宁南山区坡改梯作物产量变化规律研究

对国家农业综合开发水土保持项目宁夏项目区6个重点小流域实施坡改梯工程后不同年限的作物产量进行了为期4年的跟踪监测研究,结果表明:不同年限梯田小麦产量、玉米产量和马铃薯产量均以5年以上梯田最高,其次为3~5年梯田,与坡耕地相比,水平梯田修建3年后能够达到增产效果,5年以上的梯田增产效果更为明显;梯田修建初期,种植小麦和玉米均会出现减产现象,但种植马铃薯不会减产,在配套相应的培肥措施的条件下,修建当年种植马铃薯就能达到增产效果,因此马铃薯可作为宁南山区水平梯田修建初期种植的先锋作物。     

原州区新修水平梯田水肥变化规律及增产效益研究

对宁夏固原市原州区上滩项目区坡改梯工程实施后新修水平梯田土壤肥力、土壤含水量变化情况及特色作物马铃薯产量进行了监测研究,结果表明:实施坡改梯后,新修水平梯田土壤含水量较坡耕地有所提高,但由于修建过程中土壤理化性质被改变,加之配套的培肥措施跟不上,导致新修水平梯田土壤肥力下降,马铃薯产量较坡耕地有所降低,但经过合理的培肥耕作,3年后土壤肥力有所提高,5年后土壤肥力提高更为显著,马铃薯产量也显著增加。     

花岗片麻岩地区坡耕地改造途径及其效益分析

通过对花岗片麻岩山丘区坡改梯方法进行实验研究,结果表明:采取一次性窄面水平梯田治理坡耕地,施工简便,费省效宏。如5°与10°坡改梯较传统方法省工25%左右,省料30%左右;较坡耕地水保效益提高75%以上,土壤养分损失明显减轻,汛期土壤含水量增加15%～20%,粮食增产20%～35%,提高土地利用率40%～50%。     

气候变化条件下中国灌溉面积变化的产量效应

灌溉可以有效缓解气候变化对粮食生产的不利影响。采用中国不同区域2006-2019年实际灌溉用水量,对4个气候模式(GFDL-ESM2M,Had GEM2-ES,IPSL-CAM5-LR,MIROC5)驱动下的3种作物模型(GEPIC、PEPIC和LPJml)的灌溉用水量进行评估,优选模拟结果较好的前5个模式组合,分析RCP2.6和RCP6.0情景下,2021-2050年中国玉米、水稻、大豆和小麦产量变化,评估灌溉面积扩张的增产效应。结果显示:未来气候变化下,2021-2050年降水量的增加使得中国水稻和大豆以及北方地区玉米和小麦产量均呈现增长趋势,其中东北80%左右的地区和西北70%左右的地区玉米产量将提高0.2～0.8 t/hm~2,东北85%左右的地区水稻和大豆增产幅度分别超过1.0、0.5 t/hm~2,东北90%左右的地区和西北75%左右的地区小麦产量增幅分别介于1.0～2.0、0.5～1.0 t/hm~2之间。降水量的减少使得西南南部地区的玉米和小麦产量均下降0.2 t/hm~2左右。不同区域玉米和小麦的增产效应差异明显,由于北部地区光热条件较差、小麦基础产量较低,使得小麦灌溉增产潜力(1%～11%)以及增产效率((0.12±0.06)kg/m~3)均较高,北部地区小麦的灌溉面积扩张可有效应对气候变化的不利影响。     

数值模拟气候情景下未来30年内蒙古三种主要粮食作物的单产趋势预估

基于内蒙古10个盟（市）农区58个气象站1961-2010年降水和气温日资料,38个旗（县）1961-2008年小麦、1979-2008年玉米和马铃薯单产资料,用自然对数曲线模拟作物趋势产量,并从单产序列中剥离气象单产。多元线性回归分析表明,大部盟（市）3种主要粮食作物的气象单产与生长季降水量和气温变化存在显著相关关系（P〈0.05）。利用PRECIS区域气候模式在SRES（A1B、A2和B2）和国家气候中心CMIP5数值气候模式对未来30a（2011-2040）10个盟（市）3种作物生长季平均气温、积温和降水量的模拟结果,采用多元线性回归模型预测各盟（市）作物的气象单产。结果显示,大部盟（市）气象单产总体呈增长趋势,预计未来30a全区平均小麦气象单产将增加179.0kg/hm2,玉米和马铃薯的增幅分别为51.6和50.7kg/hm2。叠加趋势产量后,小麦预计约增产1221.4kg/hm2,玉米和马铃薯预计约增产2121.1和1008.0kg/hm2。研究结果可为应对未来气候变化、确定粮食生产发展战略提供参考依据。     

垄作对冬小麦、夏玉米产量和水分利用率的影响

试验于2005-2007年两年度在河南省浚县农业科学研究所试验田进行,设冬小麦、夏玉米一体化垄作和平作（对照）2个处理,重复2个周期。采用水分平衡法,研究了一体化垄作条件下冬小麦和夏玉米的产量和水分利用效率的变化。结果表明：冬小麦、夏玉米一体化垄作后,产量性状明显优于传统平作。垄作全年2季作物较平作增产9112～21688kg/hm2,增产幅度达45%～100%,其中,垄作冬小麦增产2425～5103kg/hm2,增产幅度为27%～59%,接续的夏玉米增产6687～16586kg/hm2,增产幅度达59%～128%;产量构成因素的变化表现为,冬小麦不育小穗数降低,成穗数增加,夏玉米果穗秃尖变短,2季作物的穗粒数和千粒重均增加。垄作节水效果显著,全年2季作物总耗水量降低61%～119%,水分利用效率提高113%～249%,其中垄作冬小麦耗水量降低92%～142%,水分利用效率提高132%～234%,接续的夏玉米耗水量降低37%～95%,水分利用效率提高103%～248%。     

基于LCA的不同间作体系产量优势及温室效应研究

为了探究间作体系对农田生态系统温室效应和产量优势的影响,本文选用小麦/蚕豆和玉米/马铃薯间作种植体系,通过为期2年的田间小区试验,采用生命周期评价法(LCA),以小麦/蚕豆间作和小麦单作、玉米/马铃薯间作和玉米单作为研究对象,以生产1 000kg作物为评价的功能单元,建立农资系统和农作系统生命周期资源消耗以及温室气体排放清单,研究了不同种植体系的作物产量、全球增温潜势和能源消耗等指标的差异。结果表明:与单作小麦相比,间作小麦两年的产量分别增加18.04%和39.94%;与单作玉米相比,间作玉米的产量分别增加2.65%和23.16%;小麦/蚕豆间作系统两年平均增幅高于玉米/马铃薯间作系统。小麦/蚕豆间作的土地当量比两年均大于1,玉米/马铃薯间作的土地当量比仅有1年大于1。与单作小麦相比,两年间作小麦的全球变暖潜值分别降低15.28%和28.53%,能源消耗分别减少15.29%和28.53%;与单作玉米相比,间作玉米的全球变暖潜值分别降低2.61%和19.05%,能源消耗分别减少2.61%和18.83%。小麦/蚕豆间作的间作产量优势优于玉米/马铃薯,但玉米/马铃薯间作的增温潜势低于小麦/蚕豆间作。合理间作具有显著增产效应,同时可以降低温室效应以及能源消耗,以更低环境代价获得作物高产高效。     

大通县坡耕地水土流失综合治理工程效益分析

大通县2013—2022年坡耕地水土流失综合治理工程完成坡改梯6 854.97 hm²。通过对坡改梯工程建设成效进行分析可知，稳定后的梯田相较于原有坡耕地年增加产值2 850元/hm²,增值率16.66%;各项目区人均年收入增加425元；年均增加土壤蓄水量162.46万m³,年均减少土壤侵蚀量48.44万t。坡改梯工程有效地遏制了坡耕地水土流失，改变了农业基础生产条件，为粮食增产提供了安全保障措施，也为巩固脱贫攻坚成果提供了有力保障。     

粉垄耕作对小麦玉米产量及耕层土壤养分的影响

通过在河南省温县(2013~2014年)和西华县(2014~2015年)小麦、玉米2季作物的试验,研究粉垄耕作对作物产量、土壤养分(碱解氮、有效磷、速效钾、有机质)含量的影响,并分析耕作措施与作物生产、养分吸收的关系,为作物高产和施肥管理提借鉴。小麦播种季,设旋耕(12~16 cm,CK),粉垄耕作(FL1:20~30 cm,FL2:30~40 cm)3个处理,夏玉米在小麦收获后贴茬播种,其它一切农事操作均保持一致。结果表明,FL1、FL2处理小麦当季平均增产幅度分别为18.5%、23.5%,FL2FL1;玉米季,FL1、FL2处理的平均增产幅度分别为10.4%、5.8%。土壤养分方面,与CK相比,FL1、FL2处理能够增加小麦成熟期潮土土壤速效钾含量,平均增加74.49 mg kg~(-1),显著降低土壤碱解氮、有效磷、有机质含量,降低玉米季土壤耕层速效养分含量。FL1、FL2处理显著增加砂姜黑土土壤有效磷含量,平均高2.2 mg kg~(-1),降低土壤碱解氮、速效钾含量,分别平均降低7.54 mg kg~(-1)、13.38 mg kg~(-1)。小麦季,FL1、FL2处理的氮、磷、钾肥偏生产力均显著高于CK,比CK高出5~19个单位;玉米季,偏生产力比CK高出3~15个单位。说明在养分投入、农事操作等保持一致的条件下,粉垄耕作(FL1,FL2)能够增加小麦、玉米两季作物产量,促进作物对养分的吸收,特别是氮的吸收。此外,适当增加耕作层的厚度更有助于当季小麦产量的提高。     

坡耕地改造途径及其效益分析

该文对坡耕地改造途径进行了研究。结果表明:坡耕地修建成坡式梯田,并逐步改造成水平梯田,经实践证明是可行的,是一条改造坡耕地较好的途径,具有广泛的适应性。同时修建坡式梯田较一次性修成水平梯田,减少用工80%,减少土方量75%;节约经费73%。并实现当年不减产,第2年增产,3至4年后增产幅度在10%以上。     

荒漠区药用植物黑果枸杞研究现状综述

黑果枸杞是我国西北干旱地区特有的兼具耐盐碱和抗旱特性的野生灌木,可正常生长于大多植物无法生长的高盐渍化环境中,并发挥其生态效益;此外,黑果枸杞同时具备药用、食用功效,已被应用于饮料、保健品、药品等诸多行业,具有广阔的市场前景。丰富的营养价值、良好的经济价值及潜在的药用价值,使黑果枸杞野生资源受到大规模掠夺性开采,天然分布区环境日益恶劣,植被严重退化甚至死亡,其他伴生植物的生长也受到很大的威胁,野生居群的规模及分布区域呈迅速减小的趋势,其资源远远不能满足市场的需求。对荒漠区黑果枸杞现阶段研究成果进行了综合分析。     

基于喷混植生的高陡岩质边坡生态修复新思路——以梧桐山道立交边坡为例

为使喷混植生技术广泛应用于高陡岩质边坡的生态修复并取得良好的生态和景观效果,以深圳市梧桐山道立交边坡为例,提出新的修复理念。根据当地边坡特点,采用工程护坡和生态护坡的科学结合,动态设计、动态施工,不断试验改进,按近自然、可持久的生态恢复新理念,设计了边坡排水系统、平台种植槽、生态复绿措施、滴灌措施,创新应用了V形槽+挂双层网喷混植生技术、滴灌系统、平台排水沟在种植槽外侧布设、先锋乔灌草种优化组合模式等技术。据竣工后7年的跟踪调查,高陡岩质边坡的水土流失得到有效控制,边坡生态环境和自然景观得到有效改善,生态修复效果良好。梧桐山道立交边坡生态修复的研究成果,可为我国华南地区高陡岩质边坡的生态修复提供参考。     

连续纤维丝生态护岸稳定性及其影响因素研究

利用纤维丝补强土技术,将河道底泥作为河道生态护岸的原料,可实现底泥的资源化处置及河道护岸的生态化。选取锚杆粗细程度、锚杆安插密度及纤维丝添加量3项指标作为影响因素进行正交组合,通过自主研发的剪切拉力运动模型对纤维丝底泥补强结构进行剪切拉力试验,研究多因素耦合作用对底泥补强结构抗剪性能的影响并对其边坡稳定性进行评价,结果表明,3项因素从不同方面对底泥补强结构的抗剪性能起到了加强作用,在试验设计范围内,抗剪强度达到最大的组合为锚杆粗10 mm+锚杆数3根+加丝量1.3 kg/m^3。试验结果可为边坡稳定性计算及底泥资源化利用提供参考依据,并为复杂结构土壤的抗剪试验提供新的思路。     

土地利用和气候变化对嘉陵江流域水文特征的影响

以嘉陵江流域为研究区,通过模型校准与验证得到适宜于该流域的SWAT模型,在综合考虑土地利用和气候变化特征的基础上构建多种情景模式,模拟了不同情景下的主要水文要素。结果表明:(1)1985—2005年,流域林地减少,城镇和农村居民用地增加;草地和工业用地在上游减少,中下游地区增加;耕地在上游增加,中下游地区减少。流域总体呈暖干化趋势,上游地区水热条件的变化较中下游地区大。(2)与1976—1995年相比,土地利用和气候变化共同作用使地表径流增加,地下径流、土壤含水量、壤中流、实际蒸散发和产水量减少。其中,气候变化对流域水文过程的影响大于土地利用变化。林草地具有明显的水土保持作用,耕地在水土保持和水源涵养方面呈负贡献。RCP8.5情景下年平均产水量较RCP 4.5情景高,但长期来看,RCP 4.5情景对降低地表径流和实际蒸散发,增加地下径流、壤中流和产水量的作用优于RCP 8.5。(3)土地利用和气候变化对流域地表径流的影响较大,对中下游的影响大于对上游的影响。     

盐碱地土壤微生物生态特性研究进展

盐碱土遍布于全球100多国家,面积高达1×109 hm^2,作为重要的后备土地资源,将其合理的开发利用是目前的热点问题。盐碱土壤中蕴藏着丰富的微生物资源,微生物对土壤物质组分、理化性质和微环境表现出高度的响应特性,通过对土壤微生物进行系统、深入研究有助于揭示盐碱土的生物过程机制。本文回顾了国内外关于盐碱土特定环境中的微生物进展,从土壤微生物多样性分布格局、土壤改良过程中微生物群落变化、功能性微生物土壤修复机制及资源利用等角度进行综述,以期为盐碱土微生物生态功能研究提供借鉴。     

1961～2012年银川浅层地温变化及其对气候变化的响应

利用银川市1961～2012年逐月平均气温和逐月0～20 cm浅层地温资料,采用统计学和功率谱分析等方法分析了过去52年银川市浅层地温的变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)1961～2012年银川市各层年平均地温均呈显著升高趋势,其中0 cm地温升温速率最大,为(0.477±0.126)℃(10 a)^-1(95%置信区间,下同),10 cm地温升温速率最小,变化速率为(0.395±0.117)℃(10 a)^-1;(2)1961年以来银川各层年与季平均地温多以2～4 a周期为主,其周期可能受海气相互作用及平流层准2 a震荡的影响;(3)银川浅层地温对气温变化极为敏感,年平均气温每升高1℃,相当于0 cm、5 cm、10 cm和20 cm年平均地温分别升高(1.095±0.154)℃、(0.970±0.169)℃、(0.911±0.159)℃和(0.945±0.173)℃。     

间作模式下玉米/大豆的根系特征及其与团聚体稳定性的关系

通过玉米单作、大豆单作和玉米大豆间作种植,利用WINRHIZ软件分析不同种植模式下0-10 cm,10-20 cm,20-30 cm不同深度土层的作物根系的根系密度、根长、根表面积等根系特征指标,并采用湿筛法对各个土层团聚体稳定性进行分析,研究根系特征对团聚体稳定性的影响。结果表明:单间作条件下,玉米和大豆的根系密度、根长、根表面积、根长密度、根体积等随着土层深度的增加而减少,间作模式下根系密度、根体积在0-10 cm土层分别比单作增加了14.79%和11.74%。间作模式下各土层团聚体平均重量直径和平均几何直径显著高于单作模式,团聚体破坏率、可蚀性因子K值、分形维数（D）显著小于单作模式,0-10 cm土层差异表现为极显著,充分说明间作模式下团聚稳定性优于单作模式。且以上指标在0-10 cm土层内差异最显著,随土层深度增加差异呈减小趋势;通过相关性分析,团聚体破坏率与根体积,根尖数呈显著负相关,与根长,根表面积,根长密度,根杈数极显著相关,说明根长、根长密度、根表面积和根杈对提高团聚体稳定性具有一定作用。因此,间作模式可通过增大根表面积、根长等改变根系特征,从而提高土壤团聚体稳定性。     

不同粉碎程度对绿肥籽粒苋腐解过程中氮、钾释放与转化的影响

采用原位室内培养的方法,研究绿肥籽粒苋腐解过程中氮、钾释放规律,并分析不同粉碎程度对籽粒苋腐解过程中氮、钾释放的影响。结果表明,籽粒苋还田腐解前15 d,是氮、钾的快速释放期;经过34 d腐解,籽粒苋茎秆氮、钾的养分累积释放率分别达到72.8%和94.2%,其中籽粒苋释放的氮素对土壤无机氮的最大表观贡献率为12.0%,钾素对土壤有效钾的最大表观贡献率为69.8%。不同粉碎程度处理的籽粒苋茎秆还田后,土壤中氮、钾含量变化有差异,土壤铵态氮含量和速效钾含量为T3(添加粒径为5 cm±0.5 cm的籽粒苋茎秆)> T2(添加粒径为3 cm±0.5 cm的籽粒苋茎秆)> T1(添加粒径<2 mm的籽粒苋茎秆),土壤无机氮含量为T1> T2> T3,土壤缓效钾含量处理间无显著差异。由此表明,籽粒苋腐解释放的氮素对土壤无机氮的表观贡献率远小于钾素对土壤有效钾的表观贡献率,籽粒苋粉碎程度越细越有利于土壤无机氮含量的提升,而粉碎程度越粗越利于土壤速效钾含量的提升。     

保护性耕作对棕壤粒径分形特征及碳氮比分布的影响

【目的】分析长期不同耕作措施下棕壤土粒径分布的非均匀性和异质性变化特征,可为农田土壤发育过程以及科学合理耕作提供理论支撑。【方法】本试验基于山东农业大学农学试验站长期定位的保护性耕作试验田(始于2002),试验主要耕作措施有翻耕、免耕和深松3种,还田方式为秸秆全量还田和不还田。采用激光粒度分析仪(LS13320),测定小麦.玉米轮作系统中0—40cm土层中的颗粒分布,应用土壤分形理论解析土壤颗粒含量、土壤质地颗粒分布状况及耕作措施和秸秆还田调控土壤颗粒分布的作用。【结果】土壤粒径的基本特征分布中,粘粒体积百分比表现为免耕>深松>初始土样>翻耕,秸秆还田>无秸秆还田,可见长期定位保护性耕作措施下,免耕秸秆还田增加了土壤粘粒含量,降低了土壤中C/N比值,较低的C/N值促进土壤碳氮的分解从而增加土壤的C、N含量;土壤多重分形参数中,D(1)、D(1)/D(0)、D(2)、Δα值都表现为深松和免耕显著高于翻耕处理,说明深松与免耕加剧了土壤颗粒细化,增进了土壤颗粒的异质性;深松秸秆还田加剧了土壤的非均匀程度,增强土壤结构稳定性,对土壤结构有一定的改良作用。土壤粘粒体积百分比与D(1)/D(0)呈显著负相关(P<0.05),土壤粉粒体积百分比与Δf呈显著负相关(P<0.05),土壤砂粒体积百分比与Δf呈正相关(P<0.05)。表明土壤多重分形参数可作为表征土壤颗粒分布、土壤性质的潜在指标。【结论】多重分形参数中D(1)、D(1)/D(0)、D(2)、Δα各处理间表现出差异,深松秸秆还田处理在细微程度上反映了保护性耕作措施的长期影响效果,免耕秸秆还田处理中土壤粘粒与土壤C/N呈极显著负相关,免耕秸秆还田促进粘粒增加,降低了土壤的C/N值,从而增加了土壤有机质及全氮的含量。多重分形参数对表征土壤性质具有重要的指导意义。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。