在全球变化情景下,臭氧污染对作物产量将造成严重影响,臭氧将成为未来农业重要胁迫因素。研究缓解臭氧胁迫技术措施有利于保障粮食安全,其中硅元素添加可能是有效途径之一。利用开顶式同化箱(open top chambers,OTCs)装置,设置两个O3浓度(大气O3浓度<40μg/kg和高O3浓度约为80μg/kg)、两个硅浓度(0和100μg/g),研究不同O3浓度下硅对开花后大豆(Glycine max)株高、叶面积、叶绿素含量、抗氧化系统及产量的影响。结果表明:在无臭氧胁迫下,施硅可显著提高大豆根生物量、总生物量和单株籽粒重(14%、5%和20%)(P<0.05)。在O3胁迫下,施硅能使大豆维持较高的叶面积,显著提高大豆叶片叶绿素含量及SOD、POD、CAT活性,显著降低MDA含量,提高大豆根生物量、地上部生物量、总生物量、根冠比和单株籽粒重(29%,18%,19%,9%和17%)(P<0.05)。研究可为缓解O3对大豆危害提供合理可行的栽培管理措施与理论依据。
化学物质的大量投入以及元素不能循环导致农田生态系统退化,耕地质量和产量均呈下降趋势,食物链受到污染.本研究从低产田开始,通过秸秆养牛、腐熟牛粪还田恢复地力;以物理+生物方法控制虫害;以人工+机械管理杂草,停用农药、化肥和除草剂,同时不用地膜、人工合成激素、转基因种子生产优质安全食品,并在线上与线下销售.10年的长期实验结果表明,所在村庄农田生态环境改善,减少农药用量58.3%;物理+生物控虫效果明显,每盏灯年捕获量从2009年的33 kg下降到2014年的2.1 kg,下降93.8%;年消耗秸秆1000 t,秸秆利用率从1.1%提高到62.5%.有机肥还田提高了土壤生物多样性,有机果园蚯蚓数量317条m^(-2),而普通果园只有16条m^(-2);大量有机肥还田(75 t hm^(-2)),土壤有机质从实验初期的0.7%提高到2.4%.粮食产量从最初的11.43 t hm^(-2)提高到目前的17.43 t hm^(-2),其中冬小麦(Triticum aestivum)、夏玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)和花生(Arachis hypogaea Linn.)产量分别超出山东省平均水平42.6%,60.9%,32.2%和38.1%.由于质量好,产品已销售往除西藏以外的30个省、市、自治区,经济效益明显,平均每公顷效益是普通农田的3~5倍,带动所在村庄67户农民从事高效生态农业.本研究可为国家制定生态农业发展规划、精准扶贫、农村环境保护等提供科学依据.
