黄土高原坡耕地植物篱-作物间作系统水分利用特征研究

利用陇中黄土高原典型雨养农业区坡耕地布设田间试验,设置5个处理: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)。通过探讨植物篱-作物间作系统的小麦产量表现及其土壤水分利用特性,明确不同植物篱-作物复合系统土壤耗水特征及影响机制,以期为黄土高原坡耕地适宜植物篱的筛选提供理论依据。结果表明:小麦生育期和休闲期0~200cm土壤剖面含水量较低,基本接近作物有效水分下限(crop lower limit,CLL)。植物篱-作物间作能够起到积蓄降水的作用,但主要体现在耕层0~30cm土壤,且以小麦/苜蓿处理效果最佳。不同处理棵间蒸发量和蒸发占总耗水量的比重有一定的差异,其中小麦/甘草处理耗水量最高(250.98mm),裸坡休闲总蒸发量较大(197.30mm)。裸坡处理棵间蒸发占耗水量的比例高达80%以上,主要表现为土壤蒸发,而小麦/甘草主要表现为作物蒸腾,说明植物篱-作物复合系统可一定程度有效降低棵间蒸发量和蒸发占总耗水量的比重,增加作物蒸腾量。不同间作系统小麦耗水量与单作耗水量并无差异,但其产量提高了60.00%~83.55%,进而明显提高了小麦水分利用效率。

旱坡地“作物-植物篱”系统能流特征研究

通过连续2年的定位试验,对坡度为8-20°的旱坡地“作物-植物篱”系统能流特征如能结构、能效率进行了研究,结果表明:①“作物-植物篱”系统产出能和输入能的数量和结构的变化主要受到植物篱子系统类型的影响。与大面积旱坡地传统农作物生产系统如“小麦/花生(或玉米)/甘薯”比较:由于果树、草本等植物篱的冠层及根系在形态和空间分布上与作物的异质性,形成了对光、热、水、土、肥等资源的连续、多层次的利用,因此能有效提高系统的光能利用率、人工输入能效率,耕地单位面积总产出能也会增加,坡度越大,相对增幅亦越大;由于能极显著减少无机能施入量,这有利于降低化肥农药使用量,减少对环境的污染和破坏。②“作物-果树类植物篱”系统输入能总量和有机能输入量大幅度增加,因此有利于优化输入能结构,促进坡地生态系统良性循环和集约高效农业发展。③“作物-草本植物篱”系统人工辅助能的输入量大幅度下降,由于它所需投入能少,有机能耗和无机能耗均低,人工输入能效率很高而生物产量也较高,并且它们提高了与其间作的其他作物的能量产投比,因此提升了整个系统能量产投比率;由于保水固土的生态功能显著,使它能在四川广大山地、丘陵区退耕还林还草工程中发挥重要作用。

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.

中国四川旱坡地植物篱农作系统能流特征(英文)

关于农业生态系统能流特征的研究很多,但关于植物篱农作系统能流特征的研究很少。在四川盆地雨养丘陵农区,2/3的耕地土壤侵蚀严重,为了控制土壤侵蚀和提高耕地生产力,该区域大量栽种了植物篱。该研究通过了解作物与植物篱之间的能流交付作用,通过系统能量投入水平提高与结构优化,建立环境友好的农作系统,最终实现坡地农业的可持续。通过两年田间小区试验,详细记录所有劳力投入、化肥投入、农药投入、农事管理活动以及落叶的数量并折算为标准能量单位。作物收获后所有生物产量的能量根据其各部分的转换值折算为标准能量。系统能流特征及效率通过统计分析完成。通过研究主要获得了以下3个结论:1)"作物-植物篱"系统产出能和输入能的数量和结构变化主要受植物篱子系统类型的影响。与大面积旱坡地传统农作物生产系统比较,植物篱农作系统能有效提高系统光能利用率、人工输入能效率,耕地单位面积总产出能也会增加,坡度越大,相对增幅亦越大;由于能极显著减少无机能施入量,这有利于降低化肥农药使用量,减少对环境的污染和破坏。2)"作物-果树类植物篱"系统输入能总量和有机能输入量大幅度增加,因此有利于优化输入能结构,促进坡地生态系统良性循环和集约高效农业发展。3)"作物-草本植物篱"系统人工辅助能的输入量大幅度下降,由于它所需投入能少,有机能耗和无机能耗均低,人工输入能效率很高而生物产量也较高,并且它们提高了与其间作的其它作物的能量产投比,因此提升了整个系统能量产投比率;由于保水固土的生态功能显著,使它能在四川广大山地、丘陵区退耕还林还草工程中发挥重要作用。

坡耕地等高固氮植物篱复合经营系统根系分布格局研究

研究根系的数量、长度和生物量在植物篱 -桑树 -脐橙坡地复合经营系统中不同位置和层次的分布。结果表明 :植物篱树种新银合欢根系主要在植物篱带垂直分布 ,深度超过 1 0m ,分布于植物篱带的≥ 1mm粗根数量、根长密度和生物量分别占该树种粗根总数量、总长度和总生物量的 6 2 %、6 6 %和 86 % ;套种在植物篱中的桑树的根系沿植物篱带分布 ,≥ 1mm粗根数量、长度和生物量分别占粗根总数、总长度和总生物量的 5 0 %、4 9%和91% ;脐橙根系较浅 ,主要分布在作物种植带中间上下 0 6m的范围内 ,深度不足 0 6m ,分布于作物带中央上下 0 6m范围的≥ 1mm粗根数量、长度和生物量占总量的 83%、83%和 85 % ;新银合欢 <1mm细根主要在植物篱带及其两侧 0 6m内 ,分布于该范围的细根数量、长度和生物量分别占相应总量的 73%、79%和 72 % ;桑树 <1mm细根分布与新银合欢类似 ,分布于该范围的数量、长度和生物量分别占相应总量 70 %、85 %和 77% ;脐橙 <1mm细根主要分布在其植株周围 0 6m范围 ,其数量、长度和生物量分别占相应总量的 70 %、6 3%和 6 4 %。该农林复合经营系统中新银合欢植物篱和套种在其中的桑树根系分布重叠 ,有利于桑树充分利用新银合欢根系提供的养分 ;

肥料增效剂和植物篱对大豆—萝卜间作体系土壤氮磷淋失的影响

为探讨肥料增效剂和植物篱对大豆-萝卜间作体系土壤氮磷淋失的影响,设置肥料增效剂和植物篱共7个处理,对氮磷淋失特征进行研究。结果表明,7种管理措施中,化肥减量40%+植物篱+稀释200倍罗壳素处理对TN、NO3-淋失控制效果最佳,削减率分别为56.18%、57.34%;化肥减量40%处理对NH4+、TP淋失控制效果最佳,削减率分别为48.67%、47.85%。肥料增效剂和植物篱有利于控制大豆-萝卜间作体系的氮磷淋失风险,可为保障地下水安全、实现农业清洁生产提供理论依据与技术支撑。

植物物种多样性对植食性昆虫和主栽作物的影响及其生态学机制

增加生物多样性,已被众多研究证实为增强生态系统服务功能的重要方法;其中,植物物种多样性种植模式(诱集植物、间作和地面生草),是实现该途径的重要措施。通过概述这3种模式对植食性昆虫的丰度以及对植食性昆虫危害主栽作物的影响,并运用5种理论(天敌、资源集中、推–拉、屏障和保险假说),分析了植物多样性调控植食性昆虫的生态学机制,并就利用生物多样性调控植食性昆虫的研究方向与方法进行了展望,以期更好服务生物多样性与生态系统服务功能研究。

新型坡耕地可持续农业技术——植物篱技术(Ⅰ)

(一)植物篱技术 植物篱技术又称条带种植技术、绿篱技术、植物篱梯化技术、生物梯化技术等。即用多年生的草灌木本植物与农作物间作的技术。在坡耕地上。

作物生产系统中的植物多样性与生态集约化

生态集约化是指通过强化生态系统服务实现以补充或替代人为输入来维持或增加产量的目标。生态集约化具有提高农业环境可持续性的潜力,例如通过降低对环境不利的管理活动而又维持产量。生态集约化基于生态过程,而这些过程受到生物多样性的影响。本文综述了多空间尺度下生物多样性,特别是维管植物多样性如何调节与生态集约化相关的生态过程。在植物个体基因型水平上,功能性状的互补性直接影响生产力;在田块内种群水平上,作物混合类型具有抗灾能力,以减少病虫害的发生和传播的风险;尺度转换到田间水平,非作物植物类型(如杂草)的多样性为田块内的功能过程提供了必要的资源,包括地下(碳输入、分解)和地上(传粉媒介和天敌的资源连续性)。在景观尺度上,半自然和管理的植被嵌合体通过减轻洪涝和干旱风险、改善气候和调节虫害种群,为抵御极端事件提供缓冲。总体而言,上述强调了尺度异质性在农田维持生态系统功能的重要性。本综述的主要研究挑战包括:1)将植物功能多样性(从性状到栖息地尺度)更好地整合到种植系统设计中;2)量化植物多样性相对于其他管理选项对有效生态集约化的可能互动贡献,3)并通过有针对性的管理优化生物多样性的系统功能优势,以实现具有弹性、高效和高产的农业生态系统。

林粮间作的动态与前景

林粮间作是近年来在农区出现的一种很有吸引力的种植方式。它是在人工营造的稀疏林地内,于树行之间的宽阔地带种植农作物的间作形式。从生物学观点看,林粮间作形成了多年生木本植物与一年生草本植物对于光能和土地在不同高度上的多层利用,构成了间作树木与农作物的生态协调,特别是发挥林木对改善农田小气候的有益影响,利于两种植物的生长,有灾抗灾,无灾增产;在农业经济方面。

转基因高γ-亚麻酸大豆油抗肿瘤作用的研究

γ-亚麻酸(GLA)是人体和动物饮食中具有营养作用的重要的多烯不饱和脂肪酸,在大多数油料作物种子中不含有GLA,而含有其前体物亚油酸。△6-脂肪酸脱氢酶可将亚油酸转化为γ-亚麻酸,为了能够在传统的油料作物大豆中产生GLA,将从深黄被孢霉中克隆的△6-脂肪酸脱氢酶基因,与植物表达载体pBIl21连接,构建了重组质粒pBIM16,采用农杆菌介导的大豆子叶节转化系统,成功地将该基因导入到栽培大豆吉林47品种中,获得一批转基因植株。经PCR检测和Southern杂交分析,证明外源基因已导入并整合到大豆的基因组中。通过气相色谱(GC)对大豆种子进行脂肪酸成分分析,结果表明,产生了GLA,其含量最高可达36.585%。将高GLA的转基因大豆油口服给药,结果表明,其对小鼠S180肉瘤、肝癌H22和Ehrlich癌实体型的抑瘤率分别为32.63%、31.91%和34.34%。其肿瘤抑制率均>30%,与对照组比较有显著差异(p<0.01),表现初步的抗肿瘤作用。

GIS支持下小流域农林复合经营的侵蚀控制模拟——以冀西北青边口河小流域为例

根据张家口郭家梁试验场的小区资料 ,建立了小流域侵蚀产沙模型以及植物篱侵蚀控制模型 ;并在 GIS的支持下 ,从小流域数字高程模型 (DEM)中提取基于地块间水沙汇流网络 ,生成基于地块的水沙运移网络图 ,并将地块间的水沙汇流过程引入小流域侵蚀产沙的模拟中 ,实现了侵蚀产沙模型与地理信息系统 (GIS)的深层次耦合 ,模拟出坡面水沙在小流域的空间运动过程。1995～ 1999年青边口河小流域模拟结果表明 ,坡耕地、荒坡地、低覆盖的天然草地平均侵蚀模数最大 ,是侵蚀控制的重点土地利用类型。在坡耕地、荒坡地、低覆盖的天然草地配置面积占流域总面积的 18.2 %的植物篱—农作系统 (10 m带间距 2年生紫穗槐植物篱 ) ,利用次降雨资料计算模拟结果表明 ,对径流的控制效果在 8.1%～ 46 .2 %之间 ,对侵蚀模数的控制效果在 42 .9%～ 5 0 .2 %之间 ;养分流失的模拟分析表明 ,在现有条件下有机质的损失较大 ,而通过配置植物篱—农作系统可以有效地减少养分流失。

REGCM2和SUCROS模式的双向耦合模拟试验

文中利用NCAR区域气候模式REGCM2和荷兰WAGENINGEN农业大学的作物生长过程模式SUCROS在中国东部平原进行了作物 大气双向耦合的模拟试验。初步的研究结果表明 ,该双向耦合模拟试验 (R/S)能较好地描述大气和农作物间动态的基于生物过程的相互作用。R/S模拟试验不仅能真实合理地反映植物叶面积指数的逐日变化特征 ,更好地描述中国东部平原的陆面物理过程 ,而且改善了REGCM2对中国东部地区夏季降水和地面温度的数值模拟。该项研究对进一步认识和研究气候系统与陆地生态系统的相互作用具有一定的意义。

玉米科研领域海外华人风采

董学军（Dong Xue Jun）博士为美国德州农工大学作物与土壤系助理教授，植物生理学家，研究方向为作物系统水分利用效率及产量形成（土壤、植物、水分互作关系）.研究内容涉及半干旱地区土壤-植物系统水分动态观测与模拟、玉米抗逆性田间评估及灌溉管理。1987年获兰州大学植物生理学士学位．并推荐到中科院植物所攻读学位：1991年获生态学硕士并留所工作：1997年获得中科院理学博士。