处理总氨挥发量相当;猪粪、尿素与复合肥处理氨挥发通量的峰值出现在施肥后1～3d;相对于稻田免耕,稻田翻耕显著降低土壤氨挥发,其总氨挥发量是免耕处理的70%,表明稻田免耕降低了水稻对肥料氮的利用率。

稻虾共作模式的“双刃性”及可持续发展策略

近年来,稻虾[水稻-克氏原螯虾(小龙虾)]共作模式由于其较高的综合效益而在全国范围内得以大力发展。其中以湖北省稻虾共作发展最为迅速,面积大,技术也较为成熟,并形成了"潜江模式"。本文介绍了稻虾共作模式的特点及其发展情况,以湖北省稻虾共作模式为研究对象,采用产业调查,结合试验示范和定位试验,研究了稻虾共作模式的生产和生态效应,重点分析了稻虾共作模式的"双刃性"。稻虾共作模式的"双刃性"主要体现在(1)稳粮增效,但同时存在重虾轻稻的现象:稻虾共作模式较传统水稻单作模式可增产4.63%~14.01%,改善稻米品质,但部分稻虾共作模式中忽略水稻的管理,导致水稻产量偏低;(2)提高土壤肥力,但同时加剧了土壤次生潜育化:稻虾共作模式土壤中易氧化态有机碳(ROC)、全氮、全磷、全钾含量要高于传统水稻单作模式,但稻虾共作模式土壤颜色偏暗,土壤结构更为紧密,潜育化明显;(3)涵养水源,但同时可能增加水资源消耗:稻虾共作模式中地下水位高的稻田水分利用率提高,储水功能增强,但地下水位低的稻田可能增加50%~80%的耗水量;(4)减肥减药、提高水体养分含量,但同时增加了水体富营养化的风险:稻虾共作模式肥料和农药成本分别降低了79.5%和50.0%,稻虾共作模式田面水的全氮、全磷含量及硝态氮、氨态氮含量均高于水稻单作;(5)虫害减轻,但某些病害加重,同时生物多样性发生变化:稻虾共作模式螟虫发生减轻,但基腐病加重,生物多样性随共作年限先降低后又增高。根据以上现状与问题,本研究提出了稻虾共作的模式优化及建议,如因地制宜,避免盲目发展;研究标准,规范化发展;优化模式,科学水肥调控;因势利导,防治病虫草害,为稻虾共作模式的可持续发展提供依据。

稻田管理措施对土壤碳排放的影响

稻田土壤是最重要碳库之一,农田管理措施影响着稻田土壤碳排放。本文综合论述了本课题组过去几年的研究成果,并结合国内外其它相关研究,分析和讨论稻田养鸭、灌溉方式、氮肥施用和耕作措施对土壤碳排放的影响。研究指出,稻田养鸭有效降低稻田温室效应,间歇灌溉降低CH4排放,施氮肥不影响土壤碳排放,而免耕有效降低土壤碳排放。由于土壤碳排放的复杂性、生物物理环境的异质性以及人类活动的干扰及其相互之间的多重影响和综合作用,进一步研究不同农田管理措施下稻田土壤碳排放的时空变化规律及其影响因子,对于取得降低土壤碳排放的有效技术、方法和措施,正确估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度及其对大气CO2浓度变化的贡献提供科学依据。

农业生态系统养分循环研究概况

营养物质循环作为农业生态系统的主要过程及基本功能，是系统生产力及持久性的决定因素，也对生物圈化学环境有重大影响。早在本世纪初，人们就从植物营养生理的角度开始了营养物质循环平衡的研究［１］。１９５５年Ａｌｉｓｏｎ将系统和整体的观点引入生态系统物质循环的...

湖北省水稻生产现状及技术对策

通过对湖北省水稻生产现状瑷变化趋势的分析,找出湖北水稻单产下降的主要技术原因,提出了恢复湖北水稻单产的技术突破口及水稻生产区域化栽培模式,并指出了湖北省水稻持续丰产需要继续攻关研究的重点。

稻鸭共生对稻田水生动物群落的影响

通过稻田共生的田间试验,利用水生动物取样的方法,对稻鸭共生中稻田水生动物的种类及数量进行定性定量分析。结果表明:各类水生动物的种类数与水的动静有关,放鸭越多,种类数越少,水源区最少,为15种;且稻田水生动物种类出现频次的分布符合C.R aunk iaer频度定律。各类水生动物的数目和生物量均按水源区、对照区、少鸭区、多鸭区的顺序下降。用M arga lef多样性指数公式计算各处理的多样性指数,以对照稻田的多样性指数2.15为最高,水源区和放鸭的稻田均不高,放鸭越多,多样性指数越低。

鄂南丘陵区棕红壤硼的分布和迁移特点及其调控

针对鄂南丘陵棕红壤区农业持续发展中作物需硼问题，以集水面为单位和室内盆栽、人工模拟降雨试验相结合的方法，系统地研究了鄂南丘陵棕红壤区土壤硼的含量分布、形态和周年变化、动态规律及不同土地利用方式、耕作制度下土壤硼的迁移平衡规律，在此基础上建立了土壤硼循环的综合模拟模型。研究结果表明，同一集水面不同高程农田硼的分布、迁移和循环规律有一定差异；各形态硼的变化周期较为一致。热水溶性硼在集水面土壤中有明显的表层富集现象，在不同地形部位其系数有所不同。硼的表层流失以土壤体内向下淋失，受作物叶面积指数和土壤稳渗速率影响较大。

改造传统农学专业 创新人才培养模式

随着我国农业的发展,传统农学专业的教育模式存在严重缺陷。为此,应一方面注意学科的交叉融合,加强学科建设,特别重视用现代生物技术提升传统学科,促进学科发展,从而拓宽专业培养口径;另一方面注重科研教学结合,以科研带动人才培养体系建设,实行培养制度及培养过程的改革。

鄂南丘陵棕红壤水土流失及硼损失特征

通过对鄂南第四纪红色粘土发育的棕红壤的人工模拟降雨试验，建立了不同覆盖水平下地表径流和硼流失的数学模型。研究表明：土壤含水量与产流时间（降雨开始至产生地表径流的时间）呈显著负相关，径流的产生与入渗速度主要受叶面积的影响，土壤容重对径流与淋溶作用影响不大；没有覆盖的土壤径流和硼流失量明显高于有植被覆盖的土壤，当叶面积指数接近和大于１时，累计径流量和累积硼流失量将趋于稳定；增加植被覆盖度，合理密植是减少水溶态硼流失，保持水土的重要措施。

植物物料腐解及硼素释放研究

将鄂东南第四纪红色粘土发育的棕红壤分别与 5种植物物料混合 ,进行腐解试验。研究表明 :各种作物的秸秆在初期分解量较大 ,物料混合土样的含硼量在分解初期迅速下降 ,最后接近土壤有机硼含量 ;硼的释放较有机物矿化要快 ,其半释放期在 30～ 43d ,99%的有机硼释放时间要 2 74d ,而 99%的有机物分解在 5

几种作物的吸硼特点及模拟

以鄂南第四纪红色粘土发育的棕红壤为供试土壤，研究了大豆、芝麻、油菜、小麦、水稻、玉米等６ 种作物的吸硼规律。建立的植物吸硼模型ＡＰ＝ ＴＢ·ＲＥ·ＡＬ能较好地反映作物吸硼规律。结果表明根系吸硼强度ＡＬ与作物生育期呈非线性关系，根系的吸硼强度因作物和生育期不同而有差距，６ 种作物中以油菜、芝麻较强，不同生育进程中芝麻、油菜随时间推移吸硼强度加强，其它作物随时间推移吸硼强度减小。

鄂南丘陵区棕红壤硼分级及时空分布

通过对鄂南丘陵一典型集水面棕红壤的取样分析，结果表明，鄂南丘陵区棕红壤硼绝大部分以矿物态存在，热水溶性硼和交换性硼含量偏低。在高土旁旱地和顶部坡地，含热水溶性硼较高，但有机硼、全硼和其它形态硼含量较低，硼的植物有效性不高，热水溶性硼存在明显的表层富集现象，硼的垂直迁移系数比较小。在中部旱地硼的垂直迁移较大，表层富集作用小，土壤含热水溶性硼低。底部水田，土壤有机质含量较高，虽然热水溶性硼次于高土旁旱地，但其植物有效性最高，该类型的有机硼、全硼等各形态硼都较高。鄂南丘陵区棕红壤各形态硼均按规律周期性变化，大多数变化周期是半年。