紫花苜蓿绿肥对水稻产量和土壤肥力的影响

以紫花苜蓿（Medicago sativa）为绿肥植物,利用南方冬闲田种植紫花苜蓿绿肥,研究紫花苜蓿绿肥（茎叶粉碎还田）和氮肥处理对水稻（Oryza sativa）生长、土壤有机质、土壤总氮、土壤速效磷和土壤速效钾含量的影响。结果表明,紫花苜蓿绿肥和紫花苜蓿绿肥+氮肥处理的水稻产量分别比不施氮肥处理增加了48.2%和72.1%,同时绿肥+氮肥处理的水稻产量比施氮肥处理增加了8.6%。苜蓿绿肥处理显著提高了土壤有机质、总氮、速效磷和速效钾的含量,改善了稻田土壤的理化性状;同时,苜蓿绿肥+氮肥处理对增加土壤有机质的作用效果最为明显,并且有效促进了土壤磷和钾的活性,增加了水稻对土壤磷和钾的吸收,从而促进水稻增产。研究反映出紫花苜蓿作为绿肥能够有效改善稻田土壤营养,提高氮肥利用效率,促进水稻增产,是我国南方利用冬闲田种植绿肥、改良农田土壤的又一重要绿肥植物资源。     

黄土高原-青藏高原过渡带农户生产系统的能量平衡分析——以“通渭-渭源-夏河”样带为例

黄土高原-青藏高原过渡带是全球生态环境最脆弱、变化最剧烈、对气候变化响应最敏感的区域之一。能量是维持生态系统结构与功能可持续性的动力,是衡量农业系统生态与生产效益的重要指标。本研究在黄土高原-青藏高原过渡带东西方向上建立通渭(TW)-渭源(WY)-夏河(XH)样带,分析农户生产系统的能量平衡特征及其沿海拔的变化规律和影响因素。结果表明:1)作物生产系统,户均能量投入、能量产出、能量收益、能量效率从黄土高原向青藏高原逐渐减少。农户占比50%时,通渭和渭源的户均能量净收益分别为104.80和44.59 GJ。2)家畜生产系统,渭源的户均能量投入最高,夏河最低;农户占比为50%时,夏河、通渭和渭源的户均能量净收益为分别为160.42、-47.43和-55.25 GJ;能量产出、能量收益和能量效率均随海拔升高而逐渐增加。3)作物-家畜综合系统,能量投入依次为渭源>通渭>夏河,能量产出、能量收益和能量效率依次为夏河>通渭>渭源;农户占比为50%时,户均能量收益阈值夏河、渭源和通渭地区分别为91.54、16.50和76.98 GJ,此时,农户占比对能量变化最敏感,调控农户的能量投入能够最大化收益。4)农户生产系统的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数与能量效率间均呈显著相关(P<0.05);结构方程模型(SEM)显示,海拔是影响作物-家畜生产系统能量效率的关键因素(P<0.05)。研究结果可对青藏高原-黄土高原过渡区农业可持续发展和政策制订提供科学依据。     

生草栽培对果园面源污染的控制:三种牧草的比较研究

本文选择菊苣、紫花苜蓿和白三叶,在桃园分别建立3种生草栽培模式,并以清耕为对照。通过人工模拟暴雨的降雨过程,研究不同施肥条件下,3种生草栽培模式对地表径流和果园面源污染的影响,结果表明,桃园种植菊苣、紫花苜蓿和白三叶明显减少了地表径流,与对照相比,径流量依次降低41.6%,35.0%和58.4%,但三者之间差异不显著。地表径流量与草地盖度呈现显著负相关(P<0.05),与草地密度和基盖度的相关性不显著。不同施氮条件下,菊苣、紫花苜蓿和白三叶草地的铵态氮、总氮和总磷径流量明显下降,其中,白三叶草地对降低铵态氮、总氮和总磷的径流流失量效果最好,其次是菊苣草地。本研究结果表明不同生草栽培模式对果园面源污染的防控效果存在差异,研究结果为果园建立适宜的生草栽培模式提供了依据。     

DNDC模型评估苜蓿绿肥对水稻产量和温室气体排放的影响

DNDC(denitrifiction-decompostion)模型是以生物地球化学进程为基础模拟碳氮循环的模型,被广泛用来预测稻田温室气体的排放,但利用DNDC模型研究苜蓿绿肥对稻田生态系统的相关研究尚未见报道。因此,本研究结合两种绿肥在上海地区的使用,模拟了4个不同处理:对照(未施氮肥和绿肥)、氮肥(200 kg/hm²)、紫花苜蓿绿肥(3000 kg DM/hm²)+氮肥和蚕豆绿肥(3000 kg DM/hm²)+氮肥,研究苜蓿绿肥对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,同时,对DNDC模型进行本地化修正,建立适宜我国长江中下游地区绿肥-水稻轮作生态系统的DNDC模型,结果表明,与对照相比,苜蓿、蚕豆和氮肥处理下的水稻产量分别提高了41.85%,29.81%和25.36%;蚕豆绿肥处理下的CH₄排放量高于苜蓿绿肥处理,温室气体的排放强度在苜蓿绿肥处理下未显著提高。通过对DNDC模型多个参数的调整和模拟,DNDC模型对水稻产量和CH₄排放的模拟值与实测值十分接近,其中,水稻产量实测值和模拟值的决定系数R²为0.89,相对平均误差RMD为-0.8%。大气温度、大气CO₂浓度、土壤有机碳和土壤粘粒对稻田CH₄和N₂O排放十分敏感,其中,大气温度、CO₂浓度和土壤有机碳与CH₄和N₂O的排放强度呈显著的正相关关系,而土壤粘粒与CH₄排放呈显著的负相关关系,本研究结果说明本地化改进的DNDC模型能够准确模拟紫花苜蓿绿肥对水稻产量和稻田温室气体排放的作用效果。     

升温、灌溉和施氮对冬小麦产量的影响

以扬麦11为试验材料,采用裂区试验设计,在小麦全生育期内利用玻璃温室模拟气温升高2~3℃,以大气温度为对照,同时设置2个水分水平,即正常灌溉(按照高产田的常规管理,每次灌水量为6L)和减半灌溉(较正常灌溉的灌水次数减半,即间隔灌溉),和3个施氮水平(208、416和624kg/hm~2),研究温度、水分和施氮3个因素对冬小麦生长和产量形成的影响。结果表明,升温增加了冬小麦株高,降低了地上生物量(包括秸秆生物量和籽实产量)和根系生物量,降低了小麦单穗籽粒数、千粒重和无效分蘖数。其中,在正常灌溉处理下,升温导致208、416和624kg/hm~2施氮处理的籽实产量下降了21%、7%和29%,秸秆产量降低了28%、28%和34%,而在减半水分处理下,升温导致小麦籽实产量和秸秆产量下降的幅度相对较小。416kg/hm~2施氮量的籽实产量和穗粒数下降幅度最小,温度与水分和氮肥之间的互作对籽实产量有显著的影响,适度施氮肥能够有效缓解升温引起的小麦产量下降幅度。     

浅析青藏高原向黄土高原过渡的农业系统结构和经济特征——以夏河-渭源-通渭样带为例

摘要：青藏高原向黄土高原过渡区域是我国地形第一级台阶向第二级台阶的过渡区,以夏河－渭源－通渭样带为例分析农业系统结构和经济特征,自青藏高原向黄土高原过渡,农业人口、农村剩余劳动力、耕地总面积、人均耕地面积逐渐增加,人均草地面积逐渐减少;粮食作物在农作物中所占比例逐渐上升,饲草作物比例则逐渐降低;人均草食家畜牛、羊出栏数及羊毛产量和肉类产量呈下降趋势,而食粮型家畜猪出栏数逐渐增多;农业生产总值升高,但人均产值下降;农业GDP构成中,种植业和林业的比例呈增加趋势,畜牧业比例逐渐减少;农牧民收入构成中,人均GDP、农牧民人均GDP、人均纯收入和农牧民人均收入均逐渐下降,而城镇居民人均纯收入增加。     

绿肥还土对黄壤和石灰土温室气体排放的影响

以贵州典型黄壤和石灰土进行盆栽试验，设置对照(不种绿肥)、光叶紫花苕、紫花苜蓿、黑麦草和油菜5个处理，探究种植不同绿肥还土后贵州典型土壤CO2、CH4排放通量特征及其与环境影响因子(温度、水分)的关系。结果表明：与对照相比，绿肥处理增加了土壤CO2排放，黄壤的CO2平均排放通量和累积排放总量大于石灰土的，而石灰土的CH4平均排放通量和总累积排放量大于黄壤的；绿肥处理提高了全球增温潜势(GWP)，黄壤和石灰土均以黑麦草处理的GWP最高，其次为油菜绿肥的，表明非豆科绿肥对土壤GWP的贡献大于豆科绿肥的；土壤类型、绿肥及其交互作用均对CO2排放通量具有显著影响，且土壤水分为土壤CO2排放的主要驱动因子，CH4排放通量仅受土壤类型影响。可见，在黄壤和石灰土中种植绿肥还土能增加CO2排放，对提升土壤肥力和生产力具有积极作用。