人为能量投入对农田生态系统净初级生产力的影响——以鲁西南地区为例

为了确定影响农田生态系统固碳能力的影响因子,在收集2000—2006年鲁西南地区农业生产统计数据的基础上,分析了该地区农田人为能量投入现状,并利用回归和逐步回归的方法研究了鲁西南地区人为能量投入对农田生态系统净初级生产力(NPP)的影响。结果表明：鲁西南地区农田人为能量投入中农膜的投入逐年增加,由2000年的14.6 kg/hm2增长到2006年的20.5 kg/hm2;化肥投入相对稳定(1200~1300 kg/hm2),但总量仍增加;农药的投入呈先增加后降低的趋势,2004年达到最高(11.03 kg/hm2);排灌机械、农用车辆的投入呈增长趋势,而单位面积劳动力的投入不断下降,2006年与2000年相比约减少0.65人/hm2。该地区农田生态系统NPP存在着东高西低的空间分布格局,历年均以东部（枣庄、济宁）高,平均NPP分别为616 g C/(m2?a)和588 g C/(m2?a),西部（菏泽）低,仅有448 g C/(m2?a);年际间呈现一定的波动性,但整体呈上升趋势。该地区农田NPP主要受人为能量投入的影响而与温度和降水的关系不大。单位面积化肥使用量、单位面积农膜使用量和农田灌溉比例在逐步回归模型中可以解释本区农田NPP方差的74.6%。因此,化肥、农膜、有效灌溉比等人为能量投入是影响该地区农田NPP提升的主要因素。     

粮食丰产科技工程对小麦全要素生产效率的影响——基于DEA-Malmquist方法

基于DEA-Malmquist方法对粮食丰产科技工程实施以来中国小麦全要素生产率(TFP)的变化进行分析.研究表明,该政策的实施显著促进了中国小麦产业全要素生产率的增长,华北地区已经成为中国小麦生产的优势地区.粮食丰产科技工程战略的实施已显成效,相关地区应利用发展时机不断提高生产技术和生产效率,确保中国小麦产业持久发展以保障粮食安全.     

耕地质量构成要素间的影响分析——以吉林省前郭县为例

耕地质量各构成要素的特点和相互间的影响,决定了耕地质量的外在表现。从构成耕地质量的自然因素和环境因素入手,研究具体区域耕地质量构成要素间的相互影响关系,以便针对耕地质量的特点,选择适宜的利用方式。本文以吉林省前郭县为研究区域,基于农用地分等成果和地球化学评估成果,分析该研究区内耕地质量构成要素的特点和相互影响关系。结果表明:在本研究区内耕地利用等与土壤肥力等呈正相关趋势,说明耕地生产能力随土壤肥力的增高而增大;耕地利用等与土壤环境健康等呈负相关趋势,说明研究区内的耕地利用方式对耕地的土壤环境状况造成了负面影响;土壤肥力等与土壤环境健康等呈负相关趋势,说明人们改善土壤肥力的方式,对土壤环境健康造成了负面影响。尽管目前研究区内耕地的土壤重金属含量尚未超标,但土壤环境健康等的变化趋势向我们发出了警示,应注意合理施用化肥农药,避免耕地土壤环境的恶化。     

云南滇西玉米施肥现状分析

为了更好地指导农户施肥,采用实地农户访问和田间调查典型区的设点方式,对云南省滇西地区的洱源县、隆阳区和永胜县玉米种植农户进行调查,分析了玉米施肥现状和偏生产力。结果表明：滇西地区玉米施肥主要以化肥为主,有机肥仅占12.3%~14.2%。洱源县、隆阳区、永胜县化肥施用量(N+P2O5+K2O)分别为535.0 kg/hm2、567.8 kg/hm2、505.1 kg/hm2,玉米产量分别为8962.5 kg/hm2、6986.8 kg/hm2、7923.2 kg/hm2。化肥(N+P2O5+K2O)偏生产力分别为23.9 kg/kg、15.5 kg/kg、24.3 kg/kg。以150~250 kg/hm2为氮养分的合理施用量,18.8%农户合理,而过量的农户占70.3%;以45~135 kg/hm2为磷养分的合理施用量,施磷不足和过量的农户分别占29.7%和20.3%;以30~90 kg/hm2为钾素养分的合理施用量,有26.6%农户合理,不足的农户占51.6%。因此,在滇西地区应减少玉米化肥氮的施用,提高玉米氮的偏生产力;增加磷钾肥的施用,提高其产量,获得较高的玉米磷钾偏生产力。     

基于近红外光谱技术的灵芝提取物掺假定量快速无损检测研究

为了探索快速测定灵芝提取物掺假(淀粉)含量的方法,采用近红外光谱扫描掺杂0%、5%、10%、20%、40%、60%、80%淀粉的灵芝提取物,对其光谱进行预处理和波段选择,并结合偏最小二乘法(PLS)建立灵芝提取物掺假定量快速无损检测方法。结果表明,使用多元散射校正(MSC)预处理方法,波数范围8 000~7 500、6 000~5 500和5 000~4 000cm~(-1),主因子数为8时,建立的偏最小二乘法模型的校正决定系数(R_(cal))、校正均方根差(RMSECV)、验证决定系数(R_(val))和验证均方根差(RMSEP)分别为0.9962、0.0249、0.9960和0.0241。运用该模型对验证集样品进行预测并统计分析,可知预测值与实际掺假值之间无显著差异。本研究为灵芝功能食品市场检测提供了方法基础。     

山西省冬小麦生产潜力时空分布与气象因子分析

估算一定区域内作物生产潜力,对于明确该区域作物生产力及其限制因子具有重要意义。采用农业生态区域法和生产潜力递减机制法估算山西省冬小麦生产潜力,并解析其与主要气象因子的关系。结果表明,2004-2013年山西省冬小麦平均光合、光温、气候和土地生产潜力分别介于63.63~74.81、10.86~12.97、3.68~5.65和2.71~4.73t/hm ²。山西冬小麦生产潜力分布特征为南部普遍低于中部地区,中部盆地地区普遍低于东西部高海拔地区。与2004-2008年相比,2009-2013年晋中西部地区和吕梁冬小麦光合和光温生产潜力有所增加,而晋中东部和长治东部的冬小麦气候和土地生产潜力有所降低。限制冬小麦气候和土地生产潜力的主要气象因子是生育期降水量和日平均温度。     

Carbon Depletion by Plowing and its Restoration by No‐Till Cropping Systems in Oxisols of Subtropical and Tropical Agro‐Ecoregions in Brazil

The continuous use of plowing for grain production has been the principal cause of soil degradation. This project was formulated on the hypothesis that the intensification of cropping systems by increasing biomass‐C input and its biodiversity under no‐till (NT) drives soil restoration of degraded agro‐ecosystem. The present study conducted at subtropical [Ponta Grossa (PG) site] and tropical regions [Lucas do Rio Verde, MT (LRV) site] in Brazil aimed to (i) assess the impact of the continuous plow‐based conventional tillage (CT) on soil organic carbon (SOC) stock vis‐à‐vis native vegetation (NV) as baseline; (ii) compare SOC balance among CT, NT cropping systems, and NV; and (iii) evaluate the redistribution of SOC stock in soil profile in relation to soil resilience. The continuous CT decreased the SOC stock by 0·58 and 0·67 Mg C ha⁻¹ y⁻¹ in the 0‐ to 20‐cm depth at the PG and LRV sites, respectively, and the rate of SOC sequestration was 0·59 for the PG site and ranged from 0·48 to 1·30 Mg C ha⁻¹ y⁻¹ for the LRV site. The fraction of C input by crop residues converted into SOC stock was ~14·2% at the PG site and ~20·5% at the LRV site. The SOC resilience index ranged from 0·29 to 0·79, and it increased with the increase in the C input among the NT systems and the SOC sequestration rates at the LRV site. These data support the hypothesis that NT cropping systems with high C input have a large potential to reverse the process of soil degradation and SOC decline. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

华北平原冬小麦总初级生产力的遥感监测

该文以华北平原冬小麦为研究区,验证MODIS-GPP产品数据在下垫面复杂的农田生态系统的适用性,及农田生态系统的碳源/汇功能。首先采用MODIS-NDVI产品数据,根据冬小麦物候特征,解译出冬小麦种植面积;然后与经过验证并校正后的MODIS-GPP产品数据估算华北平原冬小麦2010年生长季内的GPP总量;最后,由涡度相关实测数据估算出冬小麦的生态系统呼吸量（RE）和净生态系统生产力(NEP)。结果显示：MODIS-NDVI解译出的冬小麦面积结果与TM解译结果的用户精度高达90.6%,总体精度达87.2%;MODIS-GPP产品数据与涡度相关数据估算结果的复相关系数高达0.9227;2010年华北平原冬小麦生长季GPP约为6.24′108 kgC,约占该区所有植被GPP的21.3%;华北平原冬小麦固碳能力较强,净生态系统生产力（NEP）占GPP的58.7%。研究表明,MODIS-GPP产品数据满足华北平原冬小麦GPP统计精度需求,冬小麦生态系统对陆地生态系统起到了重要的碳汇功能。     

黄土高原植被净初级生产力时空变化及其影响因素

为了探明黄土高原地区植被生产力变化的驱动机制,该文基于MODIS传感器获得的MOD17A3数据,分析了黄土高原2000-2010年间植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化及其主要影响因素,并借助多元统计分析方法对引起NPP变化的自然和人为因素进行量化分析。结果表明:黄土高原植被总NPP从2000年的119 Tg(以C计)增加到2010年的144 Tg(以C计),年增速4.57 g/(m2·a)(P0.05)(以C计)。黄土高原约91%的区域NPP呈增加趋势,37%的区域增加趋势显著,主要分布在陕西、青海大部分地区、甘肃南部及宁南山区。整个黄土高原近11 a间NPP变化受自然和人为因素共同影响,其中退耕还林还草累计面积、帕尔默干旱指数(palmer drought severity index,PDSI)、耕地面积和人口数量是影响NPP变化的主要因素。退耕还林还草累计面积占四者总贡献率的43%,PDSI占40%,耕地面积和人口数量分别占13%和4%。对区域而言,由退耕还林还草工程引起的土地利用覆被变化是退耕区(陕北、甘肃东南部等)NPP增加的主要因素,而近年来干旱情况的缓解(PDSI呈上升趋势)则是青海、内蒙古等地NPP增加的主要因素。该研究对于黄土高原各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。     

小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。