四湖地区湿地农田土壤养分障碍与养分平衡及合理施肥

在分析湖北江汉平原四湖地区成土条件与特征的基础上．揭示了四湖地区湿地农田土壤主要养分障碍及农田生态系统养分平衡状况，并对水稻施肥的效应及合理施肥技术进行了研究．     

中国农田固碳减排发展现状及其战略对策

自20世纪80年代以来,农田固碳减排的动态变化日益成为全球的研究热点,它对于正确评价农业产业对全球气候变化的影响具有重要的理论意义。采取农业分区的方法,将我国划分为4个不同的农业区,并从区域植被覆盖、地理气候、品种、土壤性质、种植制度和施肥情况等方面,综合分析了各区域农田固碳减排的基本现状。通过对我国农田固碳减排的各个影响因素进行系统阐述,探明了耕作措施、水田种植面积、秸秆还田、施肥情况、轮作制度、土地利用方式和农田生态系统等是影响我国农田固碳减排的主要关键因素。同时,针对目前我国农田固碳减排的基本状况,提出了适合我国农田固碳减排的主要对策。文章认为,应从加强农田碳循环和土壤碳汇效应、合理调整农田土地利用结构、加强农田管理技术体系创新、加强农田生物固碳减排技术研究和注重降低农业生产温室气体的排放等方面开展系统研究,从而进一步增强农田的土壤固碳能力和减少温室气体的排放,达到我国农田固碳减排的最终目的。     

养分管理与农田杂草生物多样性和遗传进化的关系研究进展

施肥被看作是一项潜在降低农田杂草对作物干扰的有效农作管理措施。不同施肥处理可形成具有不同养分状况的土壤条件,而土壤条件的差异是导致杂草生物多样性的重要因素。论证养分管理可显著改变农田杂草发生状况和杂草生物多样性,强调了深入开展不同养分管理模式对农田杂草生物多样性和遗传进化影响研究的重要性,提出了如何利用养分管理措施调节农田杂草,在控制杂草对农业危害的同时,保持一定农田可控杂草生物多样性的科学问题。长期N、P和K平衡配施,可维持杂草群落和杂草种子库的生物多样性与稳定性,兼顾杂草控制和杂草多样性保护,实现平衡施肥的经济效应与生态效应的统一。同时,农业生态系统中不同养分管理措施条件下的地表光辐射变化特征、不同光辐射变化对杂草种群种子萌发及植株建立的影响、优势杂草种群的确定及其生理生态和遗传进化规律是今后研究的重点和难点。     

石灰性紫色土上磷肥老化过程中土壤Olsen-P的变化特征及其模拟

Olsen-P在石灰性土壤中被用来表征可被植物吸收利用的P,研究施肥处理后石灰性土壤老化过程中Olsen-P的动态变化特征,不仅对于指导石灰性紫色土合理施肥、提高磷肥利用率及农田作物生长管理有重要意义,还有助于控制磷素流失,减轻其对水体的污染.目前应用模型对Olsen-P在土壤中动态变化的研究已有报道[1],但对于肥料在老化过程中     

华北平原典型农业区土壤甲烷通量研究

利用静态箱法原位测定了华北农田不同施肥处理夏玉米和冬小麦生长季土壤甲烷的通量。结果表明 ,施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -79.8和 -2 1.6μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -4 3 .1μg·(m2 ·h) - 1 。未施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -110 .0和 -88.2 μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -95 .2 μg·(m2 ·h) - 1 。在不同生长季 ,各处理农田土壤甲烷通量均为负值 ,即土壤为大气甲烷的吸收“汇” ,在各个生长季施肥农田对甲烷的吸收量均低于未施肥农田 ,各处理冬小麦生长季土壤对CH4 的吸收量均低于同一处理的夏玉米生长季的吸收量 ;各处理甲烷通量具有较明显的季节变化 ,5月上旬至 9月中旬 ,土壤的甲烷吸收能力较强 ,其他时间吸收量较低 ;施肥土壤约比未施肥土壤对甲烷的氧化吸收能力降低 2 7%～ 76% ;试验区域内较大降水在一定时期内促进了土壤对甲烷的氧化     

崇明东滩旱作农田土壤磷素流失及其影响因素

对采用不同施肥和地表管理方式的梨园和菜地磷素的流失进行监测,研究了崇明东滩旱作农田土壤磷素的流失负荷、流失途径及其变化规律和影响因素,并分析了不同施肥和地表管理方式对农田土壤磷素流失的影响.结果表明,旱作农田土壤磷素径流流失、渗漏流失和泥沙流失浓度均超过水体富营养化总磷浓度临界值;土壤磷素流失以泥沙流失为主,泥沙总磷流失负荷占总磷流失总负荷的70.7%～82.2%;磷素流失主要发生在6、8和10月,这3个月总磷流失负荷占全年总磷流失总负荷的71.6%～73.0%.对磷素流失影响因素的相关分析表明,旱作农田土壤磷素流失与降雨量、降雨侵蚀力、径流量、径流水中总磷浓度等因素相关显著.与常规对照方式相比较,保持表土植被、覆盖地膜和精确滴灌,可减少旱作农田径流和泥沙产生量,降低总磷流失浓度,梨园和菜地总磷流失负荷消减率分别可达20.6%和12.6%.     

中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力

在利用反硝化-分解(DNDC)模型估算中国分县农田土壤碳库及其变化量的基础上,分析中国分省农田土壤碳库的饱和水平,估算各省市自治区农田土壤的固碳潜力,比较旱田与水田固碳能力的差异。结果表明:笔者所得到的中国农田土壤碳库的饱和水平可代表在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下农田土壤经过耕种后所能达到的碳含量的平衡值,为农田选择土地利用方式、耕作栽培措施和施肥方式以固定更多的碳素提供依据。在分布上,中国农田土壤碳库的饱和水平以华北地区较低,以华北地区为中心向外呈辐射状递增。在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下,中国农田土壤的固碳潜力为-0.969 Pg。从单位面积的固碳潜力看,以西藏自治区最高,黑龙江省最低;从分布看,从南向北有逐渐递减的趋势。中国水田比旱田有更大的固碳能力。     

农业源氨排放影响因素研究进展

氨(NH_3)作为大气中碱性气体,在雾霾形成中起着关键性作用,从源头上控制NH_3排放,对降低大气二次无机盐及PM2.5浓度水平,控制雾霾污染,大幅提升空气环境质量尤为重要。农业源NH_3排放是大气中人为源NH_3的主体,其主要来源于农田施肥和畜禽养殖。因此,总结农业源NH_3排放国内外研究进展,分析NH_3排放影响因素,对于了解其NH_3排放过程与特征,进而针对性提出控制措施具有重要意义。为此,就农田施肥和畜禽养殖NH_3排放影响因素的国内外研究现状进行了系统总结,结果发现,肥料类型、土壤理化性质、田间气象要素和施肥方式是影响农田施肥NH_3排放的主要因素;畜禽饲料性质、禽舍环境和清粪模式是影响畜禽养殖NH_3排放的主要因素。目前,农田施肥NH_3排放研究主要是从农田氮地球化学循环过程和粮食增产需求角度开展,而畜禽养殖NH_3排放研究主要从职业卫生健康角度开展,上述研究缺乏以NH_3排放环境暴露风险为目的的考量。因此,开展以环境空气为排放界面的农业源NH_3排污系数研究,制定农业源NH_3排放清单,并基于环境暴露风险,明确农业源NH_3排放优先控制区域,最终可为环境管理部门制定农业源NH_3排放分区控制技术体系、策略与路线图以及标准与政策法规提供理论依据。     

模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程

在室内降雨模拟试验条件下，研究暴雨径流中农田氮素养分流失及施肥处理的影响。结果表明，农田暴雨径流氮养分的流失量与累积径流量成正相关；施用NH     

施肥及秸秆还田处理下玉米季温室气体的排放

以华北地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在玉米整个生长季,运用静态箱法针对正常施肥及正常施肥结合秸秆还田处理进行了为期3年N2O排放通量的连续观测,并开展了1季CO2和CH4交换通量的研究.在玉米整个生长过程中施肥阶段N2O的排放量占到了总排放量的83%—96%,表明现有化肥的使用明显导致了农田N2O排放增加.与控制地相比,施肥和耕种可导致玉米田CO2排放明显增加,且正常施肥及秸秆还田样地CO2排放主要集中在苗期至吐丝期.控制地、正常施肥样地及施肥结合秸秆还田样地CH4的累积排放量均为负值,说明旱地土壤是CH4的一个汇.秸秆还田在一定程度上增加了玉米季N2O和CO2的排放量,但对CH4的吸收有所抑制.正常施肥样地和秸秆还田样地全球净增温潜势分别为-1392.8 kg C.hm-2和-179.2 kg C.hm-2,表明华北农田在现有耕作方式下是大气温室气体的一种重要汇.     

精确农业发展与我国农业生态工程创新

介绍了西方精确农业的主要目标及技术思想,比较了中国农业生态工程与精确农业的异同点。提出农业生态工程研究应正视自身发展中存在的问题,吸收精确农业有关原理及方法,在理论规范化,手段现代化,过程监测及其控制自动化,增加高新技术含量,与信息技术、机械工程专业有机结合,提高工程设计可操作性等方面的努力,推动农业生态系统设计与管理的信息化与知识化,逐步形成基于信息技术、生物技术及机械工程装备的农业生态工程技术体系。     

Evaluation of soil fertility using infrared spectroscopy: a review

Soil fertility is conventionally evaluated by soil properties such as C, N, and P contents. Evaluation of soil fertility is now becoming a routine work for soil management and crop production. However, laboratory-analysis based determination of soil properties is time and cost consuming, which is not suitable for precision agriculture. Here, infrared spectroscopy (IR) appears as an alternative and fast technique to measure soil fertility. The IR transmission method is generally used in soil qualitative analysis, while the IR reflectance can be used in soil quantitative analysis, and most of soil-related research is focused on reflectance spectroscopy. Infrared reflectance spectra, including diffuse reflectance spectra and total attenuated reflectance spectra, are involved in soil quantitative analysis. We observe an excellent performance of predicting soil C and N contents using IR spectra. Moreover, in most of cases the predictions of the contents of soil P, K, Ca, Mg, S, and some other microelements are satisfactory. Soil water, soil clays, and soil microbes can also be characterized and evaluated using IR spectroscopy. In recent years, a new method named infrared photoacoustic spectra was applied in soil analysis. Infrared-photoacoustic spectra is indeed more convenient for sample pretreatment and spectra recording, and the recorded soil spectra contain more useful information versus conventional reflectance spectroscopy. Though currently the application of infrared photoacoustic spectroscopy in soil analysis is limited, it appears promising to measure soil fertility. The application of infrared spectroscopy in soil fertility is largely dependent on spectra pretreatment and multivariate calibration due to strong interferences in the spectra. Partial least square (PLS) and artificial neural network (ANN) are two widely used mathematical tools in the prediction of soil properties, and more mathematical tools combined models will benefit the prediction performance. To make full use of soil infrared spectra, soil spectra library construction is needed in future, and a standard procedure should be first decided in the construction. Based on soil infrared spectra library soil fertility can be fast evaluated combining suitable mathematical model, which will play an important role in the sustainable agriculture.     

土壤空间变异性研究评述

在研究方法上，土壤空间变异性研究经历了由定性描述到传统统计学、再到地统计学的不断改进过程，而研究内容也由对单一特性的研究逐渐转向多特性的研究。土壤空间变异性研究虽取得了明显的进展，但也存在地统计学方法在实际应用中主观性太强，土壤综合特性的空间变异性研究、时空结合的变异性研究以及与数学模型有机结合研究不够深入等问题。文章在分析国内外研究现状的基础上，提出了亟待深入研究的若干问题，对这些问题的研究有助于“数字土壤”、“精准农业”和生态环境建设的实施。     

专家系统及其在农业与自然资源管理中的应用

阐述了专家系统的概念及其与传统程序、其它计算机辅助决策的区别，综述了专家系统在农业与自然资源管理中的应用现状及其日益重要的作用，探讨了农业专家系统的发展趋向。     

华北平原土壤肥力的变化与影响因素分析

通过对２０世纪以来华北平原土壤调查数据的分析对比，揭示了从传统农业向现代农业转变的过程中土壤肥力的变化。从总体上看，冀北地区的土壤肥力有所下降，而冀南和鲁西北地区有所上升。影响肥力变化的因子包括河流治理、施肥、高产品种使用后种植制度和土地利用程度的变化等等。     

试论我国有机无机肥料的配合施用

有机肥是我国肥料结构中的重要组成部分，是我国肥料中磷钾和微量元素的主要来源．有机无机肥料配合施用对于提高作物产量和农业持续发展具有重要意义．传统有机肥的生产和投入方式难以适应现代农业的需求．商品有机无机复肥是有机无机肥料配合施用的有力措施，它将推进有机农业现代化的发展．本文还讨论了有机无机肥料配合施用的一些基本原理．     

农村面源污染治理的政策与管理服务体系优化——以上海郊区农村为例

农村面源污染控制不仅是技术问题,也是管理体制与机制问题,探讨并完善农村面源污染治理的政策、管理与服务体系已成为当前研究的热点与难点。以上海郊区农村为例,梳理总结农村面源污染及其控制现状;在肯定当前治理效果的同时,识别其局限性,指出农业政策与环境保护政策的不协调、农村发展模式转变下制度与服务体系的相对滞后是根本原因;针对当前农村面源污染重要的贡献者——化肥、农药、畜禽粪便以及农村生活污水,分别从改革农业补贴制度、重构实现农村多重价值的制度以及完善农业生产服务体系等方面给出了治理的对策与建议。     

Quantifying secondary pest outbreaks in cotton and their monetary cost with causal-inference statistics

Secondary pest outbreaks occur when the use of a pesticide to reduce densities of an unwanted target pest species triggers subsequent outbreaks of other pest species. Although secondary pest outbreaks are thought to be familiar in agriculture, their rigorous documentation is made difficult by the challenges of performing randomized experiments at suitable scales. Here, we quantify the frequency and monetary cost of secondary pest outbreaks elicited by early-season applications of broad-spectrum insecticides to control the plant bug Lygus spp. (primarily L. hesperus) in cotton grown in the San Joaquin Valley, California, USA. We do so by analyzing pest-control management practices for 969 cotton fields spanning nine years and 11 private ranches. Our analysis uses statistical methods to draw formal causal inferences from nonexperimental data that have become popular in public health and economics, but that are not yet widely known in ecology or agriculture. We find that, in fields that received an early-season broad-spectrum insecticide treatment for Lygus, 20.2% +/- 4.4% (mean +/- SE) of late-season pesticide costs were attributable to secondary pest outbreaks elicited by the early-season insecticide application for Lygus. In 2010 U.S. dollars, this equates to an additional $6.00 +/- $1.30 (mean +/- SE) per acre in management costs. To the extent that secondary pest outbreaks may be driven by eliminating pests' natural enemies, these figures place a lower bound on the monetary value of ecosystem services provided by native communities of arthropod predators and parasitoids in this agricultural system.     

Facilitating resilient rural-to-urban sustainable agriculture and rural communities

ABSTRACT

This article contributes to efforts to validate a common set of parameters and principles of sustainable agriculture. Comparisons between alternative forms of sustainable agriculture and rural-to-urban community resilience are investigated. Conclusions are drawn between multiple sustainable/alternative agriculture systems and evaluated. A set of common baseline parameters and principles is proposed as a method of evolving a common structural framework for strengthening sustainability of agriculture and rural contexts. Concepts of rural-to-urban community sustainability are proposed, supporting sustainable agriculture contexts as rural and urban. In the twenty-first century, agriculture is becoming more diversified and less typified as a rural occupation. Urban agriculture is expanding as the need for fresh, affordable, accessible agriculture produce increases in urban areas. Evidence supports symbiotic relationships between sustainable agriculture and rural/urban communities, although some claim this relationship has not been clearly defined.

This article investigates sustainable agriculture from two perspectives. We ask ‘what are common parameters and principles of the various forms of sustainable agriculture,’ and ‘why urban-to-rural context.’ Organic agriculture parameters and principles are proposed as a conceptual framework toward establishing baseline parameters and principles for sustainable agriculture. Best management parameters of urban and rural sustainable agriculture in the United States and the United Kingdom are examined for their potential to develop a strengthening framework of parameters and principles of agriculture and rural-to-urban sustainability. These results are compared and evaluated for their effectiveness in redefining current sustainable agriculture practices, and their value in strengthening sustainable agriculture symbiosis with rural-to-urban community systems.     

农业磷素流失途径及控制方法研究进展

综合评述了农业磷素面源污染产生的原因及其控制方法方面的国内外研究进展。在控制磷污染源方面要注意磷肥用量和磷肥有效性的提高,减少磷素在土壤中的积累;在控制磷素流失方面要针对磷素地表和土体内迁移流失采取有效措施,减少磷素对地表水和地下水污染。磷素污染的治理关键是切断磷源和流失途径的联系,根据磷污染源的等级划分因地制宜地采取治理措施;要将磷和氮综合治理,制定适合我国国情的BMP管理模式。