2006-2022年中国科学院环江喀斯特生态系统观测站农田长期观测样地土壤养分数据集

中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站(本文中简称“环江站”)是我国西南喀斯特地区重要的农业生态系统长期野外定位观测研究站,是依照中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,简称CERN)联网监测规范布置的试验样地。自2005年以来,环江站依照国家生态系统观测研究网络(National Ecosystem Research Network of China,简称CNERN)和CERN农田生态系统观测指标要求,逐一开展针对喀斯特峰丛洼地农田生态系统水分、土壤、生物、气象等环境要素的监测活动。本数据集收集、整理了环江站2006–2022年8个长期联网监测样地的土壤养分数据,包括土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、pH值等9项指标,均进行了严格的数据质量控制与评估,并附有完整的样地背景信息和分析方法记录。本数据集反映了桂西北喀斯特峰丛洼地农业区传统代表性作物早晚稻、玉米、大豆、桑叶、柑橘等农作地土壤常规养分含量动态变化,对指导喀斯特峰丛洼地农业生产、培育土壤地力具有参考依据。

2005-2018年中国科学院桃源农业生态试验站水稻根系生物量及水稻根系元素含量数据集

水稻根系残留于土壤,是水稻土有机质来源的主要因素之一,也是水稻土有机碳含量保持一定稳定性的重要因素。本数据集来源于中国科学院桃源农业生态试验站长期监测样地,包括综合观测场、辅助观测场(3个施肥处理)、2个站区调查点样地2005–2018年相关数据。数据集由7个部分组成,分别是表层根系生物量(0–20 cm)、根系元素含量(全碳、全氮、全磷、全钾)、根系分布(0–10 cm、10–20 cm、20–30 cm、30–40 cm)、样地背景信息、样地肥料投入情况、采样记录、分析方法记录。数据的产生严格遵照CERN生物联网监测规范执行,数据质量由台站与分中心质控人员审核质控。本数据集为调查水稻根系对稻田土壤有机碳及氮磷钾元素的贡献,以及水稻根系对维护稻田土壤地力的作用提供可靠的基础数据。

中国科学院亚热带生态所积极参与国家麻类产业技术体系建设

从2月4～6日在北京召开的国家麻类产业技术体系建设启动大会上获悉，中国科学院亚热带农业生态研究所作为该体系建设的依托单位之一，获得了土壤与水土保持的创新工作岗位（团队），该所黄道友研究员被聘为首期（2008—2012）土壤与水土保持的岗位科学家。麻类产业技术体系属2007年底启动的国家现代农业产业技术创新体系之一，由中国农科院、中国科学院、教育部直属大学和省属大学以及省、地（市）级农科院（所）等31个单位组成，

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。

中国科学院西部行动计划(二期)项目布局与初步进展

中国科学院于2000—2005年成功实施中国科学院西部行动计划(一期),于"十一五"期间继续实施西部行动计划(二期)。在继续深化和扩展西部原有5个典型区域(北方草地、黄土高原、黑河流域、塔里木河流域、岷江上游)生态建设试验示范研究的基础上,新增西南喀斯特、三峡库区和三江源区等3个试区的生态建设试验示范研究;开展黑河流域遥感?地面观测同步试验与综合模拟平台建设、青藏铁路冻土路基稳定性与沙害防治等研究工作;开展太阳能等特色资源开发及其他服务于西部大开发的高技术研究与产业化等方面的工作。该计划已按实施方案陆续展开,启动实施11个项目,在试验示范区/点的选定、设施建设、观测、试验、研究与示范等方面的进展顺利,取得一批阶段性成果。

低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响

为探索低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响,采用批处理法研究了柠檬酸和草酸对旱地土、水稻土磷素吸附特征的作用,重点探讨了不同浓度有机酸和柠檬酸钠、有机酸加入顺序等对土壤磷吸附的影响。结果表明:柠檬酸和草酸显著降低了土壤磷吸附动力学的颗粒内扩散模型拟合度,减弱了磷素在土壤颗粒内部扩散过程。Langmuir和Freundlich方程对有机酸存在下土壤磷吸附等温数据均有较好的拟合效果(R2=0.863~0.996)。有机酸降低了土壤磷素最大理论吸附量。土壤磷吸附量与有机酸浓度呈指数函数关系,0.1~5 mmol/L有机酸对土壤磷吸附的影响最大。有机酸浓度小于1 mmol/L时,柠檬酸对土壤磷素吸附的抑制程度大于草酸;而当浓度大于5 mmol/L时,草酸的抑制程度更大。在相同浓度时,0.1~5 mmol/L的柠檬酸钠比柠檬酸对土壤磷吸附能力抑制程度更大,先加入有机酸进一步降低了土壤对磷素吸附量,说明阴离子竞争吸附是低浓度柠檬酸降低土壤磷吸附能力的主要原因,而柠檬酸浓度为5~50 mmol/L时,有机酸与土壤铁铝等金属离子的络合作用占主导。

2010-2014年哀牢山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸数据集

亚热带森林是我国分布面积最大的森林类型,在调控全球气候变化和维持大气碳平衡中具有重要作用。土壤通过呼吸作用排放的碳是大气CO_(2)的主要来源,土壤碳库的细微变化也会显著影响大气CO_(2)的浓度,因此目前亚热带森林土壤碳储量的大小及动态变化特征受到广泛关注。云南哀牢山是我国重要的亚热带森林分布区。本研究依托云南哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站,利用全自动多通道观测系统开展了亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的连续测定,经过严格的数据质量控制和评估,将2010-2014年的土壤呼吸的监测数据收集与整理,包括土壤5 cm温度(Ts)、土壤10 cm含水量(SWC)和土壤呼吸(Rs),并形成日、月和年尺度三类数据集。本数据集对于揭示气候变化对亚热带常绿阔叶林土壤生态过程的影响、正确评估土壤有机碳排放和森林生态系统管理具有重要意义,也为进一步研究气候变暖等全球变化对土壤呼吸组分尤其是土壤有机碳排放的影响提供经验和理论基础。

基于模糊c-均值聚类的亚热带丘陵区土壤肥力空间分异与管理分区

[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 km~2)密集布置946个样点采集土壤样品,以测定的土壤肥力指标为数据源,包括土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和pH,采用地统计学和模糊c-均值聚类算法,分析流域土壤肥力的空间异质性;采用主成分分析法进行土壤肥力分区,并根据数据的差异显著性和变异系数对分区结果进行验证。[结果]除pH外,流域内土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和有效磷均存在中等至强的空间变异,变异系数(CV)介于36%~125%。基于主成分分析和模糊c-均值聚类可将研究区划分为3个肥力管理分区:MZ1、MZ2和MZ3,分区后各土壤肥力指标的变异系数(CV)不同程度地降低,以pH变异系数降幅最小(6%),AP变异系数降幅最大(96%)。同一分区内主要土壤肥力指标趋于同质化,分区间则异质化显著(P<0.01)。分区间水稻产量差异明显,MZ1区晚稻产量和早晚稻总产量显著高于MZ2和MZ3 (P<0.01)。MZ1、MZ2和MZ3区土壤pH值分别为4.12、4.04和4.00,均属于极酸水平;SOC分别为15.15、14.38和12.24 g/kg,均处于高水平;TN也为高水平(1.56、1.48和1.34 g/kg);TP为高至很高水平(0.86、0.69和0.60 g/kg);AN则处于很低至低水平(41.08、35.33和26.16 mg/kg);AP为中低水平(8.63、4.46和3.39 mg/kg)。[结论]亚热带丘陵区地形地貌复杂,是土壤肥力空间变异较大的主要影响因素。通过土壤肥力管理分区,可有效降低区域内肥力指标的变异程度,优化复杂丘陵区耕地管理措施。本研究区域中MZ1、MZ2和MZ3区均应着重改良土壤酸化现象,提高肥料氮素利用率,避免过量施用化学氮肥;MZ1区可适当减施磷肥,避免关键生育期过量施用磷肥;MZ2和MZ3区可以考虑适量施用生物酶活化磷肥或增施有机肥,以提高作物对磷素的利用效率。

亚热带典型森林下垫面大气层结变化规律及其对潜在蒸散发估算的影响

为评估忽略大气稳定性对潜在蒸散发(Potential Evapotranspiration,PET)估算的影响,本文以亚热带森林下垫面为例,结合涡动相关观测及莫宁-奥布霍夫相似原理,探讨了冠层上方大气层结变化规律,比较了基于中性假设和考虑大气稳定性影响的PET之间的差异。结果表明:①中性、稳定和不稳定3种大气层结具有明显的日内与季节变化特征,不稳定层结在中午居多,稳定层结在早晨和傍晚居多,而中性层结在昼间均有分布;同时,春夏两季的不稳定层结高频时段较长,而秋冬两季相对较短;总体上,观测期内不稳定、中性和稳定3种层结平均占比分别为41.4%、34.7%与24.0%。②基于中性假设的空气动力学阻力估算方法在一定程度上高估了空气动力学阻力,导致PET存在低估现象(RMSE=25.82 W/m^(2)),且误差偏离随着PET增大而愈加明显。③在当地条件下当量空气动力学阻力r_(a)与风速呈显著的指数关系(r_(a)=7.83u^(-2.92)+32.66,R^(2)=0.50,P<0.05,N=394),基于该关系估算的PET相对于中性假设而言具有更高的精度(R^(2)提高了3.26%,RMSE降低了19.83%)。

基于cDNA克隆的亚热带阔叶林和针叶林生态系统担子菌漆酶基因多样性及其群落结构研究

作为木质素降解的关键酶之一,漆酶在森林生态系统养分循环过程中占有重要的地位。通过构建cDNA克隆文库,从mRNA水平上研究了亚热带喀斯特原生林(常绿落叶阔叶混交林)和红壤马尾松林(针叶林)凋落物层(O层)及表土层(A层,0—20 cm)中担子菌漆酶基因多样性及其群落结构。结果发现,O层担子菌漆酶基因多样性、丰富度和均匀度均以原生林远远高于马尾松林,而A层与O层的趋势相反;同一森林生态系统,原生林土壤O层中担子菌漆酶基因多样性和种群丰富度高于土壤A层,而马尾松林则O层明显低于A层。"目"分类地位上,伞菌目在两森林生态系统中占绝对优势,且在马尾松林O层中比例高达90.2%;原生林O层和马尾松林A层中存在丰富的多孔菌目和钉菇目;红菇目仅在原生林A层中检测到,且比例为12.4%。群落结构上,与原生林O层和马尾松林A层相比,原生林A层和马尾松林O层含漆酶基因的担子菌种群分布极不均匀,分别存在1和2个绝对优势种群(克隆子数占各克隆库20%以上),且分别与伞菌属、小菇属和侧耳属有较高的氨基酸相似性。此外,两森林土壤中漆酶活性、碳、氮、木质素含量均以原生林显著高于马尾松林,且O层显著高于A层。这些结果表明亚热带阔叶林和针叶林不同土壤层位中降解木质素的担子菌漆酶基因多样性和群落结构有着极大的差异,而这种差异与微生物底物的可利用性、多样性以及土壤pH等因素的综合作用密切相关。

亚热带丘陵茶园间作白三叶草的生态效应

在亚热带丘陵区1a生幼龄茶园通过连续4a的大田对比试验，研究了茶园间作白三叶草的生态效应，结果发现：茶园间作白三叶草降低了土壤容重，提高了土壤孔隙度、有机质、全N、水解N的含量、K的活性、蚯蚓的数量和生物量，消耗了部分有效P；增加了土壤关键层次（0—20cm）和关键时期（4～6月）的水分含量，延缓和缩短了夏季高温干旱与秋季持续干旱时间；获得了土壤降温时增温、保温与升温时降温的双向动态调控效果，增加了同一层次土壤温度的稳定性，延缓了高温和低温的出现时间，缩短了过度高温时间，减少了高温对茶树生长产生的影响；抑制了杂草生长，增加了天敌的种类和种群数量，减少了虫害发生率。从而形成了立地环境．茶树．伴生生物群落系统自我调节的动态平衡，促进了茶树生长，改善了茶叶品质，显著增加了茶叶产量。与清耕茶园相比，茶园间作白三叶草后，春秋茶的酚氨比分别下降了17．10％和30．90％，产量提高了32．65％。

覆盖与间作对亚热带丘陵茶园生态的综合调控效果

【目的】研究覆盖稻草与间作白三叶草对亚热带丘陵幼龄茶园的生态综合调控效果及对茶叶品质和产量的影响。【方法】以常规管理茶园(清耕茶园)为对照,连续4a进行大田对比试验,并采用DPS分析软件对数据进行显著性分析。【结果】两种生物措施均降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量,影响了土壤养分的供应状况,提高了茶树土壤关键层次(0～20cm)和关键时期(4～6月)的水分含量,获得了不同观察时刻、不同深度土壤温度的多种调控效果,延缓和缩短了高温和干旱时间,抑制了杂草的生长,增加了天敌的种类和种群数量,减少了虫害发生率,促进了蚯蚓的生长,使茶树-立地环境-伴生生物群落处于良好的自我动态调节状态。【结论】两种生物措施综合调控了茶园生态环境,改善了茶叶品质,显著增加了茶叶产量,间作白三叶草的效果更好。

亚热带稻田生态系统CO_2通量的季节变化特征

为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，研究了稻田生态系统与大气间CO2交换通量的季节变化特征及其影响因素．采用涡度相关技术对我国亚热带稻田生态系统CO2交换通量进行了连续监测。在数据剔除、校正和差补的基础上，对瞬时CO2通量值进行计算求得日CO2通量值和年CO2通量值，并对CO2通量季节变化及其与主要气象因子的关系进行了探讨．结果表明，稻田生态系统光合吸收CO2通量（GPP）、呼吸排放CO2通量（Reco）和净吸收CO2通量（NEE）的季节变化均呈6—9月较高，1—5月和10—12月较低的对称分布．其中5—9月水稻生长时期的NEE总量占年总量的80％以上，对年NEE总量起决定性作用，光合有效辐射（PAR）和日平均气温（Ta）是CPP与NEE季节变化的最主要影响因子，二者与GPP和NEE分别存在显著的二元线性关系．年净吸收CO2总量为2475．6g，（m^2·a）。这表明我国亚热带稻田生态系统是大气CO2的汇.

亚热带丘陵小流域土壤碳氮磷生态计量特征的空间分异性

了解土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异有助于土壤养分管理。以湖南省长沙县金井镇脱甲河小流域（52km2）为研究区，系统分析了亚热带丘陵小流域表层（0～20em）土壤碳氮磷的生态化学计量特征及其空间变异性。该流域土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）平均含量分别为13．09、1．50和0．51gkg-1，C：N、C：P和N：P平均值分别为10．42、72．71和7．19，均具有高等变异水平和中等程度的空间自相关性。土壤C：N、C：P、N：P高值区域主要分布在海拔高、人为干扰少和肥料使用少的林地区，而低值区主要分布在海拔较低、人类活动频繁以及化肥施用量大的农田区。菜地、茶园、林地和稻田等不同土地利用方式下，土壤C：N：P差异显著；在高海拔和陡坡地区，土壤C：N：P均明显偏高。这表明研究区域表层土壤碳氮磷比率的空间分异与土地管理措施和地形有着密切的关系。

亚热带稻田生态系统CO_2排放及影响因素

采用静态箱法对亚热带稻田生态系统CO2排放进行了定位观测.结果表明,水稻生长条件下的稻田CO2总排放通量(Rt)随晚稻生育期进程波动幅度较大,平均值为926.2mg/(m2·h);土壤CO2排放通量(Rs)则波动较小,平均值为285.4mg/(m2·h).二者与气温、不同土层(0,5,10,15cm)土壤温度均呈极显著的指数相关关系,温度系数(Q10)分别为2.33和1.70.稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量间存在极显著的对数关系.在晚稻整个生育期,稻田生态系统从大气中净固定碳量为3.85t/hm2.

亚热带主要耕作土壤硝态氮淋失特征试验研究

本文选取红壤、水稻土、潮土、黄棕壤和紫色土等我国亚热带地区的主要耕作土壤为研究对象,采用土柱模拟试验,研究了土壤氮素累积与硝态氮迁移的动态特征,并对氮素的淋失风险进行了定量评价和预测。结果表明,硝态氮在土壤中的淋失过程可分为两个明显阶段,即高浓度快速降低阶段和低浓度缓慢降低阶段。硝态氮淋失过程存在明显的拐点,该点对应的累积入渗量(拐点入渗量)变化范围为38.1～219.7 mm,且随土壤硝态氮含量的增加呈幂函数关系增加,表明随硝态氮含量的增高,其淋失风险呈加速增大的趋势。硝态氮淋失强度随土壤硝态氮含量的增加呈显著的线性变化趋势。初步估测,我国亚热带地区在年降水入渗量700 mm和土壤硝态氮累积水平为N 20 mg/kg的条件下,表层土壤(0—20 cm)的硝态氮年平均淋失量为N 484.9 kg/hm2,土壤间的变异系数(CV%)为26.5%。土壤硝态氮含量是影响硝态氮淋失强度的决定因素,其它土壤性质的影响均相对较小,因此,控制土壤氮素累积和化肥施用水平是降低其淋失风险的关键环节。

亚热带丘陵山地茶园面临的生态问题与对策

亚热带丘陵山地茶园普遍面临土壤贫瘠,季节性干旱严重、外界环境污染、生态组分简单、生态环境恶化等生态问题,造成茶叶品质下降,农药残留等有害物质超标,茶叶生产效益低。夏秋季高温时茶园覆盖遮阳网可降低土壤温度,提高茶园湿度和土壤水分含量;茶园覆盖稻草和种植豆科绿肥在夏秋干旱季增加土壤含水量,增加茶园害虫天敌数量,有效地控制害虫的生长和繁殖,改善茶园土壤结构,增加土壤有机质,提高N、P、K等养分的有效性。建立人工复合生态系统,可有效改善茶园生态环境,增加害虫天敌的种类和种群数量,结合农业和物理技术,做到少使用农药和化肥,实现亚热带丘山区茶园安全高效生产。

亚热带区稻田土壤氮磷淋失特征试验研究

土壤氮磷淋失是农业面源污染的一种重要形式。以亚热带稻田为研究对象,采用陶土头定位观测法比较研究了施肥对稻田土壤氮(N)磷(P)淋失特征的影响。2010—2011年连续近2年的试验结果表明,与不施肥对照(CK)相比,施肥会显著增加稻田土壤N、P的淋失。稻田土壤N的淋失形态有显著差异(P<0.05),水稻生长期(4—10月)淹水条件下淋失形态主要为NH4+-N,而闲田期(10—翌年3月)非淹水条件下则主要为NO3--N。这与土壤通气状况的变化有密切关系。研究区10—12月(闲田期)稻田P的淋失明显高于其他时期,是稻田土壤P淋失的主要阶段。控制土壤N、P累积是降低稻田土壤N、P淋失的重要途径。

间种白三叶草对亚热带茶园土壤生态系统的影响

亚热带丘陵茶园间种豆科牧草，有利于调节茶园土壤温度和水分状况，改善土壤动物和微生物的生存环境，为茶叶优质高产奠定基础。在连续5年间种白三叶草的幼年茶园和其相临的清耕茶园进行土壤分析和田间调查，系统研究间种白三叶草对亚热带丘陵茶园土壤生态系统的影响。结果表明，和清耕茶园相比．间种白三叶草茶园土壤孔隙度高4．4％．有机质、水解氮和有效磷含量高24．1％，38．2％和16．2％，提高了表层土壤（0～20cm）和春茶采摘期（4—6月）的土壤水分含量，延缓并缩短了高温和干旱时间，营造了有利于蚯蚓生长发育的土壤环境，增加了土壤中有机碳含量和微生物量碳、氮、磷。在亚热带丘陵幼年茶园间种白三叶草可整体改善土壤生态系统环境，有助于茶叶的优质、安全和高效生产。

亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因及其发生规律研究

结合多年气象资料系统研究亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因与发生规律结果表明 ,该区季节性干旱严重 ,“土壤 作物”干旱年发生概率为 85 .7% ,其中≥中等干旱年发生概率为 5 0 .0 % ,7～ 8月份和 11～ 12月份为年内高发期 ,以夏秋干旱危害最大 ;气候性干旱 (Z值法 )年发生概率为 5 9.5 % ,其中≥中等干旱年发生概率为31.0 %。“土壤 作物”干旱明显大于气候性干旱 ,且二者发生概率和危害程度均为 2 0世纪 90年代 >80年代 >70年代 >6 0年代 ,表明红壤丘陵区抵御季节性干旱的能力呈下降趋势 ,农业生态系统抗逆性能仍在不断退化。