太湖地区稻田生态系统中营养元素的循环

本研究试图在田间试验条件下,揭示稻麦两熟和稻麦三熟制中,常规施肥时,氮、磷、钾、钙、镁、硫、锰、硅等八种营养元素的循环状况,以期为建立合理的养分循环体系准备基础资料。     

建瓯市丘陵山地草地生态系统营养元素循环研究

以野外定位试验3a连续观测资料和实验室分析为基础,从地上部和地下部2个角度研究了建瓯市丘陵山地草地生态系统营养元素循环。结果表明,草地生态系统主要营养元素在土壤分室的总贮量排序为:Al>Fe>K>Mg>Ca>Zn>N>Mn>P,体现了亚热带酸性土壤的化学组成特征;N,P,K及Ca等营养元素循环系数较大,是草地生态系统物质能量循环过程中的活跃元素,Al,Fe等土壤中含量较高的元素,循环系数较小;揭示了在丘陵山地发展草地生态系统应增加土壤分室N,P,K及Ca等营养元素的含量和其有效性,提高土壤分室与植被分室之间营养元素循环通量,选育适合当地特点的草种,从而促进水土保持生态系统的建设。     

农田生态系统水分循环与作物水分关系研究

通过对我国不同类型农田生态系统水分循环与作物生产力关系的网络研究,探讨了我国主要类型地区小麦、玉米、大豆等几种主要作物的菡散耗水和需水规律、水分利用效率和作物水分生产函数,获得这些地区主要作物耗水需水特征及小麦水分生产函数。结果表明,在不同生态系统优化结构模式中作物与水分关系均得到极大改善,节约了作物用水,提高了作物产量和水分利用效率。     

环渤海低平原农田生态系统养分循环与平衡研究

了解农田养分输入、输出和平衡状况,以及土壤肥力现状与变化特征,对实现养分资源优化管理、地力的持续提升、肥料利用率提高和农业可持续发展具有重要意义。基于1985年、2000年和2014年河北省南皮县国民经济统计资料,分析了从1985年到2014年县域农田生态系统养分循环与平衡状况;利用1981年第2次土壤普查和2015年实测南皮县域土壤耕层养分含量数据,探讨了耕层土壤养分变化及空间分布格局特征。结果表明,1985—2014年南皮县农田养分输入输出均呈持续上升趋势, NPK养分输入由10701 t增加至23386 t,年递增率2.33%; NPK养分来源结构略有不同, NP来源以化肥为主,其次是人畜粪尿和作物秸秆有机肥源;而K素来源主要是有机肥源。农田养分输出以作物吸收为主,占养分总输出的80%以上, NPK总输出由1985年的9093 t增加到2014年的18846 t,年均增速2.17%。从养分表观平衡的角度看,从1985年到2014年NP始终有大量盈余, P素盈余大于N素, N和P表观平衡率分别为16.8%~34.2%和26.9%~65.5%;若考虑有机氮的有效性问题,1985—2000—2014年3个时段有效氮盈亏率依次为18.1%、6.5%和-7.8%,有效氮平衡由盈余转向亏缺;而K素经历了由赤字逐渐向盈余的转变过程,由1985年的-33.5%赤字发展至2014年的33.6%盈余。受农田养分平衡状况的影响,南皮县土壤有机质、全氮、有效磷发生了显著变化,1981—2015年有机质由8.62 g·kg-1增至14.0 g·kg-1,增幅62.4%;全氮由0.542 g·kg-1增至0.908 g·kg-1,增幅67.5%;有效磷由2.0 mg·kg-1增加到20.8 mg·kg-1,增加了9.4倍。而碱解氮和有效钾变化不明显,分别由70.5 mg·kg-1和141 mg·kg-1增加到71.8 mg·kg-1和147 mg·kg-1,相对增幅仅为1.8%和4.2%。建议今后南皮县在农业生产中大力推广科学施肥技术,重视有机肥和化肥配施,推广秸秆还田,通过改进施肥方法提高肥料利用效率;养分管理中应提倡“稳氮、控磷、补钾”的施肥对策,避免过多的盈余养分进入环境。     

太行山前平原农田生态系统氮素循环与平衡研究

在中国科学院栾城生态农业试验站1公顷小麦玉米轮作农田,运用乙炔抑制原状土柱培育法、微气象学法和陶土头多孔杯水量平衡法分别定量测定了氮素硝化反硝化损失、氨挥发、NO3--N淋溶损失等氮素循环转化途径。研究结果表明,每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为N.60.kg/hm2,占施入肥料氮的15%;NO3--N淋溶损失量为N.68～4.kg/hm2,占肥料施用量的1.4%2～0.3%;每年因硝化反硝化过程造成的肥料损失量为N.2.021～0.49.kg/hm2,占肥料施入量的0.51%1～.37%。氨挥发、NO3--N淋溶和硝化反硝化损失主要发生在施肥灌溉/降雨之后,玉米季肥料损失明显高于小麦生长季节。氨挥发和NO3--N淋溶损失是本区域农田氮素损失的主要途径,是氮肥利用率低的重要原因。在当地农民所采用的常规农业管理措施下,小麦玉米轮作农田氮素平衡处于盈余状态,小麦季盈余N+115.5～+124.5.kg/hm2,明显高于玉米季;由于玉米季氮素损失严重,氮素盈余较少,甚至出现亏缺,玉米季氮素平衡状况为-54.6～+14.3.kg/hm2。     

黄土高原旱塬农田生态系统碳氮循环特征

以黄土高原南部长武试区的典型旱塬农田生态系统为研究对象,运用ＤＮＤＣ模型分析其麦田在４种处理下连续６年的碳、氮循环特征,经与已知试验结果和实测数据比较,验证了该模型的适用性,并提出了该区农业发展的主要措施。     

江苏省农田生态系统碳源/汇、碳足迹动态变化

[目的]了解江苏省农田生态系统近年来碳源碳汇的基本演变趋势,识别江苏省农业发展过程中的重要碳排放源,指导江苏农业低碳化发展。[方法]利用模型对农田碳排放量、碳吸收量及碳足迹进行测算,并对其动态变化进行分析。[结果](1)江苏省农田生态系统碳排放总量总体趋向于增加,2001年江苏省碳排放量为4.44×10~6 t,2016年碳排放量为4.60×10~6 t,增幅为3.4%,化肥为碳排放的主要贡献因子。碳排放强度总体表现为下降趋势,各阶段碳排放强度均低于1t/hm~2。(2)碳吸收量总体呈现增加趋势,2001—2016年农作物总碳吸收量增加了3.57×10~7 t,年均复合增长率约为2.2%,单位面积碳吸收量呈整体增加趋势。园艺作物的碳吸收量明显高于粮食作物和经济作物。(3)农田生态系统碳足迹总体呈现降低趋势,存在较大的生态盈余。[结论](1)2001—2016年江苏省农田生态系统的碳吸收量明显高于碳排放量,具有良好的固碳能力,农田生态系统呈现碳汇;(2)农业投入物品对碳排放的影响程度不同,化肥是影响农业碳排放的最关键因子。     

黄土高原旱塬农田生态系统碳、氮循环特征

以黄土高原南部长武试区的典型旱塬农田生态系统为研究对象,运用DNDC模型分析其麦田在4种处理下连续6年的碳(C)、氮(N)循环特征,经与已知试验结果和实测数据比较,验证了该模型的适用性,并提出了该区农业发展的主要措施.     

重金属在农田生态系统中迁移的建模研究

对重金属在农田生态系统中的迁移机理进行了详尽介绍，并以此为基础提出一整体数学模型，推导出作物籽实中的重金属含量与灌溉水质、土壤性质、作物根系性质等参数间的定量关系。对陕西交口灌区的农田生态系统也进行了模拟，所得到的模拟值与实测值之间吻合较好。     

基于能值方法的成都平原农田生态系统秸秆循环利用模式研究

本文采用能值分析方法与理论,以成都平原"稻-麦"轮作农田生态系统不同秸秆循环利用模式为研究对象,通过系统定位试验与随机抽样调查,对农田生态系统常规施肥生产模式(CF)、秸秆直接还田生产模式(CFS)和食用菌菌废料还田生产模式(按物质投入量不同分为FR1、FR2和FR3)的能值投入产出进行比较。研究表明:CF和CFS模式不可更新能值投入比例较大,主要依附工业辅助能的投入;不同模式系统的总能值产出量依次为CFFR2CFSFR1FR3,与CF和CFS模式相比,FR1、FR2、FR3模式的产投比相对较大,FR2模式最大,其产投比为2.35。菌废料还田生产模式下农田生态系统有机能值占系统总能值比例较高,系统净能值产出率高,环境负载率较低,环境压力小,可持续发展性能较强,FR2菌废料还田生产模式是最适合成都平原的秸秆循环利用生产模式。     

闽西北农田生态系统中大气氮湿沉降研究

在福建省三明市将乐县连续3年定位收集湿沉降,研究闽西北地区农田生态系统大气氮素湿沉降的浓度、沉降量以及时间变化规律。结果表明:降水中TN、TIN、DON、NH4+-N和NO3--N的平均浓度分别为1.22,0.83,0.38,0.53,0.30mg/L,无机氮与有机氮的比例达到2.18,且在每次降雨中总氮的浓度均超过水体富营养化阈值(0.2mg/L)。该地区湿沉降氮输入量有明显的季节性变化,春、夏季高,秋、冬季低。在湿沉降输入氮中NH4+-N、NO3--N和DON占总氮的比例分别为43.77%,24.78%和31.45%,湿沉降以无机氮(TIN)为主,平均年无机氮(TIN)沉降量为8.71kg/hm2,占总氮(TN)沉降量的68.55%。总氮(TN)年输入量为4.17～18.00kg/hm2,平均值为12.71kg/hm2。大气中氮素湿沉降对生态环境有一定的风险。     

农田生态系统服务功能评价方法对比研究：以江苏省为例

农田生态系统为人类提供农产品的同时还提供了生态系统服务功能。准确评价农田生态系统的服务功能对农田可持续生产具有重要的影响。本文以江苏省农田为研究对象,构建农田生态系统服务功能评价指标体系,利用1991-2020年统计数据和气象数据,基于层次分析法和当量因子法定量比较评估江苏省旱地和水田生态系统服务功能指标权重,以探究不同评价方法对生态系统服务功能重要性评估的差异性。结果表明：层次分析法中准则层B水田和旱地生态系统服务功能权重排序依次为供给服务、调节和维护服务和文化服务;水田和旱地中指标层C的食物生产、气体调节、原料生产权重较高。当量因子法中准则层B水田权重排序为调节和维护服务、供给服务和文化服务;旱地权重排序为调节和维护服务、供给服务和文化服务;指标层C中水田水文调节、食物生产、气体调节权重较高,旱地食物生产、气体调节、原料生产权重较高。两种方法计算的生态系统服务功能权重存在差异,一定程度上层次分析法对专家经验依赖性较高,当量因子法则无法排除生态系统服务价值基础当量数值的影响。选择不同评价方法综合分析农田生态系统服务功能,可以克服单一方法评价偏差。     

刚果桉人工林营养元素生物循环研究

对刚果12号桉无性系W5人工林营养元素积累、分布和生物循环进行了研究。结果表明,刚果桉W5不同组分的营养元素含量存在差异。树叶的主要营养元素N、P、K、Ca、Mg含量均较高,树皮的Ca、K含量较高,树干主要营养元素的含量均较低;刚果桉W5人工林主要营养元素年净积累量随林龄增长而增加,2年生的主要营养元素净积累量的增幅最大;刚果桉W5人工林的N、K或Ca的年吸收量与总存留量较高,Mg次之,P最小。植后第5年,Ca的吸收与存留增加明显;刚果桉W5人工林归还林地的主要营养元素比例很低,2～5年生林木以凋落物形式归还的营养元素在12％～15％,其中N、Mg的归还率在20％以上,Ca的在8%～14％,P的在6．5％～9％,K的不足5％。与热带半落叶季雨林比较,刚果桉W5人工林的养分循环率要小得多,说明这一人工林土壤养分趋向于减少。     

日本北海道农村生态系统中N循环研究

This study of Mikasa City in 2001, which analyzed N flow between N production and N load in seven agricultural and settlement subsystems, i.e., paddy, onion, wheat, vegetable, dairy, chicken, and citizen subsystems, aimed to compare N flow in each subsystem, to determine the main sources of the N load, and to evaluate the influence of agricultural production and food consumption on N cycling in a rural area. The results showed that in Mikasa city, 38.5% of the N load came from point sources and the remainder from non-point sources with intensive vegetable farming imparting a serious N load. Because of the internal N cycling in the dairy subsystem, chemical fertilizer application was reduced by 70.2%, and 23.72 Mg manure N was recycled to the field; therefore, the N utilization efficiency was raised from 18.1% to 35.1%. If all the manure N in the chicken subsystem was recycled, chemical fertilizer application would be reduced by 8.1% from the present level, and the point sources of N pollution would be reduced by 20.8%.     

农肥和化肥对黑土农田生态系统氮素循环与平衡影响的研究

在不同施肥处理条件下,分别定量测定了玉米田土壤氮素自生固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化损失、氨挥发、NO3--N淋溶损失等氮素循环转化途径。研究结果表明,不施肥的土壤生态系统每年土壤全氮将减少-110.5kg/hm2。施肥能够有效地提高土壤氮素转化能力,农肥的氮素转化作用明显高于化肥的氮素转化作用。各处理反硝化损失的氮量为7.26～21.66kg/hm2,淋溶损失量为0.09～0.21kg/hm2,氨挥发损失的氮量为0～15.23kg/hm2。玉米田施肥处理总的氮素平衡处于盈余状态,不施肥处理的氮素平衡处于亏缺状态。单施农肥的盈余量高于单施化肥及农肥化肥配比处理的盈余量,低量施肥模式土壤中氮素的输入和输出基本处于平衡状态,高量施肥模式土壤中氮素处于盈余状态,虽有利于培肥地力,但却造成了肥料的浪费。     

华北平原农田生态系统钾平衡研究

华北平原大部分农田土壤发育在黄河冲积物母质上,矿物钾含量较高,在当前中低产农田中,尤其在有一定秸秆还田的条件下,施用化肥钾增产效果不显著,过多施钾会出现“奢侈性消耗”。在高产条件下,适当施钾对增产仍有一定作用。农田生态系统钾平衡研究对作物生产有重要意义。本文通过3年试验探讨了华北平原农田钾平衡和供钾能力。     

华北平原农田生态系统钾平衡研究

华北平原大部分田土壤发育在黄河冲积物母质上，矿物钾含量较高，在当前中低产农田中，尤其在有一定秸秆还田的条件一，施用化肥钾增产效果不显著，过多施钾会出现“奢侈性消耗”。在高产条件下，适当施钾对增产仍有一定作用，农田生态系统钾平衡研究对作物生产有重要意义。本文通过３年试验探讨了华北平原农田钾平衡和供钾能力。     

黄土高原南部农田水量平衡分析研究

本文依据长期田间实验资料,分析了黄土高原南部裸地及农田水量平衡特征,研究了不同水文年对其影响,得出在平水年年蒸散量与降水量呈平衡状态;在干旱年份年农田蒸散量远大于裸地,说明农田具较高的调节能力,有利于作物生长,干旱年作物影响到农田水量平衡的全过程。干旱年农田水量平衡值为负。台塬区作物(冬小麦)对农田水量平衡的强烈影响为3～5三个月;高原区为4～6三个月;与作物发育相一致。无论平水年还是丰水年,作物对年农田水量平衡值仅在作物旺盛生长时期有较大影响。高原区裸地、农田年蒸散量均高于台塬区,干旱年高原区农田蒸散量与平水年相等,说明高原区更利于作物的生长。     

农田黑土生态系统特征

本文通过对黑龙江省海伦市的典型中厚层黑土的水分循环、养分循环系统的分析研究，论述了农田黑土特殊的理化性状及其生态系统特征，明确其生产性能，以便于充分合理利用农田黑土资源。