夏玉米产量时空变化及气候年型分析

定量分析夏玉米同一品种产量及产量构成要素时空变化,探讨造成产量时空差异的气候年型组合变化特征。基于2004～2013年夏玉米种植区郑单958多点田间试验数据分析表明,夏玉米区域平均产量为9 055 kg/hm~2,年际差为1 635 kg/hm~2,变幅为18.1%;地点差4 258 kg/hm~2,变幅为47.1%。夏玉米区域平均千粒重为313 g,年际变幅为13.1%;地点变幅为27.8%。夏玉米区域平均穗粒数为479,年际变幅为18.0%,地点变幅为38.7%。千粒重的增加导致夏玉米产量显著增加。穗粒数显著降低和时空差异大是造成产量波动和时空差异变幅大的主要原因。夏玉米产量和产量构成要素,低产点受各气候要素变化的影响显著;平产点受温度和日最高温度大于33℃的天数影响显著;高产点受降水影响显著。     

重要农业文化遗产价值体系构建及评估(I):价值体系构建与评价方法研究

重要农业文化遗产是一类典型的资源可持续利用保护地，其水土管理方式、知识体系、文化内涵等对于协调社区生计与生态保护具有积极作用。这类传统生计区域往往与自然保护地毗邻或在其范围内，对其蕴含的价值进行识别与保护，不仅是提升农业文化遗产管理的诉求，也能够支持自然保护地体系优化与功能区划管理。本研究对重要农业文化遗产价值进行系统识别，基于农业文化遗产的广义概念与全球重要农业文化遗产的狭义概念，借鉴多类型自然保护地与世界遗产、生态系统服务功能、自然资源资产等价值体系，从农业文化遗产的复合性、活态性与战略性特点出发，把握其核心价值，构建重要农业文化遗产的价值体系。在充分吸收生态系统服务价值评估、自然资源资产价值核算、自然文化遗产价值评估、品牌价值评估等定量或定性评价方法的基础上，提出一套完整的重要农业文化遗产货币价值评价方法。以系统科学和可持续发展理论为基础，重要农业文化遗产价值主要包括存在价值和潜在价值，其中存在价值以载体价值和服务价值为核心，服务价值则可细分为产品价值、生态价值、社会价值等9类，25个具体指标。研究进一步提出存在价值的评价方法与潜在指标可能测算路径。构建的重要农业文化遗产价值体系以及所提出的评价方法，可为以价值保护为基础进行农业文化遗产管理提供理论依据，为管理决策者在区域保护与发展协调决策中提供科学基础。     

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。     

亚洲玉米螟幼虫膜结合海藻糖酶基因RNAi效应

海藻糖是昆虫的血糖，为昆虫提供能量；海藻糖酶催化海藻糖分解为葡萄糖，是几丁质生物合成的原料。围食膜（peritrophic membranes，PMs）是昆虫消化道特有结构，对昆虫消化食物、保护肠道表皮细胞具有重要作用；几丁质是PMs的重要组分。海藻糖酶（trehalase，Tre）和几丁质合成酶（chitin synthase，CHS）是几丁质合成途径的第1个和最后1个酶。本研究通过饲喂亚洲玉米螟（Orstrinia furnacalis，Asian corn borer，ACB）膜结合海藻糖酶（OfMT）基因特异的干扰dsRNA，研究RNAi对ACB幼虫中肠CHSB（OfCHSB）基因表达及幼虫发育的影响。发现处理48 h后，OfMT基因和OfCHSB基因表达量分别下降了52%和53%，幼虫发育迟缓。通过对处理及对照ACB幼虫中肠石蜡切片进行苏木精-伊红染色（hematoxylin-ethanol，HE染色）和几丁质标记，发现血腔内脂肪体组织减小、中肠围食膜组织中几丁质含量减少。推测OfMT基因有可能成为ACB的生物防治的靶标基因。     

不同土层复配方案对土壤水稳性团聚体及有机质的影响

为探究“治沟造地”重大工程项目（GLCP）中新增耕地快速改良的方法，达到营造良好土壤、提升新增耕地生产能力的目的，以延安羊圈沟流域的GLCP为背景，利用马兰黄土（ML）和红黏土（RC）对新造耕地0~30 cm土层进行复配试验。结果表明：当RC为20 cm、ML为10 cm（T3处理）时，复配层土壤孔隙度较对照处理增加了16.7%，容重下降了11.1%。与对照组相比，T3处理0~10、10~20、20~30 cm土层中>0.25 mm水稳性团聚体含量（W_0.25）显著增加，分别增加了11.8、12.3倍和27.9倍；T2（RC为25 cm、ML为5 cm）、T3处理更利于大团聚体的形成，较对照组除在0.25~0.5、0.5~1 mm的粒级有较大增加外，在2~5 mm和>5 mm粒径范围也有明显增加。0~20 cm土层中，即使在考虑对照组前期土壤有机质积累的情况下，T3处理的土壤有机质也与对照组相近甚至更高，且高于其他试验组，表现出更好的有机质赋存能力。T3处理的玉米生长状况较好，其地上生物量最高，较对照组提高了23.9%。研究表明，当复配土壤RC为20 cm、ML为10 cm时，土壤具有最佳的性状和生产力。试验初步证明土层复配是一种可行的快速营造高质量土壤的方法，该方法可为GLCP新造地的改良及类似土地整治工程的实施提供实践参考。     

不同氮肥类型及配施壳聚糖对八宝景天修复镉污染土壤的强化效果

  【目的】  八宝景天 (Hylotelephium spectabile) 是研究最多的修复Cd污染土壤的植物之一，但还需进一步提高其修复效率以增加其实际应用价值。本研究比较分析了不同氮肥类型以及螯合剂对污染土壤上八宝景天Cd吸收转运的影响及其作用机制，以期为强化八宝景天Cd修复效率提供科学依据和技术支持。  【方法】  采用八宝景天进行了盆栽试验，供试土壤为采自四川绵竹的潴育水稻土和广西阳朔的棕色石灰土，两个土壤Cd含量均超过我国农田土壤污染风险筛选值。在氮磷钾肥料施用量一致的条件下，设置生理中性的碳酸氢铵 (NH₄HCO₃)、生理酸性氯化铵 (NH₄Cl)、生理碱性氨水 (NH₃·H₂O) 以及NH₄HCO₃配施壳聚糖4个处理。八宝景天生长20天后，测定根、茎、叶生物量和Cd含量，并测定了根际土壤pH、有效态Cd含量以及不同形态Cd含量。  【结果】  NH₄Cl较NH₄HCO₃处理降低了两种土壤根际pH，提高了有效态Cd含量。NH₄HCO₃配施壳聚糖处理对根际土壤酸化效果强于NH₄Cl处理，潴育水稻土和棕色石灰土两种土壤根际有效态Cd含量分别较NH₄Cl处理提高18.6%和15.5%。此外，与施用NH₄HCO₃相比，NH₄Cl提高了两种土壤水溶态和弱酸提取态Cd含量，而NH₄HCO₃配施壳聚糖处理虽使水溶态Cd含量增加，但由于壳聚糖与土壤中Cd形成稳定性较强的络合物，同时促进了八宝景天对弱酸提取态Cd的吸收，因此其根际弱酸提取态Cd含量无显著差异。NH₄HCO₃、NH₄Cl和NH₃·H₂O 3种氮肥类型对八宝景天生长和Cd吸收转运的促进作用无显著差别，而NH₄HCO₃配施壳聚糖则使八宝景天生物量较其他施氮处理显著提高了29.6%～79.8%，同时NH₄HCO₃配施壳聚糖对八宝景天Cd吸收转运的促进作用受土壤类型、理化性质和污染程度的影响，对棕色石灰土上八宝景天各部位Cd含量、生物富集系数和转运系数分别提高了16.0%～143.4%、45.8%～137.5%和25.3%～81.6%，而在潴育水稻土上促进作用均较小。  【结论】  在施氮量一致的情况下，施用生理酸性氮肥有利于促进八宝景天Cd吸收，肥料和壳聚糖配施可能是强化八宝景天Cd修复效率的有效措施。其强化效果在中性偏碱性土壤上好于在酸性土壤上。     

黄淮和长江中下游冬麦区小麦品种(系)农艺性状及其聚类分析

气候变暖对我国乃至世界小麦育种和生产有很大影响。为了研究我国不同生态麦区小麦品种(系)农艺性状适应气候变化调控机理,本研究以黄淮冬麦区北片和南片及长江中下游冬麦区的20个当前大面积推的小麦品种、新审定品种和新选育品系为试验材料,在黄淮冬麦区北片河北省石家庄市种植,在返青期前对其抗旱抗冻性、根冠比和叶片干重与鲜重比进行调查;收获后对株高、穗长、穗下节间长、分蘖数、小穗数、穗粒数、千粒重、单株生物量、单株粒重、经济系数等10个农艺性状进行了考种和相关、聚类和主成分分析。结果表明,不同麦区小麦品种(系)苗期的抗旱抗冻性为黄淮冬麦区北片黄淮冬麦区南片长江中下游冬麦区。三大生态麦区的单株粒重与分蘖数、穗粒数、单株生物量、经济系数均呈极显著正相关,黄淮冬麦区南片和长江中下游冬麦区呈显著和极显著的农艺性状相对较多,说明这两个生态麦区的品种有很大的相似性;但不同生态麦区其他农艺性状正负相关各有一定差异。在欧氏距离20处,20个小麦品种(系)被聚类为长江中下游冬麦区和黄淮冬麦区南片品种(系)(第Ⅰ类)及黄淮冬麦区北片品种(系)(第Ⅱ类)两个大的生态型;在欧氏距离6处,Ⅰ类又分为分别以‘百农207’‘济麦22’和‘西农979’为代表的3个亚类,Ⅱ类是以‘长旱58’为代表。产量、穗长、株高和经济系数4个主成分因子对10个农艺性状表现型变异累计贡献率为76.39%。‘济麦22’等黄淮冬麦区北片的品种(系)综合得分在前20株中占95%。以上研究结果为小麦适应气候变暖育种和引种示范推广提供了重要参考信息。     

再生铝企业周边农田土壤与农作物重金属含量特征分析

为探究再生铝企业群周边农田土壤及作物的污染状况,通过现场采样及室内测试,对企业周边土壤及农作物中7种重金属元素的含量进行分析,应用空间插值法对土壤重金属的空间分布特征进行研究。结果表明,研究区域土壤中Cd含量相对较高,含量范围为0.11~1.86 mg·kg^-1,其平均值超过了我国土壤污染风险筛选值标准,Cu、Cr、Zn、Pb、Cd、Ni和As 7种元素的平均值分别达到河北省背景值的1.9、1.1、1.4、1.5、4.1、0.91倍和0.39倍,Cd元素存在强生态风险。从空间分布特征来看,土壤中Cd、Pb、Cu、Zn 4种元素均表现出以企业为中心向四周逐渐递减的分布趋势,且高值分布范围相对其他金属较广。小麦籽粒中Cu、Zn、Cd、Cr和Pb 5种元素存在不同程度的超标现象,最严重的为元素Pb,其含量范围为0.02~1.06 mg·kg^-1,与食品安全国家标准相比,最大超标倍数达到5.3倍,其高值样品分布在研究区北部。玉米籽粒也发现Cr、Zn、Ni超标的现象,Cr超标较其他重金属严重,其含量范围为0.16~1.32 mg·kg^-1。研究表明,再生铝企业活动对周边农田土壤和农作物造成多种重金属污染威胁,需要引起重视。     

乡村地域系统环境污染演化过程及驱动机制研究

乡村地域系统转型发展过程中面临严峻的资源供给紧张、生产环境恶化、生态环境污染与功能退化等问题。乡村污染治理是实现国家乡村振兴战略与乡村系统可持续发展的重要保障。基于乡村污染物类型梳理与污染演变过程刻画，探讨了乡村地域系统环境污染的驱动机制。结果表明：从污染属性来看，乡村地域系统的污染物主要包括水体、土壤和大气污染物；在时间上，污染物从单项无机物逐渐演变为无机有机复合物，致使乡村地域系统环境污染从单一污染逐渐演变为复合污染和立体污染；在空间上，从城市近郊村、远郊村到一般农区的污染源与污染程度呈现递减趋势；乡村内部资源利用、生活和生产活动、污染治理体系，外部工业化、城镇化、全球变化、信息化等共同驱动乡村地域系统污染。未来应选择典型样带-样区-样点，研究不同乡村地域系统污染现状格局、驱动机制及其资源环境效应模拟评价，推动乡村污染治理与政策创新。