玉米与不同植物间作对田间杂草群落动态变化的影响

2008年和2009年对玉米苗期-拔节期、喇叭口期-授粉期、成熟期田间杂草群落的密度、生物量和多样性进行监测。结果显示,玉米与向日葵、苜蓿、甘薯、花生间作系统中,玉米-向日葵间作模式能明显降低田间杂草总密度和生物量,但抑制效果随着玉米的生长,越到后期效果越不明显,第二年的抑制效果也明显弱于第一年。2008年,玉米-向日葵间作处理杂草总密度在苗期-拔节期、喇叭口期-授粉期、成熟期分别是对照的44.46%、43.64%和76.23%,总干重分别是对照的12.65%、20.77%和58.14%;2009年,总密度在各时期分别是对照的78.33%、81.19%和88.26%,总干重分别是对照的52.99%、88.28%和83.55%。此外,玉米-向日葵间作还能提高成熟期田间杂草的生物多样性,2008年多样性指数是对照的1.15倍,2009年是对照的1.13倍。玉米与苜蓿、甘薯、花生间作模式与对照相比不能降低甚至还增加了田间杂草的发生与危害,但均比对照提高了杂草的生物多样性。初步表明,玉米与向日葵间作,既能增加农田生态系统的多样性,又有一定的控制杂草效果。     

节水抗旱与喜水肥型小麦品种土壤水分消耗特性的比较研究

分别以节水抗旱型小麦品种邯5316和喜水肥型品种邯3475为供试材料,进行了不同品种类型冬小麦土壤水分消耗特性及根系生长规律的比较研究。结果表明:节水抗旱型小麦根系发达,灌浆后期,在只浇春季1水的情况下,抗旱型品种50～200cm土壤层根长密度占0～200cm总根长密度的56.3%,单株总根重0.33g,其中50～200cm根重占总根重的22%,而喜高水肥型品种在春季只浇1水的情形下各值分别为52.1%,0.25g,19.4%。根系发育与分布的结果是抗旱型小麦品种对土壤水分的利用率更高,是相同灌水处理喜高水肥品种的115%,是本品种春季灌3水处理的190%,其对土壤水分利用效率高可体现在0～200cm土体的各个层次上,特别是对100cm以下土壤层的水分利用率也较高。但结果同时表明,抗旱型小麦对土壤水分的充分利用在小麦、玉米两熟种植制度下,对夏玉米前期生长有一定的影响,应该注意对夏玉米前期的水分管理。     

华北平原玉米主产区不同养分调控方式对农田生态系统健康的影响—以河南省获嘉县为例

以河南省获嘉县的粮食主产区为例,采用主成分分析法对不同养分调控措施对农田生态系统健康影响进行评价。主要评价指标体系涉及了土壤物理、化学、生物性状以及作物指标,共17个指标。结果表明,玉米秸秆还田和小麦秸秆还田都可以明显改善土壤的物理性质;而对土壤化学性质的影响较为复杂,但总体上有利于土壤有机质的积累和速效养分的提供与保持;有机肥的施用,使土壤的物理性质、化学性质和生物性状方面都得到一定程度的改善。     

海河低平原区杨农复合模式内作物生产力与生态因子的关系

定位监测河北省衡水地区不同种植格局的杨农复合模式(杨树林龄为6～7年)内土壤含水量、PAR(光合有效辐射)和温度的变化,分析该地区杨农复合模式内作物生产力与生态因子的关系。研究表明,杨农复合模式的PAR较粮单作模式降低了32.43%～76.71%,土壤含水量降低了18.67%～42.75%,不同杨农复合模式的PAR和土壤水分间也存在显著差异(P0.05);复合系统的黑麦草生物量与PAR的相关性最大,饲用大豆生物量与PAR和0～40cm土壤体积含水量间的相关性都较大,相关系数均超过0.7500(P0.05)。提高杨农复合模式的PAR和土壤含水量均可有效提高作物生物量,鉴于该地区水资源缺乏,通过间伐或修枝等措施提高复合模式内的PAR是提高作物生物量的可行措施。     

太行山山前平原节水替代模式耗水特征分析

针对华北平原冬小麦-夏玉米模式的高耗水特征,结合当地作物生态适应性、粮棉安全及经济效益要求,从2003-2010年筛选确定了麦玉-春甘薯-春棉-春甘薯模式（粮棉薯）、黑麦草/春棉-花生-麦玉模式（粮棉油）、麦玉-花生模式（粮油）进行定位试验研究,分析3种模式替代麦玉模式的可行性。笔者重点研究了各模式的水分消耗特征,分析了一个轮作周期内（2006-2009）各模式土壤贮水量、耗水量、各层次体积含水量变化和水分平衡。研究结果表明：与麦玉对照相比3种替代型模式土壤贮水量和不同层次水分利用表现出显著茬口效应,可更好的实现年际间水分互补利用;粮棉薯和粮油模式比麦玉模式生育期节水18%以上,两种模式下土壤贮水量平均每年增加20 mm以上且与对照无显著差异,但这两种模式4年间土壤水分无效蒸发量显著高于对照。粮棉油模式与麦玉模式相比生育期节水5.4%,平均每年土壤贮水量增加13.8 mm,显著低于麦玉模式（21.9 mm）,水分无效蒸发与对照无显著差异。替代型模式土壤贮水量整体水平较高,土壤水分变化率相对较小。因此,粮棉薯模式和粮油模式节水效果较好,粮棉油模式无明显节水效果,但综合粮食安全,粮油模式为最优替代模式。     

华北低平原不同播种期春玉米的产量表现及其与气象因子的通径分析

针对华北地区种植春玉米面临的灌浆期高温胁迫问题,2011-2012年在河北省吴桥县开展了2个春玉米品种(郑单958播种于2011年,金海5号播种于2012年)的播期试验,以探讨气象因子与玉米产量间的关系,为通过调整播种期减轻春玉米灌浆期的高温胁迫提供理论依据。结果初步表明,不同播种期使春玉米灌浆时期发生变化,因而灌浆期气象因子特征表现出差异。4月上旬播种与其他播种期处理相比,春玉米灌浆期光水资源丰富,降雨量增加5.0~47.4 mm,日照时数增多41.0~70.0 h、气温日较差大0.2~0.6℃,但是,高温胁迫严重(≥33℃天数多达15 d,日均温高达28.4℃);5月中旬播种的玉米灌浆期高温胁迫轻（≥33℃天数仅有8 d,日均温平均26.0℃）,而光水资源相对充足;4月中旬、4月下旬和5月上旬播种的玉米灌浆期高温胁迫相对严重;5月下旬播种的玉米灌浆期高温胁迫相对较轻,但阴雨寡照严重。两年的籽粒产量由高到低的播种期依次是,4月上旬、5月中旬、5月上旬、4月下旬、4月中旬、5月下旬;郑单958和金海5号在4月上旬播种的产量分别达9912 kg hm^-2和11 046 kg hm^-2,在5月中旬播种的产量分别达9906 kg hm^-2和10 852.5 kg hm^-2,其他4个播种期的产量比前两个播种期低6.0%~28.2%。通径分析表明,4月上旬播种的玉米灌浆期气温日较差大、光照时数长,对千粒重和穗粒数的直接正效应大,从而缓解了高温胁迫负效应;5月中旬播种的玉米产量较高是因为躲避了灌浆期高温胁迫,但气温日较差和日照时数的正效应比4月上旬播种期的低,因此比4月上旬播种的产量低;4月中旬、4月下旬、5月上旬、5月下旬各播种处理的千粒重和穗粒数受高温胁迫或阴雨寡照影响较大,且气温日较差和光照时数正效应较小,产量下降明显。针对华北地区种植春玉米面临的灌浆期高温胁迫问题,2011-2012年在河北省吴桥县开展了2个春玉米品种(郑单958播种于2011年,金海5号播种于2012年)的播期试验,以探讨气象因子与玉米产量间的关系,为通过调整播种期减轻春玉米灌浆期的高温胁迫提供理论依据。结果初步表明,不同播种期使春玉米灌浆时期发生变化,因而灌浆期气象因子特征表现出差异。4月上旬播种与其他播种期处理相比,春玉米灌浆期光水资源丰富,降雨量增加5.0~47.4 mm,日照时数增多41.0~70.0 h、气温日较差大0.2~0.6℃,但是,高温胁迫严重(≥33℃天数多达15 d,日均温高达28.4℃);5月中旬播种的玉米灌浆期高温胁迫轻（≥33℃天数仅有8 d,日均温平均26.0℃）,而光水资源相对充足;4月中旬、4月下旬和5月上旬播种的玉米灌浆期高温胁迫相对严重;5月下旬播种的玉米灌浆期高温胁迫相对较轻,但阴雨寡照严重。两年的籽粒产量由高到低的播种期依次是,4月上旬、5月中旬、5月上旬、4月下旬、4月中旬、5月下旬;郑单958和金海5号在4月上旬播种的产量分别达9912 kg hm^-2和11 046 kg hm^-2,在5月中旬播种的产量分别达9906 kg hm^-2和10 852.5 kg hm^-2,其他4个播种期的产量比前两个播种期低6.0%~28.2%。通径分析表明,4月上旬播种的玉米灌浆期气温日较差大、光照时数长,对千粒重和穗粒数的直接正效应大,从而缓解了高温胁迫负效应;5月中旬播种的玉米产量较高是因为躲避了灌浆期高温胁迫,但气温日较差和日照时数的正效应比4月上旬播种期的低,因此比4月上旬播种的产量低;4月中旬、4月下旬、5月上旬、5月下旬各播种处理的千粒重和穗粒数受高温胁迫或阴雨寡照影响较大,且气温日较差和光照时数正效应较小,产量下降明显。     

保护性耕作技术适宜性区划的指标体系初探——以免耕为例

保护性耕作是国际农业可持续发展的重要支撑技术。但目前该技术类型种类繁多且零散、规范性差,限制了其大面积的推广应用。因此,亟需根据不同区域的自然、社会、经济条件来研究不同技术的空间适应性和布局,制定区域保护性耕作技术区划,为区域保护性耕作技术的推广应用提供科学支撑。基于以往对保护性耕作(以免耕为例)的研究成果,综合分析了免耕与自然环境以及社会经济环境之间的内在联系,利用层次分析法提出了免耕区划的指标体系,对免耕这项保护性耕作技术的适宜性区划进行了初步探讨,以期能够抛砖引玉,为保护性耕作技术区划的进一步研究提供参考。     

河北棉田复合种植模式水分利用比较研究

河北南部植棉区受麦玉两熟高耗水农作模式的影响,地下水位亏缺,生态恶化。受此影响,当地棉田在保证高效的同时也存在着节水或提高水分利用效率的需求。通过设计新型的棉田复合种植模式,从水分效益与经济效益两个方面对各种种植模式的水分利用情况进行比较分析,探讨不同种植体系的耗水规律,筛选出水分经济利用效率高、实现农田水分生态修复的棉花种植模式。研究结果表明：设计的5种种植模式中辣椒/棉花间作的水分经济利用效率（EWUE）最高,达60.29元/(mm?hm2),其次为马铃薯/棉花间作,因此,辣椒/棉花间作与马铃薯/棉花间作是该区域具有推广可行性的两种棉田种植模式。5种棉田种植模式能够维持田间水分的周年平衡,其中辣椒/棉花间作能够对地下水资源起到较好的生态补偿作用。黑麦-棉花轮作模式和苜蓿/棉花间作模式在利用深层水分方面更具比较优势。     

华北平原粮田替代型复合种植模式生态 经济比较研究

摘 要：通过定位试验,从生态经济角度对不同间作复合种植模式与传统种植模式进行对比分析,以寻求经济高效、生态安全的替代型种植模式,结果表明：(1)间作改善了作物的生长环境,提高了资源利用率,因而间作复合种植模式间作季节表现出明显的产量优势,间作复合种植模式单作季节产量明显增加。(2)禾豆间作不仅通过直接影响当季作物的产量形成来提高土地利用率,而且还通过对后作作物产量的积极影响来提高后作作物的土地利用率,从而提高复合种植模式整体的土地利用率。研究得出间作复合种植模式土地利用率全年提高了4.0%~7.0%。(3)间作复合种植模式在间作季及全年的农机械、农药、化肥的经济投入量减少,农机械、农药等措施的减少,降低了对农田土壤理化性状等的外来干扰,这对改善农田生态环境来说意义重大。(4)间作复合种植模式提高了各季及全年的经济效益和经济产投比。全年经济效益最高可达25067.7元/hm2,比对照提高了18.97%。综合以上结果,从改善农田生态、提高资源循环利用效率与提高经济效益等方面整体评价,禾豆间作复合种植模式可以作为传统麦玉连作的替代模式之一。     

能值方法在农业系统应用中的常见问题及其纠正思路探讨

能值方法是美国生态学家H.T. Odum在20世纪80年代创立的生态经济系统分析方法,近年来被广泛应用于农业系统分析当中。但是,目前已发表的大量论文中对于能值评价过程中的重要细节常会出现不同的处理方式,造成评价结果不确定性增加、可比较性降低,影响了能值评价方法在农业研究领域的深入应用和发展。因此,本研究梳理了国内外农业生态系统能值研究的基本概况,并总结了相关研究中常见的五大问题,包括:全球能值基准变化所引发的能值转换率选择混乱问题、农业生态系统评价边界界定的问题、农业生产过程环境资源贡献的不合理计算问题、农业生态系统投入资源的分类问题和系统能值投入与产出不守恒问题。在此基础上,基于我们目前的认识提出了相关问题的解决思路:第一,规范能值评价中的能值转换率(UEV)参数的选择原则;第二,基于"四维时空尺度"标准界定系统边界;第三,构建公式合理体现土壤、农业用水在农业系统能值分析中的能量贡献;第四,基于农业生态系统能值常用指标设定4组标准规范农业生态系统投入资源的分类;第五,遵循能值代数规则保证能值守恒。通过以上分析,以期引起广大学界的讨论和批评,共同促进能值方法在全球农业系统分析中的规范化应用。