Drought Tolerance and Water Use of Cereal Crops: A Focus on Sorghum as a Food Security Crop in Sub‐Saharan Africa

Sub‐Saharan Africa (SSA) faces twin challenges of water stress and food insecurity – challenges that are already pressing and are projected to grow. Sub‐Saharan Africa comprises 43 % arid and semi‐arid area, which is projected to increase due to climate change. Small‐scale, rainfed agriculture is the main livelihood source in arid and semi‐arid areas of SSA. Because rainfed agriculture constitutes more than 95 % of agricultural land use, water scarcity is a major limitation to production. Crop production, specifically staple cereal crop production, will have to adapt to water scarcity and improved water productivity (output per water input) to meet food requirements. We propose inclusion and promotion of drought‐tolerant cereal crops in arid and semi‐arid agro‐ecological zones of SSA where water scarcity is a major limitation to cereal production. Sorghum uniquely fits production in such regions, due to high and stable water‐use efficiency, drought and heat tolerance, high germplasm variability, comparative nutritional value and existing food value chain in SSA. However, sorghum is socio‐economically and geographically underutilized in parts of SSA. Sorghum inclusion and/or promotion in arid and semi‐arid areas of SSA, especially among subsistence farmers, will improve water productivity and food security.     

茶园间作芳香植物罗勒和紫苏对茶园生态系统影响的研究

通过茶园间作芳香植物研究其对茶园害虫和天敌种群数量、土壤养分状况、茶树生长及茶叶生化成分等的影响,分析间作芳香植物对幼龄茶园的生态综合调控效果。幼龄茶园间种芳香植物能减少小贯小绿叶蝉和绿盲蝽的数量,增加茶园中瓢虫、草蛉、寄生蜂和蜘蛛等天敌的数量;芳香植物间作区土壤中铵态氮、有效磷和速效钾的含量高于绿肥间作区和对照;茶园间作芳香植物能在一定程度上促进茶树生长、培养幼龄茶园的树势和树冠、增加茶叶产量。茶园间作芳香植物能减少茶叶中茶多酚和咖啡碱含量,提高可溶性糖和儿茶素含量,改善茶叶品质。可见茶园间作芳香植物是一种具有较好生态效益的茶园栽培管理模式,能促进生态茶园的发展。     

基于SEPLS模型的GIAHS恢复力评估框架及其在保护成效评估中的应用

由联合国粮农组织认定的全球重要农业文化遗产(GIAHS)是一类典型的社会生态生产景观(SEPLS),在传统知识传承保护、粮食与食物安全保障、农业生物多样性保护、气候变化应对等诸多方面具有重要意义。为了更好、更有效地开展GIAHS保护及管理工作,本文在分析GIAHS评估重要性和恢复力概念的基础上,以联合国大学(UNU)等团队开发的社会生态生产景观恢复力评估框架(SEPLS模型)为基础,构建了GIAHS恢复力评估框架(GIAHS-RAF),明确了其评估及计算过程。并以中国第1个GIAHS项目——浙江青田稻鱼共生系统(Qingtian Rice-Fish Culture System in Zhejiang Province, RFC)为例,通过对核心保护区——龙现村在2004年(GIAHS项目授牌前)和2016年(GIAHS授牌11年)的恢复力状况进行评估,探讨模型在GIAHS保护成效评估中的适用性。研究结果显示:1)2016年龙现村恢复力整体状况相对较弱,各项资本评估得分为:物质资本(0.75)经济资本(0.63)人类资本(0.61)社会资本(0.57)自然资本(0.38);2)虽然农户收入来源多样且社会经济基础设施能较好地满足社区需求,但是遗产地内部农业物种较少,农户对于系统提供的粮食多样性尚不是非常满意; 3)相较于2004年,经过11年的保护工作,研究区恢复力有所提高,说明GIAHS项目的实施对该遗产的恢复力有积极影响,尤其是物质资本和经济资本两方面。评估结果与该区域相关研究结果及实地调查情况一致,说明所构建的GIAHS恢复力评估框架可以很好地应用于对GIAHS项目及其他相关农业文化遗产的保护成效评估工作。     

基于GIS和迈阿密模型的全球灌溉需水量计算

通过计算光温生产潜力、气候生产潜力、光温潜力需水量、灌溉需水量以及衍生的可持续垦殖率指标，以解决农业生产潜力、农田熟制、灌溉定额、宜农荒地垦殖适宜性评价等农业发展问题。以迈阿密模型为理论基础，利用GIS空间分析的研究方法，计算出了上述指标的高精度全球分布场，得出全球光温生产潜力为2 260×10⁸ t干物质，气候生产潜力为1 253×10⁸ t干物质，灌溉需水量总计为12 441 km³。主要结论有：热带雨林区除外，全球气候生产潜力高值区同当前农业区高度吻合，表明农田气候潜力已经被人类充分利用；在温带地区，可持续覆膜雨养垦殖率＞2/3的地区适宜开垦宜农荒地，发展雨养农业。根据迈阿密模型计算得出的灌溉需水量可作为制定农田喷灌定额的重要依据；覆膜滴灌节水效果最佳，可持续覆膜滴灌垦殖率为各种垦殖率中最大值，可作为指导宜农荒地资源开发和多熟制农业发展的主要指标。     

天目山－怀玉山区水源涵养与生物多样性保护 重要区生态承载力评价

为了明确近10年天目山－怀玉山区水源涵养与生物多样性保护重要区生态承载力状况，基于社会发展压力、经济发展压力、资源环境支撑力和生态弹力构建评价指标体系，利用投影寻踪模型对2008—2017年天目山－怀玉山区水源涵养与生物多样性保护重要区生态承载力进行评价。研究结果显示，第三产业占GDP比重、人均国内生产总值、一般工业固体废弃物产生量及森林覆盖率对研究区城市生态承载力有较大影响。2008年研究区城市生态承载力评价等级基本安全的城市有6个，较不安全的城市有5个，不安全的城市有2个。2017年研究区城市里生态承载力评价等级较安全的城市有1个，基本安全的城市有1个，较不安全的城市有7个，不安全的城市有4个。2008—2017年5个城市生态承载力呈上升趋势，8个城市生态承载力呈下降趋势。研究区城市生态承载力在空间分布上呈现由中心向南北递减的趋势。     

左右岸省界缓冲区水质达标评价方法研究

左右岸省界缓冲区作为协调省际间用水关系的重要水域,其水质达标评价及污染责任划分是流域限制纳污红线制度实施的重要内容。从左右岸省界缓冲区的相关概念出发,根据省份的位置关系将其分为缓冲区完全在两省省界上、缓冲区部分在两省省界上以及缓冲区在多省交界上三种情形,并结合左右岸省界缓冲区特点确定调整浓度核算法、代表断面判断法、限制排污总量-污染物入河量评估法等水质达标评价方法,以判断左右岸省份缓冲区的水质达标情况,从而划分缓冲区左右岸省份的污染责任。实例验证模拟显示,确定的方法切实可行,研究方法可为流域污染责任划分提供技术支撑,从而促进限制纳污制度的顺利实施。     

四种重要实蝇类害虫对福建省造成的经济损失评估

实蝇类害虫是世界性检疫害虫，对福建省农作物造成为害的主要包含橘小实蝇、南亚寡鬃实蝇、瓜实蝇、具条实蝇4种。这4种实蝇类害虫给福建省水果、蔬菜带来较为严重的经济损失，并且由于防治过程中农药的使用，造成生态环境问题。本研究选取实蝇类害虫为害较为严重的福建省主要水果和蔬菜作为研究对象，从直接经济损失、防治费用和间接经济损失3个层面建立评估模型，并对2016年4种实蝇类害虫造成的经济损失进行评估，旨在通过评估经济损失情况，为今后防治政策的制定提供思路。研究结果显示，这4种实蝇类害虫对福建省造成的经济损失约为313.48亿元，其中直接经济损失约为221.74亿元，防治费用约为84.24亿元，间接经济损失约为7.5亿元。最后，本研究提出了重视有害生物灾情评估、完善经济损失评价方法，开展农户专业培训、提升防控技术水平，加强环境规制力度、发展绿色生态农业等政策建议。     

农业生态网在蓝莓生产中的应用

以“蓝丰”作为研究对象，将农业生态网技术应用于蓝莓生产中，调查并对比网内和网外的温度、湿度、风速、光强各项指标，同时研究其对蓝莓果实商品价值的影响。结果表明，农业生态网能够避免鸟害减少烂果，增产增收，提高果品经济价值。以期为农业生态网在农作物生产中的应用提供科学的参考。     

三唑酰草胺在不同类型土壤中的降解特性

为科学评价除草剂三唑酰草胺在土壤环境中的生态风险，采用室内模拟方法，研究了三唑酰草胺在吉林黑土、江西红土和安徽水稻土中的降解特性。结果表明:三唑酰草胺在土壤中的降解符合一级动力学方程。好氧条件下三唑酰草胺在3种土壤中的降解半衰期分别为86.5、106和91.4 d；厌氧条件下半衰期分别为106、130和127 d；水稻田厌氧条件下半衰期分别为162、219和188 d。研究表明，三唑酰草胺在水稻田厌氧条件下的降解速率明显慢于其他2种试验条件下。