基于实测高光谱和Landsat 8 OLI影像的土壤盐化和碱化程度反演研究

针对宁夏银北地区土壤盐碱化定量监测的需要,利用实测土壤高光谱和Landsat 8 OLI多光谱影像数据采用多项式、多元线性回归等方法进行土壤含盐量和pH值反演研究,并对影像光谱反演模型进行校正,以提高遥感定量反演精度。结果表明:(1)基于实测光谱的土壤含盐量反演精度均高于基于OLI影像反演精度;基于实测光谱敏感波段反射率反演精度高于实测盐分指数反演精度,其中实测光谱经平滑后敏感波段建立的模型效果最佳(R~2=0.695)。(2)基于实测光谱平滑后敏感波段建立的pH值反演模型精度最高且最稳定(R~2=0.545),基于OLI影像光谱反演精度低于实测光谱,但也通过了显著性检验和精度验证。(3)经实测光谱模型校正后的Landsat 8 OLI影像光谱的土壤含盐量反演模型R~2从0.347提高到0.623。研究结果可以为准确、快速地定量监测当地土壤盐分含量、pH值的变化提供科学依据和技术手段。     

硅对Cd、Pb、Cu、Zn正交胁迫下水稻丙二醛含量的影响

采用土壤重金属正交L9(34)胁迫方法 ,通过盆栽试验,研究喷施有机硅和无机硅溶液对水稻叶片丙二醛(MDA)含量和变化趋势的影响。结果表明,土壤受重金属污染,水稻叶片MDA含量显著升高,随着重金属胁迫浓度升高,MDA含量逐渐增加;随着生长时期的延长,MDA含量呈现先升高后下降的趋势。不同种类重金属对水稻叶片MDA含量影响由大到小依次是Cd、Pb、Cu、Zn。经有机硅处理的水稻叶片MDA含量(504.63μmol/g FW)最低,无机硅处理(565.85μmol/g FW)次之,无硅处理(611.73μmol/g FW)最高,不同处理间叶片MDA含量差异水平极显著(P0.01)。可见,硅处理有利于维持水稻膜脂过氧化系统平衡,诱导其抵御重金属胁迫的毒害机制。     

干湿交替对土壤呼吸和土壤有机碳矿化的影响述评

土壤干湿交替循环对土壤呼吸的“激发效应”被证实在干旱、半干旱和地中海气候区普遍存在。土壤干湿交替被认为是影响土壤呼吸的重要因素。土壤物理、化学、生物性状会在干湿交替过程中发生一系列变化,引发土壤CO₂排放量显著激增而引起“Birch效应”。随着未来气候变化下极端降水天气事件发生频率的增加,降雨强度和频率的改变将导致部分地区的土壤经受更广泛和频繁的干湿交替作用,加剧土壤干湿循环,影响土壤呼吸。重点论述了干湿交替对土壤碳素循环各个关键过程(尤其是土壤呼吸和SOC矿化)的影响效应,归纳总结了干湿交替对土壤碳素循环的影响机制,从土壤团聚体、根系呼吸、微生物呼吸等方面阐述了干湿交替对土壤呼吸和土壤有机碳(SOC)矿化激发效应的影响及其机理。综合生理学说与物理学说观点,认为干湿交替主要通过土壤结构、SOC的分解速率、土壤微生物群落的结构与稳定性等的改变来影响土壤呼吸和SOC矿化过程。目前,关于干湿交替对土壤碳素循环关键过程影响的研究结果还不尽一致,其影响机制尚不明晰,研究方法也还有一些不足之处。简要指出了目前研究过程中存在的一些不足,并对未来研究中值得深入研究的科学问题进行了探讨与展望。     

6个水稻品种对Cr、As、Zn、Pb和Cu吸收积累的差异性

以6个水稻品种为研究对象,通过在复合污染土壤中进行盆栽试验,并采用ICP-MS、ICP-OES和原子荧光法,探讨不同水稻品种对重金属Cr、As、Zn、Pb、Cu元素富集能力的差异性,旨在筛选出对不同重金属元素低积累或高富集的水稻品种。结果表明,6个水稻品种对5种重金属元素吸收积累的能力是ZnPbCrCuAs;水稻根系重金属含量是地上部茎叶含量的1.23~43.76倍;株两优173、中早35、隆平006、陆两优996分别对重金属Cr、As、Zn、Cu元素的转运系数最小,可作为其低积累水尹稻品种进一步研究;金优463、Y两优85、陆两优996、Y两优85分别对重金属Cr、As、Zn、Cu元素的富集能力最强,可作为其高富集水稻品种进一步研究;隆平006根系和茎叶对重金属Pb元素的富集系数同时达到最大,转运系数却最小,因此其作为重金属Pb元素低积累还是高富集品种筛选有待进一步探索;植株生长的顺序是中早35﹥陆两优996﹥株两优173﹥隆平006﹥金优463﹥Y两优85,茎叶As和Cu含量是影响水稻植株生长的主要因素。本研究结果可为进一步研究低积累水稻品种的遗传机理差异性,以及在江西省不同地区实际推广应用和安全种植提供参考。     

生物基磺酸盐改良剂对盐碱土的改良效果及油葵生长的影响

为研发生态导向型盐碱地治理修复技术解决黄河河套宁夏平原土壤盐碱化,设计不同水平生物基磺酸盐改良剂用量(0、750、1 500、2 250、3 000kg·hm~(-2))进行盆栽试验。结果表明,生物基磺酸盐改良剂可有效降低盐碱土pH和全盐质量分数,促进油葵生长发育,但施用量过高会起到相反作用。当生物基磺酸盐改良剂施用量为2 250kg·hm~(-2)时改良效果最佳:油葵蕾期土壤pH、全盐质量分数最低达到9.63和0.77g·kg~(-1),较对照(CK)分别下降6.14%和62.07%;油葵叶片抗氧化保护酶过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性最高达到90.15 U·g~(-1)·min~(-1)和127.00μg·g~(-1)·min~(-1),较对照分别提高83.12%和117.58%;叶片叶绿素质量分数、净光合速率最高达到1.67mg·g~(-1)和26.91μmol·cm~(-2)·min~(-1),较对照分别提高38.02%和19.97%;油葵叶片的膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)质量摩尔浓度最低达到6.34mmol·g~(-1),较对照降低25.06%;油葵株高也在该处理达到最高,且与其他处理差异显著。因此,生物基磺酸盐改良剂可较好地改良宁夏平罗西大滩盐碱化土壤,其最佳施用量为2 250kg·hm~(-2)。     

龟裂碱土地下水年际动态变化特征研究

旨在为龟裂碱土改良利用水盐调控提供理论依据,本研究对龟裂碱土用绳测法测地下水埋深、电导率仪测定矿化度、多参数测试仪测定pH值和滴定法测定盐分离子,对比分析龟裂碱土地下水埋深、矿化度、pH值和盐分离子年际变化规律。结果表明：地下水埋深和矿化度横向变化较大,变异系数分别为22.2%和38.9%,盐分离子Na⁺、Cl^-和HCO₃^-横向变异较大,Ca²⁺和K⁺横向变异较小;地下水盐分离子主要以Na⁺、Cl^–、SO₄^2-和 HCO₃^-为主;地下水埋深逐年变浅,pH值、矿化度逐年变小。本研究结果为龟裂碱土改良利用水盐调控提供依据,以及对干旱地区的环境保护和农业灌溉具有重要的科学价值。     

果树调亏灌溉技术研究动态及其应用

介绍了果树调亏灌溉的基本概念,分析了调亏灌溉技术与果树生长生理生态指标、果实产量和品质及其水分利用效率的相互关系,综述了目前国内外调亏灌溉技术在果树栽培上的应用,提出了果树调亏灌溉研究需进一步解决的问题。最后对调亏灌溉技术的应用前景进行了展望。     

宁夏葡萄园土壤微生物量及土壤酶活性动态变化

【目的】探讨宁夏长期种植葡萄后土壤微生物量及土壤酶活性的时间、空间变化规律。【方法】本试验以宁夏种植20 a的葡萄园为研究对象,分别在不同物候期(萌芽展叶期、开花坐果期、果实成熟期及落叶期)和不同土层深度(0～20、20～40 cm和40～60 cm)采集葡萄的根际土壤和非根际土壤,测试土壤的微生物生物量碳、氮、磷和土壤脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性。【结果】根际土壤微生物量碳、氮量随着土层的加深逐渐降低,非根际土壤微生物量碳、氮量随着土层的加深逐渐升高。土壤微生物量磷在根际土壤中随土层加深其质量浓度逐渐升高,非根际土壤中微生物量磷随着土层加深其质量浓度降低。根际在0～20 cm对土壤微生物量碳、氮的富集率最高,分别为30.50%和45.26%;而土壤微生物量磷在40～60 cm土层达到最高,富集率为59.29%。根际土壤的脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶和蔗糖酶活性随着土层的加深其活性逐渐降低;而非根际土壤的脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性随着土层的加深其活性逐渐升高。根际土壤和非根际土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性随着物候期表现出先降低后升高的变化趋势,而土壤磷酸酶的活性出现先升高后降低的变化趋势。通过Pearson相关系数对土壤的酶活性和土壤微生物生物量进行相关分析可知,土壤磷酸酶活性和蔗糖酶活性与微生物生物量碳呈显著正相关,与微生物生物量氮呈极显著正相关,土壤脲酶活性与微生物量磷呈显著负相关。【结论】长期种植葡萄后,根际土壤微生物碳和氮有明显的富集效应。根际土壤与非根际土壤的四种土壤酶活性变化规律不一致,可能与葡萄根际分泌物及土壤微生物多样性有关,需进一步研究。     

盐胁迫对湖南稷子苗期生长及生理特性的影响

以湖南稷子为研究材料,研究不同浓度的NaCl和Na₂SO₄盐胁迫对湖南稷子苗期生长及生理特性的影响。分别对两种盐胁迫下湖南稷子的生长发育指标（株高、根长、鲜干比等）,叶绿体色素含量,渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）,丙二醛和超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）进行测定分析。结果表明：50 mmol·L^-1（NaCl和Na₂SO₄）的盐胁迫是限制湖南稷子苗期生长发育的阈值;50 mmol·L^-1（NaCl）和75 mmol·L^-1（Na₂SO₄）时叶绿体色素含量最高;脯氨酸含量在盐胁迫下显著高于对照（P<0.05）,100 mmol·L^-1（NaCl）和125 mmol·L^-1（Na₂SO₄）是脯氨酸含量可上升的最大盐胁迫浓度;丙二醛含量在盐浓度为100 mmol·L^-1（NaCl和Na₂SO₄）时达到最大值;75 mmol·L^-1（NaCl）和100 mmol·L^-1（Na₂SO₄）时可溶性糖含量、CAT活性达到峰值;SOD活性在盐浓度≥50 mmol·L^-1（NaCl和Na₂SO₄）时显著高于对照（P<0.05）,且随着盐浓度的增加而增加。因此,湖南稷子对NaCl和Na₂SO₄盐胁迫表现出低浓度促进生长高浓度抑制生长, 且NaCl的抑制作用强于Na₂SO₄。     

宁夏中部干旱带草地气候-土壤生产潜力分析

利用宁夏中部干旱带海原、盐池、同心三个县1961年-2008年48年的气象资料,采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型计算了研究区草地气候生产潜力,用土壤修正系数对气候生产潜力做修正,研究了该区域气候-土壤生产潜力的时空演变特征,旨在探索影响宁夏中部干旱带草地生产力的主要限制因素,为当地的草地生产提供参考。结果表明：研究区气候呈暖干型发展趋势,温度呈显著增加趋势而降水呈波动中递减趋势;研究区气候生产力呈波动中递减趋势。与温度相比,降水是影响研究区气候生产潜力的制约因子;由于土壤肥力存在空间分异,研究区草地气候-土壤生产潜力的大小排序依次为海原县3 025 kg·hm^-2·a^-1>盐池县2 993 kg·hm^-2·a^-1>同心县2 051 kg·hm^-2·a^-1。