基于机器学习的排涝闸站雨后水位预测

[目的]精准预测排涝闸站雨后水位.[方法]在分析为期1 a的田间实测水位数据的基础上,收集了四湖流域2个典型闸站(习家口站、田关站)为期10 a(2010—2020年)的历史水情资料,利用2种机器学习算法(支持向量机回归算法、回归树算法)对排涝闸站的雨后水位进行预测分析.[结果]支持向量机回归算法和回归树算法均较好地预...     

秸秆还田对节水灌溉稻田土壤有机碳 及其组分的影响

为探求秸秆还田对节水灌溉稻田土壤有机碳及其组分含量的影响,在太湖流域开展田间试验。试验采取常规灌溉(F)、控制灌溉(C)2种水分处理形式,与常规肥(F)、秸秆还田(S)2种施肥管理方式相结合,分析了不同水碳管理模式下的稻田土壤有机碳和土壤活性有机碳的季节变化规律及其含量之间的相关性。结果表明:控制灌溉加速了土壤有机碳分解,而与秸秆还田的结合促进了稻田土壤有机碳的累积。不同肥料管理条件下,控制灌溉稻田稻季土壤有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物量碳(SMBC)均值分别较常规灌溉稻田降低10%、1.8%、7.9%。控制灌溉与秸秆还田联合管理(CS)和常规水肥管理稻田(FF)相比,TOC、SMBC分别提高了10.4%和15.3%。不同水碳管理模式下的稻田土壤DOC与TOC、SMBC与TOC之间均呈极显著正相关关系。节水灌溉稻田中施加秸秆有利于提高稻田土壤有机碳含量,改善土壤活性碳组分。     

基于DNDC模型的不同水文年稻田水碳管理模式优化

为探究不同水文年型下稻田最优的水碳管理模式，基于2 a田间试验数据校正并验证了DNDC模型，选取了3种典型的水文年，模拟了不同灌溉模式和秸秆还田水平下稻田土壤有机碳（SOC）和水稻产量的变化，并对结果进行了比选。结果表明：DNDC模型可以较好地模拟节水灌溉条件下稻田SOC和水稻产量变化；灌溉模式影响了稻田SOC和水稻产量，相同秸秆还田水平下，控灌稻田0~10 cm土层SOC略低于淹灌处理，但水稻产量更高，控灌稻田的SOC和水稻产量分别较淹灌稻田降低了0.25%~1.92%和增加了0.32%~8.13%。随着秸秆还田水平的提高，不同水文年的稻田SOC均呈阶梯状上升趋势，但水稻产量和水分生产率的结果存在差异，平水年呈先升高后稳定的趋势，在6 500 kg·hm^-2秸秆还田水平下达到峰值，丰水年条件下秸秆还田的增产作用较枯水年更为明显。与1 000 kg·hm^-2的秸秆还田水平相比，8 000 kg·hm^-2秸秆还田水平下水稻产量和水分生产率在1964年（枯水年）分别增加了1.95%和2.27%，而在1977年（丰水年）分别增加了4.36%和4.38%。节水灌溉与秸秆还田耦合是值得推荐的水碳管理模式，平、枯、丰水年的推荐秸秆还田水平分别为6 000、6 000 kg·hm^-2和7 500 kg·hm^-2，SOC和产量达到潜力的99.2%和89.8%以上，水分生产率较相同秸秆还田量的淹灌处理高43.5%以上。     

生物炭施用对节水灌溉稻田土壤酶活性的影响

为探究生物炭施用对节水灌溉稻田土壤酶活性的影响,基于田间试验,分析了不同水碳调控情景下土壤酶随土层深度及水稻生长的变化规律。结果表明:节水灌溉条件下,施加生物炭对土壤酶活性有一定的提高作用,随着生物炭施用量的增加而增加,但在分蘖期的0~10cm土层出现了降低。同对照相比,中量(20t/hm^2)和高量(40t/hm^2)生物炭施用处理0~40cm土层的土壤过氧化氢酶活性分别增加了1.89%~4.64%和6.67%~8.75%,蔗糖酶活性分别增加了3.21%~23.38%和35.26%~73.43%;与常规灌溉相比,控制灌溉0~40cm土层土壤过氧化氢酶活性和土壤蔗糖酶活性均值分别提高了4.26%~12.44%和4.88%~20.98%。不同生物炭施加量处理的土壤蔗糖酶活性在分蘖期差异显著,在水稻生长的中后期逐渐减弱。稻田各生育阶段的土壤过氧化氢酶酶活性随土壤深度增加先增后减,土壤蔗糖酶活性基本上随土层加深逐渐降低。节水灌溉和生物炭施用的联合应用可以提高稻田土壤酶活性,且高量生物炭施用效果更加明显。     

稻田土壤微生物数量和酶活性对水碳调控的响应

为探究水碳调控稻田土壤微生物数量和酶活性变化,基于田间与室内试验,研究不同水碳处理稻田土壤微生物数量、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性随土层深度的变化规律。结果表明,土壤过氧化氢酶活性随土层深度的增加呈现先增后减的趋势,土壤微生物数量和蔗糖酶活性随土层的加深而逐渐减小。与常规肥管理相比,有机肥施用和秸秆还田对稻田土壤过氧化氢酶活性无显著影响,而对土壤微生物数量和蔗糖酶活性影响较大。与淹水灌溉相比,控制灌溉提高了土壤过氧化氢酶活性,不同施肥管理条件下,控制灌溉对稻田土壤微生物数量和蔗糖酶活性的影响不一致。控制灌溉和有机肥施用、秸秆还田联合调控总体提高了稻田土壤微生物数量、过氧化氢酶和蔗糖酶的活性,且控制灌溉与有机肥施用结合效果更加明显。控制灌溉和有机肥施用、秸秆还田联合调控稻田0~40 cm土层土壤菌落数均值分别增加了1.73×10⁵~3.83×10⁵和2.33×10⁴~2.43×10⁵,土壤过氧化氢酶活性分别增加了1.82%~4.14%和2.95%~5.66%,土壤蔗糖酶活性分别增加了30.47%~64.25%和-25.04%~20.98%。     

节水灌溉与生物炭施用对稻田生态系统CO2净通量日变化的影响

为了揭示不同水碳管理对稻田生态系统-大气间CO₂交换的影响，基于田间试验，分析了不同水碳管理模式下稻田生态系统CO₂净通量日变化特征。结果表明：分蘖期、拔节孕穗期、乳熟期稻田生态系统CO₂净通量变化趋势均呈现U型特征，总体表现为白天吸收，夜晚排放，且各生育期的净吸收阶段与净排放阶段在时间上呈现一致性。随着生育期的推进，稻田生态系统白天CO₂净吸收时长及吸收量呈现先升高后降低趋势。除分蘖期高量生物炭处理降低了稻田生态系统白天CO₂净吸收通量外，生物炭施用增大了节水灌溉稻田生态系统白天CO₂净吸收通量与夜晚CO₂净排放通量。与不施用生物炭处理相比，2种生物炭情况下稻田生态系统白天与夜间CO₂净通量增加幅度为2.26%～27.16%和2.30%～32.69%。节水灌溉减小了稻田生态系统白天CO₂净吸收通量，增大了稻田生态系统夜间CO₂净排放通量，白天吸收和夜晚排放的变化幅度为...     

干湿循环老化生物炭及其对农业生产与农田环境的影响研究进展

生物炭在农田固碳、温室气体减排、土壤改良、土壤肥力提高和面源污染治理方面的作用逐渐得到认可，然而其在土壤中并不是一成不变的，会发生老化，而老化作用又导致其理化性质和表面结构发生明显改变。水分是影响生物炭稳定性的重要因素，土壤干湿循环的主要特征是水分的交替变化，因而干湿循环是引起生物炭老化的重要类型，而干湿循环老化生物炭在提高土壤肥力、促进作物生长和改善农田环境效应方面发挥重要作用。综述近年来国内外学者关于干湿循环老化对生物炭性质影响的研究进展，总结干湿循环老化生物炭对农业生产及农田环境效应影响的研究成果，针对现有问题进行分析，进一步提出后续有待研究的问题，旨在为生物炭的推广应用与农业可持续发展提供科技支撑。