间作绿肥对油菜根际土壤碳氮及根际微生物的影响

在我国西南紫色土地区,农田生态环境极为脆弱,绿肥应用也面临严峻问题。为改善农田土壤健康状况,探索绿肥的应用途径,通过紫云英与油菜间作,重点探讨了绿肥紫云英对油菜根际土壤碳氮及其微生物特征的影响,同时与秸秆覆盖的效应作了比较,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并且为建立新的油菜种植模式作铺垫。结果表明:与秸秆覆盖相比,间作绿肥紫云英是影响油菜根际土壤环境的主要因素。间作紫云英减少了油菜根际土壤碳、氮含量,改变了油菜根际土壤碳氮比。间作紫云英也减少了油菜根际土壤微生物量,改变了油菜根际土壤微生物群落结构,改善了油菜根际土壤通气状况,抑制了厌氧细菌的生长。     

覆盖作物的种植现状及其对下茬作物生长和土壤环境影响的研究进展

覆盖作物指的是在农业生产间隙种植,使土壤在时间或空间上减少或避免裸露的一种作物。其能使农田土壤免受风蚀、水蚀和人为扰动的影响,被认为是一种新型的保护性耕作方式。本文简要介绍了农田覆盖作物的种植管理情况,包括种植品种、耕作模式和绿肥作物的灭生还田方式等,可为推广覆盖作物在农田休闲期的高效大面积种植提供参考。基于国内外研究综述了绿肥种植对经济作物、土壤质量、杂草抑制、温室气体排放和土壤微生物等的影响及研究进展,阐明了覆盖作物对农田生态系统的诸多益处。尽管覆盖作物存在局限性,例如短期收益不明显、管理措施不当会造成作物减产等,但其在改善土壤质量、实现农业可持续发展方面仍然具有重要的应用价值。     

稻田冬种绿肥生态环境效应的研究进展

冬季绿肥是一种养地作物, 是一种重要的优质生物肥源和有机肥料。我国南方稻区水、热资源丰富, 多数地区适宜种植冬季绿肥。为了深入研究冬季绿肥作物对稻田生态环境效应的影响, 在前期田间试验研究的基础上, 结合众多学者的研究进展, 综合阐述了冬种绿肥条件下水稻氮素吸收和利用、土壤养分、土壤微生物生物量和活性、土壤有机碳及碳库管理指数、稻田病虫草害及其稻田温室气体排放等方面的研究, 以期为大面积推广种植冬季绿肥、发展绿肥生产和实现农业的可持续发展提供一定的理论依据。     

红壤旱地不同复种方式养地效果

为了提出适宜南方红壤区旱地质量提升的持续高效种植模式,在江西农业大学科技园开展田间试验,以传统复种方式为对照,从土壤理化性状、微生物及酶活性等多方面分析比较不同复种方式对土壤的养地效果,为提出可持续发展的农田耕作模式提供理论基础。结果表明:不同复种方式中,绿肥种植和绿肥翻压还田对土壤具有明显养地效果,其中处理C"黑麦草-花生‖玉米-粟‖荞麦"具有较高的土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、全磷含量以及土壤酶活性和较多的土壤微生物种类、数量,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力,养地效果最佳;处理B"混播绿肥(油菜、紫云英、肥田萝卜)-大豆‖玉米-绿豆‖芝麻"降低土壤容重,增加土壤孔隙度,改善土壤的通气性、透水性,明显提高土壤pH值、全氮、有效磷、全钾和速效钾含量,养地效果次之。因此,大力推广应用冬季绿肥是促进红壤旱地生态系统可持续发展的有效耕作措施。     

间作对旱地CO2和N2O排放影响的研究进展

农田温室气体排放是近年来科学界的研究热点,采用合适的种植模式是减少农田温室气体排放的有效途径之一.本文综述了作物间作对旱地土壤CO₂和N₂O排放的影响及机理.合理间作能够提高土壤有机碳(SOC)含量、促进不同作物秸秆向SOC转化、降低SOC矿化速率,从而减少CO₂排放.禾本科与豆科作物间作能够在维持作物产量的情况下,减少化学氮肥投入、土壤有效氮残留及还田秸秆产生的无机氮,降低N₂O排放.间作作物的互作、田间小气候环境的改善也是影响土壤温室气体排放的重要因素.今后,要增加土壤温室气体监测时长并对影响因子进行综合、全面的分析,尤其是从分子水平探究间作模式下土壤微生物对温室气体产生过程的作用机理,为构建环境友好型农业模式提供科学依据.     

间作对旱地CO2和N2O排放影响的研究进展

农田温室气体排放是近年来科学界的研究热点,采用合适的种植模式是减少农田温室气体排放的有效途径之一.本文综述了作物间作对旱地土壤CO₂和N₂O排放的影响及机理.合理间作能够提高土壤有机碳(SOC)含量、促进不同作物秸秆向SOC转化、降低SOC矿化速率,从而减少CO₂排放.禾本科与豆科作物间作能够在维持作物产量的情况下,减少化学氮肥投入、土壤有效氮残留及还田秸秆产生的无机氮,降低N₂O排放.间作作物的互作、田间小气候环境的改善也是影响土壤温室气体排放的重要因素.今后,要增加土壤温室气体监测时长并对影响因子进行综合、全面的分析,尤其是从分子水平探究间作模式下土壤微生物对温室气体产生过程的作用机理,为构建环境友好型农业模式提供科学依据.     

栽培模式对旱地小麦产量和籽粒养分含量的影响

通过田间试验,研究地膜覆盖、秸秆还田和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和籽粒养分含量的影响.结果表明:与传统模式相比,地膜覆盖并不总能提高旱地小麦产量,3年平均产量无显著变化,但籽粒磷吸收量却增加8.4%,磷含量平均提高13.0%;籽粒氮、硫和铁吸收量分别降低12.6%、15.0%和11.1%,含量分别降低12.1%、12.9%和10.1%,锌含量无显著变化.秸秆还田使小麦籽粒产量下降12.1%,籽粒氮、硫和铁吸收量分别降低22.5%、21.0%和19.8%,含量分别降低10.1%、9.4%和3.8%;磷吸收量降低9.8%,含量却增加5.0%,锌含量亦无显著变化.种植绿肥的小麦籽粒产量降低12.1%,籽粒氮和锌吸收量无显著变化,含量分别增加12.1%和12.6%,对磷、硫和铁含量无显著影响.可见,旱地条件下,不同栽培模式引起的籽粒产量增减与其养分吸收量变化不一致是养分含量变化的主要原因.在旱地小麦生产中,需注意地膜覆盖和秸秆还田的减产风险及对籽粒养分的不利影响,适当调控氮肥用量,保证小麦产量形成的养分需求,协调氮、硫、铁养分的吸收利用.种植绿肥能培肥土壤,提高籽粒氮和锌含量,但也应注意其减产问题.     

水旱轮作系统作物养分管理策略

水旱轮作系统是我国主要的作物生产系统之一,主要分布在长江流域.作物和土壤季节间的干湿交替变化是这一系统的显著特征,这也引起了土壤物理、化学和生物学特性在不同作物季节间的交替变化,构成独特的农田生态系统.该系统面临的主要问题包括：生产力下降或徘徊不前,灌溉水日益短缺,养分管理不合理,资源利用效率低和环境污染等.本文在综述水旱轮作系统特征和存在问题的基础上,进一步提出通过养分资源综合管理策略解决该系统养分投入、作物生产和环境风险之间的矛盾.该策略的核心内容是：从整个轮作系统角度出发调控养分,综合应用各种养分资源（化肥、有机肥及环境养分）,使养分供应匹配作物需求,并根据不同养分资源特点采取相应的管理技术,使养分管理与节水、高产栽培等农作技术相结合.     

我国农业生态学当前需要研究的几个问题

我国农业生态学当前需要研究的几个问题孙鸿良（中国农业科学院作物育种栽培研究所,北京１０００８１）１农业生物品质生态的研究如山地不同垂直带的生态环境对果树、作物、畜禽、药材等产品品质的影响;不同干燥度气候条件对小麦品质的影响;施用有机肥对果树品味的影响;以及食物农产品的非污染品质等;这皆是当前“三高”农业中“优质”目标的主要内容,有的还需通过分子生态学的手段来测试。２农田生物种群（或群落）合理结构的研究如农田多生物种群共生互惠或“相居而安”的合理配置机理的研究（如稻鱼共生、“混林农业”、玉米与平菇互惠等）;农田多作物种群根系“他感作用”的相克关系的研究与应用;区域性“立体农业”主要模式及其效益的研究;优化农田生物结构提高土地承载力的生态学机理研究等。３农田生态系统功能的研究如高产高效农田生态系统功能优化特征与指标定量化研究;不同耕作条件下土壤有机质动态的研究;灾害性农田生态系统生物信息捕获及早期警报的研究;养分循环的调节与提高再利用效率的研究等。４农业生物多样性评估度量方法及生物多样性保护技术的研究５生态位理论与方法在农业生态系统中应用的研究如研究优良农业生物品种的生态位宽度与重迭问题;主要作物单项因子生态位     

农业活动及转基因作物对农田生物多样性的影响

农田生物多样性是生态系统生物多样性的重要组成部分,但较少受到关注.近50年来,由于农业活动引起的环境污染、生境破碎和单一化种植等严重威胁着农田生物多样性.为了了解各因素对农田生物多样性的影响程度,优化农田管理措施,以提高农作物产量并降低环境影响,本文综述了种植方式、地膜覆盖、农药和化肥使用等农业活动及转基因作物对我国农田生物多样性的影响.农药和化肥的过度使用对农田生物多样性的影响最大;而转基因作物对农田生物多样性的影响受诸多因素影响,如携带的转基因性状等.需要加强转基因作物生态环境影响评价研究,特别是对农田生物多样性的潜在影响.农业生产活动应当与农田生物多样性保护密切结合,不仅有利于提高农作物产量,同时也可减少对环境的负面影响.     

红壤旱地不同复种方式的生态功能评价

为了充分发挥红壤旱地的生态功能,筛选出适于红壤旱地的优化复种方式,依据3年的田间定位试验资料,从农田生态系统的生产功能、物质循环特征、能量流动特征、价值流动特征以及养地效果等方面对红壤旱地4种复种方式[处理A(CK): 小麦/大豆-芝麻;处理B: 混播绿肥(油菜×紫云英×肥田萝卜)-大豆‖玉米-绿豆‖芝麻;处理C: 黑麦草-花生‖玉米-粟‖荞麦;处理D: 油菜-绿豆‖甘薯,“/”表示套作,“‖”表示间作,“-”表示接茬,“×”表示混作]的功能和效益进行了分析,并采用灰色关联度法从经济效益、生态效益和社会效益3个层次的13个指标对各复种方式进行了综合评价.结果表明: 混播绿肥(油菜×紫云英×肥田萝卜)-大豆‖玉米-绿豆‖芝麻复种模式的经济效益、生态效益和社会效益的关联度值均居第一位,经灰色关联度分析,得出其综合效益关联度值也最高,为0.847,是比较适宜在红壤旱地推广应用的高效复种方式,对今后红壤旱作区种植业结构布局和优化具有积极意义.     

生物多样性控制作物病害研究进展

自然资源的合理利用和生态环境保护是人类实现可持续发展的基础, 生物多样性的研究和保护已成为世界各国普遍关注的重大问题。农作物病害是农业生产上重要的生物灾害, 是制约农业可持续发展的主要因素之一, 抗病品种大面积单一化种植导致了农业生物多样性水平严重降低, 因而农业生物多样性的过度丧失已成为可持续农业所面临的主要难题。利用生物多样性持续控制作物病害能减轻作物病害发生和作物产量损失, 达到保护作物多样性, 减少农药过量施用给农业生态环境造成破坏的最终目的, 而揭示生物多样性控制作物病害的机制能有效地指导生产上对不同作物进行合理布局和轮换, 建立作物不同组合的优化搭配和种植模式。文章从分子、生理和生态水平研究农业生物多样性控制作物病害的机制、以及影响作物多样性控制病害的因素、覆盖作物等几方面对生物多样性控制作物病害的研究进展进行概述, 同时对今后生物多样性控制作物病害机制还需加强的研究部分进行了展望。     

溶磷菌在磷素循环和生态农业中的作用与其生物肥料应用

大多数农业土壤有效磷资源有限，使用磷肥虽能缓解作物磷缺乏现象，但却带来较大的环境风险，影响农业生态稳定。微生物是土壤磷素循环的组成部分，在介导植物磷的可用性方面起着重要作用。溶磷菌(phosphate-solubilizing bacteria, PSB)可溶解土壤难溶性无机磷和有机磷，促进根系磷吸收，同时增强作物对逆境(如生物胁迫和非生物胁迫)的抵抗能力。目前，使用PSB作为潜在生物肥料已引起了相当大的关注，在可持续农业方面具有广阔的应用前景。本文系统阐述了PSB的农业生态学功能，并结合有机酸、水解酶、铁载体和1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylicacid,ACC)脱氨酶等因素，阐述了PSB溶磷促生的生理和分子机制，重点分析了PSB对土壤微生物群落的影响及其与根系分泌物的互作关系，同时介绍了应用推广PSB生物肥料的重点和难点，并提出使用PSB生物肥料是提高农业磷肥使用效率和作物产量的有效措施。文章还对PSB生物肥料在未来的研究及生产应用方面提出了建议，以促进PSB生物肥料在生态农业中的应用，缓解农业资源和环境带来的双重挑战，满足未来...     

黄土高原集水农业研究进展

回顾了黄土高原集水农业理论与技术体系的研究成果．分析评价了集水农业的研究进展。随着黄土高原集水农业研究方法的改进、研究内容的深入、研究领域的扩充．提出了广义性集水农业研究范畴。在黄土高原集水农业理论研究的基础上．应加强微集雨微灌溉应用技术、现代集雨技术、计算机控制技术与集雨网络等高新技术手段的技术集成．以提高雨水汇集与利用效率。同时．黄土高原集水农业的研究已经从微生境条件下的农业生态系统延伸至区域生态环境保育。利用汇集雨水合理调配生态用水．进行小流域综合治理。农林牧综合发展。生态环境重建的集水型生态农业是黄土高原集水农业的发展趋势。     

中国四川旱坡地植物篱农作系统能流特征

关于农业生态系统能流特征的研究很多,但关于植物篱农作系统能流特征的研究很少。在四川盆地雨养丘陵农区,2/3的耕地土壤侵蚀严重,为了控制土壤侵蚀和提高耕地生产力,该区域大量栽种了植物篱。该研究通过了解作物与植物篱之间的能流交付作用,通过系统能量投入水平提高与结构优化,建立环境友好的农作系统,最终实现坡地农业的可持续。通过两年田间小区试验,详细记录所有劳力投入、化肥投入、农药投入、农事管理活动以及落叶的数量并折算为标准能量单位。作物收获后所有生物产量的能量根据其各部分的转换值折算为标准能量。系统能流特征及效率通过统计分析完成。通过研究主要获得了以下3个结论:1)“作物-植物篱”系统产出能和输入能的数量和结构变化主要受植物篱子系统类型的影响。与大面积旱坡地传统农作物生产系统比较,植物篱农作系统能有效提高系统光能利用率、人工输入能效率,耕地单位面积总产出能也会增加,坡度越大,相对增幅亦越大;由于能极显著减少无机能施入量,这有利于降低化肥农药使用量,减少对环境的污染和破坏。2)“作物-果树类植物篱”系统输入能总量和有机能输入量大幅度增加,因此有利于优化输入能结构,促进坡地生态系统良性循环和集约高效农业发展。3)“作物-草本植物篱”系统人工辅助能的输入量大幅度下降,由于它所需投入能少,有机能耗和无机能耗均低,人工输入能效率很高而生物产量也较高,并且它们提高了与其间作的其它作物的能量产投比,因此提升了整个系统能量产投比率;由于保水固土的生态功能显著,使它能在四川广大山地、丘陵区退耕还林还草工程中发挥重要作用。     

Agronomic options for improving rainfall-use efficiency of crops in dryland farming systems

Yields of dryland (rainfed) wheat in Australia have increased steadily over the past century despite rainfall being unchanged, indicating that the rainfall-use efficiency has increased. Analyses suggest that at least half of the increase in rainfall-use efficiency can be attributed to improved agronomic management. Various methods of analysing the factors influencing dryland yields and rainfall-use efficiency, such as simple rules and more complex models, are presented and the agronomic factors influencing water use, water-use efficiency, and harvest index of crops are discussed. The adoption of agronomic procedures such as minimum tillage, appropriate fertilizer use, improved weed/disease/insect control, timely planting, and a range of rotation options, in conjunction with new cultivars, has the potential to increase the yields and rainfall-use efficiency of dryland crops. It is concluded that most of the agronomic options for improving rainfall-use efficiency in rainfed agricultural systems decrease water losses by soil evaporation, runoff, throughflow, deep drainage, and competing weeds, thereby making more water available for increased water use by the crop.     

豆科绿肥及施氮量对旱地麦田土壤主要肥力性状的影响

通过2a田间定位试验,研究渭北旱塬地区夏闲期插播并翻压不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆)以及小麦生长季不同施氮量(0,108,135,162 kg/hm2)对麦田土壤肥力性状的影响,以期为提高旱地土壤质量提供理论依据.试验结果表明:(1)种植豆科绿肥能显著提高土壤有机质、活性有机质和全氮含量,增加土壤碳库管理指数(CPMI),对土壤速效钾含量没有显著影响;(2)绿豆还田量高于长武怀豆和大豆,然而土壤培肥效果逊于长武怀豆和大豆;(3)夏闲期种植绿肥明显消耗了土壤水分,导致绿肥翻压前、小麦播前直至收获后,0-200 cm土壤贮水量显著低于休闲处理,但耗水量与休闲没有明显差异,由于小麦产量显著增加,因此豆科绿肥显著提高了水分生产效率;(4)与不施氮相比,小麦生长季施用氮肥能显著增加土壤水分生产效率,却对土壤各肥力性状的影响均不显著.夏闲期种植并翻压豆科绿肥是旱地培肥土壤、提高水分生产效率的有效途径.     

Crop Management for Soil Carbon Sequestration

Reducing emissions of greenhouse gases (GHG) from agriculture is related to increasing and protecting soil organic matter (SOM) concentration. Agricultural soils can be a significant sink for atmospheric carbon (C) through increase of the SOM concentration. The natural ecosystems such as forests or prairies, where C gains are in equilibrium with losses, lose a large fraction of the antecedent C pool upon conversion to agricultural ecosystems. Adoption of recommended management practices (RMPs) can enhance the soil organic carbon (SOC) pool to fill the large C sink capacity on the world's agricultural soils. This article collates, reviews, and synthesizes the available information on SOC sequestration by RMPs, with specific references to crop rotations and tillage practices, cover crops, ley farming and agroforestry, use of manure and biosolids, N fertilization, and precision farming and irrigation. There is a strong interaction among RMPs with regards to their effect on SOC concentration and soil quality. The new equilibrium SOC level may be achieved over 25 to 50 years. While RMPs are being adapted in developed economies, there is an urgent need to encourage their adoption in developing countries. In addition to enhancing SOC concentration, adoption of RMPs also increases agronomic yield. Thus, key to enhancing soil quality and achieving food security lies in managing agricultural ecosystems using ecological principles which lead to enhancement of SOC pool and sustainable management of soil and water resources.     

红壤丘陵区粮食生产的生态成本

人类的生产活动必然对资源与环境造成影响,以红壤丘陵区的湖南省祁阳县为研究对象,应用经济学和生态学方法,对粮食生产中的生态成本进行了研究。结果表明:2008年该区粮食生产生态损失总价值相当于当年农业总产值的4.85%;早、中、晚稻生态成本已分别达到3.18、2.44、3.02元/kg,而出售单价分别为1.76、1.90、1.84元/kg,高成本低收益的情况对该区域的可持续发展产生着不利影响;在当前生产力水平条件下,适度提高化肥、农药、农业机械、农膜、劳动力的投入,提高水稻产量,扩大家庭种植规模,可降低生产单位水稻的生态成本。