有机旱作农业——中国旱区特色农业发展之路

解决几十年来农业拼投入、拼资源、拼环境粗放型增长造成的高产低质、资源浪费、产能下降、环境污染等系列问题,加速农业转型,实现绿色、生态、可持续发展变得极为迫切。习近平总书记关于“有机旱作农业”的重要指示为山西以及广大旱区农业发展指明了方向。阐释了有机旱作农业的深刻内涵要义和绿色发展理念,分析了其“大有机”的文化基因和科学本质,论述了传统有机旱作农业的优势与不足,揭示了当下旱作节水农业的问题与隐忧,明确了大力发展有机旱作农业对于农业转型高质量发展的重要意义,提出了走好有机旱作农业道路的举措建议。

基于水量供需平衡的安徽省适水型农业种植结构优化

在当前水资源供需矛盾日益突出的状况下,构建适水型农业种植结构是应对水资源短缺和旱灾频发的重要措施之一,同时对于区域的水资源可持续利用具有重要作用和意义。安徽省地处南北过渡带,水资源的时空分布不均衡,降水的年内和年际变化大,洪涝和干旱频繁发生,农作物的生产力稳定性差。以淮河和长江为界,将安徽省划分为淮北、江淮和江南地区,系统分析了安徽省不同区域的水资源时空特征、种植结构的现状和变化,分析了不同区域农作物生产的水资源供需平衡特征。在此基础上,为从区域上均衡提高水分利用效率和经济效益,提出了适应不同区域水资源供给特征的适水种植结构优化调整方案。

地膜覆盖对旱作玉米田水热通量传输的影响研究

为探明旱作农田生态系统生态水文过程、提升农田水分利用效率,选取黄土高原东部旱作春玉米田为研究对象,设置露地(CK)和地膜覆盖(PM)两种处理,利用涡度相关系统对两种处理条件下玉米田水热通量进行了连续观测,基于观测结果对两种处理下玉米田水热通量的日、季节变化特征和能量分割进行了分析。结果表明:两个处理各能量通量均存在显著的日、季节变化特征。在快速生长期(拔节期),降水后CK和PM处理潜热通量(λET)均明显增大,而显热通量(H)和土壤热通量(G)均减小;但在后期(成熟期),降水对各能量通量变化过程的影响没有快速生长期明显,表明玉米生育期内降水的分布能够显著影响旱作玉米田的能量平衡。玉米生育期内,净辐射(Rn)主要以λET为主,而休闲期Rn主要以H为主。Rn是玉米田λET的最主要影响因子,其次是平均气温和饱和水汽压差,风速和相对湿度对λET的影响相对较小。

氮肥与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的调控效应

【目的】适宜的密度与氮肥运筹是提高玉米抗倒伏能力、保证高产稳产和提高生产效益的重要措施。探讨不同施氮量与种植密度对春玉米产量及抗倒伏性能的影响,以期为山西春玉米的高产高效栽培及籽粒机收的发展提供理论支撑。【方法】于2018和2019年在山西晋中进行玉米田间试验,供试玉米品种为‘郑单958’。设置4个施氮水平:0、120、180、240 kg/hm^(2) (N0、N1、N2、N3);3个种植密度:60000、75000、90000株/hm^(2)(D1、D2、D3)。调查玉米吐丝期茎秆农艺性状,生理成熟期穗位以下茎秆生物学、力学性状及倒伏率,并测定产量。【结果】随着种植密度和施氮量的增加,玉米产量呈先增加后降低的趋势。在D2密度下达到最高值,两年平均产量为13792 kg/hm^(2),较D1和D3密度下分别增加了4.8%和8.3%。与N0相比,N1、N2和N3处理分别增产24.3%、26.7%和23.9%。N3处理对穗粒数与千粒重无显著影响,但产量低于N1和N2处理。增密导致玉米茎秆变细,株高、穗位上升,玉米第3~6节长粗比增加,穿刺强度、抗压强度、抗弯折力等茎秆力学特性变差。D2和D3密度下两年玉米平均倒伏率较D1分别升高了1.33、3.73个百分点。N1、N2、N3处理两年玉米平均倒伏率较N0分别增加了2.50、3.25、4.80个百分点。适当增氮有利于消减因密度增加导致的生物学、力学特性变差,D2和D3密度下,N2处理第3~6节穿刺强度、抗压强度和抗弯折力维持在较高水平,显著高于N3处理。【结论】合理的氮肥用量可改善因密度增加导致的茎秆细弱、玉米茎秆力学特性变差问题,降低倒伏风险,因而增加产量。在山西中部春玉米种植区,种植密度为75000株/hm^(2)、施氮量180 kg/hm^(2),是玉米产量、茎秆力学特性及抗倒性能和谐的密度肥料组合。

沼液配施化肥对大葱产量和土壤养分、微生物及酶活性的影响

明确沼液替代化肥的合适比例以及沼液对大葱产量和土壤养分、微生物含量以及酶活性的影响,可为沼液的合理施用提供理论依据。试验设计了不施肥(CK)、化肥(CF)、沼液替代25%化肥氮(25BS)、沼液替代50%化肥氮(50BS)、沼液替代75%化肥氮(75BS)、沼液替代100%化肥氮(100BS)6个处理,分析了大葱产量及土壤养分含量、磷脂脂肪酸含量和碳氮磷循环相关酶活性,并通过偏最小二乘法路径模型(PLS-PM)探究上述指标的因果关系。结果表明,与CK相比,CF和各沼液处理(25BS、50BS、75BS和100BS)均能显著提高大葱产量(P<0.05),并且大葱产量随沼液替代化肥比例的增加呈先增加后降低趋势,其中50BS处理的大葱产量最高,达59.9 t·hm^(−2)。施用沼液可有效改善土壤养分状况,与CK相比,施用沼液显著提高土壤有机碳(SOC,19.5%~65.8%)、全氮(TN,40.5%~69.6%)、铵态氮(NH_(4)^(+),26.8%~77.4%)、硝态氮(NO_(3)^(−),30.1%~41.9%)、速效磷(AP,10.5%~40.6%)、速效钾(AK,5.4%~8.5%)含量。施用沼液可有效提高土壤微生物含量以及土壤酶活性,与CK相比,施用沼液显著提高细菌、真菌、放线菌等微生物的磷脂脂肪酸含量(P<0.05),降低了革兰氏阳性细菌∶革兰氏阴性细菌的比例(P<0.05),有助于提高土壤碳、氮、磷相关循环酶活性(P<0.05);但是,随着沼液替代比例的增加,细菌、革兰氏阳性细菌、真菌、总磷脂脂肪酸含量以及碳、氮、磷相关循环酶活性均呈先增加后降低的趋势(P<0.05)。PLS-PM分析表明,沼液通过增加SOC、TN、NH_(4)^(+)、NO_(3)^(−)、AP含量,进而提高土壤微生物含量以及碳、氮循环酶活性,并提升大葱产量,但是过量的沼液可导致土壤电导率升高,并对土壤微生物活性和大葱生长产生抑制效果。本研究表明,短期施用沼液可显著提高大葱产量,有效改善土壤养分状况,并有利于土壤微生物含量以及酶活性提高,其中以沼液替代50%化肥氮的处理效果最优,但是沼液并不能完全替代化肥,施用过量的沼液容易造成土壤盐分累积,不利于大葱和土壤微生物的生长。

普通念珠藻多糖对小麦种子萌发及幼苗生理特性的影响

为深入探究藻类多糖对作物种子萌发及幼苗生长的影响,以小麦品种济麦22为材料,设置不同浓度(0、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00 mg·L^(-1))的普通念珠藻多糖处理组,测定萌发、形态、生理指标。结果表明:随着藻类多糖浓度的提高,小麦种子的萌发指数及幼苗的生长指数呈现低促高抑的趋势。与CK相比,T1、T2、T3和T4处理不同程度地增加了小麦种子的发芽指数,促进了幼苗根叶的生长,增加了幼苗叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白的含量,T5和T6处理不同程度地降低了这些指标。T3处理下,这些指标达到最大值,与CK相比,发芽率、发芽势、发芽指数分别增加16.3%、10.0%和10.3%,根叶长分别增加2.48、1.90 cm,叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白分别增加68.04%、35.20%和42.02%。主成分分析结果表明,第一和第二主成分贡献率分别为81.8%和9.1%,二者贡献率之和为90.9%,指标间的相关性显著,并且种子萌发参数受到根长的影响。综上,施加适量浓度的藻类多糖能显著提高小麦种子的萌发率,促进小麦幼苗的生长,本试验条件下,施加浓度为1 mg·L^(-1)的藻类多糖时,小麦种子的萌发率最高,幼苗生长的效果最佳。该研究结果确定了藻类多糖对小麦的最佳施用浓度,为深入研究其在农业领域的潜在应用提供理论依据,也为藻类多糖在植物生产中的科学施用与广泛推广奠定了基础。

山西省玉米生产碳足迹动态分析

以山西玉米生产为研究对象,基于生命周期评价法研究2010-2019年山西玉米种植系统的碳足迹变化动态并解析其构成,为山西省玉米低碳清洁化生产以及粮食平稳增产提供理论依据。结果表明:(1)2010-2019年,山西省玉米生产平均单位面积和单位产量的碳足迹分别为1959.14kgCO_(2)-eq·hm^(-2)和0.36kgCO_(2)-eq·kg^(-1),单位面积、单位产量和单位产值碳足迹总体呈先增加后减少趋势,年际间波动较大。(2)化肥生产(50.08%)、田间N2O排放(27.39%)和农业机械耗油(6.89%)是山西玉米碳足迹的主要来源。如果仅考虑田间生产的温室气体排放情况,则因施肥造成的田间N2O排放、农业机械耗油对田间生产碳足迹的贡献达到67.47%和16.66%。(3)科学施肥、化肥减施和有机替代仍然是降低玉米碳足迹的关键手段。综上所述,在玉米碳足迹降低的同时,降低玉米生产成本,因地制宜制定减排措施,是平衡玉米生产力、生态环境及经济效益的关键。

三十烷醇纳米制剂对冬小麦抗旱生理特性的影响

以‘XR4347’品种冬小麦为供试作物,在步入式气候室内开展盆栽试验,设置3种叶面喷施剂型和3个灌溉水平,剂型为市售三十烷醇微乳剂(TRIA,T1)、水滑石负载三十烷醇纳米制剂(TRIA-LDH,T2)和助剂条件对照(T3);灌溉水平分别设置为土壤田间持水量的90%(充分灌溉,W1)、60%(中度水分胁迫,W2)和40%(重度水分胁迫,W3)。结果表明:(1)在相同水分处理下,喷施TRIA和TRIA-LDH对小麦叶片光合速率有促进作用。中度水分胁迫下,喷施TRIA和TRIA-LDH的小麦地上部干质量较对照处理分别增加69.9%和32.7%,水分利用效率分别增加32.2%和16.4%;重度水分胁迫下,喷施TRIA-LDH的小麦耗水量比喷施TRIA显著降低24.0%,地上部干物质积累量增加,因此水分利用效率显著提高13.6%。(2)中度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性比喷施TRIA处理显著增加2倍,重度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片SOD活性比喷施TRIA处理显著增加1倍,表明喷施TRIA-LDH比喷施TRIA对抗氧化酶活性的促进效果更好。(3)重度水分胁迫下,喷施TRIA-LDH与TRIA的小麦叶片ABA含量分别比对照处理显著降低21.8%和30.9%,表明重度水分胁迫下外源施用三十烷醇可通过降低叶片ABA含量有效缓解水分胁迫对于植株生长的抑制。(4)重度水分胁迫下,喷施TRIA的小麦叶片保卫细胞Ca^(2+)大量外流,而喷施TRIA-LDH的叶片保卫细胞Ca^(2+)内流,可见植物对TRIA-LDH的吸收利用效果更好。在水分胁迫下,三十烷醇纳米制剂增强了植株的抗旱能力,提高了植株的水分利用效率。因此,水滑石纳米载体可用于负载三十烷醇,实现三十烷醇对植物高效、可持续的调控。

小麦穗型相关生长素通路基因发掘及TaARF23-A与小穗数关联分析

生长素是调控作物穗部形态的主要内源激素之一。为了发掘小麦中与穗型相关的生长素通路基因,本研究选择了纺锤穗型品系SY95-71和密穗品系CH7034,对其幼穗内源生长素含量进行了检测,结果显示SY95-71幼穗中的色胺含量显著高于CH7034。转录组测序结果表明,在高置信区间(P<0.01)范围内, SY95-71幼穗中富集到4个特有的生长素相关条目,并且色氨酸脱羧酶基因(负责将色氨酸转化为色胺)和生长素响应因子基因(Auxin Response Factors,ARFs)的转录水平均显著高于CH7034。对在SY95-71中高表达的2个ARF基因(TraesCS7A02G475700和TraesCS7A02G475600)作了进一步分析,结果显示二者是位于7A染色体长臂上的一对串联重复基因,根据小麦ARF家族成员编号,将其分别命名为TaARF23-A1和TaARF23-A2。qRT-PCR结果证实SY95-71幼穗中TaARF23-A1和TaARF23-A2的表达量极显著高于CH7034。测序结果显示TaARF23-A的外显子序列在SY95-71和CH7034间具有2个SNP和1个InDel。根据InDel位点开发分子标记,并将其与SY95-71和CH7034的RILs群体在6个大田环境下的穗部表型进行关联分析,结果显示TaARF23-A与小穗数显著相关(P<0.0001),其CH7034型等位变异比SY95-71型等位变异增加了1.67个小穗。本研究结果将为小穗发育机制解析提供参考,也为小麦理想穗型改良提供了分子标记。

小麦芽期和苗期耐盐鉴定方法的适用性评价

耐盐鉴定是筛选种质和选育耐盐小麦品种的前提。小麦室内耐盐鉴定方法较多,涉及不同生育时期和组织器官。为了评估这些方法在生产上的适用性,本研究选用北方冬麦区5个耐盐品种和5个盐敏感品种为试验材料,对基于芽期和苗期的7种耐盐鉴定方法(涉及27个测试指标)进行实用性评价。结果显示,利用小麦种子的发芽相对盐害率不能区分参试耐盐品种和盐敏感品种,而小麦苗期的叶部盐害指数、根部Na^(+)和K^(+)流速以及根尖数、根径、叶片K^(+)含量的相对盐害率在耐盐和盐敏感品种之间差异显著。综合回归分析结果和可操作性,明确叶部盐害指数是北方冬麦区适用性较高的耐盐鉴定方法,可结合根尖数相对盐害率、叶片K^(+)含量相对盐害率或根部Na^(+)和K^(+)流速用于种质筛选或品种选育。本研究从适用程度方面解析和评价了耐盐鉴定方法,为小麦耐盐育种工作提供参考信息。

山西小麦苗期耐低磷特性及遗传分析

【目的】干旱与半干旱地区的水肥资源贫乏,而小麦不同基因型间的磷效率差异很大,因此,鉴选耐低磷种质、挖掘磷代谢遗传位点有助于小麦的遗传改良。【方法】以282份山西小麦品种为材料,在正常磷(0.2 mmol·L^(-1))、中度低磷(0.1mmol·L^(-1))和低磷胁迫(0.01 mmol·L^(-1))3个磷浓度条件下对苗期根部鲜重、茎叶部鲜重、植株鲜重、根部干重、茎叶部干重、植株干重,最大根长、总根长、根表面积、根体积、根直径和根尖数共12个形态指标进行考查,运用主成分分析、隶属函数分析及聚类分析等方法综合评价苗期不同品种的耐低磷特性,在此基础上,分析苗期性状演变趋势及生物量分配等特征,并利用全基因组关联分析挖掘小麦耐低磷位点。【结果】苗期不同性状对低磷的响应程度不同,磷浓度降低导致生物量分配策略发生变化,与根部生长情况比较,地上部生长受磷浓度变化影响小;磷浓度降低会抑制地上部生长,地上部干重和鲜重显著降低,而低磷促进了根系生长,根部干重和鲜重、最大根长、总根长、根体积和根尖数等指标显著增加。根据耐低磷综合D值与形态指标相关分析发现最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标,D值聚类分析筛选到晋麦46、晋麦61、有芒大红茎、红秃麦、红和尚、白壳红、白线麦、火烧头和白山麦共9份耐低磷品种。性状演变分析发现品种耐低磷能力没有受到直接选择。耐低磷能力随年代变化先降后升,2010年之前品种耐低磷能力呈下降趋势,2010年后品种耐低磷能力有所提升。关联分析检测到8个R^(2)>10%的稳定位点,其中,1A_545074550、2B_489279799、6A_166899658和6A_273060644未见报道。【结论】苗期最大根长和根直径可作为苗期耐低磷的筛选指标。通过综合评价山西小麦苗期耐低磷能力,筛选到9份耐低磷品种。在1A、2B和6A染色体上检测到4个与耐低磷相关的新位点。

黄土高原半干旱区覆膜和施磷对紫花苜蓿草地土壤磷组分的影响

在黄土高原半干旱区,较低的土壤磷(P)有效性限制了紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的生长。阐明连续覆膜和施磷对紫花苜蓿草地土壤磷组分的影响对合理施磷和提高紫花苜蓿草地生产力具有重要意义。试验设置2个覆膜处理(不覆膜和覆膜)和4个磷肥梯度[0 kg(P)·hm^(−2)、9.7 kg(P)·hm^(−2)、19.2 kg(P)·hm^(−2)和28.8 kg(P)·hm^(−2)],研究了覆膜和施磷在不同处理年限(3年和9年)对紫花苜蓿草地不同活性土壤磷组分及其影响因素的影响。结果表明,与不覆膜相比,覆膜处理第3年紫花苜蓿地上部分磷吸收量显著增加52.4%,土壤Olsen-P、活性较高的NaHCO_(3)-Po和NaHCO_(3)-Pi以及中等活性的NaOH-Pi含量分别显著降低15.5%、20.2%、10.2%和27.9%;覆膜处理第9年土壤NaHCO_(3)-Po和NaHCO_(3)-Pi含量显著增加37.3%和24.3%,而地上部分磷吸收量、土壤Olsen-P和NaOH-Pi含量没有显著变化。与不覆膜相比,无论处理年限长短,覆膜均显著降低了活性较低的稀HCl-Pi含量,显著提高了土壤Na-OH-Po、浓HCl-Po和残留态磷(Residual-P)含量,而对浓HCl-Pi和全磷含量没有显著影响。与不施磷相比,除施磷处理第3年土壤残留态磷含量没有显著变化外,施磷处理第3年和第9年紫花苜蓿地上部分磷吸收量、土壤全磷、Olsen-P以及所有磷组分含量均显著增加。冗余分析显示,地上部分磷吸收量、土壤pH和碱性磷酸酶活性是影响土壤磷组分变化的主要因素。与不覆膜相比,覆膜处理在第3年和第9年显著增加了土壤碱性磷酸酶活性,在第9年显著降低土壤pH。与不施磷相比,施磷处理在第3年和第9年显著降低了土壤pH,在第9年显著降低了土壤碱性磷酸酶活性。综上,覆膜可通过降低土壤pH和提高磷酸酶活性促进低活性磷组分向中、高活性磷组分转化,所以将覆膜和施磷结合可有效提高紫花苜蓿草地土壤磷有效性和供磷潜力,且随着处理年限的延长,效果愈加明显。

2015−2020年不同省份小麦生命周期碳足迹变化分析

基于2015−2020年14个小麦种植省份的产量、播种面积、农资投入等统计数据,计算小麦生命周期的农资投入品碳足迹,分析小麦生命周期碳足迹动态变化和不同农资投入品的碳足迹贡献,揭示小麦生命周期碳足迹变化规律及排放源,为实现农业绿色低碳发展提供理论依据。结果表明:2015−2020年14省小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹分别为4315.4kgCO_(2)eq×hm^(−2)和999.4kgCO_(2)eq×t^(−1),总体均呈下降趋势。北方冬(秋播)麦区的陕西和山西省、春播麦区的内蒙古和宁夏回族自治区、冬春兼播麦区(新疆)小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹均高于整个研究区平均值。南方冬(秋播)麦区(四川、江苏、安徽和湖北)、春播麦区的黑龙江和甘肃省、北方冬(秋播)麦区的山东和河南省小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹均低于整个研究区域平均值。另外,灌溉用电、化肥、柴油、种子和农药投入产生的碳足迹在小麦生命周期中平均占比分别为34.2%、51.6%、7.3%、3.7%和3.2%,表明灌溉和化肥是主要排放源。化肥是南方冬(秋播)麦区(江苏、安徽、湖北和四川)小麦生命周期碳足迹的主要排放源,四省平均占比分别为76.6%,71.3%,69.6%和70.0%,化肥减量增效是该地区的重要减排措施。灌溉用电是北方冬(秋播)麦区的河北和山西省、冬春兼播麦区(新疆)的主要排放源,其平均占比分别为45.6%、54.8%和65.2%,推广应用节水灌溉技术及研发配套低耗能农机设备是该地区的重要减排措施。由此可见,化肥减量和应用节水灌溉技术是减少研究区域小麦生命周期碳足迹的有效管理措施,结合各省农业和社会经济条件,针对性制定农田温室气体减排措施,是促进农业绿色低碳发展的关键。

长期不同施肥和深翻对玉米高粱轮作体系作物钾利用及土壤钾形态的影响

【目的】研究长期施用化肥钾、秸秆还田、有机肥配施化肥钾结合秸秆还田及其深翻对玉米高粱轮作体系作物钾利用效率、土壤钾形态及非交换性钾释放的影响,为合理使用钾肥和提高钾养分资源高效利用提供理论依据。【方法】于2011—2022年在山西省晋中市进行长期定位试验,共设6个处理:不施肥(CK)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、秸秆还田结合有机肥(MS)、氮磷钾肥配施有机肥结合秸秆还田(NPKMS)、氮磷钾肥配施有机肥结合秸秆还田和深翻(NPKMSD),研究不同施肥处理对作物籽粒产量、地上部钾吸收量、钾利用效率、土壤钾形态和土壤非交换性钾释放特征的影响。【结果】与NP和NPK比较,MS、NPKMS和NPKMSD提高籽粒产量6%—8%,地上部钾吸收量提高22%—43%。NPKMS和NPKMSD处理钾素农学利用效率仅为NPK和MS的50%;施肥改变了土壤剖面钾形态,2022年收获后与CK、NP和NPK处理相比,MS、NPKMS和NPKMSD处理0—20 cm土层速效钾含量分别提高了2.2—2.8倍,缓效钾提高了8%—10%;与NPKMS比较,NPKMSD提高了20—40 cm土层速效钾含量。基于随机森林回归模型分析表明,0—20和20—40 cm土层的速效钾与缓效钾含量能解释地上部钾吸收量的64.1%,0—20 cm土层速效钾、缓效钾含量和20—40 cm土层的速效钾含量是影响植株钾吸收的关键因子。用氯化钙浸提时NPK、MS、NPKMS和NPKMSD处理0—20 cm土层非交换性钾累积释放量分别是NP的1.04、1.77、1.99和1.81倍,柠檬酸浸提时则分别为1.05、1.41、1.85和1.63倍。与NPKMS处理比较,NPKMSD处理20—40 cm土层柠檬酸浸提的非交换性钾累积释放量提高17.8%,而氯化钙浸提对其非交换性钾累积释放量没有显著影响。【结论】与施用相当量的化肥钾比较,秸秆还田和有机肥能明显活化土壤钾,提高土壤有效钾和缓效钾的含量,提高钾肥利用效率。化肥钾配施有机肥结合秸秆还田会造成作物钾奢侈吸收降低钾利用效率。深翻提高根层下土层速效钾含量但对产量影响不显著。秸秆还田和有机肥明显促进土壤非交换性钾的释放速率和累积释放量,长期秸秆还田结合适量有机肥能够替代化学钾肥。

量化气候和土地利用变化对生态资产变化的相对贡献——以房山区为例

生态资产与人类福祉密切相关,开展生态资产评估并定量区分气候和人类活动对生态资产变化的相对贡献,对于评估区域生态文明建设成效、生态补偿、干部离任的自然资产审计等均具有重要意义。在单位面积价值当量因子方法的基础上,重新定义了标准生态服务价值当量因子,并构建了一个能够定量区分气候变化和土地利用变化对生态资产变化相对贡献的方法,以北京市房山区为例,分析了2000年至2019年房山区生态资产的变化,以及气候变化和土地利用变化对生态资产变化的相对贡献,结果表明:(1)房山区2019年生态资产总价值177.14亿元。森林、草地、农田和湿地的生态资产分别占生态资产总价值的82.33%、11.76%、5.25%和0.095%。(2)房山在2000—2019年期间,生态资产总价值增加了2.275亿元,气候变化使得房山区的生态资产总价值增加了2.689亿元,而土地利用变化使得生态资产总价值减少了0.414亿元。(3)房山区生态资产西高东低,其中霞云岭乡生态资产总价值最高;琉璃河镇的生态资产增加最多,而拱辰街道下降最显著。过去20年是房山区社会经济快速发展的时期,由于气候变化和生态保护与修复使得生态资产增加,抵消了由于建设用地扩张所带来的生态资产损失。

沼液营养液对基质栽培蔬菜生长、养分吸收利用的影响

为探明沼液营养液在基质栽培蔬菜上的应用效果,试验以芹菜(Apium graveolens L.)和番茄(Solanum lycopersicum L.)为试验材料,以浇灌清水为对照(CK)、设置商品水溶肥营养液(WSF)、沼液(BS)、沼液营养液1(BSF1)、沼液营养液2(BSF2)4个处理,分析不同营养液对蔬菜生长、SPAD与养分吸收利用的影响。结果表明,(1)WSF、BSF1、BSF2处理增加了2种蔬菜的生长速率(GV)和生物量(BW)。与CK相比,WSF、BSF1、BSF2处理的芹菜GV分别增加了94.74%、110.53%、102.63%,番茄GV分别提高了18.27%、49.04%、29.81%;芹菜干重(DW)分别增加了55.98%、85.42%、73.46%;番茄DW分别增加了82.58%、137.33%、135.58%。BS处理的蔬菜生长量鲜重(FW)和DW与CK无显著差异。(2)WSF、BSF1、BSF2处理显著提高了基质栽培蔬菜的总氮(TN)含量、提高了养分积累量(NAA)和肥料生理效率(PEF)。与WSF处理相比,BS处理显著降低了2种蔬菜的肥料农学效率(AEF)、肥料利用率(UEF)、肥料贡献率(CRF),而BSF1和BSF2处理提高了番茄的AEF、UEF、CRF,分别提高了78.24%、135.11%、36.60%和85.63%、127.56%、41.83%。(3)采用平均加权法,通过对GV、BW、SPAD、UEF、AEF5个指标的综合分析表明,不同处理在基质蔬菜上的应用效果依次为BSF1>BSF2>WSF>BS。综上分析,沼液均衡型营养液可通过提高基质栽培芹菜、番茄的GV和BW,增加TN含量、NAA和PEF,最终提高AEF、UEF、CRF,以BSF1的效果最佳。

华北平原秸秆覆盖下农田水热通量动态变化及其对气象因子的响应

揭示秸秆覆盖下农田生态系统水热通量的动态变化,可为农艺覆盖下作物高效用水的定量调控提供理论依据。试验设置秸秆覆盖(S)和不覆盖(N)两种处理,利用波文比能量平衡法和实测数据,对华北平原秸秆覆盖下农田能量通量要素净辐射通量(R_(n))、潜热通量(λET)、显热通量(H)和土壤热通量(G)的动态变化规律及其对气象因子的响应进行研究。结果表明:各生育期R_(n)、λET和H日内变化均呈现明显单峰型规律,无论小麦生长季还是玉米生长季,与N处理相比,秸秆覆盖(S)主要降低了各生育期R_(n)、λET和H的日峰值,但从日均值来看,S处理提高了小麦生长季λET占R_(n)的比例,其总生育期λET占R_(n)的比例(68.8%)比N处理(68.4%)略高;秸秆覆盖(S)降低了玉米生长季λET占R_(n)的比例,其总生育期λET占R_(n)的比例(65.0%)比N处理(65.9%)降低。小麦生长季和玉米生长季对瞬时λET影响最大的气象因子为R_(n),其余因子影响较小。各气象因子通过直接和间接作用共同对瞬时λET产生影响。R_(n)对瞬时λET的影响主要体现在直接作用上,其余因子均主要体现为间接影响。

近红外谷物品质分析仪已建模型应用性分析

【目的】验证FOSS-Infratec^(TM) Nova近红外谷物品质分析仪已建小麦、玉米、高粱模型的精确性和稳定性。【方法】对比仪器中两个检测单元(容重模块TWM检测单元和STM样品传送单元)间小麦、玉米、高粱的水分、蛋白质、淀粉含量检测结果,并对STM检测单元中不同光程下水分、蛋白质、淀粉含量与化学方法检测值进行对比。【结果】小麦在STM单元18 mm光程下、玉米在STM单元29 mm光程下样品水分、蛋白质、淀粉含量检测值与TWM和化学方法检测值间差异不显著(P>0.05),高粱在STM不同光程下样品水分、蛋白质、淀粉含量检测值与化学方法检测值拟合度不高且相关性不一致。【结论】小麦和玉米已建模型分析性能稳定、结果可靠;高粱模型检测性能较差,需进一步校准或重建模型。

根际细菌对番茄幼苗生长的影响

利用阿须贝氏无氮培养基在番茄根际土中筛选到5株细菌菌株,鉴定菌株生物学分类;然后以番茄为供试植物,分别添加5株菌株菌液为处理,研究根际细菌对番茄幼苗生长和根系结构的影响。结果显示,5株菌株均显著降低了番茄幼苗的株高和SPAD值。FN2和FN6菌株显著降低了植物的干重、鲜重和地上部的投影面积。FN6菌株还降低了植物的根总表面积和根总体积。5株菌株都未呈现出正向促进效应。该研究为开发根际细菌存在的潜在风险提供警惕。

不同灌溉施肥措施对夏玉米-冬小麦农田N2O排放和产量的影响

为明确不同灌溉施肥措施下夏玉米-冬小麦轮作农田N_2O的排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的灌溉施肥方法,以华北地区夏玉米-冬小麦轮作农田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法对土壤N_2O排放特征进行了周年(2015年6月15日-2016年6月12日)观测,探讨了常规施氮量(夏玉米:205.5 kg/hm2;冬小麦:250 kg/hm2)下传统灌溉施肥(FP100%)、滴灌+传统施肥(DN100%)、滴灌水肥一体化(FN100%)以及滴灌水肥一体化下不同施氮量(减氮60%(FN40%)、减氮30%(FN70%)、常规氮量(FN100%)和增氮30%(FN130%))下农田N_2O排放特征及土壤温湿度对农田N_2O排放的影响,另设滴灌+不施氮肥(CK)为对照。结果表明:在夏玉米-冬小麦轮作体系中小麦季农田土壤N_2O排放通量高于玉米季,夏玉米季土壤N_2O阶段排放峰值出现在拔节期和抽雄期;而冬小麦季土壤N_2O阶段排放峰值出现在冬前苗期和拔节期。与FP100%处理相比,FN40%处理在夏玉米和冬小麦季的N_2O平均排放通量分别降低了70.8%和66.7%,N_2O排放总量分别减少了58.7%和66.3%;整个轮作季周年产量没有显著减少,N_2O排放总量显著降低了62.9%(P<0.05)。FN40%处理夏玉米季和冬小麦N_2O排放系数分别为0.06和0.01,显著低于其他施肥处理(P<0.05)。土壤温湿度均影响农田N_2O排放,但不同处理在夏玉米和冬小麦生长季与土壤温度和土壤湿度的相关性并不相同。综合考虑N_2O排放量和作物产量,研究认为,在华北地区夏玉米-冬小麦轮作系统下,若采用滴灌,则根据作物需肥规律同时采用水肥一体化方式进行施肥才既有增产,又减少农田N_2O排放的效果,并且在滴灌水肥一体化技术下,减少60%施氮量在保障粮食产量的同时,可以有效地减少N_2O排放,是兼顾作物产量及大气环境的推荐管理措施。