我国农田杂草文献计量分析及相关研究进展

杂草是农田生态系统的重要组成部分,农田杂草研究对于提高作物经济产量和保护农田生态系统意义重大。为客观评述农田杂草研究进展,利用CiteSpace软件进行文献的分布分析(年度分布、学科分布、机构与作者分布)和研究热点分析,并从4个方面(农田杂草防除、保护性耕作、农田杂草种子库、农田杂草群落)归纳了研究进展。最后对该研究未来的发展做出展望,以期对未来农田杂草控制的研究提供方向和理论依据。     

下辽河平原农田土壤线虫群落组成的季节变化

下辽河平原农田生态系统在管理过程中频繁的耕作、施肥以及农用化学品施用等引发了一系列问题, 如土壤退化、耕地数量减少以及生产力下降等, 不可避免地对土壤生物健康产生影响。为探究农田土壤人工管理对土壤生物群落动态的影响, 本研究在辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站开展了农田土壤线虫群落组成的季节变化研究, 对4个季节农田和废弃农田(对照)的土壤线虫群落组成、多度以及多样性等进行了比较分析。研究结果表明, 土壤线虫总多度在废弃农田中显著高于农田, 但季节间差异不显著。季节变化主要显著影响了自由生活线虫的多度, 其在9月达到最高; 季节变化也显著影响了属的数量, 其在非生长季的11月最低。与废弃农田相比, 农田管理显著降低了杂食捕食线虫和食真菌线虫的多度, 土壤食物网结构相对稳定; 而废弃的农田更易受到季节波动的影响, 土壤食物网也受到一定的干扰。     

稀土元素对农田生态系统的影响研究进展

稀土矿的开采和冶炼、稀土农用等导致农田土壤稀土元素含量不断积累,对农田生态系统结构和功能稳定产生严重的影响。综述了近20年来国内外农田生态系统稀土元素的主要来源、分配和输出,土壤和植物中稀土元素的测定方法,稀土元素对农田生态系统中植物、微生物、动物以及人类健康影响的研究进展。探讨了农田生态系统稀土元素的毒性评价和稀土污染土壤的修复措施。最后提出开展稀土元素对农田生态系统影响研究还需要加强的一些问题。     

农田生态系统服务功能及其形成机制

农田生态系统作为人类社会存在和发展的基础,其服务功能对人类的可持续发展具有现实而深远的影响.本文综述了农田生态系统服务功能的内涵及评价方法,从农田生态系统非生物环境特征、生物特征、生态过程和人类活动影响等4个方面对农田生态系统服务功能形成机制的研究现状进行了归纳和分析,认为：1)农田生态系统除具有巨大的产品服务功能价值外,还具有巨大的环境服务功能价值和维持区域生态安全价值;2)农田生态系统非生物环境特征、生物特征和生态过程及其相互作用是农田生态系统服务功能形成的基础,人类活动是其形成的最根本的驱动力;3)应加快构建能体现农田生态系统特征的服务功能评价指标体系.同时,应加强人类活动对农田生态系统非产品服务功能形成机制影响方面的研究.     

绿洲农田氮素积累与淋溶研究述评

作物对氮素的吸收利用及氮素在土壤中的积累和运移,制约着绿洲农田生产力并对农田环境造成影响,是绿洲农田生态系统可持续发展和绿洲稳定性研究的一个重要方面。针对农田氮素积累和淋溶这一绿洲资源消耗量增加、耕作方式粗放结果下的环境问题,对其特征及引发的环境效应进行了详细阐述,并从不同的角度综述了缓减绿洲氮素淋失及环境污染的对策。指出在未来还需加强绿洲地下水氮污染调查及农田氮素积累和淋溶现状的区域评价,并针对一些在绿洲大面积推广的农田管理技术开展其对农田氮素积累和淋溶影响的研究,并强调人文因素在绿洲农田氮素积累与淋溶调控中的重要性。     

干旱区农田不同利用强度下土壤质量评价

基于2005—2007年典型干旱区塔里木盆地南缘的策勒绿洲的试验数据,根据当地农民的耕作习惯选择4种典型的农田利用强度（高投入农田、常规投入农田、新垦农田和绿洲内部农户农田）,利用产量可持续性指数(SYI)、土壤改良指数(SI)和土壤综合质量指数(QI)分析了不同土地利用强度下农田土壤质量的变化情况.结果表明：各样地的土壤有机质（SOM）、碱解氮（AN）和速效磷（AP）含量均存在显著差别;位于绿洲边缘的新垦农田在所有评价中均处于最低水平,而绿洲内部农田则处于相对较高水平.本研究结果不但有利于当地农田的合理开发利用,同时有利于农田生态环境的保护.     

广州新垦红树林湿地鸟类多样性与生境分析

2005-2006年的1月、4月、7月和10月,利用样带法对广州市新垦红树林湿地和周边农田进行鸟类物种多样性研究。利用Shannon-Wiener指数分析了生境类型的鸟类群落种数、数量、物种多样性、均匀性指数等特征。结果表明,新垦红树林湿地1月鸟类种数高于周边农田湿地2倍,鸟类群落个体数量高于农田湿地9倍;红树林湿地4月和7月鸟类种数高于周边农田湿地1．5倍,鸟类群落个体数量高于农田湿地4倍;红树林湿地10月鸟类种数高于周边农田湿地1．5倍,鸟类群落个体数量高于农田湿地6．8倍;新垦红树林湿地和周边农田湿地鸟类物种多样性表现出明显的季节性变化。     

我国农田生态系统重金属的循环与调控

本文系统分析了我国农田土壤重金属的含量状况,探讨了农田生态系统中重金属的输入、输出及其平衡.农田生态系统中重金属存在一定的累积效应,但整体上超标风险较小,而部分作物、特别是蔬菜可能存在一定的超标风险.在采矿区和冶炼厂周边地区,以及废弃物利用强度较大的农区,土壤和作物中重金属超标的风险较大,是普通农区的十倍甚至数十倍以上.针对我国农田重金属污染现状,提出了调控农田生态系统重金属循环的有效措施,并对相关领域今后的研究进行了展望.     

盐渍化对农田氮素转化过程的影响机制和增效调控途径

本文在回顾我国盐渍化农田氮肥利用现状的基础上,总结了盐渍化对农田土壤氮素转化关键过程的影响规律,剖析了其对参与氮素转化的微生物的作用机制,归纳了盐渍化农田氮素养分增效调控的主要途径。盐渍化对农田土壤氮素矿化、硝化和反硝化过程存在阈值效应,不同范围内影响差别较大。盐分以及次生障碍对相关微生物也具有不同的影响,且同样存在阈值效应。目前盐渍化农田氮素增效调控的途径主要包括土壤改良剂改良、生物质材料改良、种植耐盐植物、优化氮素形态配比和生物抑制剂改良,最后提出盐渍化农田氮素循环过程研究目前存在的不足以及未来的研究方向。本文对盐渍化农田氮素减损增效、化肥养分高效利用与农业面源污染阻控具有重要指导意义。     

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.     

我国农田生态系统土壤动物生态学研究进展

综述了我国近30年来农田生态系统土壤动物生态学研究进展,概述了我国农田土壤动物的群落多样性及其地理分布,总结了农田生态系统中土壤动物对不同耕作方式、施肥和喷洒农药等农业措施、不同土地利用方式以及工业污染的响应,并就土壤动物对农田生态系统健康状况的指示作用等研究的相关进展进行了讨论.通过与国外相关领域的研究进行比较,指出目前研究中存在的问题,提出农田生态系统未来研究的一些热点问题及展望.     

农田生态系统温室气体减排技术评价指标

目前,国内外学者很少从评价的角度去研究农田温室气体减排技术,缺乏完整性和统一性的评价指标,不利于对农田管理技术进行科学的判断.本研究汇总了当前可作为农田减排技术评价的指标,遵循代表性、客观性、完整性、主导性和可操作性原则,对各项指标的合理性进行了分析,依据我国农业生产实际情况,确定了农田生态系统温室气体减排技术的评价指标.以单位面积粮食产量作为约束性指标,温室气体排放强度(单位产量下的温室气体排放总量)作为综合指标,并将粮食产量、土壤有机碳变化、N2O直接排放、水田CH4排放与农田投入直接和间接排放作为后者的分项指标;依据温室气体排放强度计算公式,能够科学、系统地评价农田减排技术的温室效应,可为我国农田减排技术的提出和推广提供科学依据.     

不同林龄杨树农田防护林土壤微生物生物量碳、氮和微生物活性

以辽宁省建平县5、10、15和20年生4个林龄的杨树农田防护林为对象,以农田作为对照,研究了农田营造防护林对土壤微生物生物量碳、氮及微生物活性的影响.结果表明：农田营造防护林后,0～15 cm层土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、氮含量和土壤基础呼吸均呈现出先降低后升高的趋势,在造林20年后达到或超过未造林农田的水平;而代谢熵在造林5年后显著增加,然后随着林龄的增加而降低.上述结果表明,农田营造杨树防护林后,土壤微生物生物量和活性均发生了明显的变化.     

不同利用强度下绿洲农田土壤微量元素有效含量特征

以地处极端干旱背景下的塔里木盆地南缘策勒绿洲为研究区,以绿洲化为视角,根据当地农民耕作习惯于2005年选择4块试验农田,分别代表当地典型的农田利用强度。基于单项指数(Ei)和综合指数(Ec)相结合的评价方法,分析了绿洲农田在不同利用强度下的土壤Fe、Cu、Mn、Zn等微量元素有效性,探讨了土壤微量元素与人为耕作管理措施之间的关系。结果表明:人为耕作管理强度会对土壤微量元素有效含量产生重要影响,绿洲不同位置农田因施肥强度和管理方式的差别,其土壤微量元素有效含量特征存在显著差异。绿洲内部农田土壤有效Fe、Cu、Mn、Zn含量显著高于绿洲边缘各样地,新垦农田土壤有效Fe、Cu、Zn含量均低于对照样地;绿洲内部农田土壤微量元素有效性最高,新垦农田最低;农田土壤微量元素有效性与土壤有机质存在显著的正相关关系。     

农田和森林土壤中氧化亚氮的产生与还原

采用土壤淤浆方法对丹麦农田和山毛榉森林土壤反硝化过程中Ｎ２Ｏ的产生与还原进行了研究。同时考察了硝酸根和铵离子对反硝化作用的影响。结果表明,森林土壤反硝化活性大于农田土壤,但农田土壤中Ｎ２Ｏ还原活性大于森林土壤,表现在农田和森林土壤中Ｎ２Ｏ／Ｎ２的产生比率分别为０．１１和３．６５。硝酸根和铵离子能促进两种土壤中的Ｎ２Ｏ产生,但可降低农田土壤中的Ｎ２Ｏ还原速率,与农田土壤相比,硝酸根可降低森林土壤Ｎ２     

天津盐渍化农田土壤盐分变化特征

通过对天津农田土壤合盐量及盐分组成的分析,研究了该区盐渍化农田盐分的组成状况和累积特征.结果表明:与蓟县背景对照土壤相比,东丽、津南和汉沽三区盐渍化农田的盐分组成均呈现很大的差异性;非盐渍化农田盐分呈表层累积特征,含盐量随土壤剖面深度的增加而减小,而盐渍化农田表层呈强烈的洗盐、脱盐现象,底层则呈明显的积盐现象;非盐渍化和盐渍化农田盐分的阴离子组成均以HCO3-为主,而阳离子组成则由无盐渍化农田的以Ca2+为主逐渐过渡到盐渍化农田的以Na+为主;盐渍化农田剖面盐分的空间变异性较强,Na+、C1-与SO42-均为表层低深层高,且pH、残余碳酸钠(RSC)、钠吸附比(SAR)及碱化度(ESP)也均比非盐渍化农田高,并呈现出盐化和碱化同步发生的特征.     

河北省县域农田生态系统供给功能的健康评价

引入"生态系统服务功能"理论,构建县域农田生态系统供给功能健康评价指标——农田生产力稳定系数,该指标被定义为:一定时期内(若干年),县域自然生态系统第一性生产力波动系数与县域农田生态系统第一性生产力波动系数的平均比值;并构建了评价指标与人类福利指标(用县域人均耕地纯收入表征)关系模型,作为评价指标的阈值判定方法。通过河北省136个县的实证研究表明,农田生产力稳定系数对农田生产力稳定性和农田生产力高低具有综合性指示作用;人类社会对生态系统反馈影响的忍受界限对评价指标阈值的确定非常关键;1991—2000年和2001—2009年两个阶段中,河北省县域农田生产力稳定系数整体呈上升趋势,空间格局较为一致,农田生产力稳定系数较低、农田供给功能健康状况较差的县域集中分布在冀北生态脆弱地区;农田生态系统供给功能健康状况与县域贫困状况形成紧密的空间耦合关系。     

排水沟蓄水条件下农田与排水沟水盐监测

为了查明盐碱地排水沟蓄水条件下农田与排水沟之间的水盐交换,基于两年现场观测试验数据,分析了农田与排水沟的水位响应以及电导率变化规律。结果发现:研究区排水沟蓄水条件下,相邻排水沟水位与农田地下水位变化基本一致,作物生长期较为强烈的蒸发蒸腾作用进一步降低了田间地下水位;排水沟水位变化可以直接或间接地影响周围农田的地下水位和水质状况,在无外界来水干扰的情况下,农田地下水和排水沟水样的电导率变化趋势一致,当排水沟受到外来淡水补给时,沟内浓缩的盐分得到稀释,电导率明显低于农田地下水。研究结果可为类似地区盐碱地治理和生态环境保护提供参考依据。     

农田景观格局对害虫天敌生态控害功能的调控作用

如何提升农田景观的生态服务功能是当前景观生态学和害虫防治学的前沿研究热点.基于区域农田景观格局可显著调节植物-植食性昆虫-天敌之间相互关系的理论基础,本文系统概括总结了农田景观格局及其变化对农田重要天敌多样性与生态控害功能的影响.从不同天敌类群的角度,分析了农田景观格局对捕食性天敌、寄生性天敌、有益微生物及其生态控害功能的调控作用.同时,对优化农田景观作物布局、采取合理的植被生境管理策略进行了展望.本文可为应用植被生境管理提升农田景观中天敌的生态系统服务功能提供参考,进一步促进区域生态农业响应"化学农药减量施用"的战略目标提供理论支撑.     

1954-2015年不同地貌分区下湿地农田化过程的时空特征——以完达山以北三江平原为例

以完达山以北三江平原（以下简称为小三江平原）为研究区,依据样带选择原则选取具有湿地农田化典型性的区域（即典型样带）。在地质地貌分区的基础上,基于特定历史时期的土地利用/覆被数据集构建长时间序列的耕地和沼泽湿地动态变化数据集,利用RS和GIS技术分析小三江平原典型样带内湿地农田化的时空变化规律,探究近60年小三江平原内湿地农田化的区位特征,结果表明：（1）1954-2015年,小三江平原的耕地面积显著增加,垦殖率达到了79.47%,耕地结构发生了显著的变化;（2）小三江平原湿地农田化具有明显的历史阶段性：在改革开放之前（1954-1976年）湿地农田化程度不是很大,改革开放初期（1976-1985年）开始发生明显的湿地农田化,到全面改革开放期（1985-1995年）湿地农田化程度加重,在改革开放转型期（1995-2005年）湿地农田化最严重,在深化改革开放期（2005-2015年）湿地农田化程度有所减小;（3）区域大的自然背景决定了小三江平原湿地农田化整体趋势：1954-2015年间,小三江平原湿地农田化最初发生在中幅度沉降第四纪缓慢上升区,逐步扩展到大幅度沉降第四纪缓慢沉降区和小幅度沉降第四纪缓慢上升区;（4）小三江平原湿地农田化具有明显的地貌区位特征：湿地农田化最初发生在冲积平原上,然后扩展到河流低阶地和高河漫滩上,随着时间的推移逐步扩展到低河漫滩和微高地上,最后蔓延到洼地上。