砂田甜瓜套作向日葵系统的养分利用研究

2010—2013年在庄浪县进行的砂田甜瓜套作向日葵系统的养分利用研究的结果表明,无论在甜瓜的初花期、座果期、膨大期套作食葵或油葵,套作系统比单作明显提高了作物的吸氮量、吸磷量和吸钾量。氮吸收量比单作增加50%~59%,磷吸收量比单作增加12%~41%,钾吸收量比单作增加33%~68%。     

挠力河流域水基系统健康评价及指标体系研究

水生态环境遭到不同程度的破坏,流域健康状况越来越受到重视。水基系统的提出为流域健康评价提供了新的理论框架。现以挠力河流域为研究基点,根据其国家农产品主产区的特点,在水基系统的理论框架下,研究了适合该流域的健康评价等级标准,并依据指标选取5项原则、流域的自然经济状况构建了挠力河流域的水基系统健康评价指标体系。筛选了以农业生产和可持续发展为主导的评价指标集,分析了特定指标对该研究区域的适用性。所建立水基系统健康评价体系和指标集可为挠力流域的可持续发展提供技术支持。     

等概率粗粒化LZC算法在降水变化复杂性研究中的应用

区域水文过程复杂性研究是一种新的研究模式,降水复杂性变化更是当前研究热点。运用等概率粗粒化的LZC方法,以红兴隆分局为例,对红兴隆分局辖区内10个农场逐月降水序列复杂性进行诊断,运用GIS技术绘制降水复杂性空间分布图。结果表明：八五三农场降水复杂性最高、八五二农场次之、五九七农场最低。进一步分析表明,降水是当地地下水埋深复杂性变化的主导影响因素之一。研究成果揭示了当地降水复杂性演变特征,为区域降水、地下水埋深准确预测及水资源合理优化配置提供了科学依据。     

三峡库区柑橘土壤水分动态变化的自回归积分滑动平均模型构建

采用时间序列分析法,针对三峡库区柑橘树根区60 cm深土壤水分建立ARIMA(1,1,1)模型.结果表明,拟合区与预测区相对误差分别为0.37％～7.67％、2.83％～5.56％,平均相对误差分别为4.33％、4.52％,均小于5％.该模型可以很好地模拟与预测柑橘树根区土壤水分的变化趋势,可以进一步应用在其他作物根区的土壤水分监测,为农作物优质生长、节水灌溉提供技术支撑.     

黑土区调亏灌溉条件下大豆耗水规律试验研究

针对黑土区存在的降雨量时空分布不均,水资源短缺,作物水分利用效率较低的实际问题。2013年在黑龙江省北安农垦分局红星农场进行了盆栽试验,研究了调亏灌溉条件下的大豆耗水规律。结果表明大豆各生育阶段耗水量按结荚-鼓粒、开花-结荚、鼓粒-成熟、分枝-开花、出苗-分枝、播种-出苗阶段依次递减;产量、水分利用效率与耗水量之间均呈二次抛物线关系。耗水量为62.5kg/盆时,水分利用效率先出现最大值,耗水量达84.76kg/盆时,产量(52.9g/盆)最高,最高值出现时间较水分利用效率偏后。在试验的基础上,建立了基于Jensen模型的黑土区大豆水分生产函数。研究结果可为黑土区大豆节水灌溉管理提供一定的理论依据。     

黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响及其评价

为了研究黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响,采用盆栽试验,人为剥离黑土表层0、5、10、15、20、25和30 cm土壤以模拟侵蚀厚度不同的耕层土壤,分析土壤侵蚀厚度对土壤理化性质、大豆生物性状和水分利用效率等指标的影响。并对TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)模型进行改进,用于评价侵蚀厚度不同的土壤的土地生产力。结果表明:土壤全N、碱解N、全P、速效P、有机质含量和土壤田间持水率均随侵蚀厚度的增加而递减,土壤容重随侵蚀厚度的增加而递增。土壤侵蚀厚度对大豆生长有显著影响,随着侵蚀厚度的增加,大豆减产率呈"S型"曲线递增,产量、耗水量呈"Z型"曲线递减,水分利用效率呈指数曲线关系递减。改进的TOPSIS模型对不同侵蚀厚度下土地生产力的评价结果较为理想,计算的土地生产力指数随土壤侵蚀厚度的变化呈"Z型"曲线,与大豆产量的变化趋势相同,且二者呈指数函数关系,决定系数达0.996,均方根误差为0.65。研究结果可为黑土区土壤侵蚀防治提供理论依据。     

三江平原典型灌区近58年降水量及其丰枯特征分析

为获取三江平原龙头桥灌区降水的变化特征,根据龙头桥灌区1959～2016年的逐月年降水量的统计数据,首先,对龙头桥灌区近58年的总体降水量的统计参数进行求解,再运用滑动平均法得到降水量总体的变化趋势、其次应用M-K(Mann-Kendall)突变检验法对降水量突变的年份进行求解,并利用Morlet小波分析法得到总体降水量的变化周期,然后应用求得的结果对龙头桥灌区近58年来降水量的统计规律、趋势性变化、突变性变化和周期性变化特征研究分析。最终,利用1,3,6,12,24,36个月等多时间尺度的标准降雨指数(SPIn)求得龙头桥灌区总体降水量的丰枯程度状态变化特征,并分析了在多时间尺度下不同旱涝程度发生的频率。研究结果表明:龙头桥灌区1959～2016年的年降水量平均值为531.00mm,降水量年际间分配不均匀,且整体呈下降趋势,年际倾向率为-0.0172mm·a-1;年降水量在2012年发生明显的突变;龙头桥灌区年降水量周期存在多时间尺度特征,其年降水量具有18年和28年两个主要周期。随着SPI值时间尺度的增大,总体的旱涝变化特征越来越明显,其中12和24个月尺度能明显看出旱涝的周期变化,随着时间尺度的再增加其变化趋势无明显变化,最终得到龙头桥灌区干旱主要发生在1967～1969年和1977～1980年。通过不同时间尺度SPI值的比较和旱涝发生频率分析发现,龙头桥灌区58年来旱涝变化交替出现,正常年份发生频率在60%以上,极涝、极旱和重旱发生的频率不足5%。表明本研究区域属于雨量充裕区且适合灌区的发展。研究成果可为实现灌区多水源的高效利用、促进灌区水资源系统协调发展提供重要决策依据。     

黑土区水稻生长生理特性与产量对耗水过程的响应

为了探究黑土区水稻生长生理特性及产量对耗水过程的响应规律,于2017年5月18日—9月20日在黑龙江省水稻灌溉试验站的蒸渗仪内进行了水稻耗水试验。采用U7(76)均匀试验设计,解析了各生育时期耗水量对水稻生长生理特性及产量的影响。结果表明:水稻生育期内耗水强度总体呈现先上升后下降的趋势,在抽穗开花期达到最大,为5.66 mm/d;耗水模系数在整个分蘖期达到最大,平均值为43.98%,抽穗开花期后趋于稳定。分蘖后期耗水量(ET3)对叶片干物质量影响最大;茎鞘和穗干物质量对拔节孕穗期、抽穗开花期耗水量(ET4、ET5)的响应程度最为显著(P0.01);分蘖中、后期耗水量(ET2、ET3)对根干物质量分别存在最大正效应、负效应;除分蘖前期耗水量(ET1)外,分蘖中期至抽穗开花期耗水量对根系伤流量影响由大到小顺序为:ET2、ET3、ET4、ET5;分蘖中期、拔节孕穗期、抽穗开花期耗水量对气孔导度和蒸腾速率的影响为正效应(P0.05),分蘖前期耗水量对蒸腾速率的影响为负效应(P0.05);除分蘖前期耗水量外,分蘖中期至抽穗开花期耗水量对胞间CO2浓度和净光合速率影响由大到小顺序分别为:ET5、ET2、ET4、ET3和ET2、ET5、ET4、ET3。分蘖中期、拔节孕穗期、抽穗开花期的水分敏感指数值分别为0.120、0.244、0.252,这3个时期耗水量对产量影响更为显著。该研究可为黑土区水稻节水灌溉制度制定提供依据。     

生物炭对东北草甸黑土水分运动参数的影响

为探明添加生物炭对东北草甸黑土水力学特性的影响,研究了以5种生物炭体积比(0、2%、4%、6%、8%)施入土壤后的土壤水分运动参数。采用土壤的VAN GENUCHTEN模型和MUALEM理论,推导出添加生物炭土壤的水分特征曲线、相对导水率和水分扩散率方程,并用试验校验理论推导结果。理论和试验结果表明,添加生物炭土壤的饱和度随基质吸力的变化接近无添加的土壤;当基质吸力低于2 000 cm时,添加生物炭能够大大提高土壤的含水率,当基质吸力高于8 000 cm时,土壤的含水率不一定增加;水平土柱吸渗试验表明,生物炭能够抑制土壤水分的水平扩散;数值模拟降雨后的土壤含水率与田间实测数值相比误差小于13.3%。研究可为东北黑土区农业水土保护和利用提供理论依据。     

不同水分管理旱直播水稻生长生理与节水效应

为了探讨东北黑土区水稻高效节水种植模式,于2017年在黑龙江省庆安县采用测坑微区试验,研究了旱直播对水稻光合特性、各器官生物产量、干物质累积速率、根冠比、伤流强度、产量水分利用效率(WUEy)、叶片水分利用效率(WUEl)和产量因子等的影响。试验设置了3个处理:滴灌旱直播(DH)、漫灌旱直播(MH)和常规插秧淹灌(CK),并以CK处理作为对照。结果表明:DH与MH处理的净光合速率Pn(分蘖末期除外)、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、以及叶、鞘、茎、穗等冠部干物质累积量、冠部干物质累积速率(分蘖中期至末期除外)、冠部最大累积速率在整个生育期均低于CK,但WUEl、根部干物质累积量(分蘖前期和中期除外)、根部干物质累积速率、根系活力(分蘖中期与拔节孕穗期除外)均高于CK。3个处理的胞间CO2浓度Ci整个生育期波动幅度不大。根部和总干物质最大累积速率及各生育期根冠比以DH最大,CK最小。DH与MH处理的千粒质量和结实率较CK下降不显著(P0.05),穗长和穗粒数下降显著(P0.05),有效穗数上升显著(P0.05)。DH较CK、MH分别节省灌溉用水63.88%和39.52%,WUEy分别提高2.66倍和1.64倍。滴灌旱直播种植不仅大幅度减少了灌溉用水量,显著提高了水稻的WUEy,而且具有较为可观的经济效益和显著的社会效益。研究结果可为东北黑土区水稻种植模式的选取提供技术支撑,对保障黑土区农业水土资源可持续利用具有重要意义。