华北农牧交错带退耕区榆树幼林-南瓜间作的农田生态效应

【目的】针对华北农牧交错区退耕林地大面积荒芜资源无效流失的问题,通过榆树幼林-南瓜带状间作,达到林地高效利用与生态-经济效益协同增进的目的。【方法】采用田间试验和室内理化分析相结合的方法。【结果】榆树幼林与南瓜间作后,瓜蔓覆盖地面,显著提高了南瓜行间和榆树林地的土壤水分含量,林-瓜间作地水分的利用效率较单作提高了23.7%～163.3%;间作改变了南瓜行间杂草群落自然演替的方向,一年生杂草成为优势物种,其饲用营养物质的含量和产量较林带间杂草显著提高。间作比单作南瓜增产24.4%,榆树生物量累积提高28.4%,杂草增产144.4%,南瓜的经济效益也提高了23.2%。林-瓜间作比单作土地利用效率提高了132%。监测表明,榆树幼林-南瓜间作地的土壤输沙量与南瓜单作地、退耕榆林地间的差异均不显著,没有因南瓜地的土壤耕作而提高土壤的风蚀量。【结论】华北农牧交错带退耕区榆树幼林-南瓜带状间作是区域生态-经济效益兼顾、综合利用林地资源的有效技术模式。

白菜与甜菜间作的生长与资源利用效果

通过设置不同的白菜与甜菜间作密度,监测了复合群体的叶面积指数、漏光率以及各作物产量,研究复合群体的生长动态,光资源分布以及产量产值效应。结果表明:在间作群体中,白菜依其速生优势而表现偏利效应,间作甜菜前期受白菜遮蔽胁迫,其生育期叶面积指数始终低于单作;白菜收获后甜菜通过叶层自动空间散布提高光能截获率,促进了后期光合补偿性生产;白菜2行∶甜菜1行间作(BT1)处理,白菜的实际产量比"预期"产量极显著增高26.7个百分点,甜菜比"预期"产量增高34.0个百分点;白菜2行∶甜菜2行间作(BT2)处理,白菜、甜菜的实际产量比"预期"产量分别极显著增高59.3、53.0个百分点;BT1、BT2间作群体较白菜单作经济效益分别提高10.2、23.7个百分点,较甜菜单作经济效益分别提高91.5、115.1个百分点。分析表明,间作种植显著提高了地气资源的利用效率,BT1间作LER为1.29;BT2间作LER高达1.56。

农业合作生产对华北农牧交错区水资源存量和经济效益的影响

针对华北农牧交错区错季蔬菜生产对水资源消耗的争议，通过试验和调查研究相结合的方法，研究了农业“生产-消费”合作生产背景下区域发展错季蔬菜的耗水效果及其对农民收入、水资源存量的影响。结果表明，错季蔬菜生产田间耗水量为农区粮食作物的31．3％-93．3％，而水资源价值为农区粮食作物的4．2-10．7倍；与区域内粮油作物生产相比，错季蔬菜生产少耗水330-754m^3／hm^2，且其水资源价值为粮油作物的4．0～13．9倍。通过实施粮一菜交换的市场农业战略，区域能用0．175—0．196m。的水交易获得外区域1m^3的水资源，并且实现了研究区用0．93h0的菜地解决发展错季蔬菜前需要6．9～13．8hm。耕地才能解决的粮食问题。调查表明，通过高效地输出水资源，区域农民收入仅蔬菜一项比全国同期农村人均收入高出了23％。故华北农牧交错区发展错季蔬菜生产是节约和扩大本区域的水资源存量，促进农村脱贫致富、自我发展的有效途径。

耕作方式对冀西北栗钙土土壤物理性状及莜麦生长的影响

为了探索不同耕作方式对冀西北栗钙土农田土壤物理性状及莜麦生长的影响,以河北省张北县10 a栗钙土长期定位试验莜麦田为研究对象,研究了免耕、松耕和翻耕对莜麦田土壤容重、土壤含水率、土壤硬度及莜麦生长的影响。结果表明:松耕和翻耕可以显著降低莜麦播种期到拔节期土壤容重,播种期免耕土壤容重1.49 g/cm3,松耕和翻耕分别为1.31和1.30g/cm3;不同耕作方式对土壤含水率影响不大;免耕显著提高土壤硬度,拔节期免耕土壤硬度58.51kg/cm2,为松耕1.74倍(P<0.05),为翻耕2.53倍(P<0.01);栗钙土土壤硬度与土壤容重、土壤含水率关系模型表明高土壤容重条件下土壤硬度对土壤含水率更敏感,低土壤含水率条件下土壤硬度对土壤容重更敏感;免耕莜麦株高和叶面积生长受到抑制,穗数和穗粒数显著降低,经济产量413.79 kg/hm2,分别为松耕和翻耕的62.27%和51.64%。栗钙土莜麦田免耕与松耕、翻耕相比土壤容重大,土壤硬度高,莜麦产量显著降低;3种耕作方式中,松耕是兼顾生态与经济效益的耕作措施。

冀西北坝上地区灯下蛾类群落结构特征

对冀西北坝上地区蛾类进行了逐日灯诱监测,以微软系统的Excel列表、作图,进行蛾类群落的种-多度曲线作图及群落多样性(H')、均匀度(J')、物种丰富度(S)和个体数(N)的时间和空间分布的处理,并做了多样性分析。结果表明:该区蛾类已知16科173属247种,夜蛾科是该区蛾类的优势类群,旋幽夜蛾、网锥蛾野螟(草地螟)和小菜蛾为当地优势种。从5月到9月蛾类多样性指数、物种丰富度和个体数基本呈上升趋势,多样性指数与均匀度(r=0.9477)、物种数(r=0.7785)、个体数(r=0.9704)相一致。不同月份间的蛾类相似程度差异较大,种-多度关系符合对数正态分布模型,研究认为坝上地区蛾类赖以生存的生态环境稳定,生态环境条件保持较好。

华北农牧交错区两种土壤类型下青饲玉米的施氮效应

针对华北农牧交错区饲草量少质差的现实问题,在区域草甸栗钙土和沙质栗钙土条件下,研究了氮肥不同施用量对青饲玉米产量与品质形成及肥水利用效果的影响。结果表明,草甸栗钙土田和沙质栗钙土田施氮比不施氮青饲玉米生物产量分别增加36.1%和106.0%,植株氮素含量分别提高108.0%和81.9%,且在草甸栗钙土田出现氮素的奢侈吸收现象;施氮使草甸栗钙土田玉米植株磷素含量提高10.9%,但沙质栗钙土田玉米磷素含量降低;玉米植株粗蛋白、粗脂肪的含量和产量均随施氮量增加而显著增加,草甸栗钙土田分别增产1.60倍和2.10倍,沙质栗钙土田分别增产2.74倍和1.36倍;施氮显著提高青饲玉米的水分利用效率,草甸栗钙土田增幅为27%-45%,相当于多供水82.5-135.7mm;沙质栗钙土田增幅为95%-97%,相当于多供水294.9-258.5mm。故华北农牧交错区青饲玉米施氮是快速提高饲草产量和营养品质以及高效利用肥水资源的有效技术手段,草甸栗钙土田不超过200kghm^-2、沙质栗钙土田不少于135kghm^-2,是兼顾玉米产量、品质与肥水高效利用的适宜施氮量。

唐菖蒲光合特性的研究

采用光合作用测定仪和植物效率分析仪对生长在冀西北坝上高原唐菖蒲的光合特性和荧光参数生理生态特点进行了研究,结果表明:①夏季在晴天、土壤水肥充足条件下,唐菖蒲叶片的光合速率呈双峰曲线,其光饱和点为2145μmol/(m2.s),光补偿点为174.8μmol/(m2.s),净光合速率的最大值为36.4μmol/(m2.s),唐菖蒲为典型的阳性植物。②晴天唐菖蒲叶片的AQY由10:00时的0.0878下降到了13时的0.0640,PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm由10时的0.79下降到14时的0.69,比最大值下降约13%,唐菖蒲在中午发生了一定的光抑制。③由叶片能量流动模型分析,高辐射使PSⅡ部分反应中心失活或降解,叶片遭受高辐射胁迫后启动了相应的防御机制,使过剩激发能得以及时耗散。由类囊体膜能量流动模型分析,高辐射导致叶片单位面积部分反应中心失活或裂解后,启动了剩余的有活性反应中心的补偿机制,使其能量传递效率提高。

地表覆被因子对华北寒旱区土壤抗风蚀力的影响

为了明晰不同类型土壤的抗风蚀力特征与华北寒旱区农田地表覆被因子减降土壤风蚀的效果,采用国家发明专利"土壤风蚀测定装置",通过室内模拟与田间实证研究,分析砂砾、垡片覆被以及耕作措施、残茬存留等地表覆被因子对不同类型农田土壤抗风蚀力的影响。结果表明,砂质栗钙土抗风蚀能力高于壤质草甸栗钙土,在连续吹蚀下地表土壤吹蚀量呈"L"形下降特征;砂砾与垡片覆被可显著增强土壤抗风蚀能力,随覆被度增加土壤吹蚀量呈近线性指数型下降特征。华北寒旱区多年免耕的燕麦留茬农田,地表土壤吹蚀量较传统翻耕田降低70.28%～88.42%,多年免耕的地表砂砾覆被对增强砂质栗钙土农田的抗风蚀力起重要作用;而留茬覆被的粗糙度效应对增强壤质草甸栗钙土农田抗风蚀力更为重要。壤质草甸栗钙土秋耕立垡覆被,较传统翻耕田地表土壤吹蚀量降低92.21%。研究表明,生物性残茬覆被、非生物性砂砾与垡片覆被具有显著提高土壤抗风蚀力效应;在华北寒旱区农田,燕麦留茬免耕覆被可显著降低土壤吹蚀量;对无植被存留条件的壤质草甸栗钙土农田,秋耕立垡覆被同样具有显著提高土壤抗风蚀力效果。

华北农牧交错带畜牧业外部经济效应解析

针对华北农牧交错带畜牧业现状与问题,选择代表性村庄,采用生产调查方法,对区域畜牧业外部经济效应进行了解析。结果表明,华北农牧交错区畜牧业是转化农业副产品、无偿利用草场、以残屑食物链增值和环境外部效益支撑的"数量"型畜牧业。通过降低日粮标准的"七成饱"饲养方式增加了近四成的载畜规模。畜牧业外部性表现为草地过牧、农田过收,草地是外部不经济性的主要承担者。放牧条件下以青玉米为代表的人工饲草投入,更大程度上加剧草地超载。低效畜牧业的扩张是建立在经济负外部性基础之上。依据畜牧业表象提出将区域畜牧业发展为第一产业主导产业是不切实际的。通过建立生态补偿机制、发展高效替代产业的途径解决区域畜牧业外部性问题值得探讨。

施钾对高寒区饲用玉米产量与营养品质以及伤流液的影响

在冀西北高寒区旱砂地条件下,研究钾肥施用量对饲用玉米产量和营养品质形成、根系吸收能力的影响。结果表明,钾肥可显著提高饲用玉米的生物产量,增产5.3%~27.7%;施用钾肥后,粗纤维、粗灰分和全钾含量分别增加了6.9%、18.0%和85.9%,生物累积量分别增加36.1%、50.4%和137.1%;粗蛋白、粗脂肪和全磷含量明显降低,伤流强度、各养分流量和钾离子含量明显提高,其中钾离子流量和含量分别提高240.7%和42.9%,茎基部伤流液中全氮和无机磷含量降低。说明均衡的养分管理是提高饲用玉米产量及肥料效应的关键。

华北高寒区北沙参光合特性研究

为了探讨华北高寒区北沙参光合生理特性,为区域北沙参栽培管理提供技术依据,采用ECA-PB0402光合作用测定仪的闭路系统和pocket PEA植物效率分析仪对北沙参的光合特性和荧光参数进行了研究。结果表明,夏季在晴天、土壤水肥充足条件下,华北高寒区北沙参日变化曲线呈双峰型,峰值出现在10:00和16:00。净光合速率最大值出现在10:00左右,此时的光饱和点LSP为2 070.0μmol/(m2.s),光补偿点LCP为181.2μmol/(m2.s),表观量子效率AQY是0.078 1,晴天北沙参叶片的PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm由10:00的0.83下降到14:00的0.51,比最大值下降约39%。表明在自然晴天条件下,华北高寒区北沙参出现光合"午休"现象,在中午发生了一定的光抑制,属于典型的阳性植物,对光照的适应性较强,高光强的生态环境适宜种植北沙参。

土下覆膜播种方式作物自动破膜出苗效应

针对传统地膜覆盖需要人工放苗,封堵地膜破洞等问题,研究了6种不同作物在土下覆膜时的自动破膜效应。结果表明:不同作物的自动破膜能力差异极显著,花生、玉米的自动破膜能力最强,其相对出苗率分别达0.85和0.78,南瓜最弱为0.48;影响作物自动破膜效应的因素及各因素间的互作中,以膜上覆土厚度与地膜厚度的影响最大,覆盖厚度为0.008 mm地膜+膜上覆盖2.0 cm土壤时作物的自动破膜效果最佳;自动破膜能力越强的作物,其自动破膜效果受覆盖材料变化的影响也相对较低。采用土下覆膜种植方式,作物出全苗时间与对照相近。

8种作物自动破膜效应研究

通过研究作物在土下覆膜条件下的自发性破膜出土效应,明确不同作物的自动破膜能力及其影响因素,为发展简约化农田地膜覆盖技术提供依据。采用田间试验与统计分析相结合的方法,明确了8种作物的自动破膜能力,其中小麦、玉米的自动破膜能力最强,各处理的相对出苗率都达98%以上;南瓜的自动破膜能力最弱。作物自动破膜效果易受覆盖材料影响,黑色地膜覆盖条件下的相对出苗率显著地高于白色地膜,采用黑色地膜更有利于作物自动破膜。在膜上覆土还能有效提高地膜的抑草效应,且2种地膜对杂草的抑制效果相近。作物自动破膜能有效减少地膜的人为和自然破坏,提高地膜覆盖的效果,是探索地膜应用新方向的有效种植方式。

不同保水剂处理对甜菜发芽及成苗的影响

研究了不同保水剂及用量对甜菜种子发芽及成苗的影响。结果表明,3种保水剂中以旱地龙抗旱保水剂对甜菜种子发芽和成苗作用显著,而且以百粒种子(1.35 g)用旱地龙抗旱保水剂0.090 g效果优于其他处理,对甜菜苗期生长促进作用最明显。

华北寒旱区金娃娃萱草的光合特性研究

【目的】探讨金娃娃萱草在华北寒旱区的生态适应性,为区域萱草栽培管理提供理论依据。【方法】采用LI-6400XT便携式光合测量系统和pocket PEA植物效率分析仪,于07:00-19:00每隔1h测定1次金娃娃萱草叶片(新生第3、4片叶中部)的光合参数和叶绿素荧光参数,同时测定田间温度、光强和大气CO2浓度等环境因子,研究其光合特性。【结果】在夏季晴天条件下,华北寒旱区金娃娃萱草的净光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)日变化曲线均呈双峰型,其中Pn峰值出现在09:00和16:00,最大净光合速率为14.47μmol/(m2·s)。金娃娃萱草的光响应曲线显示,其理论光合饱和点(LSP)为2 425μmol/(m2·s),光合补偿点(LCP)为37.455 4μmol/(m2·s),表观量子效率为(AQY)0.040 4。晴天萱草叶片的可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)日变化呈单谷型,初始荧光(Fo)日变化呈单峰型,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)由07:00的0.83下降到14:00的0.73,下降了12.0%,19:00恢复至0.83。【结论】在晴天条件下,金娃娃萱草出现了光合"午休"现象,在午间发生了一定的光抑制;金娃娃萱草属于阳性植物,且耐阴,其对华北寒旱区光环境具有较好的生态适应性。

华北农牧交错区粮食生产与人口承载力的解析研究

采用数据统计分析和科学估算的方法,研究了华北农牧交错区近27年来的粮食生产及其生产潜力同人口承载力的关系。结果表明：华北农牧交错区27年来的粮食产量年际间的变幅巨大,最高年份和最低年份相差19.0倍,粮食生产的巨大波动性给区域居民粮食稳定自足带来很大压力。比较近20年来的粮食产量同居民不同生活标准下需求量的关系发现,区域仅在温饱的生活标准下,就有1517个年份的粮食生产不能满足居民所需,而在富裕的生活标准下,连续20年的均不能满足需求。华北农牧交错区人口大量超载,温饱生活标准下超载39.3%、小康型标准下超载69.4%。通过估算区域作物的最大生产潜力,表明粮食生产能够满足当前人口在生活富裕标准下的需求,但频发的自然灾害使作物的生产潜力很难实现。

保水剂不同用量处理对甜菜生长和产量的影响

为筛选出抗旱效果明显的保水剂用量,提高甜菜成苗率和产量,研究保水剂不同用量处理对甜菜植株生长和产量的影响。结果表明,旱地龙抗旱保水剂5种用量处理中以每筒0.3g(折合每立方米营养土混合保水剂8.1kg)处理效果最佳。每筒0.3g处理对定植前甜菜幼苗植株生长促进作用最显著,每筒0.3g处理较CK株高、茎粗、主根长、植株鲜质量和干质量分别高74.3%、30.2%、30.6%、194.7%和215.2%;而且每筒0.3g处理较CK定植后幼苗成活率高5.6%;苗期结束时,每筒0.3g处理较CK植株茎叶鲜质量、茎叶干质量、根鲜质量和根干质量分别高64.8%、57.4%、30.1%和38.5%;收获时,每筒0.3g处理较CK生物产量、经济产量和折光糖度分别提高45.9%、43.5%和1.1%。可见,每筒0.3g处理效果最佳,在生产上可以推广应用。

华北高寒区4种根茎类喜凉作物的光合特性

为了明确高光低温环境下喜凉类根茎作物的光温生态适应性,为区域农作物选育与生产配置提供理论依据。采用LI-6400光合仪监测了华北高寒区白萝卜、苤蓝、芥菜、甜菜的光合日变化及其季节动态。在华北高寒区,4种喜凉类根茎作物Pn日进程呈现7,8月双峰、9月单峰特征。7,8月的午间"Pn低效期"由叶片受到高温胁迫而挥霍耗水,及相继的气孔部分关闭和叶肉细胞活性降低等因素引发。不同作物的DPC与DTC呈现8月>7月>9月;苤蓝LUE与WUEd明显高于甜菜,芥菜、白萝卜居中。霜后苤蓝、芥菜的DPC尚有霜前的46.7%,60.0%,甜菜霜后DPC比霜前增高了9.22%。苤蓝与甜菜的亚喜凉特性,使之具有生育期长和光合势大的潜力,对华北高寒区的光温资源具有优异的适生性。

冀西北坝上地区几种杀虫灯的筛选及在无公害蔬菜生产上的应用

通过对3种类型杀虫灯在坝上地区的杀虫效果筛选试验,结果表明:频振式杀虫灯开灯82 d可诱杀昆虫130 604头,杀虫效果最好,诱杀天敌总量为诱虫总量的4.4%;对小菜蛾的防治效果较明显,对人畜安全、无污染,适合无公害蔬菜生产。

坝上高寒半干旱区促使防风种子发芽的实验研究

防风(Saposhnikovia divaricata(Turcz.)Schischk)种子具休眠特性,致使当年种子不能种植。本实验在利用TTC方法明确种子活力变异基础上,通过酒精浸泡、-70℃低温等处理研究了解除休眠、促使防风种子萌发的效应。结果表明:受伞形花序结果特性作用,种子群体中有活力的占79.67%,瘪粒占9.0%,空粒占9.33%。酒精浸泡与低温处理均能显著地促使防风种子发芽,与自来水浸泡相比两周内发芽率提高25.00%～54.17%。以细沙为基质与滤纸基质相比,发芽率提高了3.9%。实验结果表明:95%的酒精浸泡30min效果最好,种子发芽率高、整齐且健壮,其方法简单易行,效果极佳。这些对我国北方高寒半干旱区大力发展防风药材生产具有重要指导意义。