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1. chinaXiv:201711.02330 [pdf]

有机和常规苹果生产环境影响的生命周期评价

蔡宇杰; 乔玉辉; 徐 敬; 孟凡乔; 吴文良
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

本文以我国园艺产业中的重要果品——苹果的生产为研究对象, 通过实地调研, 采用生命周期评价方法, 对山西浮山、陕西白水和甘肃天水等3 个代表性地区的有机及常规苹果生产的环境影响进行了研究, 以期为我国农业可持续发展和生态文明建设提供科学依据。结果表明, 山西浮山的有机苹果生产养分利用效率高于常规苹果, 陕西白水和甘肃天水相反。3 个地区单位苹果有机生产方式的能源消耗均占常规方式的26%以下,有机生产的能量利用效率高于常规生产。在能源消耗、全球变暖、环境酸化以及富营养化等4 类环境影响中, 富营养化对环境影响的贡献最大, 均占80%以上。有机和常规苹果生产的环境影响按照大小均表现为陕西白水>甘肃天水>山西浮山。由于山西浮山有机苹果的肥料等投入远低于常规苹果生产, 产量相差不大, 因而表现为有机苹果的综合环境影响仅为常规苹果的22%; 陕西白水和甘肃天水呈现相反的情形, 其有机苹果的综合环境影响分别是常规苹果的356%和138%。在高量有机养分投入的前提下, 有机农业可以达到和常规农业相当的作物产量, 但其代价是较高的负面环境影响和较低的养分和能源利用效率。

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2. chinaXiv:201711.02165 [pdf]

基于生态学意义可视指标的乡村景观情景可视化评价

张晓彤; 刘文平; 肖 禾; 张 茜; 宇振荣
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

获得情景的关键就是辨识和归纳未来变化的方式、途径和关键要素, 进而有的放矢地进行情景模拟。 目前, 一些研究开始通过增减某些关键景观要素来进行乡村景观情景可视化模拟, 但还较少将基于生态学意义的可视景观指标运用到模拟的条件之中。本研究将基于生态学意义的可视景观指标应用到乡村景观情景可视化评价的情景设计之中。通过复杂性、自然性、开阔性、一致性和记忆表象5 个可视景观指标的专家预期和基于GIS 环境的客观分析, 确定出不同情景的设计标准, 并根据此标准生成原始现状景观、生态保护景观、集约生产景观和旅游休闲景观4 个设计情景。通过当地居民、周边利益相关者以及在校学生对4 个情景中的乡村景观进行评价, 探讨了不同利益相关者对景观情景偏好的选择差异及影响因素。结果表明: 参与者对集约生产景观情景普遍不感兴趣; 越靠近当地的利益相关者对旅游休闲景观情景的偏好越强、对生态保护景观情景的偏好越弱; 人们通过情景得到的感性认识和他们经过理性思考后的选择往往有差异, 对景观主观判断上的差异很大程度来自于他们的个人生活背景。基于生态学意义的可视景观指标而构建的情景可视化对反映乡村景观变化、增强相关者决策与设计参与具有重要作用。

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3. chinaXiv:201711.02166 [pdf]

长期不同施肥方式对华北地区温室和农田土壤团聚体形成特征的影响

刘 哲; 孙增慧; 吕贻忠
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一, 团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象, 运用湿筛法, 对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3 种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响, 以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明: 在温室土壤和农田土壤中, OM 处理较NP 和NPM 处理显著降低了土壤容重, 增加了土壤有机质含量(P<0.05), 且在0~10 cm 土层中效果最为明显。其中在温室土壤0~10 cm 土层, 单施有机肥处理(OM1)的土壤容重为1.17 g·cm3, 分别较施用化肥(NP1)和有机肥加少量化肥(NPM1)处理降低12.0%和8.6%, OM1 的土壤有机质含量为54.81 g·kg1, 较NP1和NPM1 增加104.8%和35.7%; 在农田土壤0~10 cm 土层, 单施有机肥处理(OM2)的土壤容重为1.19 g·cm3,较施用化肥(NP2)、有机肥加少量化肥(NPM2)分别降低8.5%和7.0%, OM2 的土壤有机质为22.67 g·kg1, 较NP2、NPM2 分别增加23.1%和15.0%。温室土壤和农田土壤中, 0~10 cm、10~20 cm 和20~40 cm 层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均为OM>NPM>NP; OM 处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低, NP 处理下最大。OM 处理显著降低0~20 cm 土层内水稳性团聚体的D 值, 表层0~10 cm 土层效果最为明显, 土壤结构明显得到改善; 相比农田土壤, 温室土壤稳定性指标变化最为明显, 团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与>0.25 mm 水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P<0.001), 说明土壤有机质含量越高, >0.25 mm 水稳性团聚体的含量就越高, 土壤团聚体水稳性越强, 土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时, 显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性, 是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。

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4. chinaXiv:201711.02350 [pdf]

不同蔬菜种植模式对土壤淋溶水总氮、总磷和COD 的影响

滕艳敏; 韩 卉; 郝梓依; 杨合法; 李 季
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

以中国农业大学曲周实验站始于2002 年的日光温室有机蔬菜长期定位试验为基础, 采用渗漏计装置 收集地下1 m 深淋溶水, 通过测定2014 年春茬茄子与秋茬芹菜土壤淋溶水总氮、总磷和化学需氧量(COD), 研究不同蔬菜种植模式(有机、综合、常规)下土壤养分淋失情况。结果表明: 有机模式总氮淋失量两茬蔬菜之和为137.02 kg·hm2, 分别比综合和常规模式减少12.0%和25.9%; 总磷淋失量两茬蔬菜之和为18.23 kg·hm2, 分别比综合和常规模式高51.2%和119.9%; 淋溶水COD 两茬蔬菜之和为856.99 kg·hm2, 分别比综合和常规模式高32.4%和3.1%。3 种模式下不同时期淋溶水总氮、总磷与COD 变化趋势差异显著。春茬茄子总氮淋失量前期维持在较高水平, 追肥后出现峰值, 之后迅速降低, 进入6 月份后一直在较低水平波动; 总磷淋失量变化相对平缓, 呈先增加后减小的变化趋势, 6—7 月间达到峰值; 淋溶水COD 前期稍有降低, 追肥前达到最低值,进入5 月份后到茄子季结束呈现逐渐上升的趋势。综上, 有机种植模式在减少氮素淋失方面较综合和常规模式表现出优势, 但会显著增加磷素淋失风险, 并在一定程度上提高淋溶水COD。

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5. chinaXiv:201711.02363 [pdf]

山西省太原市旱作农区大气活性氮干湿沉降年度变化特征

刘 平; 刘学军; 刘恩科; 韩彦龙; 李丽君; 白光洁; 许 稳; 吕 薇; 张 强
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

鉴于大气氮素沉降对整个生态系统的重要影响, 我国近年来陆续开展了不同尺度的大气氮素干、湿沉 降的研究, 但少有农业区多年连续监测的资料。本研究利用DELTA 系统、被动采样器和雨量器在山西省太原市郊区阳曲县河村旱作农业区进行了4 年的监测试验, 观测大气氮素干、湿沉降的时间变异。结果表明: 2011年4 月—2015 年3 月, 河村4 年大气活性氮NH3、HNO3、NO2、颗粒态NO3 (pNO3)、颗粒态NH4+ (pNH4+)平均沉降量分别为4.50 kg(N)·hm2·a1、3.54 kg(N)·hm2·a1、2.56 kg(N)·hm2·a1、1.62 kg(N)·hm2·a1、2.75 kg(N)·hm2·a1,大气氮素干沉降总量为12.38~18.95 kg(N)·hm2·a1, 以2011 年的氮干沉降量最高, 2014 年的最低。2011 年4 月—2015年3 月各月氮干沉降量与氨气沉降量之间存在显著正相关, 相关系数在0.809 8~0.937 1, 由此可知, 该地区活性氮沉降主要受农业氨气排放的影响。河村4 年雨水中NO3、NH4+平均浓度分别为3.20 mg(N)·L1 和2.43 mg(N)·L1,大气氮素湿沉降11.67~41.31 kg(N)·hm2·a1。年度间氮素湿沉降存在很大差异, 以2012 年氮素年湿沉降量最高, 2014 年最低, 每年大气氮素湿沉降占氮总沉降量的份额超过50%。此外, 4 年湿沉降中不仅NO3-N 和NH4+-N 之间、且二者与降雨量也呈显著线性或二次相关关系, 说明降雨量对NO3-N 和NH4+-N 的湿沉降影响较大。本研究表明太原市旱作农区不同年份间氮素湿沉降比干沉降差异更大, 且总沉降数量较高。虽然是旱作区, 该地区氮素干沉降略低于湿沉降。研究结果为该地区农田氮肥施用和氮素循环监测提供了理论依据。

提交时间: 2017-11-09 来自合作期刊:《中国生态农业学报》 点击量246下载量171 评论 0

6. chinaXiv:201711.02381 [pdf]

基于WOFOST 作物模型的玉米区域干旱影响评估技术

张建平; 王 靖; 何永坤; 陈艳英
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

为探讨作物区域干旱影响评估技术, 拓展农业气象灾害区域影响评估方法, 基于WOFOST 作物模型,以西南玉米干旱为研究对象, 对发育期、光合生产等模块进行了改进与提高, 利用西南地区8 个代表性站点的 玉米田间观测数据和同期逐日气象数据对模型进行了适宜性检验, 在此基础上, 选择西南地区历年典型干旱年份, 模拟分析了玉米的产量变化趋势, 并与实际减产率作了对比分析。结果表明: 改进后, 玉米生育期模拟值与实测值归一化均方根误差(NRMSE)由原来的3.25%~6.95%降低到1.48%~3.07%, R2 由原来的0.57~0.79 提高到0.63~0.99, 平均模拟精度由原来的74.12%提高到78.9%。玉米产量模拟值与实测值NRMSE 范围由原来的7.88%~11.99%降低到3.07%~6.79%, R2 由原来的0.52~0.93 提高到0.77~0.98, 平均模拟精度由原来的75.7%提高到80.95%。对1987 年、1992 年及2006 年西南地区关键生育期典型干旱年份产量模拟平均精度分别是69.8%、78.1%与75.9%。结合上述分析可得出模型对发育期与产量的模拟精度都有不同程度地提高, 模型对西南玉米主产区干旱影响评估有很好的反应, 对干旱分布范围与分布规律的模拟值与实际情况基本接近, 表明该方法可为区域干旱影响评估提供一种更为科学的评估技术。

提交时间: 2017-11-09 来自合作期刊:《中国生态农业学报》 点击量221下载量167 评论 0

7. chinaXiv:201711.02387 [pdf]

种植行距和品种对玉米根际反硝化菌群丰度和功能的影响

宋 贺; 金文俊; 车 钊; 曹文超; 董召荣; 王成雨
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

反硝化是根际氮素损失重要途径, 作物品种和行距改变是否会对根际反硝化产生影响尚不清楚。本研 究比较了不同玉米品种和种植行距间根际土壤反硝化菌群丰度和功能的差异, 为降低根际反硝化损失和提高氮肥利用效率提供科学依据。通过两个独立的田间试验, 利用生物化学和分子微生物学方法, 分别研究‘浚单20’、‘安农8 号’、‘郑单958’、‘品玉18’和‘隆平206’ 5 个玉米品种以及20 cm、30 cm、40 cm、50 cm 种植行距对根际土壤反硝化能力、反硝化菌群丰度、N2O/(N2O+N2)产物比和土壤呼吸等指标的影响。‘浚单20’、‘安农8 号’、‘郑单958’根际反硝化能力显著低于其他两个品种; 随着行距减少, 反硝化能力有显著增加趋势。‘隆平206’和‘品玉18’的nirS 型反硝化菌群丰度显著高于其他品种, 而nirK 和nosZ 型菌群的丰度以‘浚单20’和‘安农8 号’最高; 行距20 cm 的nirS 和nirK 型菌丰度显著高于其他行距处理, 但nosZ 型菌丰度以40 cm 行距丰度最大。品种对N2O/(N2O+N2)产物比有一定影响, 其中‘安农8 号’最低, 但行距对产物比没有显著影响。相关分析表明反硝化能力与土壤呼吸和nirS 型菌群丰度均极显著正相关, 但与nosZ 和nirK 型菌群未呈现这种关系, 由此表明nirS 型菌丰度和根际有机碳差异可能是造成反硝化能力不同的主导因子。品种和种植行距会对玉米根际反硝化过程产生一定影响, 根际低反硝化损失品种的筛选、选育和根际反硝化过程调控是减少根际反硝化损失, 提高氮肥利用效率的有效途径。

提交时间: 2017-11-09 来自合作期刊:《中国生态农业学报》 点击量218下载量156 评论 0

8. chinaXiv:201711.01718 [pdf]

基于物质流分析的农业土地利用系统氮素效应分析——以湖南省桃江县为例

袁承程; 刘黎明; 付永虎; 殷冠羿; 周 德
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

为系统分析和评价农业土地利用环境效应, 了解农业系统中物质循环规律, 提高物质利用效率, 本文采用物质流分析方法, 通过构建区域尺度农业土地利用系统的物质流分析框架和评价指标体系, 以湖南省桃 江县为案例区, 综合评价了该区域农业土地利用系统中氮素利用效率及环境健康状况。结果表明: (1)1980—2013 年, 桃江县农业土地利用系统生产输入氮素量和环境输入氮素量显著增加, 2013 年比1980 年分别增加了1.2 倍和0.4 倍; 其中, 生产输入方式是桃江县氮素输入总量的主要来源, 占2013 年总输入量的77%。(2)1980—2013 年, 桃江县氮素输出总量逐年波动增长, 而产品输出氮素量却增加不多, 但环境输出氮素量比1980 年增长了1.4 倍。(3)与此同时, 桃江县农业土地利用系统氮肥投入强度逐年增长, 至2013 年其值达到328.4 kg·hm2,超过了警戒值(250.0 kg·hm2); 此外, 桃江县氮素物质利用效率逐年降低, 物质生产效率还处于较低水平, 还需进一步采取措施, 调整农业结构, 提高农产品附加值。(4)1980—2010 年桃江县农业土地利用系统生态稳定性和环境健康质量逐年恶化, 然而, 在2010—2013 年桃江县的环境健康质量有所好转, 其氮素养分负荷由2010 年的208.8 kg·hm2 回落至2013 年的154.1 kg·hm2。

提交时间: 2017-11-07 来自合作期刊:《中国生态农业学报》 点击量274下载量161 评论 0

9. chinaXiv:201711.00304 [pdf]

1961—2010 年气候变化对西南冬小麦潜在和雨养产量影响的模拟分析

戴 彤; 王 靖; 赫 迪; 王 娜
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

利用农业气象试验站作物资料及土壤资料, 评价APSIM-Wheat 模型在西南地区的适应性, 应用该模 型分析该地区1961—2010 年冬小麦潜在和雨养产量的时空变化特征, 通过逐步回归分析揭示小麦生长季主要气象因子对潜在产量和雨养产量的影响及相对贡献率。研究结果表明: APSIM 模型对该区5 个常用小麦品种的模拟效果较好, 模拟与实测生育期的均方根误差(RMSE)在7.0 d 以内, 地上部分生物量和产量模拟值与实测值的归一化均方根误差(NRMSE)均低于25%, 模型在西南地区具有较好的适应性。1961—2010 年研究区域36%的站点冬小麦生长季总辐射显著降低, 其中北部、东南部和南部中区最显著; 68%的站点生长季≥0 ℃有效积温显著增加, 西部增温显著; 30%的站点生长季平均气温日较差显著减小, 南部中区最显著; 全区生长季总降水大面积减少但不显著, 减少区主要位于最南端和东南部。模拟的冬小麦潜在产量在65%的站点呈显著减产趋势, 南部中区和北部变化最明显; 雨养产量在25%的站点显著降低, 北部地区较明显, 全区减产趋势较弱。减产显著的站点中, 生长季辐射降低、温度升高、气温日较差减小对潜在产量降低的贡献率分别为45%、36%和2%, 对雨养产量降低的贡献率分别为36%、39%和-8%, 而降水减少对雨养产量降低的贡献率为7%。西南冬小麦生长季辐射降低、温度升高及降水减少共同导致了冬小麦潜在和雨养产量的显著下降, 而气温日较差的降低对冬小麦潜在和雨养产量的影响分别表现为负作用和正作用, 整体上辐射和温度的影响程度最大。

提交时间: 2017-11-06 来自合作期刊:《中国生态农业学报》 点击量259下载量163 评论 0

10. chinaXiv:201711.00309 [pdf]

黄骅市土壤保持价值年内动态特征

陈召亚; 李 超; 何 玲; 王树涛; 许 皞; 马立军
分类: 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科

掌握不同生态系统类型土壤侵蚀和土壤保持量的年内动态变化, 对于区域水土保持重点及时序安排 具有积极的指导作用。本研究在GIS 支持下, 运用通用土壤流失方程(USLE)对河北省黄骅市不同生态系统年内土壤侵蚀与保持量进行计算, 并利用市场价值法、机会成本法对各生态系统类型年内各月的土壤保持价值进行测算, 研究黄骅市土壤保持价值年内动态特征。研究表明, 黄骅市全年各月土壤保持价值分配不均, 年内动态特征与土壤保持量的季节动态变化规律一致, 8 月达到最大峰值, 1—3 月、10 月、12 月价值均为零, 5—8月呈增加趋势, 5—9 月土壤保持价值占全年土壤保持价值的82.47%。从各生态系统类型来看, 草地8 月的单位面积土壤保持价值最大, 为128.87 元·hm2; 水域9 月的单位价值最小, 为11.23 元·hm2。 从土壤保持价值构成来看, 年内各土壤保持功能单位面积贡献价值大小排序为: 减少土壤养肥流失价值>减少淤泥淤积价值>减少废弃土地价值。研究区各生态系统类型的土壤保持价值具有明显随季节变化的规律, 在雨季受暴雨等短期大量降水的影响, 土壤潜在的侵蚀量增大, 而生态系统的土壤保持功能和价值在此过程得以发挥作用。

提交时间: 2017-11-06 来自合作期刊:《中国生态农业学报》 点击量264下载量179 评论 0

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