读书报告2_有机农业土壤肥力和生物多样性.ppt

soilfertilityandbiodiversityinorganicfarming有机农业土壤肥力和生物多样性 paulmaederetal science296 1694 2002 tutor zhengyiname chenleiid 2011210205 content 1 background2 doktrialdescription3 result4 conclusion5 mythoughtsontheorganicfarming 1 background anunderstandingofagroecosystemsiskeytodeterminingeffectivefarmingsystems 对于农业生态系统的理解是决定有效的耕作制度的关键wefoundcropyieldstobe20 lowerintheorganicsystems althoughinputoffertilizerandenergywasreducedby34to53 andpesticideinputby97 我们发现虽然把化肥和能源的输入由34 降低到53 以及97 的农药输入 但是在有机系统中的作物产量却降低了20 enhancedsoilfertilityandhigherbiodiversityfoundinorganicplotsmayrenderthesesystemslessdependentonexternalinputs 增强有机系统中的土壤肥力和提高土壤生物多样性可能会导致对这些系统较少的外部投入 2 doktrialdescription thefieldexperimentwassetupin1978inthevicinityofbaslebytheswissfederalresearchstationforagroecologyandagriculture z rich reckenholzandtheresearchinstituteoforganicagriculture frick 瑞士联邦农业生态和农业研究站 z rich reckenholz 和有机农业研究所 frick 田间试验是在1978年巴塞尔附近成立的 fourfarmingsystemswerecompareddifferingmainlywithrespecttofertilizationstrategyandtheconceptofplantprotectionmanagement theorganicsystems biodynandbioorg theconventionalsystem confymand conmin 3 result 1 wefoundnutrientinput n p k intheorganicsystemstobe34to51 lowerthanintheconventionalsystems whereasmeancropyieldwasonly20 loweroveraperiodof21years indicatinganefficientproduction intheorganicsystems theenergytoproduceacropdrymatterunitwas20to56 lowerthaninconventionalandcorrespondingly36to53 lowerperunitoflandarea 在我们21年的长期试验中的一段时间里 我们发现当有机系统的营养输入比传统系统中的34 到51 的时 作物的产量却只减少了20 在有机系统中 每单位产生作物干物质的能量比传统系统的低20 到56 相应的所占土地面积低于传统系统的36到53 inputofnutrients pesticides andfossilenergytothedoktrialsystems potatoyieldsintheorganicsystemswere58to66 ofthoseintheconventionalplots fig 1 mainlyduetolowpotassiumsupplyandtheincidenceofphytophtorainfestans winterwheatyieldsinthethirdcroprotationperiodreachedanaverageof4 1metrictonsperhectareintheorganicsystems thiscorrespondsto90 ofthegrainharvestoftheconventionalsystems whichissimilartoyieldsofconventionalfarmsintheregion 8 differencesingrass cloveryieldsweresmall 有机系统中的马铃薯的产量是传统系统中的58到66 主要是由于k的供应不足和晚疫病发病率 在有机系统中 冬小麦的产量达到平均每公顷4 1公吨 这相当于传统系统中产量的90 类似于该地区传统农业的产量 但是苜蓿草的产量差异很小 cerealcropyieldsunderorganicmanagementineuropetypicallyare60to70 ofthoseunderconventionalmanagement whereasgrasslandyieldsareintherangeof70to100 profitsoforganicfarmsineuropearesimilartothoseofcomparableconventionalfarms appropriateplantbreedingmayfurtherimprovecerealyieldsinorganicfarming therewereminordifferencesbetweenthefarmingsystemsinfoodquality 在欧洲 有机管理下的谷类作物产量 通常是那些传统的管理下60 至70 而草地的产量都在范围内70 到100 在欧洲有机农场的利润和常规农场的利润都差不多 适宜的作物育种可能会很大的提高和谷类作物在有机系统中的产量 在作物质量上这两种系统差别很小 themaintenanceofsoilfertilityisimportantforsustainablelanduse inourexperimentalplots organicallymanagedsoilsexhibitgreaterbiologicalactivitythantheconventionallymanagedsoils incontrast soilchemicalandphysicalparametersshowfewerdifferences 土壤肥力的维持是土地长期利用的重要因素 在我们的实验之中 有机管理的试验田比常规管理的试验田表现出更高的生物活性 相比之下 土壤的化学和物理参数显示出较少的差异 soilaggregatestabilityasassessedbythepercolationmethodandthewetsievingmethodwas10to60 higherintheorganicplotthanintheconventionalplots thesedifferencesreflectthesituationasobservedinthefield whereorganicplotshadagreatersoilstability 土壤团聚体结构的稳定性是通过渗滤法和湿筛法测定 结果表明 有机管理下的要比常规的高处10到60 这些差异可以通过实地观察看出 有机地块具有有一个更大的土壤稳定性 soilphwasslightlyhigherintheorganicsystems fig 2b insoilsoftheorganicsystems dehydrogenase protease andphosphataseactivitieswerehigherthanintheconventionalsystems indicatingahigheroverallmicrobialactivityandahighercapacitytocleaveproteinandorganicphosphorus phosphorusfluxthroughthemicrobialbiomasswasfasterinorganicsoils andmorephosphoruswasboundinthemicrobialbiomass 14 15 evidently nutrientsintheorganicsystemsarelessdissolvedinthesoilsolution andmicrobialtransformationprocessesmaycontributetotheplants phosphorussupply 有机管理下的土壤ph值稍微较高 在土壤中的有机系统 脱氢酶 蛋白酶 磷酸酶活性高于在传统系统 这就表明了有机系统中较高的整体微生物活动性和更高容量有机磷和更高能力的分解蛋白的活性 在有机系统中 磷的流通量很大 大量的磷的存在也约束着土壤微生物量 由此可见 土壤中的养分不是溶解在土壤溶液中 而是通过微生物的转化过程间接的为植物提供磷元素 mycorrhizaeasmembersofthesoilcommunityameliorateplantmineranutritionandcontributetosoilaggregateformation rootlengthcolonizedbymycorrhizaeinorganicfarmingsystemswas40 higherthaninconventionalsystems 菌根在植物生长环境的土壤中扮演着改善植物矿质营养和促进土壤团粒结构的形成的角色 在有机系统中 被菌根侵染的植物根系长度要比常规系统的高出40 biomassandabundanceofearthwormswerehigherbyafactorof1 3to3 2intheorganicplotsascomparedwithconventional wealsoinvestigatedepigaeicarthropodsthatliveaboveground becausetheyareimportantpredatorsandconsideredsensitiveindicatorsofsoilfertility averageactivitydensityofcarabids staphylinids andspidersintheorganicplotswasalmosttwicethatoftheconventionalplots 与常规系统相比 有机系统中的蚯蚓的生物量和丰富度高于常规系统中的1 3到3 2倍 我们同事也调查了生长在地面上的地栖动物 因为他们是重要的肉食动物而且是土壤肥力的敏感指标 有机系统中的步行虫 隐翅虫和蜘蛛的活动密度是常规系统中的将近两倍 4 conclusion 1 健康生态系统的特点是具有高等物种的多样性 dok的试验表明 有机农业允许发展一个相对多元化的杂草植物区系统 2 一些专门和濒危物种 目前仅存在于有机系统中 除了杂草的存在和多样性 农药喷施和作物的密度最有可能影响地面节肢动物的多样性和活动 3 一个特别显著的调查结果 如图所示 微生物多样性有强烈和明显的增加 顺序为conmin confym bioorg biodyn 而且在代谢指数上有相关的减少 根据odum关于生态发展的战略理论 在一个生态系统的演替过程中 总呼吸和总生物量比率的是下降的 这个指数适宜应用于有机质土壤中 因为它的co2释放是一个主要由微生物控制的生物过程 在有机系统中 尤其是biodyn系统 较低的co2指数 表明这些群落使用有机物质是更多的用于生长不是维持生命 soilmicrobialfunctionaldiversity shannonindexh metabolicquotient qco2 soilbasalrespiration soilmicrobialbiomass 4 一个更加多样化的社会能够更有效利用资源 在dok的实验中 改善生物活性和地上部和地下部生物多样性初始食物链可能为较高食物链水平的发展做出了积极贡献 包括鸟类和大型动物 5 有机施肥和基于作物轮作以及能够利用农场