红壤丘陵区典型植被群落根系生物量及碳储量研究

采用标准地法和"WinRhizo根系分析系统"平面扫描,研究了红壤丘陵区六种典型植被群落的根系特征、生物量、固碳量及土壤碳储量.结果表明:(1)根系特征值随土壤深度增加呈递减趋势,马尾松、杉木混交林和马尾松、木荷混交林土壤表层根系分布密集,特征值较大,马尾松低效林根系分布稀疏,特征值最小;(2)不同植被群落,0-40 cm土层的根系生物量所占比例在58.89%～84.88%.0-20 cm土层的土壤碳储量所占比例在35.89%～48.67%;(3)该区乔木混交林的根系生物量大于纯林和火烧迹地,植被群落的灌草覆盖度是影响根系生物量的主要因素.马尾松、木荷混交林根系净生产力最大,为6.74 t/(hm~2·a),马尾松低效林最小,为1.28t/(hm~2·a);(4)马尾松、木荷混交林的根系固碳量和土壤碳储量最大,分别为60.66 t/hm~2和9086.32 t/hm~2,马尾松低效林最小,分别为15.97 t/hm~2和1 683.75 t/hm~2,根系固碳量只占土壤碳储量的极少部分,但根系通过改良土壤结构,对增强碳源汇集和贮存、积累碳素具有重要的影响.     

咸水结冰灌溉改良盐碱地的研究进展及展望

冬季咸水结冰灌溉技术是滨海区高矿化度咸水利用和盐碱地改良的有效手段,该项技术依据咸水结冰融化过程中咸淡水分离的基本原理,基于区域气候特点、土壤水盐运移规律以及作物生长发育规律,在冬季抽提当地高矿化度地下咸水对盐碱地进行灌溉,并在冬季低温作用下迅速冻结成咸水冰,春季咸水冰层融化过程中,咸淡水分离入渗,其中先融化的高矿度咸水先入渗,而后融化出的低矿化度微咸水和淡水的入渗对土壤盐分具有较好的淋洗作用,以上过程实现了春季土壤返盐期的土壤脱盐,结合春季地表覆盖抑盐措施和夏季降雨淋盐,土壤的低盐条件得到保持,保证了作物和植物整个生长期的正常生长。该项技术改变了滨海盐碱区土壤水盐运移特征,使春季土壤积盐期变为脱盐期,咸水结冰灌溉后,春季耕层土壤盐分由最初的12g×kg~(-1)迅速降低至4 g×kg~(-1)以下,脱盐率达到66%以上,实现了棉花、油葵、甜菜等作物在滨海重盐碱地中的种植,提高了柽柳、枸杞、白蜡等盐生植物和耐盐植物的扦插移栽成活率,咸水结冰灌溉当年便获得了籽棉产量3 t×hm~(-2)、油葵1.5 t×hm~(-2)、甜菜60 t×hm~(-2),以及90%以上的盐生植物和耐盐植物的扦插成活率,促进了滨海盐碱区盐碱地的开发、农业发展和生态环境建设。近年来,通过系统的研究,我们探明了咸水结冰灌溉过程中咸水冻融咸淡水分离规律,明确了咸水结冰灌溉对土壤盐分的淋洗效果,构建了冬季咸水结冰灌溉改良盐碱地技术体系,确立了冬季咸水结冰灌溉的灌溉时间、灌溉水量和水质等指标体系。本文在以上研究基础上,对盐碱地咸水利用的研究进展进行了总结,并对咸水结冰灌溉基本原理、影响因素以及土壤盐分淋洗效果等方面进行了概述,系统分析了冬季咸水结冰灌溉在盐碱地区农业生产、植被恢复以及咸水利用等方面的作用,并就其未来发展趋势进行了展望。     

滨海重盐碱地人工栽植柽柳生长动态及生态效应

柽柳(Tamarix chinensis)是盐碱地土壤改良和植被构建的先锋物种,但仅靠柽柳的自然扩散难以在滨海重盐碱地形成灌木优势群落,对盐碱地的改良作用不明显,因此探索重盐碱地人工栽植柽柳的生态效应有重要意义。本研究以撂荒地为对照,对不同树龄的人工柽柳群落的个体生物量、碳储量动态、植物物种组成及其重要值和土壤特性进行分析,以评估重盐碱地栽植柽柳的生态效应。结果显示:3年生、5年生和7年生柽柳个体单株生物量逐渐增加,群落的植被碳密度分别为4.78 t(C)·hm 2、5.56 t(C)·hm 2和6.89 t(C)·hm 2,而对照撂荒地碳密度只有0.98 t(C)·hm 2;与对照地相比,栽植柽柳显著降低了土壤表层的含盐量,对照地土壤0～10 cm的平均盐分含量高达10.53 g·kg 1,而3年生、5年生和7年生0～10 cm土壤平均含盐量分别为3.35g·kg 1、1.86 g·kg 1和5.54 g·kg 1。栽植柽柳后土壤有机质和有效氮呈增高趋势,有效钾含量显著增加,7年生柽柳土壤0～5 cm和5～15 cm的有效钾含量分别比对照地高出65.59%和28.90%。随着柽柳树龄增加群落中草本植物的丰富度逐渐升高,对照地的草本物种只有8种,7年生柽柳群落达到15种;耐盐物种在群落中的重要值随着栽植的时间逐渐降低,盐地碱篷的重要值由34.8下降到0.7,以种子兼营养繁殖的植物如獐毛和苦荬菜的优势度逐渐增大。这证明,重盐碱地人工栽植柽柳可以快速构建灌木优势群落,固碳作用明显;同时栽植柽柳为生态系统提供了进展演替的动力,灌草结合的群落结构和稳定的群落环境不仅促进盐碱地土壤表层盐分含量的降低,也促进了物种多样性的增加和群落的进展演替,是提高滨海重盐碱地利用率的有效途径。     

开垦年限对松嫩碱化草地土壤碳库的影响

采用等质量计算土壤碳储量的方法,研究了不同开垦年限对碱化草地0~100 cm土层土壤有机碳、无机碳和总碳储量的影响。结果表明:开垦24年后,耕地与天然草地相比0~100 cm土层土壤平均有机碳含量下降了11.22%,无机碳含量上升了27.47%;草地开垦以后,0~100 cm土层土壤有机碳储量以0.88 Mg hm~(-2)a~(-1)的速率下降,土壤无机碳储量以8.18 Mg hm~(-2)a~(-1)的速率增加;无机碳储量的增加弥补了有机碳储量的下降,从而使得0~100 cm土层土壤总碳储量以7.30 Mg hm~(-2)a~(-1)的速率增加。与等体积法得到的结果相比,应用等质量法估算得到的结果提高了土壤的碳库储量,使得0~100 cm土层土壤有机碳储量的损失速率降低了2.75 Mg hm~(-2)a~(-1),而土壤无机碳储量的截获速率则提高了7.65 Mg hm~(-2)a~(-1)。以上结果表明,在估算富含无机碳的土壤碳库时应将土壤无机碳库考虑在内,而且在土地利用方式改变后,将土壤容重考虑在内的等质量法估算土壤碳库储量可能比等体积法更合适。     

不同林龄序列杉木实生林和萌芽林碳储量分配特征

以赣西南杉木实生林和萌芽林为研究对象,通过野外样地调查和室内化学分析方法,揭示了不同龄组实生林和萌芽林的碳储量分配特征,为其可持续经营提供科学依据。结果表明:不同龄组杉木实生林乔木层碳储量均高于萌芽林乔木层碳储量。杉木实生幼龄林乔木层碳储量为9.63t/hm~2,中龄林为42.14t/hm~2,近熟林为69.15t/hm~2,成熟林为105.21t/hm~2;年均固碳量分别为1.69,2.63,3.01,3.39t/hm~2,不同龄组的树干碳储量分别占整个乔木层的50.36%,70.60%,73.86%,77.58%。杉木萌芽幼龄林乔木层碳储量为8.42t/hm~2,中龄林为23.58t/hm~2,近熟林为48.54t/hm~2,成熟林为75.26t/hm~2;年均固碳量分别为1.21,1.57,2.11,2.59t/hm~2,不同龄组的树干碳储量分别占整个乔木层的54.28%,66.12%,71.92%,73.70%。杉木实生林和萌芽林的土壤碳储量均是中龄林最低,成熟林最高。实生林各龄组土壤碳储量大小为:成熟林(153.21t/hm~2)近熟林(138.17t/hm~2)幼龄林(128.30t/hm~2)中龄林(113.11t/hm~2)。萌芽林各龄组土壤碳储量大小为:成熟林(154.03t/hm~2)近熟林(138.28t/hm~2)幼龄林(130.20t/hm~2)中龄林(117.05t/hm~2)。在密度相近的情况下,除幼龄林外,同一龄组的萌芽林总碳储量均小于实生林。同一龄组实生林和萌芽林的乔木层碳储量均有显著性差异(p0.05),而总碳储量幼龄林与中龄林无显著性差异,近熟林与成熟林有显著性差异。引起杉木实生林和萌芽林碳储量分配差异性的主要原因是生长规律和经营管理的不同。总体而言,萌芽林的林下植被组成丰富,灌木层、草本层和凋落物层的固碳能力较强,在水土保持功能方面要优于实生林。     

黄河三角洲次生柽柳退化林更替改造模式分析评价

为筛选出黄河三角洲盐碱地柽柳退化林更替改造的最优林分模式,指导生产中天然次生柽柳林的保护与改造,以黄河三角洲次生柽柳退化林更替改造形成的4种林分和未进行改造的次生柽柳林(对照)为研究对象,对其林分(生长)状况、林地植被和土壤理化特征等方面的效应进行了比较分析和评价。结果表明:(1)次生柽柳退化林分更替改造5 a后的林分状况(林分郁闭度、林木保存率、胸径、树高、冠幅)虽因林分模式不同而有较大差异,但都明显好于次生柽柳退化林分。(2)在植被的种类和生长情况方面,更替改造后形成的林分生境明显好于次生柽柳退化林,林下植物种类增多,耐重—中度盐碱植物种类减少,耐轻—中度盐碱植物种类增加。(3)更替改造的4种林分在土壤孔隙度、有机质及养分含量的指标上均得到显著提高,土壤密度、pH值和含盐量呈降低趋势,土壤理化状况得到明显改善。(4)对林分(生长)状况和土壤理化指标的综合评价分析显示,更替改造的4种林分模式和未进行改造的柽柳退化林分的效应综合评价为:刺槐林白榆林白蜡林盐柳林次生柽柳退化林。依据柽柳退化林更替改造的4种模式在林分状况、林地土壤理化指标、林下植被的比较分析及综合评价,以刺槐林为最佳,白榆林次之,白蜡林较差,盐柳林最差,不宜选用。     

河北省北部森林植被碳储量和固碳速率研究

为了了解河北省北部森林植被固碳能力,本文以该区域阔叶林、针叶林、混交林、经济林和灌丛为研究对象,基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐采用的加拿大林业碳收支模型(CBM-CFS3),利用第7次全国森林资源连续清查数据和野外森林植被调查样地数据,拟合出研究区的蓄积-生物量转换参数和林木器官生物量比例参数,建立研究区内不同森林植被类型的蓄积生长方程、蓄积-干材生物量转换方程、生物量组分比例方程,采用这些方程评估了2010年河北省北部森林生态系统植被碳储量、碳密度和固碳速率。结果表明:拟合的不同森林植被蓄积生长方程的决定系数均大于0.7,蓄积-干材生物量转换方程的决定系数均大于0.8,生物量组分比例方程拟合效果较好,可用于评估该区域森林植被碳汇功能和潜力。2010年河北省北部森林植被碳储量为59.66 Tg(C),平均森林植被碳密度为25.05 Mg(C)×hm~(-2),森林植被固碳速率为0.07~1.87Mg(C)×hm~(-2)×a~(-1);其中阔叶林、针叶林、混交林、经济林碳储量和碳密度分别为30.97 Tg(C)、12.36 Tg(C)、15.73Tg(C)、0.60 Tg(C)和26.09 Mg(C)×hm~(-2)、26.14 Mg(C)×hm~(-2)、24.50 Mg(C)×hm~(-2)、7.53 Mg(C)×hm~(-2)。河北省北部森林植被碳密度与固碳速率均从西北到东南呈升高趋势。造林后森林面积增加6 400 km2,森林植被碳储量增加19.54 Tg(C)(不包括灌丛);林龄结构以中幼龄林为主,未来森林固碳潜力巨大。说明造林在增加森林植被碳储量和提高森林的固碳速率中起到了重要作用。     

华北平原农田温室气体排放与减排综述

华北平原作为典型的冬小麦-夏玉米轮作高水肥精细管理农田,高水高肥管理下其碳排放量高于秸秆还田的固碳量,其生态系统正在以每年77 g(C)×m~(-2)·a~(-1)的速度损失碳。华北平原农田400 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)的过高氮素投入是造成其碳排放增加的主要原因,其土壤N2O排放强度在氮肥施入量为136 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时最低,且在施氮量为317 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时可获得最高作物产量。华北平原土壤中温室气体的产生和消耗主要发生在0~90 cm土壤剖面内,90 cm土层主要作为土壤包气带中的缓冲层而存在。当前降低华北平原农田温室气体排放除了合理施肥和灌溉,还需要改变固有的农作制度,实行减免耕等保护性措施,并将减排和固碳同步进行。对华北平原温室气体净排放研究,今后需在以下几个方面加强:1)在地-气之间加强冠层尺度温室气体的原位连续在线监测研究,并将稳定性同位素技术应用到此研究中以达到追踪其来源和比例构成的目的。2)在土壤包气带中,利用稳定性同位素技术探索土壤空气中温室气体的来源比例,探索剖面土壤温室气体产生和消耗对土壤-大气界面温室气体排放的响应机制。3)将模型研究应用于土壤-大气连续体温室气体排放研究。     

苹果不同砧穗组合对碳储量的影响研究

作为一种重要的农用植被类型,果园在我国陆地生态系统碳汇评价中占有重要的地位,其碳储量及其碳汇经济价值的估算是全球碳循环研究的重要内容。本研究以山定子、八棱海棠、平邑甜茶3种苹果砧木与‘富士’‘金冠’2种苹果接穗嫁接组成的6种砧穗组合为试验材料,分别对其植株、土壤、枯落物进行碳储量分析,对系统单位面积苹果树的碳储量汇总,探究不同砧穗组合土壤-植被系统固碳能力及其差异,为理清并进一步提升苹果园碳储量提供理论依据。结果表明:相比于其他组织,苹果根含碳率高;各器官中树干生物量最高,占总生物量的33.89%～47.95%。不同器官的碳储量差异较大,表现为树干树枝根,且树干碳储量占植株碳储量的38%以上。对各砧穗组合植株碳储量比较发现,同种砧木、不同接穗的砧穗组合间,植株碳储量差异显著,以山定子、平邑甜茶为砧木时,‘富士’为接穗的组合显著高于‘金冠’为接穗的组合;同种接穗不同砧木间植株碳储量差异不显著。而对各砧穗组合枯落物碳储量比较发现,同种砧木不同接穗间差异显著,以‘富士’为接穗的砧穗组合显著高于‘金冠’为接穗的组合;同种接穗不同砧木间,以山定子为砧木的砧穗组合枯落物碳储量显著高于八棱海棠和平邑甜茶,后两者间无显著差异。0～20cm土壤的碳储量(57.86～80.91t·hm~(–2))显著高于20～40cm(20.15～25.97t·hm~(–2))、40～60 cm (11.54～14.62 t·hm~(–2))及60～100 cm (17.41～33.98 t·hm~(–2))土层。‘金冠’/山定子砧穗组合单位面积碳储量值最高;各砧穗组合碳储量经济价值差异不大,平均17.084万元·hm~(–2)。     

林龄和立地条件对北京山区油松人工林碳储量的影响

以北京密云红门川流域典型造林树种油松为研究对象,运用林木相对生长方程和全收获法,研究了不同林龄油松人工林生态系统碳储量及其对影响因素的响应。结果表明:(1)油松林植被碳储量随着林龄的增大呈显著增长趋势,57a油松林植被碳储量较35a增加了90.28%,各林龄均较灌丛(4.48±0.23t/hm~2)增加显著。(2)北京山区35a和40a油松林土壤有机碳储量较灌丛并无明显增加,甚至略有下降,而57a油松林较灌丛土壤有机碳增加了61.66%,可见,造林固碳是一个漫长的过程。(3)油松林生态系统碳储量随着林龄的增大呈增加的趋势,35a和40a油松林生态系统碳储量分别为(73.84±5.61)t/hm~2和(84.52±14.79)t/hm~2,分别较灌丛[(64.67±12.23)t/hm~2]增加了19.72%和30.94%。而57a油松林生态系统碳储量进一步增加至(141.50±3.42)t/hm2,较灌丛增加了118.80%。油松林生态系统碳储量空间分配格局表现为土壤层(57.70%)植被层(32.36%)枯落物层(9.94%)。(4)油松林生态系统碳储量主要受林龄和土壤质地影响,两者共解释有机碳储量变化的65.6%。其中,土壤储量变化可被林龄和土壤质地解释75.9%,而植被碳储量主要与林龄有关。     

基于土地利用格局变化的生态风险与固碳功能评价——以河北省黄骅市为例

土地利用格局的变化会引起区域生态风险和固碳功能的变化。本文以河北省黄骅市为例,以1995年、2005年和2015年遥感影像为基础数据,基于土地利用格局变化构建生态风险指数,利用In VEST模型分析碳储量服务变化,并对二者进行相关性分析,以期为土地资源的合理利用提供科学依据。结果表明:1)1995—2015年,黄骅市主要土地利用类型为耕地、盐碱地和建设用地,对比2015年和1995年的结果发现,耕地、草地和建设用地破碎度和分离度增加,园地和盐碱地分离度和破碎度降低;园地和盐碱地损失度指数降低,而其他土地利用类型损失度指数增加。2)1995年、2005年和2015年黄骅市生态风险总和分别为12.58、10.32和11.10,生态风险区以较低风险区和高风险区为主,较低风险区面积逐渐增加且向南部集中,高风险区面积逐渐减少且向中部和东部海岸带集中。3)In VEST模拟结果表明,研究期间黄骅市碳储量呈现先上升后下降的趋势,1995年、2005年和2015年黄骅市的碳储量分别为2 387.05万t、2 491.51万t和2 028.86万t,3年的碳密度分别为107.63 t·hm~(-2)、112.34 t·hm~(-2)和93.16 t·hm~(-2),各土地利用类型碳储量的变化情况与各自面积的变化情况有较高的一致性。4)生态风险变化与碳储量服务变化的相关性分析结果表明,1995—2005年和2005—2015年二者相关性的决定系数分别为0.69和0.72(P0.01),呈显著负相关关系,表明生态系统服务变化在生态风险评价中应用的可能。基于土地利用格局变化对黄骅市生态风险和碳储量进行评价,对于其实现土地资源可持续利用和区域生态环境改善具有重要意义。     

气候因子和地表覆盖对沿海滩涂土壤盐分动态的影响

为探明气候因子对沿海滩涂表层土壤盐分季节性变化规律的影响,并探讨植被和秸秆覆盖对滩涂土壤脱盐效果及控盐的作用。2014年5月—2015年5月,在江苏沿海滩涂盐碱地(中重度盐分),设置4种处理进行田间试验,分别为对照(裸地,CK)、秸秆覆盖(覆盖量为15 t·hm-2,SM)、植被覆盖(PC)和植被+秸秆覆盖(覆盖量为7.5 t·hm-2,PC+1/2SM),监测了气候因子和表层土壤盐分的季节性动态变化。结果表明:1)在沿海滩涂裸地中,土壤盐分具有一定程度的季节性规律,表现为在10—12月具有明显的积盐效果,且在10月EC1︰5达到最大值为3.90 d S·m-1。2)相关分析表明:采样前7 d降雨累积量与土壤盐分变化有着极密切负相关关系;气候因子的多因子及互作逐步分析表明:降雨量增加可以促进土壤脱盐作用,大气温度升高可加剧土壤盐分表聚,降雨量和大气温度的互作效应增加会对土壤盐分累积产生正效应。3)地表覆盖(包括PC和SM)显著地改变了气候因子对土壤盐分动态变化的影响,累积降雨量和大气平均温度与土壤盐分无显著相关性,且大量秸秆覆盖对滩涂表层土壤脱盐具有更明显的效果。因此,在沿海气候向暖湿方向发展的趋势下,综合考虑脱盐及控盐作用,选择适量秸秆覆盖(如覆盖量15 t·hm-2)或适量秸秆覆盖结合植被种植覆盖,同时充分利用沿海地区降雨量集中的特点,可能是未来滩涂盐碱盐渍土快速脱盐和土壤改良的重要措施。     

华北平原缺水区保护性耕作技术

针对华北平原缺水地区农田生产效益偏低和地下水严重超采导致的生态环境问题,以建立节水、高产、固碳的华北平原缺水区保护性耕作集成技术为目标,在国家科技支撑计划长期支持下,建立了华北平原历时最长的保护性耕作长期定位试验平台(2001年—),开展了小麦/玉米两熟制保护性耕作理论和关键技术研究,集成了农机农艺结合的高产节水型保护性耕作技术体系,并在河北省进行广泛示范推广。主要结果:1)华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作具有固碳、减排、节水、提高土壤质量等生态效应。长期保护性耕作具有土壤养分分层表聚现象:0~5 cm土层的土壤C、N、P、K、有机质含量高于5~10 cm土层,旋耕(RT)和免耕(NT1:秸秆直立免耕;NT2:秸秆粉碎免耕;NT3:整秸秆覆盖免耕)处理土壤有机碳(SOC)的层化比率为1.74~2.04,显著高于翻耕处理(CK和CT)的1.37~1.45。保护性耕作的固碳效应与机制:保护性耕作实施9年后不同耕作方式年固碳量(0~30 cm)NT2处理为840 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为780 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为600kg·hm~(-2)·a~(-1),14年后土壤有机碳(0~30 cm)发生了变化,NT2处理为540 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为720 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为710 kg·hm~(-2)·a~(-1);长期免耕减少了土壤的扰动而降低了土壤碳的矿化率,土壤碳的累积主要固定在土壤大团聚体的颗粒有机碳中,固定态碳首先进入活性易分解有机碳库,然后缓慢转入稳定碳库。保护性耕作的减排效应:不同耕作系统全球增温潜力的计算结果表明,免耕是大气增温的碳汇,而其他耕作系统为碳源。NT处理每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm-2;CK、CT和RT每年向大气分别排放等当量碳3 364kg(C)·hm-2、989 kg(C)·hm-2和343 kg(C)·hm-2。保护性耕作的土壤微生物多样性机制:保护性耕作显著提高了土壤中真菌、细菌、氨氧化古菌和亚硝酸还原酶(nir K)基因的反硝化微生物的多样性,但对氨氧化细菌与含nir S基因的反硝化微生物的多样性影响不大。保护性耕作节水保墒的土壤结构与水力学机制:常规耕作对土壤有压实的作用,而保护性耕作改善了土壤结构,有效提高了储水孔隙、导水率、田间持水量和有效水含量,秸秆覆盖又能有效减少土壤蒸发,具有开源与节流双重节水机制。2)建立了趋零蒸发的麦田玉米整秸覆盖全免耕种植模式。在小麦/玉米一年两熟种植区,首次提出了玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种的种植模式,实现了小麦玉米全程全量秸秆机械化覆盖,形成土壤无效蒸发趋于零的保护性耕作体系与方法;研制了实现趋零蒸发的4JS-2型梳压机和2BMF-6型小麦全免耕播种机组,比目前推广的2BMFS-6/12小麦免耕播种机减少作业动力45.2%,降低作业费用33.3%。3)建立了3年一深松(翻)的少免耕-深松轮耕模式,集成了节水高产保护性耕作技术体系。制定了华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作技术体系等河北省地方标准,与农业、农机部门联合示范,推动了河北省保护性耕作技术的推广和应用。成果在河北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区进行了示范推广,社会效益和生态效益显著,2013年获河北省科技进步一等奖。     

旱地小麦休闲期覆盖施磷对土壤水库的调控作用

为探明休闲期覆盖配施磷肥对土壤水分运行规律、小麦产量和水分利用效率的影响,在山西省闻喜县进行了休闲期覆盖与不覆盖条件下75 kg(P2O5)·hm-2、112.5 kg(P2O5)·hm-2、150 kg(P2O5)·hm-23个施磷量的田间试验。结果表明:与不覆盖相比,休闲期覆盖后,播种—孕穗期0~100 cm土壤蓄水量显著提高,小麦播种期提高38~41 mm;增加施磷量,越冬—孕穗期土壤蓄水量提高,尤其拔节期40~100 cm土层。覆盖后,播种—拔节期土壤贮水减少量及其占整个生育期比例显著提高,拔节—开花期土壤贮水减少量增加;增加施磷量,拔节—开花期土壤贮水减少量及其比例显著提高,开花—成熟期80~100 cm土层贮水减少量显著提高。覆盖后增加施磷量,产量和水分利用效率显著提高,产量提高1 452 kg·hm-2,水分利用效率提高16%。覆盖配施磷肥条件下,拔节—开花期60~100 cm、开花—成熟期80~100 cm土层贮水减少量与产量呈极显著相关。因此认为,旱地小麦休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降雨,提高底墒,可实现伏雨春夏用;覆盖促进小麦生育前期和中期吸收土壤水分;增施磷肥有利于提高土壤水分,促进小麦生育后期深层吸水;旱地小麦休闲期覆盖配施磷肥150 kg·hm-2有利于蓄水保墒,达到增产、高效的目的。     

紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响

为综合评价紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响,筛选紫云英等量翻压条件下,较适宜的施氮水平,以冬闲常规施氮[150 kg(N)?hm~(-2)]处理为对照,在翻压紫云英22 500 kg·hm~(-2)条件下,设置90 kg(N)·hm~(-2)、120 kg(N)·hm~(-2)、150 kg(N)·hm~(-2)和180 kg(N)·hm~(-2) 4个施氮水平,研究紫云英和施氮量对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响。结果表明:紫云英与氮肥配施各处理的干物质积累量均高于对照,其中紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)的干物质积累量最多,分别达9.65 t?hm~(-2)和9.97 t?hm~(-2),比对照分别增加11.18%和14.86%。各处理在水稻播种—分蘖期及抽穗—灌浆期干物质积累量较大,占成熟期干物质量的19.26%~24.77%和45.23%~52.75%,这两个生育阶段是干物质主要积累时期。紫云英与氮肥配施各处理的氮素积累量均高于对照,增幅为6.95%~18.68%。氮素干物质生产效率和氮收获指数均以紫云英配施90 kg(N)·hm~(-2)处理最高,比其他处理分别增加3.94%~14.08%和6.65%~14.90%。紫云英配施氮肥有利于提高早稻的干物质积累量和氮素利用率,其中以紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)效果较优,可实现减氮增效目的,是较理想的施肥模式。     

旧膜再利用方式对旱地胡麻干物质生产及水分利用效率的影响

为寻求地膜覆盖后旧膜再次利用的有效方式,探讨旧膜再利用后旱地胡麻的增产机理,在大田环境下,比较了旧膜直播(T1)、旧膜覆土直播(T2)、旧膜秸秆双重覆盖播种(T3)、春天揭旧膜覆新膜播种(T4)、秋后整地覆新膜春天播种(T5)及露地播种(T6,CK)6种处理方式对旱地胡麻生育进程中土壤水分、叶面积、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明:全地膜覆盖作物收获后旧膜继续留至翌年,仍具有一定的保墒和增温效应,光合面积和光合同化产物的积累量增加。不同旧膜再利用方式的保墒效果主要表现在胡麻现蕾期前,保证了胡麻全苗、壮苗,叶面积对旧膜再利用方式的响应基本与之一致,各处理均高于CK,且以T4处理均在枞形期及现蕾期效果最优,而开花期以T5处理居高。干物质积累量在生育前期T4处理较高,而生育后期T5处理居高。T4和T5处理成熟期干物质积累量、籽粒干物质分配量和分配比例及花后干物质同化量对籽粒的贡献率均高于CK,降低了干物质在主茎+分枝+果壳中的分配比例,T1、T2、T3介于T4和T5之间。籽粒产量各处理均显著高于CK,T4最高,达1 509.52 kg.hm 2,其余依次为T5、T1、T2、T3和T6,分别为1 370.77 kg.hm 2、1 171.84 kg.hm 2、1 158.47 kg.hm 2、1 011.36 kg.hm 2和620.52 kg.hm 2;水分利用效率与产量变化趋势基本一致,相应各处理分别比CK增加153.63%(T4)、129.82%(T5)、97.49%(T1)、85.71%(T2)和64.41%(T3)。说明春天揭旧膜覆新膜播种方式是兼顾保水高产的最优胡麻耕作方式,适宜在旱作农业区推广应用。     

绿洲灌区玉米产量形成及水分利用特征对地膜覆盖方式及行距的响应

干旱绿洲灌区玉米生产普遍采用全膜覆盖方式,残膜污染问题严重。因此,研究地膜减投增效生产技术对缓解残膜污染有重要意义。在甘肃河西石羊河流域通过田间试验研究了不同覆膜方式(全膜覆盖、半膜覆盖)和不同种植行距(50 cm等行距、40 cm+80 cm宽窄行)对玉米产量、耗水量、耗水结构及水分利用效率的影响。结果表明,全膜宽窄行和半膜宽窄行种植条件下均可获得较高的玉米籽粒产量,分别达14 712.7kg·hm~(-2)和14 155.2 kg·hm~(-2),较半膜覆盖等行距处理高13.2%和8.9%(P0.05),与全膜覆盖等行距处理差异不显著。全膜宽窄行和半膜宽窄行获得较高籽粒产量的原因是提高了穗数和双穗率。全膜覆盖条件下宽窄行种植获得较高LAI峰值的同时,玉米全生育期平均LAI显著高于半膜覆盖处理。全膜覆盖显著降低了玉米生长前期(播种至大喇叭口期)的棵间蒸发量。半膜覆盖等行距和宽窄行种植玉米全生育期棵间蒸发量分别较全膜等行距种植高14.3%和21.9%,差异显著。半膜覆盖宽窄行种植条件下玉米水分利用效率达19.3 kg·mm~(-1)·hm~(-2),与全膜覆盖等行距和宽窄行处理均无显著差异。干旱绿洲灌区半膜覆盖宽窄行种植替代全膜等行距种植或宽窄行不会导致玉米产量和水分利用效率降低。     

北方城市海绵社区生态效益分析

[目的]分析海绵社区建设带来的经济效益、生态效益,为中国海绵城市建设提供技术参考。[方法]以北京市通州区某建筑小区为研究对象,通过增设屋顶绿化、下凹式绿地、雨水调蓄池等雨水渗蓄措施,对比增设设施前后外排量、节水量、回补地下水量、消除污染而减少的社会损失量、节电量、固碳释氧量的变化。[结果]研究区增设雨水调蓄设施后,年单位面积总效益增加量为38 566元/(hm~2·a),年单位面积节约中水量为208m3/(hm~2·a),年单位面积节电量为145(kW·h)/(hm~2·a),年单位面积回补地下水增加量为281m3/(hm~2·a),年固碳增加量为0.02t/(hm~2·a),年固氧增加量为0.01t/(hm~2·a)。[结论]采用雨水调蓄设施,在节水、节能、截污等方面均可产生具有明显的经济效益和生态效益,值得大力推广和提倡。     

秸秆覆盖对旱作冬小麦农田土壤呼吸、作物产量及经济 环境效益的影响

基于2009-2011年田间试验, 研究了黄土旱塬区不同秸秆覆盖措施下冬小麦农田土壤呼吸和小麦产量变化, 计算了生产每千克籽粒产量下土壤CO₂的释放量, 并以此比较了处理间的经济 环境效益值。试验包括4个处理: 无覆盖对照(CK)、全年9 000 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₉₀₀₀)、全年4 500 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₄₅₀₀)和夏闲期秸秆覆盖(SF)。结果表明: 冬小麦生育期内土壤CO₂累积释放量在处理间无显著差异, 但第1年生育期为14.92~17.43 t(CO₂)·hm^-2, 显著高于第2年[12.95~13.69 t(CO₂)·hm ^-2](P<0.05), 处理和年份的交互作用不显著。与CK(产量5.03 t·hm^-2)相比, 秸秆覆盖降低了作物产量, 其中M₉₀₀₀ (4.71 t·hm^-2)与CK差异显著。经济 环境效益值计算结果显示, 冬小麦生育期内生产每千克籽粒释放2.96~3.16 kg CO₂, 处理间无显著差异。从各处理平均值看, 小麦产量以及经济 环境效益值均存在显著的年际差异, 降水偏少的第1年度作物产量(4.60~4.98 t·hm^-2)显著低于降水相对丰富的第2年度(4.50~5.47 t·hm^-2), 但经济 环境效益值(3.03~3.69 kg·kg 1、2.45~2.88 kg·kg^-1)结果相反。处理和年份对作物产量和经济 环境效益值具有显著的交互影响, 在缺水年份秸秆覆盖能够提高作物产量, M₉₀₀₀处理具有最优的经济 环境效益; 而在丰水年份, 秸秆覆盖导致产量显著下降, CK具有更好的经济 环境效益。