农业资源与环境学报杂志

农业资源与环境学报杂志2019年第4期

• 活化水灌溉在农业生产中的应用研究进展

  穆艳,赵国庆,赵巧巧,刘皓,王全九

  活化水技术可使水的理化性质发生显著改变，提升水分子活性，其中磁化、去电子、增氧等灌溉水活化技术能够改良土壤理化性质，提高水肥利用效率，促进农田作物生长及增产，并且因其具有低耗能、无毒无害且高效快速的特点已受到广泛关注。本文介绍了磁化、去电子、增氧三种较常见的灌溉水活化技术对普通水理化性质的改善效果，及其应用于农业生产过程中对土壤理化性质的改良作用；同时着重介绍了磁化水灌溉对作物生长的影响以及对土壤盐渍化的改良效果，并指出其中存在问题，以促进活化水灌溉技术在农业中的推广应用，这对正处于淡水资源短缺、土地质量下降的我国干旱半干旱区实现农业节水增效、可持续发展具有重要的理论和实践意义。

• 基于资源环境承载力的国土空间管制分区研究

  梁宇哲,谢晓瑜,郭泰圣,吴茗华,王璐

  资源环境承载力是衡量一个地区人地关系协调发展程度的重要依据。基于资源环境承载力评价结果研究国土空间管制分区有利于优化国土空间开发格局，更充分地考虑土地适宜性，有利于土地合理利用和生态文明建设。采用层次分析法和GIS空间分析法，以罗定市为研究区域，计算得出罗定市适宜发展用地536.6 km2，限制发展用地1 445.5 km2，禁止发展用地352.8km2，在理想条件下土地资源所能承载的最大人口规模为466.6万，在耕地保护目标下最大承载人口规模为240.9万。基于资源环境系统承载力评价结果，结合罗定市土地利用现状和资源环境特点，将罗定市划分为生态环境安全控制区、生态涵养区、综合发展区和中心发展区4个类型区。基于资源环境承载力评价的国土空间管制分区可以为罗定市今后的国土空间开发格局优化提供科学参考。

• 华南地区县域耕地质量和产能评价研究——以广东吴川为例

  戴文举,王东杰,卢瑛,缑武龙,文泰斌,王璐,陈飞香

  科学、准确地进行耕地质量和产能评价是合理利用与切实保护耕地的必要前提和重要依据。基于《耕地质量调查监测评价规范（试用稿）》中推荐指标，采用特尔斐法确定评价指标和权重，运用加权求和法与修正法进行了广东省吴川市的耕地质量和产能评价。结果表明：吴川市耕地质量等别为中等和低等，产能等别为4~10等；耕地质量等别与农用地分等结果中的国家自然等、耕地产能等别与国家利用等在空间分布上均呈一致趋势，等别指数均呈极显著正相关（r=0.506和r=0.320，P<0.001，n=13 094）；以蚯蚓数量为依据的生物特性系数修正是导致耕地质量等别整体低于国家自然等的主要原因。经验证，相对于农用地质量分等体系，本研究构建的耕地质量和产能评价体系能够较明显地体现高标准基本农田建设在耕地质量和产能方面的功效，研究成果可为土地整治、耕地占补平衡和基本农田保护等土地管理工作提供科学依据。

• 广西土地整治增长极及其驱动类型分析——基于改进灰色关联模型

  张中秋,胡宝清,李英,韦金洪

  为了归纳总结广西土地整治的实施规律，分析确定其主要驱动类型，运用时间序列法，对广西2005年至2015年土地整治规模变化进行了演绎归纳。运用线性趋势分析法，对2016年至2020年土地整治规模进行了预测。运用改进灰色关联分析方法，基于城乡统筹视角，从经济、社会和资源三个方面共选择15个因子，对土地整理、土地开发和土地复垦进行了驱动力分析。结果表明，2005-2015年广西土地整治存在不同增长极现象，"十一五"期间土地整理是增长核心，"十二五"期间土地开发是增长核心。经预测分析，"十三五"期间土地复垦将会是增长核心。受政策和时机影响，土地整治的增长极将会在土地整理、土地开发和土地复垦之间呈依次循环、周期叠进的发展规律。受优质耕地资源数量少、农业基础设施薄弱等因素影响，广西土地整理主要为"资源+社会"驱动型。受"不稳定耕地"资源数量大、农业保险赔款支出率高等因素影响，广西土地开发主要为资源驱动型。受北部湾经济区发展速度快、土地利用集聚效应显著、不合理开发所致破损土地数量增大等因素影响，广西土地复垦主要为经济驱动型。研究表明，区域土地整治存在增长极现象，土地整理、土地开发和土地复垦作为土地整治发展的核心，其实施规模与驱动类型各有差异，三者间的优化协调发展，应是新时期土地整治发展的主要方向与任务。

• 露天矿区排土场复垦地土壤容重差异、GPR特征识别与反演

  罗古拜,曹银贵,白中科,黄雨晗,王舒菲

  为揭示复垦地不同剖面土壤容重的总体特征和深度差异，以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象，基于探地雷达（GPR）图像特征分析土壤容重差异，构建介电常数与土壤容重之间的关系。分析方法采用环刀采样称重法、探地雷达探测法、方差分析法、拟合分析法等。结果表明：矿区排土场平台土壤容重大于边坡，边坡坡度越大，土壤容重越小。在土壤含水率较小时，各个剖面0~30 cm处有较多大振幅信号，土壤容重较小，探地雷达信号图上大振幅信号的多少与土壤容重大小成反比。土壤容重随介电常数的增大而呈线性增加趋势，且二者拟合后的R2值达0.813 9，相伴概率小于0.01。研究表明，矿区排土场不同位置及同一剖面不同深度土壤容重大小差异明显，通过探地雷达可对土壤容重差异进行分析。

• 基于不同重构土壤材料配比的草木樨生物量差异分析

  况欣宇,曹银贵,罗古拜,李树志,白中科

  为揭示不同重构土壤材料对草木樨生物量影响的差异，探寻最适宜草木樨生长的重构土壤材料配比。以内蒙古胜利矿区的表土、煤矸石、粉煤灰及岩土剥离物为原料，在温室大棚内按照不同的配比进行分层和混合盆栽试验，并采用方差分析法对盆栽试验中的草木樨地上生物量进行差异性分析。结果表明：材料间不同的组合、不同的比例都会对草木樨生物量造成影响，且差异显著；表土、煤矸石及岩土剥离物以3：3：4的比例混合时，草木樨生物量较纯表土盆栽生物量提高近30%；煤矸石含量控制在20%~30%、粉煤灰含量控制在10%以下时，重构土壤条件对草木樨生物量促进作用明显。研究表明，煤矸石、岩土剥离物、粉煤灰等可作为表土替代材料，表土替代材料的不同配比会对草木樨生物量产生不同的影响，且当表土：煤矸石：岩土剥离物=3：3：4时，重构效果最佳。

• 喀斯特山区土壤有机无机磷分级方法的比较研究

  陈梦军,舒英格,肖盛杨

  为精准测定各形态磷含量，分析各形态磷对有效磷的贡献率，进而评价土壤的供磷能力，以贵州省晴隆县喀斯特地区草地、林地、耕地3种土地利用方式下土壤为研究对象，采用蒋柏藩-顾益初无机磷分级方法、Bowman-Cole有机磷分级方法和Tiessen-Moir有机无机磷结合分级方法进行比较研究。结果表明：各方法测定的土壤有机无机磷含量在不同土地利用方式下差异明显。综合各样地分析发现，采用蒋柏藩-顾益初法和Tiessen-Moir法测定的土壤无机磷形态含量相差不大，无机磷总量占全磷比例分别为20.13%和22.38%。采用Bowman-Cole法和Tiessen-Moir法测定的土壤有机磷含量占全磷比例相差较大，二者相差4.99个百分点，Bowman-Cole法测定土壤有机磷总量高于Tiessen-Moir法。各方法测定土壤有机无机磷形态含量与有效磷含量相关性分析表明，研究区采用蒋柏藩-顾益初土壤无机磷分级方法与Bowman-Cole有机磷分级方法更具代表性。综合考虑土壤有机无机磷的实际含量、各形态磷的化学性质及其生物有效性，研究区采用蒋柏藩-顾益初提出的土壤无机磷分级方法比较适合，Bowman-Cole提出的土壤有机磷分级方法较Tiessen-Moir法更适合于研究区土壤有机磷的分级。

• 间作促进作物磷吸收的氮素调控效应

  钱韩玲,朱启林,周龙,龙光强,汤利

  为探讨通过氮素调控促进间作作物磷吸收利用的效果，阐明间作的氮磷交互作用机理。设置3种种植模式（玉米马铃薯间作、玉米单作和马铃薯单作）、4个施氮水平（N0：不施氮、N1：1/2常规量、N2：常规量、N3：3/2常规量）的田间小区定位试验，研究玉米马铃薯间作对作物磷吸收和利用的影响，并分析磷吸收对施氮量的响应。结果表明：施氮量显著影响间作产量，低氮（N1）水平间作产量优势最大。间作玉米和马铃薯的磷吸收量均随施氮量增加而降低，在N2水平达到最大。在低氮条件下，间作玉米磷吸收量较单作平均提高了42.03%，马铃薯提高了13.46%。随施氮量的增加，玉米马铃薯间作的单位面积磷吸收的优势呈先增加后下降的趋势，在N1水平优势最强。在N1水平中，与单作相比，间作玉米籽粒磷吸收量平均增加86.26%，间作马铃薯块茎磷吸收量平均增加14.28%。因此，在保证作物产量和提高氮磷肥利用率的前提下，合理施入氮肥能够促进间作作物对磷素的吸收与利用。

• 山西省畜禽粪污年产生量估算及环境效应

  李丹阳,孙少泽,马若男,李国学,李恕艳

  为了解山西省畜禽粪便产生量及其环境效应，根据《山西统计年鉴2017》中畜禽养殖数据，估算了2016年山西省畜禽粪污产生量。结果表明，2016年山西省畜禽粪便总排放量约为3 410.97万t，按年粪便产生量排序，依次为牛 > 羊 > 猪 > 鸡 > 兔。畜禽粪污的总氮、总磷、总化学需氧量、总生化需氧量、总氨氮产生量分别为23.54、7.56、75.97、70.85万t和7.72万t。畜禽粪便发酵可产沼气总量约为21.33亿m3，畜禽粪便产沼气潜力相当于山西省天然气年消费量的25.42%。2016年山西省平均单位耕地面积畜禽粪尿氮、磷养分负荷分别为63.28、20.32 kg·hm-2，均未超过欧盟粪肥年施氮和年施磷限量标准，畜禽粪便耕地负荷预警值为0.38，为Ⅰ级。然而从区域分布的角度来看，太原，晋城和晋中三市的单位耕地面积畜禽粪尿磷负荷超过了欧盟粪肥年施磷限量标准，除了临汾和运城，山西省其他地市的畜禽粪便农田负荷量对环境有不同程度的威胁。因此，迫切需要对部分重点区域进行畜禽养殖粪便综合管理。

• 规模化养殖场肥水水质特征研究

  付莉,张克强,高文萱,杜会英

  为深入了解规模化养殖场肥水水质特征，在华北典型种养结合区河北徐水，以规模化养殖场为研究对象，采集养殖场肥水水样，研究养殖肥水中氮磷形态分布、阳离子和重金属含量特征。结果表明，猪场肥水中总氮和总磷含量平均值分别为804.6mg·L-1和38.9 mg·L-1，牛场肥水中总氮和总磷含量平均值分别为137.5 mg·L-1和38.2 mg·L-1。猪场和牛场肥水的铵态氮含量平均值占肥水中总氮含量平均值的66.0%，溶解性正磷酸盐含量平均值占总磷含量平均值的90.9%；肥水中K+、Na+、Ca2+和Mg2+含量平均值分别为568.5、299.5、33.5 mg·L-1和50.5 mg·L-1。研究表明，养殖肥水中含有大量氮磷养分，肥水中氮磷以速效养分为主，四种阳离子含量与电导率呈正相关关系，复相关系数0.4；肥水中重金属含量均未超出《GB 5084-2005农田灌溉水质标准》的限值。

• 蘑菇渣腐熟微生物组方研究

  陈智坤,路强强,任英英,张昭,赵宁,黄标

  为实现蘑菇渣的资源化利用，采用7种常见腐熟微生物菌株，研究了不同微生物复配对蘑菇渣腐熟效果的影响。结果表明：处理组T14（蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌、多黏类芽孢杆菌、绿色木霉和黑曲霉）与其他处理组相比具有更好的腐熟效果，发酵堆体温度最高达到63℃，≥ 55℃持续时间长达12 d，有效活菌数达0.26亿cfu·g-1，均优于其他处理，pH值和色泽也达要求；腐熟后氮、磷、钾总养分均有显著提高，其中全氮含量提高了36%，达到21.1 g·kg-1；全磷（P2O5）含量提高了66%，达到10.1 g·kg-1；全钾（K2O）含量提高了38%，达到25.9 g·kg-1；有机质降解后含量降至585.4 g·kg-1。植物种子萌发与生长试验表明，高羊茅和黑麦草的种子发芽指数（GI）均大于0.85，分别为1.21、1.14，高羊茅的茎长和地上鲜质量分别增加了24.4%和29.3%，黑麦草的茎长和地上鲜质量分别增加了33.3%和36.8%。蘑菇渣堆肥产品养分含量满足国家标准要求，能显著促进植物生长，是一种前景广阔的新兴有机肥产品，具有巨大的应用价值和广阔的市场前景。

• 耕地生态风险评价研究热点与趋势——基于CiteSpace可视化分析

  黎怡姗,吴大放,刘艳艳

  耕地资源是进行农业生产的核心，对耕地生态进行风险评价，能够为人类活动对生态系统的影响提供预测。基于文献大数据分析软件和文献查阅方法，从Web of Science（WOS）核心数据库和CNKI数据库中有条件地分别筛选出380篇和306篇文章，采用CiteSpace V软件对目标领域的主题、关键词和WOS分类进行共现分析，对耕地生态风险评价研究领域的知识演化路径、研究内容和热点进行详细评述，旨在为未来耕地生态风险评价研究提供参考。结果表明：国内耕地生态风险评价研究的热点词聚类结果集中反映为"生态安全""重金属""生态足迹""社会价值"和"耕地保护"五大类；国外耕地生态风险评价研究的热点词聚类结果集中反映为"农业灌溉土地""土壤退化""地统计分析"和"土地利用"四大类。通过研究得到三个方面的结论：①国外关于耕地生态风险评价的研究主题比较零散，主要集中在对耕地土壤重金属的分析与评估；②国内耕地生态风险评价的研究在2015-2017年进入活跃期，研究主题的演化趋势具有一定的政策指向性；③国外的耕地生态风险评价研究与国内的研究在方向和尺度上有很大的差异，具有明显的区域差异性。

• 宁夏贺兰县土壤重金属分布特征及其生态风险评价

  周勤利,王学东,李志涛,王夏晖,何俊,季国华

  为研究西北地区农田土壤重金属分布特征及其生态风险，以宁夏贺兰县为研究区，采集农田表层土壤样品140个，分析测试了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量，并采用内梅罗综合污染指数和Håkanson潜在生态风险指数法进行了重金属生态风险评价。结果表明：宁夏贺兰县农田表层土壤Cr、Ni、Cu、Zn、As和Pb元素均低于国家土壤环境二级标准，仅有1.42%样点的Cd元素出现超标；与宁夏土壤背景值相比，各元素都有不同程度的累积，其中Cd和Ni元素超出背景值的点位率分别达到100%和85%；土壤各重金属元素的分布特征较为一致，各元素含量分布比较均匀，高值区集中在中部和东部地区，主要受人类活动的影响。单因子污染指数分析结果表明，Cd元素有0.71%的点位为中度污染水平，Ni和As分别有7.14%和5%的点位处于尚清洁水平，Cr、Cu、Zn、Pb全部清洁，尚未造成污染。重金属的单项生态风险指数（Eri）表明，Cd元素的平均潜在生态风险指数为97.68，达强烈风险水平，是最主要的生态风险元素。宁夏贺兰县农田土壤环境质量整体良好，Cd和Ni累积严重，值得关注。

• 土壤镉污染对小麦生长及镉吸收的影响

  张婍,李仁英,徐向华,谢晓金,ChambeEA

  为明确小麦对镉的吸收状况，以扬麦13号为材料，采用盆栽试验，分析了不同外源镉污染水平（0、5、10、20 mg·kg-1和50mg·kg-1）对小麦生长状况、光合生理指标、磷含量及镉吸收的影响，并使用目标危险系数（THQ）法预估了食用该小麦籽粒对人体健康产生的风险。结果表明，低浓度的外源镉（20 mg·kg-1时，小麦生物量、蒸腾速率及磷含量显著降低。小麦各部位的镉含量及籽粒中镉的THQ值都随镉污染水平的增大而增加，各污染水平下THQ值均大于1，且儿童的THQ值大于成人。研究结果显示，虽然中、低浓度的外源镉不会对小麦生长造成显著的影响，但在该环境中生长的小麦籽粒中的镉含量仍然会对人体造成明显的不利影响，表明仅依靠镉对小麦的生长影响不足以说明镉对小麦及人体的危害，必须综合各个指标来讨论。

• 改性蒙脱石修复镉污染对水稻根际土壤酶活性的影响

  陈泽雄,朱凰榕,周志军,赵秋香

  为探讨钝化修复重金属Cd污染土壤中改性蒙脱石的使用对水稻根际与非根际土壤Cd活性、酶活性等的影响，采用盆栽试验通过袋式根际箱装置种植水稻，并对土壤施加巯基-蒙脱石复合材料、蒙脱复合调理剂材料及巯基复合材料。结果表明：3种材料以0.5%的量施入后，糙米Cd浓度分别降低43.6%、25.9%和36.0%；Cd有效态浓度在根际土壤中分别降低55.3%、12.0%和35.2%，在非根际土壤中分别降低54.9%、9.76%和35.4%。蒙脱复合调理剂材料能提高土壤中过氧化氢酶、脲酶活性，巯基复合材料能提高土壤中脲酶活性，巯基-蒙脱石复合材料能提高非根际土壤中蔗糖酶活性。施加修复材料后，水稻根际土壤磷酸酶活性显著高于非根际土壤。研究表明，这3种改性蒙脱石钝化材料降低了Cd在根际土壤中的活性，有效地固定了土壤中的Cd，降低了水稻对镉的吸收，同时提高了土壤酶的活性，改善了Cd污染的水稻根际土壤环境质量。

• 北京市郊农田土壤中多环芳烃污染特征及风险评价

  周洁,张敬锁,刘晓霞,冯洋,王鸿婷,徐淑波,庞博

  对北京市郊农田土壤中多环芳烃（PAHs）的种类、含量进行研究，并对其来源和生态风险进行探讨，以期了解京郊农田土壤中PAHs的污染现状和潜在风险，为农业环境保护提供科学依据和理论支持。结果表明：16种PAHs全部检出的检出率为74.4%，PAHs总含量（∑PAHs）范围为7.19~1 811.99 ng·g-1，平均值为460.75 ng·g-1；土壤中PAHs的组成结构主要以2~4环为主，占总含量的78.2%，主要来源为石油和煤的高温燃烧。风险评价结果显示，京郊农田土壤已受到PAHs污染，并具有潜在生态风险。

• 不同碳氮源对Paracoccus sp.QD15-1降解邻苯二甲酸二甲酯的影响

  王姊威,刘虹,王春龙,吕志航,刘泽平,陈文晶,王志刚

  邻苯二甲酸二甲酯（Dimethyl phthalate，DMP）是一种高毒性的有机污染物，Paracoccus sp.QD15-1能够高效降解DMP，碳氮源是微生物需求量最大的生长要素。本实验以Paracoccus sp.QD15-1为研究对象，在基础无机盐（MSM）培养基中分别外加不同碳氮源（碳源分别为5 g·L-1的葡萄糖、蔗糖、乳糖和淀粉；氮源分别为5 g·L-1的硫酸铵、硝酸钠、硝酸铵和尿素），研究Paracoccus sp.QD15-1生长和降解DMP能力的变化。结果表明，外加4种碳源后，菌株生物量和降解DMP能力均显著提高，其中外加淀粉处理的最大比生长率达到0.13 lg（cfu）·h-1，36 h降解率为78.2%，DMP半衰期为15.6 h。外加4种氮源后，降解菌的生物量均有所上升，其中外加尿素，36 h降解率为62.8%。研究表明，Paracoccus sp.QD15-1在不同碳氮源中均能够较好地降解DMP，且外加淀粉作为碳源和外加尿素作为氮源的降解效果更佳，在实际工程应用中具有良好前景。

• 云南玉溪地区烟田根结线虫的SCAR鉴定、分布及其生物防治研究

  宋莉,周培培,李阳,张立猛,赵进龙,张翠萍,罗秀莲,纳红艳,刘芳,谷星慧,阮维斌

  云南玉溪地区是我国的烟草主产区，根结线虫病是烟草生产中的重要地下病害，危害烟草植株生长，降低产量。本研究运用SCAR-PCR方法对云南玉溪地区根结线虫进行分子鉴定，并分析不同根结线虫种类在各县区的分布情况；同时在澄江、易门两县开展利用昆虫病原线虫对根结线虫的田间防治试验。结果表明，玉溪地区主要的优势种群为花生根结线虫Meloidogyne arenaria，在所有区县均有分布，爪哇根结线虫M.javanica为次要种群，南方根结线虫M.incognita属于零星分布；田间施加昆虫病原线虫对烟草根结线虫病具有显著的抑制作用。研究结果可为烟草根结线虫病的绿色防治提供数据支持。