农业综合

雍太文，刘小明，宋春，等

种植方式对玉米-大豆套作体系中作物产量、养分吸收和种间竞争的影响

雍太文，刘小明，宋春，等

目的：间套作具有作物高产，养分高效的优点，是实现可持续农业重要途径之一。尤其是禾本科作物与豆科作物的间套作具有明显的增产效应。玉米-大豆带状复合种植不仅增产效果显著，还提高了系统的养分利用效率，降低农田氮肥损失，改善农田生态系统服务功能。然而，前人主要集中在连作种植的相关研究上，鲜见针对大豆连作障碍而开展的微区轮作效应及其系统的种间竞争研究，未能充分发挥该模式的增产潜力及生态环保效应。本文系统研究了带状轮作种植与传统等行距及单作种植下玉米、大豆产量和养分吸收的变化特性，以及套作系统下作物的种间资源竞争关系，为进一步完善间套作的竞争补偿原理提供理论基础，为玉米-大豆带状复合种植技术优化提供实践依据。方法：本研究以玉米-大豆套作系统（简称玉豆套作）为对象，于2012年3月—2013年 10月在四川省现代粮食产业（仁寿）示范基地（30°07′N、104°18′E）进行。试验设研究了玉豆套作带状连作（A1）、玉豆套作带状轮作（A2）、玉豆套作等行距种植（A3）、玉米单作（A4）、大豆单作（A5）5种种植方式。2012年，玉米4月1日播种，7月29日收获；大豆6月10日播种，10月31日收获。2013年，玉米4月3日播种，8月1日收获；大豆6月11日播种，10月29日收获。于成熟期采集各作物的植株样品，测定干物质重、全氮、全磷、全钾含量，及玉米、大豆的产量，并计算了土地当量比率、种间相对竞争能力、营养竞争比率、经济系数和养分收获系数等，分析玉米、大豆的增产及种间竞争机制。结果：从作物产量分析，与单作和玉豆等行距种植（A3）相比，带状种植下玉米的产量表现为降低，而大豆的产量则表现为显著增加，玉豆套作带状轮作（A2）的玉米产量分别比玉米单作（A4）和玉豆套作等行距种植（A3）降低6.0%和5.7%，玉豆套作带状轮作（A2）的大豆产量分别比大豆单作（A5）和玉豆套作等行距种植（A3）高出25.5%和89.2%。从产量变化结果可以看出，带状种植下土地的高产出主要归功于玉米产量的维持和大豆产量的增加。而带状轮作（A2）和带状连作（A1）相比，带状轮作下的系统总产量较高，其主要原因是轮作后玉米产量有所增加。玉豆套作带状连作（A1）和玉豆套作带状轮作（A2）的土地当量比率（LER）差异不显著，但均显著高于玉豆套作等行距种植（A3），分别高出29.6%和31.6%；说明玉米-大豆带状套作相对等行距种植有利于系统的产量提高。从养分吸收利用分析，与带状连作（A1）相比，带状轮作（A2）促进玉米对 N、P、K的吸收而对大豆影响较小，玉米植株N、P、K的吸收总量分别提高18.5%、9.1%、14.1%，带状轮作（A2）充分利用作物间的养分需求差异特点，玉米对氮素的大量吸收而消耗地力，大豆则通过生物固氮增加土壤氮素含量，通过养分互补使得土壤养分的利用效率得到提高。与大豆单作（A5）相比，带状套作显著提高了大豆的经济系数和养分收获指数，玉豆套作带状连作（A1）的经济系数和植株的N、P、K收获指数分别增加45.2%，13.6%，25.7%，43.0%；而玉豆套作带状轮作（A2）的经济系数和植株N、P、K收获指数则分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%，此结果间接地体现了玉米对土壤养分的消耗，而通过轮作有效地避免了土壤养分的过度消耗。从种间竞争分析，带状种植方式下，玉米对 N、P、K的竞争力弱于大豆（Ams＜0，CRms＜1），但带状轮作（A2）提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。结论：在玉米-大豆套作体系下，相对带状连作（A1）和等行距种植（A3），带状轮作种植（A2）通过大豆的共生固氮进而培肥了土地，在次年轮作下玉米可充分利用土壤养分，进而提高资源利用效率缓解种间竞争，使得玉米与大豆和谐共生，最终提高了系统的产量和土地当量比率（LER）。

来源出版物：中国生态农业学报, 2015, 23(6): 659-667

入选年份：2015

密集烘烤过程中烟叶生理指标和物理特性及细胞超微结构变化

武圣江，宋朝鹏，贺帆，等

摘要：目的：自 2004年“全国适度规模种植配套烘烤设备的研究与推广”项目实施以来，国内烤烟密集烘烤技术推广取得显著成效，且已成为一种不可逆转的趋势。但是，从当前烤烟烘烤情况来看，密集烘烤设备和调制技术还有待完善，主要表现在烘烤过程中烟叶挂灰、烤青，烤后烟叶光滑、组织结构紧密、香气不足等方面。本文通过研究密集烘烤过程中烟叶某些生理指标和物理特性及细胞超微结构变化，旨在探索烘烤过程中烟叶品质形成机理。方法：以中烟100上部叶（第16-18位叶）为试验材料。以电热式温湿自控密集烤烟箱为烘烤设备，装烟密度为70 kg·m－3，按照三段式烘烤工艺进行烘烤。在烘烤过程中的关键干球温度点取样（鲜样、38℃、42℃、48℃、54℃、烤后样），取叶中部分，一份用于生理、物理指标和超微结构测定；另一份杀青、烘干，用于细胞壁组分测定。烟叶水分、色素、淀粉含量测定采用王瑞新等的方法；纤维素含量测定采用宁正祥的方法；果胶物质含量测定采用韩雅珊的方法。硬度利用TA.XT2i质构测试仪测定；厚度利用BHZ-1薄片厚度计测定；叶质重采用单位面积烟叶称重法测定；叶密度=单位面积烟叶平均质量/叶片平均厚度。细胞超微结构在 H-600透射电子显微镜下观察拍照。最后，采用SPSS16.0等软件进行数据统计分析。结果：烘烤过程中烟叶各指标变化主要表现为，（1）烟叶水分含量在定色期42～54℃间变化最显著（P＜0.01）。（2）烘烤过程中烟叶硬度先增大，后降低，在38～54℃各取样测试点差异均极显著（P＜0.01）；烟叶厚度呈逐渐下降趋势，在48℃前变化最显著（P＜0.01）；叶密度呈逐渐递增趋势，在38～54℃变化较为剧烈，增幅达136.51%；叶质重在38℃和54℃前后差异显著（P＜0.05）。烟叶硬度的变化受烘烤前期烟叶水分含量的影响较大，随着细胞壁物质的降解和细胞骨架结构的破坏，烟叶硬度显著降低。烘烤过程中烟叶厚度和密度均发生显著变化，但变化趋势相反，而叶质重的变化幅度较小。烘烤中叶厚度变化受水分、细胞骨架结构的影响，叶质重变化主要受烟叶收缩率和干物质损失多少的影响，而叶密度变化是由叶厚度和叶质重决定的。（3）烘烤过程中果胶含量在38℃略有增加，38℃后呈逐渐下降趋势，且在42～48℃间差异显著（P＜0.05）；纤维素含量在42～48℃间差异极显著（P＜0.01）。果胶和纤维素的降解促使细胞超微结构破坏和烟叶形态扭曲，并使烟叶质地适时变软，烟叶组织结构得到改善。（4）淀粉、叶绿素含量 38℃前显著降低，之后逐渐降低，但类胡萝卜素相对含量在38～48℃升高。（5）细胞超微结构观察表明，细胞壁、叶绿体和细胞核在烘烤过程中的变化明显，但线粒体不易观察到；38℃染色质减少，核膜部分消失；42℃细胞出现质壁分离现象，叶绿体等细胞器游离到细胞中央，叶绿体外膜、核膜破裂，嗜锇颗粒多数呈现半空状态，基粒片层和大部分淀粉粒消失；48℃细胞壁扭曲变形，细胞核固缩；54℃后叶绿体个体形状已不易区分，所存物质基本是电子密度较弱的嗜锇物质。结论：烟叶淀粉、叶绿素和类胡萝卜素含量的变化主要在变黄前期；烟叶水分含量、厚度、密度的变化主要在变黄期和定色期；果胶和纤维素含量的变化主要在定色期，烘烤过程中叶质重的变化相对较小，而超微结构的变化伴随整个过程，尤其是细胞壁、叶绿体和细胞核的变化最明显。烟叶细胞超微结构变化和物理特性、生理生化反应、内含物降解转化的程度密切相关，其中38℃是烟叶内在生理指标转化的关键温度点。因此，在变黄期38℃适当延长时间，使淀粉、色素等叶绿体内含物充分降解转化，烟叶充分变黄；定色期合理调控烘烤进程，降低细胞壁物质含量，有利于提高烟叶内低聚糖、单糖和香气物质含量，改善烟叶的结构和外观质量。

来源出版物：中国农业科学, 2011, 44(1): 125-132

入选年份：2015

中国不同区域农田养分输入、输出与平衡

李书田，金继运

摘要：目的：在当前集约化生产条件下，利用最新统计数据和现有文献资料，从区域角度对农田养分的投入和产出情况进行全面系统地分析和科学地评价，对认识中国农田养分的丰缺状况，对养分资源合理配置和指导合理施肥具有一定的参考价值。方法：按粮食产区把我国划分为东北地区包括黑龙江、吉林和辽宁3省；华北地区包括北京、天津、河北、河南、山东、山西6省（市）；长江中下游地区包括包括上海、江苏、浙江、安徽、湖北、湖南、江西 7省（市）；西北地区包括内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆6省；西南地区包括重庆、四川、贵州、云南、西藏 5省（市）；东南地区包括福建、广东、广西、海南4省。农田养分输入包括化肥、有机肥、灌溉水、降雨、作物种子和生物固持的养分。有机肥包括人畜粪尿、秸秆、饼肥、绿肥，依据排泄量、养分含量、还田比例估算资源数量、可提供养分量和还田量。农田养分的输出包括指作物吸收的养分总量和输入养分的损失量两部分。作物吸收量根据作物经济产量和生产单位经济产量所需的氮、磷、钾数量计算，化肥氮素损失率按50%计算，有机肥氮的损失率按照30%计算，磷肥按20%损失，钾肥南方水田按10 kg K/ha，北方水田按5 kg K/ha损失计，旱地无损失。养分平衡＝养分输入—养分输出。结果：（1）通过化肥投入的氮磷钾养分共2861万t、1513万t和863万t，东北、华北、长江中下游地区占65.9%。西南、西北和东南地分别占11.1%、11.3%和11.7%。（2）通过有机肥返还农田的氮、磷、钾养分达到1195万t、607万t和1235万t，东北、华北、长江中下游、西南、西北和东南地区分别占全国的8.5%、27.2%、19.2%、21.6%、14.3%和 9.2%。（3）从总输入量上，华北、长江中下游、东北、西南、西北和东南氮磷钾养分输入总量分别达2597万、2284万、925万、1397万、1181万、982万 t，相当于单位种植面积 627、513、428、525、496、573 kg/ha，全国平均535 kg/ha。（4）全国农作物吸收氮、磷、钾养分的数量分别为1905万、689万和2222万t，分别占养分总输入量的38.8%、32.0%和96.7%。（5）农田养分平衡表明，各地区氮素均盈余，按单位种植面积计算，东南和西南地区盈余最多，平均盈余78.3 kg/ha和76.3 kg/ha，东北地区氮素盈余相对较少，只有 19.5 kg/ha。全国平均盈余 60.7 kg/ha。（6）各地区磷的输入都大于输出，从单位种植面积盈余看，华北最高，达 85.2 kg/ha，其次是东南地区，达65.7 kg/ha，东北地区最少，为35.5 kg/ha，其他地区都在50 kg/ha左右，全国平均盈余59.2 kg/ha。（7）全国钾素输入/输出基本持平，但东北亏缺达 K2O 44.9 kg，其次是华北地区，亏缺4.9 kg K2O，西北地区收支平衡，只有东南和西南地区钾素盈余，分别盈余56.4和26.8 kg K2O。结论：（1）氮、磷盈余，钾素略显不足，养分输入/输出地区间不平衡，有机肥资源没有充分利用。（2）建议稳定氮、磷肥消费，区域间合理分配，提高有机肥还田比例，提高养分利用效率。

来源出版物：中国农业科学, 2011, 44(20): 4207-4229

入选年份：2015

东北地区不同时间尺度下气温和无霜期的变化特征

胡琦，潘学标，张丹，等

摘要：目的：东北地区是重要的商品粮基地，对粮食安全保障体系和农业生产安全起着重要作用，气候增暖会引起热量资源的空间分布变化，对农业安全必然产生重大影响。目前对东北地区热量资源的研究较少涉及多时间尺度的综合分析。本文选取气温和与作物生长期密切相关的无霜期作为热量指标，从不同时间尺度（年代、年、季、月、旬）分析近 52 a该区热量资源的变化趋势和特征。方法：选取东北地区（黑龙江、吉林、辽宁）具有 1961—2012年逐日气象资料的气象台站共71个，分别采用不同时间尺度对气温、无霜期变化进行研究：年代尺度将1961—2012年分为3个时间段（时段1：1961—1979年，时段2：1980—1999年，时段3：2000—2012年），比较年代之间的气温空间分布和变化特征；年尺度计算研究区各站点的气温和无霜期的年平均值；季尺度将一年划分为春（3—5月）、夏（6—8月）、秋（9—11月）、冬（12—翌年2月）4个季节，分别计算每个季节气温和无霜期平均值；月尺度计算每月的气候要素平均值，旬尺度按旬（10 d）计算每旬的气候要素平均值，然后再分别计算1961—2012年年、季、月、旬尺度的气候要素气候倾向率。数据处理利用Matlab7.0软件实现；气候要素的空间分布图利用ArcGIS10.1反距离权重插值法实现。结果：（1）年代尺度上，与时段 1（1961—1979年）相比，时段2（1980—1999年）和时段 3（2000—2012年）的气温和无霜期等值线均有北移的情形，且时段2温度和无霜期等值线北移最明显。（2）年尺度上，东北地区近52 a（1961—2012）年平均温度增加了1.56℃，气候倾向率在0.2～0.6 ℃·10 a－1，温度增幅随着纬度升高而增大，黑龙江省增幅最大，各站平均温度气候倾向率平均值为0.30 ℃·10 a－1，99%的站点（70个）通过 0.05水平的显著性检验；无霜期平均值增加了17.9 d，全区无霜期的气候倾向率平均为3.5 d·10 a－1。（3）季尺度上，冬季平均气温增幅最大，研究时段内约增加2.4 ℃，气候倾向率为0.47 ℃·10 a－1，春季次之；东北地区终霜日约提前9.8 d，初霜日约推迟8.1 d，该结果表明，东北地区无霜期延长是由初/终霜日的变化共同作用的结果，且春季终霜日终止日期延后比秋季初霜日起始日期提前的天数更明显。（4）月尺度上，各月气温增幅在0.14～0.8 ℃·10 a－1，变动幅度较大，2月气温增幅最大，为0.8 ℃·10 a－1，其次为3月，气温增幅骤降至0.38 ℃·10 a－1。（5）旬尺度上，从1月中旬开始，气温气候倾向率迅速增加，至 2月下旬（第51～60 d）时气候倾向率达到峰值，同时也是全年最大值，约为1.00 ℃·10 a－1，之后气候倾向率在波动中减小。结论：气候变暖引起东北地区热量资源增加，气温和无霜期等值线均一直存在北移的现象，终霜日延后和初霜日提前的共同作用使得东北地区无霜期延长，2月气温增幅最大，是冬季气温增幅大的主要因素。气候变化对研究区农业的影响存在不确定性，需进一步综合研究，并提出相应的适应性对策。

来源出版物：中国农业气象, 2015, 36(1): 1-8

入选年份：2015

外科学综合

腹腔镜技术的现状与展望

郑民华

摘要：目的：腹腔镜外科经过二十多年来的飞速发展，进入平台期。近年新的概念、新技术、新手术层出不穷。本文通过回顾近年来腹腔镜技术在普外科领域的一系列进展，探讨腹腔镜外科的应用现状与未来发展趋势，以迎接腹腔镜外科新发展的到来。方法：运用文献检索技术，通过 Pubmed、Medline、中国生物医学文献数据库等数据库的检索，复习回顾腹腔镜技术在普外科领域相关研究进展的专业论著、综述、专家共识、指南等学术文献，内容涵盖胃肠、肝胆、胰腺、甲状腺、乳房和腹壁外科等普外科所有专科领域。并通过对相关文献的复习和回顾，从技术、术式和市场等角度探讨腹腔镜技术在相关领域的发展方向。结果：腹腔镜手术发展的趋势往往由以下3个因素决定，（1）技术决定论（technique driven）：如胃肠肿瘤手术的微创手术，需要通过一系列关键技术的建立才能获得顺利的开展；（2）术式决定论（procedure driven）：如胃癌手术的D2根治术成为金标准手术，需要一个标准化的受到普遍认可的规约加以引导与规范；（3）市场引导型（market driven）：由于微创技术的发展，对于有前途的术式，厂商投巨资开拓，引导方向，如减肥手术、甲状腺手术、单孔手术，经自然孔的手术，机器人手术，外科治疗2型糖尿病等。腹腔镜技术在早期胃癌根治手术中的应用已经得到日本胃癌治疗指南推荐。国内由于早期胃癌诊断率相对较低，进展期胃癌占有较大比重，我们国内主要是以腹腔镜下的D2，D1＋α或＋β淋巴清扫技术为主，其临床研究与应用将逐渐得到普及。美国2009年版NCCN已将腹腔镜结肠癌根治手术列入可选的手术方案之一。对于腹腔镜直肠癌根治性手术，则应用范围尚限于临床试验手术中。国内腹腔镜结肠癌手术亦得到相当程度开展，腹腔镜手术技术在结肠癌手术中的应用也已日臻成熟，近年来更已获得迅猛发展，并在中华医学会外科分会腹腔镜与内镜外科学组的组织下完成了《腹腔镜结肠直肠癌根治手术操作指南》。自然腔道内镜手术（NOTES）技术目前还多处于实验阶段，但随着技术的进步及设备、器械的改进，NOTES将逐渐成熟。经脐单孔腹腔镜技术已在胆囊切除术、胃底折叠术、阑尾切除术、减肥手术和结肠切除术等领域占据一席之地，虽然还处于探索阶段，但因为该术式美容效果明显已经成为现阶段最具可行性的“无瘢痕”技术。机器人手术系统在腹腔镜外科中的应用显现出一系列的优势，但在我国进一步的发展尚受到国情特别是经济因素的制约，在今后一段时间内的开展可能仍会较缓慢。此外，腹腔镜治疗 2型糖尿病，高清2D腹腔镜系统，3D腹腔镜系统等的应用等都将成为今后一段时间的重要发展方向。结论：随着腹腔镜技术本身的不断进步与发展，以及各种外部条件的改善与支持，腹腔镜手术必将在今后的一个新时代内获得更好的发展机遇和更广阔的发展前景。

来源出版物：中国实用外科杂志, 2010, 30(3): 164-166

入选年份：2015