典型农作措施对沙溪庙组壤质紫色土坡耕地径流氮流失的影响

明确典型农作措施对紫色土坡耕地径流氮(N)流失的影响可为优化面源污染防控措施提供科学依据。基于2019—2021年沙溪庙组发育的壤质紫色土坡耕地不同降雨等级次降雨产流事件,分析了常规施肥(CK),优化施肥(T1)和优化施肥+秸秆还田(T2)措施下径流、径流中总氮(TN)、硝态氮(NO₃-N)及铵态氮(NH₄-N)流失浓度和流失量的变化特征。结果表明,与CK相比,T1和T2的径流深分别减小了4.24%、12.71%,但减小程度不显著(P>0.05);CK与T1的径流系数相等,且比T2增加了12.5%(P>0.05);相比CK,T1和T2的TN浓度增加了19.35%、25.8%(P>0.05),TN流失量则均增加了11.54%(P>0.05),表明T1和T2的施用也有增加土壤N流失的潜在风险。与中雨、大雨和大暴雨事件相比,暴雨事件的径流深分别增加了6.5%—191.11%(P<0.05),而TN、NO₃-N及NH₄-N的流失量分别增加106.38%—177.14%(P>...     

稻虾种养模式对土壤还原性物质及养分累积的影响

以水稻单作模式(MR)为对照,选取扬州稻虾种养模式(CR)的6个示范点,分析不同种植年限(1、2和3 a)、土层深度(0～20、20～40和40～60 cm)和生育期(分蘖期、拔节孕穗期和成熟期)条件下土壤还原性物质、全量养分和速效养分含量变化,旨在揭示稻虾种养模式下土壤理化性质随时间和空间的变化规律,为该模式的田间管理及可持续发展提供依据。结果表明：随着种植年限增加,相较于MR,CR在0～40 cm土层中的活性还原性物质、Mn²⁺和Fe²⁺含量逐年增加,且与MR间差异有逐年增大趋势;其中3 a时CR 0～20 cm土层中的活性还原性物质显著高于MR(P<0.05);CR运行2～3 a时,0～20 cm土层土壤速效磷占比较1 a时显著增加(P<0.05),连续运行1～3 a时铵态氮、速效氮、速效氮占比、速效磷占比在各处理间差异不显著,但CR较MR有一定的增加趋势(P>0.05)。综上,相较于MR,CR持续运行1～3 a,虽可能增加0～40 cm土层的次生潜育化风险,但一定程度上能提高耕层土壤(0～20 cm)氮、磷的有效性,...     

生物质炭对土壤养分淋溶的影响及潜在机理研究进展

农田生态系统中土壤养分淋溶控制一直是农业环境领域的研究热点.生物质炭因其特殊的理化性质,具有增加土壤碳库储量、改善土壤质量和提高作物产量等作用.作为一种外源输入的新型功能材料,生物质炭将直接或间接参与农田生态系统土壤养分循环,并对土壤养分淋溶产生重要影响.本文重点针对生物质炭影响土壤养分淋溶的内在因素(如:生物质炭的物理和化学性质及其与土壤生物的相互作用等)进行分析,并结合生物质炭添加量、土壤类型、土层深度、施肥情况、时间动态变化等外在因素,对生物质炭影响土壤氮磷等养分淋溶情况进行了综述.在此基础上,阐明了生物质炭对土壤养分淋溶的4种潜在影响机制:即通过微孔结构或表面电荷直接吸附养分、通过影响土壤持水能力影响养分淋溶、通过与土壤微生物的相互作用影响养分循环、被吸附的养分优先通过细微生物质炭颗粒发生迁移.最后对生物质炭与土壤养分流失控制领域的研究方向进行了展望.     

基于农业面源污染分区的三峡库区生态农业园建设研究

在三峡库区建立生态农业园是解决库区农业、环境和生态问题的有效措施。以农业面源污染分区为基础,探讨三峡库区重庆段生态农业园的建设模式和对策。结果表明:(1)根据地形地貌特征,将生态农业园规划为三大生态农业区,低海拔平坝丘陵生态农业区适宜发展"粮果蔬-猪-沼气-粮果蔬+休闲旅游"复合型高效农业模式,中海拔低山生态农业区可采用"粮-林-畜-沼气-草"的生态农业园建立模式,高海拔高山生态农业区适宜发展林草牧药复合型高效生态农业发展模式。(2)结合农业产业发展,确定了生态种植园、生态养殖园和生态综合园为该区的生态农业园建设方向。划分归并后的五大农业面源污染产污区中,库首外围丘陵山地产污区适宜以生态种植园为主导发展方向;库尾丘陵山地产污区可主营生态养殖园;余下3个产污区的发展核心都宜放在生态综合园建设。(3)三大生态农业区中的中海拔低山生态农业区和五大产污区中的库中平行岭谷产污区是库区生态农业园的建设重点。(4)为保障生态农业园的建设,应积极促进国家、政府、企业和农户之间的合作关系,不断创新和提升农业面源污染防控和农业生产技术。     

2001—2018年典型南北过渡带地区农业生态效率测度及时空特征分析

农业生态效率是评价农业可持续发展与生态经济性的重要指标,对衡量农村环境改善及农业生态系统稳定具有重要意义。以安徽省为例,运用单元调查和清单分析法测算农村面源污染,使用投入导向型的超效率DEA—SBM模型测算南北过渡带农业生态效率,对其空间相关性与差异性进行评估。结果表明:农村面源污染相对稳定, COD、TN、TP污染物的变化幅度较小,在5%以内,禽畜养殖和化肥使用带来的环境压力大,地区农村面源污染差异具有明显南北特征;农业生态效率呈“倒N”型趋势,受“空间邻近效应”和“马太效应”作用,农业生态效率具有空间集聚特征,存在空间上的正相关关系,地域内部差异显著,异质性增强,南部地区差异性最大,北部地区其次,中部地区最小,但地域间差异波动性较小。环境资源要素合理配置有利于农业经济与环境保护协调发展,为农业生态可持续发展和农业生态系统长效稳定创造更好条件。     

陕北黄土区生物结皮条件下土壤养分的积累及流失风险

分析了陕北黄土高原典型流域生物结皮的形成和发育对土壤养分的积累效应,同时对生物结皮条件下土壤养分的流失风险进行评价.结果表明：生物结皮生长发育后能够迅速增加结皮层及2 cm土层的养分含量,但对深层土壤影响较小;退耕0～20年间结皮层的养分含量与退耕年限之间的关系可用指数函数（y=a［b-exp(-cx)］）拟合,其中有机质、全氮和碱解氮在退耕20年间的增加速度变化不大,而全磷、速效磷和速效钾在退耕初期增加迅速,后期增加缓慢;自然发育生物结皮对土壤养分的年均净贡献量为：有机质50.15 g·m^-2、全氮1.95 g·m^-2、全磷0.44 g·m^-2、碱解氮164.33 mg·m^-2、速效磷9.64 mg·m^-2和速效钾126.21 mg·m^-2,人工培育条件下生物结皮发育更快,对养分尤其是速效养分的贡献速率更高;生物结皮条件下养分含量的提高增加了养分流失风险,尤其是养分随泥沙流失大幅度增加,生物结皮增加的养分中平均有39.06%随泥沙流失,仅有60.94%得以保留.总之,生物结皮可迅速、全面增加表层土壤养分,但同时会加大养分流失风险.尽管如此,土壤养分的净增加量仍相当可观,显示生物结皮具有较好的土壤养分积累效应.     

烟气脱硫石膏对滨海农耕土壤磷素形态组成的影响

为探明不同烟气脱硫石膏施用量对滨海农耕土壤中的全磷、有效磷、无机磷组分等的影响,通过田间试验的方式,分别在试验区土壤中施加0t/hm~2、15t/hm~2、30t/hm~2、45t/hm~2烟气脱硫石膏。研究结果表明:与对照组相比,各处理组的土壤全磷含量无显著差异,而土壤中的有效磷和渗滤液中的可溶性磷含量则随着烟气脱硫石膏施入量的增加而降低;施入烟气脱硫石膏后农耕土壤中无机磷含量显著增加,其中又以磷酸钙盐含量的增加为主,磷酸钙盐中的Ca2-P、Ca_8-P和Ca_10-P含量分别增加了30.8%—68.9%、35.2%—66.3%和7.3%—17.8%。烟气脱硫石膏的施用促进了植物的生长发育,有效磷的降低和无机磷组分中磷酸钙盐的增加并未影响到植物对磷素的吸收。因此,烟气脱硫石膏能有效地固定滨海农耕土壤中的溶解态磷,控制土壤过量磷素向水体迁移,降低附近水体富营养化发生的机率,保障区域水体生态系统环境安全。     

微藻源生物刺激剂的制备及在设施农业中的应用

化肥和农药的过量使用导致的农业面源污染已经成为我国环境污染的重要组成部分,对农业绿色高效安全生产及设施农业带来了巨大挑战。寻找新型的传统化肥替代品、提高化肥使用效率及保护生态环境是亟待解决的重大问题。生物刺激剂是具有调控植物生长作用的成分和(或)微生物的统称,用于农业生产,可改善土壤理化性质与群落微生物,能促进作物的代谢与生长,增强对营养物质的吸收和利用,提升作物抗逆能力及提高作物产量与产品品质。微藻体内具有结构新颖、功能独特的天然活性物质,是制备新型生物刺激剂的理想来源。微藻用于环境治理的同时,可获得足量的微藻生物质来制备生物刺激剂,从而达到治理环境、降低成本及提质增效的目的。就微藻源生物刺激剂的定义及功能、微藻全细胞和天然活性物质生物刺激剂的制备、应用效果及对植物和土壤的作用原理进行综述,以期为微藻源强效生物刺激剂的规模化制备及农业生产应用奠定理论基础和提供生产实践指导。     

两种农业种植模式对重金属土壤的修复潜力

植物修复农田土壤重金属污染需要经历一个长期的过程,而大部分用来修复的植物都不具备利用价值,不能给当地农民带来经济收入。因此,一些农作物由于其较大的生物量和一定的经济价值,在植物修复土壤重金属污染的应用中受到广泛关注。是在重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg)复合污染的郴州矿区废弃农田种植油菜、玉米和油葵,研究油菜-玉米和油-油葵两种种植模式对土壤重金属污染的修复潜力。实验结果表明:三种作物在复合污染土壤中对重金属都表现出一定的耐性及吸收积累能力。向日葵的根和叶中重金属Cd、Cu的含量都很高,其中Cd在向日葵的各个部位的富集系数(BCF)及Cu在向日葵的根和叶的富集系数(BCF)都大于1。两种轮作模式对作物的产量没有明显的影响,收获得到的干物质量都很高,每年每公顷分别为油菜16.6t、玉米25.29t、油葵22.5t。两种种植模式都可以对土壤中的重金属进行有效的提取,油菜-油葵种植模式下提取重金属Cu、Pb、Cd、As的量较高,分别为:Cu 2408g hm~(-2)a~(-1),Pb 2027g hm~(-2)a~(-1),Cd 658.5g hm~(-2)a~(-1),As 250g hm~(-2)a~(-1),油菜-玉米模式下Zn和Hg的提取量较高,分别为Zn 4987g hm~(-2)a~(-1)和Hg 7.92g hm~(-2)a~(-1);对于多种重金属复合污染的土壤来说,油菜-油葵的种植模式要优于油菜-玉米的种植模式。总的来说,利用3种作物两两轮作的种植模式,在不影响作物产量的前提下大大的提高了作物对重金属的提取总量。3种作物在收获以后又可以用做工业原料,这就使得当地农民充分利用矿区废弃农田修复污染的同时又能从中获得一定经济效益。     

绿狐尾藻人工湿地治理水污染模式及其在广西的应用

广西畜牧业蓬勃发展,但农业面源污染日益严重。实地调研及水样检测结果表明,水生植物绿狐尾藻生态治理养殖废水效果显著,对推进养殖业废弃物资源化利用,防治农业面源污染有重要意义,值得在广西畜禽养殖集中区域推广应用。     

农业生态效率评价——以盆栽水稻实验为例

农业面源污染已成为我国主要环境污染源,但目前缺乏一套针对农业生产的综合评价体系,作为对农业面源污染评估和监督的依据.根据生态效率理论,结合农业生产的特点,建立了综合考虑经济效益、资源物质消耗和环境影响的农业生态效率评价指标体系.以不同氮处理下(0.05、0.15、0.25 g N kg-1)不同水稻品种(锡稻11和武粳4)的盆栽实验为例,以氨挥发、肥料使用量和经济产量等数据为基础,运用基于层次分析法的TOPSIS法对6个评价对象的农业生态效率进行了评价和排序,分析各对象在经济效益、资源物质消耗和环境影响方面的差异与特点,指出施氮量和作物品种都对生态效率具有明显的影响.该评价体系的建立,将为我国农业生产模式从片面追求产量向经济、资源、环境协调可持续发展起到一定的推动作用.     

用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果

针对太湖流域农田非点源污染严重的现状,结合当地实际情况提出了一种新的生态工程学解决方法——生态拦截型沟渠系统,它主要由工程部分和植物部分组成,能减缓水速,促进流水携带颗粒物质的沉淀,有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截,从而实现对农田排出养分的控制。试验区沟渠植物具有一定的经济价值,且景观效果良好。沟渠系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48．36％和40．53％。此外,该生态工程的另一个显著优点就是不另外占用土地,符合平原水网地区农田沟渠的实际,具有很好的推广应用潜力。     

果农复合系统根系分布格局与生长动态研究

对苹果、小麦复合系统根系分布格局生长动态的研究表明：（１）４年生苹果根系垂直分布这１００ｃｍ,其主要分布在２０～６０ｃｍ,可占总根量的８０％以上;小麦根系垂直分布可达８０ｃｍ,０～１０ｃｍ占５５．２％,与苹果根系在空间尺度上不复重叠;而不间作时,苹果根系有上浮趋势。（２）苹果幼树根系的水平分布达２５０ｃｍ,大多在０～１００ｃｍ范围,占４２．４％;间作时两边各留１００ｃｍ的保护行,基本不影响小麦生长     

间套种植复合群体根系时空分布特征

选择小麦／大豆和玉米／甘蓝2种典型间套种植模式,探讨了复合群体根系营养竞争与补偿的生态学机制．结果表明,小麦／大豆复合群体根系生长在年生长期内显示出双峰交错性,小麦总根重峰值出现在6月初,而大豆峰值出现在8月上、中旬．根重与根长密度的生长还表现出异步性,根重峰值的出现早于根长．复合群体各配对作物根系的垂直分布呈层次递减性,玉米拔节前根重的85％以上都分布于0～20cm土层,且垂直生长呈多波顾次递推特点．间套作物根系的分布呈明显的“偏态”不均衡分布,套作玉米根系偏甘蓝行20．4～40．7cm,而甘蓝根系偏玉米行仅8．5～12．6cm．施肥使套作玉米与甘蓝根系的交叉幅宽由40．2cm下降到20．1cm,2种作物根系的交叉点位置由20．5cm上升到12．4cm．     

不同氮水平下作物养分吸收与利用

玉米与马铃薯间作是重要的间作种植模式,具有较突出的资源利用和产量优势,但养分吸收和利用对作物产量优势的贡献及这种贡献对施氮量的响应机制尚不清楚.本研究采用玉米单作、马铃薯单作和玉米与马铃薯间作3种种植模式,分别设置N₀(0 kg·hm^-2)、N₁(125 kg·hm^-2)、N₂(250 kg·hm^-2)和N₃(375 kg·hm^-2)4个氮水平,通过2年田间小区试验,研究不同氮水平下间作产量优势的营养基础.结果表明: 随着施氮量的增加,氮、磷、钾的单作加权平均吸收量逐渐增加,间作则先增加后减少.间作在N₁水平时具最高的养分吸收优势,分别较单作加权平均值增加氮吸收14.9%、磷吸收38.6%、钾吸收27.8%;间作在N₀和N₃时具有更高的养分利用效率,较单作可提高氮利用效率3.5%～14.3%、磷利用效率3.5%～18.5%、钾利用效率10.6%～31.6%.N₀和N₁时玉米与马铃薯间作具有显著产量优势,其营养基础在N₀时主要是提高了作物养分利用效率,而N₁时则是促进养分吸收的结果.充分发挥间作促进养分吸收对玉米与马铃薯间作产量优势的贡献,需要合理控制氮肥的投入.     

种植密度对玉米-大豆间作群体产量和经济产值的影响

采用二次饱和D最优设计,研究了种植密度对玉米 大豆间作群体产量和经济产值的影响,并建立了以玉米和大豆密度为变量,以间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值为目标函数的二元二次数学模型.模型解析表明： 种植密度对玉米 大豆间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值影响显著,玉米密度对群体各指标的影响大于大豆密度.在低密度水平下,群体籽粒产量、干物质积累和经济产值均随密度的增加而增加.群体籽粒产量达到8101.31 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度72023株·hm^-2+大豆密度99924株·hm^-2;群体干物质积累达到15282.45 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度75000株·hm^-2+大豆密度93372株·hm^-2;群体经济产值达到23494.50元·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度73758株·hm^-2+大豆密度87597株·hm^-2.通过计算机模拟得出,在本试验条件下,玉米-大豆间作群体籽粒产量≥7500kg·hm^-2、干物质积累≥14250 kg·hm^-2、经济产值≥22500元·hm^-2的最佳密度组合为：玉米种植密度58554～71547株·hm^-2,大豆种植密度82217～100303株·hm^-2.     

湿地农田渠系的生态环境影响研究综述

天然湿地开垦为农田,排水渠系扩张,随之带来两个方面的生态环境影响。作为廊道,排水渠系的隔离作用割裂了景观,造成湿地景观破碎化,甚至景观性质的改变;同时,其通道作用影响了湿地的水文过程,将局部湿地排干而转变为农田,并成为农田污染物向受纳河流水体运移的快速通道。因此,根据排水渠系的功能特点,在局域和区域两个层次上,对其生态环境影响开展综合研究,可以为湿地保护和恢复提供切实可行的对策措施。在回顾相关研究的基础上,提出了排水渠系生态环境影响研究的一个思路：即基于景观生态学和生态学模型等,开展排水渠系生态环境影响的机制研究;基于环境影响评价和生态系统健康评价等,开展排水渠系生态环境影响的效应研究;以及基于恢复生态学等,开展排水渠系的生态调控对策措施研究,从而为排水渠系的生态环境影响研究提供系统性途径。     

核桃-大豆间作系统细根分布及地下竞争

以晋西黄土区核桃-大豆间作系统为研究对象,采用分层挖掘法对核桃-大豆间作系统细根分布特征及地下竞争状况进行研究,旨在为该地区果农间作系统的高效可持续经营提供科学依据。结果表明:核桃细根在垂直方向上主要分布在0～40cm土层内,水平方向上55.7%的细根集中分布在距树行0.5～1.5m区域中;间作物大豆的根系在垂直方向上集中分布在0～20cm土层内,水平方向上根干重随距树行距离的增加呈增加趋势;在水平方向上距树行1.0～2.5m的区域是核桃和大豆地下种间竞争主要发生区,其中以1.5～2.0m区域的竞争最为剧烈。     

施磷量与施磷深度对玉米-大豆套作系统磷素利用率及磷流失风险的影响

为充分发挥间套作种植体系磷素高效利用优势、降低土壤磷素流失,采用田间试验分析了3种施磷(P_2O_5)水平(CP:168 kg·hm^-2;RP_1:135 kg·hm^-2;RP_2:101 kg·hm^-2)与3个施磷深度(D_1:集中施在距离地面5 cm处;D_2:集中施在距离地面15 cm处;D_3:于距离地面5、15 cm处各施一半)处理下玉米-大豆套作系统作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷与速效磷含量、磷吸附-解吸特征,以期为优化西南玉米-大豆套作系统磷素管理提供理论依据.结果表明:与对照不施磷处理(P_0)相比,各施磷处理显著增加了作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷和速效磷含量.相同施肥深度下,处理RP_1与CP相比,作物籽粒产量差异不显著,但显著提高了植株地上部吸磷量,因此RP_1处理的磷素表观利用率显著高于CP处理.相同施磷量下,不同施磷深度间比较,作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷和速效磷含量均以D_2处理最高.依据土壤磷的吸附-解吸特征参数可知,当施磷深度为D_2、施磷量为RP_1时,土壤对磷的固持能力最强,在降低磷素流失上表现出较强优势.因此,玉米-大豆套作系统中适当减少磷肥施用量和加大磷肥施用深度在保证作物产量的同时,有利于提高磷素利用率,减少土壤磷流失.