丹江口水源涵养区绿色高效农业技术创新集成与示范——模式设计、技术集成与机制创新

2017年5月，中国农业科学院科技创新工程协同创新任务“丹江口水源涵养区绿色高效农业技术创新集成与示范”正式启动。项目在农业绿色高效生产、种养耦合、生态循环、面源污染控制、多功能田园生态系统构建等方面开展协同创新。按照单一技术规范化、复合技术集成化、体系技术系统化的思路，任务创新集成水源涵养区生物多样性利用与农业种植结构调整、主要农产品全产业链绿色高效生产、种养循环新模式、生态型高效设施农业、农村生活污染物控制等环节的十大关键技术，总结形成一套水源涵养区绿色高效农业全域综合性的技术解决方案，可为其他同类地区提供可复制、可推广的经验、模式和示范样板，为保障南水北调水质安全，推动水源涵养区农业绿色发展、农民增收及区域脱贫攻坚提供有效的科技支撑。     

丹江口水源涵养区退耕还草土壤线虫群落变化特征

为评估丹江口水源涵养区退耕还草的土壤生态效应，2017年9月，选取3块同一土壤类型、退耕3年的紫花苜蓿（Medicago sativa）草地作为退耕还草的代表样地，以相邻未退耕的玉米（Zea Mays）田为对照，比较分析退耕还草土壤线虫群落的变化特征。结果表明：退耕还草样地0~10 cm土层含水量显著提高15.86%（P<0.05），pH值显著降低5.06%（P<0.05）；10~20 cm土层pH值显著降低4.57%（P<0.05），有效磷含量显著降低26.83%（P<0.05）。退耕种植紫花苜蓿草地共鉴定出土壤线虫18 307条，49个属，未退耕玉米田共鉴定出土壤线虫10 706条，45个属，退耕还草后土壤线虫c-p类群由短世代型向长世代型转移，土壤环境受到扰动降低，土壤线虫群落的多样性和稳定性增加，结构指数（SI）和富集指数（EI）表明退耕还草提高了土壤健康程度，同时降低了土壤所受的干扰程度。土壤线虫数量与土壤pH值、含水量、全氮和硝态氮含量呈极显著相关（P<0.01）；食细菌线虫和食真菌线虫相对丰度与土壤有效磷含量呈极显著相关（P<0.01），植物寄生性线虫和捕/杂食线虫相对丰度与有机碳和铵态氮含量呈极显著相关（P<0.01），与全氮含量呈显著相关（P<0.05）。研究表明，退耕还草改变了土壤pH值及全氮、有效磷养分含量，改变了土壤线虫群落结构和多样性，提升了土壤健康水平。     

基于文献计量的国际有机农业生物多样性研究现状与热点分析

为探究有机农业生物多样性这一领域的研究现状、热点与态势,基于Web of Science数据库,利用文献计量分析方法,对1986—2019年有机农业生物多样性领域研究文献的发文量、研究力量的分布及合作、期刊分布、研究热点和主题等方面进行数据挖掘和可视化分析。研究表明:检索到的文献最早发表于1996年,2005年之前此领域处于初步发展期,2005年进入稳步增长期,文献数量总体呈逐年增多的趋势。研究主要集中在欧洲和北美发达国家,如德国、美国、英国和瑞典等;发文量最多的机构是法国国家农业研究所和瑞典农业科学大学;学者Tscharntke T发文量最多,近5年Batáry P发文量较多;刊文量最多的期刊是《Agriculture EcosystemsEnvironment》《Journal of Applied Ecology》和《Sustainability》,刊文量前16的期刊中《Journal of Applied Ecology》影响因子最高(6.533)。德国和英国与其他国家合作交流频繁,瑞典农业科学大学和慕尼黑工业大学是机构合作网络的两个中心,Tscharntke T和Bommarco R等较多学者表现出紧密合作的学术形式。通过关键词共现分析发现,国际研究热点从仅关注种植模式对生物多样性影响的基础性研究,逐步拓展到不同尺度或景观复杂性对有机农业生物多样性和生态系统服务影响的应用型研究。我国研究起步较晚,发文量和篇均被引频次等与欧美国家还存在差距,但近5年发文量增长较快,具有良好的发展趋势。今后此领域仍将是全球有机农业研究和实践的热点方向,涉及多尺度、多学科交叉融合的基础性研究和地域性应用研究仍是未来研究的重点。     

辽河干流河岸带植物及微生物多样性研究

为明确辽河保护区河岸带生物多样性恢复现状以促进河岸带生态系统的健康管理,本研究通过植被现场调查和土壤微生物高通量测序分析,对辽河干流23个采样点的植物多样性和微生物多样性进行测定,结果表明:辽河干流23个采样点的植被Shannon-Weiner多样性指数平均为1.227,平均植被覆盖率达到74.19%;河岸带土壤微生物Shannon-Weiner多样性指数平均为9.55;其优势度大于1%的细菌属于11个门、32个纲、40个属;人类活动干扰、放牧情况以及土地利用类型是影响河岸带植物和微生物多样性的关键因子。目前辽河保护区河岸带生物多样性恢复状态较好,但日渐增多的人类活动对河岸带生物多样性的恢复产生不利影响,因此建议尽量减少封育区内的人类活动、放牧情况等,以加快辽河保护区河岸带植物及土壤微生物多样性的恢复进程。     

农业用地土壤重金属样本点数据精化方法——以北京市顺义区为例

样本点空间分布是样点数据检测评价和挖掘分析的关键因素。以北京市顺义区为例，研发了一种农业用地土壤重金属样本点数据精化方法：首先构建样本点均匀变异指数和均匀因子离散图来共同检测样本点数据均匀性，进一步将样本点类型划分为均匀样本点、聚集样本点和稀疏样本点并确定其数量；其次删除聚集样本点，基于研究区历史数据加密稀疏样本点；最后基于地理空间样本点均匀变异指数、特征空间偏离指数和插值误差共同评价数据精化效果。结果表明，研究区样本点的均匀变异指数为0.429，存在一个聚集样本点和一个稀疏样本点，空间偏离指数为0.327，空间属性插值误差为6.538；冗余数据精化后进行均匀性检测没有发现聚集样本点和稀疏样本点，均匀变异指数下降到0.406，特征空间偏离指数微弱下降，空间属性插值误差下降到6.357。研究表明该方法可以对提高采样数据的均匀性和代表性提供理论指导，可以服务于土壤污染防治行动计划（土十条）、土壤污染状况详查等，为更加精确研究土壤空间信息变化提供一定的基础条件。     

安徽省草鱼养殖群体遗传多样性及遗传结构分析

通过微卫星分子标记对来自安徽省4个草鱼养殖群体进行遗传分析。结果表明,7个微卫星位点均具有高度多态性(PIC=0.863～0.926),4个草鱼群体均显示出较高的遗传多样性(He=0.886 1～0.911 4)。AMOVA分析显示,大多数遗传变异存在于草鱼群体内(97.6%),群体间的遗传变异仅为2.4%。遗传分化和遗传距离分析显示,4个群体整体分化水平较低(Fst0.05),怀远和滁州群体遗传分化最小(Fst=0.013 7),遗传距离最近(Dn=0.269 8),池州和无为群体遗传分化最大(Fst=0.042 5),遗传距离最远(Dn=0.591 6)。系统进化树显示,怀远和滁州群体亲缘关系最近,与池州最远。此外,4个养殖场内部草鱼均存在近亲繁殖现象。建议4个养殖场及时更新亲本,增加繁殖亲本的数量,避免近交衰退带来的风险。     

要素投入结构与农业全要素生产率增长

基于加总数量框架,采用乘积完备的Hicks-Moorsteen指数将农业全要素生产率(TFP)增长分解为技术进步、技术效率变化、规模效率变化和混合效率变化,要素投入结构变化通过改变混合效率,进而影响农业TFP增长。结果表明,技术进步是中国农业TFP增长的最主要驱动因素,要素投入结构变化的影响,在时空上存在较大差异,其对农业TFP增长的促进与抑制效应并存。从时间维度看,1994—2016年要素投入结构变化对农业TFP增长有促进作用。从空间维度看,东部地区要素投入结构变化是农业TFP增长的重要驱动因素之一,而中部地区仅在1994—2016年要素投入结构变化提高了农业TFP增长,西部地区仅在1978—1984年对农业TFP增长有正效应。     

10个冬小麦新品种(系)的抗旱性鉴定及适种区域研究

选取近年来在陇中半干旱区种植表现较好的10个小麦品种(系),对其产量、WUE、抗旱指数和农艺性状进行分析,以评价各品种(系)的抗旱性及最佳种植区域。结果表明,随着灌水量的增加,各参试品种(系)的株高均增加。陇中4号和陇中1号的倒伏面积较大,分别达32.6%、40.7%。产量以中麦175在灌水量3 000 m~3/hm~2处理下最高,为5 531.0 kg/hm~2。经分析鉴定,抗旱指数3级的品种(系)有陇中5号、CA13012、200833-3和200917-2。综合产量、WUE、抗旱指数及倒伏面积,适合降水量350～550 mm区域种植的品种(系)为陇中4号、陇中5号、CA12003、陇育10号、200707-2-2,适合降水量350～650 mm区域种植的品种(系)为CA13012、200833-3、200917-2,适合降水量在450～650 mm区域种植的品种(系)为中麦175。     

中国叶蝉寄生蜂的研究进展

叶蝉类害虫是最重要的农业害虫之一,可传播植物病毒病,危害多种经济作物,对农业生产造成严重经济损失;寄生蜂种类和数量极多,已报道的种类超过12万种,寄主范围广,可寄生某一虫态或几个虫态害虫,利用寄生蜂特别是卵寄生蜂防治叶蝉类害虫,具有较好的绿色防控效果。为寄生蜂资源的开发利用及同类研究奠定理论基础与提供借鉴参考,从叶蝉寄生蜂的多样性、分子鉴定、遗传多样性和多样性的影响因素等方面对中国叶蝉寄生蜂的研究进展进行了概述,并对今后的研究方向进行了展望。     

辣椒叶面积指数钾素响应模拟模型的构建

为揭示不同钾素水平下辣椒叶面积指数(LAI)随生理发育时间(PDT)的动态变化关系,选用黔椒10号、黔椒5号和中椒6号作为试验材料,设5个钾素水平(0 kg/hm~2、37. 5 kg/hm~2、75. 0 kg/hm~2、112.5 kg/hm~2和187. 5 kg/hm~2),定量分析不同钾素水平下辣椒LAI的变化特征,通过归一化处理,利用Curve Expert 1. 4对辣椒相对叶面积指数(RLAI)和相对生理发育时间(RPDT)进行动态拟合,并通过极限值法筛选出最优辣椒RLAI数学模型。结果表明:不同钾素水平下辣椒LAI随PDT呈左偏单峰曲线变化,同一品种间随钾素水平的增加LAI呈增大趋势;相同钾素水平下,LAI峰值为黔椒10号黔椒5号中椒6号;有理函数能够较好地模拟辣椒RLAI的动态变化,且具有一定的生物学意义;模型检验结果显示:模拟准确度k均接近于1,模拟精确度R~2均大于0. 97,根均方差(RMSE)均小于20%;模型参数在不同处理间具有一定差异性,品种和钾素主要通过控制参数b和d实现辣椒LAI的动态调控;辣椒LAImax对钾素反应比较敏感,呈线性正相关,决定系数R~2 0. 86。该模型的构建可为辣椒生长调控及优质高产奠定一定基础。