基于高分一号卫星数据的冬小麦叶片SPAD值遥感估算

以陕西省关中地区冬小麦不同生育期冠层高光谱反射率为数据源,模拟国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的光谱反射率,提取18种对叶绿素敏感的宽波段光谱指数,构建了基于遥感光谱指数的冬小麦叶片叶绿素相对含量(SPAD)遥感监测模型,并利用返青期的GF-1卫星数据对研究区的冬小麦叶片SPAD值进行了估算和验证。结果表明:返青期、孕穗期和全生育期SPAD值均与TGI指数相关性最高,相关系数分别为-0.742、-0.740和-0.483。拔节期和灌浆期SPAD值分别与SIPI指数和GNDVI指数相关性最高,相关系数分别为0.788和0.745。GNDVI、GRVI和TGI植被指数在各个生育期都和冬小麦叶片SPAD含量在0.01水平下呈显著相关。基于此3类植被指数构建的冬小麦叶片SPAD值回归模型精度较高,其中基于随机森林回归算法的估算模型效果最优,各类模型均在冬小麦拔节期的预测效果最佳。GF-1号卫星数据结合SPAD-RFR模型对研究区冬小麦叶片SPAD的估算结果最为理想,可用于大面积空间尺度的冬小麦叶片SPAD值遥感监测。     

膜侧施肥对旱地小麦产量、籽粒蛋白质含量和水分利用效率的影响

覆膜栽培能提高旱地小麦产量,但降低了籽粒蛋白质含量,优化施肥是解决这一问题的有效措施之一。2013年9月至2016年9月,在黄土高原中部典型旱地进行田间定位试验,比较传统平作(不覆盖+均匀施肥)、垄覆沟播(垄上覆膜+垄间沟播+均匀施肥)和膜侧施肥(垄上覆膜+垄间沟播+播种行侧膜下定位施肥)栽培模式下,0~40 cm土层硝态氮含量和0~200 cm土壤水分,以及膜侧施肥对小麦氮素吸收利用、产量、籽粒蛋白质含量和水分利用的影响。与传统平作相比,在偏旱的2013—2014和2015—2016年度,垄覆沟播的小麦产量分别提高9.5%和6.3%,籽粒蛋白质含量降低7.1%和9.9%,水分利用效率提高5.8%和8.7%,而膜侧施肥的小麦产量提高18.8%和22.8%,籽粒蛋白质含量无显著变化,水分利用效率提高13.2%和19.6%;在偏湿润的2014—2015年度,垄覆沟播和膜侧施肥对小麦产量无影响,但膜侧施肥的籽粒蛋白质含量和水分利用效率分别提高6.0%和17.0%。与垄覆沟播相比,膜侧施肥在偏湿润年份使生长季内100~200 cm土壤水分消耗显著减少,而在偏旱年份使夏休闲季土壤蓄水显著增加,开花和收获期0~40 cm土壤硝态氮、根系全氮以及开花期茎叶全氮含量升高,促进了小麦营养器官氮素吸收、积累及其向籽粒的转运,提高了旱地小麦产量,籽粒蛋白质含量和水分利用效率。在偏干旱的2013—2014和2015—2016年度,膜侧施肥较垄覆沟播产量分别提高8.4%和15.5%,籽粒蛋白质含量提高9.9%和8.7%,水分利用效率提高7.0%和10.0%;在偏湿润的2014—2015年度,两处理产量无显著差异,但膜侧施肥的籽粒蛋白质含量提高6.0%。因此,膜侧施肥可维持旱地小麦生育后期的土壤氮供应,提高小麦产量、籽粒蛋白质含量和水分利用效率,增加下季播前深层土壤贮水,是适宜于旱区推广的小麦栽培模式。     

The better suppression of pepper Phytophthora blight by arbuscular mycorrhizal (AM) fungus than Purpureocillium lilacinum alone or combined with AM fungus

Purpose

Phytophthora blight caused by Phytophthora capsici (Pc) is one of the most economically destructive soilborne diseases of pepper (Capsicum annum L.) on a global scale. Biocontrol using antagonistic microbes, such as Purpureocillium lilacinum (Pl) and arbuscular mycorrhizal (AM) fungus Funneliformis caledonium (Fc), is one of the significant strategies for ecologically sound plant disease management. The purpose of this work was to investigate the sole and combined suppression of pepper Phytophthora blight by Fc and Pl.

Materials and methods

The 14-week pot experiment with three pepper plants per pot included five treatments: control (non-inoculation), inoculation with Pc, inoculation with Pc and Pl (Pc?+?Pl), inoculation with Pc and Fc (Pc?+?Fc), and inoculation with Pc, Pl, and Fc (Pc?+?Pl?+?Fc). Pots were randomly arranged with eight replicates per treatment. The incidence and severity of Phytophthora blight at plant full productive stage were recorded. The biomasses and N, P, and K concentrations of pepper shoots, roots, and fruits were all measured. In addition, root mycorrhizal colonization rate and soil pH, phosphatase activity, and available P concentration were also tested.

Results and discussion

The inoculation of Pc induced both high incidence (92%) and severity (33%) of pepper Phytophthora blight, and the alleviating effects of Pl, Fc, and Pl?+?Fc were 46%, 79%, and 59%, respectively. The Fc significantly increased (P?<?0.05) root mycorrhizal colonization, nutrient (N, P, and K) acquisition, plant biomass, and fruit yield of pepper, while Pl only significantly increased (P?<?0.05) plant nutrient (N and P) acquisition and tended to increase the fruit yield. The Pc, Pl, and Fc all had additive effects on decreasing soil pH, but only Fc significantly increased (P?<?0.05) soil phosphatase activity and available P concentration, contributing partly to the elevated P acquisition as well as the increased P concentrations in both shoot and root.

Conclusions

Compared with the sole inoculation of Fc, the extra inoculation of Pl had negative effects on mycorrhizal colonization, soil P mobilization, and plant growth and nutrient acquisition. It suggests that AM fungus (Fc) has the superiority of formatting symbioses with plant roots and enhancing soil P mobilization for the suppression of pepper Phytophthora blight compared with Pl, and the joint application of different fungal agents to improve plant health needs careful consideration.

     

水分对不同栽培年限日光温室土壤氮矿化的影响

采用室内短期（84 d）好气培养法评价了不同水分供应水平下（田间持水量的60%、80%及100%，分别用60FC、80FC和100FC表示）陕西杨凌地区不同栽培年限（种植前、种植第二年及种植第三年）日光温室土壤（0~20 cm及20~40 cm土层）氮素矿化特性。结果表明：随着日光温室栽培年限的延长，0~20 cm土层累积净矿化氮量显著增加，且随栽培年限的增加，20~40 cm 土层氮矿化势呈增加的趋势；土壤水分含量由60FC增加到80FC，土壤累积矿化氮量呈增加趋势，但当含水量达到100FC时，土壤累积矿化氮量降低。回归分析结果表明，土壤有机质含量每增加1 g·kg^-1, 60FC、80FC、100FC土壤含水量条件下土壤氮矿化势分别增加 1.62、1.88 mg·kg^-1和1.57 mg·kg^-1;土壤全氮含量每增加1 g·kg^-1，土壤氮矿化势分别增加28.93、33.42 mg·kg^-1和27.82 mg·kg^-1。因此，建议日光温室蔬菜栽培中应综合考虑温室年限及灌溉量对土壤氮素矿化过程的影响。     

ZnO NPs对四种豆科种子发芽及幼苗生长的影响

采用发芽试验,探究了纳米氧化锌（ZnO NPs）对食用类及饲料类豆科植物豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草的种子萌发、幼苗生长和锌含量的影响。结果表明：不同浓度ZnO NPs（10、50、100、200、400、800 mg·L^-1）处理的4种豆科植物的发芽率与对照（无添加ZnO NPs）处理相比均无显著差异,随着ZnO NPs浓度的增加,豌豆和绿豆幼苗的生物量先增加后减少,紫花苜蓿和白三叶草的生物量呈减少趋势。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草4种豆科植物表现出对ZnO NPs不同的敏感性,其根长的剂量反应阈值分别为200、100、50、50 mg·L^-1,超过浓度阈值,4种豆科植物的根长相比对照显著降低。最大浓度800 mg·L^-1 ZnO NPs处理对豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草根长的抑制率分别达68%、75%、83%、85%,呈现出较高的植物毒性。通过测定4种豆科植物幼苗的丙二醛（MDA）含量,发现高浓度（100~800 mg·L^-1） ZnO NPs处理对豌豆和白三叶草幼苗的胁迫作用强于绿豆和紫花苜蓿。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草幼苗的锌含量均随着ZnO NPs浓度的升高而增加,分别从对照的9.17、12.04、8.98、17.84 mg·kg^-1增长到83.96、82.96、212.48、263.21 mg·kg^-1。研究表明,不同种类豆科植物对ZnO NPs的敏感性不同,敏感程度由高到低依次为白三叶草、紫花苜蓿、绿豆、豌豆。     

塿土区长期施肥农田土壤的可持续性评价

【目的】施肥是实现作物增产和土壤培肥的主要途径,综合评价长期不同施肥条件下农田土壤的可持续性.可为农田合理施肥和管理提供理论支撑。【方法】依托陕西杨凌"国家黄土肥力与肥料效益监测基地"长期肥料定位试验(23年)采集分析了该试验9个处理[不施肥(CK)、单施氮(N)、氮钾配合(NK)、磷钾配合(PK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、氮磷钾配合秸秆还田(SNPK)、低量有机肥配合氮磷钾(M_1NPK)和高量有机肥配合氮磷钾(M_2NPK]的土壤养分、微生物特性及作物产量,计算了土壤养分指数、微生物指数、作物指数和可持续性指数.综合评价了长期不同施肥处理对(?)土区农田土壤可持续性的影响。【结果】CK和N处理土壤养分指数分别为0.75和0.87,两者之间差异显著(P0.05)均低于土壤养分指数临界值1.00;其余处理的土壤养分指数在1.12~3.12之间均大于临界值,其中NP和NK差异不显著,SNPK和PK差异不显著,其余各处理间均差异显著(P0.05)。CK、N、NK和PK处理土壤微生物指数在0.74~0.84之间低于土壤微生物指数临界值1.00,其中CK和N差异不显著,NK和PK差异不显著但两组之间差异显著(P0.05);NP、NPK、SNPK、M、NPK和M,NPK处理的在0.98~1.21之间,接近或大于临界值,其中M、NPK和M,NPK差异不显著,NP、NPK和SNPK差异不显著,两组之间差异显著(P0.05)。CK、N、NK和PK的作物指数在0.52~0.60之间均低于作物指数临界值1.00,仅PK和N差异显著(P0.05);氮磷配合的施肥处理(NP、NPK、SNPK、M_1NPK和M_2NPK)在0.98~1.02之间,各处理间差异不显著但均接近或大于临界值1.00。CK、N、NK和PK的可持续性指数分别为0.49、0.54、0.74和0.99均低于可持续性指数临界值1.30,其中CK和N差异不显著;NP和NPK处理的可持续性指数分别为1.18和1.26,两者差异不显著,接近于可持续临界值;有机无机配合的处理(SNPK、M、NPK和M,NPK)的可持续性指数差异显著(P0.05)分别为1.55、2.32和2.94,较临界值高19.5%、78.8%和126.3%。土壤养分指数的变异性(50.2%)大于作物指数(29.1%)和微生物指数(18.4%)的变异性综合计算的可持续性指数的变异最高(62.1%)。【结论】冬小麦一夏玉米轮作条件下,长期不施肥和偏施化肥缕土区农田生产不可持续,化肥平衡施用(NP和NPK)基本可持续,NPK化肥配合秸秆还田(SNPK)和适量有机无机配施(M_1NPK)是实现(?)土可持续利用的施肥模式。     

陕西某铅锌冶炼厂区及周边农田重金属污染土壤的稳定化修复理论与实践

对污染土壤进行修复的目的是在保证污染土地再利用的前提下,使受到较为严重污染的土壤中污染物降低或削减到不足以导致较大的生态损害和健康危害。但污染土壤修复措施及修复效果的评价方法的缺乏已成为限制污染土壤工程修复的关键。本文在对潼关县某铅锌冶炼厂区及周边受重金属污染农田的土壤污染现状进行调查的基础上,结合实际工程修复目标,综合考虑土壤类型、土地利用方式、作物种植特点、土壤重金属的淋溶特性和污染生态毒理学评价等因素,提出了重金属污染土壤修复方案的选择依据和不同修复方案修复效果评价方法,最后通过试验研究和工程实践,对污染土壤修复方案的选择和修复效果进行了检验。结果表明,修复方案选择依据及修复效果评价方法在实际污染土壤修复实践中取得了较好的结果。该研究结果可为污染场地治理、农田土壤修复及保障农产品安全提供科学参考。     

秦岭山地典型林分土壤热水溶有机碳、颗粒有机质及微团聚性特征

为探究土壤类型和林分类型对土壤活跃有机质组分和微团聚作用的影响,及活跃有机质组分与微团聚作用之间的关系,采集秦岭辛家山林区云杉林、红桦林、杉桦混交林、华山松林、锐齿栎林和松栎混交林的表层（A_h）土壤样品,分析针叶林、阔叶林与针阔混交林之间以及冷凉湿润雏形土（云杉林、红桦林和杉桦混交林）与简育湿润雏形土（华山松林、锐齿栎林和松栎混交林）之间的土壤热水溶有机碳（HWEOC）含量、颗粒有机质（POM,分为3个组分:粗>0.25 mm,0.25 mm>细>0.053 mm和微团聚体内含组分）含量和微团聚作用比（MIR,微团聚体粘粉粒/土壤粘粉粒总量）。结果表明:1）林分类型对土壤粗POM含量和MIR有极显著（P<0.01）影响;土壤类型对土壤HWEOC含量、各POM含量和MIR均有极显著影响;2）针叶林地土壤粗POM含量显著（P<0.05）高于阔叶林和针阔混交林,针叶林和阔叶林林地土壤的MIR显著高于针阔混交林,冷凉湿润雏形土的HWEOC、粗POM、细POM含量和MIR均显著高于简育湿润雏形土;3）HWEOC、粗POM、细POM含量、MIR及海拔两两之间均存在极显著的正相关关系;4）粗、细POM的含量解释了HWEOC含量87%的变化,海拔解释了MIR中81%的变化。林分类型和土壤类型都是影响林地土壤活跃有机质含量和土壤微团聚作用的重要因素,土壤类型是主要因素;活跃有机质的含量与土壤微团聚作用有紧密联系,土壤类型和林分类型能够通过对活跃有机质的作用进而影响土壤的微团聚性。     

旱地豆科绿肥腐解及养分释放动态研究

采用田间埋袋法对长武怀豆、大豆和绿豆在土壤中长达287 d的养分释放状况进行了监测,旨在查明三种豆科绿肥分解及其养分释放规律。结果表明,三种绿肥均表现为前期腐解快、后期腐解慢,高峰均出现在最初的1个月内。在残留率平稳的阶段,长武怀豆残留率显著高于大豆和绿豆。不同养分的释放有差异:氮、磷、钾在最初的21d内快速释放,其中钾的释放最彻底,287d 后钾的残留率仅为3.2%～5.9%。钙的残留率最高,而且始终没有显著的变化,287d后残留率仍为74.8%～89.8%。镁在前28d 矿化速率较快,残留率已降至30%左右。铜的释放有较明显的波浪起伏。铁在最初的21d内有明显释放,随后变幅不大。锌的残留率在最初的49d内呈下降趋势,49～175d内变化不大,175d后,三种绿肥锌残留率均显著降低。锰残留率的变化在起伏中呈下降趋势,至 287d 时,残留率降到了67.3%～74.1%,仅低于钙。三种绿肥养分释放状况的差异因养分种类而不同:氮、钙、铁、铜和锌的残留率在三种绿肥之间差异较大,钾和镁的残留率差异不显著。除了碳、氮、铜和锌外,其他养分残留率均表现为绿豆最低;除了碳、氮、铜和铁外,其他养分残留率均表现为大豆最高。     

水质对咸水滴灌土壤盐分淋洗过程的影响

为阐明水质对咸水滴灌土壤盐分淋洗过程的影响,通过室内土柱试验研究了咸水和淡水对咸水滴灌不同区域土壤盐分的淋洗过程及脱盐效果。结果表明,淡水淋洗的入渗速率明显高于咸水;咸水、淡水淋洗后咸水滴灌不同区域土壤含盐量均大幅下降,均可达到良好的脱盐效果;不同区域咸水滴灌土壤滤出液电导率(EC)均呈"快速上升-快速下降-趋于稳定"的变化趋势,而对咸水滴灌风干土淋洗的滤出液EC却呈先快速降低后逐渐趋于稳定的变化过程;从淋洗滤出液到达稳定电导率的体积来看,咸水对咸水滴灌土壤盐分整体淋洗效果优于淡水。