为明确不同水旱轮作模式对川西平原旱作季杂草群落特征的影响,从而为旱作季杂草的高效防控提供理论依据.基于大蒜-水稻(GR)、小麦-水稻(WR)、蚕豆-水稻(BR)、油菜-水稻(RR)和马铃薯-水稻(PR)五种水旱轮作的长期定位试验,在 2022年旱季采用生态学方法探究了不同水旱轮作模式下旱作季农田杂草种类、密度、株高、生物量等杂草群落结构和物种多样性特征.结果表明:(1)五种轮作模式下杂草田间密度表现为WR＞BR＞RR＞GR＞PR,生物量表现为WR＞BR＞GR＞RR＞PR,物种多样性表现为GR＞BR＞RR＞PR＞WR,物种均匀度表现为GR＞PR＞BR＞RR＞WR,群落优势度表现为WR＞PR＞RR＞BR＞GR,表明GR杂草群落稳定性最高,WR杂草群落稳定性最低且优势物种发生危害的程度最高,RR的杂草种类数少且不易发生危害;(2)五种水旱轮作模式杂草群落相似性较高,相似性指数在 0.69-0.84 之间,WR杂草生活型以一年生单子叶杂草为主,其余四种模式以一年生双子叶杂草为主;(3)WR优势杂草种类最少,为禾本科棒头草(Polypogon fugax Nees ex Steud),其重要值为 59.53%;BR优势杂草种类最多,为棒头草、蔊菜(Rorippa indica(L.)Hiern)、毛茛(Ranunculus japonicus Thunb)和通泉草(Mazus japonicus(Thunb.)O.Kuntze);GR优势杂草为苣荬菜(Sonchus wightianus DC)和猪殃殃(Galium spurium L);RR和PR优势杂草均为三种,都包括为棒头草和蔊菜.因此,以确保旱作季杂草能得到有效控制,不同水旱轮作模式应制定不同的杂草防控措施.GR和PR应重点控制以猪殃殃为代表的双子叶杂草,WR应着重控制以棒头草等为代表的单子叶杂草,BR和RR应注重繁殖力强的单双子叶杂草的综合防治.

通过连续2年的田间试验,研究不同水旱复种轮作方式对土壤有机碳及其组分的影响.结果表明:稻田2年水旱复种轮作后的土壤总有机碳(TOC)呈现先升高后下降的趋势,易氧化有机碳(ROC)分蘖期最高、成熟期最低,土壤微生物生物量碳(SMBC)在分蘖期最高,可溶性有机碳(DOC)则在成熟期达到最高.土壤TOC的差异变化最大值和最小值分别出现在孕穗期和成熟期,ROC出现在返青期和孕穗期,DOC出现在成熟期和返青期,SMBC出现在分蘖期和返青期.“冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻”的土壤TOC、DOC变化幅度最大,“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”的土壤ROC变化幅度最大,“蔬菜-花生/玉米-晚稻—→紫云英-早稻-晚稻”模式的SMBC变化幅度最大.“马铃薯-玉米/大豆·晚稻—→蔬菜-花生/玉米-晚稻”在孕穗期的TOC含量较高;“紫云英-早稻-晚稻—→油菜-花生-晚稻”能在晚稻生长的前期和中期积累较多的土壤ROC;“油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米/大豆-晚稻”在返青期和成熟期的土壤DOC含量较高,在孕穗期和抽穗期的SMBC较高.土壤各有机碳及其组分的大小关系为:TOC＞ROC＞SMBC＞DOC.可见在当地土壤肥力条件下,水旱复种轮作方式能提高土壤有机碳及其组分的含量,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.

为了筛选具有可持续性、适合南方稻田的水旱复种轮作种植模式,以"冬闲-早稻-晚稻"模式连作为对照处理A,设计了4 种稻田水旱复种轮作模式( 马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻( B),蔬菜-花生‖玉米-晚稻→紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻( C),绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻 ( D),油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻( E) ).通过 2014—2016 年连续3 年的田间定位试验,分析了不同种植模式下的作物产量,主要是晚稻产量,以及土壤养分变化情况.结果表明: 水旱复种轮作模式更具有产量优势,晚稻产量均高于冬闲连作模式; 与冬闲连作对照相比,其他模式的土壤有机质含量、速效养分含量均有所提高,同时更加有利于固定有机碳; 稻田水旱复种轮作模式是一种增产、改善土壤肥力的种植模式; 处理C 和处理E 表现较好.

水旱轮作是川西平原灌区重要的稻田种植模式,为探究本区域不同水旱轮作模式对周年土壤呼吸的影响,在四川崇州设置蒜-稻(GR)、麦-稻(WR)和油-稻(RR)三种水旱轮作模式,采用静态箱-气相色谱法测定不同模式周年土壤呼吸,并同步测定温度、水层高度等水热生态因子.结果 表明:三种轮作模式周年土壤呼吸累积排放量表现为GR＞RR＞WR,分别为193.36、160.27、157.28 kg/hm2;土壤呼吸速率日动态规律基本一致,均表现为单峰型变化趋势,最高值出现在12:00-15:00,68月的日变幅高于其余月份;土壤呼吸速率季节动态均呈双峰型变化趋势,在6月和9月达到峰值,其中GR模式土壤呼吸速率年均值最高;三种模式土壤呼吸速率均受0-10 cm、10-20 cm土壤温度的显著影响,而与土壤含水量无显著相关性.土壤温度是旱季土壤呼吸速率季节变化的主要影响因素,土壤水层深度和土壤温度共同作用影响了稻季土壤呼吸速率的变化.

江淮地区是中国主要的二熟制耕作区,水旱轮作是该区典型种植模式.本研究依托安徽庐江国家现代农业示范区试验基地,设置小麦-水稻、油菜-水稻和休闲-水稻3种种植模式,比较了2016-2018年不同模式作物周年产量、积温利用率、氮磷钾养分利用率和经济效益.结果 表明:麦稻模式周年平均产量比油稻模式和休闲-水稻模式分别高4018和5767 kg· hm-2;三种模式水稻季产量差异不显著,差异主要来自冬季作物,小麦平均产量是油菜的3倍以上;在经济效益上,麦稻模式的净收益最高,平均净收益比油稻模式和休闲-水稻模式分别高6246和5182元·hm-2,增幅分别为59.69％和44.95％;受气候、病害影响,油稻模式年季间收益相差较大;在积温利用上,油稻模式的积温利用效率最高,比麦稻模式和休闲-水稻模式分别高9.98％和39.33％;在养分利用方面,麦稻模式的养分利用效率最低,其氮磷钾的两年平均养分平衡指数均显著高于其他两种模式,休闲-水稻模式的氮素利用率最高,油稻模式的磷钾利用率最高.综上,在经济效益方面,油稻模式显著低于麦稻模式,但油稻模式的有效积温利用率高,环境风险小.提高油菜机械化生产水平是促进油稻模式发展的关键所在.此外,冬季闲田光热浪费严重,亟待筛选出适应力强、环境友好的冬季填闲作物.

量化作物生产的碳足迹有助于为农业生态系统温室气体减排提供理论依据.利用生命周期法研究了我国南方地区稻田春玉米-晚稻水旱轮作种植模式和早稻-晚稻连作种植模式下粮食生产的碳足迹,并定量分析粮食生产过程中各种碳排放源的相对贡献.结果 表明,与早稻-晚稻的连作模式相比,春玉米-晚稻轮作模式的单位面积碳排放降低了6724 kg CO2-eq/hm2,单位产量的碳足迹降低了0.56 kg CO2-eq/kg.春玉米比早稻少排放6228 kg CO2-eq/hm2;与早稻-晚稻模式中晚稻碳排放相比,春玉米-晚稻轮作模式晚稻碳排放降低了497 kg CO2-eq/hm2.早稻-晚稻种植模式的碳足迹主要来源于甲烷(CH4),其碳排放为9776 kg CO2-eq/hm2(54.8％),氮肥生产和施用的碳排放为2871 kg CO2-eq/hm2(16.1％),灌溉电力消耗的碳排放2849 kg CO2-eq/hm2(16.0％).春玉米-晚稻轮作模式的碳足迹主要来源于CH4的碳排放4442 kg CO2-eq/hm2(39.9％),氮肥生产和施用的碳排放2871 kg CO2-eq/hm2(25.8％),灌溉电力消耗的碳排放1508 kg CO2-eq/hm2(13.6％).该模式中晚稻的碳足迹组成情况与春玉米-晚稻模式的碳足迹相似.但是,对于春玉米而言,其碳足迹主要来源氮肥生产和施用的碳排放1436 CO2-eq/hm2(50.1％),氧化亚氮(N2O)的碳排放为579 kg CO2-eq/hm2(20.2％),CH4的碳排放为378 CO2-eq/hm2(13.2％).同时,相比于早稻-晚稻中晚稻的产量(6333 kg/hm2),春玉米-晚稻轮作模式下的晚稻产量(7270 kg/hm2)提高了14.8％.因此,引入春玉米-晚稻轮作模式有利于提升稻田生产力,降低稻田连作系统碳排放和碳足迹.

成都平原属典型的水田农业区,复种指数高,农作物一年两熟或三熟.为探究高土地利用率地区农田土壤养分特征及其空间分布格局,基于成都市郫都区2015年测土配方施肥数据,运用经典统计学和地统计学方法揭示该区域农田土壤养分的描述性统计特征及其空间变异.结果显示:郫都区农田土壤有机质(SOM)、总氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量均值分别为22.35 g·kg-1、1.15 g·kg-1、95.38 mg·kg-1、21.01 mg·kg-1和104.58 mg·kg-1,不同土壤类型及不同种植模式农田土壤养分差异总体较小,表明高强度的人类活动使郫都区土壤养分含量变得均一;半方差分析显示,SOM和AK的块金系数分别为0.39和0.62,其空间变异由土壤母质、地形、气候条件等结构性因素和耕作制度、施肥条件等随机性因素共同作用引起;TN、AN和AP的块金系数分别为0.87、0.94和0.97,其空间变异性主要受耕作制度、施肥条件等随机性因素影响;结合已有研究来看,郫都区农田SOM块金系数呈下降趋势而TN、AN和AP块金系数呈增加趋势,表明随着郫都区作物产量与作物复种指数的不断提高,以蔬菜为主的旱作模式代替传统的水旱轮作模式、复合肥代替农家肥等生产方式的改变正在影响着郫都区农田土壤养分的空间分布格局.

中药生态农业作为环境友好型农业,正在全国各地如火如荼的推行.由于中药材生产对自然环境条件的依赖性很强,中药生态农业在生产实践中表现出明显的地域差异.该文收集整理了各区域较为成熟的代表性中药材生态种植模式,如药粮间套作、轮作种植模式,林下种植模式,野生抚育种植模式和景观生态种植模式等,参考《全国道地药材生产基地建设规划(2018-2025年)》和《中国中药区划》,结合生产实践,对全国8大区域的中药材生态种植模式进行系统梳理,提出了各地中药材生态种植模式有:东北地区的人参林下种植模式、华北地区的连翘仿野生种植模式、华东地区的浙贝母-水稻轮作栽培模式、华中地区的黄精林下仿野生种植模式、华南地区的阳春砂林下种植模式、西南地区的川芎-水稻水旱轮作模式、西北地区的甘草野生抚育种植模式以及青藏地区唐古特大黄仿野生种植模式等.通过梳理全国各区域常见中药材生态种植模式,以期为各分布区域内其他中药材的生态种植模式的筛选和推广应用提供参考.

通过田间试验,研究水旱轮作(冬小麦-夏水稻)中水稻秸秆全量还田条件下土壤改良培肥基质和复合菌剂配施对小麦土壤养分、土壤物理结构和土壤生物学性质及土壤微生物区系的影响,为快速土壤培肥、提高中低产农田产量提供实践基础和技术支持.试验于江苏省盐城市滨海县黄河湾项目基地进行,共设置五个处理:①土壤改良培肥基质+复合菌剂+常规化肥(MOS+CMA+CF);②复合菌剂+常规化肥(CMA+CF);③土壤改良培肥基质+常规化肥(MOS+CF);④常规化肥(CF);⑤不施肥对照(CK).对小麦返青期(S1)、拔节孕穗期(S2)和成熟期(S3)分别进行土壤理化性质、土壤酶活性、微生物量碳氮和微生物区系分析.结果 表明,与CK相比,MOS+CMA+CF处理能够在短时期内提高土壤速效养分含量(其中速效氮提高了23.59％、速效磷提高了40.74％、速效钾提高了43.78％),降低土壤容重,提高土壤孔隙度,显著提高土壤微生物量氮含量和土壤脲酶活性;同时,该处理还能在小麦返青期和拔节孕穗期增加土壤细菌和真菌多样性,提高微生物丰度,最终提高了小麦产量(与CK和CF相比,产量分别提高了149.29％和24.93％).CMA+CF能够显著提高土壤纤维素酶活及土壤微生物量碳含量,表现出有较好的秸秆降解能力;并且在提高土壤理化指标含量、提高脲酶酶活、提高微生物量氮含量和小麦产量方面仅次于联合处理.由于MOS富含有机质,MOS+CF处理能够维持并提高土壤有机质含量、改善土壤物理环境.总之,短期内,MOS+CMA+CF处理提升土壤肥力,提高小麦产量的效果是最显著的;但CMA+CF处理在加速秸秆养分还田、改善土壤理化状况,增强微生物活性和丰富以及提高小麦产量方面也表现出优势,且复合菌剂经济方便有效,具有很好的田间技术推广价值.

菌核是核盘菌Sclerotinia spp.在土壤中的主要存活形式和菌核病的主要初侵染源,在土壤中可存活8年以上,其数量和存活状况直接影响着菌核病的发生和危害程度.本研究以雪腐核盘菌Sclerotinia nivalis菌株SS-TB为材料,分析了菌核萌发的影响因素、致死温度以及土壤温度对菌核存活的影响.结果 表明,未成熟菌核较成熟菌核更容易萌发;菌核萌发的最佳温度为20-25℃、pH为3.0-4.0、土壤含水量为20％-45％.菌核长时间浸泡水中对其存活不利,浸泡30d以后,存活率开始急剧下降,至47d时存活率为0.雪腐核盘菌菌核具有较强的耐高温特性,随着温度和处理时间的增加,菌核萌发率呈下降趋势.菌核在水浴中85℃5min、80℃10min、75℃10min、70℃30min、65℃120min、60℃180min时全部丧失活力.在土壤温度30℃和35℃处理5周、40℃和45℃处理4周时菌核全部失去活力.该研究结果为通过水旱轮作和土壤高温处理来防治西洋参菌核病提供了理论基础.