衡阳盆地紫色土丘陵坡地土壤水分变化动态研究

2007年对衡阳盆地紫色土丘陵坡地0-50 cm土壤进行研究.结果表明:(1)在同一水平空间位置上,土壤平均含水量总的变化趋势是阴坡>阳坡.而土壤水分变异系数则呈现出相反的变化规律;(2)在同一垂直空间位置上,阴坡与阳坡不同坡位的土壤含水量的变化规律均为:下坡>中坡>上坡.阳坡的土壤水分变异系数的大小顺序是:阳坡上坡>阳坡中坡>阳坡下坡;而阴坡则呈现出相反的变化趋势;(3)土壤含水量的消长与同期的降雨量有关,1-6月为雨季水分补偿期,7-12月属于旱季水分亏缺期;(4)在同一水平空间,不同坡向土壤含水量剖面变化明显.随着土层深度的增加,土壤含水量增加.从土壤水分的变异系数来看,阳坡土壤水分的变异系数随土壤的加深而变大,阴坡土壤水分的变异系数随土壤深度的加深而变小,土壤水分的最稳定层均出现在10-30 cm处.     

红边位置改进算法的冬小麦叶绿素含量反演

植被反射光谱的红边位置对叶绿素含量高度敏感，利用遥感数据建立基于红边位置的作物叶绿素含量反演模型，可实现大范围作物及时的长势监测。该研究以冬小麦为研究对象，在学习6种经典红边位置求解算法的基础上，提出牛顿-切比雪夫插值法和牛顿八点插值法2种改进红边位置求解算法。根据不同算法的红边位置分布特征综合分析了改进算法的优缺点，并在此基础上建立基于红边位置的冬小麦叶绿素含量反演模型。结果表明，与传统算法相比，2种改进算法均显著改善了双峰现象和红边位移，且基于新算法的模型预测值与叶绿素含量实测值的决定系数>0.619，较最大一阶导数法提高了5.024%～10.480%，具有更高的精度。同时，在2种改进算法中，牛顿八点插值法具有更高的稳定性与实用性。研究结果为植被理化参数反演与农业生产应用提供理论与技术支撑。     

不同氮营养冬小麦冠层光谱红边特征分析

利用FieldSpec FR2500光谱仪测定了不同氮素处理冬小麦冠层光谱,分析其红边特征变化规律及与农学成分的相关关系。结果表明,波长550 nm、680 nm、980 nm、1100 nm与350～680 nm和750～1100 nm可作为氮素营养诊断的敏感特征点与波段范围。随着施氮量的提高,拔节期、抽穗期以及灌浆期的红边位置（REP）、红谷位置（Lo）与光谱反射率一阶微分极大值（FD_Max）均增大,红边宽度（Lwidth）则有减小的趋势。总体上看,施氮与无氮处理在整个生育期均存在较大差异,施氮处理之间差异较小。冠层反射光谱的红边位置、红谷位置、随生育期向长波方向移动,呈现红移现象;从抽穗期开始逐渐减小,呈现蓝移现象。冬小麦红边参数中红边位置与农学组分之间的相关性优于其他参数,除与地上部生物量正相关显著外,与叶面积指数、叶含水率、叶绿素含量、叶可溶性蛋白含量、叶鲜重、叶含氮量均呈正相关且达到极显著水平。红谷位置则与叶面积指数、叶含水率、叶绿素含量、叶鲜重以及SPAD值呈极显著正相关;与可溶性蛋白呈显著正相关。红边宽度与叶面积指数、叶含水率、叶氮含量、叶绿素含量以及叶鲜重均呈极显著正相关;与可溶性蛋白含量呈显著正相关。反射率一阶导数极大值与叶面积指数、叶含水率、叶鲜重呈极显著正相关,与叶含氮量极显著负相关。通过红边参数与农学组分稳定良好的数学关系,可以对农学组分进行预测估算。     

不同水分处理对烟草叶片高光谱及红边特征的影响

采用ASD Fieldspec HH光谱仪, 测定了不同水分处理下两个烟草品种叶片的光谱特性, 分析其红边特征参数的变化规律及其与烟叶生理指标的相关性。结果表明: 不同水分处理之间的烟草叶片光谱反射率差异明显, 但两个品种的变化规律一致。烟草伸根期和旺长期, 近红外光区的光谱反射率随土壤水分的增加而升高, 成熟期则呈相反趋势, 且光谱反射率在旺长期达到最高值。不同水分处理下烟草叶片一阶微分光谱趋势总体一致, 但红边一阶导数光谱差异显著。红边位置随土壤水分减少向长波方向移动, 发生“红移”现象。红边幅值和红边面积在伸根期和旺长期均随土壤含水量的增加而发生“红移”现象, 成熟期则发生“蓝移”现象。烟草叶片的红边位置同其生理指标的相关性要优于其他参数, 同叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素总量、叶片鲜重、叶片干重、叶面积和叶片含水率均呈极显著相关关系; 红边幅值和红边面积与叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素总量和叶片含水率之间均呈极显著性正相关, 红边面积同叶片干重呈极显著性负相关关系。     

不同生育期淹涝胁迫对杂交稻形态特征和产量的影响

以杂交晚稻湘丰优103为试材,在抽穗扬花期和乳熟期分别设计不同淹水深度及淹水时间的淹涝胁迫试验,通过测定淹水前后水稻绿叶数、气生根、倒伏状况、产量构成等因素的变化,分析不同生育期水稻对淹涝胁迫环境的敏感性。结果表明：（1）同一生育期相同淹水深度,不同生育期相同深度的淹涝处理,淹水时间与绿叶数变化量均呈极显著负相关关系。（2）同一生育期,产生气生根的茎的比率与淹水深度呈负相关关系,与淹水时间呈正相关关系;茎节越低,气生根现象越明显,抽穗扬花期气生根现象较乳熟期更明显。（3）抽穗扬花期发生的倒伏为茎倒伏,同一淹水深度,水稻植株的断茎百分率与淹涝时间呈极显著正相关关系。乳熟期发生的倒伏为根倒伏,淹水越深、淹水时间越长,根倒伏现象越明显。（4）产量结构方面,抽穗扬花期对淹涝胁迫较乳熟期更敏感,全淹5d以上,几乎绝收;乳熟期,淹水越深、淹水时间越长,对产量结构的影响越大。研究结果可为制定洪涝灾害对杂交稻致灾的评价标准,进行洪涝灾害致灾能力、致灾强度的鉴定提供理论依据。     

高寒地区联合固氮菌肥对青稞的促生效应研究

在高寒地区,通过裂区试验研究联合固氮菌菌肥对青稞生长的影响。结果表明,本试验研制的联合固氮菌肥符合《农用微生物菌剂》质量标准(GB 20287-2006)。联合固氮菌肥对青稞主根长度(乳熟期)、地下生物量(完熟期)、粗蛋白含量(抽穗期、灌浆期和乳熟期)、子粒产量均有显著的促进作用。其中,固氮菌肥+半量氮肥(1/2CN)处理,对于株高(苗期)、地上生物量(灌浆期、乳熟期和完熟期)、主根长度(乳熟期)、根体积(灌浆期)、地下生物量(乳熟期和完熟期)、粗蛋白含量(整个生育期)、子粒产量等与对照相比差异显著(P0.05);而与全量氮肥(CN)处理相比,其株高(抽穗期、灌浆期和乳熟期)、叶绿素含量(整个生育期)、地上生物量(抽穗期和乳熟期)、主根长度(灌浆期和完熟期)、根体积(抽穗期、灌浆期和完熟期)、地下生物量(整个生育期)、粗蛋白含量(完熟期)虽低于CN处理,但两者间并无显著差异。说明在一定生育期内,半量氮肥+固氮菌肥(1/2CN)处理表现出了与全量氮肥相近的促生效果,即在该地区以"联合固氮菌肥+半量氮肥"的施用方式可以节省一半氮肥(56.25 kg/hm2)。     

不同水氮条件下冬小麦生育期NDVI和光合速率的变化

在不同水氮条件下,分析了冬小麦生育期归一化植被指数(Normalized difference vegetable index:NDVI)和光合速率的变化及两者和籽粒产量的关系,结果表明:(1)灌水对拔节期与孕穗期的NDVI值以及扬花期与灌浆期的光合速率有显著影响(p<0.05);起身水+孕穗水+灌浆水处理(I3)的孕穗期NDVI值和灌浆期光合速率平均比起身水处理(I1)分别显著增高6.7%和8.0%,起身水+扬花水处理(I2)的扬花期光合速率平均比起身水处理(I1)显著增高5.5%。(2)施氮对NDVI值和光合速率的影响均达到极显著水平;0～270 kg/hm2范围内,增加施氮能显著提高拔节期NDVI值以及灌浆期光合速率,但随着生育期的推进,增加施氮对NDVI值的提高作用逐渐下降。(3)拔节期NDVI值和光合速率与冬小麦籽粒产量相关性最高,相关系数分别达到0.968和0.864。     

采用不同红边位置提取技术估测蔬菜叶绿素含量的比较研究

红边位置常被用来估测植被的叶绿素/氮素含量、叶面积以及探测植被胁迫,其精确计算十分重要.目前其计算主要是基于导数光谱或曲线拟合技术,但哪种方法能更有效地探测植被的叶绿素/氮素含量,还没有一个定论.本研究以菠菜的叶片高光谱为例,详细比较了目前常用的6种红边位置提取方法与叶片叶绿素之间的关系,并从其对叶绿素含量预测的准确度、计算的难易程度、所需数据的精度及适用范围等几个方面进行了讨论.结果表明,叶片红边位置的计算结果对选择方法的依赖性很大,几种计算方法提取的红边位置与叶绿素含量的相关性均较好.四点线性内插法计算的红边位置往往偏大,最大一阶导数法与叶绿素含量的关系存在着明显的不连续性,拉格朗日内插法、倒高斯模犁法在一定程度上存在着对高叶绿素含量的饱和现象,多项式拟合法对拟合波段区间、最高项次及光谱分辨率等比较灵敏而导致结果不够稳定,而线性外推法计算出的红边位置对叶绿素含量最为敏感,预测的准确度最高,且计算相对比较简单,并能适用于较宽波段的遥感数据.在实际应用时还应根据具体情况而选择合适的红边位置提取方法.     

云雾山不同坡向草地土壤养分的坡面分布特征

结合野外调查和室内分析的方法对云雾山不同坡向草地土壤养分的坡面分布特征进行了研究.结果表明,封育草坡表层(0-15 cm)土壤碳、氮、磷全量远远高于撂荒坡;阳坡表层土壤有机碳和全氮含量随距坡顶距离的延长呈先降后增趋势,而阴坡则随距坡顶距离的增加呈先增后降趋势;全磷在不同坡地的变异性较大.在土壤剖面分布上,3个坡地土壤有机碳、全氮、矿质氮、速效磷和阳离子交换量的含量或值基本随土层的加深而降低,且在大致表现出封育阴坡>封育阳坡>撂荒坡的趋势;pH值则与之相反;速效钾和全磷均呈现出撂荒坡>封育阴坡>封育阳坡.这些结果表明研究区草坡地自然封育后土壤养分状况有所改善,其改善程度以阴坡较大.     

沙地土壤pH值、养分含量对微地形变化的响应

[目的]针对浑善达克沙地土壤pH值、碳、氮、磷含量的微地形变异性进行研究,系统分析浑善达克沙地不同微地形条件下土壤营养物质含量的的变化规律,为浑善达克沙地环境建设和合理开发利用提供理论参考。[方法]以内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场境内的中国科学院内蒙古草原生态系统定位站长期围封的沙地样地为研究对象,测定坡位对土壤pH值、碳、氮、磷含量。[结果]不同坡位pH值平均值大小顺序为:阳坡坡底阴坡坡顶;有机碳含量平均值大小顺序为:坡底阴坡阳坡坡顶;全磷含量平均值大小顺序为:坡底阴坡坡顶阳坡;土壤含氮量阴坡和坡底显著高于坡顶和阳坡。[结论]不同微地形条件下各层土壤pH值、全碳和全磷含量的变异系数均表现为阳坡和坡顶高于阴坡和坡底;同一坡位不同土层营养物质含量变异系数大小关系没有规律可循,因坡位和土层不同而表现出不同的大小关系。     

阜新露天矿排土场边坡植物多样性与生产力特征

[目的]以阜新露天矿排土场边坡为对象,分析坡向、坡位和恢复年限对植物多样性和生产力的影响,探讨二者的关系。[方法]采用植物群落多样性测度方法分析植物多样性、均匀度和丰富度,用烘干法测量植物生产力,并运用相关分析法分析植物多样性与生产力的关系。[结果]排土场阴坡坡下植物多样性和均匀度最高,而阳坡在坡上最高;随着恢复年限增加,阴坡植物多样性逐渐下降,而阳坡表现出增加趋势。排土场阴坡地上植被、枯落物和地上总生物量的最大值在坡上,而阳坡在坡中最大;阴坡的枯落物和地上总生物量显著大于阳坡(p<0.05)。排土场阴坡地上植被、枯落物和地上总生物量均与Shannon—Wiener多样性指数呈显著负相关(p<0.05),而其他多样性指标与生产力之间无显著相关关系(p>0.05)。[结论]坡位和坡向是影响阜新露天矿排土场边坡生态恢复过程中植物多样性和生产力的重要因子,应根据不同生境特性,采取不同恢复措施,才能完成生态恢复。     

“坡坝地工程”治理模式设计

“坡坝地”工程用治沟和形式治坡：一架山一面坡从上而下坡地和梯田水平带状相间排列至沟沿线。坡面产流,梯田蓄水。坡面植树种草,梯田种草种菜,梯田外侧筑埂坝（边埂）挡水,坡、梯、坝三结合,内侧设井,涝蓄旱灌,变梯田为不地。广泛于山区尤其是黄土丘壑区的农田建设,是山区水土保持综合治理、发展生态农业、农林牧副多种经营的好模式。     

黄土丘陵区不同坡向及坡位草本群落生物量及多样性研究

以黄土丘陵区纸坊沟流域内的大范家沟阴阳坡和拐沟阴坡坡面主要草本群落为研究对象,分析不同坡向及坡位的草本群落盖度、地上生物量及物种多样性关系。结果表明,阴坡草本群落的物种20多种,较阳坡高30%。阴阳坡面上草本群落生物量和盖度从坡下至坡上逐渐减小。在水分和养分条件好的地段均有灌木入侵。阳坡Margalef和Menhinick丰富度指数均随坡位升高而降低;而阴坡Mafgalef指数随坡位升高而降低,Menhinick指数却随坡位升高而增大;3个均匀度指数和多样性指数在阴阳坡均随坡位的升高而减小。不同坡位引起的植被盖度、Margalef丰富度指数和Alatalo均匀度指数存在显著差异（P〈0.05）。坡位与Margalef丰富度指数和Alatalo均匀度指数呈显著相关（P〈0.05）,与Shannon-wiener多样性指数呈极显著相关（P〈0.01）。描述或评价群落多样性、丰富度及均匀度时,应多选几个指标参数,避免单一指标带来的片面性。掌握草本群落自身喜阴阳特性、生境特征、植被组成及多样性特征,充分认识植被演替条件和演替规律,对指导该区植被和生态系统恢复与重建具有重要意义。     

黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究

研究了黄土丘陵区纸坊沟流域阴阳坡面及不同坡位土壤水分、物理和养分特征,结果表明,与坡顶距离越远,表层土壤含水量由小变大。阴坡蒸发量小,土壤含水量较大。容重阴坡〈阳坡,距坡顶越远,土壤容重、非活性孔度越小,孔隙比、活性孔度越大,同一坡向阳坡随土层加深土壤容重增大,阴坡表层土壤容重增加幅度较下层小,容重在剖面趋于均化。阴坡对土壤的改善优于阳坡,有利于植被生长。表层土壤全氮含量阴坡〉阳坡,且随土层加深而减少。全氮和有机质在坡中下部累积。全磷在不同坡向和坡位变化不明显。速效钾在各坡位变化幅度较小且阴坡〉阳坡。阴阳坡土壤各养分有向表层富集的趋势。坡面土壤容重与土壤孔隙比、活性孔度、毛管含水量和有机质呈极显著负相关,与土壤非活性孔度和表层土壤含水量呈显著正相关,土壤有机质和土壤全氮、速效钾呈极显著正相关。在对坡面进行植被恢复时,需结合坡面土壤变化规律,因地制宜,合理利用和开发土地资源,促进植被恢复演替。     

黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究

研究了黄土丘陵区纸坊沟流域阴阳坡面及不同坡位土壤水分、物理和养分特征,结果表明,与坡顶距离越远,表层土壤含水量由小变大。阴坡蒸发量小,土壤含水量较大。容重阴坡<阳坡,距坡顶越远,土壤容重、非活性孔度越小,孔隙比、活性孔度越大,同一坡向阳坡随土层加深土壤容重增大,阴坡表层土壤容重增加幅度较下层小,容重在剖面趋于均化。阴坡对土壤的改善优于阳坡,有利于植被生长。表层土壤全氮含量阴坡>阳坡,且随土层加深而减少。全氮和有机质在坡中下部累积。全磷在不同坡向和坡位变化不明显。速效钾在各坡位变化幅度较小且阴坡>阳坡。阴阳坡土壤各养分有向表层富集的趋势。坡面土壤容重与土壤孔隙比、活性孔度、毛管含水量和有机质呈极显著负相关,与土壤非活性孔度和表层土壤含水量呈显著正相关,土壤有机质和土壤全氮、速效钾呈极显著正相关。在对坡面进行植被恢复时,需结合坡面土壤变化规律,因地制宜,合理利用和开发土地资源,促进植被恢复演替。     

渭北旱塬区不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响

为了研究不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响,以渭北旱塬区5种土地利用类型(不同坡向)为研究对象,系统分析该区不同坡向土地利用类型剖面土壤物理、化学和生物性质的差异。结果表明:(1)除土壤pH和土壤颗粒组成外,5种土地利用类型土壤含水量、总孔隙度、有机质、全氮、微生物量碳和氮含量总体随土层加深呈下降趋势,土壤容重则相反。(2)0-30cm土层,阳坡农用地土壤含水量、黏粒含量和pH最高,粉粒和全氮含量最低;人工草地砂粒和全氮含量最高,黏粒含量最低;人工林地土壤总孔隙度、土壤有机质、微生物量碳和氮含量最高,土壤含水量、土壤容重和pH最低;天然草地土壤容重和粉粒含量最高,总孔隙度和砂粒含量最低;退耕地有机质、微生物量碳和氮含量最低。阴坡农用地土壤含水量、粉粒含量和pH最高,黏粒和全氮含量最低;人工草地土壤容重、黏粒和微生物量氮含量最高,土壤总孔隙度、粉粒、砂粒和有机质含量最低;人工林地有机质含量和微生物量碳含量最高;天然草地土壤总孔隙度、砂粒和全氮含量最高,土壤容重和pH最低;退耕地土壤含水量、微生物量碳和氮含量最低。(3)5种土地利用类型中,土壤容重、细黏粒、粗黏粒、细粉粒、粗砂粒、土壤pH和有机质(退耕地除外)表现为阳坡阴坡,土壤含水量(退耕地和农用地除外)、总孔隙度、粗粉粒、细砂粒、土壤质地粗化度、全氮(人工草地除外)、土壤微生物量碳和氮含量则为阴坡阳坡。     

黄土丘陵沟壑区坡向对产流产沙影响的研究

坡向是坡面产流产沙的重要影响因素。以黄土高原岔巴沟流域新庄径流试验场阴坡和阳坡2个径流小区为研究对象,根据发生在阳坡农地和阴坡荒坡地上的11场降雨事件,对阳坡和阴坡上的产流产沙状况进行了对比分析。结果表明:2个径流小区的产流产沙差异显著。阳坡农地由于太阳辐射量和温度高于阴坡,土壤含水量较低,同时表层土壤扰动较阴坡荒坡地大,土壤孔隙度高,使其产流能力小于阴坡;阳坡土质疏松,沙量来源充沛,径流含沙量和侵蚀模数大于阴坡的概率分别在88%和85%以上。降雨强度对阴坡、阳坡产流产沙差异的影响显著,阴坡和阳坡的产流产沙均在0.05的概率水平上受平均降雨强度的显著影响,表现出平均降雨强度越大阴坡、阳坡产流产沙差异越明显的特征,而降雨量对阴坡、阳坡产流产沙差异的影响并不明显,这是黄土高原超渗产流的特征之一。     

不同雨强条件下工程措施对坡地产流产沙影响

基于试验站不同坡地措施（坡耕地和坡改梯）2016年和2017年的逐日降水、产流产沙数据，研究不同坡地措施和雨强下产流产沙规律特征，定量揭示坡改梯和坡耕地对产流产沙的影响。结果表明：（1）7月平均雨强I、最大雨强I₃₀及坡地产流量最大，8月最大雨强I₆₀与坡地产沙量最大，表明坡地产流产沙高峰期与雨强高峰期一致。（2）春夏两季产流、产沙量与I、I₃₀和I₆₀相关性显著（超过95%置信度检验）。其中坡耕地产流产沙量与I、I₃₀、I₆₀的相关系数整体高于坡改梯。春夏季坡耕地产沙量分别是坡改梯的3.91，7.85倍。（3）降雨主要集中在I（1~3 mm/h）、I₃₀（3~29 mm/h）、I₆₀（2~27 mm/h）之间，且坡地产流产沙量与最大雨强I₃₀、最大雨强I₆₀在95%置信度水平呈现显著正相关。当I₃₀达到29.0 mm/h、I₆₀达到26.6 mm/h时，坡地产流产沙达到最大，坡耕地产流产沙峰值是坡改梯的2.43，7.52倍以上，并且坡耕地全年产流产沙变异系数总体高于坡改梯，因此坡改梯工程在一定程度上防治了水土流失，使产流产沙变化减小。     

蓝、紫粒小麦光合特性的研究

以西南地区的白粒小麦品种("绵阳26"和"川麦107")为对照,对新育成的蓝、紫粒小麦品种(系)在不同发育时期的光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)等光合特性进行比较分析。结果表明,蓝、紫粒小麦叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量和对照的白粒小麦一样,均随孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期的发育进程而下降,在孕穗期含量最高,成熟期含量最低;蓝粒小麦的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量在各发育时期均最低;白粒小麦的叶绿素a和总叶绿素含量在除孕穗期外的各发育时期最高,成熟期的叶绿素b含量也最高。白粒小麦叶片中类胡萝卜素含量随发育进程一直下降,直至成熟,而紫粒和蓝粒小麦在开花期前逐渐下降,但开花期后又逐渐升高,成熟时达到最大值;灌浆期和成熟期类胡萝卜素含量最高的是蓝粒小麦,其次是紫粒小麦,白粒小麦最低。蓝、紫粒小麦和白粒小麦的净光合速率均随发育进程呈先升后降的变化趋势,开花期净光合速率最大;白粒小麦在除灌浆期外的其他生育期净光合速率最大,蓝粒小麦在开花期后净光合速率是最低的。蓝、紫粒小麦和白粒小麦的气孔导度和蒸腾强度均随发育进程呈单峰曲线变化,峰值出现在灌浆期。白粒小麦的气孔限制值在孕穗期到开花期低于紫粒和蓝粒小麦,而开花期后则高于紫粒和蓝粒小麦。新近育成的几个蓝、紫粒小麦的光合能力低于白粒小麦。