未来气候情景内蒙古蒸散和产水量的变化特征

评估预测区域蒸散变化趋势及其影响因素对干旱半干旱区的可持续发展至关重要。基于4种来自CMIP 5的全球气候模式数据和CLM 4.5模型,研究了在RCP 6.0和RCP 8.5情景下内蒙古地区2020—2099年的蒸散和产水量的时空变化特征及其影响因素。结果表明：在RCP 6.0和RCP 8.5情景下,未来内蒙古蒸散分别以0.37,0.69 mm/a速度增加（p<0.05）,呈西低东高分布。2种情景下产水量均无明显变化趋势（p>0.05）,但是存在明显显著的空间差异。空间上看,到21世纪末,在RCP 6.0情景下,全境产水量大部分地区呈增加趋势,在南部温带半干旱和半湿润区增加超过10 mm/a;但是在RCP 8.5情景下产水量减少区域占全境的46.32%,特别是干旱半干旱区和半湿润区产水量显著减少。蒸散影响因子存在较大区域差异,干旱半干旱区蒸散变化的主要影响因素是降水,半湿润区蒸散变化受降水和温度的共同影响,湿润区蒸散变化由温度主导;且在更高的升温情景下,增温影响进一步增加。同时,植被也是蒸散重要的影响因子,但其影响程度小于气候因子。     

长期有机无机肥配施条件下的旱地红壤水分特征分析

以长期有机无机肥配施条件下的旱地红壤为研究对象,采用压力膜法测定土壤水吸力在1~1500 k Pa条件下的旱地红壤含水量变化,绘制出完整的土壤水分特征曲线;运用van Genuchten模型对实验数据进行拟合并计算出旱地红壤中不同类型水分的含量,借助相关分析探讨了土壤团聚结构、土壤有机质、铁铝氧化物与黏粒等土壤理化性质与旱地红壤中各类型水分常数间的相关关系。结果表明:长期配施有机肥的旱地红壤水分含量均随着土壤水吸力(0~1500 k Pa)的增加呈现出"快速下降-缓慢下降-基本平稳"的变化趋势;配施有机肥虽然可显著提高旱地红壤中的饱和含水量,但同时也使旱地红壤中的多余水显著提高,且可显著降低全有效水占饱和含水量的比例。相关分析表明,旱地红壤游离氧化铝、有机质分别与正常生育有效水、速效水及全有效水呈显著正、负相关关系。这一结果意味着旱地红壤中游离氧化铝含量越高、有机质含量越低,越利于旱地红壤中有效水量的提高,但背离了"有机质增加可以提高土壤供水能力"的这一通识。因此,有必要明确并区分铁铝(氢)氧化物与有机质在红壤团聚结构的形成及土壤保水功效调控过程中的作用与机制,进而为旱地红壤水分的有效调控提供科学的依据。     

稻田土壤微生物残体积累对外源秸秆输入的响应研究进展

稻田土壤碳循环是我国陆地生态系统碳循环的重要组成部分。促进稻田生态系统碳的固定及稳定对减缓全球气候变化起着不容忽视的作用。微生物主导的有机碳转化过程是土壤碳循环研究的核心,微生物同化代谢介导的细胞残体迭代积累在土壤有机碳长期截获和稳定过程中发挥重要作用。与旱地土壤相比,关于稻田土壤中微生物残体积累动态对外源有机物质如作物秸秆输入的响应及主要影响因子的认识还相对有限,对微生物通过同化作用参与土壤固碳的过程和机制尚缺乏系统认识。基于此,本文介绍了微生物残体对土壤有机碳库形成和积累的重要性及评价指标,重点探讨了秸秆还田对稻田土壤微生物残体积累动态以及外源秸秆碳形成细胞残体转化过程的影响,分析了影响微生物残体积累转化的主要气候因素和土壤因素,最后提出了未来应借助先进的光谱和高分辨率成像技术并结合同位素示踪对微生物残体的稳定性与机理开展更为深入的研究。     

江淮流域稻麦轮作蒸散特征及其影响因子

蒸散(ET)是水分交换的重要过程,对理解地表水平衡至关重要。基于安徽省寿县国家观测站多年的通量和气象数据,分析了江淮流域稻麦轮作作物ET变化特征,并利用通径分析方法分别对冬小麦和水稻ET的影响因子进行辨识。结果表明:①江淮流域稻麦轮作田多年均ET年总量为740.3 mm,其中冬小麦、水稻、裸地分别占比40.7%、52.3%、7.0%。冬小麦ET的日均值为1.40 mm/d,在生长季内ET变化表现为弱"双峰型"特征,两峰值分别位于出苗-三叶和开花期。水稻ET的日均值为3.23 mm/d,在生长季内ET变化表现为"单峰型",峰值位于拔节期。②冬小麦ET主要受净辐射(R_n)和叶面积指数(LAI)影响,R_n的直接作用最明显,而LAI主要通过R_n路径对ET产生间接影响。水稻ET主要受R_n和20 cm土壤体积含水量(VSWC_(20))影响,R_n直接作用更明显。对比两种作物,R_n对其ET都起决定性作用,LAI对冬小麦ET作用明显高于水稻,而VSWC_(20)对水稻ET促进作用明显,对冬小麦ET变化促进作用可以忽略。     

短期低温对大豆苗期生长和结瘤固氮的影响

采用早熟大豆品种“黑河43”、晚熟大豆品种“东农53”进行盆栽试验,出苗后进行连续7d的低温处理（LT）,昼夜温度设定为13℃/3℃,以25℃/10℃为对照,从大豆出苗28d开始,每7d进行破坏性取样共4次,测定地上部和根干物质量、根瘤生物量、全氮含量及根瘤固氮量,研究苗期短期低温对大豆生长、结瘤和固氮能力的影响。结果表明：（1）大豆出苗后7d短期低温胁迫会延缓大豆生长发育。出苗后28～42d大豆生物量显著低于CK处理,出苗后49d低温胁迫对两个大豆品种生物量均无显著影响。（2）与CK相比,低温对“东农53”和“黑河43”根瘤形成的显著抑制作用分别出现在苗后42d和35d,根瘤数量分别降低了58.8%和72.0%。出苗后49d,低温使“东农53”和“黑河43”根瘤干重分别减少48.9%和48.5%。（3）低温刺激了两个品种大豆的生物固氮能力。在出苗后49d,低温处理“东农53”和“黑河43”的生物固氮量、单位根瘤生物量的固氮量和单个根瘤的固氮量分别增加了89.9%、118.9%,249.3%、172.6%,150.6%、114.2%。生物固氮百分率分别增加了26.4个和24.5个百分点...     

耕作方式和有机肥对风沙土区玉米产量的影响

[目的]研究耕作方式、施用有机肥对玉米产量的影响。[方法]以黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县农业科技园区为平台,设置5种耕作方式(免耕、常规翻耕、深翻打破犁底层、深翻和超深翻)和3种施肥方式(化肥、化肥配施秸秆还田和化肥配施有机肥),测定玉米产量、土壤贯穿阻力、土壤容重、土壤三相结构距离R值和渗透速率。[结果]仅依靠改变耕作方式来调整土壤的物理性状,对提高玉米产量的贡献不大。在相同耕作方式下,与化肥处理相比,化肥配施有机肥可使玉米增产19.2%~32.9%;且比秸秆还田处理增加7.4%~189.0%。总之,在东北风沙土区,施用有机肥是提高玉米产量最有效的方法之一,而秸秆直接还田效果不理想;从耕作方式来看,常规翻耕20 cm是最优耕作方式。[结论]东北风沙土玉米产区最适合在施用有机肥条件下,进行20 cm翻耕作业。     

光照强度及附植藻类对狐尾藻生理指标的影响

为研究沉水植物在富营养化水体中的衰退机理,以沉水植物狐尾藻为研究对象,进行为期四周的室内模拟实验,探究10%(39.6~75.6μmol·m-2·s-1)、50%(104.4~140.4μmol·m-2·s-1)及100%(210.2~230.4μmol·m-2·s-1)自然光以及附植藻类对狐尾藻叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量以及抗氧化保护酶(SOD)活性等生理指标的影响。结果表明:狐尾藻叶片叶绿素含量随光照强度的增强而下降,MDA含量随光照强度的增强而增加,SOD活性及可溶性蛋白含量先随光照强度的增强而上升,试验末期随光照强度的增强而下降;在相同的光照强度下,附植藻类使狐尾藻MDA含量增加,抗氧化酶(SOD)活性减弱以及叶绿素含量降低。双因素方差分析表明,光照强度、附植藻类以及两者的交互作用均对狐尾藻生理有显著影响(P<0.05)。狐尾藻在100%自然光且有附植藻类存在的环境中生理活动受到严重的胁迫,而10%自然光强且无附植藻类的水环境有利于狐尾藻生理代谢。     

东北风沙土区玉米田剖面土壤障碍因子分析

以位于东北风沙土区的杜尔伯特蒙古族自治县域内6对玉米低产田与同一微区域内高产田土壤为研究对象,对比分析剖面(表土层、稳定层、犁底层和心土层)土壤的物理指标10项,包括层厚度、容重、孔隙度、硬度、三相比结构距、田间持水量、团聚体平均重量直径(MWD)、砂粒、粉粒和黏粒;化学指标10项,包括pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量、C/N。结果表明,高低产田土壤的差异主要表现为表土层土壤的容重、MWD、砂粒、粉粒、粘粒、有机质、碱解氮、速效钾、全氮、全磷和阳离子交换量显著不同;稳定层土壤的三相结构距、MWD、砂粒、粘粒、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷和阳离子交换量差异显著;犁底层的差异表现在MWD、粘粒、有机质和全氮;心土层土壤主要是三相结构距、田间持水量、MWD和粘粒。     

生态工程对科尔沁沙地主要生态服务功能的影响

[目的] 研究生态工程实施下科尔沁沙地主要生态服务功能的变化特征,为该区今后生态保护建设提供科学依据。[方法] 运用已有的生态服务评估方法定量评估了2001—2018年科尔沁沙地固碳量、水源涵养及水土保持服务功能的时空变化情况。[结果] ①科尔沁沙地土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主,生态工程实施期间,林地、耕地面积分别增加8 448 km²,3 280 km²,草地面积减少12 639 km²; ②科尔沁沙地固碳量稳步增长,林地和耕地的固碳量均增加,草地的固碳量减小,但草地固碳量依然最高; ③科尔沁沙地水源涵养量呈先增加后略微减少的趋势,所有土地类型中林地水源涵养量持续升高; ④科尔沁沙地水土保持量持续上升,约增加1.38×10⁷ t,林地水土保持量增加最显著。受地势的影响,区域水土保持总量呈西高东低的分布特征。[结论] 科尔沁沙地生态工程建设效果良好,创造了显著的生态效益。     

应用Shuttleworth-Wallace模型对夏玉米农田蒸散的估计

根据夏玉米生长季内逐时波文比系统观测资料和主要生育期的作物资料,以波文比-能量平衡法(BREB法)得到的蒸散量为实测值,对比研究了Shuttleworth-Wallace模型(以下简称S-W模型)、Penman-Monteith模型(以下简称P-M模型)对蒸散估计的差异。S-W模型因考虑了土壤蒸发,估算的逐时逐日蒸散值均比P-M模型有更好的精度。在作物生长前期,LAI(<2.0)较低,应用S-W模型在稀疏冠层下估算的蒸散量高于P-M方程,更接近于实测值,与实测值的相关系数更高,RMSE值低。随着LAI的增大,冬小麦冠层密闭,S-W模型和P-M方程估算的蒸散与实测值均相接近,二模型均有良好表现。对S-W模型的各阻力参数进行敏感性分析,分析结果表明,应用S-W模型时,模型对阻力参数冠层气孔阻力最为敏感,土壤表面阻力次之,作物冠层高度与参考高度间空气动力学阻力敏感程度居中,对地表与冠层高度间空气动力学阻力、冠层内边界阻力不敏感。在应用已有经验关系式时,特别需要注意对冠层气孔阻力、土壤表面阻力这二阻力参数中经验系数的合理确定。