添加生物炭对降低冬小麦幼苗盐害并促进其生长的效果研究

黄河三角洲盐碱农田具有"盐、板、瘦"的特点,以NaCl为主要成分的盐渍危害直接影响着滨海土壤质量。生物炭添加可改善土壤性质,促进作物生长。【目的】明晰炭添加对盐渍土盐分离子和冬小麦幼苗生长的影响。【方法】研究依托田间试验探究了低剂量(0～4 g/kg)的芦苇炭添加对盐渍土盐离子、麦苗体内钾钠比、钾素利用率及幼苗生物量的影响。【结果】施用生物炭可降低土壤溶液中的盐离子、增加冬小麦幼苗体内钾钠比和麦苗钾素利用率,有助于提升幼苗生物量;以4 g/kg炭添加量下的降盐、增量效果最为明显。土壤溶液中的Na+较CK降低了9.43%,幼苗K/Na和钾素利用率分别提升了56.80%和25.48%,麦苗生物量增加了15.72%。【结论】炭添加可通过固持土壤溶液中的Na+、提升麦苗K/Na和钾素利用率来促进其生物量的增加。研究可为生物炭用于盐渍土改良的降盐培肥和增效增产的过程机理提供理论依据,为生物炭用于盐渍化土壤改良的可行性提供初步指导。     

荒漠化地区水化学特性及其对胡杨林生长的影响

[目的]探讨荒漠化地区不同地表水水质特性对胡杨林更新演替的影响,为胡杨林的保育及复壮更新工作提供理论支撑与科学根据。[方法]以塔里木胡杨国家级自然保护区为研究区,根据实地考察、采样及试验分析,对塔河中游水质状况及其对胡杨生长的影响进行了对比研究。[结果](1)研究区地表水水化学类型为硫酸盐类钙组Ⅲ型或氯化物类钠组Ⅲ型水(按阿列金分类法),pH值低于8.0,胡杨生长良好地区地表水样pH值在7.42~7.82;(2)漫溢河水总硬度、总碱度及TDS均高于干流水体,分别为325.3~769.5,142.6~290.3及782.2~1 037.5mg/L,胡杨在地表水TDS1 000mg/L的环境下能正常生长;区内地表水受到农田排水的不利影响,氨氮含量在0~0.45mg/L。[结论]研究区内地下水盐分含量远高于地表水,不能满足胡杨幼苗的萌发与生长,仅在濒临河道的狭窄地带能实现胡杨林的自然更新,地下水盐碱胁迫是胡杨林更新复壮的重要制约因素。     

基于熵权的贝叶斯模型及其在水质评价中的应用

黄河宁夏段的水质状况对宁夏居民饮用水安全和黄河流域的污染治理具有重要意义。【目的】了解黄河宁夏段的水质状况。【方法】选取黄河宁夏段下河沿断面、银古公路桥断面和陶乐渡口断面的2012年和2013年2、4、6、8、10和12月的水质监测数据,针对贝叶斯模型存在的不确定性缺陷,运用基于熵权的贝叶斯水质模型,选取DO、CODMn、NH_4~+-N、BOD5和COD等5个因子作为评价指标,对黄河宁夏段进行水质评价并研究其水质时空变化规律。【结果】COD、NH_4~+-N是主要污染物,水质以Ⅱ、Ⅲ类为主,水质状况总体较好,时间变化为夏季最好,春秋次之,冬季最差;空间变化为从宁夏段上游到下游,水质逐渐变差。【结论】基于熵权的贝叶斯水质模型评价结果合理、可靠。     

滴施不同水溶肥对玉米产量形成的影响

为了探索不同类型水溶肥对滴灌玉米生产的影响,验证专利配方施肥及施用方法对玉米生产的效果。研究了专利配方施肥(X7)、磷酸脲(X1)、氨基酸粉(X2)、腐植酸钾(X3)、水溶性纳米有机肥(X4)、含氨基酸水溶肥(X5)、含氨基酸水溶肥半量(X6)和不施肥(X8,CK)8个处理6种新型水溶肥料对玉米生产状况及产量的影响。结果表明:(1)滴施氨基酸粉和腐植酸钾能够提早玉米发芽,两处理一周的出苗率均超过50%;氨基酸粉、腐植酸钾和磷酸脲能够促进滴灌玉米发芽率,发芽率均超过90%。(2)专利配方施肥叶面积指数LAI最高,显著高于其他处理。(3)专利配方施肥在一定程度上促进玉米生长,整株生物量为:拔节期,X7X5X6X3X4X1X2X8;开花期,X7X6X5X4X2X1X3X8;成熟期,X2X6X7X4X3X5X1X8。(4)含氨基酸水溶肥的干物质转移量和干物质转移效率对籽粒贡献率最高,显著高于专利配方施肥处理,干物质转移对籽粒贡献率可达43.36%。(5)含氨基酸水溶肥和专利配方施肥有利于玉米产量增加,较不施肥处理分别增产44.5%和46.5%。     

荒漠化地区土壤理化性质及其对胡杨林生长的影响

天然植被是抑制荒漠化过程及保护生物多样性的重要因素。为探讨荒漠化地区的土壤理化性质及其与胡杨林生长间的关系,以塔里木胡杨国家级自然保护区为研究区,采用样地调查、取样试验与分析相结合的方法,比较了区内不同样地的土壤理化性质与胡杨长势。结果表明:研究区内土壤机械组成在塔河南岸以粉粒为主,北岸以细砂粒占优势,胡杨林在粉质、砂质壤土上长势良好;胡杨生长良好地区土壤pH值在7.83~8.00;0—20cm土层有机质在0.33%~0.80%,含盐量在0.42%~6.28%,盐分以水溶性硫酸盐与氯化物为主,不同样地土壤理化指标差异显著。在塔河中游荒漠绿洲地带,土壤盐碱化是影响胡杨林繁衍发育的主要因素,排盐在促进胡杨更新复壮过程中至关重要。     

玛纳斯河流域沙漠与绿洲过渡带土壤水盐变化特征与规律

土壤盐碱化防治是新疆地区农业乃至社会经济发展的重要任务。在新疆古尔班通古特沙漠南缘选取了两个耕地土壤剖面和一个丘间地原生土壤剖面进行调查,室内测量其土壤粒径、容重、含水率和含盐量,探讨了原生盐碱荒地及开垦农田水盐变化特征与规律,以便为该地区防治盐碱化提供必要的科学依据。调查分析结果表明：（1）土层物理性质的差异对土壤水盐分布特征有较为明显的影响,粘粒及粉粒较多的土层积盐现象更为明显;（2）土层的结构异质性对水分盐分有阻滞作用,导致土壤中存在盐分堆积层;（3）灌溉水导致土体淋溶强度增大,这虽能降低土体中的盐分却增加地下水矿化的风险。建议该地区土壤盐碱化防治应因土层异质性而设置相应的排水措施,灌排结合以达到土壤盐碱化防治乃至保护地下水的目的。     

和田河流域山区积雪覆盖时空变化规律研究

利用2007-2017年MOD10A2积雪产品数据与数字高程、气象数据结合,分析地形、气象因素对新疆和田河流域山区积雪覆盖的影响。结果表明:积雪覆盖率时空变化受高程影响,在海拔3500 m以下区域,年内变化逐渐呈现出由“U”型向“V”型的过渡。海拔3500~5500 m的中高区域,积雪年内变化呈现“消融-积雪-消融-积雪”的二次过程;从不同坡度带积雪覆盖率差异较为明显,其中12.4°~19.5°带的平均积雪覆盖率为68.68%,0°~5.3°带的积雪覆盖率最高仅为28.01%;不同坡向带的积雪覆盖率最大为东坡带,近11 a平均积雪覆盖率为60%。积雪覆盖率随坡度、坡向及高程变化趋势相仿;受年内气象条件变化影响,年内最大积雪覆盖率常出现在2月和3月,且最大为76.9%。和田河流域积雪覆盖率与气温变化紧密相关。     

基于基流保证率法的泾河流域生态基流计算

为使我国北方生态基流得到更好的保障，提出了基流保证率法。从河川径流的组成以及生态基流的来源入手，结合生态基流的含义和功能，对径流资料进行年内展布，划分丰水期、平水期、枯水期，以保证率的方式来确保不同水期生态基流的需求。以泾河干流及其支流马莲河为例，应用该方法计算了泾河流域不同断面的生态基流，泾河干流上泾河源断面为0.16～0.65 m³/s,杨家坪断面为2.76～8.03 m³/s,景村断面为7.47～18.23 m³/s,张家山断面为9.03～21.76 m³/s;支流马莲河上洪德断面为0.02～0.82 m³/s,庆阳断面为0.95～2.76 m³/s,雨落坪断面为1.99～6.07 m³/s。与几种传统水文学方法相比，该方法计算的生态基流既能保障生态系统的基本需求又不挤占其他用水量，并且各断面生态基流的保障程度基本都能达到90%以上。     

改进型有限分析法模拟包气带土壤水分运移

近年来有限分析法被广泛应用于模拟土壤水分运移。混合型有限分析法通常使用一阶有限差分近似代替Richards方程中的时间导数项。然而，这种处理方式可能会引起数值弥散，尤其是在处理对流占优的传输问题。因此，该研究提出一种从时域和空间域获取局部解析解的改进型有限分析计算格式来克服上述问题。将改进的有限分析法的数值解、混合型有限分析的数值解、有限差分数值解与解析解定量化对比研究发现，改进型有限分析计算格式在较大空间步长条件下（空间步长为10 cm），能够获得精度最好的数值解，且能更好地控制质量平衡误差。此外，改进的有限分析法能获得与现有的软件（VSAFT2）相似的计算结果。该研究能为包气带水分运移模拟提供一种可靠的方法，推动区域土壤水资源的评价与管理。     

对甲苯磺酸耦合碱性过氧化氢预处理对不同木质纤维素生物转化的影响

【目的】研究对甲苯磺酸（p-toluenesulfonic acid,p-TsOH）耦合碱性过氧化氢（AHP）预处理对不同木质纤维素酶解率及乙醇产率的影响,为农林废弃物纤维素生物转化提供理论依据。【方法】以芒草秆、小麦秸秆和杨木为供试材料,分别采用p-TsOH处理（质量分数70% p-TsOH水溶液于80 ℃处理20 min）以及p-TsOH耦合AHP两步处理（先用质量分数70% p-TsOH水溶液于80 ℃处理20 min,之后用pH 11.5、体积分数2% H₂O₂于50 ℃、120 r/min恒温振荡器中反应12 h）2种方法对3种材料进行预处理,分析不同预处理方法对3种材料化学组成、形态结构（扫描电镜观察、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射、结晶度、保水值）的影响,并研究纤维素酶添加量（5,10,15 FPU/g,以纤维素质量计算）及不同发酵工艺（同步糖化发酵、分步糖化发酵）对p-TsOH耦合AHP两步处理3种材料纤维素酶解率及乙醇产率的影响。【结果】采用p-TsOH处理以及p-TsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木中的半纤维素和木质素含量明显降低,纤维素含量明显提高,其中p-TsOH耦合AHP两步处理的效果更明显,该法处理的芒草秆、小麦秸秆和杨木的木质素脱除率分别为97.01%,96.50%和94.01%,半纤维素脱除率分别为82.50%,84.21%和81.19%,纤维素保留率分别为87.97%,87.85%和90.53%。采用p-TsOH处理以及p-TsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木的微观结构、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射图谱发生了明显变化,结晶度及保水值均明显增加。纤维素酶添加量5 FPU/g、酶解72 h时,芒草秆和小麦秸秆的酶解率均超过90%,而杨木的酶解率为78%;纤维素酶添加量15 FPU/g、酶解12 h时,芒草秆、小麦秸秆的酶解率达到100%,杨木的酶解率为73%;纤维素酶添加量10 FPU/g、酶解24 h时,芒草秆、小麦秸秆和杨木的酶解率均达到95%以上。当底物质量浓度为130 g/L、纤维素酶加量为10 FPU/g、发酵96 h时,p-TsOH耦合AHP两步处理芒草秆、小麦秸秆和杨木同步糖化发酵的乙醇产率分别为92.63%,90.07%和88.00%,高于分步糖化发酵工艺的乙醇产率（86.40%,84.21%和78.09%）。【结论】p-TsOH耦合AHP两步处理可以在温和水溶液条件下选择性脱除原料中的木质素和半纤维素,得到富含纤维素的样品,对不同原料具有较强的适用性,应用前景良好。