基于水盐生产函数的绿洲灌区水盐调控研究

土壤次生盐碱化是新疆灌溉农业所面临的最大环境问题。灌溉农业的快速扩展与灌排系统不完善是造成土壤次生盐碱化发生与恶化的关键因素。以水盐生产函数为依据,计算了不同生育阶段及全生育期阶段棉花相对产量与土壤全盐的关系,依据该计算结果对塔里木灌区的土壤盐化程度做了初步划分。基于塔里木灌区地下水埋深较浅且多为微咸水的事实,比较深入地探讨了地下水合理的动态水位及作物对潜水利用问题。最后,提出了灌区水盐调控的对策,强调排水系统的通畅运行是控制土壤次生盐碱化的关键,通过排水系统和减少灌溉定额使作物生长期的地下水埋深控制在1.6~2.1 m内,不但可以减少排水成本,而且也可使作物充分利用地下水,同时促进塔里木河水质的改善。     

生物炭和黄腐酸对滨海滩涂盐碱地土壤性质的提升

为探讨生物炭和黄腐酸对滨海滩涂围垦盐碱地的改良作用,采用田间玉米种植试验法,设置生物炭使用量7.5 t/hm2(BC1)、30 t/hm2(BC2)和黄腐酸用量1.5 t/hm2(FA)及其组合,共6种处理:CK、BC1、BC2、FA、BC1+FA、BC2+FA,研究材料施加对土壤重要盐碱状况表征指标的影响。结果表明,BC2处理降低土壤容重,但低用量BC1处理下土壤容重没有降低,研究区土壤呈逐渐自然板结退化状态;随着生物炭施用量的增加,土壤持水能力呈减小的趋势。生物炭和黄腐酸施用明显提高土壤有机质含量,BC2+FA最高,达到6.31 g/kg;各处理中,周期性脱盐和返盐现象在各处理间的土壤表层呈现一致规律,但BC1+FA和BC2+FA处理的盐分累积明显低于其他处理。结果表明适量生物炭和黄腐酸施用可提高土壤肥力,改善土壤结构,抑制盐分累积,有利于滩涂围垦土地的快速耕地化利用,生物炭使用量为30 t/hm2并黄腐酸用量1.5 t/hm2处理效果最好。     

渭干河灌区灌排管理与水盐平衡研究

灌排管理不当是干旱地区灌区土壤次生盐碱化发生和扩展的主要原因.该文以新疆渭干河灌区为例,利用多年的水盐监测资料,采用水盐平衡方法,确定了渭干河灌区的临界排灌比为9.19%,并深入讨论了确定排灌比的主要影响因素和在灌区灌排实际管理中的应用问题;通过对耕地和新垦荒地盐分动态的对比分析,表明干排盐措施在渭干河灌区具有可行性和必要性;探讨了节水条件下的灌区土壤盐分管理,指出在灌溉规模的一定的条件下,提高田间水分利用效率和保持必要的淋洗比是实现灌区土壤盐分平衡的关键.该研究对干旱半干旱区灌溉农业的可持续发展具有指导意义.     

生物炭和无机肥对盐碱滩涂围垦农田土壤性状的影响

在重度盐碱滩涂围垦的土地上,添加不同量的生物炭(0、3、6、9 hm~(-2)),在玉米不同生育期施加无机肥,对照CK不施肥,研究土壤在不进行作物种植下的性状变化。结果表明:自然条件下重度盐碱土地土壤物理性状变差,施用无机肥加剧了土壤的退化程度;在未种植作物条件下,生物炭添加没有对降低土壤容重起到促进作用,同时也没有提高土壤饱和含水量及田间持水量;团聚体组成分析显示生物炭用量在3 t hm~(-2)时土壤中2 mm团聚体增加最多;雨季时雨水淋洗显著降低土壤0~20 cm土层盐分,生物炭用量越大土壤盐分淋洗效果越明显;八月份和九月份时随着雨季结束,地下水位升高、太阳辐射增强加速了盐分在表层土壤的积聚,生物炭添加能有效抑制盐分在表层的积累,但无机肥添加又阻碍了这种抑制作用。     

荒漠绿洲边缘区泡泡刺灌丛土壤种子库研究

通过研究黑河中游荒漠绿洲边缘区泡泡刺灌丛的土壤种子库特征,结果表明,无论5月,还是9月,迎风坡和背风坡的土壤种子平均数量,都受到水平距离和土壤深度的显著影响。水平方向上,种子密度从灌丛下面到灌丛间地逐渐减少,而且大部分种子分布在灌丛下面,几乎没有种子分布在灌丛间地。垂直方向上,在0~10 cm范围内,5月份种子数量随着土壤深度的增加而增加。5~10 cm种子数量最多,然后随着土壤深度的增加而降低。5~10 cm迎风坡和背风坡的种子密度分别为4 292粒/m2和28 119粒/m2,显著大于其他深度的种子密度,占总种子数量的82.4%左右。9月份,无论迎风坡和背风坡,种子数量随着土壤深度增加而降低,大约有84%的种子集中在0~5 cm,很少有种子存在于10~20 cm土层。     

多重压力胁迫下近海生态系统与多营养层次综合养殖

近半个多世纪以来,在过度开发利用、气候变化(包括全球变暖和自然波动)以及环境污染等多重压力胁迫下近海生态系统发生了前所未有的变化,其中黄海大海洋生态系最具代表性。它主要表现在生物多样性和生态系统生产力的变化;生态系统产出质量下降,如个体较大、营养层次较高、重要的底层经济种类被个体较小、营养层次较低、中上层及经济价值低的种类所替代。研究分析表明,在多重压力胁迫下,近海生态系统及其变化受控于多因素作用的控制机制,导致生态系统变化的复杂性、不确定性,并难以甄别和管理。多营养层次综合水产养殖是应对多重压力胁迫下近海生态系统显著变化的一条有效的途径。文内论述了发展多营养层次综合养殖的科学基础,介绍了在黄海桑沟湾构建的多营养层次综合养殖模式及其效果,评估了多营养层次综合养殖的碳收支与生态服务功能。最后,在结语中指出:展望未来,多营养层次综合养殖模式的多样化发展需要特别予以关注,需要得到更多基础研究的支持。除了进一步加强养殖种类的生物学和区域生态学研究,还需要加强养殖生态系统的生物地球化学循环和水动力学过程研究,关注海洋酸化对养殖生物的影响,多营养层次综合养殖系统对海洋酸化的响应及其应采取的适应性对策。     

烟台海岸黑松防护林种群结构及其随离岸距离的变化

在烟台海岸黑松防护林内设置42块样地(10 m×10 m),采用样方法进行每木调查获取野外资料.以空间代替时间,以种群径级结构代替年龄结构,探讨烟台海岸黑松防护林种群的结构和动态规律;同时,分析离岸距离不等的黑松防护林的种群结构窄间变化特征.结果表明:海岸黑松防护林种群径级的数量分布基本上呈倒J型分布,表明黑松种群处于稳定发展的时期;黑松生长与种群密度之间存在明显的相关关系,黑松胸径、单株生物量与密度的关系均符合负指数函数模型,树高与密度呈显著负相关;在距离海岸50～500 m范围内,黑松种群密度随离岸距离的增加而增大,平均胸径和平均冠幅均随离岸距离的增加而减小,海陆相互作用产生的环境异质化可能是造成黑松种群空间分布格局的主要原因.     

苏北海涂围垦区土壤水分空间变异性及其协同克立格估值

以苏北滨海滩涂围垦区为研究区域,应用地统计学方法研究了剖面不同深度土壤含水量的空间变异特征,以0～20 cm表土层含水量作为协同变量,分析了不同深度土壤含水量的交互半方差特征,探讨了土壤含水量的普通克立格和协同克立格估值方法.结果表明:各层土壤含水量都表现为弱变异强度;受结构性因素和随机性因素的共同作用,各土层含水量均呈中等空间自相关性;协同区域化变量间均表现为正相关,且协同区域化变量的空间结构性要优于单一变量;协同克立格对土壤水分局部变异的描述较普通克立格更为详细;与普通克立格法相比,协同克立格法估值产生的均方误差减小10.1%～21.3%,平均标准误差减小11.3%～17.7%,预测值和实测值间的相关系数提高15.9%～26.4%.该研究为滨海滩涂地区土壤水分分区管理和水盐优化调控提供了一定的理论参考.     

苏北海涂围垦区表层土壤体积质量的空间异质性研究

针对不当开发利用导致滩涂土壤理化性质恶化的现实状况,以苏北海涂围垦区为研究区域,应用地统计学方法研究了表土层体积质量这一物理性质的空间异质性.结果表明:研究区表层土壤表现出紧实趋势,各植被类型下表土层体积质量均为弱变异强度;表土层体积质量的分布总体表现为各向同性,较好地符合指数模型;受结构性因素与随机性因素共同作用,表土层体积质量表现为中等空间相关性.Moran's I系数分析表明,表土层体积质量呈较弱的相关关系,随机性因素是引起其空间异质性的关键原因.水稻种植区表土层体积质量要明显高于棉花种植区,其空间分布格局不仅与土地利用方式差异密切相关,土壤质地差异也是较为重要的因素.该研究为海涂围垦区中、低产地及障碍土壤的合理利用与科学管理提供一定的参考依据.     

有机物料对污染土壤上水稻重金属吸收的调控效应

采用重金属污染水稻土开展盆栽试验,研究施用有机碳源、菜籽饼和猪粪对不同水稻(汕优63,简称“SY63”;中浙优1号,简称“ZZY1”)重金属吸收的调控效应.结果表明,在重金属污染土壤上ZZY1具有一定的耐性,相同处理时ZZY1糙米、砻糠、秸秆中重金属含量均低于SY63品种,糙米中Cd含量较SY63低57.5％ ～ 83.8％,Cu含量低37.8％ ～ 69.1％,Zn含量低0.88％ ～ 31.7％,食物链风险较SY63品种低.3种有机物料中,施用菜籽饼使两水稻品种糙米中重金属含量明显低于其他处理;与对照相比,施用菜籽饼使SY63糙米中Cd、Cu和Zn含量降低73.5％、52.6％和32.1％,ZZY1糙米Cd含量降低30.5％.在供试重金属污染土壤上可选择具有一定重金属耐性的水稻品种ZZY1进行粮食生产,同时施用适量的菜籽饼以增强其抵御重金属毒害的能力,降低糙米中Cd、Cu和Zn含量及其食物链污染风险.