滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

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。     

河套平原典型县域耕地土壤养分空间变异特征研究

为研究河套平原地区土壤养分状况,探究县域尺度土壤养分的空间变异性与分布特征,以杭锦后旗县域耕地为对象,采用实地调查和地统计学相结合的方法,研究该区耕层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾养分含量状况,分析土壤养分空间分布及其变异特征。结果表明,研究区耕层土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾平均含量依次为13.90 g/kg、0.93 g/kg、16.25 mg/kg和170.79 mg/kg,土壤有机质和全氮处于缺乏状态,速效磷含量中等,而速效钾的含量较为丰富。从空间变异及相关性看,各土壤养分的变异程度都为中等变异,有机质和速效钾为中等相关性,全氮和有效磷均为弱相关性。从空间分布格局看,土壤有机质与全氮分布规律相近,呈现西北部高、东南部和东北部低的特点;土壤速效钾整体分布较为均衡;速效磷空间差异明显,呈东高西低格局。针对该地区土壤养分含量及分布规律,在进行养分管理过程中,应以控氮、稳磷、稳钾、全区规划与重点应对相结合的原则,坚持以有机肥为主、有机与无机相结合的施肥策略。对县域尺度耕地土壤养分状况的调查研究和统计分析,明晰了区域土壤养分空间分布特征及其与土地利用方式之间的关系,为河套平原耕地土壤养分管理、地力培育以及合理施肥运筹等提供科学依据。     

基于MODIS/AQUA 数据的地表短波净辐射反演

【目的】地表短波净辐射是许多全球、区域气候、水文、陆面过程模型中的重要参数,但运用遥感技术对地表短波净辐射精确实施监测一直是难点,希望构建具有一定泛化能力的高精度地表短波净辐射反演模型。【方法】利用大气传输模型MODTRAN模拟了大量复杂情况下的地表短波净辐射和通道辐射亮度。拟合地表短波净辐射与大气顶层观测值的非线性关系,分为两个步骤:(1)窄通道表观反射率向宽通道反照率转换;(2)利用大气顶层向上辐射通量与地表短波净辐射的非线性关系反演地表短波净辐射。构建完地表短波净辐射反演模型后,利用地表辐射观测网(SURFRAD)7个地面实测站点长时间序列数据,结合MODIS/AQUA遥感数据,对地表短波净辐射反演模型进行验证。【结果】反演模型构建过程中的步骤一结果表明,其偏差Bias为0,均方根误差RMSE为0.011,决定系数R2为0.997;步骤二的偏差Bias为0 W/m~2,均方根误差RMSE为7.29 W/m~2,决定系数R2为0.999。利用地面站点数据验证反演模型的结果表明,总体偏差Bias为-4.8 W/m~2,均方根误差RMSE为77.1 W/m~2,决定系数R2为0.9106,并且超70%样本的反演误差低于50 W/m~2。【结论】以MODIS/AQUA为驱动数据源,地表短波净辐射反演模型的构建精度和验证精度良好,具有一定的泛化能力和普适性。     

底泥中三氯生残留对轮叶黑藻的生态毒性效应

为探讨三氯生(triclosan,TCS)低浓度长期暴露对水生生态系统的毒性效应,本文以典型沉水植物——轮叶黑藻为研究对象,利用HPLC-MS、UV-VIS等分析技术,研究了0.05～0.5 mg·kg~(-1)TCS底泥暴露28 d后轮叶黑藻体内TCS的残留浓度及叶绿素、可溶性蛋白、抗氧化酶活性的变化。结果表明,在处理组中轮叶黑藻叶片中TCS的含量在暴露初期(14 d)呈下降趋势,随着暴露时间延长,叶片中TCS含量逐渐升高,暴露28 d时,0.5 mg·kg~(-1)TCS处理组中轮叶黑藻叶片中TCS浓度高达2.16 mg·kg~(-1)。TCS暴露周期内,轮叶黑藻叶片中叶绿素含量呈持续下降趋势,可溶性蛋白含量呈先促进后抑制的趋势,而其茎部可溶性蛋白含量则始终呈抑制状态。此外,TCS胁迫可显著影响轮叶黑藻叶片和茎部的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,对轮叶黑藻的抗氧化系统造成不可逆的损伤。研究结果为评估水体环境中TCS的生态风险提供了基础数据和理论依据。     

基于PhotoScan的径流小区三维重建参数优化

提高径流小区数字地面模型精度是应用三维重建技术研究面蚀细沟间与细沟侵蚀过程的关键。以位于黑龙江省海伦市的中国科学院海伦水土保持监测研究站的裸地小区为研究对象，以验证点与控制点误差比和数字高程模型（Digital elevation model，DEM）误差为指标，优化Agisoft PhotoScan三维重建径流小区的处理参数，降低DEM误差。PhotoScan的精度参数和相机模型设置对DEM误差有较大影响。优化后的验证点与控制点误差比降低35%，改善了径流小区DEM对地面控制点的过度拟合。优化后的相机模型包含焦距、像主点、径向畸变、切向畸变等。基于单点和点云的验证结果表明，优化过程误差降低约40%。相对于默认参数设置下的验证点误差（20.0mm），优化后的验证点误差为11.0mm，与细沟侵蚀深度标准相当（沟深大于等于10mm），因此优化后的径流小区三维重建过程更适宜于细沟侵蚀过程的三维表达。     

水蚀风蚀交错带退耕草坡地土壤酶活性和碳氮矿化特征

以水蚀风蚀交错带农地退耕后不同演替阶段的长芒草(Stipa bungeana)和苜蓿—铁杆蒿(Medicago sativa—Artemisia sacrorum)坡地为对象,分析了退耕坡地土壤酶活性与碳氮矿化及其空间分布特征。结果表明:(1)退耕坡地主要土壤养分含量(有机碳、全氮和全磷)不受坡位(除苜蓿—铁杆蒿坡地的全磷含量外)影响,长芒草坡地有机碳(上、中和下坡位)和全氮含量(中和下坡位)高于苜蓿—铁杆蒿坡地。(2)随坡位的降低,长芒草坡地土壤脲酶和淀粉酶活性显著增加,蔗糖酶和碱性磷酸酶活性无显著差异。而苜蓿—铁杆蒿坡地土壤脲酶和淀粉酶活性无显著差异,蔗糖酶活性显著降低。群落类型对碱性磷酸酶活性的影响与坡位无关,对脲酶和蔗糖酶活性的影响则与坡位有关。(3)土壤有机碳矿化量和矿化速率常数在长芒草坡地显著高于苜蓿—铁杆蒿坡地,且不受坡位影响。两种群落土壤氮素矿化均由硝化作用主导,长芒草坡地土壤氮素矿化量和硝化量随坡位降低而显著增加,而苜蓿—铁杆蒿坡地则相反。(4)随苜蓿—铁杆蒿群落向长芒草群落演替,蔗糖酶和碱性磷酸酶活性空间自相关性增强,脲酶和淀粉酶活性空间自相关性减弱,但仍具有强烈空间自相关性,碳氮矿化指标的空间自相关性增强。上述结果表明:在评估退耕草坡地主要土壤过程及其空间分布时,需要考虑草地群落类型或者群落演替阶段的影响。     

‘川麦42’ב川农16’重组自交系的主要淀粉特性研究

【目的】为了解‘川麦42’ב川农16’重组自交系主要淀粉特性差异及不同环境对淀粉特性的影响。【方法】对2015年和2016年种植于四川双流、什邡2个试验基地的包含110个株系的‘川麦42’ב川农16’重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)群体进行膨胀势和糊化特性测定。【结果】‘川麦42’ב川农16’重组自交系在两年三点的膨胀势、糊化特性及α-淀粉酶活性均呈现很大变异,分布大致呈正态分布;膨胀势集中于9. 00～11. 00,峰值时间集中于5. 00～6. 00 min,峰值温度集中于85. 0～89. 0℃,峰值粘度集中于900～1100 BU,最低粘度集中于600～800 BU,最终粘度集中于1000～1200 BU,崩解值集中于200～400BU,回升值集中于400～500 BU;不同种植试验点对膨胀势和糊化特性的影响均大于年份的影响,种植于双流试验点的材料的膨胀势显著高于什邡试验点,α-淀粉酶活性显著小于什邡试验点。【结论】可根据育种需要选择具有适宜淀粉特性指标的材料加以利用。     

水产养殖鱼类生长性状研究进展

生长性状是水产养殖鱼类最重要的经济性状之一,对水产养殖业的发展意义重大。通过以不同的养殖鱼类为对象,大量的研究结果表明,鱼类生长主要受环境、基因,以及基因与环境相互作用的影响,具体为:(1)环境是生长性状调控的外因,其对生长的影响一般呈现出剂量效应的规律。温度、光照、营养等主要环境因子的过量和不足均可能对鱼类生长产生不利影响,因此,寻求最优条件是制定最佳养殖环境的终极目标,人为调控多种环境因子在现代水产养殖业中具有重大的应用潜力。(2)基因是生长性状调控的内因,其对生长的影响很大程度上表现出因果效应的关系。某些基因的单碱基核苷酸多样性、基因结构变异、染色体倍性变化,以及转基因等都表现出对鱼类生长产生统计显著性的影响。鉴于生长是多基因控制的复杂数量性状,寻找主效基因并在选育中加以利用是改良生长性状的重要基础。高通量测序技术在生长相关候选基因的筛选以及辅助分子育种方面展现出强大的优势。(3)基因与环境相互作用的影响主要来自基因型对不同环境条件的适应性,具有特异性和复杂性的特点,因此目前对其量化研究非常有限。但在制定大规模商业育种计划之前,考虑基因与环境相互作用具有重要意义。综上所述,充分理解环境、基因,以及基因与环境相互作用对水产养殖鱼类生长的影响能更好地对其生长性状加以利用,从而最大限度地节约养殖成本和发挥生态效益。