福建省安溪县土地利用时空演变规律及其关键驱动因素

以福建省安溪县为研究边界,选取了1999—2019年该县及所属乡镇的耕地、林地、草地、园地、水域、建设用地和未利用地等7个土地利用类型作为物种变量,与其相关性较大的社会经济指标为环境变量,采用典范对应分析和空间自相关等方法进行分析,以明确安溪县和所属乡镇的土地利用时空演变特征及其关键驱动因素。研究结果表明:安溪县1999—2019年间土地利用类型变化总体上呈“三减四增”态势,并在全局空间分布格局上呈明显的聚焦状态。全县耕地、草地和水域面积分别减少36.82%、22.91%和8.18%,而林地、园地(主要是茶园)、建设用地和未利用地面积则分别增加了10.37%、56.39%、206.08%和90.14%。就林地面积而言,近10年来安溪县24个乡镇中有1/3的乡镇林地呈下降趋势。其中,祥华、大坪、虎邱、参内、福田和城厢6个乡镇林地面积减少明显。研究表明:在县域水平上,主要土地利用类型变化,除了受地理因素的制约外,主要受社会经济指标和宏观政策的驱动因素调控。排位最大的前3个因素分别是社会消费品零售总额、地区生产总值和茶叶产量。在镇域水平上,不同乡镇由于地理条件,特别是城镇化水平和经济发展状况不同,其土地利用策略和发展驱动力也不同,但茶产业发展驱动仍是关键因素。根据土地利用现状与存在问题,提出应强化土地利用科学规划与有效整治,方可保证区域生态经济协调可持续发展。

作物连作障碍的成因与机制及其消减策略

在论述作物连作障碍危害的基础上,从植物营养学、土壤学、微生物学角度分析产生作物连作障碍的原因与形成机理,认为作物连作障碍形成是复杂的根际生物学过程,它是由连作作物根系分泌物介导引起根际土壤微生物结构失衡,导致病原微生物增多,土壤酸化和营养封存综合作用的结果。据此,进一步就连作障碍防治措施及修复技术进行归纳总结,为有效克服作物连作障碍提供技术借鉴。

头季稻氮肥运筹对再生稻根际机能及产量的影响

【目的】再生稻是头季稻生长的延续。本研究尝试从根际微生态系统的变化来阐明机械化栽培下头季稻氮肥管理对头季-再生季水稻产量形成的影响,为再生稻高产高效栽培提供参考。【方法】以“甬优1540”为材料,通过2年的田间试验,在头季总施氮量(225.00kg/hm^(2))不变的前提下,设置头季不同氮肥运筹处理,分析了机械化栽培下再生稻产量、根系伤流强度、根际土壤酶活性及其微生物多样性的变化特点。【结果】头季前氮后移施肥处理(N1、N2)有助于根系保持较高活力,尤其在头季生长中后期N1处理(基肥∶一次分蘖肥∶二次分蘖肥∶孕穗肥=3∶1∶2∶4)根系伤流强度比对照(N0)和当地常规施肥处理(N4)显著提高;N1处理两季总产量最高,2年平均达17351.23 kg/hm^(2),比当地常规施肥处理(N4)提高了23.00%。土壤酶活性分析表明,蔗糖酶活性在头季齐穗期表现为N2>N1>N3>N4>N0,之后则表现为N1>N2>N3>N4>N0;过氧化氢酶与硝酸还原酶活性在头季生长期均表现为N1>N2>N3>N4>N0;脲酶活性从头季齐穗期至再生季齐穗始终表现为N1>N2>N3>N4>N0;各生育时期土壤酶活性与根系伤流强度间均呈显著或极显著正相关。细菌16S rDNA测序表明,施肥与不施肥处理细菌群落结构多样性差异显著,N1处理细菌Chao1指数和香农指数显著高于其他处理。菌群结构分析表明,施肥处理增加了与土壤碳氮循环、有机质含量及抗逆性密切相关的细菌数量,尤其是N1、N2处理硝化螺旋菌属相对丰度较高,有利土壤氮素循环。【结论】机械化栽培下,头季氮肥适当后移有利于再生稻根际微生态系统的改善,从而提高根系活力,促进水稻生长,获得两季水稻的高产。

基于ITS序列的百香果宿根连作根际土壤真菌群落变化研究

以不同宿根年限百香果根际土壤为研究材料,运用ITS序列测序技术,揭示宿根连作对百香果根际土壤微生物群落结构变化的影响。结果表明:宿根连作百香果根际土壤共测得513420条有效序列,其中注释为5346个操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTUs)。α多样性指数表明,百香果根际土壤真菌群落的Chao1指数、Observed species指数、Simpson指数和Shannon指数随宿根连作年份增加而下降。β多样性指数表明,根际土壤正茬与重茬之间真菌群落多样性差异比较大。在属水平的优势真菌热图分析表明,宿根连作百香果根际土壤真菌群落结构有一定差异,随着百香果宿根年限增加,柱孢属Cylindrocarpon和炭疽菌属Colletotrichum的相对丰度呈上升趋势;与之相反,被孢霉属Mortierella、木霉菌属Trichoderma和小不整球壳属Plectosphaerella随宿根年限增加而下降;其中,与有益真菌相关的被孢霉属Mortierella相对丰度随宿根年限增加而减少81.64%,而柱孢属Cylindrocarpon和炭疽菌属Colletotrichum的相对丰度随之增加了78.57%和78.05%。因此,百香果连作障碍可能是由根际土壤生态系失衡导致。

中国机收再生稻研究现状与展望

随着水稻育种方法的不断改善和栽培技术的持续创新,再生稻的种植面积及比重在中国水稻生产系统中逐渐增大,已发展成为生产成效显著的水稻种植模式之一。本文结合作者多年来的研究与实践,从作物生理生态学的视角,紧紧围绕再生稻适宜品种筛选及类型划分、机收再生稻的适宜留桩高度与水肥调控、再生稻干物质生产与分配特性及其与产量形成的关系、再生稻根系和再生活力及其与根际微生态特性的关系4个方面,综述了再生稻高产形成及其生理生态机制的研究现状与展望。在推广低留桩再生稻栽培技术时,应重视根际系统的合理调控,促进根际营养供给和腋芽适时萌发及分蘖再生协调发展,实现高再生系数、高再生穗数、高收获指数、高产优质、低碳安全可持续的“四高一低”目标,促进再生稻产业可持续发展。

基于土地利用变化对生态系统服务影响的农业转型技术路径

【目的/意义】探索现代农业转型的技术路径,有助于恢复、保护以及可持续的利用我国的土地资源并充分发挥其生态系统服务功能。【方法/过程】运用文献分析法,就土地资源的重要性出发,综述了国内外土地利用及其空间格局变化对生态系统服务功能的影响。【结果/结论】我国的土地利用变化主要特征是从由人类主导的大规模开发模式向开发与保护并行模式转变。总体的态势是表现为以南方水田减少为主导致的耕地面积减少;在东南沿海与内陆地势平坦地区,表现为以占用优质耕地为突出特征的城乡建设用地显著增加;在中西部地区,通过“退耕还林”政策的实施,林地面积呈现增加态势;在东北和西北地区,受气候变迁和比较利益驱动,大量的草地被转化为农田,草地总面积呈现减少态势。研究认为应加强理论研究并实施严格的节约集约用地策略,重视开展高度适应现代农业的生态化转型,构建相适应的综合农业系统模式及其对策研究。

乡村振兴背景下水稻全产业链体系构建及其关键技术

根据当前我国粮食生产,特别是中国粮食供需仍处于趋紧状态的现状,并依据我国提出经济内循环为主的发展战略的历史背景,提出构建以水稻全产业链为主导的三产融合、六次蝶变的发展路径和关键技术,强调应重视多功能性农业资源挖掘和商业模式的构建,把建设水稻种植基地作为确保大米加工品质和核心竞争力的重要基础。坚持以研产销有机链接的高度一体化经营理念发展稻米产业:一则通过公司、合作社、农户三者有机结合的产业化经营方式建设优质水稻种植基地;二则采用订单方式发展优质稻生产,确保优质稻米稳定的市场供应。同时,上中下游紧密衔接,形成有机链索,使原材料供应、生产加工和市场营销全部纳入高度智能化的企业决策与管控之中。当前,在乡村振兴背景下,着力构建以水稻全产业链为主导的康养精致农业体系是南方农业的重要内容与方向。

福建安溪县乡镇土地生态系统服务价值的演变机制

为了厘清土地利用变化与生态系统服务之间的互作关系,本研究采用生物量因子和社会经济因子调整系数修正传统生态系统服务价值评估模型,对1999—2019年安溪县所属24个乡镇生态系统服务价值(ESV)进行评估,探究其对土地利用变化的生态响应。结果表明:研究期间,安溪县24个乡镇ESV呈整建制递减,减幅为0.004~0.295亿元;林地和耕地对ESV的贡献率最大,其次为草地和水域,其余地类对ESV的贡献为负值;将其他地类转变为林地可提高ESV,而转变为园地面积(主要是茶园面积)则导致ESV降低。采用化肥单一化宿根栽培管理茶园导致ESV降低,而茶园生态栽培能有效提高茶园土壤微生物多样性,改善土壤肥力,提高ESV。

再生稻田温室气体排放特征及碳足迹

研究中国东南区域不同稻作方式对水稻生产过程中稻田温室气体排放特征及其碳足迹的影响,对促进水稻可持续生产有重要意义。本研究以当前推广的常规稻‘佳辐占’和杂交中稻‘甬优2640’为材料,构建4种适合福建不同生态类型区的稻作模式:1)双季稻,早稻和晚稻均种植佳辐占(D-J);2)早熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植佳辐占(R-J);3)中熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植甬优2640(R-Y);4)单季晚稻,与中熟再生季稻同期抽穗的单季晚稻,种植甬优2640(S-Y)。采用密闭静态暗箱观测法和气相色谱法分别收集并检测稻田土壤温室气体排放量,借用生命周期法对不同稻作方式产生的直接和间接温室气体排放总量(即碳足迹)进行数据采集与比较分析。结果表明:不同稻作方式稻田温室气体排放特征均表现为生育前期排放量较低,到孕穗期前后达到高峰后又下降,即全生育期呈前高后低的双峰曲线,其中早稻或头季稻达到的第1个峰值较相应晚稻或再生季稻的第2个峰值高。不同稻作模式稻田温室气体排放总量差异显著。各种植模式全球增温潜势(GWP)表现为:R-Y>D-J>S-Y>R-J,温室气体排放强度(GHGI)表现为:D-J>S-Y>R-Y>R-J;与双季稻模式相比,佳辐占再生稻模式GWP和GHGI分别降低26.1%和14.1%;与同期抽穗的单季晚稻相比,甬优2640再生季稻稻田GWP和GHGI分别降低74.3%和56.7%。不同稻作模式下水稻单位产量碳足迹为0.38~1.08 kg CO_(2)-eq.·kg^(-1),其中双季稻模式下最高,再生稻模式下甬优2640的单位产量碳足迹最低。不同稻作模式产生的碳足迹主要来源于CH_(4),其贡献率高达44.2%~71.5%。可见,再生稻种植模式能显著降低水稻全球增温潜势和碳排放强度。选用高产低碳排放的水稻优良品种并配套科学栽培技术,是有效降低稻田CH_(4)排放量和碳足迹、促进再生稻生产可持续发展的关键。