退耕坡地系统生态综合评价中几个景观生态学问题

退耕坡地系统属于退化土地生态系统,大部分是毁林(草)开荒形成的,是人为加速了自然生态系统的逆行演替而形成的低产脆弱的生态系统。对退化生态系统进行综合整治与恢复,以及人工生态系统的重建的理论基础是生态演替和人为设计理论。退耕还林(草)是通过一定的社会物质和能量的投入定向加速景观生态系统的演替过程。评价退耕地的生态经济效益是退耕还林(草)工程的重要组成部分,重点评定项目是否实现预期目标、项目的产出、效果和影响。本文应用景观生态学的理论:景观尺度与等级理论、景观空间格局与异质性理论、景观演化与干扰理论探讨了退耕地生态评价的内容、方法和应注意的问题,从而为退耕还林(草)工程的顺利进行提供有力的保障。     

华北刺槐林与自然恢复植被土壤微生物量碳、氮含量四季动态

【目的】土壤微生物量碳、氮是植被所需碳、氮的重要“源”或“库”,是公认的综合评价土壤质量或肥力的重要指标,也是土壤生态系统变化的预警及敏感指标,研究其动态变化,可为退耕还林及后期管理决策提供科学依据,并为深入研究林地碳氮循环及温室气体排放提供参考。【方法】以农田( FL)为对照,研究华北土石山区10年生刺槐林、43年生刺槐林、自然恢复植被( NRV)土壤微生物量碳、氮的四季动态变化,并对各样地微生物量碳、氮对土壤营养库的贡献率进行对比研究。【结果】各样地微生物量碳、氮随土层加深而逐渐下降,其季节动态变化差异显著;农田、自然恢复植被、10和43年生刺槐林地0～20 cm 土层微生物量碳、氮含量四季均值分别为251.94,290.68,150.66,197.34 mg·kg －1和30.95,46.46,36.55,45.27 mg·kg －1。其中：自然恢复植被的微生物量碳、氮含量四季均值最高,其微生物量碳含量分别是农田、10和43年生刺槐林的1.15,1.93和1.47倍,微生物量氮含量分别是它们的1.50,1.27和1.03倍;土壤微生物量碳、氮含量随刺槐树龄增大而升高,43年生刺槐林0～20 cm 土层的微生物量碳、氮含量是10年生刺槐林的1.31和1.24倍。各植被样地不同层次土壤微生物量碳氮比季节差异明显,农田、自然恢复植被、10年和43年生刺槐林 0～20 cm 土层碳氮比四季均值分别为8.64,6.26,4.12 和4.36;10,43年生刺槐林碳氮比分别是农田的0.48和0.50倍,是自然恢复植被的0.66和0.70倍。在 0～20 cm 土层中,农田、自然恢复植被、10和43年生刺槐林地微生物量碳对土壤有机碳平均贡献率分别为1.88%,2.00%,1.54%和1.24%,土壤微生物量氮对土壤全氮的平均贡献率分别为1.21%,5.44%,3.55%和2.26%。【结论】各样地土壤微生物量碳、氮之间显著相关,它们与土壤全氮、有机质和速效钾含量均显著相关;除此之外,土壤微生物量碳还与土壤硝态氮含量显著相关。随着树龄的增加刺槐林土壤微生物量尤其是微生物量氮含量显著提高,因而土壤的生物肥力也显著提高;由土壤微生物量碳、氮含量及其对土壤营养库的贡献率可知,自然恢复植被更利于土壤微生物结构、功能的恢复和生物活性的改善。     

高地隙农田信息采集机器人设计与试验

为适应水田行走和不同垄宽等复杂的农艺条件,设计了一种轮距宽度可调的高地隙四驱农田信息采集机器人。利用SolidWorks对整体结构进行设计分析和零部件选型,设计了基于GNSS和INS的组合导航与路径跟踪控制系统,并对机器人进行了水田行走性能测试和信息采集试验。结果表明,机器人四轮驱动方式具备较好的速度一致性,地隙与轮距调节机构调节到位误差率为1.33%和0.73%;直线路径跟踪的平均横向误差为6.8 cm,直角转弯的平均收敛时间为25.6 s;机器人最大行驶速度为1 m/s,单点信息采集平均耗时为24.5 s,传感器采集的各类数据均满足使用要求,该信息采集机器人可实现复杂条件下的农田信息采集工作。     

武汉市农田林网白蚁生存环境与防治技术研究初探

白蚁是危害武汉市农田林网的主要害虫之一,对全市立木、农作物、建筑和木材谷物等造成很大损失。本研究调查了武汉市主要农田林网地区白蚁的种类、生物学特性及活动生存环境,并分析了种群与土壤之间的关系。结果显示项目研究地农田林网树木白蚁主要为黑翅土白蚁,喜欢生活在潮湿的土壤中。在粘壤土中,主巢入土深度在150 cm以内的占总数80.2%。通过毒饵诱杀法和药物阻隔法,市售的三种药剂均对黑翅土白蚁具有较好的防治效果,平均防治效果达到80.0%以上。     

耕地集约利用与新型城镇化的耦合关联研究——以福建省为例

耕地集约利用与新型城镇化的协调发展对于推动乡村振兴和城乡统筹发展具有重要意义。以福建省9个设区市为研究对象,构建耕地集约利用与新型城镇化耦合协调发展评价指标体系,基于灰色关联度模型,定量评价2008—2018年两系统各要素间的耦合关联程度。同时运用熵权TOPSIS模型和耦合协调发展度模型,研究二者的综合发展水平及其耦合协调发展水平时空特征。结果表明:耕地集约利用与新型城镇化的关联度为0.761,达到较高关联,耕地集约利用为新型城镇化提供发展动力,新型城镇化为耕地集约利用提供要素支持;新型城镇化水平呈逐年上升趋势,而耕地集约利用水平保持稳定;两系统的耦合度先上升后下降,耦合度阶段总体上由中度耦合进入高度耦合,空间分布上呈现出由东西高南北低到南北高中间低演变的特点;二者的协调发展水平总体呈上升态势,协调发展等级由轻度失调衰退过渡为勉强协调发展,空间上主要表现为东高西低的分布格局;相对发展程度状况呈现出耕地集约利用滞后的发展态势。因此,福建省应在现有的资源禀赋上科学投入,以提高耕地集约利用水平,均衡新型城镇化发展差异,完善制度配套,推动协调发展。     

基于田块尺度土壤重金属空间分布及其生态风险评价

为了揭示田块尺度上土壤重金属污染特征及空间分布,以河南省新乡县翟坡镇某冬小麦种植农田为研究对象,采集了202个农田表层0~20 cm土壤和40个0~100 cm剖面土壤样品,分析了土壤样品中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn的含量特征,运用地统计分析中的普通克里格插值法研究土壤重金属的空间分布规律,并结合地质累积指数法和潜在生态危害指数法对研究区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明,研究区表层土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn均值为0.95、24.35、6.40、35.52、319.60、21.76mg·kg^-1和157.32 mg·kg^-1。Cr、Cd、Pb含量均超过河南省土壤重金属含量背景值,其中Cr、Cd含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）筛选值,点位超标率分别为98%和100%。总体来看,土壤重金属含量随着剖面深度增加而降低,调查区南部的部分区域重金属含量偏高。从地质累积指数法与潜在生态危害指数法两种方法来看,Cd污染最为严重,生态风险较高,应当对该区域土壤Cd污染采取一定的调控措施。     

施镁量对土壤供镁及烤烟生长发育和产质量的影响

为明确福建‘翠碧一号’烤烟适宜的施镁量以及施镁对烟田土壤供镁的影响,采用田间试验研究不同施镁量对烟田不同时期土壤供镁、烟株物质积累和烤后烟叶产质量的影响。结果表明,随施镁量的增加,土壤交换性镁浓度上升,不同时期土壤供镁能力与施镁量表现为显著的直线线性相关关系。终采时烟株不同部位叶片镁含量和积累量也均与施镁量存在显著的直线线性相关关系。施镁处理的均价、产值、上等烟比例和上中等烟比例分别比不施镁处理提高了6.39%~11.67%、6.13%~14.63%、18.43%~31.46%和5.36%~8.96%。随施镁量的增加烤后烟叶总钾含量呈下降趋势。综合烤后不同部位烟叶感官评吸质量以施镁（以MgO计）量在19.5 kg/hm²处理最好,其次为39 kg/hm²处理;产值以施镁58.5 kg/hm²处理最高。施镁量对烟株生物量积累和烤后烟叶产量的影响规律性不明显。综合福建植烟土壤交换性镁含量的实际情况,以及土壤供镁、烟株物质积累和烤后烟叶质量,认为福建‘翠碧一号’烤烟生产中,施镁（以MgO计）量以19.5~39 kg/hm²为宜,既能保证土壤正常供镁和镁营养的相对平衡,又能满足烟株对镁营养的需求,提高烤后烟叶质量。     

玛纳斯河流域土壤水稳定同位素特征及运移机制

干旱区土壤水分垂直方向运移与分配,特别是膜下滴灌绿洲地区土壤水分垂直方向分布现状与运移机制尚不清楚。为探究干旱区农田生态系统水分层贡献问题,阐明农田土壤中水分运移过程,于2019年沿新疆玛纳斯河流域农田土壤进行分层采样,依次为0~5、5~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm。测定了稳定同位素δD和δ¹⁸O值,对同位素δD和δ¹⁸O值进行数据分析。结果表明： δD和δ¹⁸O最大值位于0~5 cm土层,分别为-25.64‰和-0.19‰; δD和δ¹⁸O最小值位于20~40 cm土层,分别为-108.32‰和-8.19‰。0~5 cm土层δD和δ¹⁸O值较高,表明上层比下层更易受水分蒸发作用影响,存在强蒸发效应。随土层深度增加,δD和δ¹⁸O值呈减小趋势,其中80~100 cm土层变化趋势缓慢。氘盈余值表现为山地>平原>荒漠>山前。研究表明,受长期膜下滴灌影响,加之蒸发作用强烈,玛纳斯河流域土壤水分迁移过程发生改变。     

山东烟叶感官质量与物理化学指标相关性研究

为了分析山东烟叶感官质量与物理化学指标的相关性,解析烟叶品质的化学基础和物理标识,采集典型中部和上部烟叶样品,通过感官质量评价、理化检测和数理统计分析,并对叶位、地域分布差异进行了比较。结果表明,山东上中部烟叶物理指标总体适宜,化学成分总体相对协调,感官质量总体较好,地域分布差异显著。中部叶在适宜范围内指标的比例高于上部叶。感官质量评价指标与化学成分和物理指标进行典型相关分析,分别得到3对和两对显著性典型变量,对典型变量影响较大的感官质量评价指标为杂气、余味、香气质,影响较大的化学成分指标为还原糖、总糖、两糖比、氯、总氮和烟碱,物理指标为叶宽、单叶重、叶片厚度,叶面密度和叶长。其中,杂气指标与钾氯比呈显著正相关,与氯、半纤维素呈显著负相关;余味与钙、氮碱比、钾氯比、叶宽、含梗率呈显著正相关,与淀粉、烟碱、钠、硫、氯、两糖比、叶片厚度、叶面密度呈显著负相关;香气质与钙、钾氯比、叶宽、含梗率呈显著正相关,与总氮、烟碱、钠、氯、两糖比、叶片厚度、叶面密度呈显著负相关。今后可采取相关措施进行调控,为产区烟叶质量提升提供理论参考。     

不同土壤改良剂对土壤养分及烤烟内在品质的影响

为探讨不同土壤改良剂对植烟土壤和烤烟品质的改良效果,设置不施用肥料（CK）和分别施用聚丙烯酰胺（T1）、生物炭（T2）和高碳基有机肥（T3）共4个处理,采用大田试验研究了不同处理对烤烟农艺性状、土壤理化性质、烟叶内在品质和经济性状的影响。结果表明,T3处理烤烟具有更高的生长指标,尤其在最大叶面积上显著高于T1和T2处理,增幅分别为17.06%和14.48%;T3处理土壤电导率显著增高,较T1和T2处理分别提高了83.38%和85.82%;T2处理土壤有机碳含量最高,相比于T1和T3处理,增幅分别为113.60%和53.45%;相比于CK,T3处理土壤细菌数量显著提高了10.44%,真菌数量显著降低17.51%;与CK相比,T2和T3处理显著提高了烟叶总糖、还原糖、钾含量和糖碱比、钾氯比,烟叶氯含量不同程度降低。T3处理下烟叶总糖、还原糖和钾含量较T1处理显著提高了8.22%、12.67%和5.26%;在产量、产值指标上,T3处理较T1和T2处理分别显著提高了14.29%和7.01%、20.81%和12.62%。说明施用土壤改良剂能不同程度提高土壤养分和烟叶内在品质,以高碳基有机肥处理效果最佳。