长期不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤磷的组分特征

【目的】探究黄绵土有机磷各组分在不同耕作措施下的效应关系,了解雨养农业区农业系统磷素利用效率,降低过多的磷素投入,进而减少农业生产对环境的破坏.【方法】本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区的保护性耕作长期定位试验,应用Bowman-Cole法,测定了传统耕作(T)、免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)四种耕作措施实施15年后,0~5,5~10,10~20,20~40cm土层的有机磷组分特征.【结果】4个土层免耕与传统耕作差异不大,在秸秆覆盖方式下免耕处理显著高于传统耕作,并且从NT处理与TS处理下4个土层相比较,TS处理均高于NT处理,秸秆覆盖处理高于免耕处理;同时,0~40cm土层加权平均值表现为NTS>TS>T>NT.活性有机磷在各处理间差异显著,0~5cm土层NTS处理下活性有机磷含量显著高于NT、TS、T处理,分别高出11.21%,19.62%,30.75%;0~5cm中等活性有机磷在处理NTS下含量最高,分别较NT、TS、T处理高4.63%,6.71%,8.69%.有机磷各组分含量以中等活性有机磷为主体含量最大;各处理有机磷组分含量都随土层深度的增加而减小.【结论】通过研究不同处理下有机磷各组分含量来看,总体均表现为NTS>TS>NT>T,说明免耕的基础上进行秸秆覆盖,有利于总有机磷的积累与提高,免耕加秸秆覆盖对本地区的土壤有机磷组分提高明显,增加了土壤磷库的储存量.

覆膜、沟垄作对旱作农田玉米产量和水分利用的叠加效应

为了揭示黄土高原半干旱区玉米(Zea mays L.)种植中覆膜、沟垄作的增产作用和水分利用特征,布设大田定位试验,包括全覆膜沟垄作、全覆膜平作、半覆膜平作和不覆膜平作4个处理。结果发现,连续3个平水年中,全膜沟垄作集成了全覆膜与沟垄作的优点,产生明显的叠加效应,较半膜平作分别增产2282.9、2460.2和2765.5 kg hm^(–2),增产率为32.3%、49.8%和46.5%。其中,全覆膜的贡献分别为59.3%、90.3%和20.9%,沟垄作的贡献分别为40.7%、9.7%和79.1%。叠加效应中全覆膜与沟垄作对产量的贡献呈此消彼长态势,连作前两年,全覆膜的作用大于沟垄作,连作第3年,沟垄作的作用大于全覆膜。玉米的水分利用效率,全膜沟垄作较半膜平作的增幅为10.6%~25.2%。在同等降水条件下,全覆膜沟垄作、全覆膜平作处理播前土壤贮水量较不覆膜平作增幅分别达6.3%~15.1%和3.5%~11.5%。收获期土壤贮水量明显低于不覆膜平作,降幅达6.0%~12.9%和4.7%~7.5%。随着连作年限的增长,土壤贮水量呈递减趋势,连作第2、第3年收获期全覆膜沟垄作、全覆膜平作较连作开始土壤贮水量分别降低37.1%、44.0%和35.5%、40.9%,连作第2年全覆膜沟垄作在50~200 cm出现干燥化现象,第3年各处理30~200 cm土层均出现干燥化现象。综上所述,全覆膜沟垄作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,但其较高的产量以高耗水为代价,在连续低降水条件下,3年玉米连作会导致土壤干燥化,存在生态安全风险。

不同施氮水平下陇中黄土高原旱作小麦农田土壤温室气体的排放特征

【目的】研究不同施氮水平对陇中旱作小麦农田不同生育时期温室气体排放的影响,为旱区农业合理施用氮肥、减排温室气体提供理论依据.【方法】试验以长期施氮春小麦田为供试土壤,其中5个处理组氮肥投入量分别为0,52.5,105.0,157.5,210.0kg/hm^2.采用静态暗箱-气象色谱法测定旱作小麦农田土壤N_2O的排放通量,利用EGM-4便携式土壤碳通量测定系统测定小麦农田土壤CO_2的排放通量.【结果】春小麦全生育期内,不同施氮水平下N_2O排放通量变化趋势一致,其中在分蘖期(4月25日)、抽穗期(6月8日)和灌浆期(7月10日)出现排放峰,且灌浆期排放峰明显高于其他时期,出苗期出现排放最低峰.在灌浆期N_5处理组N_2O气体通量最高,其排放值为0.806mg/(m^2·h).CO_2通量变化在不同处理间较为一致,在分蘖期前变化幅度较小,至三叶期开始降低,其中N_1、N2处理组在三叶期到分蘖期CO_2通量变化幅度最大,分别从0.563、0.402μmol/(m^2·s)降低到0.238,0.183μmol/(m^2·s),其他处理变化幅度较小.相关分析发现,N_2O平均通量与各土层土壤温度呈负相关,但相关性不显著;与0～5cm土壤含水量呈负相关,与5～10cm和10～30cm土壤含水量呈正相关,相关系数分别为0.496和0.105.CO_2平均通量与各土层土壤温度呈显著正相关,相关系数分别为0.427、0.419和0.367;与0～5cm和10～30cm土壤含水量呈显著正相关,相关系数分别为0.529和0.385.【结论】在整个生育期内,小麦田N_2O和CO_2的排放量均在一定程度上受到土壤温度和土壤水分的共同影响.同时,小麦田不同施氮水平处理下N_2O的平均排放通量随着施肥量的增加而增加,且N_5处理组N_2O排放量最高;小麦田CO_2的平均排放通量随施氮量的增加而逐渐降低,且N_1处理组CO_2排放通量最高.

黄土高原不同粮草种植模式土壤碳氮及土壤酶活性

通过在陇中黄土高原半干旱区对苜蓿(Medicago sativa)-作物轮作地进行长期定位试验,探讨不同种植模式对土壤碳氮形态及其相关酶活性的影响。6种种植模式分别为苜蓿-苜蓿、苜蓿-休闲、苜蓿-小麦(Triticum aestivum)、苜蓿-玉米(Zea mays)、苜蓿-马铃薯(Solanum tuberosum)和苜蓿-谷子(Setaria italica)。结果表明,苜蓿-作物种植模式不利于土壤总有机碳的积累,而苜蓿翻耕后保持休闲则可维持较高的有机碳含量;与苜蓿连作相比,苜蓿-作物种植模式的土壤有机碳降低了1.60%~23.11%,全氮含量增加了3.81%~21.83%。不同作物对土壤养分吸收利用状况不同,进而引起土壤酶发生变化。与苜蓿连作相比,苜蓿粮食作物种植模式在降低土壤过氧化氢酶和蛋白酶活性的同时,提高了土壤硝酸还原酶活性;其中土壤过氧化氢酶活性和蛋白酶活性分别降低了5.20%~12.30%和15.03%~43.43%,硝酸还原酶活性提高了1.26%~28.79%。苜蓿连作和苜蓿-粮食作物种植模式间的土壤脲酶活性无显著差异(P>0.05),但均高于苜蓿-休闲处理。相关性分析结果表明,土壤脲酶活性与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关(P<0.05),可作为衡量土壤肥力的指标。

黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO2源、N2O源和CH4吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO2累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N2O累积排放量最高,L-P处理最低;CH4吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-L>L-M>L-C>L-P>L-F>L-W。相关分析结果表明,CO2、CH4、N2O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P<0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO2和CH4排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N2O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。

保护性耕作模式下早稻田甲烷排放特征

【目的】研究耕作对早稻田甲烷排放的影响,并分析影响稻田甲烷排放的环境因子,寻找合适的耕作模式以减少稻田甲烷排放。【方法】设免耕不施肥、免耕施肥、常规不施肥和常规施肥4个处理,分别在水稻分蘖期和水稻抽穗期采用静态箱法收集气态甲烷(CH_4),同步观测地温、采气箱内温度、环境温度、地表温度、草面温度、相对湿度及风速,探究早稻田CH_4排放的日排放规律,明确免耕和施肥及环境因素对稻田CH_4排放的影响。【结果】早稻田CH_4的排放与气温、地表温度、5 cm土温、草面温度、相对湿度、风速等密切相关,尤其在分蘖期,各处理均与上述环境因子显著相关(P<0.05)。不同耕作与施肥模式下,CH_4日平均通量不同,在水稻分蘖期具体表现为常规施肥>常规不施肥>免耕施肥>免耕不施肥,在水稻抽穗期表现为常规不施肥>免耕施肥>常规施肥>免耕不施肥。【结论】免耕与常规耕作相比,早稻田CH_4的排放量相对降低;施肥导致分蘖期早稻田CH_4排放通量增加,但在抽穗期导致早稻田CH_4排放减少。免耕可以减轻早稻田CH_4的排放,其推广能为稻田减排做贡献。

黄土高原坡耕地植物篱-作物复合系统土壤理化性质研究

【目的】为了筛选黄土高原坡耕地适宜的植物篱.【方法】在陇中黄土高原典型雨养农业区坡耕地布设田间试验,并设置裸坡休闲(F)、小麦单作(W)、小麦/甘草(W/L)、小麦/菘蓝(W/I)和小麦/苜蓿(W/A)5个处理,研究植物篱-作物复合系统土壤理化性质的变化.【结果】植物篱-作物复合系统降低了土壤容重,增大了耕层0~10cm以下土壤总孔隙度和非毛管孔隙度,W/L和W/A最为显著,>0.25mm土壤水稳性团聚体含量远低于机械稳定性团聚体含量,说明黄绵土团聚体稳定性总体较低,极易在水作用下泡散.植物篱间作可提高表层土壤总有机碳(TOC)和易氧化有机碳(ROOC)含量,各处理的ROOC/TOC为40%~50%,且随土层深度增加而降低,说明表层土壤有机碳活性高,而深层土壤有机碳相对稳定更利于固定.植物篱间作使0~50cm土层贮水能力提高,体现为小麦/苜蓿土壤贮水能力最强,说明植物篱间作具有较好的水源涵养功能.【结论】从涵养水源角度出发,建议在大部分坡地实施小麦-苜蓿间作.

基于主动学习的社交网络恶意用户检测方法

社交网络恶意用户检测作为分类任务,需要标注训练样本。但社交网络规模通常较大,标注全部样本的花费巨大。为了能在标注预算有限的情况下找出更值得标注的样本,同时充分利用未标注样本,以此提高对恶意用户的检测表现,提出了一种基于图神经网络GraphSAGE和主动学习的检测方法。该方法分为检测模块和主动学习模块两部分。受Transformer的启发,检测模块改进了GraphSAGE,扁平化其聚合节点各阶次邻居信息的过程,使高阶邻居能直接聚合到中心节点,减少了高阶邻居的信息损失;然后通过集成学习,从不同角度利用提取得到的表征,完成检测任务。主动学习模块根据集成分类的结果衡量未标注样本的价值,在样本标注阶段交替使用检测模块和主动学习模块,指导为样本标注的过程,从而更有助于模型分类的样本标注。实验阶段使用AUROC和AUPR作为评价指标,在真实的大规模社交网络数据集上验证了改进的检测模块的有效性,并分析了改进有效的原因;然后将所提方法与现有的两种同类主动学习方法进行比较,实验结果表明在标注相同数量的训练样本的情况下,所提方法挑选标注的训练样本有更好的分类表现。

Benefits of Conservation Agriculture on Soil and Water Conservation and Its Progress in China

Conservation agriculture has been practised for three decades and has been spread widely. There are many nomenclatures surrounding conservation agriculture and differ to each other lightly. Conservation agriculture （CA） is a system approach to soil and water conservation, high crop productivity and profitability, in one word, it is a system approach to sustainable agriculture. Yet, because conservation agriculture is a knowledge-intensive and a complex system to learn and implement, and also because of traditions of intensive cultivation, adoption rates have been low, since to date, only about seven percent of the world＇s arable and permanent cropland area is farmed under conservation agriculture. The practice and wider extention of conservation agriculture thus requires a deeper understanding of its ecological underpinnings in order to manage its various elements for sustainable intensification, where the aim is to conserve soil and water and improve sustainability over the long term. This paper described terms related to conservation agriculture, presented the effects of conservation agriculture on soil and water conservation, crop productivity, progress and adoption of CA worldwide, emphasized obstacles and possible ways to increase CA adoption to accelerate sustainable development of China agriculture.

语境中的胡塞尔--专栏导语

1933年,胡塞尔的晚年助手欧根·芬克(E.Fink)发表长文《当下批判中的埃德蒙德·胡塞尔的现象学哲学》,回应了新康德主义者对胡塞尔思想的批判。在这篇得到胡塞尔本人首肯的论文末尾,芬克表明,被误解是胡塞尔现象学的宿命,其根源在于它所包含的超越论幻象。2017年,丹麦现象学家丹·扎哈维(D.Zahavi)在《胡塞尔的遗产》序言中感叹,即便胡塞尔研究已经非常出色,仍不能避免对其思想的基本误解,而这些误解严重阻碍了对胡塞尔现象学的核心目标与抱负的合理把握。他建议,为了切实评估胡塞尔思想的价值,我们应该追问:“胡塞尔现象学对21世纪的哲学是否仍有意义?”

有机氮替代无机氮对旱作全膜双垄沟播玉米产量和水氮利用效率的影响

为了促进黄土高原西部半干旱区水氮高效利用和农业的可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平,于2016—2018年在甘肃农业大学旱作农业综合实验站进行了3年的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(T_1)、有机肥50%替代化学氮肥(T_2)、有机肥37.5%替代化学氮肥(T_3)、有机肥25%替代化学氮肥(T_4)、有机肥12.5%替代化学氮肥(T_5)和不施氮肥对照(CK),研究了有机氮替代无机氮对全膜双垄沟播玉米种植系统产量、经济效益、水氮利用效率的影响.结果表明:氮肥施用显著增加了玉米产量和水氮利用效率.在200 kg·hm^(-2)施氮水平下,有机肥氮替代处理在干旱年份表现出明显的增产增效作用;而在丰水年,有机氮替代无机氮处理籽粒产量、水氮利用效率与对照无显著差异.总体来说,与单施化肥相比,50%和37.5%替代处理籽粒产量分别增加15.6%和18.2%,收获指数分别增加35.1%和27.0%;水分利用效率、降水利用效率、氮肥农学利用效率和偏生产力分别增加17.4%、15.7%、15.6%、155.2%和22.3%、17.7%、18.0%、179.3%.表明在相等的总氮量投入下,50%和37.5%是该地区全膜双垄沟播玉米有机氮替代无机氮的适宜水平,建议在生产中推广应用.

覆膜方式对一膜两年覆盖旱地玉米籽粒产量、水分利用效率和土壤水分平衡的影响

以挖掘黄土高原半干旱区全膜双垄沟播玉米节本增效技术,探讨一膜两年覆盖系统土壤水分平衡为目标,通过大田定位试验,量化研究了一膜两年覆盖条件下,全膜沟垄作(F_1M)、全膜平作(F_2M)、半膜平作(F_3M)和不覆膜平作(F_4M,对照)玉米的产量、经济收益、水分利用效率和土壤水分平衡.结果表明:2年全膜沟垄作、平作的生物产量较对照平均增加32.8%和32.9%,籽粒产量增加60.8%和51.7%,水分利用效率和降水利用效率平均增加59.8%、35.9%和87.6%、64.4%.新覆膜全膜沟垄作、平作属于高产高投模式,其总产值较对照增加51.0%、41.2%,产投比较对照降低15.1%和16.2%;一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作属于节本增效型生产模式,其总产值较对照增加40.8%和42.2%,产投比增加40.3%和42.2%.在606.5 mm的低降水条件下,一膜两年覆盖全膜沟垄作、平作的总耗水量分别达731.3和746.8mm,土壤水分亏缺分别达124.8和140.3 mm,较对照增加22.7%和38.0%.一膜两年覆盖使全膜沟垄作、平作休闲期土壤水耗水量较对照降低了28.6%和30.0%,休闲效率较对照增加178.9%、148.3%.这说明全膜沟垄作、平作具有明显的增产和提高水分利用效率的作用,该技术结合一膜两年覆盖技术能实现节本增效,但在推广应用时需考虑低降水条件下的土壤水分亏缺问题.

免耕及秸秆覆盖对春小麦-土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

探究免耕及秸秆覆盖模式对春小麦-土壤C、N、P生态化学计量特征的影响,为陇中黄土高原旱作农业区制定合理的农田管理措施提供参考依据。于2019年基于设置在安定区李家堡镇麻子川村的长期保护性耕作(传统耕作T、免耕+不覆盖NT、传统耕作+秸秆覆盖TS、免耕+秸秆覆盖NTS)定位实验,测定春小麦不同器官(籽粒、叶片、秸秆)和土壤的C、N、P元素含量。结果表明:相较于传统耕作处理(T),保护性耕作处理(NT、TS、NTS)显著提高了土壤C∶N、C∶P(P<0.01),土壤N∶P未显著提高(P>0.05),不同处理C∶N、C∶P变化顺序均为NTS>TS>NT>T;春小麦不同器官C∶N的顺序为秸秆>叶片>籽粒,C∶P的顺序为籽粒>叶片>秸秆;较T处理,保护性耕作处理显著降低了叶片C∶N、秸秆C∶N、秸秆C∶P;不同处理各器官N∶P的变化不显著(P>0.05);该区春小麦的生长受N限制。春小麦与土壤的C、N、P元素内稳性整体表现为P>N>C,比值内稳性表现为C∶N>C∶P>N∶P,比值内稳性强于各元素内稳性。综合而言,NTS处理为最适合陇中黄土高原旱农区春小麦生长发育的耕作措施,研究区春小麦的生长容易受到N限制,应在NTS处理基础上适当增施氮肥,确保春小麦稳产增产。

黄土高原苜蓿-粮食作物轮作下土壤细菌群落特征和生态功能预测

为揭示多年种植苜蓿后轮作不同作物对黄绵土细菌群落的影响,本研究通过布设在黄土高原雨养农业区的长期定位试验,采用16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt方法探究苜蓿(LC)、苜蓿-休闲-小麦(L_(F)W)、苜蓿-休闲-玉米(L_(F)C)、苜蓿-马铃薯(LP)与苜蓿-谷子(LM)对土壤细菌群落结构和多样性的影响,并利用PICRUSt法预测了其生态功能。结果表明:半干旱区黄绵土细菌优势门为放线菌门(20.3%~32.0%)、变形菌门(19.2%~23.0%)、酸杆菌门(12.4%~14.2%)和绿弯菌门(11.0%~12.7%),其中苜蓿翻耕轮作玉米土壤优势细菌属为芽孢杆菌属(1.9%),其余处理土壤细菌优势属均为假节杆菌属(2.5%)。多年生苜蓿翻耕轮作不同粮食作物后显著降低了放线菌门相对丰度,但显著提高了绿弯菌门和厚壁菌门的相对丰度。冗余分析表明,影响苜蓿及轮作作物土壤细菌群落结构的主要环境因子是硝态氮、铵态氮和全氮。PICRUSt功能预测结果表明,新陈代谢(78.6%~79.1%)为黄绵土细菌群落的主要功能,苜蓿翻耕轮作作物显著降低了土壤细菌碳水化合物代谢功能基因丰度,但明显提高了土壤细菌辅助因子和维生素代谢、神经退行性疾病、免疫系统等功能基因丰度。综上,多年生苜蓿翻耕轮作一年生作物改变了土壤细菌群落结构和生态功能,该结果可为黄绵土细菌群落演替特征的探索和苜蓿适宜后茬作物的确定提供理论参考。