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不同有机种植年限菜地的温室气体排放特征及影响因素

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环境科学 2024年

作者：叶远行郭树芳李浩国一凡崔吉晓陈源泉张丹陈安强云南省农业科学院农业环境资源研究所云南农业大学资源与环境学院中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所中国农业大学农学院

为明确不同有机种植年限菜地温室气体排放(CO2、CH4和N2O)特征及综合温室效应，以松华坝有机种植10a、6a、3a和常规种植菜地为研究对象，分析不同有机种植年限菜地温室气体排放通量、排放强度(GHGI)和增温潜势(GWP)的差异及其影响因素.... 详细信息

为明确不同有机种植年限菜地温室气体排放(CO2、CH4和N2O)特征及综合温室效应，以松华坝有机种植10a、6a、3a和常规种植菜地为研究对象，分析不同有机种植年限菜地温室气体排放通量、排放强度(GHGI)和增温潜势(GWP)的差异及其影响因素.结果表明，有机种植处理CO2排放量均高于常规，而N2O和CH4排放量正相反；与常规种植相比，有机种植10a、6a、3a处理的CO2排放通量和累积排放量分别增加了121.28%和40.44%、144.61%和51.39%、130.10%和41.77%(P有机种植10a>有机种植6a>有机种植3a，常规种植和有机种植10a处理的CH4排放表现为“源”，而有机种植6a和3a处理的CH4排放表现为“汇”.有机种植10a、6a、3a处理的GWP和GHGI比常规种植分别降低了40.57%和61.43%、14.91%和53.87%、43.83%和57.98%(P<0.05)，有机种植蔬菜产量略有降低，但却显著降低了GWP和GHGI(P<0.05).土壤温湿度、SOC和无机氮是影响处理间温室气体排放差异的关键因素.可见，有机种植显著降低了菜地的温室气体排放，而不同有机种植年限温室气体排放的差异与土壤有机碳和无机氮密切相关，研究结果可为有机种植蔬菜生产体系的固碳减排和绿色发展提供科学依据.

关键词：温室气体有机种植年限全球增温潜势排放强度菜地

有机和常规管理对茶园土壤固碳的影响——以林地为对照

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第1期32卷 53-60页

作者：郑玉婷黄鑫慧李浩王彪李攀锋崔吉晓隋鹏高旺盛陈源泉中国农业大学农学院北京100193 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100083

为探究有机和常规管理方式对茶园土壤有机碳的影响,选择云南省普洱市思茅区常规管理茶园、有机管理茶园和附近自然林地3种典型土地利用类型,通过测定0~20 cm和20~40 cm土层的土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、非活性有机碳(NLOC)、... 详细信息

为探究有机和常规管理方式对茶园土壤有机碳的影响,选择云南省普洱市思茅区常规管理茶园、有机管理茶园和附近自然林地3种典型土地利用类型,通过测定0~20 cm和20~40 cm土层的土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、非活性有机碳(NLOC)、颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MOC)含量,计算土壤各组分有机碳的分配比例以及土壤碳库管理指数(CPMI),研究3种土地利用方式下土壤有机碳各组分含量和质量的变化特征。结果显示:1)常规管理茶园的SOC含量和储量分别比自然林地低48.67%~51.94%和27.25%~35.71%(P<0.05),而有机管理茶园的SOC含量和储量比常规管理茶园分别高52.09%~62.86%、15.54%~20.26%(P<0.05)。2)常规管理茶园的EOC、NLOC、POC和MOC含量均低于自然林地(P<0.05),而有机管理茶园的EOC、NLOC、POC和MOC含量比常规管理茶园分别高出46.39%~57.89%、54.24%~66.15%、80.87%~121.01%和40.07%~46.28%(P<0.05)。3)与自然林地相比,常规管理茶园的POC/SOC、NLOC/SOC较低,有机管理茶园的POC/SOC、NLOC/SOC则高于常规管理茶园。4)常规管理茶园具有较高的CPAI和较低的CPMI,常规管理茶园的CPMI比自然林地低24.53%~46.12%,有机管理茶园的CPMI比常规管理茶园高67.88%~100.33%,其差异均显著(P<0.05)。以上研究结果表明,与自然林地相比,常规管理的茶园土壤有机碳含量和土壤碳库质量下降,存在一定程度的土地退化,而有机管理是提高茶园土壤碳库质量的有效措施。

关键词：茶园有机管理土壤有机碳土壤碳库管理指数自然林地

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中国特色农业强国的基本特征及战略目标与路径

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中国农业大学学报 2023年第8期28卷 1-10页

作者：高旺盛孙其信陈源泉王小龙中国农业大学国家农业科技战略研究院北京100193 中国农业大学农学院北京100193 华南农业大学农学院广州510642

为探索中国特色的农业强国之路,研究其基本特征和实现路径,本研究基于对农业强国的基本内涵、世界农业强国的类型与共性特征分析,总结了世界农业强国的3大类型和6大共性特征,提出了中国建设农业强国必须充分认识到的5大独特特征。结果表... 详细信息

为探索中国特色的农业强国之路,研究其基本特征和实现路径,本研究基于对农业强国的基本内涵、世界农业强国的类型与共性特征分析,总结了世界农业强国的3大类型和6大共性特征,提出了中国建设农业强国必须充分认识到的5大独特特征。结果表明:中国是资源不足型农业大国,确保粮食及主要农产品自主可控是核心要求,家庭小农户经营主体是农业经营基本特征,实现双碳目标下农业绿色发展需求以及区域农业多样性和差异性是重要特点。在此基础上,本研究提出系统规划部署建设中国农业强国的“四梁八柱”战略路径建议,以期为制定我国农业强国建设规划提供决策参考。

关键词：农业强国战略目标路径共性特征独特特征

华北平原麦-玉年际轮作的土壤氮磷钾分布及淋洗研究

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中国农业大学学报 2022年第2期27卷 1-14页

作者：赵影星宋彤陈源泉王彪刘晴隋鹏中国农业大学农学院北京100193 淄博市数宇农业农村发展中心山东淄博255000

为解决华北平原冬小麦-夏玉米复种连作种植模式带来的土壤养分资源消耗的不均衡,利用渗漏池和陶瓷杯提取的方法,以冬小麦-夏玉米(麦-玉)复种模式为对照,对春玉米→麦-玉、冬小麦→麦-玉、春花生→麦-玉、冬小麦-夏花生→麦-玉和马铃薯-... 详细信息

为解决华北平原冬小麦-夏玉米复种连作种植模式带来的土壤养分资源消耗的不均衡,利用渗漏池和陶瓷杯提取的方法,以冬小麦-夏玉米(麦-玉)复种模式为对照,对春玉米→麦-玉、冬小麦→麦-玉、春花生→麦-玉、冬小麦-夏花生→麦-玉和马铃薯-青贮玉米→麦-玉5种新型轮作模式的土壤养分分布和淋洗状况进行比较分析。2016—2019年试验结果表明:1)合理的轮作模式可以改善表层土壤的肥力状况。冬小麦→麦-玉模式和春玉米→麦-玉模式的土壤无机氮含量显著优于对照,比对照高出0.7-2.8倍;0-50cm土壤有效磷含量呈现衰减的趋势,春花生→麦-玉模式和冬小麦→麦-玉模式下降幅度较小,各模式均应适当加大磷肥投入;冬小麦→麦-玉模式和冬小麦-夏花生→麦-玉模式的土壤速效钾和对照相比无显著差异,2种模式均显著高于其他新型轮作模式。2)各模式土壤养分淋洗情况不同,存在地下水污染风险。春花生→麦-玉模式的0-70cm土壤溶液总磷和总钾浓度较高,有利于满足作物对于养分的需求;冬小麦-夏花生→麦-玉模式1m土层以下的土壤溶液中无机氮、总磷和总钾浓度均较高,加大了地下水污染的风险。从养地和减投的角度考虑,冬小麦→麦-玉模式和春花生→麦-玉模式效果最好,但是冬小麦→麦-玉模式的养分淋失量较大,应改进其田间管理措施。

关键词：养分变化淋洗渗漏陶瓷杯轮作

不同经营主体地膜使用及回收处理情况的调查研究

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农业资源与环境学报 2023年第1期40卷 229-237页

作者：徐菊祯张梦璐陈源泉崔吉晓何文清中国农业大学农学院北京100193 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081

为了调研不同经营主体地膜使用及回收处理情况,系统探讨不同经营方式对地膜使用及回收处理的影响,本研究以我国北方三省份(辽宁省、内蒙古自治区、甘肃省)为调研对象,通过发放调查问卷的方式调查了普通农户、种植大户(种植面积大于6.67 ... 详细信息

为了调研不同经营主体地膜使用及回收处理情况,系统探讨不同经营方式对地膜使用及回收处理的影响,本研究以我国北方三省份(辽宁省、内蒙古自治区、甘肃省)为调研对象,通过发放调查问卷的方式调查了普通农户、种植大户(种植面积大于6.67 hm2)和合作社三类经营主体的地膜使用情况(平均覆膜率、地膜使用强度、地膜厚度和主要作物覆膜率等)及地膜回收情况(回收作业率、回收方式和回收后地膜的处理方式)。结果表明,三个省份采用地膜覆盖技术的主要作物是玉米、露地蔬菜、马铃薯、向日葵、花生;从覆膜率来看,种植大户、合作社分别比普通农户高7.54、8.50个百分点;从地膜使用强度来看,合作社地膜使用强度最高,平均为86.41 kg·hm^(-2),分别比普通农户和种植大户高4.37%、19.81%;从地膜厚度来看,不同经营主体使用的地膜厚度大致相同;从地膜回收的机械化捡拾程度来看,合作社最高,为48.29%,分别比普通农户、种植大户高27.85、10.92个百分点;从地膜回收作业率来看,不同经营主体均高于85%,其中普通农户、合作社较种植大户分别高1.04、1.65个百分点。研究表明,合作社和种植大户等规模化、组织化的经营主体更倾向于使用地膜覆盖技术,其使用和回收处理行为对环境更友好,因此,推进发展新型经营主体能够有效促进解决地膜污染问题。

关键词：地膜经营主体地膜回收问卷调查

黑龙港平原基于麦-玉复种的两年轮作模式农田水分消耗特征研究

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作物学报 2022年第7期48卷 1787-1799页

作者：赵影星王彪刘晴宋彤张学鹏陈源泉隋鹏中国农业大学农学院北京100193 淄博市数字农业农村发展中心山东济南255000

为解决黑龙港平原地下水漏斗区传统冬小麦-夏玉米(简称麦-玉)一年两熟模式的水粮矛盾问题,设计“一年传统麦-玉模式+一年轮作其他作物”的2年节水稳粮型轮作系统,试图寻找适合该区域的节水稳粮型绿色种植制度。于2018年10月—2020年9月... 详细信息

为解决黑龙港平原地下水漏斗区传统冬小麦-夏玉米(简称麦-玉)一年两熟模式的水粮矛盾问题,设计“一年传统麦-玉模式+一年轮作其他作物”的2年节水稳粮型轮作系统,试图寻找适合该区域的节水稳粮型绿色种植制度。于2018年10月—2020年9月在河北吴桥地区开展田间试验,以冬小麦-夏玉米一年两熟模式为对照,设置春玉米→麦-玉、冬小麦→麦-玉、春甘薯→麦-玉、春花生→麦-玉、冬小麦-夏花生→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉6个处理,分析各轮作模式的农田耗水特征。结果表明:(1)相比对照,除冬小麦-夏花生→麦-玉外,不同轮作模式的年均耗水量可减少3.1%~15.2%。春玉米→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉、春花生→麦-玉和春甘薯→麦-玉模式轮作周期内年均耗水量较对照模式分别减少6.1%、7.2%、9.2%和15.2%,4种模式的年均地下水净消耗量也较对照模式分别减少9.0%、10.3%、16.2%和32.9%;(2)不同耗水层次的作物搭配可以在空间上实现水分互补。冬小麦作物主要消耗0~160 cm土层土壤水分,其含水量相较于播种时减少了20%,马铃薯作物主要消耗0~100 cm土层土壤水分,其含水量相较于播种时减少了12%,春花生作物主要消耗20~80 cm土层土壤水分,其含水量相较于播种时减少了4%;(3)部分轮作模式可以减少对灌溉水的需求,同时有利于土壤水分的固持。2019轮作年,春玉米→麦-玉和春花生→麦-玉模式在模式灌溉量分别比对照减少145 mm和175 mm的情况下,2 m土壤贮水量较轮作年起始增加了27.2 mm和12.6 mm,而麦-玉复种模式在灌溉量为300 mm的情况下,2 m土壤贮水量较轮作年起始消耗了18.4 mm;(4)部分轮作模式具有较好的经济水分利用效率,达到对照的1.2~1.5倍。春花生→麦-玉和冬小麦-夏花生→麦-玉模式经济水分利用效率显著高于对照模式,分别为对照的1.5倍和1.2倍。综合农田水分利用特征与经济水分利用效率,春花生→麦-玉、春甘薯→麦-玉、马铃薯-青贮玉米→麦-玉和春玉米→麦-玉2年轮作模式降低了农田耗水量,同时保持并提高经济水分利用效率,可作为部分替代连年冬小麦-夏玉米两熟模式的参考模式。

关键词：轮作耗水量张力计地下水经济水分利用效率

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中国马铃薯地膜覆盖增产效应及其影响因素的Meta分析

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中国农业科学 2023年第15期56卷 2895-2906页

作者：徐菊祯张梦璐何文清隋鹏陈源泉崔吉晓中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农膜污染防控重点实验室中国农业大学农学院中国农业科学院西部农业研究中心

【目的】地膜覆盖具有增温、保墒和抑制杂草等多方面作用，是一种缓解马铃薯生产限制的高效且简便的技术措施。基于全国数据，量化地膜对马铃薯的产量和水分利用效率的影响，进一步分析其中的影响因素，为马铃薯可持续生产提供参考。【... 详细信息

【目的】地膜覆盖具有增温、保墒和抑制杂草等多方面作用，是一种缓解马铃薯生产限制的高效且简便的技术措施。基于全国数据，量化地膜对马铃薯的产量和水分利用效率的影响，进一步分析其中的影响因素，为马铃薯可持续生产提供参考。【方法】基于1981—2021年在Web of Science和知网公开发表的291篇关于中国马铃薯地膜覆盖的大田试验文献数据，包括北方一作区、西南混作区、南方冬作区、中原二作区共4个区域，利用Meta分析方法量化地膜对马铃薯的产量与水分利用效率的影响，并从不同区域、不同自然条件（年均降水、土壤容重、土壤有机质含量）、不同栽培管理措施（钾肥施用量、种植密度、地膜颜色、栽培方式）角度出发，研究地膜覆盖对马铃薯产量和水分利用效率的影响。【结果】与不覆盖相比，地膜覆盖使马铃薯产量和水分利用效率分别提高24.9%和28.3%；不同区域地膜增产与提升水分利用效率的效果不同，依次为：北方一作区（27.2%）、西南混作区（18.1%）、南方冬作区（23.6%）、中原二作区（10.1%）。而水分利用效率只在北方一作区表现明显，提高29.1%。在不同区域，地膜提高产量与水分利用效率受自然条件与栽培管理措施影响。不同自然条件下，不同区域地膜提高产量的响应不同。种植密度与栽培方式在各区域的响应一致，即低密度种植与垄作条件下，地膜增产效应最好。在北方一作区，地膜在低等降水量，较低的土壤有机质含量与低等土壤容重以及低施肥水平，中等种植密度，黑色与垄作条件下，提高水分利用效率的效果最好。【结论】地膜覆盖在我国具有良好的应用效果，可以提高马铃薯的产量，不同区域的增产效果依次为：北方一作区、南方冬作区、西南混作区、中原二作区，水分利用效率仅在北方一作区有所改善。在降水少、土壤较贫瘠、土壤疏松的自然条件下，以及较低水平的施肥量、较低种植密度、黑色与垄作的栽培管理措施下，地膜更能发挥其增产作用。在北方一作区，地膜使马铃薯增产与保水达到最佳效果所需的条件相似。

关键词：地膜覆盖马铃薯产量水分利用效率 Meta分析

基于生态经济学理论与方法的生态补偿量化研究

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系统工程理论与实践 2007年第4期27卷 165-170页

作者：陈源泉高旺盛中国农业大学农学与生物技术学院区域农业发展研究中心北京100094

以生态系统服务和生态足迹的理论和方法为基础,从国家宏观层面建立生态补偿的判定标准、量化模型和计算方法.在此基础上以中国各省份为例,研究中国区域之间的生态补偿量化问题.结果表明:1)生态赤字大小的顺序为东部>中部>西部,而生态系... 详细信息

以生态系统服务和生态足迹的理论和方法为基础,从国家宏观层面建立生态补偿的判定标准、量化模型和计算方法.在此基础上以中国各省份为例,研究中国区域之间的生态补偿量化问题.结果表明:1)生态赤字大小的顺序为东部>中部>西部,而生态系统服务价值贡献顺序恰好相反.2)东部地区该支付的生态补偿总量为439.50×108yuan/a,各省平均为73.25×108yuan/a;中部总量为482.98×108yuan/a,各省平均为40.25×108yuan/a,西部总量158.56×108yuan/a,各省平均为12.20×108yuan/a.建议国家建立生态补偿基金,协调区域生态服务与生态占用的矛盾.

关键词：生态补偿生态系统服务生态足迹生态评价

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典型作物残茬磷分子形态表征

光谱学与光谱分析 2022年第7期42卷 2304-2308页

作者：辛鸿娟杨冬玲韩超群顾雪琪杨建军刘瑾陈源泉隋鹏中国农业大学农学院北京100094 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

作物残茬还田对农业绿色发展和地力提升意义重大。我国作物残茬产量大,种类多,研究典型作物残茬中磷的赋存形态是预测其还田后作物有效性的前提。目前,液相磷-31核磁共振(;P-NMR)是可在分子水平上表征磷素形态的主流分析技术。而利用该... 详细信息

作物残茬还田对农业绿色发展和地力提升意义重大。我国作物残茬产量大,种类多,研究典型作物残茬中磷的赋存形态是预测其还田后作物有效性的前提。目前,液相磷-31核磁共振(;P-NMR)是可在分子水平上表征磷素形态的主流分析技术。而利用该技术表征作物残茬磷素形态的已有研究有限,且主要采用不同磷化合物的化学位移进行图谱解析。由于某些有机磷的峰位置相邻,其化学位移受样品pH等化学条件影响较大,导致单纯依靠文献报道进行图谱解析存在较大不确定性,并且识别出的有机磷种类偏少。该研究进行加标实验,选取典型作物残茬(玉米、小麦、水稻、大豆、花生、棉花),利用液相;P-NMR技术表征了不同部位(茎叶、谷壳和种子)磷的分子形态及其含量。研究发现,所有供试作物残茬中总磷含量均为种子>谷壳>茎叶。NaOH-EDTA前处理对供试作物残茬总磷有较高的提取率(73%~139%),平均105%。根据加标试验的^(31)P-NMR图谱,供试样品中检测出的无机磷形态包括正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐,有机磷包括植酸、α/β-甘油磷酸盐、单核苷酸,首次在作物残茬的正磷酸二酯组分中检测到脱氧核糖核酸;供试茎叶和谷壳中磷均以正磷酸盐为主,大约占NaOH-EDTA可提取磷的49.3%~71.6%,种子以植酸为主,占比达48.5%~82.9%;将正磷酸单酯和正磷酸二酯含量针对正磷酸二酯的降解产物进行矫正,发现作物茎叶中正磷酸二酯(17.1%~33.5%)高于正磷酸单酯(9%~13.5%),谷壳中正磷酸单酯和正磷酸二酯的百分含量分别为8.8%~23.2%及8.8%~24.6%,种子中则以正磷酸单酯为主(57.6%~82.9%)。研究结果表明,供试作物残茬尤其茎叶秸秆还田后可能释放正磷酸盐和正磷酸二酯,作为有效磷源供给后茬作物吸收。该研究为作物残茬还田及农田磷肥管理提供重要科学依据。

关键词：磷分子形态液相磷-31核磁共振作物残茬