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1.
不同水肥条件下夏玉米/冬小麦农田生态系统碳平衡研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
农田生态系统碳平衡取决于农作物固定碳量和土壤异养呼吸排放碳量。为揭示水肥用量对农田生态系统碳平衡的综合影响,设置3个灌水水平:高水、中水和低水(W1、W0.85、W0.7夏玉米季分别为90、76.5、63mm,冬小麦季分别为140、119、98mm),4个施氮水平:高氮、中氮、低氮和不施氮(N1、N0.85、N0.7、N0夏玉米季分别为300、255、210、0kg/hm2,冬小麦季分别为210、178.5、147、0kg/hm2),4个施磷水平:高磷、中磷、低磷和不施磷(P1、P0.85、P0.7和P0夏玉米季分别为90、76.5、63、0kg/hm2,冬小麦季分别为150、127.5、105、0kg/hm2)进行了田间试验。结果表明:不同水肥处理下夏玉米/冬小麦农田生态系统表现为碳汇,夏玉米季净生态系统生产力固碳量(CNEP)为6805~7233kg/hm2,冬小麦季CNEP为5842~6434kg/hm2,夏玉米CNEP高于冬小麦。在高、中、低肥水平下,增加灌水量,夏玉米/冬小麦周年净初级生产力固碳量(CNPP)提高2.48%~5.96%,土壤微生物异养呼吸碳释放量(CRm)增加2.15%~15.20%,净生态系统生产力固碳量(CNEP)增加1.16%~6.47%。在高、中、低供水水平下,增加施肥量,夏玉米/冬小麦周年CNPP增加2.95%~3.43%,土壤CRm增加5.23%~18.67%,CNEP增加0.93%~2.79%,CNEP增加比例与供水水平呈负相关。在低水条件下,氮磷肥配施处理夏玉米/冬小麦农田周年CNEP较单施氮、磷肥分别增加4.86%、7.34%,且氮磷肥交互作用显著(P<0.05),水肥供应水平相差15%时对冬小麦农田CNEP有显著的正交互作用。氮磷肥配施、水肥协调供应均有助于促进夏玉米/冬小麦农田生态系统的净碳输入,在节水节肥原则下,夏玉米和冬小麦分别在W0.85N0.85P0.85和W0.7N0.85P0.85水肥供应条件下有利于增加农田CNEP。  相似文献   
2.
【目的】探索降水年型与垄型互作对黑膜垄作土壤水肥环境及马铃薯产量和效益的影响,解析水肥互作促进作物增产、高效用水机制,为深挖覆膜垄作技术增产潜力提供理论依据。【方法】2016—2018年布置大田试验,以当地推广应用的白膜覆盖双垄集雨耕作(WRF,垄高16 cm,垄宽60cm,沟宽40 cm)为对照,基于垄上微沟集雨耕作技术,设置由黑膜覆盖低垄(垄高16 cm,垄宽 60cm)、中垄(垄高24 cm,垄宽 60 cm)、高垄(垄高32 cm, 垄宽60 cm)+垄上微集水沟(宽20 cm,深10 cm)+垄间小集水沟(沟宽 40cm)组成的3种黑色地膜覆盖垄上微沟集雨土壤水肥调控耕作处理(BLRF,BMRF 和BHRF),测定了马铃薯播种、出苗、现蕾、开花、结薯、成熟6个生育关键时期0—200 cm土层土壤含水量和研究期末0—30 cm土层土壤有机碳及氮磷钾养分含量,计算土壤贮水量、水分利用效率,分析土壤水、肥与马铃薯产量的相关关系。【结果】不同降水年型,黑、白地膜覆盖垄作都显著增加了马铃薯生长发育期对40—120 cm土层土壤水分的消耗。BHRF,BMRF和BLRF处理马铃薯6个生育关键时期0—200 cm土层土壤含水量和贮水量(SWS)都显著高于WRF处理(P<0.05)。较高的降水量以及黑膜覆盖集蓄增加的土壤水对120—200 cm土层的土壤水具有明显的补充作用。在干旱年(2016)和平水年(2017),BLRF和BMRF处理的集水和保水效应较好,BHRF处理次之,都显著优于WRF处理;在丰水年(2018)三者无显著差异,也都显著优于WRF处理。研究期末(2018)黑膜垄作0—30 cm 土层的全氮全钾(TN 和TK)及速效氮磷钾(AN,AP和AK)含量均显著高于白膜垄作(P<0.05),分别增加了4.5%—5.6%、3.6%—5.9%、8.4%—18.4%、15.3%—22.3% 和7.1%—13.3%。归因于显著增加了大薯结薯个数和结薯重,黑膜垄作马铃薯产量、WUE、纯收益和产投比均显著高于白膜垄作,3年平均分别提高了16.9%—19.0%、15.5%—19.2%、23.3%—27.3% 和12.1%—18.2%。这4个效益参数在干旱年和平水年以BLRF和BMRF处理较好、BHRF处理次之,丰水年三者都优于WRF处理,且无显著差异。相关分析表明,3年马铃薯平均产量与研究期末平均土壤氮磷钾养分含量呈显著正相关关系,与作物平均耗水量(ET)呈显著负相关关系(P<0.05)。通径分析表明,土壤AP、AK、AN含量,马铃薯生育期平均耗水量(ET)和平均降水量(GPR)解释了99.4%的产量变化。【结论】黑膜覆盖垄沟与垄上微沟的叠加集水效应显著改善土壤水分状况;水分条件的改善促进了马铃薯旺盛生长,使更多的根茎(茎叶、根等)类有机物归还土壤,其腐解释放的养分与施肥结合提高了土壤养分含量。良好的土壤水肥条件有效改善了土壤水肥互作关系,增加了作物水肥供应而显著提高马铃薯产量、WUE、纯收入和产投比。BLRF和BMRF处理在干旱年和平水年表现较好,BLRF、BMRF和BHRF处理在丰水年表现较好,BLRF和BMRF处理在各种年型都有良好的表现。因此,黑膜覆盖低、中垄垄上微沟集雨耕作(BLRF和BMRF)是继白膜覆盖双垄集雨耕作(WRF)之后最适用于半干旱区的马铃薯高产高效栽培模式。  相似文献   
3.
We provide estimates of glacier mass changes in the High Mountain Asia (HMA) area from April2002 to August 2016 by employing a new version of gravity solutions of the Gravity Recovery and ClimateExperiment (GRACE) twin-satellite mission. We find a total mass loss trend of the HMA glaciers at a rateof –22.17 (±1.96) Gt/a. The largest mass loss rates of –7.02 (±0.94) and –6.73 (±0.78) Gt/a are found forthe glaciers in Nyainqentanglha Mountains and Eastern Himalayas, respectively. Although most glaciers inthe HMA area show a mass loss, we find a small glacier mass gain of 1.19 (±0.55) and 0.77 (±0.37) Gt/a inKarakoram Mountains and Western Kunlun Mountains, respectively. There is also a nearly zero massbalance in Pamirs. Our estimates of glacier mass change trends confirm previous results from the analysisof altimetry data of the ICESat (ICE, Cloud and Land Elevation Satellite) and ASTER (AdvancedSpaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) DEM (Digital Elevation Model) satellites inmost of the selected glacier areas. However, they largely differ to previous GRACE-based studies which weattribute to our different post-processing techniques of the newer GRACE data. In addition, we explicitlyshow regional mass change features for both the interannual glacier mass changes and the 14-a averagedseasonal glacier mass changes. These changes can be explained in parts by total net precipitation (netsnowfall and net rainfall) and net snowfall, but mostly by total net radiation energy when compared to datafrom the ERA5-Land meteorological reanalysis. Moreover, nearly all the non-trend interannual masschanges and most seasonal mass changes can be explained by the total net radiation energy data. The massloss trends could be partly related to a heat effect due to increased net rainfall in Tianshan Mountains, QilianMountains, Nyainqentanglha Mountains and Eastern Himalayas. Our new results for the glacier mass changein this study could help improve the understanding of glacier variation in the HMA area and contribute tothe study of global change. They could also serve the utilization of water resources there and in neighboringareas.  相似文献   
4.
乡村振兴与农业工程学科创新   总被引:2,自引:1,他引:1  
乡村振兴作为农业农村现代化的长期目标和全方位发展过程,为涉农学科提供了空前巨大的创新与调整空间。该文旨在探讨农业工程学科在这一新的历史机遇与挑战面前,如何确定学科调整与优化的方向,为乡村振兴战略的实施提供有力的科技与人才支撑。近年来,以新工科、新农科建设为标志的新一轮学科布局调整,十分注重引入新技术与产业革命成果,用信息、数字技术和人工智能改造、提升传统工科和农科;相对而言,针对乡村振兴引发的农业农村现代化道路扩展与发展形态变革对学科创新的需求则重视程度不足。农业工程因其对农业农村现代化的特殊与关键性作用,理应更重视社会经济发展模式与结构调整对学科创新的影响及其对应关系。当前形势下,农业工程学科创新应重点关注以下几方面的问题:1)乡村振兴战略的实施为农业工程学科的创新与拓展开辟了新空间,提出了新要求;2)农业工程技术体系的开发推广将从以农业生产领域为主向依托农业农村资源而形成的多产业融合领域延伸;3)农业工程人才培养与科研体系建设要面向乡村生产生活和生态系统构建的全领域全过程;4)农业农村各产业及区域系统性建设要与城乡融合发展和推进农村治理体系与治理结构现代化的需求对接。现阶段,关于农业工程学科创新与扩展的新领域和新方向,在下述几个方面存在十分紧迫的现实需求:1)农村电子商务工程;2)乡村景观营造与维护工程;3)乡村新业态生产空间营造;4)乡村生态环境工程;5)乡村社会经济管理与治理体系和治理结构系统工程。  相似文献   
5.
• Livestock manure was the main organic waste in urban and peri-urban areas.• Manure production will increase by a factor of 3–10 between 2015–2050.• Only 13%–38% of excreted N by livestock will be recycled in croplands.• Intensification of urban livestock production greatly increased N surpluses.• Reducing population growth and increasing livestock productivity needed.Urban population growth is driving the expansion of urban and peri-urban agriculture (UPA) in developing countries. UPA is providing nutritious food to residents but the manures produced by UPA livestock farms and other wastes are not properly recycled. This paper explores the effects of four scenarios: (1) a reference scenario (business as usual), (2) increased urbanization, (3) UPA intensification, and (4) improved technology, on food-protein self-sufficiency, manure nitrogen (N) recycling and balances for four different zones in a small city (Jimma) in Ethiopia during the period 2015-2050. An N mass flow model with data from farm surveys, field experiments and literature was used. A field experiment was conducted and N use efficiency and N fertilizer replacement values differed among the five types of composts derived from urban livestock manures and kitchen wastes. The N use efficiency and N fertilizer replacement values were used in the N mass flow model.Livestock manures were the main organic wastes in urban areas, although only 20 to 40% of animal-sourced food consumed was produced in UPA, and only 14 to 19% of protein intake by residents was animal-based. Scenarios indicate that manure production in UPA will increase 3 to 10 times between 2015 and 2050, depending on urbanization and UPA intensification. Only 13 to 38% of manure N will be recycled in croplands. Farm-gate N balances of UPA livestock farms will increase to>1 t·ha1 in 2050. Doubling livestock productivity and feed protein conversion to animal-sourced food will roughly halve manure N production.Costs of waste recycling were high and indicate the need for government incentives. Results of these senarios are wake-up calls for all stakeholders and indicate alternative pathways.  相似文献   
6.
通过田间试验,设置菜田种养复合模式(VE)和常规菜田单一种植模式(对照,CK)两个处理,采用投入−产出法,于蔬菜收获后对种植(种养)系统内土壤、水体和产品(包括花菜和水产动物)中氮磷含量进行测定,研究VE模式下土壤(耕作区、底泥、边沟)、蔬菜(花菜)、水产(螃蟹、黄鳝、鱼)和水体内氮、磷平衡和循环特征。结果表明:系统内总氮/总磷(TN/TP)含量均以肥料输入最大,VE模式和CK模式肥料氮、磷输入分别占TN/TP总输入量的89.09%、99.73%和89.20%、99.86%,收获季花菜花球氮、磷输出分别占TN/TP总输出量的37.74%、33.69%和38.26%、34.50%。VE模式中的系统TN/TP输出/输入比分别为67.01%和39.51%,均高于CK模式,VE模式降低了系统氮、磷表观损失35.19kg和24.38kg。当前投入水平下,两种模式的系统TN/TP盈余量均为负,说明均需投入适量肥料以利于作物产出和系统平衡。研究结果有助于为菜田种养复合模式氮、磷循环和平衡管理提供参考。  相似文献   
7.
【目的/意义】家庭农场作为一种新型的农业经营主体,是实施乡村振兴战略的重要路径,通过探索家庭农场产业链经营主体的创新发展,构建家庭农场共生网络组织体系,从而实现家庭农场产业链上主体的利益均衡,助推乡村振兴战略。【方法/过程】运用文献研究和定性研究的方法,在深入分析国内外家庭农场研究现状的基础上,从利益平衡的视角,以共生理论为指导,构建出以价值链为主导的家庭农场纵向联结模式。【结果/结论】分析表明:家庭农场经营中普遍存在主体间利益分配不均衡、基础设施差、共生意识不强、信息沟通不对称以及专业技术人才匮乏等一系列的问题,提出要打造家庭农场产业链主体利益共同体,构建协调机制、契约机制、激励机制,发展“要素联结+利益联结+社会关系联结”的复合联结纽带,营造“多赢、共赢”的共生环境等对策建议,以促进家庭农场有序稳定发展。  相似文献   
8.
  目的  明确毛乌素沙地4种典型植物沙蓬、软毛虫实、刺藜和苦豆子的叶片凝结水吸收能力,阐明植物叶片对凝结水浸润的水分生理响应。  方法  将受试植物置于用高丰度氘水配置的人工标记凝结水环境中,进行凝结水浸润处理,通过比较处理组和对照组植物叶水、根水及根际土壤水的稳定氢同位素丰度变化,确定受试植物叶片是否具有吸水能力,示踪叶片吸收凝结水后,是否将水分转移到植物根系及根际土壤之中;使用露点水势仪、电子天平及气孔计,测定受试植物处理前后的叶水势、叶片含水量和气孔导度变化,了解受试植物对凝结水浸润的水分生理响应。  结果  (1)高丰度氘标记凝结水浸润后,处理组4种受试植物的叶水δ2H(20‰ ~ 100‰)均显著高于对照组(?25‰ ~ ?15‰),而根水(?45‰ ~ ?30‰)及根际土壤水(?50‰ ~ ?40‰)则与对照组无显著差异;(2)经过凝结水浸润试验处理,沙蓬的叶水势升高23.81%,叶含水量升高2.94%,气孔导度降低57.40%;软毛虫实的叶含水量升高了2.45%,叶水势和气孔导度无显著变化;刺藜的叶水势升高了21.95%,气孔导度和叶含水量无显著变化;苦豆子的叶水势、叶含水量和气孔导度均无显著变化。  结论  毛乌素沙地4种典型植物叶片均具有凝结水吸收能力,叶片吸收的水分未被发现转移至根部或根际土壤。沙蓬、软毛虫实、刺藜通过叶片吸水显著改善了自身水分生理状态,这可能是其适应沙地严酷水分条件的重要水分利用机制,有助于植物存活,而苦豆子叶片对凝结水浸润无明显响应,不能有效利用叶片吸水改变其水分生理状态。   相似文献   
9.
合理运用护林防火技术可以提升森林资源保护工作的整体质量,推动林业不断发展。本文分析了森林火灾发生的原因,总结了护林防火技术,提出了相关应用对策,以期为减少森林火灾的发生和保护森林资源提供参考。  相似文献   
10.
[Objective] The aim of this study was to improve the cotton image segmentation accuracy in a picking robot image processing system. [Method] An image segmentation algorithm based on a fusion method of Markov random field and quantum particle swarm optimization clustering was proposed. The process of the proposed algorithm is as follows: first, transform the RGB (red, green, blue) images into grayscale; second, use it to segment these images; finally, the threshold of the connected area is set on the basis of the segmented image to obtain the target area. Then, the cotton front image and the cotton side image are selected from the images collected from different angles. The segmentation experiment was carried out by using this algorithm, and compared with the Otsu algorithm, the fuzzy C-means algorithm, the quantum particle swarm image segmentation algorithm and the Markov random field image segmentation algorithm. [Result] The results showed that the segmentation accuracy and peak signal to noise ratio of the proposed algorithm were 98.94% and 77.48 dB. When compared with the Otsu algorithm, fuzzy C-means algorithm, quantum particle swarm optimization algorithm and Markov random field algorithm, the average segmentation accuracy and peak signal to noise ratio of the proposed algorithm increased by 2.47%–4.56%, and 9.81–13.11 dB, respectively. [Conclusion] The proposed algorithm had higher segmentation accuracy and higher peak signal to noise ratio than the other algorithms tested.  相似文献   
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