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[硕士论文] 徐锋
生态学 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:农田生态系统碳循环对全球气候变化有着重要影响,将碳固定在土壤中是减少碳排放,缓解温室效应,提升土壤肥力的一项重要措施。间混套作等复合种植模式可增加单位面积内作物生物量,具有固碳潜力。同时,增施农业废弃物制成的有机肥是提升土壤有机质含量,减少环境污染的一项重要措施。本研究以田间试验为研究平台,设置玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(MM)、大豆单作(SS)3种栽培模式,不施肥(CK)、施用化学氮磷钾肥(NPK)、1/3化学磷肥用有机肥替代(NP2/3K+OM1/3)、1/2化学磷肥用有机肥替代(NP1/2K+OM1/2)4种培肥方式,探究不同栽培模式与培肥方式下作物地上部生物量和不同点位与深度土壤有机碳组分变化规律,以期为农业生态可持续发展提供理论依据。研究主要结果如下:
  (1)同种栽培模式下,施肥显著提高了作物地上部生物量和籽粒产量;所有培肥方式下玉米-大豆套作系统的土地当量比(LER)均大于1,说明套作模式较单作模式处于明显优势。套作模式下,玉米秸秆产量以NP2/3K+OM1/3处理最高,而玉米籽粒产量以NPK处理最高,其次是NP2/3K+OM1/3和NP1/2K+OM1/2处理;大豆秸秆产量表现为3种施肥处理(NPK、NP22/K+OM1/3、NP1/2K+OM1/2)显著高于CK,大豆籽粒产量表现为NPK、NP2/3K+OM1/3处理下显著高于CK。
  (2)耕层(0-20cm)土壤因受到施肥、耕作等人工管理的强烈影响,各处理土壤总有机碳(TOC)含量变异较大,其中套作模式在各培肥方式下耕层土壤TOC均显著高于单作模式,而亚耕层(20-40cm)土壤TOC含量受栽培模式及培肥方式影响较小。
  (3)在所有培肥方式下,套作模式耕层土壤易氧化有机碳(EOC)均显著高于单作模式。单作模式下,玉米和大豆耕层土壤EOC含量均以NP11/K+OM1/2处理最高,分别较CK处理提升了18.9%和8.8%。套作模式下,玉米带耕层土壤EOC含量在NP2/3K+OM1/3处理下显著高于NPK和CK处理,分别提高了10.7%和23.2%;大豆带耕层土壤EOC含量在NP1/2K+OM1/2和NPK2种培肥方式下显著高于CK,分别提升了5.5%和10.6%。
  (4)耕层土壤微生物量碳(MBC)含量高于亚耕层土壤,施肥处理高于不施肥处理,套作模式耕作层土壤MBC含量高于单作模式。单作模式下,玉米和大豆耕层土壤MBC含量均以NP1/2K+OM1/2处理最高,分别较NP2/3K+OM1/3、NPK、CK3个处理提高了10.6%和13.9%、8.7%和5.8%、39.3%和20%。套作体系模式下,玉米带耕层土壤MBC含量以NP1/2K+OM1/2模式处理最高,较NP2/3K+OM1/3、NPK和CK分别提高了16.3%、10.3%和14.2%。
  (5)施肥显著提高了耕作层土壤DOC含量,且随有机肥施入量的增加,土壤DOC持续升高。由于土壤DOC受到雨水淋溶影响较大,所以亚耕层DOC变化与耕层具有一致性。
  综上,少量化肥用有机肥来替代既可保证作物不减产,又可提升土壤有机碳各组分含量,维持较高的土地生产力,同时实现农业废弃物的循环利用。
[博士论文] 郭梨锦
作物栽培学与耕作学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:土壤有机碳与土壤的健康和生产力密切相关。以免耕和秸秆还田是提高土壤有机碳含量的有效措施。尽管有研究报道了不同耕作措施与秸秆还田方式对作物产量、土壤有机碳库和微生物多样性的影响,然而,免耕与秸秆还田下土壤有机碳库的微生物驱动机制尚未明确。因此,研究免耕与秸秆还田对土壤有机碳库、温室气体排放和微生物多样性的影响,以及土壤有机碳库的微生物驱动机制,具有重要意义。本研究于2012-2014年在湖北省武穴市大法寺镇的试验基地进行,以我国长江中下游典型的稻麦种植系统为研究对象。大田试验采用裂区试验设计,其中耕作措施(常规翻耕与免耕)为主区,秸秆还田方式(前茬作物秸秆全量还田和秸秆不还田)为副区,共有4个处理,3个重复,共计12个小区,处理分别为:翻耕+秸秆不还田(Conventional intensive tillage with straw removal,CTNS)、翻耕+秸秆还田(Conventional intensive tillage with straw returning,CTS)、免耕+秸秆不还田(No-tillage with straw removal,NTNS)与免耕+秸秆还田(No-tillage with straw returning,NTS)。经过3年的稻麦种植,主要的试验结果如下:
  (1)耕作措施与秸秆还田方式显著影响表土层(0~5cm)土壤有机碳(Soilorganic carbon,SOC)、可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、微生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和土壤团聚体SOC。与翻耕相比,免耕处理下土壤SOC、DOC、MBC、2~1mm和1~0.25mm土壤团聚体SOC含量分别提高了2.3%~15.5%、8.8%~12.6%、15.1%~39.8%、4.6%~19.9%和13.4%~14.6%。与秸秆不还田相比,秸秆还田提高了SOC、DOC、MBC、2~1mm和1~0.25mm土壤团聚体SOC的含量,分别为6.5%~9.5%、13.0%~29.9%、18.1%~33.3%、12.5%~17.4%和6.2%~7.0%。
  (2)耕作措施与秸秆还田方式显著影响表层土(0~5cm)CO2和CH4的累积排放量,然而对土壤N2O排放无显著影响。与翻耕相比,免耕处理CO2排放量和CH4排放量分别降低7.2%~19.8%和5.8%~19.7%。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理CO2排放量和CH4排放量分别增加了9.1%~4.1%和18.6%~232.9%。
  (3)耕作措施与秸秆还田方式显著影响表层土(0~5cm)土壤微生物群落结构。与翻耕相比,免耕处理土壤细菌的生物量、辛普森指数和香农指数分别提高了45.4%~74.6%、2.3%~3.4%和6.1%~12.2%,然而,免耕处理革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)和单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸(MUFA/STFA)分别降低了12.0%~25.4%和28.2%~42.3%。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理的土壤细菌生物量、MUFA/STFA、辛普森指数和香农指数提高了20.6%~58.1%、5.9%~30.0%、3.1%和12.8%,然而秸秆还田处理降低了G+/G-9.5%~20.7%。
  (4)耕作措施与秸秆还田方式显著影响表层土(0~5cm)土壤微生物功能多样性。与翻耕相比,免耕处理土壤微生物的香农指数、辛普森指数和均匀度指数分别提高了1.9%~7.1%、0.3%~1.3%和1.3%~2.7%。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理土壤微生物的香农指数、辛普森指数和均匀度指数分别增加了17.1%~25.5%、12.0%~27.5%、19.6%~33.7%、1.1%~8.8%、0.2%~1.5%和1.3%~3.8%。
  综上所述,经过3年的稻麦种植,本研究发现免耕与秸秆还田是增加长江中下游稻麦种植系统的土壤有机碳含量的有效途径。耕作措施与秸秆还田方式通过影响细菌群落,改变了2~1mm土壤团聚体有机碳含量和甲烷排放,从而影响土壤有机碳含量。然而,免耕与秸秆还田下土壤(0~20cm)有机碳库微生物驱动机制,还需要长期定位试验进一步研究。
[硕士论文] 赵伟
环境工程 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:农业生产中作物产量的增加离不开磷肥的投入,但投入过量,会招致资源浪费、生态环境失衡;为解决这个问题,一系列提高磷素利用率、减少磷素流失的技术应运而生。本文以四川农业大学教学农场大田试验为研究对象,试验设置了玉米-大豆套作(M/S)、玉米单作(M)、大豆单作(S)三种种植模式和常规施磷肥(CP)、减施磷肥20%(RP)、不施磷肥(P0)三个施磷水平,研究不同的种植模式和施磷水平下作物产量、干物质积累量及其吸磷量、磷素利用率、土壤磷素有效性及磷的吸附-解吸特征,在保障作物产量的同时,又能降低磷素流失风险的种植调控技术,得到如下结果:
  (1)单位土地面积内,套作模式与单作模式相比,显著提高了作物地上部干物质积累量、籽粒产量、作物吸磷量和磷素表观利用率。玉米单作模式下,随施磷量降低,玉米籽粒产量、地上部干物质积累量、吸磷量降低,大豆单作模式下,随施磷量降低,大豆籽粒产量、地上部干物质积累量、吸磷量降低,而两种单作模式的磷素表观利用率均有所提高,但差异不显著;而在玉米-大豆套作模式下,RP处理与CP处理相比,玉米和大豆的地上部干物质积累量、作物吸磷量、磷素表观利用率均有所增加,其中,磷素表观利用率显著提高,玉米和大豆分别提高了35.6%和41.8%。
  (2)三种施磷水平下,与单作模式相比,套作模式显著提高了玉米带和大豆带土壤全磷、速效磷和酸性磷酸酶活性,其中土壤全磷平均值分别提高了8.7%和7.5%,速效磷平均值分别提高9.4%和14.8%,酸性磷酸酶活性平均值分别提高了13.1%和9.0%。套作体系下,RP处理与CP处理相比,玉米带和大豆带土壤速效磷含量分别提高了13.3%和10.0%,酸性磷酸酶活性分别提高了17.5%和4.0%。玉米带土壤磷组分除了NaOH-Pi和Residual-P,其余的磷组分均展现出套作低于单作,且差异显著。与大豆单作相比,套作模式下,大豆带土壤的NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po、NaOH-Pi、NaOH-Po和HCl-Pi均有所降低,且差异均达到显著水平。施磷条件下,无论是单作还是套作RP处理各个磷组分均显著低于CP处理,以玉米-大豆套作模式下减施磷肥20%(M/S-RP)最低。
  (3)在M/S-RP处理下,土壤对磷的最大吸附量(Xm)最大,固液体系吸附溶质的缓冲能力(MBC)也最大,单位吸附量的解吸量(b)最小,地表径流中总磷含量较低,表明其对磷的固持能力较强,能够有效降低磷素流失风险。
  总之,玉米-大豆套作模式中减施磷肥20%左右,作物的地上部干物质积累量、产量、磷素吸收利用、控制磷素流失等方面明显优于其他处理,对增产节资和降低磷素流失风险方面有重要作用,是可以考虑推广应用的技术。
[硕士论文] 董永威
作物栽培学与耕作学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:本研究以甘蔗品种柳城05/136和马铃薯品种费乌瑞它为试验材料,新植蔗行距为1.3m,甘蔗砍收后在蔗行间作冬马铃薯,设置覆土(T1)、甘蔗叶覆盖(T2)、黑膜覆盖(T3)三种不同覆盖方式,以马铃薯单作覆土(CK1)和宿根蔗单作(CK2)为对照,比较宿根甘蔗行间间作冬马铃薯以及不同覆盖栽培对马铃薯和宿根蔗生长、产量的影响。主要研究结果如下:
  1、间作及不同覆盖对冬马铃薯生长发育的影响:冬马铃薯出苗方面,间作对冬马铃薯的出苗速度及最终出苗率影响均不明显,不同的覆盖物对出苗的速度影响较大,间作覆土处理的马铃薯出苗时间比覆盖蔗叶和黑膜的早,但最终的出苗率各处理间差异不显著;间作覆土处理的株高均低于马铃薯单作,但间作蔗叶覆盖和黑膜覆盖在株高、总干物质积累量、块茎干物质积累量方面均高于间作覆土栽培和马铃薯单作。
  2、间作及不同覆盖对冬马铃薯生理生化性状的影响:间作及不同覆盖对马铃薯根系活力、叶片SPAD值、叶片硝酸还原酶活性及叶片氮、磷、钾含量均有不同程度的影响;间作覆土处理的根系活力和叶片SPAD值、叶片钾含量在生育前期均高于单作,硝酸还原酶活性在生育后期高于单作,不同覆盖处理中,各生理指标蔗叶覆盖和黑膜覆盖均高于间作覆土处理。
  3、间作及不同覆盖对冬马铃薯产量、品质性状的影响:在马铃薯产量性状方面,间作显著降低了马铃薯每ha的株数、产量及单株结薯数、单株薯重、商品薯率,而不同覆盖处理中,覆盖黑膜和蔗叶均能改善马铃薯的产量性状,并获得了显著的增产效果,其中,黑色地膜覆盖的增产效果优于蔗叶覆盖。品质性状方面,间作对马铃薯品质性状影响不显著,但蔗叶覆盖和黑膜覆盖均提高了马铃薯淀粉含量并降低了还原糖含量,从而提高了马铃薯品质。
  4、间作及不同覆盖对生态效应的影响:在不同耕作层土壤温度和土壤含水量方面,间作的马铃薯土壤温度和含水量在一定程度上都高于单作马铃薯;黑膜覆盖显著提高了冬季低气温条件下不同土层土壤的温度及水分,蔗叶覆盖对土壤温度和水分的增加效果不如黑膜覆盖,其中增温的效果又不如保水的效果;间作与马铃薯单作相比,减少了田间杂草量,而蔗叶覆盖处理和黑膜处理在此方面更优于间作覆土,其中以蔗叶覆盖效果最好。
  5、间作及不同覆盖马铃薯对宿根蔗生长的影响:甘蔗出苗初期,间作覆土处理出苗数上高于甘蔗单作,但后期单作超过间作,不同覆盖处理中蔗叶覆盖出苗数均处于最低;间作及不同覆盖对甘蔗叶片SPAD值的影响不显著;产量性状方面,只有黑膜覆盖处理的有效茎数和产量高于甘蔗单作,但蔗叶覆盖对单茎重和茎径有促进作用;品质性状方面,间作及覆盖物栽培的甘蔗锤度、蔗糖分均高于甘蔗单作,其中以蔗叶覆盖最优;经济效益方面,蔗田间作马铃薯的经济效益均高于甘蔗单作,其中以黑膜覆盖利润最高。
[硕士论文] 谢红英
作物学 广西大学 2018(学位年度)
摘要:本试验为研究适合与红麻间作的大豆品种以及间作模式,在广西南宁和河池两地开展了试验,设置了单作红麻、单作大豆、1行红麻间作1行大豆(间作1)和1行红麻间作2行大豆(间作2)四种种植模式,以期筛选出适合红麻大豆间作的大豆品种和适宜的田间种植模式,为红麻大豆间作高产栽培技术提供科学依据并为广西红麻大豆间作种植方式的推广提供理论支撑。主要进行以下几个方面的研究:(1)、红麻与大豆间作对红麻和大豆植株生长发育的影响;(2)、红麻与大豆间作对红麻和大豆产量性状的影响;(3)、红麻与大豆间作对土壤养分的影响。主要的研究结果如下:
  1、在所有的间作处理中,间作2种植模式下,大豆品种A2整体表现最优,大豆和红麻的复合产量也最高。在间作2种植模式下,大豆品种A2产量较高,其株高、茎粗、主茎分枝数、功能叶的SPAD和叶面积以及干物质积累量等都显著高于单作模式;此种植模式下红麻的单株干皮重显著高于单作,是单作麻的1.88倍。
  2、在广西南宁和河池两地的种植中,间作2种植模式下,红麻与大豆的农艺性状、产量以及土壤养分表现都较好,整体优于单作和间作1种植模式:
  (1)红麻与大豆间作对红麻和大豆的生长发育都起到促进作用。在间作1模式和间作2模式下,红麻的株高、茎粗、皮厚和大豆的株高,SPAD均高于单作模式。在大豆干物质积累量方面,间作2模式高于间作1模式。
  (2)红麻与大豆间作提高了大豆和红麻的产量。在间作2模式下,大豆品种A2和A5的单株荚数和单荚粒数等产量构成因素都显著高于单作。间作2模式下红麻单株皮重、单株骨重、全鲜重,单株干皮重以及复合产量最高。
  (3)红麻与大豆间作提高了土壤碱解氮含量和全氮含量。南宁试验田间作2种植模式下,大豆根区土壤的碱解氮含量最高,达123.28mg/kg,红麻及大豆根区的土壤全氮含量显著高于单作。河池试验田不同间作模式下,红麻和大豆根区土壤的碱解氮含量都显著高于单作,且间作2种植模式下,红麻根区土壤的碱解氮显著高于间作1种植模式;间作1和间作2种植模式下土壤的全氮含量都显著高于单作。
[硕士论文] 胡斐
农业推广 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:为明确种植密度对不同类型玉米生长,以及玉米/大豆间作体系中玉米不同种植密度对间作菜用大豆产生的影响,实现玉米/大豆间作体系的高产高效。本研究于2016年4月至8月以登海605(矮杆紧凑型玉米)、川单428(中杆中穗型玉米)、长玉13(高杆大穗型)和菜用大豆为试验材料,在同一施肥条件下,玉米和大豆间作,玉米设置45000(D1)、52500(D2)、60000(D3)和67500株/hm2(D4)4个种植密度,对玉米和大豆的生长动态、干物质积累、养分吸收利用、产量及体系经济产值进行了研究。主要研究结果如下:
  (1)在提高玉米种植密度后,各类型玉米群体产量和地上部干物质积累量显著增加,在密度为D4时达最高值,其中登海605、川单428和长玉13产量分别为7526kg/hm2、8071kg/hm2和9649kg/hm2。但密植有一定的负面效应,玉米果穗千粒重、穗行数和穗粒数等性状降低,从而导致单株玉米产量下降,密度增产效应减弱。在种植密度增加后,各类型玉米群体花后干物质贡献率出现降低,但茎秆和叶片的花后干物质转运量增加。高杆玉米花后干物质贡献率、茎和叶的干物质转运量与转运率高于中杆玉米和矮杆玉米,而矮杆玉米受密度影响更大。
  (2)三种玉米氮磷钾总积累量受到种植密度的显著影响,种植密度越高,氮磷钾总积累量越大,氮磷肥偏生产力增加,玉米植株地上部各部位氮磷含量却表现出一定的下降。由吐丝期到收获期,各营养器官向籽粒转移养分,地上部各营养器官氮磷积累量和含量在收获期降低。同时,不同品种玉米各部位氮磷钾含量和积累量差异显著,长玉13籽粒氮磷吸收量和氮磷肥偏生产力明显高于川单428和登海605,高杆玉米养分积累优势明显。
  (3)间作菜用大豆的产量和干物质积累量随着玉米种植密度的增加逐渐降低。除此之外,玉米种植密度增加,菜用大豆氮磷钾总积累量和氮磷肥偏生产力显著降低,但各处理间氮磷收获指数及利用效率差异不大。
  (4)玉米种植密度不同,玉米/菜用大豆体系的经济产值差异明显,其中矮杆紧凑型玉米登海605/大豆和高杆大穗型长玉13/大豆的体系产值在52500株/hm2最大,而中杆中穗玉米川单428/大豆体系产值在60000株/hm2最大。
  综上所述,提高种植密度,可以明显增加玉米产量、生物量和养分利用效率,但玉米种植密度增加,间作菜用大豆生长受到限制,体系的经济产值出现下降,在长玉13种植密度为52500株/hm2时体系产值最大,因此,保证玉/豆间作体系中玉米适宜的种植密度和品种,是体系高产高效的关键。
[硕士论文] 郭昊
机械工程 宁夏大学 2018(学位年度)
摘要:数字高程模型(DEM)是一组使用有序数值阵列形式表示地面高程的实体模型,是对地面形态的数字化形式表达。由于精细农业的普及,农田平整土地前进行土方量计算时,需要数字地形图DEM。且高精度DEM可以为自动驾驶系统提供先验地图以提高自动驾驶精度。目前对于制作高精度DEM,一般都采用水准仪,全站仪,激光测高仪等专业仪器或结合各类空间插值方法进行制作。但由于大型农场的大量普及,且规模较大。对于现代化农场来说,所需劳力不多,却拥有土地可达上百亩。目前,大部分农场都已为农用拖拉机加装了经由GPS导航的自动驾驶系统。因此,在本研究中,为提高效率,节省经济成本和学习成本,结合目前农场现有设备,提出一种仅利用农机自动导航驾驶系统配合RTK-GPS技术,收集GPS点云数据并配合使用合适空间插值方法对数据进行处理,以生成山区丘陵地带田地高精度DEM的新建立方法,并对该方法进行详细总结研究,以确定其实用性。
  本论文的研究方法与结论如下:
  (1)利用农场现有设备,使用RTK-GPS技术,为自动导航农用拖拉机挂载高精度GPS接收机和惯性测量单元(IMU)作为测量工具在田地内进行耕作,耕作时记录下GPS数据和IMU数据,并同步保存。将记录得到的GPS、IMU数据进行筛选处理。保留的高精度GPS数据投影至地面,生成地面点云数据,作为内插的原始采样点(Ps)。
  (2)对所有采样点(Ps)点云数据的空缺部位利用dynamic、Cubic、Triangle Lineal、Natural、Nearlist空间插值方法进行内插处理,生成网格插值数据(Pi),使Pi作为生成DEM的原始数据。
  (3)提出了一种Dynamic插值方法,该插值方法具有搜索范围广和高度灵活性特点,且利用该方法生成的DEM不仅能在DSP(double side pre-known)区域和SSP(single side pre-know)区域满足精度要求,在NP(none pre-known)区域通过重复采集数据也可生成满足精度要求。
  结论显示:仅利用农机自动导航驾驶系统配合RTK-GPS技术,收集GPS点云数据并配合使用合适空间插值方法对数据进行处理,以生成山区丘陵地带田地高精度DEM的建立方法。
[硕士论文] 王琦琪
区域发展 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地,有玉米大豆轮作的传统。2008年后出于对经济利益的追逐大面积推广玉米连作,引发土壤理化性质变差、温室气体排放增加等生态问题和玉米库存积压的经济难题。在此背景下,国家多次发文提出在东北地区恢复粮豆轮作,在试点区开展“一主(玉米—大豆轮作为主)四辅”轮作和“三区轮作”模式,让土地休养生息。但实地调研发现,黑龙江省由南到北积温条件相差较大,各地在轮作时面临困难。本文以积温带划分为基础,运用作物生长模型模拟不同种植模式对土壤和气体排放产生的影响和作物单产情况,运用综合指数法计算各地不同轮作模式的经济生态总效益,提出黑龙江省南部、中部、北部适宜的轮作模式,同时收集玉米大豆成本收益数据,得出玉米大豆收益达到平衡点时两者的合理比价,通过调整比价使玉米大豆收益平衡进而保障轮作模式的可持续性。通过实地调查和实证分析,本文得出如下结论.
  (1)轮作模式选择困难和作物收益差距大等是轮作开展面临的主要问题。大豆播种面积和玉米播种面积之比由2015年的0∶4∶1上升至2016年的0∶6∶1,但不同区域差别较大,黑龙江省中部及北部玉米改种大豆面积较大,南部地区仍然以种植玉米为主,轮作作物的产量(27.76%)和价格(25.67%)是影响农民选择轮作的重要考虑因素。轮作试点中存在的主要问题有首先,轮作模式不合理,在作物选择上以玉米大豆为主,对其他作物种植没有补贴,另忽视地区自然条件的差异性,北部地区难以开展轮作,第二,大豆单产与玉米相比较低且玉米大豆比价不合理导致大豆收益少于玉米,农民对种植大豆积极性较差。
  (2)不同区域适合的轮作模式不同。利用DNDC模型模拟不同作物轮作模式对土壤和大气环境产生的影响,结论表明大豆参与的轮作模式对土壤全氮的保持和提高有重要作用,并能减少温室气体(主要是二氧化碳)的排放,从经济效益来说,南部米米米豆的产量相对较高,中部各个模式差距较小,北部地区大豆单产更有比较优势。运用综合指数法对不同地区各个种植模式进行生态经济效益加总,认为南部(第一、二积温带)最佳轮作模式是两年或三年玉米+一年大豆,中部(第三积温带)最佳轮作模式是玉米大豆一年一轮,北部(第四、五积温带)的最佳轮作模式是两年或三年大豆+一年其他作物。
  (3)在目前的单产水平下,玉米大豆的合理比价为1∶2∶94。对作物比价和播种面积做相关性分析,表明作物比价是影响播种面积变化的重要原因。建立计量模型公式,计算得出在玉米、大豆达到收益平衡点时的比价为1∶2∶94。轮作补贴可以根据目前单位面积上玉米大豆的不合理比价与合理比价之间的相差值确定,缩小玉米大豆收益差,保障轮作模式的实施。
  基于上述结论,为在东北黑土区进一步落实粮豆轮作政策,文章提出如下建议:(1)通过政策调整玉米大豆比价,使两者收益平衡,(2)发挥政府引导作用,合理安排轮作模式;(3)降成本、提单产,增加大豆种植收益。
[硕士论文] 崔景明
生物学 河南师范大学 2018(学位年度)
摘要:目前华北平原南部农业生产中小麦-玉米复种连作一年两熟的种植模式非常普遍,但同时在局部地区也逐渐显现出部分土壤养分失衡、化肥投入量偏大等问题。为了探寻华北平原南部适宜的种植模式,本研究选择了在该区域有一定种植面积的4种一年两熟的种植模式:小麦-玉米、小麦-大豆、小麦-花生、小麦-甘薯,通过调查不同种植模式下自然资源的周年分布,计算其光、热、水、肥资源利用效率,并通过生产力、生产潜力与生态系统服务价值的分析对不同种植模式进行评价,得出主要结论如下:
  1.不同种植模式下全生育期内自然资源分布不同。小麦-玉米、小麦-大豆、小麦-花生3种种植模式下光资源积累相当,而小麦-甘薯模式在小麦季其冠层的光合有效辐射截获率因前茬甘薯晚收呈现最低,但在甘薯生长后期则显著高于其他3种模式,从而使得总的光资源积累呈现最高,故小麦-甘薯种植模式的小麦产量与甘薯产量分别为当季的最低与最高。对作物光能利用效率来说,小麦-甘薯模式最高,小麦-玉米与小麦-花生模式屈居其后。此外,小麦季土壤温度始终以小麦-甘薯模式最高,秋粮作物前期各模式温度差异不大,后期以小麦-花生与小麦甘薯模式的土壤温度较高。作物的热能利用效率与光能利用效率呈现出相同的趋势,即在4种种植模式中,小麦-甘薯模式对热能利用最充分,其次为小麦-玉米与小麦-花生,小麦-大豆最低。作物耗水量与水分利用效率以相反的结果呈现,小麦-玉米与小麦-甘薯模式作物耗水量较低,水分利用效率较高;小麦-大豆模式作物耗水量最高,而水分利用效率最低。对肥料利用效率来说,以小麦-甘薯模式最高,其次为小麦-玉米模式,小麦-大豆模式最低。总的来说,在4种种植模式中,作物对光、温、水、肥利用效率均表现为小麦-甘薯模式最高,其次为小麦-玉米与小麦花生,小麦-大豆模式的自然资源利用效率均为最低;且自然资源利用效率与作物产量密切相关。
  2.经对不同种植模式下作物生产力分析发现,在4种种植模式中,小麦-甘薯模式下作物周年籽实总产量最高,秸秆总产量最低,但因其投入最高,甘薯市场价值较低,故净产值与产投比最低;小麦-玉米模式下作物周年籽实总产量在4种模式中排第二位,秸秆总产量较低,因其投入较低,作物市场价值较高,故净产值与产投比最高;小麦-大豆模式下作物周年籽实总产量最低,秸秆总产量较高,但其成本最低,净产值与产投比较高。对不同种植模式的生产潜力估算结果表明,土地生产潜力以小麦-花生种植模式最高,其次为小麦-大豆与小麦-玉米,而小麦-甘薯最低。
  3.对4种种植模式进行生态系统服务价值评估的结果显示,在直接价值方面,小麦-花生与小麦-玉米模式具有较高的农产品经济效益;而小麦-大豆模式作物产量最低,但其市场价格最高,从而使其经济效益也较高。而对不同种植模式农田生态系统服务价值的间接价值来说,小麦-玉米、小麦-大豆与小麦-花生模式均有很高的积累有机质功能价值、涵养水分功能价值与气候调节功能价值,因此它们不仅能够为土壤积累较多有机质,还能起到保持水土、调节气候的作用;而小麦-甘薯模式的经济效益与维持生态系统可持续发展的能力则均为最低。
  综上所述,在这几种华北平原南部农业生产中常见的种植模式中,小麦-玉米的种植模式不仅具有较高的自然资源利用效率,而且能产出较高的经济效益,同时还提高了土壤养分含量和持水量,调节了农田气候,是华北平原南部两熟区适宜的种植模式。小麦-花生与小麦-大豆模式,因其具有较高的经济效益,且有利于农田生态系统的可持续发展,为在该区域小麦-玉米模式的替代种植模式。
[硕士论文] 王万宁
农业水土工程 中国农业科学院 2018(学位年度)
摘要:针对华北地区传统耕作模式下水浇地普遍存在土壤耕层逐年变浅、犁底层变厚、耕层土壤蓄水保肥能力下降、灌水质量不高等问题,本研究以冬小麦—夏玉米连作为研究对象,设计冬小麦播前深松40cm+旋耕15cm(PS)、不同畦田规格(畦长50m、畦宽1.7m、3.4m、5.1m)和入畦流量(30m3·h-1、40m3·h-1)6个试验处理组合,以传统旋耕15cm、畦宽3.4m作为对照(CK),于2016-2017年在中国农业利学院新乡综合试验基地,开展了深松耕作和畦灌灌水技术参数组合对土壤物理性状、土壤入渗性能、灌溉水流推进、作物生长发育等田间试验研究,建立了土壤入渗Kositiakov模型,并对深松耕作方式下畦灌灌水技术参数进行了模拟研究、灌水质量进行了分析评价。研究取得的主要结果如下:
  (1)研究了深松耕作方式对土壤物理特性、土壤含水量的变化规律,发现深松较传统耕作能改善冬小麦—夏玉米土壤容重、孔隙度、紧实度,明显降低了0-40cm土层土壤容重和20-30cm土层土壤紧实度,增加了土壤孔隙度,并在一定程度上提高了0-100cm土层的土壤含水率和0-60cm土层土壤储水量。
  (2)揭示并模拟了深松耕作方式下畦灌水流推进、土壤入渗特性变化规律,发现入畦流量和畦宽对水流推进时间均有一定影响;入畦流量(40m3·h-1)和畦宽(3.4m)一定时,深松耕作畦灌水流推进时间较对照平均延长了5.32min;采用幂指数函数对水流推进数据进行了拟合,决定系数R2均在0.9以上。与传统耕作相比,深松后的土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和土壤累计入渗量分别提高41.53%、50.08%、12.58%、12.44%,采用Kositiakov入渗模型能较好地拟合深松后冬小麦拔节期土壤入渗过程,决定系数R2在0.92~0.96之间,畦灌灌前入渗系数a值为11.20,入渗指数b值为0.62;灌后入渗系数口值为8.16,入渗指数b值为0.83。深松耕作显著提高了冬小麦播种后和收获后20cm、40cm深度处土壤饱和导水率。
  (3)分析了深松耕作对作物生长特性、产量和水分利用效率的影响,发现深松耕作对冬小麦—夏玉米的生长发育具有一定的促进作用,其株高、叶面积指数、干物质积累量、产量和产量构成要素均显著高于传统耕作,冬小麦—夏玉米水分利用效率较传统耕作平均分别提高24.61%和23.11%。深松耕作方式下,畦宽为3.4m、入畦流量为40m3·h-1的畦灌灌水技术参数组合,作物水分利用效率最高,节水增产效果显著。
  (4)采用WinSRFR模型对深松耕作畦灌灌水过程进行了模拟、灌水质量进行了评价,模型对深松畦灌水流运动过程模拟结果较好,不同处理ARE的范围在22%~29%。深松耕作畦灌灌水效率平均为86%、灌水均匀度平均为81%,分别较传统耕作提高2.76%和4.95%,其中,深松耕作方式下,畦宽为3.4m、入畦流量为40m3·h-1的灌水效率为95%,灌水均匀度为86%,优于其它处理组合,灌水质量较好。
  (5)通过对作物产量、水分利用效率、以及灌水质量评价等的综合因素分析,筛选出深松耕作方式下畦灌灌水技术参数最优组合,得到了深松40cm+旋耕15cm,畦长为50m,畦宽为3.4m,入畦流量为40m3·h-1,坡度为0.0019,改水成数为0.39h,糙率为0.211,入渗指数a值为0.638,入渗系数K值为118.444mm·h-a的畦灌灌水技术参数组合最为适宜。
[博士论文] 刘越
农业经济管理 西北农林科技大学 2017(学位年度)
摘要:人与环境和谐发展是我国经济社会发展的重要议题。退耕还林工程作为我国涉及范围最广、影响程度最深的生态修复工程,其实施区域的农民生存与发展问题更是社会各界的主要关注对象,也是议题中亟待解决的关键部分。面对城乡二元结构、生态环境破坏的双重压力,本研究将视角聚焦在生产三要素中最具活力的要素——劳动力上,试图结合生态问题探讨所在区域的宏观劳动人口数量、微观农户劳动时间的合理分配,进而一方面为我国林区农村劳动力的合理配置提供相应的路径及政策建议,另一方面为退耕还林工程的效果评估提供新思路。
  本研究首先对国内外已有文献和我国退耕还林工程政策实施历程进行了梳理,利用宏观统计数据和微观实地调研数据对退耕还林区农村劳动力在农业部门和非农业部门的配置结构现状进行统计分析和计量模型测算,运用随机前沿模型定量分析了农业部门劳动利用情况,明确了农业劳动时间冗余及剩余劳动力的存在,证明了劳动力向非农部门转移的合理性;再者,对退耕还林区农村劳动力配置效率进行了实证分析,并根据是否参与退耕还林工程对农户进行了分类;在此基础上,运用面板Probit和面板集群固定效应模型对退耕还林区农业部门和非农部门的劳动时间配置效率提升的影响因素进行了测算,特别对退耕还林工程的影响进行了细化;最后,在考虑不同类型农户的异质性,利用面板联立方程模型和面板门限回归模型将非农部门劳动力配置和粮食生产进行结合,给出了两部门之间更为具体和合理的劳动配置方案及路径。文章研究得出的主要结论如下:
  第一,退耕还林区农业劳动时间利用效率偏低,仍存在大量的劳动冗余,劳动时间配置向非农部门倾斜十分必要。退耕还林区农村农业劳动时间的利用率仅为30.12%,与以往研究相比,劳动时间剩余比例较全国而言仍处在较高的水平,说明该区域在农业生产方面仍存在大量的剩余劳动时间投入;根据已有文献中,年工作日的参考数据,将随机前沿模型结果进行修正后,得到劳动力剩余比例在59.28%-31.83%范围内。
  第二,非农劳动要素配置比例的提高,能够有效地实现配置效率的提升。无论对于参与退耕还林工程的农户,还是未参与退耕还林工程的农户,劳动要素分配结构对配置效率的提高均具有显著的积极作用,且显著水平为1%,提高劳动力在非农部门的时间分配是实现配置效率提升的重要途径。
  第三,家庭特征因素、市场因素、外部环境因素对退耕还林区农村劳动力非农参与和非农时间供给的影响力度存在差异。1995-2014年间,户主所受教育年限、家庭人口总数、家庭人均耕地面积和非农劳动的工资率,是农户选择是否进入非农劳动市场和改变非农劳动时间供给的主要原因。单位面积农业补贴、单位面积农业税费以及道路硬化程度对劳动力的非农参与影响显著,但是对于劳动非农时间供给的影响略显不足;家庭因素中的户主年龄则刚好与之相反,仅在供给时间上对农户具有显著的促进作用。
  第四,不同区域、不同参与年限以及不同政策实施阶段方面,退耕还林工程对农户非农劳动配置的影响不同。样本省区中,四川省、江西省以及陕西省在参与工程和参与面积两个层面上,对农户非农就业均有显著促进作用;河北省的影响相反,为负向;广西壮族自治区的影响则整体上不显著。退耕还林工程对农户非农劳动时间供给的持续性不强,参与工程的前4年,特别是第4年促进作用最为明显,从第9年起,出现了负向影响。而政策实施的四个阶段,也仅有第一阶段正向显著,而后显著作用减弱,第三阶段出现负向,到第四阶段虽依旧不显著,但恢复了正向的趋势。退耕还林工程的补贴性质为非耦合性补贴,替代效应大于收入效应,能够促进劳动力的非农配置。
  第五,不同粮食种植面积的农户,其非农劳动时间的配置存在差异。通过门限回归模型结果得出,当粮食种植面积较小时,促进细碎土地的流转或进行退耕还林工程,从而释放劳动力,增加劳动力的非农劳动时间;而当粮食种植面积较大时,以保证劳动力在农业部门的配置优先,提高农业劳动生产效率,提倡兼业化的劳动力配置方案。
  第六,不同工程实施区域,农村劳动力配置存在差异。通过对东、中、西不同区域的分类回归结果得出,东部和中部退耕地的质量较西部而言更高,非农就业对粮食亩均产出的负向作用更为显著。因此,在考虑到粮食生产不应受较大影响的前提下,对于东部和中部耕地质量较好的地区,劳动力配置路径应以提高农业部门劳动力生产效率为主;而对于西部,生态问题较为严重的地区,仍需以劳动力转移为主,积极进行生态移民、劳动时间非农化、提高非农就业比例,从而减少人口对土地的压力,保障生态修复,同时有效提高农民收入。
[博士论文] 刘璞
林业经济管理 西北农林科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着退耕还林工程的推进,农户生产、生活等方面的问题进一步呈现,虽然退耕后农户收入水平有所提高,但是福祉水平并未有明显变化。为了提高农户的福祉水平,实现退耕还林政策目标,有必要打破新古典框架下货币层面的相关研究,寻求新的理论和政策执行路径来改善农户的福祉水平。本文提出从福祉、福祉转换效率、功能相依性三个角度来研究福祉状态在退耕还林前后的变化过程,并探索了能力分析法的应用和政策切入点。
  首先,采用森理论对退耕前后农户福祉的变迁做出更为客观的评价。在阿玛蒂亚·森可行能力分析法框架下的多维福祉评价,相比新古典框架下货币层面的评价更切合实际情况。福祉评价共选择了六个基础功能维度,分别为物质生活、工作状态、健康状态、教育状态、住房状态、社会参与,共21个测量指标。采用模糊评价法对各功能维度和整体福祉水平进行评价,该方法对数据没有特殊要求,通过对功能维度和指标体系去量纲和赋予权重,能够准确反映福祉水平。通过对陕北志丹县、吴起县619位退耕农户的研究发现,退耕后福祉状态的模糊指数为0.3118,高于退耕前的0.2455,各功能状态的模糊指数中住房状态和社会参与都有较大幅度的提升,而物质生活、工作状态、健康状态和教育状态升幅较小。住房状态提升是由于建房补贴政策的实施或者农户具有使用政策转移性收入建房的意愿所致,社会参与能力提升是因为退耕后被迫外出务工所致,教育水平短期内不容易改善,物质状态变化不大说明农户的生活水平改善不明显。其次,结合福祉转换效率对退耕前后农户的福祉状态变化做进一步评价。单纯的福祉评价并不能对农户的真实福祉状态做出有效解释,必须结合福祉的转换效率来说明,可行能力分析法为福祉的转换效率提供了天然的理论基础。福祉转换效率评价涉及到多投入多产出问题,因此选用现阶段广泛采用的DEA分析法,并建立二阶段Tobit模型对效率的影响因素进行分析。通多对福祉转换效率的研究发现,退耕还林前后福祉转换效率存在较大差异,退耕前整体效率均值为0.4508,退耕后为0.1776,并且退耕后无效农户的福祉转换效率均值为0.1582,不足有效农户的1/6,由此可以判断退耕后农户的福祉水平存在较大的上升空间,而收入的提高并没有对农户福祉状态产生较明显的影响。采用Tobit模型分析影响因素发现退耕前家庭总人口、家庭劳动力人数、距最近镇的距离、距最近县的距离都对转换效率具有显著影响,而退耕后家庭总人口、家庭劳动力人数、户主年龄、退耕还林面积、距最近镇的距离、距最近县的距离、村口每天停靠的公车数量对转换效率具有显著影响,增加的影响因素多集中于地理位置和农户特征层面,说明退耕后农户与外界的联系主要受到农户特征和地理条件的限制。最后,探索福祉形成的内在逻辑和变化过程。依据森理论,福祉各功能维度之间存在相依性,彼此相互影响,互相促进,最终体现为整体福祉水平的变化。该部分选择结构方程模型来进行研究,通过对比退耕前后福祉各功能维度之间的相依性,能够更深入地解释福祉形成和变迁过程。研究发现退耕前后福祉各功能维度间的相依性较弱,说明退耕区农户并没有完全发挥出相依性在提高整体福祉水平中的作用。并且,通过对比分析发现,退耕前后各功能维度间相依性存在较大差异,退耕后的显著路径关系,退耕前并不存在,如健康对社会参与的影响作用,因此判断影响相依性发挥作用的一个重要原因为个人能动性。
  通过研究发现退耕后农户整体福祉水平有所上升,但是升幅不大,且退耕前后普遍偏低;退耕后惯常福祉农户增多,但部分农户福祉状态变差;福祉测量不能有效反应政策效果,必须结合转换效率;能动性的发挥是提高福祉水平的重要因素。此外,本研究建立了退耕区农户福祉测量的功能维度和指标体系;采用福祉和福祉转换效率相结合的方法,对退耕还林农户福祉状态变化过程进行评价;通过实证研究探索了能力分析法关于个人能动性研究的不足;提出从三个层面来改善福祉水平,供给侧的资源供给、需求侧的转换因素、个人层面的能动性,丰富了政策执行路径。
[硕士论文] 王敬婼
生态学 河南师范大学 2017(学位年度)
摘要:针对目前中原经济区农业资源不均、环境污染日益严重以及可持续性发展不足等问题,本研究以传统农业生产模式(“麦-玉”复种,秸秆焚烧)为对照,应用能值评价法(EMA)和生命周期评价法(LCA),对中原经济区不同农业循环模式即农田循环模式(秸秆直接还田)、农牧循环模式(粮-牛-粮)和农菌循环模式(粮-菌-粮)下的农田系统进行了分析研究。
  本研究主要内容包括:⑴通过能值评价发现,三种循环农业模式均优化了能值投入结构,其不可更新资源投入较传统农业生产模式分别降低了4.42%-6.00%;循环农业模式增加了总能值产出,其较传统农业生产模式高0.50%-6.35%;循环农业的能值指标较传统农业生产模式更优,其中可更新比率较传统农业生产模式增加了642.72%-730.06%,环境负载率较传统农业生产模式降低了86.51%-88.87%,净能值产出率较传统农业生产模式高0.91%-9.17%,可持续性指标比传统农业生产模式高704.68%-848.25%。综合来讲,三种循环农业模式具有更优的能值投入结构、更高的能值产出和更好的可持续发展性,其中又以农牧循环模式和农菌循环模式更优。⑵通过生命周期评价发现,三种循环农业模式降低了“麦-玉”两熟制种植模式的环境总影响,其中全球增温潜势较传统农业生产模式降低了50.88%-51.45%,环境酸化潜势较传统农业生产模式降低了10.98%-14.04%,富营养化潜势较传统农业生产模式降低了0.04%-1.93%;对环境和人体毒性影响较传统农业生产模式降低了2.90%-13.62%。综合来看,三种循环农业的各项环境影响均小于传统农业,其中又以农牧循环模式和农田循环模式最优,但在实际生产中仍应注意优化施肥和病虫害治理方式,减少化肥和农药的过量施用,进一步降低农业生产对环境造成的负面影响。⑶结合循环农业的发展特点,通过EMA-LCA综合评价发现,三种循环农业模式的综合效益均优于传统农业生产模式,其中资源减量化指标较传统农业生产模式提高1.45%-53.36%,再循环利用指标较传统农业生产模式提高38.67%-45.94%,经济竞争力指标较传统农业生产模式提高11.11%-730.06%,污染减排指标较传统农业生产模式提高2.53%-51.15%,可持续发展指标较传统农业生产模式提高642.72%-848.25%。综上可知,三种农业循环模式体现了循环农业的“减量化、再循环、再利用、可控化”的原则,达到了节能减排的目的。三种循环农业模式中又以农牧循环模式的综合指标更好。
[硕士论文] 董云
作物栽培学与耕作学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:冀西北坝上地区位于中国华北长城沿线的农牧过渡地带,区域高寒干旱、土壤瘠薄,农牧业生产相对落后。该区由于过度开垦,植被损失严重,导致土壤严重风蚀沙化与干化。在国家京津冀一体化发展的宏观背景下,冀西北坝上地区被定位为华北腹地的生态涵养区,区域传统的种植业需要以农田水养资源高效与可持续利用为核心,进行战略性调整。农田休耕与轮作成为区域农作制改革的重要方向。
  为了明确坝上地区主栽作物以及作物间不同倒茬方式的土壤水分与作物养分积累特征,于2015-2016年在张家口市河北农业大学张北实验站,采用交叉种植方法,在栗钙土与草甸栗钙土两类农田,设置了区域7种主栽作物的倒茬试验,比较不同作物茬口的土壤水分与作物养分积累效应,以为确立水养资源平衡与可持续利用的作物配置方式提供依据。主要研究结果如下。
  1.作物间耗水量差异明显。栗钙土田0-20cm、草甸栗钙土田0-30cm土层土壤含水率极易受环境影响,生长季终期各作物田含水率相近。生长季莜麦、甜菜、谷子田呈耗亏土体贮水趋势,且对30cm以下土层贮水消耗明显;蚕豆田与栗钙土马铃薯田呈累积土体贮水趋势;其他作物耗水量介于之间。冬春非生长季0-30cm土体贮水的大比例非生产性蒸发消耗,降低了土体春播期的供水效果。
  2.作物间水分利用效率差异显著。甜菜、莜麦生育期长,生物产量与水分利用效率均较高;亚麻、蚕豆最低。茬口显著影响了作物水分利用效率。草甸栗钙土田,茬口适应种植的生长季WUE是连作莜麦、甜菜和马铃薯的1.96-3.00倍,是连作蚕豆、饲用玉米的1.11-1.13倍;在栗钙土田,茬口适应种植生长季WUE是连作甜菜和马铃薯的1.36-2.00倍,是连作莜麦、亚麻的1.11-1.22倍.
  3.同一类型作物,株体养分含量年度间与土壤类型间差别较大;不同茬口的马铃薯养分含量、甜菜磷素含量差异较小。莜麦株体养分含量对茬口最为敏感。作物间养分干物质生产效率差异显著。在栗钙土田,甜菜生育期长,生物产量最高,N、P干物质生产效率分别高达54.3-70.74kg kg-1、511.16-779.20kg·kg-1,其他作物的养分干物质生产效率则互有高低。在草甸栗钙土田,甜菜N、P干物质生产效率最高,分别达63.43-75.60kg kg-1、795.86-973.33kg kg-1;蚕豆N、P干物质生产效率最低;其他作物的养分干物质生产效率互有高低。
  4.茬口显著影响了作物产量与养分干物质生产效率,并呈现作物养分积累量高,相应养分干物质生产效率低的相关关系。连作莜麦、马铃薯表现明显的养分积累量劣势,草甸栗钙土田连作甜菜易发生褐斑病害,影响叶面积发育。
  综上,马铃薯是大部分作物的良好前茬,而甜菜除对莜麦外为不良前茬。莜麦与甜菜的茬口适应性较强。在坝上地区农田,莜麦→马铃薯不仅产量高而且养分生产效率也较高;在草甸栗钙土田,蚕豆→莜麦倒茬方式较好;甜菜→莜麦是甜菜产区适宜的倒茬方式。
[博士论文] 高建民
作物栽培学与耕作学 河南农业大学 2017(学位年度)
摘要:人类活动产生的N2O主要来源于农田土壤,氮素是农田N2O排放最主要的驱动因素。为了增加小麦和玉米产量,在华北平原小麦-玉米轮作农田,氮肥普遍被过量施用。近年来,随着中国政府对秸秆禁烧力度的加大,小麦、玉米秸秆还田面积逐年扩大。目前,有关小麦-玉米轮作农田土壤N2O排放的机理及其影响因素,还没有得出一致的结论。为在小麦-玉米轮作农田探索出既能稳定作物产量又可减少N2O排放的水氮供应模式和秸秆还田方式,本研究设置了田间和室内培养两个试验。田间试验设传统施肥(250kg.hm-2)和优化施肥(200kg.hm-2,)2个氮水平;开沟20cm深施(K)和表面撒施(S)2种施氮方式;传统灌溉量(C相当于90mm.hm-2)和推荐灌溉量(T相当于60mm.hm-2)2个灌水量,共8个处理,分别为TK200、TS200、CK200、CS200、TK250、TS250、CS250、CK250,每个处理3次重复。室内培养试验以华北平原小麦-玉米轮作农田面积较大的潮土和砂姜黑土为供试土壤,每种土壤分别设置对照(CK,N0)、施肥200kgNhm-2(N200),250kgNhm-2(N250)、玉米秸秆+200kgNhm-2氮肥混施(MN200)、玉米秸秆+250kgNhm-2氮肥混施(MN250)、小麦秸秆+200kgNhm-2氮肥混施(WN200)和小麦秸秆+200kgN hm-2氮肥混施(WN250)共8个处理,每个处理3次重复。在保持土壤WFPS为80%的条件下连续培养30d。
  田间试验结果表明:(1)施肥后灌溉或遇强降雨均可导致农田土壤N2O排放量短暂急速增加并形成排放峰,两个周年试验期间共产生9个N2O排放峰,其中7个与施肥后强降雨或灌溉事件有关。(2)作物各生长季间、年际间N2O累积排放量差异显著。在其它条件相同的情况下,撒施处理N2O累积排放量均高于开沟施肥处理。在玉米季,N2O累积排放量随施氮量的增加而增加,而小麦季则未发现类似的规律。(3)两个灌水量处理间作物籽粒产量和N2O排放均没有明显影响;两个氮肥用量处理间小麦、玉米籽粒产量也无明显差异。(4)在所有处理中,年均N2O累积排放量以CS250处理最高,达到3.39kg.hm-2;CK200处理最低(1.9kg.hm-2),较CS250处理减少了44%,而年均籽粒产量则以TK250处理最高(14659kg.hm-2),其次为CK200处理(14379kg.hm-2)。综合各方面因素考虑,在传统灌溉条件下按照200kg N hm-2,进行开沟施肥是华北平原小麦-玉米轮作农田较为科学的水氮供应模式,既能保持相对高产又能减少氮肥用量和N2O排放。
  室内试验结果显示:(1)在两种供试土壤中,施氮处理的N2O累积排放量显著高于不施氮肥的处理。在砂姜黑土中,当施氮量为250kg N hm-2时,玉米或小麦秸秆与氮肥混施处理的N2O累积排放量,较相应仅施用氮肥的处理分别增加60%和30%;当施氮量为200kg N hm-2时,玉米或小麦秸秆与氮肥混施处理的N2O累积排放量,分别较相应仅施氮肥的处理减少20%和50%。在潮土中,不管施氮量高低,小麦秸秆与氮肥混施较相应仅施氮肥的处理,N2O累积排放量增加40%~50%,而玉米秸秆与氮肥混施较相应仅施氮肥的处理,N2O累积排放量减少10%~20%。(2)在两种土壤中,氮肥与同一种农作物秸秆混施时,施氮量为250kgN hm-2处理的N2O累积排放量较施氮量为200kg N hm-2处理高1.1~3.3倍。(3)对于两种土壤来说,所有处理16S rRNA的基因丰度在培养过程中均没有发生明显变化,而秸秆与氮肥混施处理的nosZ和nirS基因的平均丰度,均高于对照和仅施用氮肥的相应处理。然而,经方差分析发现,含有nosZ和nirS基因的反硝化细菌丰度与土壤N2O的排放没有显著相关性。
  综上所述,本研究丰富了水氮供应对华北平原地区小麦-玉米轮作农田N2O排放的影响以及小麦、玉米秸秆与氮肥混施对此轮作体系下农田潮土和砂姜黑土N2O排放、反硝化细菌丰度影响的理论,探索出了一种在保持周年两熟作物相对高产的前提下,减少农田N2O排放较为科学的水氮供应模式。若在华北平原小麦-玉米轮作农田全部推广此水氮供应模式,每年可以减少N2O排放量约1.2万吨,节约氮肥(以尿素计算)约40万吨。本研究首次明确了在土壤高含水量条件下,秸秆与氮肥混施时,氮肥用量和所用秸秆的种类是影响土壤N2O排放的重要因素。
[硕士论文] 肖求清
作物栽培学与耕作学 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:稻虾共作(RC)是应用食物链理论、生态位理论和种间互利共生理论,将水稻种植和小龙虾养殖有机结合的新型生态农业模式。RC充分利用稻田光、热、水及生物资源,具有很好的社会、经济和生态效益,应用前景广阔。RC生态系统中,水稻为小龙虾提供庇护场所、合适的水温、氧气和食物,小龙虾通过取食稻田虫子和杂草,减轻稻田虫害和草害,减少了除草剂、杀虫剂等农药的使用。
  为了明确稻虾共作对稻田二化螟为害的影响,探明稻虾共作对稻田昆虫多样性和稻田植物多样性的影响,本研究通过设置大田小区试验和调查试验进行研究。
  大田小区试验于2015年、2016年两年在湖北省潜江市后湖农场军垦队进行;调查试验于2015年在潜江市白鹭湖农场研究常规稻作(CK)和不同RC年限(RC1、RC2、RC3、RC4、RC9)对稻田昆虫多样性和植物多样性的影响,于2016年在后湖农场调查不同RC年限(CK、RC1、RC2、RC5、RC10)对稻田昆虫多样性的影响;同时2015年、2016年在潜江市后湖农场、白鹭湖农场、积玉口镇调查RC对稻田二化螟为害的影响。取得的主要研究结果如下:
  (1)稻虾共作对稻田二化螟为害的影响分析表明:RC模式经过冬、春两季田面覆水极显著降低稻田二化螟幼虫越冬基数,减少第二年稻田内二化螟虫源,从而影响后期二化螟世代的发生为害。对比CK稻田,RC稻田越冬代二化螟幼虫减少100%,第二代二化螟幼虫减少46.6%,第三代二化螟幼虫减少71.8%,枯心率减少31.0%,二化螟蛾高峰期晚10天,说明RC显著减轻稻田二化螟的危害,推迟二化螟的发育进度。
  (2)稻虾共作对稻田昆虫多样性的影响分析表明:大田试验显示经过一年完整的RC模式后,稻田昆虫总数下降41.0%,其中植食性昆虫下降42.5%,捕食性昆虫下降47.0%,中性昆虫下降37.7%,寄生性昆虫下降57.1%。调查数据表明RC稻田各类昆虫数量随稻虾共作年限越长呈先减少后增加的趋势。2016年调查数据结果显示稻虾共作1年限(RC1)昆虫数量最少,2015年调查数据结果显示稻虾共作2年限(RC2)昆虫数量最少;虽然RC年限越长植食性害虫增加,但捕食性天敌相应也增加,因此整体虫害不会加重。
  (3)稻虾共作对稻田植物多样性的影响分析表明:大田试验显示经过一年完整的RC模式后,稻田田内和田埂杂草种类、个体数和盖度都极显著下降,田内杂草种类、个体数和盖度分别下降54.5%、50.5%和62.6%,田埂杂草种类、个体数和盖度分别下降33.3%、50.6%和28.4%。2015年调查试验数据的分析结果为:植物多样性随RC年限越长呈先降后升的趋势,RC4时稻田杂草种类和数量均最少。结合大田数据和调查数据表明:RC改变了稻田杂草优势种,影响稻田植物多样性。
  总之,对比常规稻田,稻虾共作能显著减轻稻田二化螟的危害,改变稻田杂草和昆虫的组成及结构,杂草和昆虫多样性随稻虾共作年限越长表现为先增加后减少的趋势。
[硕士论文] 余彦
科学技术史 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:农业文化遗产是指人类在历史时期农业生产活动中所创造的以物质和非物质形态存在的各种技术与知识集成。近年来,随着农业文化遗产的保护理念被越来越多人所接受,农业文化遗产保护问题也引起了国内外不同学科领域学者的关注。
  广东省梅州市大埔县是典型的“八山一水一分田”的山区县,山清水秀,素有“客家世界的香格里拉”之称,大自然为该县大地上的动植物的生殖繁衍提供了良好的生态环境和条件,加上先民的勤奋、开发,因此大埔县农业文化遗产资源丰富,大致可分为农业物种、农业工程、农业景观、农业技术、农业特产和农业民俗等六大类别。在农业物种方面,大埔培育了水稻、蜜柚、花生、茶叶、黄花菜等传统优良品种;在农业工程方面,遗存有以蔡仙人圳、石灰圳为代表的众多水利工程;在农业景观方面,保留了以大东坪山千亩梯田、花萼楼等典型客家地区的生态文化景观;在农业特产方面,种植有上千年的农优名产大埔蜜柚;在农业技术方面,传承了享誉全国的西岩古茶的种植及制茶技术。通过调查研究和资料收集发现,大埔县拥有丰富的农业文化遗产,其数量多、类型全、内容丰富,但高精尖项目少,缺乏对全县农业文化遗产的挖掘、整理和专门研究,并且政府部门在农业发展中主要从产业扶持和旅游开发来作规划,缺乏对农业文化遗产保护的理念,因此产生了遗产地保护与开发的矛盾,未能很好的处理经济发展、增产增收与农业文化遗产保护的关系,未能较好地实现可持续发展和利用。
  本文以大埔县为研究对象,系统地搜集整理该县有关农业历史、农业系统、农业物种、生产工具、土壤耕作、作物培养等相关的农学资料,并在此基础之上厘清了大埔县农业文化遗产的系统结构。此文认为大埔县农业文化遗产不仅具有悠久性、活态性、复合性和战略性等普遍特点,还具有典型的岭南山地特点。针对大埔县农业文化遗产的科学价值、生态价值、经济价值、文化价值和旅游价值,指出了当地农业文化遗产存在的地方良种锐减、绿色物产污染、美丽古村消失、农业遗产破坏等问题,并提出了大埔县农业文化遗产在生产发展、生态保护、文化传承等方面的动态保护途径和策略,如进行文化遗产普查,建立遗产保护多方参与机制,发展生态旅游和生态农业,推动地方遗产保护法规制定等一系列措施,以促进大埔县农业文化传承、农业可持续发展和农业功能拓展,从而提升该县农业附加值,有力促进农业增产、农民增收,推动县域经济社会的可持续发展,也为大埔县申报中国重要农业文化遗产奠定坚实基础。
[硕士论文] 张旭龙
生态学 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:在黄土高原半干旱地区,草田轮作被认为是推动农草畜结合、促进可持续发展的重要环节。由于紫花苜蓿草地带来的深层土壤干燥化及其可能造成后茬作物生产力持续低下的担忧,以苜蓿为主体的草田轮作体系一直未能得到广泛的认可与推行。因此,为了缓解苜蓿草地深层土壤干燥化,并促进后茬作物维持较高的产量水平,将生长30年,但由于管理较好未出现退化现象的苜蓿草地翻耕后农田,同邻近的常规农田相比较,分析土壤水分恢复、产量水平演变,以及土壤碳、氮、磷变化趋势。试验设4个处理:苜蓿草地翻耕后农田施肥(MF)、苜蓿草地翻耕后农田未施肥(MO)、常规农田施肥(NF)、常规农田未施肥(NO),所有处理均采用沟垄覆膜栽培方式。获取的主要结果如下:
  (1)立地30年的苜蓿草地产生了严重的土壤干燥化现象。0-500cm土壤剖面平均土壤含水量只有9.2%,最低可低至7.6%(该地区土壤永久萎蔫点:苜蓿草地约为6.5%,玉米农田约为9.0%)。虽然苜蓿草地翻耕后土壤有机碳和全氮含量显著高于常规农田,但是土壤全磷、速效磷和矿化氮含量都显著低于常规农田。特别是速效磷和矿化氮,其含量分别只有常规农田的39%和25%。
  (2)在不施肥情况下,苜蓿翻耕后农田在试验第三年就能达到常规农田产量水平(3401Kg/ha),并且之后每年产量均与常规农田相当。在施肥条件下,苜蓿翻耕后农田在试验第四年也达到了常规农田产量水平(5115Kg/ha),同样,之后每年产量也均与常规农田相当。试验7年间,常规农田施肥处理比不施肥处理平均提高产量35%,平均从5367Kg/ha增加到7258Kg/ha,净增产量为756-3022Kg/ha。苜蓿翻耕后农田施肥可平均提高作物产量32%,平均从4605Kg/ha增加到6068Kg/ha,净增产量为1117-2222Kg/ha。后者快于前者,具有明显增产优势。苜蓿翻耕后农田施肥显著提高作物产量主要是由于提高了水分利用效率,每年的水分消耗总量基本未变,因此,并不影响水分恢复。
  (3)苜蓿翻耕后农田土壤水分随着作物种植年限的增加逐渐恢复。前两年(2010.4-2012.4),恢复主要发生在0-100cm,该层土壤蓄水量在这两年内由106mm增加至170mm,增加量相当于常规农田同层土壤需水量的36%;在第二个两年(2012.4-2014.4),恢复主要发生在100-200cm,该层土壤蓄水量在这两年内由113mm增加至188mm,增加量相当于常规农田同层土壤需水量的41%;第三个两年(2014.4-2016.4),土壤水分恢复主要发生在200-360cm,该层土壤蓄水量在这两年内由155mm增加至247mm,增加量相当于常规农田同层土壤需水量的26%。试验6年后苜蓿翻耕农田施肥和不施肥处理0-500cm土壤蓄水量分别占常规农田施肥和不施肥处理的74%和72%,施肥完全没有影响土壤水分恢复进程。
  (4)土壤水分的恢复不仅发生在具有较多降水的生长季,也发生在降水稀少的农田休闲月份。在0-200cm土壤剖面水分快速恢复的前4年期间(2010至2014年),4个生长季的恢复总量为92mm(各个生长季结束与开始时蓄水量差值的总和),而4个非生长季(每年收获至来年播种的间期)的恢复总量则有143mm(各个农田休闲间期结束与开始时蓄水量差值的总和)。4年试验间,生长季和非生长季的平均降水储蓄效率分别为9.6%和65%,后者显著高于前者(降水储蓄效率=蓄水量增量与同期降水量的比值)。但是,2米以下的土壤层次并没有出现非生长季恢复总量大于生长季恢复总量的现象,该层土壤蓄水量在非生长季基本处于稳定状态。
  (5)苜蓿草地翻耕后农田0-15cm土层土壤全氮含量随着作物种植年限的延长而持续下降(施肥和不施肥),7年间共降低了5.6%,从0.9g/Kg降低到了0.85g/Kg,但在7年试验期间全氮含量仍然一直都显著高于常规农田,而土壤矿化氮并没有因此而高于常规农田。施加氮肥能够显著提高苜蓿翻耕后农田和常规农田0-15cm土层土壤全氮和矿化氮含量。苜蓿翻耕后农田0-15cm土层土壤矿化氮含量在施肥处理中有上升趋势,且在试验第三年达到常规农田的水平,有时甚至显著高于常规农田施肥水平,但是苜蓿翻耕后农田不施肥处理和常规农田施肥与不施肥处理0-15cm土层土壤矿化氮含量均处于稳定状态。苜蓿翻耕后农田15-60cm土层土壤全氮含量显著高于常规农田,但是随着作物种植年限的推移,该层土壤全氮含量逐渐下降并逐渐趋同于常规农田。
  (6)苜蓿翻耕后农田土壤全磷含量随时间推移逐渐升高,但是在7年试验期间全磷含量仍然一直都显著低于常规农田,而且,土壤速效磷含量也一直显著低于常规农田,并随时间推移呈现下降趋势。但是,由于常规农田土壤速效磷下降的更快,所以苜蓿翻耕后农田与常规农田土壤速效磷含量的差值在不断减小,至2015年,两种土壤在施肥情况下速效磷含量已无显著差异。施肥处理在试验3年后均会显著提高苜蓿翻耕后农田和常规农田土壤的速效磷含量,同时会缓和土壤速效磷降低的速率和碳磷比增加的速率。
  (7)苜蓿翻耕农田0-15cm土层土壤有机碳含量呈现先增加(2010.4-2012.10)后降低(2013.4-2016.10)的趋势,试验7年后有机碳含量与试验开始时相比降低了4.5%(约0.4g/Kg),但整体上仍显著高于常规农田。施肥能够显著提高苜蓿翻耕后农田0-15cm土层土壤有机碳含量,但是不会提高常规农田的土壤有机碳含量。同土壤全氮一致,苜蓿翻耕农田15-60cm土层土壤有机碳含量也显著高于常规农田。随着作物种植年限的推移,该层土壤有机碳呈下降趋势,逐渐趋同于常规农田。
  综上所述,在沟垄覆膜栽培条件下,施加氮磷化肥可显著促进苜蓿翻耕后农田迅速获得与常规农田相当的作物产量,并能够有效改善土壤碳、氮、磷状态,从而具有维持和提高土壤质量的作用。
[硕士论文] 冯腾腾
蔬菜学 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,我国的设施园艺发展非常迅速,栽培面积逐年增加,形成了不同区域特色的设施类型、生产模式和技术体系,但设施蔬菜生产多为连作,一些老的产区蔬菜连作障碍日益严重,制约了设施蔬菜的可持续发展。本试验针对设施园艺作物连作障碍发生的严峻现状,采用连年种植黄瓜方式,以“津春5号”黄瓜为试材,设定不同的施肥处理,重点研究蚓粪以及水稻秸秆生物炭两种经过处理的农业有机固废对连作黄瓜的调控效果,以期通过合理的施肥方式缓解黄瓜连作障碍,实现高产优质高效的目的,为蔬菜连作障碍的研究奠定一定的理论基础。试验共分为两个部分:蚯蚓粪和秸秆生物炭对连作黄瓜的调控效果,分别测定了不同处理连作不同年份黄瓜苗期植株性状、产量性状、果实品质性状以及土壤的理化性质。主要研究结果如下:
  1.蚯蚓粪、秸秆生物炭、普通生物有机肥处理的连作黄瓜的营养生长较好,且两年之间相比差别较小;而其他肥料处理均有不同程度的下降,其中以无机复合肥(CK)下降幅度最大。
  2.蚯蚓粪、秸秆生物炭处理可以显著提升连作黄瓜的产量,VP3、VP2处理的单株产量较高,极显著高于CK;秸秆生物炭处理产量也比较高,极显著高于CK。
  3.蚯蚓粪可以显著提升连作黄瓜的可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白质以及维生素C的含量;秸秆生物炭对于改善连作黄瓜的品质的作用不明显。
  4.蚯蚓粪可以显著提升连作黄瓜土壤的有机质、微生物氮、全磷的含量,减缓pH值的下降和EC值的上升;生物炭可以显著提升连作黄瓜土壤的氨氮、微生物氮、全磷的含量,减缓pH值的下降和EC值的上升。
[博士论文] 郑文魁
土壤学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:控释氮肥能够调控养分释放,提高作物产量和肥料利用率,成为解决化肥问题理想的选择。目前市场上控释氮肥种类繁多,施用效果良莠不齐,选择合适的控释氮肥类型及施用方法是降低生产成本、提高产量的重要前提。控释尿素与普通尿素配施是农业实际生产中常采用的施肥方式,既达到了控制养分释放的效果,又大大降低了生产成本,研明其对作物的增产机理以及长期施用的效果可为控释氮肥在小麦、玉米上的推广应用提供有力的理论支持。本文在冬小麦-夏玉米轮作体系下,在山东农业大学南校区试验站,通过7年的连续池栽定位试验,以普通尿素分次施肥为对照,研究了树脂包膜尿素、硫包膜尿素和硫加树脂包膜尿素在田间条件下的氮素释放特征以及一次性基施控释尿素对小麦、玉米产量及产量构成因素、氮素利用率、土壤养分和土壤酶活性的影响;在山东农业大学南校区试验站,通过2年定位大田试验研究了控释掺混尿素一次性基施对小麦、玉米生长、产量、氮素利用率及经济效益的影响;在山东省桓台县华北集约化农业生态系统试验站,利用8年长期定位大田试验研究了长期一次性基施控释掺混尿素对小麦、玉米产量、氮素利用率、氮素表观平衡、土壤养分状况及经济效益的影响。主要结果如下:
  1.不同包膜类型控释尿素对小麦、玉米产量、氮素利用率及土壤生化性质的影响
  控释尿素的田间养分释放特征除了受包膜材料的影响以外,还主要受土壤温度的影响,因此在选择合适的控释肥种类时还应考虑到作物的生育期和种植区的土壤温度状况。3种不同包膜类型控释尿素中,硫包膜尿素的养分释放速率最快,硫加树脂包膜尿素次之,树脂包膜尿素的养分释放速率最为缓慢。与普通尿素分次施用相比,长期一次性基施3种不同包膜类型控释尿素的小麦、玉米产量分别显著增加4.9%~11.5%和7.3%~13.0%,氮素利用率分别提高28.7%~34.4%和65.9%~80.3%,其中硫加树脂包膜尿素施用效果最佳,小麦、玉米产量分别增加11.5%和13.0%。即使控释尿素在减少施用量30%的情况下,其获得的小麦、玉米产量与全量普通尿素相比无显著差异。控释尿素能够显著增加小麦、玉米生育中后期土壤的硝铵态氮含量,一次性基施控释尿素满足了小麦、玉米各生育期尤其是生育关键期对氮素的需求。另外,控释尿素处理较普通尿素处理能够显著提高耕层土壤的全氮和有机质含量,缓解土壤酸化。控释尿素在提高土壤酶活性方面优于普通尿素,其中硫加树脂包膜尿素和硫包膜尿素施用效果优于树脂包膜尿素。
  2.控释掺混尿素对小麦、玉米产量、氮素利用率及经济效益的影响
  控释掺混尿素的氮素释放规律能够与小麦、玉米的氮素吸收相吻合,并且两者呈显著的线性正相关。2年试验结果表明,一次性基施控释掺混尿素较普通尿素分次施用,小麦、玉米产量分别显著增加4.8%~16.8%和4.0%~21.0%,氮素利用率分别提高33.7%~56.4%和16.7%~48.5%,年平均净收益增加14.5%~19.9%。即使控释掺混尿素在减氮1/3的情况下,其获得的小麦、玉米产量与常量普通尿素相比无显著差异,而普通尿素在减氮1/3的情况下,与全量施肥相比,小麦、玉米产量分别显著降低6.4%~11.1%和7.2%~9.4%。施用控释掺混尿素显著增加了小麦有效穗数、小麦穗粒数及玉米行粒数,对小麦千粒重、玉米穗数和玉米穗行数没有显著影响,因此控释肥掺混尿素增产主要是通过增加小麦的有效分蘖数和增加玉米的行粒数实现的。控释掺混尿素显著增加了小麦、玉米生育中后期耕层土壤的硝铵态氮含量。在玉米收获期,控释掺混尿素较普通尿素可显著提高0-40 cm土层的土壤硝态氮含量,有效减少硝态氮向深层土壤的淋溶。施用控释掺混尿素能够有效显著提高玉米植株的株高、茎粗以及玉米生育中后期叶片的叶绿素SPAD值,提高玉米在生育中后期的光合能力。
  3.长期施用控释掺混尿素对小麦、玉米产量、氮素利用率、氮素表观平衡、土壤肥力及经济效益的影响
  8年的连续定位试验结果表明,与相同施氮量的常规尿素分次施肥相比,长期一次性基施控释掺混尿素小麦、玉米多年平均产量分别显著增加8.2%~11.9%和6.8%~9.8%,农田经济效益提高15.4%~21.8%,小麦、玉米氮素利用率分别提高35.7%~37.6%和13.2%~14.3%。控释掺混尿素较普通尿素可提高0-60 cm土层的土壤硝铵态氮含量,有效减少硝态氮向60-200 cm土层的淋溶。与相同施氮量的常规尿素分次施肥相比,控释掺混尿素的氮素表观损失量减少6.8%~11.3%。长期一次性施用普通尿素显著降低土壤中交换性阳离子(Ca2+和Mg2+)的含量,从而降低了土壤pH,导致土壤酸化。与常规尿素分次施肥相比,长期一次性基施控释掺混尿素显著提高了耕层土壤的全氮和有机质含量,提高了土壤肥力。
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