县域农地适宜性评价空间决策支持系统设计与实现

基于农地适宜性评价的一般流程,设计和实现了一个农地适宜性评价空间决策支持系统.探讨了其组成结构及各部分具体内容.并综合运用Geodatabase教据模型、ArcObjeets组件技术、ADO接口技术等开发和实现了该系统.系统应用于封丘县农地适宜性评价,实践结果表明,系统能有效的管理空间与属性数据,并且起到了辅助决策的作用,还具有较好的通用性、可移植性和可扩充性.     

玉米品种对根际微生物利用光合碳的影响

通过温室盆栽试验,以玉米品种郑单958(ZD)和陕单8806(SD)为对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)联合~(13)CO_2标记技术对不同品种玉米光合同化碳在玉米—根际土壤系统的分配特征以及利用新光合同化碳的微生物群落进行了定量研究。结果表明:ZD的生物量及其植株和根际土壤的~(13)C含量均显著高于相应的SD处理,说明玉米品种能够显著影响光合同化碳的分配。根际土壤中部分PLFA-C百分比和PLFA-~(13)C百分比在两品种间显著不同,且ZD种植土壤中表征细菌(包括革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-))和真菌的PLFA-C及PLFA-~(13)C含量均显著高于种植SD土壤。ZD土壤中表征G~+、G~-、真菌和放线菌的PLFA-~(13)C含量分别占总PLFA-~(13)C的2.4%、33%、35%和0.3%,而上述参数在SD土壤中的值分别为5.9%、55%、11%和1.1%。ZD处理较SD处理提高了真菌/细菌比值,降低了环丙脂肪酸/前体比值。本研究表明根际微生物对光合同化碳的利用受玉米品种的显著影响,G~-和真菌是利用光合同化碳的主要群落。     

不同灌溉处理对玉米生长及水分利用效率的影响

通过温室试验,研究了不同灌溉处理对玉米的生长状况,生理特性及产量和水分利用率的影响。结果表明,充分灌溉处理(FI)的植株株高、茎粗与叶面积长势优于其它处理,而地上部分及根系的干物质累积量低于其它处理。相同的灌溉量条件下,分根交替灌溉处理(PRD)的植株产生的脯氨酸含量高于调亏灌溉处理(DI),说明PRD处理能够使植株提高渗透调节能力。在产量构成中,FI处理的植株产量最高,PRD 75%(灌水量为充分灌溉的75%)处理的植株产量略低于FI处理,二者差异不显著,其次为D I75%处理(灌水量为充分灌溉的75%)。尽管FI处理的植株绝对产量最高,但是以牺牲水分利用率为代价的,而其它处理尽管绝对产量较FI处理略低,但由于其耗水量也低,水分利用率反而高于FI处理。特别是PRD 75%处理的植株绝对产量和水分利用率都有较好的表现。     

红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究

研究了湖南祁阳红壤地区旱地、水田的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响状况。结果表明:原状土的饱和导水率变化于44.8×10-4~1.94×10-4cm/s之间,扰动土的饱和导水率变化于2.59×10-4~1.09×10-4cm/s之间;同一水稻土剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率与土壤的主要物理性质之间存在着一定的相关性。通过SPSS统计软件分析显示,土壤容重是影响饱和导水率的最主要因素,而其它如有机质含量和粘粒含量等因素也有着一定的影响。     

应用Shuttleworth-Wallace模型对夏玉米农田蒸散的估计

根据夏玉米生长季内逐时波文比系统观测资料和主要生育期的作物资料,以波文比-能量平衡法(BREB法)得到的蒸散量为实测值,对比研究了Shuttleworth-Wallace模型(以下简称S-W模型)、Penman-Monteith模型(以下简称P-M模型)对蒸散估计的差异。S-W模型因考虑了土壤蒸发,估算的逐时逐日蒸散值均比P-M模型有更好的精度。在作物生长前期,LAI(<2.0)较低,应用S-W模型在稀疏冠层下估算的蒸散量高于P-M方程,更接近于实测值,与实测值的相关系数更高,RMSE值低。随着LAI的增大,冬小麦冠层密闭,S-W模型和P-M方程估算的蒸散与实测值均相接近,二模型均有良好表现。对S-W模型的各阻力参数进行敏感性分析,分析结果表明,应用S-W模型时,模型对阻力参数冠层气孔阻力最为敏感,土壤表面阻力次之,作物冠层高度与参考高度间空气动力学阻力敏感程度居中,对地表与冠层高度间空气动力学阻力、冠层内边界阻力不敏感。在应用已有经验关系式时,特别需要注意对冠层气孔阻力、土壤表面阻力这二阻力参数中经验系数的合理确定。     

基于GLUE的土壤溶质运移参数反演及不确定性

溶质运移模型参数的识别结果常存在较高的不确定性,制约了模型的实际应用。以土壤中Cu2+运移过程为例,采用广义似然不确定性估计(Generalized likelihood uncertainty estimation,GLUE)并引入最大似然值(MaximumNash-Sutcliffe,MNS)等三种定量指标,探讨了数值反演估计弥散系数等参数的不确定性。结果表明,非线性最小二乘法(Nonlinear least squares,NLLS)得到的唯一"最优"参数组合对Cu2+出流曲线拟合效果很好(R20.937),但因"异参同效",无法刻画预测结果的不确定性。GLUE则可明确溶质运移参数及其响应界面的不确定性,MNS对应的参数组合对Cu2+出流曲线拟合R20.937,效果与NLLS的拟合结果高度一致。GLUE计算的95%置信区间覆盖了80%以上的观测点(NLLS为46.3%),其反演参数的取值范围也远大于NLLS的结果。在模型参数及响应界面不确定性分析两方面GLUE方法均优于NLLS方法。     

冬小麦特征光谱对其全氮和硝态氮的响应

通过田间试验,测定了不同施氮水平下冬小麦冠层在6个典型生育期地上部分全氮和硝态氮含量以及冠层光谱,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)等8种常见植被指数与相应时期地上部分全氮和硝态氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,全氮、硝态氮含量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300 kg/hm2(一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;6个生育期单波段510~1 100 nm反射率、NDVI、RVI等8种植被指数与全氮和硝态氮含量呈显著或极显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且与全氮的相关性明显大于与硝态氮的相关性。选择NDVI(560 nm,760 nm)和NDVI(660 nm,760 nm)可以准确拟合冬小麦地上部分全氮和硝态氮含量,对前者的拟合度0.80,对后者的拟合度0.53。     

不同施氮量和施氮方式下田间氨挥发损失及其影响因素

为明确干旱、半干旱区农田氨挥发损失规律及其影响因素,采用通气法研究黄淮海平原地区河南封丘国家农业生态实验站冬小麦季不同施氮量与不同施氮方式下基、追肥施用后的土壤氨挥发损失情况,同时测定了表层土壤(0~5 cm)的NH+4-N浓度、pH值和温度等氨挥发影响因素的动态变化。结果表明:肥料氮素的氨挥发损失主要发生在施肥后的1周内。不同施氮方式下土壤氨挥发速率、氨挥发累积量及其占施氮量的比率均随施氮量的增大而增大。氮肥在土壤中的深度对氨挥发有显著影响,基肥时期除150 kg/hm2施N量外,氨挥发累积量沟施法明显大于传统施氮法;追肥期不同施氮量均为传统施氮法大于沟施法。传统施氮法在整个冬小麦季节氨挥发损失累积量占施N量的4.78%~6.72%,沟施法为4.31%~11.24%。相关分析显示,施肥后表层土壤NH+4-N浓度与氨挥发速率呈正相关关系,而pH值则与其呈负相关关系。另外,气温、降雨气候条件对氨挥发速率也有一定程度的影响。     

不同提取方法对土壤中病毒回收率的比较

以MS2和X174作为指示病毒,系统比较了4种不同提取方法对4种不同性质土壤中的病毒回收率。最终选择含有0.04 mol L-1焦磷酸钠的3%牛肉浸膏(pH 9.4)作为最有效提取剂;提取剂与含有病毒的土壤充分混合后,离心前调节pH 7.2~7.4,然后测上清液病毒含量为最优操作步骤。该提取方法在红壤土、红黏土、潮土上的回收率达到62.9%~97.7%,但在黄泥土上的回收率为30%左右,这可能与黄泥土较高的无定形Fe、Al氧化物含量有关。病毒类型对回收率结果没有显著影响。因此,该方法为研究病毒在我国大部分土壤上的去向和行为提供了平台。     

长期秸秆还田对砂姜黑土矿质复合态有机质稳定性的影响

依托10 a定位试验研究了秸秆还田对典型砂姜黑土有机矿质复合体中有机质稳定性的影响机制。田间试验设置5个处理:氮磷钾配施下的小麦和玉米秸秆双季还田(WMS+F)、小麦秸秆还田(WS+F)、玉米秸秆还田(MS+F)、非秸秆还田(F)处理,以不施肥模式下的非秸秆还田为对照(CK)。结果显示,铁铝键合态和紧密结合态有机质含量累计占土壤总有机质的88.70%,且三者变化趋势一致,均呈现WS+F≈WMS+F≈MS+FFCK,并与土壤短程有序、有机结合态铁铝氧化物呈显著正相关,但与非晶型铁铝氧化物呈负相关性。秸秆还田显著促进了土壤有机质累积,并受到土壤铁铝键合态有机质的影响,但由于非晶型铁铝氧化物生成速度较慢,限制了土壤有机质的进一步累积。土壤紧密结合态有机质对其全量的贡献明显高于铁铝键合态有机质,相关机制值得进一步研究。