田埂在农业面源污染治理中的应用现状与展望

农业面源污染是当前影响我国水环境质量持续改善的主要因素之一。农业面源污染中约1/4的氮、磷污染物来自种植业污染,其主要通过径流、侧渗和下渗等方式向受纳水体迁移。田埂作为农田环境的重要组成部分之一,是种植田块内污染物进入受纳水体的第一道处理设施,能有效减少径流、降低侧渗和减轻水土流失,从而降低种植田块向水体排放的污染物量,被认为是一项经济、简单又具有广泛推广使用基础的农业面源污染治理技术。基于文献分析,从降低农业面源污染的角度系统梳理了国内外有关田埂对农田退水中污染物去除效果的研究成果,综述了田埂的研究现状,阐述了田埂去除污染物的主要方式,分析了田埂去除污染物的可能机理,最后探讨了田埂广泛推广应用还需要关注的问题。

低山丘陵区不同土地利用方式田内-田埂土壤优先流特征

为探究低山丘陵地区优先流形态特征,该研究以南方典型低山丘陵区—江苏省南京市江宁区三种典型土地利用方式(水田、旱地和林地)为研究对象,采用野外亮蓝染色示踪试验结合室内图像处理的方法,定量分析不同位点(田内、过渡带、田埂)土壤染色面积比、染色路径和优先流类型差异。结果表明:各土地利用方式下土壤染色面积比(stained area ratio,SAR)随着土层深度的增加急剧降低,水田平均SAR高于旱地和林地,SAR差异主要体现在20~40 cm,不同位点平均SAR总体表现为田内高于过渡带和田埂;各样地不同位点染色路径数(staining path number,SPN)随着土层深度的增加先增大后减小,整个剖面平均SPN林地最多,且大部分分布于田内,水田和旱地各位点平均SPN分布则相反。各土地利用方式下田内、过渡带水流类型0~15 cm为均质流/非均质指流,15 cm以下均为高相互作用大孔隙流,田埂水流类型为高相互作用大孔隙流。水田的SPN和SPW<4 mm占比(SPW:stained path width,染色路径宽度)最大;不同位点下田内SAR、SPW较其余两个位点大;除SPW<4 mm占比以外,其余指标都随着土层深度的增加而减小。水分渗漏路径显示,水田田埂垂直渗漏和侧向渗漏明显;旱地田埂仅有垂直渗漏发育;林地田埂垂直渗漏较强,侧向渗漏发育不明显。为提高南方典型低山丘陵区的水肥利用效率、减少水土流失,可以通过控制水田土壤水分含量,减少稻田干湿交替下的裂隙发育,破除旱地犁底层,定期清除旱地和林地田埂内、外侧杂草,减少动物孔穴等措施。

草灌比例对新垦山地田埂边坡生态护坡效果的影响研究

山地开垦过程中形成的裸露边坡在水力侵蚀和重力侵蚀下易坍塌,直接影响到田地的耕作,因此在开发新垦山地的同时,需采取配套的生态护坡措施,将人为造地对生态的影响降到最低。选择本地草种狗牙根与马棘、胡枝子、盐肤木3种灌木,分别设置17.4%、13.6%、9.5%、5%四种草本比例在新垦山地的田埂边坡进行草灌混播试验,结果表明:草本比例过高会使植物密度过大,影响灌木的生长,不利于边坡稳固;综合混播植物生长情况、恢复的植物数量、土壤含水率、土壤抗剪强度和土壤紧实度情况来看,以草本比例5%为最优比例,此比例既可在喷播初期让草本快速发挥护坡作用,又不影响灌木生长,且可节省施工时的材料成本,可为新垦山地的生态护坡技术提供借鉴。

田埂种植蜜源植物对稻田天敌昆虫多样性的影响

田埂合理种植蜜源植物可改善田间单一生境、提高农田生态系统对害虫的控制作用,已成为一种常用的绿色防控措施。为了进一步明确田埂种植蜜源植物对稻田天敌昆虫多样性的影响,本研究分别调查田埂种植芝麻(Sesamum indicum)、百日草(Zinnia elegans Jacq.)、硫华菊(Cosmos sulphureus)、波斯菊(Cosmos bipinnatus Cav.)等不同蜜源植物的稻田天敌昆虫种类并对其多样性和功能组团进行了分析。本研究共鉴定了天敌昆虫42种,分属5目19科,其中膜翅目10科32种、鞘翅目1科1种、双翅目3科4种、蜻蜓目3科3种和半翅目2科2种。田埂种植不同蜜源植物的稻田天敌昆虫样本间的Chao1指数、Ace指数、香农(Shannon)指数和辛普森(Simpson)指数无显著差异,但田埂种植蜜源植物的稻田天敌昆虫样本Chao1指数、Ace指数和辛普森指数显著高于对照组。进一步对田埂种植不同蜜源植物稻田天敌昆虫的功能组团进行分析,发现捕食性昆虫共13种,其中捕食幼虫的天敌9种,捕食幼虫和卵的天敌共4种;寄生性天敌昆虫共29种,其中幼虫寄生性天敌17种,幼虫蛹寄生性天敌4种,蛹期寄生性天敌3种,卵期寄生性天敌5种。田埂种植蜜源植物的稻田寄生性天敌昆虫和捕食性天敌昆虫数量均高于对照,且寄生性天敌昆虫数量多于捕食性天敌昆虫数量。田埂种植芝麻和波斯菊稻田中部分寄生性天敌类群数量上高于种植百日草和硫华菊。整体上,田埂种植芝麻、百日草、硫华菊和波斯菊有助于稻田天敌昆虫多样性的保持,对涵养稻田天敌昆虫具有重要作用;调查田块田埂种植芝麻和波斯菊在部分寄生性天敌类群的涵养上较其他两种蜜源植物效果好。

水耕历史对稻田-田埂过渡区土壤物理性质与水-氮分布的影响

选取水耕年限分别为2年、19年和>100年稻田,通过野外样品采集与室内分析相结合的方法,对比了稻田田内和田埂土壤物理性质与水-氮分布差异,揭示了水耕历史对稻田-田埂过渡区土壤物理性质与水-氮流失过程的影响机制。结果表明,耕作活动影响了稻田-田埂过渡区土壤容重、孔隙、土壤水分特征曲线和饱和导水率(Ks)等物理性质。随着水耕年限的增加,田内耕作层与田埂表土层、田内犁底层与田埂硬质层的容重差异增大;耕作层的中小孔隙(直径<0.03 mm)含量增加,其他土层的总孔隙和大孔隙(直径>0.3 mm和>0.03 mm)含量降低;田内土壤的Ks下降速度较田埂更快。在测定的吸力范围内(0~100 kPa),2年和19年的耕作层与表土层持水能力相近,而100年耕作层持水能力高于表土层;2年和100年的硬质层与犁底层持水能力相近,而19年硬质层持水能力更强;19年和100年田埂底土层持水能力较田内强。随着水耕年限增加,耕作层与表土层Ks差异减小,硬质层与犁底层Ks差异增加,2年、19年和100年硬质层的Ks分别是对应犁底层的1.10倍、6.90倍和6.32倍,100年田埂底土层的Ks明显高于田内。土壤物理性质的变化影响稻田-田埂过渡区的水-氮分布特征,主要表现为2年稻田的水-氮含量明显低于19年和100年稻田,且19年和100年稻田的水-氮在耕作层聚集。当水耕年限较短时,水-氮同时通过田内和田埂区域快速流失;随着水耕年限的增加,水-氮更易通过田埂发生渗漏。老稻田新修田埂的硬质层土壤会发生退化,再次成为水-氮快速流失位点。因此,对于耕作年限长的稻田,其田埂区域的水-氮渗漏更应引起重视。

田埂功能植物组合配置对稻田害虫和天敌数量的影响

【目的】针对集约化稻田系统生态功能脆弱、虫害频发、稻田景观单一化等问题,探索稻田非作物生境(田埂)不同功能植物组合配置对虫害的防控效果及其对天敌昆虫数量的影响,为稻田虫害的绿色生态防控提供实践基础与技术支撑。【方法】基于田间试验,设置空白处理(CK)、香根草(T1xgc)、芝麻(T1zm)、凤仙花(T1fxh)、波斯菊(T1bsj)、荞麦(T1qm)、香根草+波斯菊组合(T2xb)、香根草+荞麦组合(T2xq)、香根草+芝麻+波斯菊组合(T3xzb)、香根草+荞麦+凤仙花组合(T3xqf)共10个田埂植物组合配置处理。通过实地调研、震落法和色板诱集法等手段调查分析田埂不同功能植物组合配置对稻田虫害防治效率和天敌数量等指标的影响。【结果】T3xzb模式大幅度提高了对稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)的生态防控效果,距田埂5和10 m的防治效率分别达81%和96%,比对应单一植物处理T1xgc、T1bsj和T1zm的防治效率分别提高17%~31%、16%~42%和35%~50%。对于二化螟(Chilo suppressalis)的防治,芝麻和香根草是较适宜的功能植物,且作用距离均大于10 m。稻田田埂功能植物的应用不仅增加了天敌昆虫的控害能力,对害虫的吸引力也相应增强,其中T3xzb模式下稻蓟马(Stenchaetothrips biformis)害虫数量比CK增加17头,比对应单一植物处理T1xgc、T1zm和T1bsj分别增加13、11和15头。【结论】相较于单一植物模式,香根草+芝麻+波斯菊组合配置(T3xzb)的田埂对稻田螟虫的防控能力有较大程度的提升;同时,该配置模式对部分寄生性和捕食性天敌昆虫也具有较好的诱集涵养作用,可作为稻田绿色生态防控的有效手段。

麦田田埂杂草节肢动物群落组成与田埂杂草典范相关分析

调查开封地区15块麦田田埂杂草中的节肢动物群落数量,采用典范相关分析方法研究麦田田埂杂草与昆虫群落关系.结果表明:田埂杂草中有节肢动物11目36科,优势种是灰飞虱(Laodelphgax striatellus)和异色瓢虫(Harmonia axyridis);田埂杂草益害比值为0.81;典范相关分析显示田埂上杂草的高度是影响田埂昆虫群落的一个重要因子.

梯田埂坎立地植物根系分布特征及其对土壤水分的影响

在标准株选择的基础上 ,采用整株挖掘法研究活性根的特征 ,采用旱季 0～ 2 0 0 cm土层土壤水分定点观测的方法观测土壤含水量 ,并籍此计算土壤水分相对亏缺值来描述梯田埂坎附近土壤水分的变化。研究显示 ,4个植物种在根系深度、生物量和根长分布、对土壤水分的影响方面具有不同的特征。柽柳根系深达 75 7cm,根系生物量和根长在 0～ 10 0 cm土层范围内均匀减少 ,但粗根在整个根系中占支配地位 ,细根的生物量和根长主要集中在 0～ 4 0 cm土层中。杞柳根系分布在 0～ 4 0 cm土层中 ,占全部根系生物量的 86 .0 % ,但粗根占绝对优势。 4 0 cm以下土层中 (杞柳根系分布的最大深度为 30 5 cm)根系生物量和根长逐渐下降 ,但细根长度超过粗根。杞柳的部分根系分布高于着生平面 ,而且这部分根系中细根占绝对优势。柠条的根系分布特征与杞柳相似 ,但粗根的比例大于杞柳。新疆杨根系分布较浅 ,最大深度仅为 136 cm。在 0～ 4 0 cm土层中 ,新疆杨根系生物量占总根系生物量的 77.2 %。 6 0 cm土层以下根系生物量急剧下降 ,根长在 80 cm以下同样急剧减少。在新疆杨的整个根系分布层中 ,虽然粗根在生物量上占优势 ,但细根长度远大于粗根。研究结果还显示 ,栽植不同植物种的埂坎附近水平范围内存在明显的土壤水分亏缺。?

两种立地条件梯田埂坎红柳根系特征研究

我国黄土高原为治理水土流失、改善农业生态环境修建了大面积的梯田 .坡改梯后 ,梯田埂坎占很大比重 ,在裸露的梯田埂坎配置埂坎林具有重要意义 .该文介绍了梯田埂坎林的研究状况 ,运用三维坐标根系全部挖掘法和 3D数据图像处理技术 ,对黄土丘陵区阳坡和阴坡下部两种立地条件埂坎红柳根系进行了研究 .研究结果认为 ,两种立地条件下的埂坎红柳都具有深根性的特点 ,但阴坡埂坎红柳根系的水平分布范围远大于阳坡 ,吸收根所占比重较大 ,根系的生长发育状况明显优于阳坡 ,造成对梯田作物的较大负面影响 。

稻田-田埂过渡区土壤优先流特征研究

为揭示田埂对稻田—田埂过渡区土壤水分渗漏的影响,对比不同位点(田内、过渡带和田埂)优先流特征差异,采用室外亮蓝染色示踪方法,对江汉平原典型稻田—田埂过渡区进行研究。结果表明:过渡区土壤染色面积比(SAR)随深度的增加呈波动下降,其中0~20cm土层SAR较高,占剖面总SAR的53.85%~88.55%。不同位点土壤SAR差异明显,0~20 cm土层平均SAR由大到小依次为田内、过渡带、田埂,20 cm以下各位点SAR均较低,但田埂平均SAR高于田内。各位点水平剖面染色结果与垂直染色结果能较好对应,且随着深度增加,土壤染色区域急剧减少。各位点染色路径数(SPN)与SAR显著相关,田埂中、下层土壤SPN均高于田内。染色路径宽度(SPW)结果显示,0~20 cm田内以10~80 mm和大于80 mm SPW为主,过渡带和田埂大于80 mm SPW较少,均以小于10 mm和10~80 mm为主。各位点SPW的差异反映在水流类型上,田内为非均质指流—高相互作用大孔隙流,过渡区和田埂以混合作用大孔隙流—高相互作用大孔隙流为主。水分渗漏路径结果显示,田内水分由过渡带和田埂的垂直和侧向渗漏较强,且田沟田埂侧向流较田间田埂明显。田埂是稻田水分快速流失的主要区域,加剧了稻田水肥流失和水环境污染风险。本研究可为稻田水分保持和制定合理施肥、灌溉等措施提供依据。

稻田田埂植物的生物多样性

在浙江安吉两个村对利用不同污染程度水源进行灌溉的稻田田埂植物进行了调查。利用未受工业污染的水灌溉的禹山坞稻田田埂植物种数高于受工业废水污染的城北村。在相同类型植物群落中，禹山坞稻田田埂的植物种总重要值ＩＶ（ｔ）显著高于城北村，两村的田埂植物生物多样性指数也存在类似的变化趋势。不同类型植物群落的生物多样性参数差异极为显著，矮秆植物占优势群落的植物种数、植物种总重要值和生物多样性指数（Ｈ’）显著高于高秆植物占优势群落和外来植物占优势群落。应重视防除外来植物空心莲子草，控制高秆植物和保护矮秆植物。

稻田——田埂过渡区土壤水分运动与保持特征

为揭示田埂对稻田水分渗漏的影响,以江汉平原典型稻田—田埂过渡区为研究对象,采用室内土壤理化性质分析、水力学参数测定和田间染色示踪等方法量化了过渡区各位点(田内、田埂和灌溉沟)土壤剖面导水与持水性能差异,并揭示了该区域的水流特征。结果表明:(1)不同位点的土壤饱和导水率(Ks)均随土层深度的增加而减小,上层(-20—35cm)高于中、下层(35—65cm),剖面导水性能表现为田埂>灌溉沟>田内,田埂平均Ks分别是灌溉沟和田内的1.6倍和16.0倍;(2)同一吸力值下不同位点土壤含水量差异较大,田内含水量最高,灌溉沟其次,田埂最低,在持水性能上表现为田内>灌溉沟>田埂;(3)田埂土壤受动物活动和根系生长影响剧烈,导致其大孔隙(当量孔径>0.3mm)含量整体上高于田内,在染色特征上表现为田埂中、下层土壤染色面积显著高于田内。由于稻田-田埂过渡区不同位点土壤的导水和持水能力差异显著,稻田水分不仅可以在田内发生垂直渗漏,还可以通过田埂区域垂直入渗和跨田埂侧流两种方式快速流失,进而加速了稻田水分的散失。

田埂报春多倍体诱导及其形态学研究

在离体培养条件下,比较不同浓度、不同处理时间的秋水仙素对田埂报春进行染色体加倍的诱导效果。结果表明:0.08%秋水仙素处理48h的诱变效果最佳,诱变率高达56%。经秋水仙素诱导后形成的多倍体植株与原二倍体植株比较,在形态上,四倍体植株表现出多倍体特征,叶片变厚,叶形指数减小,保卫细胞增大,单位面积气孔数减少,叶绿体数明显增多。对变异植株进行细胞学研究发现,体细胞中期染色体数目为2n=4x=36,而原二倍体的染色体数目为2n=2x=18,基数x=9,因此,变异植株(2n=4x=36)为四倍体。前者的核型公式为2n=4x=8L+12M2+4M1+12S,核型属于1A;后者的核型公式为2n=2x=4L+6M2+2M1+6S,核型也属于1A。检测发现少数个体有非整倍体变异。

梯田埂坎植物根系营养空间及伸展模式初步研究

采用三维坐标挖掘法对宁夏南部山区梯田埂坎上较为常见的几种植物根系分布进行了调查,并对根系的伸展模式进行了分类。结果表明:红柳、苜蓿、柠条的根系分布较深,表现出垂直根型的特点;杞柳、杨树表现出了较强的趋水肥的特点;几种植物都表现出不同程度的生态可塑性。阳坡密植的红柳、靠近埂坎下部栽植的柠条、苜蓿、树龄5年以下的杞柳、大地埂中部的杨树根系伸展模式比较符合农林复合系统的要求。建议红柳采用密植的方法栽植于阳坡,阴坡栽植杞柳,但随树龄的变化应适当调整株距;杨树不宜作为埂坎造林的树种,适当发展苜蓿。

梯田埂坎杨树的根系分布研究

用三维坐标根系全部挖掘法对 2种杨树的根系进行了研究。研究发现 ,2种杨树根系水平分布范围较大 ,垂直分布幅度较小 ,主要根系均集中在 0～ 60 cm土层中 ,基本无垂直根 ,根系以水平根和侧根为主 ,对梯田作物产量会产生较大不利影响 ;因其根系较浅的特性 ,无法利用深层土壤中的水分和养分 ,不适宜作为梯田埂坎的造林树种 ,建议采用其它深根型。

相机与毫米波雷达融合检测农机前方田埂

为满足自主作业农机地头转弯的需求,解决单传感器检测获取信息不足的问题,该研究提出了将相机与毫米波雷达所获取数据融合的多传感前方田埂检测方案,利用视觉检测得到田埂形状后辅助滤除毫米波雷达中干扰点进而得到田埂的距离和高度信息。在视觉检测方面,根据前方田埂在图像中的分布特点,提出了基于渐变重采样选取部分点的加速处理方式,并在此基础上利用基于11维颜色纹理特征的支持向量机进行图像分割和基于等宽假设的几何模型特征进行误分类点剔除,然后拟合提取图像中田埂边界。在毫米波雷达检测方面,提出了竖直放置毫米波雷达的检测方式,以克服安装高度与地形颠簸的影响,并获得前方田埂的高度信息。将相机与毫米波雷达获取的数据进行时空对齐后,利用视觉检测结果滤除毫米波雷达干扰点,并将毫米波雷达获得的单点距离信息进行扩展,形成维度上的数据互补,获得前方田埂的形状、距离、高度等更加丰富准确的信息。测试结果表明,在Nvidia Jetson TX2主控制器上,基于视觉的检测平均用时40.83 ms,准确率95.67%,平均角度偏差0.67°,平均偏移量检测偏差2.69%;基于融合算法的检测平均距离检测偏差0.11 m,距离检测标准差6.93 cm,平均高度检测偏差0.13 m,高度检测标准差0.19 m,可以满足自主作业农机的实时性与准确性要求。

铲除田埂杂草带对棉蚜防治效果的影响

通过对新和县1999、2002两年冬季铲除田埂杂草带棉田棉花卷叶率变化情况的观测,研究铲除田埂杂草对棉砾的防治效果。结果表明:苗期、蕾期防治效果可以达到70%～90%,棉花卷叶率下降3.35～16.83倍(P<0.05)。棉蚜越冬和早春迁飞与田埂上的杂草有关可能是这项技术有效的原因。

稻田田埂昆虫群落与田埂杂草关系的研究

为探索稻田田埂昆虫群落与田埂类型的关系,本文对田埂昆虫群落进行主分量分析和模糊聚类分析,结果表明:田埂昆虫群落类型与田埂类型有一定的联系。经典范分析,从定量上明确田埂昆虫群落与田埂类型的关系程度(r_1=0.8232),并得出田埂杂草高度是影响田埂昆虫群落的关键因子。

利用DEM计算耕地中田埂面积的方法

就土地详查中如何计算耕地面积中要扣除的田埂面积的方法进行讨论。描述问题的来源,分析实际工作中存在的问题,并给出一个完整的计算方法。主要思路是根据DEM数据,生成坡度点数据,通过点数据与图斑数据进行相交分析,得到每个图斑需要扣除田埂面积的数量。

田埂报春开花授粉生物学特性研究

田埂报春为 1a生宿根野生花卉 ,花期为 1月中旬至 3月下旬 ,总状轮生伞形花序 ,单花 5～ 7朵轮生 ,花瓣 5枚 ,雄蕊 5枚 ,花粉红色或浅紫色 ,单花花期 3～ 6d ,单花序花期 7～ 15d ,全株花期长达 2个月之久。在授粉受精过程中 ,花粉的萌发受温度影响较大 ,2 0～ 2 5℃温度范围较适宜花粉萌发 ;不同花期花粉萌发率存在较大差异 ,初花期与盛花期的花粉萌发率分别达4 1 79%和 6 7 4 4% ,在杂交育种中宜选用初花期和盛花期的花粉 ;花粉生活力保存时间的长短对育种工作具有重要意义 ,以 5℃加干燥剂的储藏方式效果最佳 ,394h后萌发率仍有 2 1 0 %。田埂报春自然授粉杂交结实率低 ,需人工辅助授粉 ,以长花柱花 (♀ )×短花柱花 (♂ )组合表现了较高的结实率 (6 4 5 8% ) ,自交不亲和。