管理措施及土壤因子对5种农田生境地表蜘蛛群落多样性的影响

以往的研究表明有机管理有利于生物多样性保护,但在不同农业生境类型中是否都存在这个结论呢?基于此问题,本研究在一个多生境的有机管理农场与一个相邻的多生境常规集约化管理农区,采用陷阱法进行蜘蛛取样,对比有机和常规管理措施下大棚菜地、果园、稻田田埂、露天田块及农田边界等5种生境类型的农田蜘蛛多样性的差异,并分析土壤因子对蜘蛛多样性的影响。研究发现:1)有机管理与常规管理的蜘蛛物种数没有显著差异,但有机管理的果园中蜘蛛个体数比常规管理的果园中多139%,且差异显著。同一管理措施下,仅常规管理农田区的农田边界蜘蛛个体数和物种数分别显著高于其他生境均值104%和59%。2)有机管理农场比常规管理农田的蜘蛛物种组成差异略大,且在有机管理下不同生境间的蜘蛛群落组成差异更明显。3)土壤因子中有机质、全氮、全磷含量等对蜘蛛群落结构有显著影响,但对蜘蛛个体数和物种数没有显著影响,仅土壤Cu含量和蜘蛛个体数呈显著负相关。在本研究中虽然有机管理和土壤因子对蜘蛛多样性有一定影响,但不同生境间管理强度、植被结构等差异对蜘蛛多样性的影响更大。因此,发展多种农业生境类型的有机农业可提升物种β多样性。同时,在常规集约化管理农区,保留农田边界等半自然生境、适当减少化肥和农药等投入、降低农田内部的管理强度、防止土壤重金属污染等措施均有助于保护蜘蛛多样性。     

有机管理对不同土地利用方式下土壤质量的影响

许多研究发现有机管理可以改善农田土壤质量,但是否不同土地利用方式下都存在此结论尚未明确。为探究有机管理对不同土地利用方式土壤质量的影响,本研究基于一个多土地利用方式的有机管理农场及其附近常规管理农田进行土壤质量调查,对比不同管理措施及大棚菜地、果园、露天菜地、农田边界、稻田田埂5种土地利用方式下农田土壤质量的差异,并对不同管理措施下农田土壤养分含量、重金属含量、动物数量共计20个指标进行方差分析和主成分分析。研究发现虽然总体上(综合5种土地利用方式的均值)有机管理的土壤pH显著高于常规农田;但针对一种土地利用方式,只有露天菜地和农田边界的土壤pH显著提高。总体上有机管理下土壤全磷、全钾、有效磷含量显著降低,但露天菜地土壤有机质和全氮含量均显著高于常规管理农田。有机管理在总体上显著降低了土壤Cr、Cu、Ni、Zn含量;但针对一种土地利用方式,只显著降低了大棚菜地土壤Cr、Ni、Zn含量,果园和稻田田埂土壤Cu含量,露天菜地和农田边界土壤Zn含量。有机管理虽然总体上均显著增加了土壤中蜘蛛目、倍足纲、步甲、蚯蚓的数量;但针对一种土地利用方式,只显著增加了露天菜地地表蜘蛛目、倍足纲、步甲,稻田田埂地表步甲、土壤蚯蚓以及果园倍足纲数量。主成分分析结果表明,不同管理方式下土壤质量差异明显,有机管理下蜘蛛目、倍足纲、步甲和蚯蚓等土壤动物较多,土壤pH较高,土壤P含量较低,重金属Cu、Pb、Zn、Cr含量较低,但并非在所有土地利用方式下都成立。由此可见,有机管理虽然总体上可以改善土壤质量,但受具体管理措施、人为投入品数量和有机种植时间等因素影响,并非在所有土地利用方式下效果都显著,且在不同土地利用方式下显著改善的指标也各不相同,因此需要针对不同土地利用方式和不同指标采取针对性的改善措施。     

华北丘陵及平原有机及常规农田地表蜘蛛多样性研究

为满足日益增长的粮食需求,丘陵地区的农业发展已受到越来越多的重视,而农业集约化生产是导致生物多样性丧失的主要原因之一。为了解地形区域、生产管理模式及边界树篱带对农田地表天敌多样性的影响,在我国华北典型农区,选取5种农田,包括丘陵地区的常规管理无植物篱玉米地(CM)、常规管理有植物篱玉米地(CMH)、有机管理无植物篱玉米地(OM)、有机管理有植物篱玉米地(OMH)和平原地区常规管理无植物篱玉米地(PCM),于2019年8—9月采用陷阱法展开蜘蛛多样性调查。结果表明:处于丘陵地区的玉米地蜘蛛的香农多样性和物种稀疏指数显著高于平原地区,有机管理下的玉米地蜘蛛物种稀疏指数显著高于常规管理下的玉米地,有植物篱的玉米地蜘蛛的物种稀疏指数高于无植物篱的玉米地;且丘陵与平原、有植物篱与无植物篱、有机和常规管理下蜘蛛群落结构显著不同。基于上述研究结果,研究建议农业发展和生物多样性保护应当加强区域土地利用规划和分区管理;丘陵地区因受人类干扰较小,维持了较平原地区更高的蜘蛛物种库,可以作为集约化农区生物多样性保护的热点区,农业发展应优先规划发展低集约化的生产模式(如有机农业等),并加强景观多样性建设。而平原地区也应合理保留农田半自然边界带和降低集约化管理强度以推动生态环境改善和绿色发展。     

东北平原典型玉米种植区农业景观植物多样性研究——以昌图县为例

非耕作生境是农业景观中的重要组成部分,为生物提供食物和栖息地,对生物多样性保护具有重要意义。本文以辽宁省昌图县为例,选取了20个非耕作生境比例为0~50%的网格(1 km?1 km)为样区,采用典型样地法对调查区域内农业景观中的林地、田间路、草地、沟渠、果园5类主要非耕作生境中的植物群落进行调查,探讨不同非耕作生境类型和比例中植物多样性及其与景观异质性之间的关系。研究结果表明,随着非耕作生境比例增加,植物物种多样性和均匀度先增加后减小,在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例在0~40%范围内时,植物物种丰富度同样呈现先增加后减小,且在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例高于40%时,植物物种丰富度再次出现峰值且高于20%~30%。随着非耕作生境比例的增加,农业景观香浓多样性、香浓均匀度指数和景观斑块形状复杂程度逐渐增加,蔓延度恰好相反。不同生境中重要值最高的均为禾本科植物,但植物种不同;优势种优势度为果园沟渠草地田间路林地。果园、草地和沟渠的物种多样性和均匀度指数显著高于林地和田间路,丰富度指数为草地林地沟渠果园田间路,且草地、果园和田间路的不同调查区域间植物群落指数存在较大的变异性。草地、果园、沟渠、田间路和林地中景观异质性与物种多样性相关性顺次降低。研究结论表明,东北平原典型玉米种植区农业景观中,最适宜非耕作生境比例为20%~30%;非耕作生境中林地、沟渠对物种多样性维持、湿生植物多样性保护具有积极作用;不同生境干扰类型和方式不同,景观异质性与植物物种多样性相关性程度也不同。在今后农业景观生物多样性保护中应综合考虑非耕作生境的类型和比例,干扰的类型和方式等多种因素对生物多样性、生态服务及农业产量的影响。     

子午岭森林群落中草本植物的结构特征研究

通过随机采样法,将子午岭3种类型森林林下草本植物的物种组成、结构特征及变化差异与北山阳坡作对照分析,研究了子午岭不同林型下草本植物生长分布状况.研究结果表明,3种林下及北山阳坡物种数量在21～34种之间,与北山阳坡草本植物物种数较接近的是油松林;3种林下草本植物的高度、盖度与北山阳坡差异极显著,各森林类型间无明显差异;北山阳坡草本植物多样性指数与林下存在明显差异;对草本植物间相关性进行分析后发现,各林下及北山阳坡物种间呈显著正相关的物种对数由多到少的顺序为:辽东栎林＞北山阳坡＞油松林＞柴松林.总体来说,林下草本植物分布较少,物种多样性指数较低,这是由林下郁闭的环境造成的,相对而言,合理种植,抚育的人工油松林和演替顶级的辽东栎林下草本植物种类和数量都有所改善.     

区域景观中生境特异性对昆虫多样性的影响——以西双版纳为例

生境特异性(habitat-specific)在维持生物多样性上发挥着重要作用。本研究旨在了解在区域景观中,不同类型生境对不同类群昆虫多样性的贡献及群落结构差异,从大尺度上探讨昆虫多样性分布格局和维持机制。于2019年8—9月,在西双版纳地区利用样线调查法,调查了保护区、次生林、人工林和农田4种生境中蝴蝶、蝽和甲虫的物种数、特有物种数,分析了昆虫群落的生境特异性指数、群落结构相似性及物种丰富度与生态因子的关系。共采集昆虫2588头,其中蝴蝶94种(744头),蝽197种(1094头),甲虫129种(750头),保护区的昆虫物种数和特有物种数均高于其余类型生境。保护区昆虫群落的生境特异性指数实测值高于期望值,而其余类型生境昆虫群落的生境特异性指数实测值均低于期望值;不同类型生境间,3个类群的昆虫群落汇总的生境特异性指数不存在显著差异(F_(3,57)=2.054),甲虫生境特异性指数差异显著(F_(3,55)=3.478),蝴蝶(F_(3,38)=1.504)和蝽类(F_(3,53)=1.153)生境特异性指数差异不显著。群落结构相似性分析显示,保护区和农田的3个类群昆虫群落汇总的群落结构差异显著;次生林和人工林的蝴蝶群落结构差异显著,保护区和次生林的蝽类群落结构差异显著,甲虫昆虫群落结构差异不显著。本研究还发现,只有生境类型对昆虫群落的物种丰富度产生的影响极显著(P0.01),而其他生态因子的影响不显著。在大尺度区域景观中,保护区对昆虫群落的多样性影响最大,生境类型与昆虫群落的物种丰富度密切相关,保护较好的天然林是维持区域昆虫群落分布格局和多样性的重要机制。     

黄土丘陵区人工林下草本层植物的结构特征

调查分析了黄土丘陵区5种人工乔灌林小叶杨(Populus simonii)林,山杏(Prunus armeniaca)林,山桃(Prunus davidiana)林,沙棘(Hippophae reamnoides)林,柠条(Caragana korshinskii)林下草本层植物的物种组成、结构特征及其差异。结果表明:5种人工乔灌林下共有37种草本植物,各人工林林下物种组成数量在17~25之间变化,其中以杏树林最多;5种人工林下草本层平均盖度、平均高度、平均生物量存在较大差异,但多样性指数相差不显著。总体来说,黄土丘陵区人工乔灌林下草本植物物种组成较少,物种多样性指数较低,结构参数较小,说明该地区人工林林下环境条件较差,严重影响草本植物个体的生长发育和群落结构。综合分析表明,具有较低林分密度和林冠郁闭度的山杏林是恢复状况相对最好的人工林,揭示了保持合理的林分密度,同时采取疏伐、修枝等管理措施是促进人工林生长发育以及林下草本植物物种多样性和片层结构改善的关键。     

农田防护林对田间地表节肢动物分布的影响——以昌图县为例

提升农田生物多样性是当前生态农业研究的热点问题。为探讨农田防护林的生物多样性保护功能，本研究在辽宁省昌图县金家镇选取8个农田-防护林单元（每个单元即为1个田块），使用陷阱法调查了不同类型林带（完整型、残缺型、消亡型）相邻的农田中，距林带不同距离处（0 m、50 m、100 m、150 m、200 m）地表节肢动物的分布情况，同时记录林带内的植被群落特征。采用方差分析以及群落排序的方法，分析了林带类型、距离梯度以及林带植被结构对农田地表节肢动物分布的影响。研究结果表明：1）与消亡型相比，完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度显著较高，物种多样性在各类型林带农田间无显著差异，与完整型及残缺型林带相邻的农田维持着区别于消亡型林带的地表节肢动物群落结构。2）完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度梯度变化显著，随距林带距离的增加均呈由低到高的变化趋势；不同类型林带农田中，物种多样性随距林带距离的增加逐渐递减，边缘效应显著。3）林带中草本层物种多度和乔木层盖度是影响农田地表节肢动物群落分布的主要因子，共解释了35.4%的节肢动物数量变异；不同节肢动物物种对林带植被结构的响应存在差异，步甲和蜘蛛作为当地农业景观中主要的天敌类群，与上述林带植被结构因子关系密切：林带内较高的草本层物种多度有利于增加农田中某些步甲常见种的多样性，而较高的乔木层盖度有利于增加蜘蛛目常见科的多样性。研究结果表明，农田防护林作为研究区主要的非耕作生境类型，能够显著提升相邻农田中地表节肢动物的多度，对于物种多样性的提升作用则不明显；林带内草本层物种多度以及乔木层盖度对蜘蛛、步甲等多类天敌多样性保护具有积极作用。因此，加强农业景观中现有林地的改造和提升，如营造适宜盖度的上层林木以及丰富的林下植被，能够提升现有林地的生境质量，进一步发挥其对农田生物多样性的保育功能。     

豫北低山丘陵区农田边界系统植物多样性的研究

通过野外调查研究了豫北低山丘陵区不同农田边界的植物丰富度、均匀度、生态优势度和多样性指数。结果表明: 植物丰富度指数依次为灌草丛>水渠边>稀疏林地>路旁>果园边际>作物边界带, 灌草丛物种丰富度显著大于其他边界类型, 作物边界带的物种丰富度显著小于其他农田边界类型; 植物均匀度指数依次为稀疏林地>灌草丛=水渠边>路旁>作物边界带>果园边际, 稀疏林地均匀度指数显著大于其他边界类型, 果园边际地的均匀度指数显著小于其他农田边界类型; 植物多样性指数和生态优势度指数变化趋势一致, 依次为水渠边>稀疏林地>灌草丛>果园边际>路旁>作物边界带, 水渠边的生态优势度和多样性指数均显著大于其他边界类型, 作物边界带的生态优势度和多样性指数均显著小于其他边界类型。灌草丛、路旁、水渠边、稀疏林地和果园边际地相互间的共有植物种较多, 其物种相似系数均在0.7以上, 而作物边界带与其他边界类型间的共有植物种较少, 物种相似系数也较低, 均在0.7以下, 其中, 作物边界带和灌草丛相似系数最低, 为0.47。     

太湖流域稻田管理方式对蜘蛛群落特征的影响

蜘蛛是稻田重要的天敌生物,通过改进生产管理方式提升稻田蜘蛛多样性及其害虫生物控制服务,对推动稻田可持续生产具有重要意义。本研究调查太湖流域有机、绿色、常规生产模式下稻田蜘蛛群落多样性及群落结构和功能组成,以评估不同生产管理模式对稻田蜘蛛多样性的影响。结果显示:不同生产方式蜘蛛α多样性指数差异显著,有机生产稻田蜘蛛的丰富度、多度和辛普森多样性指数均显著高于常规及绿色生产稻田。捕猎类型在不同稻田差异显著,有机和绿色生产稻田蜘蛛以结网型为主,而常规生产稻田以捕猎型为主; 3种生产模式稻田蜘蛛体长和飞航能力无显著差异。有机和常规生产稻田蜘蛛群落组成间存在显著差异,绿色生产稻田蜘蛛群落组成介于有机与常规生产稻田之间,是这两种生境蜘蛛组成的过渡类型;有机生产稻田具有较多的的蜘蛛指示种,而绿色和常规生产稻田蜘蛛群落分布上以广布种与共有种为主,缺乏特有种。稻田蜘蛛群落组成随水稻生长而变化,但有机生产稻田蜘蛛丰富度、多度除分蘖早期和拔节期外,其余时期均显著高于常规和绿色生产稻田。研究结果表明,相较于常规和绿色生产,有机生产方式可以有效提高稻田蜘蛛多样性,维持更强的害虫捕食能力,对推动该地区绿色发展和生态环境恢复具有重要意义。     

土壤施硒对茶树叶片硒及矿质元素含量的影响

以茶树为试材,亚硒酸钠和硒酸钠为硒源,采用土壤沟施的方式,进行田间试验,研究茶树叶片总硒、有机硒及K、Ca、Mg、Zn、Fe含量变化规律。结果表明,土壤施硒可显著提高叶片总硒和有机硒含量,叶片总硒含量随着施肥浓度增加显著升高,随着采样时间延长,先升高后降低,在施肥后5个月达到最大值。茶树对Se(VI)的吸收和转运能力远高于Se(IV),硒酸钠处理叶片总硒含量是亚硒酸钠处理的10.4~25.3倍。茶树吸收无机硒后大部分都转化为较为安全的有机硒,有机硒占总硒比例为91.6%~96.2%。土施不同浓度硒肥,叶片K、Ca、Mg、Zn、Fe含量呈现出波动式升降变化的特点,施硒显著提高嫩叶Zn含量,并显著降低老叶Ca、Fe含量,对叶片K、Mg含量无显著影响。     

Composts Vary in Their Effect on Soil P Pools and P Uptake by Wheat

With diminishing world reserves of phosphorus (P) deposits and rising fertilizer prices, it is important to find alternate sources of P for crops. The aim of this research was to evaluate the effect of four different composts C1 (animal manure and straw), C2 (garden waste), C3 (wood chips and bark), and C4 (kitchen waste) on soil P pools and P uptake by wheat on 14, 28, and 72 days after compost application. The composts were applied as a 2.5 cm thick layer on the soil surface. During sampling, only the soil underlying compost was sampled. Soil pH and total organic carbon were not affected by the amendments. Soil respiration was significantly higher in compost-amended soils compared with the unamended soil except with C4 on day 72. Addition of composts increased plant growth, and P uptake being highest on day 72 with C1 and C4. With little effect on available P concentration on day 14, there was a conversion of organic P into inorganic P in the compost treatments suggesting net mineralization of organic P on day 28. On day 72, the concentrations of the less labile P forms were higher in the compost treatments compared with the unamended suggesting precipitation and fixation as well as synthesis of organic P. This study showed that mulching with composts having high available and total P concentrations can provide plants with P and also increase soil P concentrations which could reduce the fertilizer requirement for the following crop.     

Evaluation of the causes of legume yield depression syndrome using an improved diagnostic tool

The aim of the study was to establish a diagnostic tool to narrow down the causes for pea yield depressions. A differential two-level diagnostic test system was established under controlled conditions using peas (Pisum sativum L.) as test plants. Soils from 22 organically managed sites with unexplained moderate to high pea yield losses were tested in level 1 diagnostics (γ-irradiation to eliminate potentially harmful organisms, nutrient additions to compensate for potential nutrient deficiencies or activated charcoal amendment to bind and thereby to immobilize potentially phytotoxic compounds). Results showed that organisms harmful to the test plant were the primary cause of limited germination and growth in most of the sampled soils, whereas a positive effect of nutrient addition was rarely found and toxins were not involved. Level 2 diagnostics (pesticides targeting ascomycetes, oomycetes, Rhizoctonia spp., nematodes) further narrowed down the organisms involved in yield depressions. Oomycetes were identified as the primary reason for limited germination rates, and, in some soils, also for limited growth of established seedlings. In other soils, a multitude rather than a single group of pathogens was involved in limited growth. Plant-pathogenic nematodes were never found to be limiting for crop growth parameters. Harmful effects of pesticides were found in several soils, hinting at an important role of beneficial soil organisms in the suppression of pathogens causing yield depression in legumes. The bioassay used in the present study was robust and could thus serve as a low-cost tool for agricultural advisors and farmers to predict the risk of yield losses in legumes and to narrow down causes, helping them to develop appropriate strategies.     

Managing soil fertility in organic farming systems

Abstract. Complex relationships exist between different components of the organic farm and the quantity and quality of the end products depend on the functioning of the whole system. As such, it is very difficult to isolate soil fertility from production and environmental aspects of the system. Crop rotation is the central tool that integrates the maintenance and development of soil fertility with different aspects of crop and livestock production in organic systems. Nutrient supply to crops depends on the use of legumes to add nitrogen to the system and limited inputs of supplementary nutrients, added in acceptable forms. Manures and crop residues are carefully managed to recycle nutrients around the farm. Management of soil organic matter, primarily through the use of short-term leys, helps ensure good soil structure and biological activity, important for nutrient supply, health and productivity of both crops and livestock. Carefully planned diverse rotations help reduce the incidence of pests and diseases and allow for cultural methods of weed control. As a result of the complex interactions between different system components, fertility management in organic farming relies on a long-term integrated approach rather than the more short-term very targeted solutions common in conventional agriculture.     

小麦产量与土壤养分对水生植物源有机氮替代率的响应

制作堆肥是太湖流域水体水生植物残体的主要利用途径之一,本文主要研究了水生植物堆肥对小麦产量及土壤养分的影响以促进水生植物残体的高效利用。在环太湖地区进行4a的田间定位试验,比较在等氮条件下水生植物有机氮不同替代率(0、20%、40%、60%、80%和100%)下小麦产量、氮磷钾吸收量、土壤氮磷钾含量和pH变化。结果表明:与单施尿素相比,当有机氮替代率为20%和40%时,小麦累积产量分别提高了14.0%和13.5%(P0.05),有机氮替代率继续增加后产量显著下降。与单施尿素相比,有机氮替代率超过60%时小麦籽粒和秸秆氮浓度和吸氮量均显著降低;有机氮配施均显著提高了籽粒磷钾浓度,随着有机氮替代率上升,小麦籽粒磷钾吸收量呈先增后降趋势。连续4 a施用水生植物有机肥后,耕层土壤全氮、有效磷钾含量和土壤pH均随有机肥的替代率增加而升高。兼顾小麦产量和土壤肥力,水生植物有机氮替代率控制在40%较为适宜,可提高小麦产量,增加作物对磷钾养分利用,提高土壤氮磷钾含量,减缓土壤酸化程度,是太湖农作区一项环保型施肥技术。     

有机酸对石灰性潮土有机磷组分的影响

采用小麦盆栽试验的方法,研究了有机酸对石灰性潮土有机 P 组分含量及土壤 P 有效性的影响.结果表明:石灰性潮土的 4 种有机 P 组分中,以中度活性有机 P 为主,其次为高稳性有机 P 和中稳性有机 P ,活性有机P的含量最低;施用磷酸二氢钾和氟磷灰石后,土壤有机P总量和有机P各组分发生了变化;土壤经有机酸处理后,有机P总量增加,有机P总量的增加主要是中度活性有机P和活性有机P的增加.而中稳性有机P和高稳性有机P主要表现为下降,说明有机酸能够促进土壤有机P由有效性较低的形态逐步向有效性高的形态转化,从而进一步矿化为无机P或者被植物根系直接吸收,其中草酸的作用效果总体上较腐殖酸强;在P素供应不足的情况下,有机酸(草酸和腐殖酸)能够提高石灰性潮土中P的有效性,促进植物的正常生长.     

有机农业生产与西部大开发

加强生态环境保护和建设是实施西部大开发的根本。简述了西部地区资源特色与优势,重点分析了西部有机农业的发展潜力,并提出西部地区有机农业生产发展对策。     

有机物料对土壤有机磷组分及其矿化进程的影响

通过300天室内恒温(30℃)好气培养实验,研究了不同C/N有机物料(水稻秸秆、玉米秸秆、牛粪、猪粪)掺入土壤后,土壤有机P及各组分含量和有机P的矿化特征。结果表明:有机物料的添加,不同程度地增加了土壤有机P含量;添加有机物料处理,有机P矿化率高于对照处理,且在培养的前30天迅速矿化。掺入有机物料处理土壤有机P各组分含量均有所增加;对照处理有机P各组分的矿化进程都比较平稳,而添加物料处理的活性和中等活性有机P则呈增加或波动状态,中稳和高稳性有机P在腐解初期出现迅速矿化。有机物料的添加,可以促进有机P各组分间的转化,提高土壤P素的有效性。     

有机茶在我国的实践

简述了我国有机茶发展概况与优势,并分析了有机茶效益,提出有机茶可持续发展策略。     

Factors affecting sulfate adsorption,organic sulfur formation,and mobilization in forest and grassland spodosols

Forest and grassland soils that contained varying amounts of Fe and Al were collected from England and Wales. Fractionation of free Fe and Al was accomplished to determine which components affected sulfate adsorption. Organic Fe and Al were the dominant fractions in most soil horizons and high amounts of these organically bound metals and, to some extent, crystalline Fe oxide were associated with high sulfate adsorption potentials. These adsorption potentials reflected naturally occurring amounts of absorbed sulfate and ester sulfate. Overall, the C content exhibited a positive relationship with sulfate adsorption potentials. Soils with a high C content also exhibited high rates of organic S formation. The rate of organic S mobilization was greater in soils with higher amounts of soluble sulfate. Organic S was the largest pool and, typically, sulfonate S was the most abundant constituent of the organic pool.