免耕对华北地区潮土碳库特征的影响

以实施7年的中国科学院禹城综合试验站冬小麦-夏玉米轮作免耕长期定位试验场为对象,系统研究免耕条件下土壤总碳(TC)、有机碳(SOC)、无机碳(SIC)的变化,为进一步评价免耕措施对华北地区潮土碳库的影响提供数据支持。研究设置免耕秸秆覆盖(NTRC)、免耕施用有机肥(NTRR)、常规耕作(CT)3种处理,分析表层(0-20cm)及深层(20-60cm)土壤TC、SOC及SIC的变化特征和影响因素。主要结果为:NTRC和NTRR能够增加0-20cm土层TC含量及储量,但降低20-60cm土层TC含量及储量,0-60cm总碳储量表现为NTRC>CT>NTRR;与CT相比,NTRC能够显著增加0-20cm而降低20-60cm土层SOC含量及储量,NTRR增加了0-5cm土层SOC含量及储量,在5-60cm则呈降低趋势,0-60cm土层SOC储量表现为CT>NTRC>NTRR;NTRC增加了0-60cm土层SIC储量,而NTRR则影响较小。TC与SOC呈显著正相关(P<0.05),而与SIC呈显著负相关(P<0.05),说明总碳的变化趋势与SOC一致,与SIC相反。     

肥料施用及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响

采用静态箱／气相色谱（GC）法研究了等氮量的肥料施用以及环境因子对农田土壤CO2和N2O排放的影响。结果表明,肥料施用对农田土壤CO2排放的季节模式无明显影响,但是影响了N2O的季节模式。有机肥施用促进了小麦季土壤CO2和N2O的排放,后作玉米季施用化肥的情况下,仃机肥处理的土壤CO2与对照没有显著的差异,N2O排放通量和对照差异显著。虽然是等氮量施入,由于牛粪中有机碳和氮的可降解性要低于猪粪,施入土壤后对土壤中CO2和N2O排放的影响也要低于猪粪处理。除了受肥料施用的影响外,土壤CO2和N2O的排放还受环境因子如土壤温度和土壤水分的影响,相关分析结果表明,土壤CO2排放与大气温度、地表温度、土壤温度和土壤水分均呈显著正相关关系（P〈0．01）。土壤N2O排放只在对照处理中与土壤水分相关显著（P〈0．05）,施肥处理中,肥料效应掩盖了土壤温度和水分效应,使得相关性并不显著。     

滨海盐渍化土壤理化性质与小麦生产间的关系

为促进滨海区域粮食生产,以盐渍化麦田为研究对象,在测定土壤(0~20 cm)基本性质及小麦产量、生物量基础上,分析土壤肥力特征与小麦生产能力间的关系。结果表明,土壤含盐量与小麦产量、地上部生物量(生物量)呈极显著负相关(p0.01),其关系符合三次函数方程。若以4 500 kg hm-2作为最低目标产量,土壤含盐量应在3.1 g kg-1以下。土壤有机质含量与土壤含盐量呈显著负相关(p0.05),与小麦产量、生物量呈极显著正相关(p0.01)。土壤有机质含量增加能够降低盐渍化程度,促进小麦生产。将直接相连的下层(10~20 cm)与上(表)层(0~10 cm)土壤含盐量比值作为抑盐效率(E),来评价有机质的抑盐作用,表层土壤有机质含量与E符合二次函数方程,有机质含量超过19.1 g kg-1时,抑盐效果显著,可以作为土壤肥力培育目标值。此外,提高土壤速效钾含量对小麦生产也具有显著促进作用。研究结果对研究区域及相似地区进行土壤肥力培育和粮食生产具有重要意义。     

农业生态系统健康及其管理研究进展

生态系统健康是生态系统管理的目标。阐述了农业生态系统健康的概念、评价指标和评价方法,指出农业生态系统健康评价指标与标准的选择应根据其结构和功能将社会经济指标及资源环境指标有机结合,以客观评价农业环境资源承载力及农业生产发展方向,并科学管理农业生态系统。     

基于COTTON2K的华北平原和新疆2个棉区棉花耗水特征比较

利用校正过的棉花模拟模型COTTON2K对华北平原和新疆的棉花生产和耗水进行了模拟,分析2个地区棉花的耗水特征。结果表明,新疆石河子地区在水分充分供给条件下石河子的耗水量为655 mm,而禹城的耗水量为541 mm;石河子的平均产量几乎为禹城的2倍;同时分析了2个站点产量和耗水量的关系以及不同生育期耗水规律和降雨的同期性,结果表明禹城的降雨能满足棉花80%的需水量,灌溉时期主要集中在苗期和蕾期;石河子的降雨仅能满足棉花需水的21%;另外,石河子的水分利用效率大于禹城,但是新疆的棉花生产基本依靠灌溉,成本较高。     

底墒差异对夏玉米生理特性及产量的影响

研究了底墒差异对夏玉米生理特性及产量的影响。试验结果表明,在夏玉米生育期间极度干旱的条件下,以冬小麦生育期间灌拔节水和抽穗水(各40mm),夏玉米生育期间灌两水(共计100mm)的处理夏玉米产量最高,达7466.58kg/hm2。而且该处理的叶面积、光合速率、蒸腾速率等生理指标高于其余各处理,气孔阻力和叶温等生理指标则低于其余各处理,以上各生理指标的变化是由于前茬冬小麦不同生育期灌溉而造成的。本试验同时表明,研究作物的水分问题应与特定的种植制度相结合。     

华北平原粮食生产持续发展面临的困境与对策——以河北藁城粮食生产为例

华北平原粮食主产区在50年的发展历程中,随着农业集约化进程的加快及生产条件的改善,耕地生产力得到不断提高,就目前生产条件下,粮食生产仍然具有增产的潜力,但是却面临困境与矛盾,主要表现在：（1）持续高产与经济效益的矛盾;（2）持续高产与资源环境负担的矛盾;（3）优势产品缺乏和产业化开发的矛盾,在此基础上提出持续发展的5条原则：保障粮食安全,实现粮食持续稳产,适应市场经济,保障农民收入稳定提高,发挥比较优势,向规模化产业化方向发展,依靠科技进步,高新技术与传统技术相结合,坚持持续发展,节约资源,保护环境。     

山东省环渤海平原区粮食产出潜力与技术途径分析

为了给国家新增粮食生产能力规划布局提供依据,基于山东环渤海平原区目前耕地资源、种植制度及其生产力现状,估算了该区域内30个县(市、区)的粮食产出潜力。结果表明:通过扩大粮食种植面积和提高粮食单产具有新增粮食4.034 1×109 kg的潜力,具体技术途径为:①调整种植制度,通过将一年1熟种植棉花调整为小麦/玉米一年2熟种植粮食作物,可增加粮食产出2.364 7×109 kg;②开发利用耕地资源,通过改造治理盐碱荒地种植粮食作物可增加粮食产出7.755 5×108 kg;③实施均衡增产措施,通过提高现有粮田单产水平可增加粮食产出8.938 5×108 kg。无论是扩大种植面积,还是提高单产,增粮增产潜力较大的县(市、区)主要分布在黄河三角洲地区。粮食生产潜力开发的核心技术措施是进行洗盐排盐抑制耕层土壤返盐,改土培肥提高中低田地力,筛选配置耐盐作物品种、优化耕作制度,实施适度规模集中连片标准化技术。     

种养结合生产区农田磷素平衡分析——以山东禹城为例

根据养分平衡理论对种养结合区禹城农田系统磷素盈亏状况进行了计算分析,结果表明,从1980年到2005年该区域农田系统的磷素输入、输出和盈余均呈现增长趋势.按耕地面积平均磷素输入量由35.8 kgP2O5·hm-2·a-1增加到296.9 kgP2O5·hm-2·a-1,磷素输出量由29.6 kgP2O5·hm-2·a-1增加到148.0 kgP2O5·hm-2·a-1,因为输入增加速度大于其输出增加速度,导致磷素盈余量由6.2kgP2O5·hm-2·a-1增加到148.9 kgP2O5·hm-2·a-1;从空间差异来看.在I 1个乡镇中除2个乡镇的耕地表现为磷素亏缺外,其余9个乡镇的耕地均不同程度地旱现出磷素盈余,其中有1个乡镇的盈余量较低,按耕地平均为55.3 kgP2O5·hm-2·a-1,有7个乡镇的盈余量按耕地平均都在100.0 kgP2O5·hm-2·a-1以上,磷素盈余量最高的达到297.8 kgP2O5hm-2·a-1,远高于欧盟一些国家法令规定的农田磷素盈余限量标准.禹城农田系统磷素的大最盈余,主要源于化肥磷投入增加,特别是粪便磷的快速增长,所以,为了减少磷素盈余损失,应适量减少化肥磷投入,同时对粪便磷在区域内进行合理管理和调配施用.     

典型农业区农田土壤重金属潜在生态风险评价

采用野外采样和室内分析相结合的方法,以典型农业区山东禹城的农田表层土壤（0-20 cm）为研究对象,分析了土壤中重金属Cr、Ni、Pb、As、Hg、Cd、Cu和Zn的含量,探讨了土壤中重金属的含量与不同人类活动的关系并进行了潜在生态风险评估。结果显示,8种重金属的含量均超过黄河下游潮土区的背景值。潜在生态风险评估表明,当地的农田土壤Cr、Ni、Pb、As、Cu、Zn有轻度的生态风险,Hg和Cd存在较大的生态风险。城市化进程、畜禽养殖和污灌是造成土壤Cd高生态风险的主要因素,城市化进程和污灌也是造成土壤Hg高生态风险的主要因素。禹城各区域土壤受8种重金属的综合潜在生态风险程度大小依次为城郊农田〉污灌农田〉典型施肥农田〉井灌农田〉引黄灌农田,不同人类活动区域土壤Cd生态风险和8种重金属的综合潜在生态风险存在显著差异。