近地表臭氧浓度升高对不同东北品种大豆产量形成及品质的影响

为明确大气臭氧浓度升高对不同东北大豆品种产量形成和品质的影响,本研究以环境大气臭氧浓度为对照,利用开顶式气室模拟大气臭氧浓度升高40 nL·L^-1,选取3个推广面积较大的大豆品种绥农4号、绥农8号和东生1号,研究在高臭氧浓度下不同大豆品种产量形成和品质的差异。结果表明:臭氧浓度升高对大豆产量形成具有明显的负作用,3个大豆品种的产量平均降低33%。不同大豆品种产量对臭氧浓度升高的响应存在明显差异,产量降低幅度:绥农4号(-41%)>东生1号(-36%)>绥农8号(-23%)。利用逐步回归法分析发现大气臭氧浓度升高条件下大豆籽粒大小(x_1)和单株总荚数(x_2)变化可以用于估计大豆产量变化,两者与大豆产量的回归方程:y=-3.639+0.098x_1-0.285x_2。此外,大气臭氧浓度升高对大豆品质产生明显影响,3个大豆品种籽粒中蛋白质浓度均显著提高2.8%～4.6%(P<0.05),而脂肪含量则显著降低4.2%～7.8%(P<0.05)。     

重离子束(C)辐照诱变东北粳稻后代变异的初步研究

利用高能重离子束(C)辐照诱变东北粳稻通禾899,剂量为0(CK)、200Gy,初步研究了重离子束(C)辐照诱变后代材料出现的突变情况。结果表明,辐照M_1代全部为半不育,结实率5.2%;M_2代突变率5.7%,高于传统的γ、X射线辐照诱变的突变率,而且突变体的类型丰富;经过M_3～M_5代的连续种植和选择,后代突变体群体越来越大,大部分突变材料均已稳定,少量后代材料综合性状优良,生育期比对照通禾899明显提前,已参加吉林省水稻新品种联合区域试验。但有近30%的材料在M_5代还存在分离或疯狂分离,分离的材料绝大部分表现为长粒型,千粒重偏低,外观品质好。     

松嫩平原苏打盐碱地羊草人工移栽草地生物多样性特征和生物量

为探明羊草（Leymus chinensis）移栽对松嫩平原盐碱草地生物多样性和生产力的影响,通过对比方法开展羊草移栽试验。结果表明：羊草移栽提高了草地群落的植物种类和密度,羊草移栽处理下植物总密度为566.20株· m^-2,是对照（82.60株·m^-2）的6.85倍,处理间差异显著（P<0.05）;羊草移栽处理Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalf物种丰富度指数均高于对照,提高了群落生物多样性;除此之外,羊草移栽处理植物地上总生物量为357.77 g·m^-2,是对照（167.34 g·m^-2）的2.14倍,处理间差异显著（P<0.05）,说明移栽羊草提高了植物群落的生产力,进而大大增加了草地产出效益,羊草移栽处理总收入为3 938.00元· hm^-2,是对照（534.40元·hm^-2）的7.37倍,处理间差异极显著（P<0.01）。羊草移栽技术能够在提高系统生物多样性的同时,实现生产经济效益的倍增,是一项值得在松嫩平原西部盐碱化地区推广应用的技术模式。     

黑土区田块尺度微地形因子对土壤侵蚀与碱解氮的影响

修正通用土壤流失方程流失方程(RUSLE)地形因子未体现田块微地形,造成土壤侵蚀模数模拟精度不高。本文考虑垄向对坡面径流方向影响,通过高空间分辨率DEM,以栅格为计算单元,沿垄向提取相邻栅格的方向性坡度、方向性剖面曲率微地形因子,揭示田块尺度土壤侵蚀与沉积在微地形上的时空变异特征,并以时空变异的实测碱解氮含量进行验证。研究结果表明:在规模化统一耕作管理的田块上,土壤侵蚀模数坡顶坡中(阴坡阳坡),方向性坡度为主控因子,凹形坡直型坡;微凸、微凹地形分别能加剧和抑制土壤侵蚀。研究成果可为黑土区坡耕地RUSLE模型中的地形因子修正提供依据。     

基于NDVI时间序列数据的施肥方式遥感识别方法

农产品生产过程时空动态监测是有机/绿色农产品认证亟待解决的问题,不同施肥方式的时空精准识别是解决该问题的关键。本文以美国加州大学戴维斯分校长期定位实验为基本材料,利用时间序列Landsat8和Sentinel-2影像研究长期施肥实验下不同施肥处理轮作地块的植被指数时间序列,对比分析不同施肥处理NDVI的差异以及NDVI与产量的相关性。结果表明:1)不同施肥处理下的NDVI时间序列曲线总体趋势相似,有机肥与化肥处理NDVI时间序列曲线差异较大;2)不同施肥处理NDVI随作物生长期呈现规律变化,生长初期和后期有机肥处理NDVI均值高于化肥处理,生长中期化肥处理高于有机肥处理;3)不同施肥处理下的NDVI与产量之间相关系数随作物生长期有规律变化,应用植被指数进行遥感估产需要考虑不同施肥处理的影响。研究成果初步探讨了利用不同施肥处理NDVI时间序列差异、NDVI与产量相关性差异区分有机肥与其他施肥方式,有望为有机/绿色农业的时空动态监测与认证提供遥感技术支持,深化遥感技术在农业领域应用。     

基于SOM和NDVI的黑土区精准管理分区对比

根据土壤养分的空间异质性对耕地进行分区是实施变量施肥管理的关键环节,施肥的变量管理将减轻黑土区农业面源污染和土壤退化问题。该文以典型黑土区黑龙江省海伦市某合作社地块为研究对象,利用SPOT-6遥感影像提取归一化植被指数(normalized differential vegetation index, NDVI)、插值计算土壤有机质(soil organic matter,SOM),结合数字高程模型(digital elevation model,DEM),应用面向对象的分割方法,对研究地块进行分区,并应用莫兰(Morans)指数对分区结果进行评价,以期对比研究基于SOM空间插值与遥感信息的分区精度。结果表明:结合4期NDVI空间信息分区的精度最高;结合SOM、DEM、NDVI空间信息进行分区的精度次之;结合地形与SOM空间信息分区精度较低;仅根据SOM空间插值进行分区的精度最低。研究结果可为黑土区农田精准管理分区输入量的选择与多尺度分区提供思路,为实施田间精准追肥提供科学依据。     

基于最小数据集的东北风沙土农田耕层土壤质量评价指标

2015年10月—2017年10月玉米收获期,在位于东北风沙土区的黑龙江省杜尔伯特蒙古自治县域内,调查采集了53个样点耕层土壤,测定了21项土壤理化性状指标和玉米产量。采用聚类分析法建立了东北风沙土农田耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用全量数据集(TDS)、土壤质量指数(SQI-TDS)、玉米产量、最小数据集土壤质量指数(SQI-MDS)对风沙土耕层特征进行了分析评价。SQI-TDS、玉米产量与SQI-MDS呈极显著正相关(r~2分别为0.451 5,0.557 9),这表明MDS适合替代TDS对风沙土农田耕层土壤质量进行评价。调查区域东北风沙土平均土壤质量指数为0.46,基于MDS,根据土壤质量评价指数土壤地力划分为5级,野外调查53个点中34.0%样点土壤属于地力Ⅳ级,52.8%样点土壤属于地力Ⅲ级,11.2%样点土壤属于地力Ⅱ级,研究区域没有Ⅰ级和Ⅴ级地力分布。调查区域平均玉米产量7.6 Mg/hm~2,根据玉米产量土壤地力划分5级,野外调查53个点中1.9%样点属于地力Ⅴ级,35.8%样点土壤地力属于Ⅳ级,41.5%样点土壤地力属于Ⅲ级,18.9%样点土壤地力属于Ⅱ级,1.9%样点土壤地力属于Ⅰ级。利用最小数据集SQI-MDS能够较准确地定量描述风沙土农田耕层质量,为东北风沙土农田耕层土壤质量诊断、合理耕层评价提供理论依据。     

三江平原气象水文干旱演变特征

利用三江平原6个气象站和4个水文站近50年的数据,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)和径流干旱指数(SDI),探究了三江平原近50 a气象干旱和水文干旱时空演变特征,并对气象干旱与水文干旱进行了对比分析。结果表明:(1) 1970—1980年和2000—2010年气象干旱较为频发,从季节上看,三江平原大部分地区春季和冬季有变湿的趋势,而夏和秋两季有变干的趋势,但趋势均不显著。(2) 1960s末、1974—1981年和1999—2010年发生了持续时间长且强度大的水文干旱。挠力河流域菜咀子站水文干旱频发且严重,挠力河下游地区水文干旱程度强于上游地区。(3)水文干旱滞后于气象干旱1～7个月,且时间尺度越长,水文干旱滞后气象干旱的现象越明显。研究结果可以为三江平原地区干旱应对和水资源综合管理提供参考。     

行向和行距对玉米生长状况的影响

以玉米为研究对象,采用大田(大区对比)试验,通过分析3种行向(南北向、东西向、南偏西20°)和2种行距(65 cm+65 cm、160 cm+40 cm)对玉米生长状况的影响,揭示其生理生态机制,筛选出最有利于玉米生长的田间配置方式。结果显示,160 cm+40 cm有效延长了中上部叶片持绿期,增强玉米抗倒伏能力,延缓玉米开花后叶面积衰减速度。南偏西20°可以维持玉米上部叶片较高的SPAD值,延长玉米叶片持绿期,有效增加叶面积、叶面积指数及玉米开花后穗位叶的比叶重。南偏西20°、160 cm+40 cm有利于延长穗位叶持绿期。综上,南偏西20°、160 cm+40 cm有利于延长穗位叶持绿期,提高玉米产量效果最为明显。     

莫莫格湿地冷岛效应遥感分析

以2015年春季、夏季、秋季共3期莫莫格湿地的Landsat 8遥感影像为基础,利用大气校正法反演研究区的地表温度;在地表温度反演结果和土地利用数据的基础上,利用ArcGIS软件的空间分析工具进行缓冲区分析、叠加分析和地统计分析,从而完成莫莫格湿地的冷岛效应分析。结果表明,湿地对周边不同土地利用类型的冷岛效应(降温作用)随着离湿地距离的增加而逐渐减弱。湿地对不同土地利用类型的降温作用并不相同,对居住地类型的影响范围在240～540 m,对旱地类型的影响范围在480～660 m;湿地对盐碱地的降温作用比较显著,影响范围在600～660 m。湿地在不同季节对其他土地利用类型降温作用并不相同,在春夏秋3个季节中降温作用由强到弱依次为夏季、秋季、春季。