The Situation for Quinoa and Its Production in Southern Bolivia: From Economic Success to Environmental Disaster

In Bolivia, one of the world’s most important centres of plant domestication, there is growing awareness of the value of native Andean crops, both for domestic consumption and for market sale – notably the virtually boom‐like consumer demand for quinoa around the world. The southern altiplano of Bolivia, south of Oruro, relies almost purely on the production of quinoa and breeding of llamas, which have also been selected as the two commodities of priority to the government to increase the income of the country. Presently, however, quinoa is facing increasing problems in production, owing to its increasing export market and price. The flat areas around the salt desert of the southern altiplano, previously characterized by natural vegetation fed by the llamas, are being increasingly sown with quinoa, hence transformed into deserts, because intensive cultivation methods make the soil loose its fertility. Possible solutions to these problems will require extensive efforts in the south, in addition to various strategies, which also include other parts of the Bolivian altiplano and a strengthened focus on other Andean crops.     

外施苹果酸对紫色小白菜生长、生理与品质的影响

【目的】探究外施苹果酸对紫色小白菜生长、生理与品质的影响,筛选最适的外施苹果酸质量浓度,为紫色小白菜的优质培育以及高产栽培奠定理论基础。【方法】以‘京研'紫色小白菜为试验材料,采用水培技术,设置外施苹果酸0 mg/L(对照,CK)、0.5 mg/L(T1)、1.5 mg/L(T2)、3.0 mg/L(T3)、5.0 mg/L(T4)、10.0 mg/L(T5)共6个处理,研究不同质量浓度外施苹果酸对紫色小白菜叶片和根系形态学指标、根系显微结构及相关品质指标的影响。【结果】(1)随苹果酸质量浓度的增大,紫色小白菜叶片和根系形态指标均呈现先上升后下降的趋势,其中T1、T2处理显著优于对照,叶片表面积、体积较大,且可促进植株根系增长、面积增大、侧根增粗,而T5处理因苹果酸质量浓度过高阻碍了根系伸展。(2)根系显微结构观察发现,T1、T2、T3处理紫色小白菜新生侧根根尖1 cm处直径均显著高于对照,维管束和木质部区域直径增大,有助于运输更多的营养物质和水分。T5处理根系皮层细胞层数较少,细胞体积较大且排列疏松。(3)紫色小白菜叶片可溶性蛋白和维生素C含量随处理时间延长逐渐增高,随苹果酸质量浓度的增大呈先上升后下降的趋势,以T2处理最优。紫色小白菜叶片可溶性糖和总有机酸含量9 d时整体下降,且随苹果酸质量浓度的增大呈先上升后下降趋势,T1、T2处理显著高于对照。(4)苹果酸、丙二酸、琥珀酸和酒石酸含量随苹果酸质量浓度的增加呈先上升后下降的趋势,而柠檬酸含量呈先下降后上升的趋势。T1、T2、T3处理苹果酸、丙二酸、琥珀酸含量较高,对照、T4、T5处理柠檬酸含量较高。【结论】外施苹果酸能够影响紫色小白菜的生长及生理状况,施用适宜质量浓度(1.5 mg/L)的苹果酸可有效促进紫色小白菜地上部和根系生长,提高苹果酸、丙二酸、琥珀酸含量,提升植株营养品质。     

保护性耕作对土壤团聚体、微生物及线虫群落的影响研究进展

保护性耕作具有良好的生态效益，有利于农业生态系统的可持续发展。本文对比分析了国内外有关常规耕作和保护性耕作措施对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫影响的研究进展。结果表明：保护性耕作减少土壤大团聚体的破坏，降低团聚体周转速率，提高土壤结构的稳定性；保护性耕作提高表层土壤总有机碳及活性有机碳含量；保护性耕作可以提高耕层微生物生物量，尤其对真菌生物量影响显著；保护性耕作不同程度地提高了团聚体中微生物量和微生物多样性，但并未改变微生物在团聚体中的分布模式；保护性耕作可提高土壤线虫多度，提高原状土壤和土壤各粒级团聚体中线虫群落的成熟度指数和结构指数，但并未改变线虫总数、营养类群、功能团及生态指数在团聚体中的分布模式。针对目前国内外研究现状，展望了保护性耕作今后的研究重点，以期为因地制宜选取保护性耕作措施提供理论支持，推进我国农业可持续发展。     

秸秆生物炭配施沼液对土壤有机质和全氮含量的影响

为增加沼液中养分在土壤中的滞留量,提高沼液利用效率,本文采用室内土柱试验,研究了不同生物炭混掺量(CK、0.5%、1.0%、2.0%)、生物炭混掺厚度(0、5、10、15、20 cm)和土壤容重(1.30、1.35 g·m^-3)对土壤有机质和全氮含量的影响。结果表明:土壤容重相同时,土柱入渗液渗出速率随生物炭混掺量和混掺厚度的增加而增大;土壤容重不同时,1.35 g·cm^-3土壤土柱入渗液渗出速率小于1.30 g·cm^-3土壤,土壤有机质和全氮含量均呈1.30 g·cm^-3土壤容重小于1.35 g·cm^-3土壤容重;土柱内有机质和全氮含量随生物炭混掺量增大而逐渐增加,生物炭混掺量为2.0%时对土壤有机质和全氮含量影响最大;土柱内有机质含量随生物炭混掺厚度增大而逐渐增加,生物炭混掺厚度为20 cm时对土壤有机质含量影响最大,而全氮含量在土壤容重为1.30 g·cm^-3、混掺厚度10 cm时影响最显著,土壤容重为1.35 g·cm^-3、混掺厚度15 cm时效果较为显著。研究表明生物炭配施沼液时土壤有机质和全氮含量受生物炭混掺厚度、混掺量和土壤容重综合作用的影响。     

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。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

不同有机肥对矿区复垦土壤磷素矿化特征研究

【目的】探究不同有机肥对采煤塌陷复垦土壤磷素的矿化特征。【方法】采用室内培养试验,以不施肥处理为空白处理(CK),研究了施用3种有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)对矿区复垦土壤速效磷的动态变化,并综合其矿化过程中的磷酸酶活性及磷转化强度,分析了不同有机肥对矿区复垦土壤磷生物有效性的影响。【结果】①在整个室内恒温培养过程中,各施肥处理的速效磷量均随培养时间延长呈下降趋势,不同培养时期速效磷量大致呈现出:鸡粪>猪粪≥牛粪>化肥>CK。培养结束时(105d),鸡粪、猪粪和牛粪处理较化肥处理显著提高了土壤速效磷量(18.56%~37.09%);鸡粪处理较猪粪和牛粪处理速效磷量显著提高了11.93%~15.62%,而猪粪和牛粪处理间差异不显著;②在整个室内恒温培养过程中,拟二阶动力学模型能较好地反映各施肥处理速效磷释放过程,其次为Elovich模型和幂函数模型,而粒内扩散模型拟合效果较差。③在整个培养时期施有机肥处理的磷酸酶活性显著高于化肥处理,提高幅度为39.14%~120.70%。④培养前期(0~14 d),猪粪处理与化肥处理对土壤有机磷转化强度影响较大,二者间差异不显著,且猪粪处理较牛粪、鸡粪处理能显著提高有机磷转化强度,分别提高了41.51%和86.52%;在培养中后期(42~105d)各施肥处理的有机磷转化强度差异均不显著。【结论】施用有机肥能促进矿区复垦土壤磷素矿化,其中鸡粪较猪粪和牛粪对提高土壤有效磷量作用更为明显。     

农牧交错区化肥减量施用对马铃薯产量、

马铃薯种植中超量和长期施用化肥已造成产量、品质和耐贮性下降，为了充分利用农牧交错区产生的有机肥，提高马铃薯产量、品质和耐贮性，实现马铃薯产业可持续发展，研究了化肥减量施用和增施有机肥对马铃薯产量、品质和耐贮性的影响。结果表明，化肥减量施用和增施有机肥提高了马铃薯品质和耐贮性。处理2（50%常规施肥量+4 m3有机肥）的产量、蛋白质、淀粉、干物质、可溶性糖和VC含量最高，较对照（CK）分别提高了1.67%、15.66%、13.58%、11.63%、31.91%和21.17%，贮藏期软腐病、干腐病、环腐病和晚疫病发病率较低，较对照（CK）分别降低了44.72%、45.61%、50.14%和39.39%。建议在农牧交错区采用处理2来提高马铃薯产量、品质和耐贮性，降低化肥用量和施肥成本。     

基于机器学习算法的土壤有机质 质量比估算

为快速高效地估测干旱、半干旱地区土壤有机质(soil organic matter, SOM)质量比,提出了一种结合竞争适应重加权法(CARS)和随机森林(RF)的估测模型.以内陆干旱区艾比湖流域为研究区,测定土壤高光谱反射率和SOM质量比,经预处理后,利用CARS对原始光谱(R)、一阶导数(R′)、吸光度(log(1/R))及吸光度一阶导数［log(1/R)］′4种光谱变量的可见-近红外光谱进行筛选,并结合RF算法,建立全谱段RF模型与CARS-RF模型.结果表明,基于CARS方法对光谱进行变量筛选后,得出4种光谱变量的优选变量集个数分别为35,26,34和121;在4种光谱变量中,R′和［log(1/R)］′的SOM估测模型精度较高,以［log(1/R)］′为基础数据获得的模型精度最高;CARS-RF模型精度优于全谱段RF模型,模型验证集决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、相对分析误差(RPD)分别为0.881,6.438 g/kg和2.177.该研究在预处理的基础上通过变量优选,应用较少的变量个数获得较高的估测精度,为干旱、半干旱区SOM高光谱估测提供了适宜高效的方法.