基于文献计量的农业节水领域研究现状及热点分析

农业节水是农业可持续发展的研究热点.为了能够在总体上把握国际有关农业节水技术领域的研究现状、热点和发展趋势,以Web of Science核心合集数据库为数据源,对1992-2019年发表的农业节水技术相关的文献进行计量分析,结果表明:①农业节水技术研究发展迅速,国际尤其是中国在该领域发文量均呈现快速增加趋势.②农业节水技术研究是一个多学科交叉领域,但其载文期刊分布相对集中.③西班牙在农业节水技术研究领域居世界领先地位,论文数量和质量均较高.中国和美国发文量分居第一和第二位,但论文篇均被引频次较低.西班牙高等科研理事会(CSIC)在该领域表现突出,论文数量和质量均最高.中国4所机构发文量进入世界前10位,分别是中国农业大学、中国科学院、西北农林科技大学和河海大学,但4所机构发文质量均有待进一步提升.④灌溉方式是近年来的研究热点,主要包括滴灌、喷灌、分根交替灌溉和加肥灌溉等.关于农业节水技术增产、增效机制方面的研究也是研究的热点,包括对碳氮代谢、水氮互作、植物激素等方面的研究.环境温度、温室气体排放等也是研究的热点.由此可以看出,有关农业节水的研究在国内外都属于研究热点方向,中国在该领域的整体表现突出,但是需进一步加强国际合作,提高在该领域的影响力.     

基于土地利用变化的县域水土流失消长评价方法探讨

以人类活动扰动比较大的内蒙古自治区达拉特旗和人类活动扰动比较小的青海省称多县为例,收集了2014—2015年和2017年土地利用、遥感影像等资料,采用中国土壤流失方程计算了水力侵蚀模数。在此基础上,分析了2017年与2014—2015年土地利用和水土流失面积的差异,对比了基于两期土地利用图和基于遥感影像变化得到的水土流失消长变化之间的差异。结果表明:基于两期土地利用图得到水土流失面积变化大,基于遥感影像变化得到的水土流失面积变化小,前者水土流失面积变化量是后者的64倍(称多县)和94倍(达拉特旗)。基于遥感影像变化得到的水土流失面积消长结果更符合实际情况。水土流失面积消长量远小于土地利用面积变化量。本结果可为即将开展的全国水土流失消长评价工作提供技术参考。     

覆土厚度对裸岩石砾地土壤颗粒迁移过程的影响

为了明确裸岩石砾地土地整治工程中人为构建耕作层的合理覆土厚度,通过室内土柱模拟试验,研究了覆土厚度对裸岩石砾地土壤颗粒迁移过程的影响。根据裸岩石砾地土地整治工程特点,试验共设计4个覆土厚度,分别为5,10,15,20cm,土柱底部装填5cm厚直径为10mm的玻璃珠,试验从土柱下端出水开始记时,共接取渗漏液6h。结果表明:(1)较厚的土层具有较好的保水蓄水能力和较强的土体稳定性,4个土层厚度的水分渗漏量均随着土层厚度增加而减小,水分渗漏速率表现为先增大后减小,最终趋于稳定的趋势;(2)土壤颗粒迁出量与土层厚度呈负相关关系,土壤颗粒累积迁出量与土层厚度的拟合关系式为:y=3.19e-0.11x(R2=0.96);(3)水分渗漏前期往往伴随着大量土壤颗粒的迁出,且土层越薄,水分渗漏量和土壤颗粒迁出量越大,随着渗漏过程的进行土壤颗粒迁出量逐渐减小;(4)迁出颗粒中粉粒含量最高,黏粒次之,砂粒含量最低,且不同粒径土壤颗粒随时间的迁出特征也不同。研究结果为裸岩石砾地土地整治提供了科学依据。     

氮添加对白羊草土壤球囊霉素含量特征的影响

球囊霉素或球囊霉素类相关蛋白(glomalin-related soil protein,GRSP)是丛枝菌根真菌(AMF)分泌的一种疏水性蛋白。为研究氮沉降对土壤GRSP的影响,选取了黄土高原典型地带性植物白羊草(Bothriochloa ischaemum)为研究对象,采用小车模拟小区试验,通过氮添加来模拟氮沉降,共设置3个氮添加浓度N_1(2.5g/m~2)、N_2(5g/m~2)和N_3(10g/m~2),以裸地(LD)和不添加氮处理CK(0g/m~2)为对照。结果表明:不同浓度氮添加后,土壤中总球囊霉素(Total glomalin,T-GRSP)含量呈现先增加后降低的趋势,但变化未达到显著水平,而易提取球囊霉素(Easily extractable glomalin,EE-GRSP)的含量变化在N_3时显著降低(p0.05)。冗余分析表明SOC,C/N、地下地上生物量是影响土壤GRSP的主要因素。研究从土壤GRSP角度分析了氮添加对土壤活性物质的影响,有利于揭示未来全球氮沉降背景下土壤质量的变化,加深对土壤生态变化过程的认识。     

黄土丘Ⅴ区典型小流域坝控区重力侵蚀分析与预测

黄土丘Ⅴ区因其独特的土壤及地形和水文地质条件,使淤地坝坝控区的重力侵蚀严重,以至于毁坏耕地、道路和桥梁等,严重影响淤地坝效益的发挥。针对黄土丘Ⅴ区典型小流域坝控区在运行期间因沟岸崩塌和岸坡滑塌等产生的重力侵蚀导致淤地坝泥沙淤积量计算失真的问题,采用实测库容与3S技术生成库容资料和原设计库容曲线复核率定的三重复核分析方法,对运行期淤地坝坝控区域的重力侵蚀来源、诱发因素及预测进行分析。结果表明:(1)反映淤地坝淤积形态的形态判别系数α'为0.711~208.517,均值48.238,说明除阳山上小型坝小于临界数2.2为椎体淤积外,其他淤地坝为三角洲淤积;(2)坝控区形态参数如淤积面面积、周长、淤积体积及淤积形态判别系数等对重力侵蚀影响较大,给出了重力侵蚀量及侵蚀模数的计算关系;(3)重力侵蚀模数的范围184.79~812.80t/(km~2·a),均值360.68t/(km~2·a),坝控区淤积产沙模数的范围225~2 719t/(km~2·a),均值1 382t/(km~2·a)。重力侵蚀模数约占淤积产沙模数的26.1%,说明在黄土丘陵沟壑区第Ⅴ副区淤地坝的库区拦沙既有上游因水力侵蚀产沙又有库区自身重力侵蚀所致,淤地坝的运行管理既要防止重力侵蚀破坏现有耕地,又要防止淤地坝淤积出的土地被沟道基流苦咸水破坏,从而导致淤地坝淤地无法高效利用。     

黄土丘陵区盛果期苹果树土壤水分利用策略

【目的】探讨黄土丘陵区不同栽植年限苹果树水分利用策略,为果园水分管理与可持续发展提供参考。【方法】以10龄、15龄、22龄苹果树为研究对象,利用天然氘同位素与人工氘同位素示踪技术以及MixSIR模型分析不同水分来源对果树生长的贡献比例,探明其水分来源的季节变化规律。【结果】3个树龄苹果树水分利用来源差异较大,10龄苹果树主要水分来源从开花坐果期的中、深层(88.9%)转变为着色成熟期的浅层(57.9%)。15龄苹果树在开花坐果期和果实膨大期水分来源均以中层土壤水为主(74.2%、70.2%);而在着色成熟期则主要吸收利用浅层土壤水(59.3%)。整个生育期22龄苹果树均主要吸收利用浅、中层土壤水(利用比例分别为74.34%、86.07%、87.77%),深层土壤水利用比例逐渐降低。苹果树木质部样品中氘同位素的显著增加,表明果树可以通过吸收利用更深层土壤水分以缓解水分胁迫。【结论】3个树龄苹果树生育期内水分利用来源差异明显,随着树龄增加,水分来源逐渐变浅,用水策略趋于保守。根据不同树龄苹果树水分来源的季节变化对其进行合理的水分管理,有效降低果树非生产性耗水及自身奢侈性耗水,实现苹果园的持续健康发展。     

磷肥和钾肥不同配施方式对其养分在土壤中迁移的影响

采用单点源滴灌试验方法,模拟滴灌条件下磷(P)、钾(K)肥作为基肥一次施入和随水分施入两种不同的配施方式下速效P、K含量在土壤中的时空分布变化情况。结果表明:对于可溶性较好的磷、钾肥作为基肥施入土壤后,均随着滴灌水的下渗运移而发生迁移,速效磷的高值区出现在湿润区的边缘附近,速效钾则比较均匀的分布在湿润区内;随水分施磷肥,仅在湿润区深度20cm,水平方向15cm以内的土层发生积累。在施加磷肥总量一致时,随水分施入土壤速效磷含量的最大值明显高于作为基肥施入的最大值;随水分施钾肥,速效钾在土壤中的分布也趋于均匀,但是在滴水点附近形成高值区,且随水分施钾肥可在一定程度上减缓速效钾在土壤中的迁移速度。     

生物炭对不同水氮条件下小麦产量的影响

研究生物炭与氮肥互作在不同水分条件下对小麦关键生育期旗叶光合参数、产量与主要农艺性状的影响,探讨生物炭改良不同水肥条件土壤并提高其作物产量的效果与内在机理,可为农田有机物资源合理利用提供理论支撑。本研究采用盆栽试验,生物炭用量设置五个水平(0,1%,2%,4%和6%),氮肥设置N0,N1和N2(0,0.2 g·kg~(-1)和0.4 g·kg~(-1))三个水平,小麦拔节期控制土壤田间持水量的80%和50%模拟正常水分和干旱胁迫两种水分环境。于小麦拔节期和抽穗期测定旗叶光合参数和SPAD值,成熟后对小麦籽粒产量及主要农艺性状进行统计。结果显示:(1)与不施生物炭处理相比,1%和2%生物炭用量平均增产6.62%和11.01%,4%和6%生物炭用量平均减产6.88%和10.1%,同时会导致千粒重、穗粒数和株高的降低;(2)正常水分条件下,1%和2%生物炭用量与N1和N2之间存在协同增产作用,而4%和6%生物炭用量表现出负面效应;(3)干旱胁迫条件下,仅1%和2%生物炭用量与N1存在协同增产作用,生物炭处理削弱N2增产潜力;(4)N0水平下,生物炭处理均表现出促进小麦旗叶光合速率,增加产量的作用;(5)N1条件下,生物炭促进小麦旗叶光合速率且在干旱胁迫条件下效果更明显。总体上生物炭对小麦旗叶光合参数和产量的影响受生物炭用量、氮素水平和水分条件共同制约且存在复杂的交互作用,干旱会限制生物炭与氮肥的协同增产作用;在低肥力土壤上应用生物炭的增产效果较好,而在质地较细且肥力中等的土壤应用时推荐48 t·hm~(-2)(2%)生物炭用量。     

宁夏云雾山典型草原休眠期气候变化对生产力的影响

基于1992-2011年黄土高原典型草原长期生产力观测数据及相应气候资料,分析了近20a来宁夏云雾山地区休眠期(11月-翌年3月)温度及降水变化趋势,利用简单线性回归及偏最小二乘回归法(Partial Least Squares regression-PLS)探究了休眠期月和日不同尺度温度和降水变化对草地生产力的影响特征,以揭示黄土高原典型草原生产力对休眠期气候变化的响应规律。结果表明:(1)近20a来研究区休眠期平均气温以0.09℃·a-1的速率极显著升高(P0.01),其中1月和3月升温最为显著(P0.01);(2)休眠期降水量较少,且年际间变异较大,各月降水变化趋势亦不显著;(3)休眠期内不同阶段温度变化对草地生产力具有不同影响,但整体呈现抑制效应,降水变化对生产力影响不显著;(4)休眠期温度升高抑制草地生产力发展,其作用机制可能与温度升高引起的地表积雪减少、冻融交替频繁及土壤微环境变化有关。休眠期降雨较少,降雨与草地生产力并不存在显著作用关系。降雪作为降水的固态形式,其对生产力的影响特点及作用机制尚待深入探究。     

宁南山区旱地谷子适栽品种筛选

为了明确谷子主要农艺性状及产量构成要素的相关关系,并为筛选适宜宁南山区旱作的谷子品种提供理论依据,以陇谷11号为对照,对北方地区推广前景较好的7个谷子品种进行了品种选鉴试验,并运用方差分析、相关性分析等方法,对8个谷子品种的生物学特性、农艺性状、产量、水分利用效率进行分析比较。结果表明,有5个谷子品种的产量及水分利用效率显著高于对照。相关性分析结果表明,产量与单穗质量、单穗粒质量、单株生物量、生育期呈显著正相关,而与株高及穗柄长存在负相关。谷子品种数量性状主成分分析表明,前4个主成分因子的累计贡献率可达90.89%。单穗质量和穗粒质量可作为评价谷子品种的首选性状,其次是株高、穗长、生育期和水分利用效率;8个供试谷子品种中,大同39号、汾选3号、晋谷40号的综合表现优异,建议在宁南地区推广。