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安徽主要粮食作物天气指数保险模型研究与应用

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中国农业气象 2024年第5期45卷 562-570页

作者：杨太明曹雯高锷孙喜波许莹刘园沈光斌安徽省农村综合经济信息中心合肥230031 国元农业保险股份有限公司合肥230031 中国渔业互助保险社北京100080 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

气象灾害是农业生产面临的主要风险之一,给农业安全生产带来巨大损失。农业保险是农业保障体系的重要组成部分,是有效分散农业风险或弥补灾害损失的重要救灾手段之一。20世纪90年代后期出现的天气指数保险,因其客观、标准化和流通性强... 详细信息

气象灾害是农业生产面临的主要风险之一,给农业安全生产带来巨大损失。农业保险是农业保障体系的重要组成部分,是有效分散农业风险或弥补灾害损失的重要救灾手段之一。20世纪90年代后期出现的天气指数保险,因其客观、标准化和流通性强等特点在全球引起广泛关注、研究与应用。本文在回顾了国内外天气指数保险技术的发展历程基础上,详细分析了天气指数保险与传统农业保险的差异,以及各自的优势与劣势;以安徽粮食作物(冬小麦、一季中稻、夏玉米)生长过程中特定农业气象灾害的天气指数保险为例,介绍天气指数模型研制与产品开发。通过天气指数农业保险产品在安徽多年实践应用,探索天气指数模型的改进方法,以降低基差风险;并对天气指数保险未来发展进行探讨与展望。

关键词：天气指数保险农业灾害风险评估气候变化

长期施肥对红壤侵蚀坡耕地重金属积累及其有效性的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：李嘉奇郭自春汪亚及高磊彭新华江西农业大学国土资源与环境学院中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

为探究长期施用猪粪和化肥对红壤侵蚀坡耕地土壤重金属的长期积累及其有效性的影响，本研究基于中国科学院红壤生态实验站红壤坡耕地长期侵蚀小区试验（2012—2023年），选取不同年限（2012、2015、2018、2020年和2023年）的耕层（0～20... 详细信息

为探究长期施用猪粪和化肥对红壤侵蚀坡耕地土壤重金属的长期积累及其有效性的影响，本研究基于中国科学院红壤生态实验站红壤坡耕地长期侵蚀小区试验（2012—2023年），选取不同年限（2012、2015、2018、2020年和2023年）的耕层（0～20 cm）及2023年垂直剖面（1 m土层）土壤样品，分析了12年不施肥、单施化肥以及猪粪与化肥配施3个处理下土壤pH、土壤有机碳（SOC）、4种重金属（Cr、Cu、Zn、Cd）全量及其有效态含量的变化。结果表明：与初始土壤相比，长期单施化肥导致耕层土壤pH下降0.2～0.6个单位，SOC含量减少1.0～1.9 g·kg-1；而长期猪粪与化肥配施则使耕层土壤pH升高0.2～0.6个单位，SOC含量增加0.1～3.0 g·kg-1。与不施肥处理相比，长期单施化肥显著增加了耕层土壤有效Cr含量，增幅达446.2%～851.2%（P＜0.05）；而长期猪粪与化肥配施显著增加了耕层土壤Cu、Zn全量，分别增加76.3%～129.6%和71.2%～125.8%（P＜0.05），并显著提高了耕层土壤有效Cr、Cu和Zn含量，增幅分别为335.0%～1 213.4%、162.3%～1 373.2%和275.8%～2 457.0%（P＜0.05）。其中，2023年土壤Cu全量达到56.8 mg·kg-1，已超过农用地风险管控筛选值(50.0 mg·kg-1)。此外，猪粪与化肥配施显著增加了深层土壤（20～100 cm）Cu和Zn的有效态含量，增幅分别为53.9%～354.2%与66.3%～368.2%（P＜0.05）。相关分析表明，在单施化肥处理下，土壤Cr、Cu、Zn、Cd的有效态含量及土壤Cd全量均与土壤pH和SOC含量呈极显著正相关关系（P＜0.01）；而在猪粪与化肥配施处理下，土壤Cu、Zn、Cd的有效态与全量以及Cr有效态均与土壤pH和SOC含量呈显著正相关（P＜0.05）。本研究表明，在红壤侵蚀坡耕地培肥时，长期单施化肥会导致土壤酸化、养分贫瘠及重金属的活化与积累；而长期猪粪与化肥配施则显著促进了耕层土壤重金属的富集及剖面中重金属的活化。基于此，建议农业实践中应优化化肥的施用量，使用经过处理的猪粪，并结合水土保持措施，以降低重金属累积及面源污染的风险。

关键词：侵蚀坡耕地红壤长期施肥猪粪重金属生物有效性

华北平原秸秆覆盖下农田水热通量动态变化及其对气象因子的响应

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中国农业气象 2024年第8期45卷 822-834页

作者：耿洁王传娟张彦群秦姗姗王建东山西农业大学资源环境学院晋中030801 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部旱作节水农业重点实验室北京100081 中国水利水电科学研究院水利研究所北京100048

揭示秸秆覆盖下农田生态系统水热通量的动态变化,可为农艺覆盖下作物高效用水的定量调控提供理论依据。试验设置秸秆覆盖(S)和不覆盖(N)两种处理,利用波文比能量平衡法和实测数据,对华北平原秸秆覆盖下农田能量通量要素净辐射通量(R_(n)... 详细信息

揭示秸秆覆盖下农田生态系统水热通量的动态变化,可为农艺覆盖下作物高效用水的定量调控提供理论依据。试验设置秸秆覆盖(S)和不覆盖(N)两种处理,利用波文比能量平衡法和实测数据,对华北平原秸秆覆盖下农田能量通量要素净辐射通量(R_(n))、潜热通量(λET)、显热通量(H)和土壤热通量(G)的动态变化规律及其对气象因子的响应进行研究。结果表明:各生育期R_(n)、λET和H日内变化均呈现明显单峰型规律,无论小麦生长季还是玉米生长季,与N处理相比,秸秆覆盖(S)主要降低了各生育期R_(n)、λET和H的日峰值,但从日均值来看,S处理提高了小麦生长季λET占R_(n)的比例,其总生育期λET占R_(n)的比例(68.8%)比N处理(68.4%)略高;秸秆覆盖(S)降低了玉米生长季λET占R_(n)的比例,其总生育期λET占R_(n)的比例(65.0%)比N处理(65.9%)降低。小麦生长季和玉米生长季对瞬时λET影响最大的气象因子为R_(n),其余因子影响较小。各气象因子通过直接和间接作用共同对瞬时λET产生影响。R_(n)对瞬时λET的影响主要体现在直接作用上,其余因子均主要体现为间接影响。

关键词：秸秆覆盖波文比水热通量气象因子

大气CO_(2)浓度升高背景下冬小麦冠层光谱特征和地上生物量估算

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作物学报 2024年第4期50卷 991-1003页

作者：黄宏胜张馨月居辉韩雪中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

本研究旨在探究大气CO_(2)浓度升高对冬小麦全生育时期冠层光谱特征的影响,并基于筛选的敏感波段建立地上生物量(AGB)与光谱参数的定量关系。为此,在2021—2022年的冬小麦生长季,利用开放式CO_(2)富集系统(Mini-FACE),设定大气CO_(2)浓... 详细信息

本研究旨在探究大气CO_(2)浓度升高对冬小麦全生育时期冠层光谱特征的影响,并基于筛选的敏感波段建立地上生物量(AGB)与光谱参数的定量关系。为此,在2021—2022年的冬小麦生长季,利用开放式CO_(2)富集系统(Mini-FACE),设定大气CO_(2)浓度(ACO_(2),(420±20)μL L^(–1))和高CO_(2)浓度(ECO_(2),(550±20)μL L^(–1))两个处理水平,分析了高CO_(2)浓度下光谱特征变化,基于连续投影算法(SPA)、逐步多元线性回归(SMLR)和偏最小二乘法回归(PLSR)筛选AGB敏感波段并构建估算模型。结果表明:CO_(2)浓度升高使冬小麦拔节期和开花期AGB显著增加。红边和近红边反射率及红边面积在拔节期增加,在开花期和灌浆期降低,蓝边、黄边和红边位置在不同生育时期均发生移动;AGB的敏感光谱波段主要分布在红边和近红边区域,CO_(2)浓度升高缩小了AGB敏感波段范围,但不影响AGB的估算;AGB的SMLR和PLSR模型均取得了较高的估算精度(R^(2)>0.8),其中SMLR模型中的R_(799′)、D_(y)、SD_(y)和PRI等特征参数与AGB显著相关,R^(2)为0.866。PLSR模型(R^(2)>0.9)在估算精度和稳定性上优于SMLR模型。本研究可为未来高CO_(2)浓度下冬小麦生长发育的遥感监测提供理论基础和技术方法。

关键词： CO_(2)浓度升高冬小麦地上生物量冠层光谱特征回归分析

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中国畜牧业现代化研究进展与未来展望

中国农业资源与区划 2024年

作者：于杰王明利中国农业科学院农业经济与发展研究所

[目的]为全面系统地了解30年来畜牧业现代化进程，掌握研究热点，预测未来研究趋势，[方法]借助CiteSpace可视化分析软件，基于发文作者、机构和关键词三个维度，对畜牧业现代化研究展开了文献计量分析。[结果]1）发文数量整体呈上升趋... 详细信息

[目的]为全面系统地了解30年来畜牧业现代化进程，掌握研究热点，预测未来研究趋势，[方法]借助CiteSpace可视化分析软件，基于发文作者、机构和关键词三个维度，对畜牧业现代化研究展开了文献计量分析。[结果]1）发文数量整体呈上升趋势，结合发展背景与发文数量变化情况，将畜牧业现代化进程划分为三个阶段：快速发展阶段（1994—2004年）、稳步发展阶段（2005—2014年）和全面转型升级阶段（2015年至今）。2）通过对发文作者以及机构的分析，得出研究主体力量已初步形成，但无论是作者合作还是机构合作都较为分散。3）快速发展阶段，研究主要集中于饲料粮研究、养殖模式研究、畜牧业产业化研究等领域；稳步发展阶段，研究聚焦于技术水平创新、生产经营方式、产业链的建设以及气候变化等领域；全面转型升级阶段，研究主要集中在三产融合、可持续（低碳）发展、动物福利等领域。[结论]实现畜牧业现代化是一项长期且动态的目标，未来研究将更加关注科技创新、数智化、集约化生产、绿色发展、多元与国际化等内容。

关键词：畜牧业现代化高质量发展文献计量热点演进研究展望

东北薄层黑土区协调玉米产量和环境效应的氮肥一次性投入阈值

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中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：孔丽丽尹彩侠张磊刘志全侯云鹏高洪军徐新朋农业农村部东北植物营养与农业环境重点实验室/吉林省农业科学院(中国农业科技东北创新中心)农业资源与环境研究所中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室

为探寻东北黑土区兼顾玉米产量与环境效应的氮肥一次性投入阈值，在吉林省薄层黑土区（公主岭市刘房子村）开展了为期8年（2016—2023年）的田间定位试验，研究氮肥（普通尿素与控释氮肥配施4：6）一次性施用条件下玉米产量、氮素吸... 详细信息

为探寻东北黑土区兼顾玉米产量与环境效应的氮肥一次性投入阈值，在吉林省薄层黑土区（公主岭市刘房子村）开展了为期8年（2016—2023年）的田间定位试验，研究氮肥（普通尿素与控释氮肥配施4：6）一次性施用条件下玉米产量、氮素吸收利用、土壤NO3--N含量变化和氮素平衡对不同氮肥用量[0 kg（N）·hm-2、70 kg（N）·hm-2、140 kg（N）·hm-2、210 kg（N）·hm-2、280 kg（N）·hm-2和350 kg（N）·hm-2]的响应。结果表明，与不施氮肥处理相比，施氮处理玉米产量8年平均增幅为63.8%～188.8%，差异均达显著水平（P环境效益的氮肥一次性投入阈值。研究结果可为东北薄层黑土区玉米氮肥一次性施用提供理论依据。

关键词：黑土区玉米产量环境效应控释氮肥氮素利用效率氮素平衡

不同外源寡糖对设施黄瓜生理特性及产量和品质影响差异

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中国农业气象 2024年第4期45卷 390-403页

作者：杨倚钢韩燕高丽娟宋吉青斋藤信白文波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 北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心) 北京100089 日本株式会社力森诺科东京1058518

选择壳寡糖(GT)和复合寡糖(KP)为制剂处理,以大棚常规对照(CG)和清水对照(CK)为对比,分析黄瓜叶片叶绿素相对含量(SPAD)、叶绿素荧光参数和超微结构,根系表观形态和根系活力(RV),以及抗氧化酶和内源激素的变化,比较不同类型寡糖制剂对... 详细信息

选择壳寡糖(GT)和复合寡糖(KP)为制剂处理,以大棚常规对照(CG)和清水对照(CK)为对比,分析黄瓜叶片叶绿素相对含量(SPAD)、叶绿素荧光参数和超微结构,根系表观形态和根系活力(RV),以及抗氧化酶和内源激素的变化,比较不同类型寡糖制剂对设施黄瓜生长及产量的调控作用。结果表明:与其他处理相比,KP处理能有效促进黄瓜叶片和根系生长,其SPAD、最大光化学量子产量(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)和RV均显著增加4.15%~15.63%、6.49%~20.03%、33.33%~152.63%、10.37%~71.62%和8.51%~171.43%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著提升6.75%~91.49%、3.85%~97.62%和3.00%~28.15%;此外,促使黄瓜生育后期叶片生长素(IAA)含量显著提高5.43%以上,脱落酸(ABA)含量显著降低4.35%~18.63%;黄瓜产量和可溶性糖含量显著增加13.72%和11.52%以上。比较而言,GT处理对黄瓜根冠生长,内源激素和抗氧化酶活性的影响表现出不稳定性,仅坐果期叶片光合生理特性(SPAD、叶绿素荧光参数和叶片超微结构)和RV有所改善。相较于GT处理,KP处理在促进黄瓜根冠生长,调控抗氧化酶活性和内源激素平衡方面具有明显优势。结合相关性分析发现,黄瓜产量与NPQ、RV、SOD和POD活性呈极显著正相关(P<0.01),与Fv/Fm显著正相关(P<0.05);且SOD和POD活性均与ABA含量显著负相关(P<0.05)。综上,外源复合寡糖主要通过促进黄瓜根冠协调生长,维持生育后期高光合效率、根系活力和叶片功能结构稳定,调节抗氧化酶活性,促进生长激素和抑制生长激素间的平衡,保障生育后期细胞膜功能稳定,延缓叶片自然衰老,实现黄瓜的提质增产。

关键词：设施黄瓜复合寡糖壳寡糖生理特性产量品质

含钙添加剂处理下不同秸秆腐解产物可溶性有机质三维荧光特征变化

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 118-124页

作者：夏明明刘佳吴萌樊剑波刘晓利陈玲马昕伶李忠佩刘明中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌330200

秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢... 详细信息

秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢氧化钙[Ca(OH)_(2)]及不同添加量(4%、 8%),进行秸秆腐解试验。测定腐解产物养分含量,并利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)探究秸秆腐解产物DOM的化学组成变化特征。结果表明:(1)总体上,草酸钙处理的秸秆腐解物总碳含量显著大于氢氧化钙处理;高量添加剂处理的秸秆腐解产物总碳含量小于低量处理;花生秸秆腐解产物的总氮、总磷和总钾高于水稻秸秆腐解产物。(2)通过3DEEM-PARAFAC方法分析腐解产物DOM组成,共识别出类胡敏酸(C1)、类胡敏酸(C2)和类色氨酸(C3)三种荧光组分;不同添加剂类型、添加量和不同秸秆类型对腐解产物DOM荧光组分的影响较为复杂,没有明显规律,但是总体上氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的C1和C2组分比例大于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM的C3组分比例显著高于氢氧化钙处理;秸秆腐解产物DOM中组分C1、 C2与组分C3呈显著负相关;组分C2含量与总碳含量呈显著负相关。(3)氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的腐殖化指数(HIX)明显高于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM生物源指数(BIX)明显高于氢氧化钙处理;高量草酸钙处理秸秆腐解产物DOM主要来自于微生物的转化,而其他处理DOM来自于微生物转化和陆生植物;不同添加量处理下秸秆腐解产物DOM的荧光指数没有明显变化规律;花生秸秆腐解产物DOM的HIX、 BIX和荧光指数(McKnight index)均高于水稻秸秆;秸秆腐解产物DOM中McKnight和HIX呈显著负相关,和BIX间呈极显著正相关,而秸秆腐解产物DOM中BIX和总碳含量呈显著正相关。上述结果表明,氢氧化钙可以促进秸秆腐解以及腐解产物的腐殖化,其中高量氢氧化钙处理的花生秸秆效果较好。

关键词：含钙添加剂秸秆可溶性有机物三维荧光平行因子分析

不同覆盖对圣女果秸秆简化静态堆肥与腐殖化进程的影响

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农业工程学报 2024年第4期40卷 273-283页

作者：林嘉聪韩卓雅王定美麦力文李勤奋袁京余小兰李光义中国热带农业科学院环境与植物保护研究所农业农村部热区高效农业绿色低碳重点实验室海南省热带生态循环农业重点实验室海口570010 华中农业大学资源与环境学院武汉430070 中国农业大学资源与环境学院北京100193 海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站国家农业环境儋州观测实验站国家农业绿色发展长期固定观测儋州试验站儋州571737

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆... 详细信息

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆肥工艺为目标,模拟了polytetrafluoroethylene(PTFE)分子膜、polyvinyl-chloride(PVC)塑料膜、无覆盖(即干秸秆原料)3种不同覆盖所形成的静态环境对堆肥理化性质与腐殖化进程的影响,结合冗余-相关性分析与二维相关傅立叶红外光谱阐明腐殖化的影响规律及其关键组分的分子结构演化机制。结果表明:3种覆盖下≥50℃高温期持续时间均超过5 d;促进产热-蓄热-保温能力上,由高到低顺序依次为:分子膜、无覆盖、塑料膜。秸秆堆肥过程中酸碱度、电导率、氮磷钾、容重升高,大颗粒破碎,小颗粒占比提高。覆盖塑料膜堆肥有效积温相对较低,有机碳损失相对较低,堆肥后有机碳降幅分别为20.12%(分子膜)、4.63%(塑料膜)与16.13%(无覆盖)。相比于无覆盖,分子膜覆盖可以显著加快堆肥腐殖化进程;塑料膜覆盖堆肥虽能实现一定程度腐殖化,但腐殖化率最低。3种处理下腐殖化指数分别为15.61%(分子膜)、9.95%(无覆盖)、6.17%(塑料膜)。二维相关光谱表明木质纤维素分解产生的醌、醛、酮、多酚类化合物与氨基聚合,多酚缩合可能是秸秆腐殖酸合成的主要途径。分子膜与塑料膜覆盖下,重点调控物料结构与养分,并提高温度,是提高腐殖化效果的关键。

关键词：堆肥腐殖化圣女果秸秆分子膜覆盖