基于农用地变化的社会经济驱动因子对广东省农业生态系统服务价值的影响

在对谢高地等的生态系统服务价值系数进行修正的基础上,分析了1996-2008年广东省农用地变化所引起的农业生态系统服务价值变化,并应用相关性分析方法探讨了农业生态系统服务价值变化与影响农用地变化的总人口、GDP、城市化水平、第一产业比重、社会固定资产投资总额5个社会经济驱动因子之间的关系。结果表明:①1996-2008年间,尽管园地、水域的生态系统服务价值明显增加,但广东省农业生态系统服务价值以林地为主,其次为农田,林地和农田面积减小使其生态系统服务价值逐年减少,且林地和农田减小量大于园地和水域的增加量,从而使全省农业生态系统服务总价值在13年间降低了23.11×108元;②农业生态系统服务价值变化与总人口、GDP、城市化水平和社会固定资产投资总额之间存在极为显著的负相关关系,相关系数分别为-0.965、-0.887、-0.896、-0.883。农业生态系统服务价值变化与第一产业比重之间呈显著的正相关关系,相关系数为0.972。

减量施氮与间作大豆对华南地区甜玉米连作农田N_2O排放的影响

通过3季大田试验,采用静态箱?气相色谱法对比研究了两种施氮水平[300 kg(N)?hm?2,N0;360 kg(N)?hm?2,N1]和3种种植模式[甜玉米∶大豆按2行∶3行(S2B3)和2行∶4行(S2B4)行数比间作,甜玉米单作(SS)]对华南地区甜玉米连作农田N2O排放情况的影响。结果表明,相比常规施氮,减量施氮显著降低了土壤N2O的全球增温潜势(GWPN2O,kg?hm?2),其中S2B4-N0的减排效果最好,其3季的土壤GWPN2O依次比S2B4-N1减少66.31%、84.08%和51.31%。种植模式对GWPN2O没有显著影响;间作和减量施氮均显著降低了单位产量的GWPN2O(即N2O排放强度,GHGIN2O,kg?t?1),其中S2B4-N0的减幅最大,其3季平均的GHGIN2O分别比SS-N0和S2B4-N1降低71.60%和71.21%;减量施氮不会影响作物产量且间作系统的土地当量比(LER)均大于1。因此,减量施氮下的甜玉米||大豆间作不仅能保证作物产量,提高土地利用率,而且能降低土壤N2O的排放,其中减量施氮水平下的甜玉米||大豆2行∶4行间作模式(S2B4-N0)的效益最佳。

水环境中草甘膦和三价砷对大型溞的联合毒性评价

以大型溞(Daphnia magna)为试验生物,进行草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h的单一毒性和联合毒性评价。结果表明,草甘膦和As(Ⅲ)对大型溞24、48 h半致死浓度(LC50)分别为54.12、51.12 mg·L-1和7.47、6.07 mg·L-1。基于单一草甘膦和As(Ⅲ)以及两者的等毒性混合的浓度-效应曲线,用Logistic regression模型和反应曲面模型对其单一和联合毒性的浓度-致死效应进行预测和曲面图的绘制,并用洛伊参数反应曲面模型(CARS)和反应添加剂反应面模型(RARS)预测Mix-LC50的联合毒性:在等毒性比浓度条件下,草甘膦和As(Ⅲ)的联合毒性表现为拮抗作用。

复合人工湿地对城市受污染河水的净化效果

采用2种复合人工湿地系统处理昆明市城市河流污水,为期1年的运行结果表明:2种复合人工湿地系统对城市河流污水具有良好的污染物去除性能,TN、TP、COD和SS的月平均去除率分别达到50%、85%、85%和80%以上;2种复合人工湿地系统具有良好的耐冲击性,季节变化对出水水质不存在显著影响。其中,垂直上行流复合人工湿地系统性能更优于垂直上行流与水平流复合人工湿地系统;强降雨会对复合人工湿地出水水质造成一定的影响。

甘蔗//大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响

通过田间试验探讨了甘蔗//大豆1∶1、1∶2间作模式和施氮(300 kg/hm2,525 kg/hm2)水平对甘蔗鲜重产量、甘蔗单株氮含量、土壤硝态氮、铵态氮以及微生物量氮的影响。结果表明:减量施氮(300 kg/hm2)水平下,间作甘蔗鲜重产量较单作显著下降,但间作的土地当量比均大于1,且大豆产量为1.52和3.25 t/hm2。不同施氮水平对甘蔗鲜重无显著影响,施氮水平和种植模式对甘蔗单株氮吸收量、甘蔗收获后土壤硝态氮和微生物量氮均无显著影响。土壤氮素随甘蔗大豆的不同生长时期而变化,在甘蔗分蘖末期(大豆收获期)达到最低值,此时期减量施氮水平下甘蔗//大豆间作模式(1∶1)土壤硝态氮显著高于单作。综合以上结果,从提高土地利用率和保护农业生态环境考虑,甘蔗//大豆间作模式下减量施氮具有一定的可行性。

水稻与水芹间作栽培对水稻病虫草害和产量的影响

通过田间对比试验,研究了水稻(Oryza sativa)常规单作栽培(CR)、水芹(Oenanthe javanica)常规单作栽培(CO)、水稻与水芹常规间作栽培(CRO)和水稻与水芹有机间作栽培(ORO)4种处理对水稻病虫草害和水稻产量的影响效应。结果表明,两种间作栽培处理水稻主要病虫草害均显著低于CR处理;在水稻分蘖初期,CRO和ORO处理叶瘟病病丛率分别比CR处理降低45.12%和47.58%;在水稻分蘖末期,CRO和ORO处理叶瘟病病叶率分别比CR处理降低41.38%和6.80%。在水稻孕穗期和成熟期,CRO和ORO处理稻飞虱数量分别比CR处理减少69.77%、44.39%和82.80%、78.08%。在稻田杂草防控方面,CRO和ORO处理杂草密度较CR处理分别降低48.36%和39.34%。CRO和ORO处理的土地当量比分别为1.11和1.33,较CR处理分别增产11.31%和33.11%。认为水稻与水芹间作栽培模式能有效控制水稻病虫草害的发生,并能起到良好的增产效果,其中水稻与水芹有机间作栽培的综合效益更为明显。

减量施氮与大豆间作对蔗田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱气相色谱法对常规施氮(N2,525 kg·hm-2)y和减量施氮(N1,300 kg·hm-2)处理下甘蔗与大豆按行数比1∶1(SB1)和1∶2(SB2)间作、甘蔗单作(MS)、大豆单作(MB)种植模式下蔗田土壤CO2、N2O、CH4排放通量及土地当量比(LER)进行观测和对比分析,以探讨不同间作模式及施氮水平下甘蔗//大豆间作农田土壤温室气体排放的动态变化规律及对作物产量的影响,为制定农田温室气体减排措施提供合理的依据。研究结果表明,减量施氮处理甘蔗//大豆(1∶2)间作模式(SB2-N1)农田土壤CO2排放总量较甘蔗单作(MS)显著降低35.58%,N2O累积排放总量较甘蔗单作降低56.36%,CH4累积排放总量较甘蔗单作升高7.02%;不同种植模式和施氮处理蔗田土壤均表现为CO2和N2O的排放源,CH4吸收汇,追施氮肥后土壤对CH4的吸收速率降低,但CO2和N2O的排放速率增加。MS-N1、SB1-N1、SB2-N1、MS-N2、SB1-N2、SB2-N2和MB处理土壤CO2年累积排放总量(kg·hm-2·a-1)分别为5 096.89、6 422.69、3 283.20、4 103.29、4 475.84、4 775.31和4 780.35,土壤N2O年累积排放总量(kg·hm-2·a-1)分别为4.61、5.11、2.15、3.13、3.72、5.60和3.11,土壤CH4年累积排放总量(kg·hm-2·a-1)分别为13.68、21.78、12.72、5.53、11.36、4.77和9.97。甘蔗//大豆间作系统2009—2012年土地当量比(LER)均大于1,且减量施氮水平下,甘蔗//大豆(1∶2)间作模式优势最明显。

稻鸭共作对水稻部分株型结构指标的影响

水稻株型结构能够影响水稻的产量和品质。稻鸭共作能否对水稻株型结构产生影响,目前这方面的定量研究还很少。本研究通过田间对比试验,探讨了稻鸭共作与常规稻作两种处理对水稻分蘖期和齐穗期的部分株型结构指标的影响。结果表明,与常规稻作方式相比,稻鸭共作使水稻基部宽度呈减小趋势、冠层幅度呈增大趋势,最终使植株松散度显著增加,分蘖期和齐穗期增幅分别为12.2%和42.3%。稻鸭共作使水稻倒3叶和倒4叶的叶长、叶开角和披垂度减少,使剑叶和倒2叶的叶长、叶开角和披垂度增大,从而使水稻呈上披下挺的株型结构,并使叶面积主要分布于上部叶片。稻鸭共作使水稻植株的基叶高呈增加趋势,在齐穗期与常规处理达到显著性差异。稻鸭共作有利于水稻生育前期和中期的茎蘖合理发展,而且在后期可促进水稻上部功能叶片的生长,这在一定程度上有利于水稻高产的形成。

模拟鸭稻共作系统中鸭子机械刺激对水稻形态建成的影响

鸭稻共作是在中国传统稻田养鸭基础上创新发展起来的,目前在中国、日本以及东南亚一些国家被大力推广应用的一种水稻生态生产方式。为研究鸭子活动对水稻生长与形态建成的影响,本文通过室内模拟试验,研究了鸭子在稻田中活动而形成的机械刺激对水稻生长性状的影响效应。结果表明,不同强度的机械触摸刺激能够抑制水稻植株的伸长生长,降低其高度,至收获期株高降幅为8～10 cm;并且改变了水稻茎秆不同节间长度的分布,其中对水稻基部第2节茎节长度的影响最为明显。机械触摸刺激处理能够增加水稻茎秆的粗度,且随刺激处理强度的增加茎秆粗度增大,处理40 d后茎秆粗度增加0.17 cm。一定时间的机械刺激处理可以促进水稻植株的分蘖。机械刺激处理明显降低了水稻地上部生物量,处理40 d后降幅达19.6%;适度的机械刺激使水稻根冠比增加。同时,机械刺激可增加水稻的穗长和结实率,降低每穗空粒数,与对照相比,水稻穗长增加达8.88%,结实率增加3.79%,每穗空粒数最大降幅为36.12%。这些研究结果可进一步证实机械刺激能够改变植物生长性状的科学问题,也可为鸭稻共作生产技术的改进与合理利用提供科学依据。

广东省水稻生产的变动及比较优势分析

本文分析了近30多年来广东省水稻的播种面积、产量和单产的变动趋势,并以比较优势理论为依据,运用综合比较优势指数法对广东省水稻生产的相对优势进行了研究。结果表明,广东省水稻的播种面积、总产量及在全国水稻播种面积中所占的比例均呈现下降趋势。1998-2009年间,广东省水稻的播种面积在南方13个水稻主产区中具有明显的比较优势,但水稻的单产相对较低,不具有效率优势。12年间水稻生产的平均综合优势指数为1.4626,在南方水稻主产区中位居第四。故应在保持水稻播种面积持续稳定的同时,采取多项措施,提高水稻的单产水平和综合生产能力,提升广东省水稻的比较优势和综合竞争力。

机械损伤对Bt玉米化学防御的系统诱导效应

植物在生长过程中形成了抵御机械损伤等外界胁迫的直接和间接防御体系,并具有明显的系统性特征。Bt(Bacillus thuringiensis)玉米(Zea mays)是全球商品化最快的抗虫转基因作物之一。机械损伤等外界胁迫对Bt玉米和常规玉米化学防御的系统诱导效应是否存在差异是值得探讨的问题。该文以两个不同转化事件的Bt玉米'5422Bt1'(Bt11)和'5422CBCL'(Mon810)以及它们共同的同源常规玉米'5422'幼苗为材料,对玉米第一叶进行机械损伤处理6h后,检测非损伤部位(第二叶和根系)中Bt蛋白含量、直接防御物质丁布(DIMBDA)含量及其调控基因(Bx1、Bx6和Bx9)表达、直接防御物质总酚含量及其调控基因(PAL)表达、直接防御蛋白调控基因(MPI和PR-2a)表达以及间接防御物质挥发物调控基因(FPS和TPS)表达的变化。结果表明,与健康植株相比,机械损伤对两个Bt玉米第二叶和根系的Bt蛋白含量均没有显著影响;机械损伤第一叶只能系统诱导常规玉米'5422'第二叶中PAL、TPS和根系中PAL、FPS基因的表达,使得第二叶丁布含量显著增加,但根中丁布含量及其调控基因Bx6和Bx9基因的表达量明显下降;而机械损伤能系统诱导Bt玉米'5422Bt1'第二叶中Bx6、PAL、PR-2a、TPS和根系中Bx6、Bx9、PAL、MPI、PR-2a、TPS基因的表达,使得第二叶丁布含量明显增加;对于另一Bt玉米'5422CBCL'而言,机械损伤能系统诱导第二叶中Bx9、PAL、PR-2a、TPS和根系中Bx6、PAL、MPI、TPS基因的表达,使得根系的总酚含量显著增加。由此可见,机械损伤对两个Bt玉米化学防御反应的系统诱导作用均强于常规玉米'5422',说明在机械损伤的系统诱导防御过程中,人工导入抗性(Bt基因)与自身化学防御过程之间的互作关系是协同的。

减量施氮与间作大豆对蔗田碳平衡特征的影响

为了研究氮肥投入及豆科作物间作对蔗田碳汇的影响,通过2年(2012—2013年)的大田试验,采用投入产出平衡法(即将作物生育期内的碳投入与碳产出进行量化分析),探讨2个蔗田施氮水平[300 kg·hm?2(减量施氮)和525 kg·hm?2(常规施氮)]和4种种植模式(甘蔗单作、大豆单作、甘蔗||大豆1行︰1行间作及甘蔗||大豆1行︰2行间作)下蔗田生态系统碳的输入和输出特征。结果表明,两种施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输入量均显著高于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式。2012年减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输出量显著低于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式,2013年差异不显著;甘蔗收获后,减量施氮处理甘蔗||大豆两种间作模式土壤碳截存量均显著高于甘蔗单作。甘蔗||大豆间作生态系统的碳收支与平衡分析表明,减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式净碳固定量2012年为2 956.35 kg·hm?2,2013年为872.59 kg·hm?2。减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式下农田固碳潜力大于其他处理,从农业可持续发展角度考虑,该模式具有一定的生态合理性。

不同玉米品种萌发期耐芘胁迫的响应差异

为了评定不同玉米品种对芘的耐性强弱,确定合适的筛选指标和筛选浓度,以0mg·L-(1T0,对照)、0.5mg·L-(1T1)、1.0mg·L-(1T2)和2.0mg·L-(1T3)4个芘处理浓度,采用毒理学试验方法系统评价了14个玉米品种萌发期耐芘胁迫的差异。结果表明,不同品种玉米根干重、芽干重、根长和芽长都受到芘的影响,且这种影响的程度随着芘处理浓度不同而不同,不同品种玉米萌发对不同芘处理浓度的响应也不同,其中2.0mg·L-1的浓度处理适合进行玉米耐芘品种的筛选与鉴定。以根干重、芽干重、总干重、根长和芽长的性状相对值(处理测定值/对照测定值×100%)作为幼苗耐性指数(tolerance indices,TI)适合作为筛选指标。基于耐性指数对各玉米品种耐性进行聚类分析,将14个玉米品种聚为耐性、较耐性、较敏感和敏感4类。

植物地上部与地下部的诱导防御反应研究综述

地球上大多数植物对病虫害的侵袭具有诱导防御反应。植物地上部与地下部之间存在着密切的生理生态关系，因此，地上部处理是否影响地下部的防御反应以及地下部处理是否影响地上部的防御反应，进而分别影响到地下部和地上部生物的行为成为当前研究的热点。本文系统地综述了地上部机械损伤、害虫取食、信号物质处理对植物地下部防御反应及生物行为影响以及地下部机械损伤、害虫取食、信号物质处理对植物地上部防御反应及生物行为影响的研究进展，并在此基础上提出了未来该领域值得进一步研究的方向，以期为深入研究植物地上部与地下部诱导防御间的相互关系提供科学依据。

不同木薯品种对重金属Cu Zn Cd累积差异及健康风险分析

木薯在污染土壤上的生物修复和能源植物利用方面具有巨大潜力。为探究不同木薯品种重金属Cu、Zn、Cd的吸收转运差异及人体暴露风险评估,选取华南地区生产上常用的三个木薯品种(华南5号、华南205号、华南8号)进行污染小区试验。结果表明,华南8号在三个木薯品种中产量最高,在宁西样地可达53 125 kg·hm^(-2),三个木薯品种各组织器官中Cu、Zn、Cd的含量均表现为:茎>叶>块根;进一步比较发现,华南8号对三种重金属的总富集量系数最大,其中Cu为4.30、Zn为2.86、Cd为2.80,适宜在中轻度污染土壤上推广种植。靶标危害系数方法(THQ)计算结果显示,宁西样地三个木薯品种通过块根途径暴露接触重金属对成人和儿童均具潜在健康风险。

Bt水稻秸秆还田对土壤养分含量的影响

将Bt水稻(b2B138)和常规水稻(安丰A)秸秆平铺在装有20 cm厚土壤的塑料面包箱上,并加入一定量的腐秆剂,研究Bt水稻秸秆覆盖还田对土壤养分含量的影响,同时探讨腐秆剂在此过程中的作用。结果表明,与常规水稻秸秆还田相比,无论有无腐秆剂的加入,Bt水稻秸秆还田120 d和180 d后均能显著增加土壤速效钾含量,但无腐秆剂加入时,Bt水稻秸秆还田120 d后土壤全氮含量明显下降,Bt水稻秸秆还田对土壤有机质、碱解氮、速效磷、全磷和全钾含量则没有显著影响。腐秆剂的加入使得Bt水稻秸秆还田120 d后土壤速效钾含量明显提高,常规水稻秸秆还田180 d后土壤速效磷含量也显著提高,对其他养分指标则没有明显影响。

木薯和花生间作对Cd吸收及根区速效养分的影响

木薯(Manihot esculenta Crantz)是热带和亚热带广泛种植的大生物量能源植物,在污染土壤上具有较强的生物修复潜力,花生(Arachis hypogaea)对土壤Cd具有很强的富集能力.木薯与花生间作可充分利用光热水资源,具有良好的间作优势,是近年来我国南方红壤坡耕地生态种植模式.为了解木薯与花生间作对土壤Cd吸收及根区速效养分的影响,在重金属Cd污染的小区进行了木薯单作、花生单作、木薯与花生间作的比较试验.结果表明,木薯与花生间作的产量土地当量比(LER)大于1,土地利用率提高了87.0%.与木薯单作相比,间作下木薯茎和叶w(Cd)分别降低了12.24%和19.51%,二者呈显著性差异(P<0.05),花生籽粒w(Cd)降低了35.38%,与单作花生差异显著(P<0.05).与单作下木薯和花生相比,花生、木薯总富集系数分别降低了16.32%、12.45%,间作系统对每hm^2土地上Cd的富集量分别提高了10.72%、113.76%;间作下花生根区土壤w(速效氮)、w(速效磷)分别提高了18.85%、20.36%,木薯根区土壤w(速效氮)提高了21.00%,与单作下花生和木薯相比均呈显著性差异(P<0.05).研究显示,木薯与花生间作可提高土壤根区速效养分含量,促进作物生长,在提高作物生物量、降低作物各部位单位Cd含量的同时,可提高间作系统对土壤Cd的富集量,这种间作方式对实现两种能源植物生态修复及经济效益的整合具有重要意义.

转基因番木瓜PCR快速检测体系的优化

随着公众对转基因食品安全性的关注,转基因番木瓜的快速检测技术成为关键问题。优化了番木瓜总DNA的提取方法,选用木瓜蛋白酶基因(Papain)作为内源参照基因,建立了转基因番木瓜GM YK和华农一号的双重PCR定性检测方法。通过对广州市超市和批发市场222个样品的检验,并与SN/T 2653—2010行业标准对比,证明该方法具有污染少、速度快、成本低的优点。

土壤镉修复的效应及其调控技术

我国土壤重金属污染现状堪忧,可以通过物理、化学、生物等修复技术降低土壤中的重金属含量,其中我国土壤中镉对其中Cd的点位超标率达到7%。因此探究Cd修复的相应及其调控技术,对研究降低作物积累Cd具有重要的现实意义。

稻鸭共作系统生态服务功能价值的评估研究

采用生态经济学的方法,对稻鸭共作稻田系统的农产品生产、大气调节、涵蓄水分、土壤有机质积累与营养元素保持的生态服务功能价值进行了估算和综合分析。结果表明,稻鸭共作系统生态服务功能的价值量为18104.82元/hm2,比常规稻作系统高15.64%左右。其中,稻鸭共作系统物质生产的功能价值为6720元/hm2,所占比例为37.12%;环境调节功能价值量为11384.82元/hm2,主要表现为调节大气、土壤养分积累与营养元素保持,两者对环境调节功能价值的贡献率可达77.48%。而常规稻作系统的环境调节功能主要表现为调节大气,单项所占的比例为65.34%。稻鸭共作与常规稻作系统涵蓄水分功能的价值对环境调节总功能价值量的贡献率相差不大,分别为14.16%和17.60%。稻田养鸭兼顾了控制农田生态系统的温室效应、维持和保育土壤肥力等,更有利于稻田系统各项生态服务功能的充分发挥。