农田生态系统中作物—昆虫—杂草的消长与农业环境

通过水旱作物轮换种植，探索与利用作物—昆虫（害虫和益虫）—杂草三大群落的消长与变迁规律，去发展生产，保持农田生态平衡，优化农业生态环境，最大限度地提高作物产量。     

硅肥对农田镉轻度污染水稻修复效果的研究

为探讨硅肥对农田土壤Cd污染的修复效果,在田间试验条件下,研究了不同硅肥处理对Cd轻度污染农田水稻的修复效果。结果表明:不同硅肥处理可以降低Cd轻度污染农田中水稻糙米Cd含量,降幅为2.02%~16.00%,提高土壤pH值0.36~0.45,降低土壤有效态Cd含量,降幅为34.88%~45.47%,水稻产量增加3.63%~6.23%,基施与叶面喷施联合施用硅肥对农田土壤Cd污染的修复效果最好。     

长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应

温度和水分是影响土壤呼吸的重要因素.利用室内培养试验研究因长期施用不同肥料造成有机质含量存在差异的土壤在不同土壤水分含量(30%WFPS、45%WFPS、60%WFPS、75%WFPS 和90%WFPS)和培养温度(5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃)下的土壤呼吸.结果表明,土壤水分含量和培养温度对土壤呼吸既表现出相互制约作用,在一定范围内又具有相互促进作用.施肥影响着土壤呼吸所需的最适水分含量,不均衡施肥处理的土壤呼吸所需最适土壤水分含量高于均衡施肥处理的土壤.培养温度也影响土壤呼吸的最适水分含量,土壤呼吸所需最适水分随培养温度升高而升高.土壤水分含量的增加可增加土壤呼吸的Q10.施肥特别是施有机肥而增加的土壤有机碳的释放速率是最快的.因此,气温升高和降水增加等气候变化趋势下,不利于通过施用有机肥来增加农田土壤有机碳储量.     

南川市三泉镇岩溶区农田生态系统有机碳密度

通过在重庆南川市三泉镇岩溶区选取样地进行植被样方观测、植被与土壤样品采集与实验分析,进而计算和讨论该区不同土地利用方式下农田生态系统植被碳密度、土壤有机碳密度和农田生态系统总有机碳密度.结果表明不同土地利用下农田生态系统无论是植被有机碳密度.土壤有机碳密度,还是整个农田生态系统有机碳密度都存在十分明显的差异.在4种农田生态系统土地利用类型中,冬水田的有机碳密度最高,两季田次之,旱地和菜地有机碳密度最低.而且土壤有机碳在农田生态系统有机碳密度的组成中占主导地位(占90%以上).因此,进一步发展生态农业,搞好生态环境建设,维持农田生态系统土壤有机碳储量的稳定是该区土地合理利用和农田生态系统碳减排的首要任务.同时通过改进耕作制度和措施,提高农业生产水平;不断探索农作物秸杆的综合利用,增加农田生态系统有机碳的滞留时间等措施也是农田生态系统碳减排的有效途径之一.     

农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

上海交通沿线农田土壤中PAHs分布特征及源解析

为探讨交通干线对周围农田土壤环境中16种优先多环芳烃（PAHs）累积的影响,采集了上海市交通干线旁与道路垂向分布的70个农田土壤表层样品及2个土壤柱样品,系统分析了土壤中16种优控PAHs的含量、组成及来源.结果表明上海交通干线旁农田表层土壤PAHs含量范围为23.16~21250.25ng/g,平均值为928.16ng/g,且随着与防护林距离的增加呈现出先下降后增加而后又下降的趋势,农田土壤柱中PAHs含量则表现出随着距土壤深度的增加而上升的趋势.基于正定矩阵因子分析（PMF）模型及特征因子比值法的来源辨析结果,表明表层土壤和土壤柱中的PAHs均主要来源于煤、生物质的燃烧及交通排放.     

华北平原农田硝态氮淋溶率和淋溶负荷估计

由于化肥过度施用且强度逐渐增加,华北平原氮淋溶问题日趋严重且造成了地下水污染风险.利用1991年以来公开发表的文献中290 组农田NO₃^--N 淋溶试验样本(淋溶率和10个影响因素),基于Bayesian递归回归树模型初步建立了华北平原农田NO₃^--N淋溶迁移过程统计模型.以2008年为例,基于华北平原县域合成氮肥、复合肥施用量和1 km×1 km的影响因素和土地利用(耕地)数据,最终得到1 km×1 km的华北平原农田NO₃^--N淋溶率和淋溶负荷及其不确定性水平.初步结果表明:①模型校准和验证R²分别达到0.832和0.829,模拟结果相对可靠;②华北平原耕地NO₃^--N的淋溶率具有显著的空间分异,其中位值为15.4%(R₅₀为12.6%~18.2%),其主要影响因素为土壤TN量、施N量、灌溉比例与降雨量的比值等;相应地,2008年淋溶负荷和淋溶量分别为995.1 Gg·a^-1(833.4~1156.7 Gg·a^-1);③NO₃^--N淋溶率较高的区域集中在太行山脉以东、黄河附近以及苏北的县(区、市),淋溶负荷贡献最大为河南(~37.7%)、江苏(~24.8%)和河北(~21.6%).     

合肥城郊典型农田溪流水系统沉积物磷形态及释放风险分析

2014年10月(秋季)和2015年4月(春季),针对巢湖二十埠河流域某一典型农业源头溪流水系统,就水塘、支流、干流和深潭等4种溪流构成模式,分别采集17、16、14和13份表层沉积物样.在分析测试的基础上,解析沉积物的磷形态及其季节性变化特征;并以多元统计分析技术,对4种构成模式开展聚类分析和差异性分析;通过对沉积物磷吸附指数PSI的计算和相关性分析,定量评估磷素释放风险,识别主要影响因素.结果表明:1溪流水系统沉积物TP含量变化范围为137.517~1 709.229 mg·kg-1,均值为532.245 mg·kg-1,各形态磷的平均含量高低排序为:IP(350.347 mg·kg-1)OP(167.333mg·kg-1)Fe/Al-P(78.869 mg·kg-1)Ca-P(56.343 mg·kg-1)Ex-P(6.609 mg·kg-1);2 4种构成模式中,各形态磷含量均表现出相同的变化趋势,即深潭干流支流水塘;3秋季时干流和深潭聚为一类、支流和水塘为另一类,春季时则干流、支流和深潭归为同一类;4方差分析表明,秋季时溪流不同构成模式之间的差异性指标更多;5沉积物PSI变化范围为24.49~69.94(mg·L-1)·(100 g·μmol)-1,且春季低于秋季,说明春季的磷素释放风险更高一些;6 PSI与Ex-P、IP和p H呈显著或极显著负相关性.     

不同种养结合区农田系统氮磷平衡分析

山东禹城和湖南桃源是位于我国不同地区均以种养生产为主的两个县(市),根据养分平衡原理对这两个县级区域尺度的农田系统氮、磷收支状况进行了计算分析,结果表明:自1980年以来,单位面积耕地上氮磷的输入量与输出量均表现为不断增加,但是,因为输入增长高于输出增长,导致农田系统产生较多氮磷养分盈余,两个地区存在明显差异。禹城农田系统氮磷盈余量呈逐年增长趋势,氮盈余量从133.8 kgN·hm^-2增加到目前的450 kgN·hm^-2以上,磷盈余量从6.2 kgP₂O₅·hm^-2增加到目前的148.9 kgP₂O₅·hm^-2;在其11个乡镇中有10个表现为氮盈余、9个表现为磷盈余,其中氮盈余量最多的高达841.8 kgN·hm^-2,磷盈余量最多的达到297.8 kgP₂O₅·hm^-2。桃源农田系统氮磷盈余量表现为先增后降,氮盈余量从100 kgN·hm^-2左右增加到2002年达到峰值253.7 kgN·hm^-2后,逐渐下降到目前的150.0 kgN·hm^-2左右,磷盈余量从20.0 kgP₂O₅·hm^-2左右增加到2002年的峰值95.9 kgP₂O₅·hm^-2后,下降到目前的34.4 kgP₂O₅·hm^-2;在其40个乡镇中有36个表现为氮盈余、26个表现为磷盈余,其中氮盈余量最高的达到561.7 kgN·hm^-2,磷盈余量最高的为171.1 kgP₂O₅·hm^-2。农田系统氮磷养分大量盈余主要是源于投入化肥量和承载粪便量较高,山东禹城明显高于湖南桃源,所以,为了减少养分盈余损失,应根据农田作物生长养分需求尽可能地减少化肥投入,并根据耕地粪便承载容量在区域内外合理调配畜禽粪便的施用。