农业生物多样性对农作物害虫生态调控的研究进展

当前,在保护生物多样性、维持生态系统持续健康发展以及化肥农药减量使用的背景下,使用农业生物多样性生态调控害虫已经成为国内外研究的热点之一,农业生物多样性对于维持农业生态系统功能和农作物害虫的防治具有重要意义。本文简述了农业生物多样性的概念及其现状,归纳了基于生物多样性的害虫生态调控科学原理或学说,从非农生境对于农业生物多样性的保护以及其对于农业生物多样性的影响因素出发,在农田内、农田边界以及农田景观格局三个层次分析了农业生物多样性生态调控作物害虫的方法及具体应用情况,最后提出了农业生物多样性生态调控作物害虫的发展方向,为有效开展害虫生态调控提供知识原理和方法技术支撑。     

不同施肥措施对华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性的影响

探讨长期不同施肥措施下华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性特征,为华北地区可持续性施肥管理提供理论依据和数据支持。以农业农村部环境保护科研监测所建立的武清长期定位试验站为平台,采用Biolog生态板技术,研究6种不同施肥处理[不施肥对照（A0）、单施有机肥（A1）、氮肥减量配施有机肥（A2）、常量化肥配施有机肥（A3）、氮肥增量配施有机肥（A4）和单施化肥（A5）]对华北潮土区土壤微生物碳源代谢多样性的影响。结果表明,与不施肥对照相比,A1、A2、A3、A4和A5处理显著提高了土壤全氮和硝态氮含量,显著降低了土壤碳氮比和pH;施用有机肥处理（A1、A2、A3和A4）显著增加了有机碳和微生物量氮含量。培养96 h时,反映土壤微生物活性的平均颜色变化率（AWCD）变化顺序为： A2 > A3 > A4 > A5 >A1 > A0。A2的土壤微生物Shannon指数H显著高于其他施肥处理。主成分分析表明,不同施肥处理显著影响土壤微生物的碳源利用特征,A2和A3集中在第1主成分正方向,得分系数在1.125~1.473,土壤微生物碳源利用特征相似;A0、A1、A4和A5位于第1主成分负方向,得分系数在-1.157~-0.167。土壤微生物利用的碳源主要为碳水类、羧酸类、氨基酸和聚合物类。相关分析表明,土壤碳氮比、铵态氮、硝态氮、pH和微生物量氮是影响土壤微生物碳源代谢多样性的主要因素。氮肥减量配施有机肥有利于提高土壤微生物代谢活性和碳源代谢多样性。     

华北平原不同施氮量与施肥模式对作物产量与氮肥利用率的影响

合理施肥是保证作物高产、减少面源污染的重要措施,以华北平原为研究区域,基于7个长期施肥试验,探讨不同施氮量及施肥模式（不施肥CK、化肥NPK、有机肥M、有机无机配施NPKM）对作物产量及氮肥利用率的影响。结果表明,作物产量与施肥量之间整体呈抛物线趋势,作物产量最高值均出现在NPKM处理。不同施肥模式对作物产量有一定影响,NPKM与NPK处理小麦产量无显著差异,且显著高于M、CK处理;NPKM、NPK、M处理玉米产量无显著差异,均显著高于CK处理。氮肥利用率随着施氮量增加呈下降趋势,不同施肥模式对氮肥利用率有一定影响,小麦季NPKM与NPK处理氮肥利用率无显著差异,且高于M处理,玉米季NPKM、NPK、M处理之间氮肥利用率均无显著差异。综合分析施氮量与有机肥替代率两因素对小麦产量的影响,在华北平原,利用有机肥替代化肥潜力可观,且不会显著降低作物产量,甚至增产,但为避免显著减产,在考虑提高有机肥替代率时,需要满足总施氮量的需求。     

覆盖作物对茶园节肢动物群落多样性影响

本研究选取湖北省十堰市郧阳区谭家湾镇圩坪寺村茶园为研究对象,探讨几种禾本科、菊科、豆科植物不同配置方式对茶园节肢动物群落个体数、多样性时序特征的影响。试验共设置4个处理：自然留养杂草（CK）、黑麦草+白三叶2种作物混播（EZ）、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶4种作物混播（SZ）、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶+紫羊茅+毛苕子+波斯菊+百日草8种作物混播（BZ）,采用陷阱法和马氏网收集调查节肢动物群落组成,分析多样性指数、均匀度指数和丰富度指数的时序变化。结果表明,自然留草和覆盖作物下茶园节肢动物群落组成基本一致,均表现为双翅目个体数最多,蜘蛛目个体数最少。与CK相比,不同覆盖作物处理下茶园鳞翅目个体数均显著增加,但3种覆盖作物处理间无显著差异,SZ处理下同翅目昆虫显著增加了92.47%（P<0.05）。不同处理间鞘翅目、膜翅目、双翅目、半翅目、直翅目和蜘蛛目的个体数差异不显著。不同覆盖作物下茶园节肢动物群落多样性、均匀度和丰富度指数动态变化趋势基本一致,各处理的丰富度指数均在8月26日达到最高值,9月30日3种覆盖作物处理的节肢动物群落丰富度均高于CK。与CK相比,EZ处理可显著增加茶园节肢动物群落的多样性指数,SZ处理可显著增加茶园节肢动物群落的多样性、丰富度和均匀度指数,BZ处理可显著增加茶园节肢动物群落的多样性和均匀度指数。     

茶园多植物覆盖种植对土壤酶活性和有机碳矿化特征的影响

为量化不同覆盖作物种植模式对茶园土壤酶活性及有机碳矿化特征的影响,以湖北省十堰市郧阳区谭家湾茶园为研究对象开展覆盖作物多样性试验,设置四种覆盖作物种植模式：无覆盖作物（A0）、2种覆盖作物（A1）、4种覆盖作物（A2）、8种覆盖作物（A3）,测定茶园0~20 cm和20~40 cm土层的土壤酶活性、有机碳矿化速率以及累积矿化量,并对其进行一级动力学方程拟合,得出有机碳潜在矿化势（C_p）和矿化常数（k）。结果发现,覆盖作物种植小区的土壤酶活性均高于对照小区,0~20 cm土层的酶活性均高于20~40 cm,不同覆盖作物类型对土壤过氧化氢酶和脲酶活性的影响具有显著差异（P<0.05）,但对土壤磷酸酶没有显著影响。与过氧化氢酶相比,土壤脲酶、磷酸酶是更重要的土壤碳循环参与者,其活性与有机碳矿化作用之间呈极显著正相关关系（P<0.01）,在土壤有机碳分解转化过程中具有重要作用。各处理的土壤有机碳矿化速率均呈现先升高后降低最后趋于平稳的趋势,0~20 cm土层的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均高于20~40 cm土层。0~20 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A3 > A0,20~40 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A0 > A3,两土层均以A1的土壤有机碳矿化作用最强。A1的微生物量碳和可溶性有机碳均高于其他处理,为作物生长发育提供了充足的养分,pH值也最高,有利于阻抗土壤酸化。     

我国北方潮土玉米不同生长时期古菌群落结构和丰度的变化

采用16S rRNA基因末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)和实时荧光定量PCR技术,研究玉米不同生长时期土壤古菌群落组成和丰度的变化。结果表明,不同生长时期,根际土和非根际土古菌优势种群无显著变化,古菌群落组成无明显分离。乳熟期和完熟期古菌Shannon指数显著高于拔节期和抽雄期(P0.05),根际土抽雄期古菌Evenness指数显著低于其他生长时期(P0.05),非根际土不同生长时期Evenness指数差异不显著(P0.05)。土壤古菌16S rRNA基因丰度随生长时期的推进呈先升高后降低的趋势,乳熟期最高,拔节期最低,乳熟期显著高于拔节期和完熟期(P0.05),与抽雄期差异不显著(P0.05)。同一生长时期根际土和非根际土间无显著差异(P0.05)。     

不同耕作方式对玉米田土壤微生物功能多样性的影响

为提高黑土土壤地力,对玉米秸秆还田和耕作方式进行筛选研究。以位于吉林省公主岭市的不同耕作方式试验为基础,设置3个秸秆还田耕作方式处理：秸秆粉碎深翻还田(CK),玉米高留茬宽窄行栽培+秸秆覆盖+快速腐解菌剂处理(KZF),秸秆粉碎深翻+快速腐解剂(SF)。利用Biolog生态板法,测定黑土玉米田土壤微生物功能多样性对不同耕作方式的响应。结果表明,随着培养时间的延长,不同耕作方式的AWCD值均显著增大。培养期内,AWCD的变化顺序为：KZF>SF>CK。培养144 h,KZF和SF处理的AWCD值显著高于对照CK。不同耕作方式之间多样性指数H、优势度指数D和均匀度指数E均未表现出显著差异。主成分分析表明,耕作方式显著影响了土壤微生物利用碳源的能力。碳水类、氨基酸类和羧酸类是研究区微生物利用的主要碳源。玉米高留茬宽窄行栽培+秸秆覆盖+快速腐解菌剂处理(KZF)和秸秆粉碎深翻+快速腐解剂(SF)有利于提高土壤微生物活性。     

模拟氮沉降对草甸草原中小型土壤节肢动物群落的影响

为了解析氮沉降对草甸草原中小型土壤节肢动物群落结构的影响,于2010年在内蒙古呼伦贝尔市鄂温克旗贝加尔草甸草原设计了模拟氮沉降试验,研究了在8个氮沉降梯度N0(对照)、N15、N30、N50、N100、N150、N200和N300下土壤动物群落结构和多样性的变化以及与环境因子之间的关系。土壤动物于2019年牧草返青期(5月)、生长期(8月)和枯黄期(9月末)分别采集。结果表明,中小型土壤节肢动物具有明显的表聚特征,但随着施氮量的增加土壤动物群落有向深层土壤迁移的趋势。试验区植被生长期良好的水热条件更适合中小型土壤节肢动物群落发展。N200和N300处理下的土壤动物个体数、类群数及多样性指数均显著高于对照与氮沉降较低处理(P0.05)。依据土壤动物优势类群和常见类群分布情况,采用主成分分析(PCA)将氮梯度划分为3组,N0～N150处理一组,N200和N300各为一组,研究表明N200分布类群最多。冗余分析(RDA)表明,速效钾、全氮、NO–3–N、p H、有机质和含水量是影响土壤动物群落分布的主要环境因子。总体而言,氮沉降对土壤动物群落发展有促进作用,但是存在阈值,本研究中氮沉降对土壤动物群落水平影响的阈值为N 200 kg/(hm2·a)。