土壤侵蚀下黑龙江省人地系统适应性研究

为缓解人地关系,以对黑龙江省威胁最大的土壤侵蚀为切入点,从"三生"视角分析区域人地系统适应性,并提出基于不同修复优先级的人地系统修复方案。首先,在总结、梳理适应性内涵,整合适应性理论与方法基础上,从"三生"视角提出了基于风险扰动的适应性分析框架,将系统适应性分解为扰动、影响、响应、能力4方面,并从土壤侵蚀风险扰动出发,构建了系统适应性评价指标体系与评价模型;其次,采用极差标准化法、克里格插值法、蔡崇法法和DEA-CCR模型处理数据,利用土壤侵蚀方程测算土壤侵蚀风险,利用适应性评价模型测算适应性指数,分析土壤侵蚀风险和人地系统适应性分布情况;最后,提出基于不同修复优先级组合模式的人地系统修复方案。结果表明:黑龙江省土壤侵蚀风险区面积为1 366.61万hm2,占区域耕地面积的85.74%,高、中、低级别风险规模分别为324.02、596.33、446.26万hm2。高、较高级别人地系统适宜程度区分布在三江平原东北部和松嫩平原东南部地区,中级别分布在大兴安岭和松嫩平原南部地区,低、较低级别分布在东南部山地和松嫩平原北部地区。形成了基于不同修复优先级组合模式的人地系统修复方案,其中53个地区仅存在1种人地系统修复方案,其余27个地区在不同优先级组合模式下形成了不同的人地系统修复方案,为区域人地系统修复提供了多种选择方案。     

不同保水处理下苏丹草光合特性研究

为了研究矿区生态修复过程中植物对不同保水措施的生理响应,以常用修复植物苏丹草为研究对象,利用CIRAS-2型(PP-Systems)光合仪测定苏丹草的光合指标,探讨高温下苏丹草对不同保水措施的生理响应,以期为矿区生态修复中的保水措施提供理论依据。结果表明：不同保水处理下苏丹草的光合速率Pn和瞬间水分利用效率WUE日变化均呈“W”型曲线,蒸腾速率Tr日变化呈“M”型曲线。苏丹草的Pn有“午休”现象存在,主要受非气孔因素的影响。影响苏丹草Pn、Tr的主要环境因子为大气CO₂浓度Ca、大气温度Tc、大气相对湿度RH。在土壤上覆盖火烧石和添加粉煤灰均显著增大了苏丹草的Pn和WUE,增强了苏丹草适应高温环境的能力。从Pn的指标来看,土壤表面覆盖火烧石处理比土壤中添加粉煤灰处理的效果好,但两者同时作用效果略低于单独用火烧石处理,原因有待进一步研究。     

求解大规模优化问题的分布式并行方法

针对大规模的优化问题,提出一种复杂度低且能快速收敛的分布式并行方法。由于计算Hessian矩阵及其逆矩阵会带来巨大的计算和存储开销,利用内点法或牛顿法求解大规模问题并不可行;大规模优化问题通常采用基于梯度或基于分解的方法进行求解。传统的方法具有较高的复杂度的算法,因此笔者提出了一种新的具有更快收敛速度的原对偶方法,每次迭代仅需要进行简单的梯度更新,从而降低复杂度。     

沙地樟子松边材液流速率的方位差异特征

【目的】针对树干边材液流速率(Js)在树干不同方位间的差异及其对估算个体蒸腾量时的影响,本研究兼顾精度与节约成本的估算单株平均液流速率的方法,为单株蒸腾量的估算提供可靠方法和依据。【方法】利用热扩散技术(TDP)在科尔沁沙地樟子松整个生长季期间树干4个垂直方位的Js进行了监测,并对降水、土壤水分等进行了连续、同步的监测。【结果】沙地樟子松大树树干边材相对液流速率(液流速率除以该方位观测期间的最大值,Js/max)具有显著的方位差异(P 0. 01),其中以南侧边材的Js/max最高。各方位间Js/max值的相对大小具有个体间差异。土壤水分亏缺能引起各方位Js/max的同步显著降低(P 0. 05)。通过对不同方位整树平均液流速率(4个垂直方位的平均值)代表性的比较,确定以树干北侧Js值估算樟子松整树平均液流速率的简化模型(slope=1. 015,R2=0. 99,P 0. 01)。经独立样本的检验,模型精度为0. 99。【结论】沙地樟子松不同方位液流速率具有显著差异,且方位间的相对大小存在个体间差异。各方位液流速率间具有高度相关性。以北侧1个方位液流速率的测定就能较可靠地估算科尔沁沙地樟子松大树的平均液流速率。     

黄麻土工布覆盖对花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性的影响

[目的]探究黄麻土工布覆盖条件下花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性,为花岗岩红壤区坡面土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]通过室内模拟降雨试验,在2个坡度(5°和15°坡度)、3种密度(无覆盖,6 cm×6 cm及3 cm×3 cm网格)的黄麻土工布覆盖条件下,研究极端降雨条件下(90 mm/h)花岗岩红壤表土的坡面侵蚀特性,并观测径流系数、土壤侵蚀速率、泥沙颗粒变化规律及富集率等指标。[结果]坡面径流随降雨历时增加而增加,土壤侵蚀速率则相反,表明侵蚀过程是一个分离受限的过程。和对照组相比,黄麻土工布覆盖在不同试验条件下都具有明显的减流减沙作用。另外,由侵蚀泥沙的粒径分选规律可知,坡面土壤中的黏粒和粉粒大小的颗粒倾向于被优先选择性搬运,其结果致使坡面石英粗颗粒富集,在缓坡(5°)与高密度黄麻土工布覆盖条件下(3 cm×3 cm网格)尤为突出。坡面石英粗颗粒随降雨历时增加不断富集进一步增加了原位坡面的侵蚀抗性,产生了土壤侵蚀速率随降雨历时不断降低的现象。[结论]高密度黄麻土工布的覆盖能够有效地减流减沙,增加原位坡面抗蚀性,是一种有效的水土保持措施,在今后的土壤侵蚀防治和劣地恢复工作中应该被重视。     

CO_2加富对不同砧木嫁接黄瓜农艺性状及净光合速率的影响

为明确北方高寒地区普通日光温室内增施CO_2对温室嫁接黄瓜生长及光合特性的影响,以白籽南瓜和黑籽南瓜嫁接的黄瓜为材料,设CO_2(600±50)μL/L(B1)、(800±50)μL/L(B2)、(1 000±50)μL/L(B3)、(350±50)μL/L(CK)4个浓度。试验结果表明,同一生育期内,随着CO_2浓度增加,白籽南瓜和黑籽南瓜嫁接的黄瓜株高、茎粗、叶面积、叶片叶绿素SPAD值和净光合速率均呈先增加后降低趋势,总体表现为B2处理B3处理B1处理CK,即(800±50)μL/L为最适宜CO_2施用量;CO_2加富可以促进白籽南瓜和黑籽南瓜嫁接黄瓜苗生长,但2种嫁接黄瓜对CO_2敏感性不同,黑籽南瓜嫁接的黄瓜形态指标、叶片叶绿素SPAD值和净光合速率明显优于白籽南瓜嫁接的。     

果园土壤侵蚀原因及治理技术措施

针对福建省松溪县果园生产状况及土壤侵蚀现状,分析了造成果园土壤侵蚀的主要原因,针对造成果园土壤侵蚀的因素,提出了果园土壤侵蚀治理的技术配套措施,以防止造成新的土壤侵蚀。     

甘蓝型油菜对华北坝上冷凉环境的适应性

针对华北坝上冷凉区短季类经济作物缺乏,芥菜型油菜品质差、产量低等问题,于2017-2018年在农业农村部张北农业资源与生态环境重点野外观测试验站,引种了甘蓝型双低油菜品种华油杂62,以当地传统芥菜型油菜品种大黄为对照,监测了两品种的叶面积指数、角果净光合速率日变化、地上部干物质积累量、养分积累量和油菜农艺性状、产量等。结果表明,华油杂62较大黄生育期长约10d,平均叶面积指数高23.36%~36.73%;角果净光合速率不及大黄,N、P、K积累量高于大黄;干物质快速增长期延长21d,干物质积累潜值高46.86%;菜子产量较大黄高22.8%~54.0%。甘蓝型油菜华油杂62对华北坝上冷凉区的地理气候环境有较好的生态适应性,具有替代区域传统芥菜型油菜的优势。     

三个引进葡萄柚品种的光合特性对比

以引进的3个葡萄柚品种“哈路比”、“火焰”和“瑞路比”为研究对象,用Li-6400便携式光合仪测定光合特性并对比其光合特性的差异。结果表明:“哈路比”的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和水分利用率(WUE)最高,“火焰”次之,“瑞路比”最低;“瑞路比”的蒸腾速率(Tr)最高,“哈路比”最低;“火焰”的胞间CO2浓度(Ci)最高,“哈路比”次之,“瑞路比”最低;不同品种葡萄柚的净光合速率日变化为“双峰”曲线,具有明显的“午休”现象;蒸腾速率日变化总体趋势是先升后降。