用SahysMod模型研究不同灌排管理情景土壤水盐动态

银北灌区是宁夏土地整治和高标准灌溉绿洲农田建设的重点区域。该区域耕荒地交错分布、土壤盐渍化严重。通过模型分区模拟,在土地整治过程中建立完整、配套的灌排系统是解决区域土壤盐渍化的有效措施。该研究以银北灌区典型区域-西大滩为例,综合考虑荒地与耕地土壤属性的空间变异性,以2015—2016年土壤盐分数据进行率定,2017年盐分数据作为验证,利用SahysMod探索在土地整治过程中不同灌排管理下未来10 a内土壤水盐动态变化。结果表明,现有灌排管理下(即灌水量为670 mm,灌溉水电导率为1.05 dS/m,排水沟深1.5 m),荒地土壤盐分在预测初期(2017—2022年)逐年升高,预测后期(2023—2027年)变化平缓;耕地土壤盐分在预测初期变化缓慢,预测后期逐年增加。加大灌水量是解决土壤盐渍化的一个重要途径,可以有效延迟耕地盐分累积到障碍水平的时间;在灌溉水电导率为0.6 dS/m情况下,未来10 a内耕地都不会受到盐害胁迫;现有灌排管理下,在2024年以后作物生长就会受到盐害胁迫,当灌溉水电导率继续增加时,作物生长受到胁迫的时间相应提前。通过土地整治,加深排水沟深度可以延迟土壤盐分达到障碍水平的时间。在整治过程中深为2.2 m的排水沟,可保证未来10 a内耕地盐分小于1.7 dS/m,区域内玉米可正常生长。研究可为在土地整治过程中的灌排管理及土壤盐渍化防治提供建议。     

复垦年限及植被模式对煤矿复垦土壤微生物多样性的影响

了解露天煤矿区复垦状况及其对土壤微生物的影响机制,对于估算受损生态系统的恢复程度至关重要。该文以采用多种模式复垦的安太堡露天煤矿为研究区域,通过野外调查与采样分析,借助于Biolog EcoPlatesTM方法对复垦区和原地貌(对照)表层土壤中的微生物功能多样性状况进行了探索,评价了复垦年限和复垦植被模式对土壤微生物特征的恢复效应;并从土壤物理化学性质(土壤容重、pH值、土壤有机碳、总氮、速效氮、速效磷和速效钾)和生物性质(土壤微生物量碳和微生物量氮)中筛选可反映土壤微生物功能多样性变化的代表性指示物质。结果表明:1)露天煤矿复垦年限和复垦植被模式均对土壤微生物的功能多样性有明显影响。复垦年限越长的样地中土壤微生物有较高的活性和均匀度,但丰富度较低;若样地的复垦年限较长,复垦植物种植模式对土壤微生物多样性的作用强于复垦时长对其的影响。2)从土壤微生物多样性恢复层面分析,单一植物复垦配置的优化次序为杏树、榆树和柠条,混交林配置较优的选择为柠条×刺槐。3)土壤微生物生物量碳的含量与土壤微生物功能多样性指标Shannon-Wiener指数(ρ=–0.69,P0.01)和McIntosh指数(ρ=–0.69,P0.05)显著负相关,在一定程度上可作为复垦区生物多样性指示物质。研究成果将为露天煤矿及其所在区域的生态恢复、治理和监测提供参考。     

幼龄桉树茎流特征及其对环境因子的响应

旨在揭示幼龄桉树茎流速率变化特征及其与环境因子关系,为桉树人工林可持续经营与管理提供依据。于2014年6-9月利用Dynagage包裹式茎流传感器和DL2e环境因子测量系统对海南西部儋州林场幼龄桉树树液茎流及主要环境因子进行连续监测。结果表明,1）雨季幼龄桉树茎流速率具有“昼高夜低”的节律性,夜晚茎流速率都很小,约为日均值的0.10%~7.27%。2）晴天、阴天、雨天树液茎流速率差异明显,晴天的树液茎流速率峰值、日均值分别为13.861 mL·cm^-2·h^-1和2.349 mL·cm^-2·h^-1,是阴天的2.27倍和1.50倍,雨天的10.52倍和4.90倍。3）雨季幼龄桉树茎流速率与太阳辐射、空气湿度、空气温度等气象因子均具极显著的相关关系,而受土壤水分影响较小;晴天太阳辐射对茎流速率影响最大,阴天和雨天空气温度对茎流速率影响最大。液流速率与环境因子逐步回归分析结果表明,3种天气条件下的影响液流速率变化的主导因子不同。     

海口城市草坪绿地土壤CO2通量时间变化及其环境解释——以海南师范大学南校区为例

利用LI-8100A土壤碳通量测量系统对热带城市草地土壤CO_2通量进行定点系统监测,阐明土壤CO_2通量时间变化特征及其对环境因子响应。结果表明,1)草坪绿地土壤CO_2通量日变化呈单峰曲线,最高值一般出现在09:00-16:00,不同月份、不同天气条件有所差异;土壤CO_2通量的日平均值6月份最大,为4.27μmol·(m~2·s)~(-1),12月份最小,为0.86μmol·(m~2·s)~(-1),年内变化趋势总体呈单峰曲线;2)草坪绿地土壤CO_2通量变化与气温、土壤温度呈显著的正相关关系(P0.05),而与土壤体积含水量之间的关系较为复杂,相关性不显著(P0.05)。3)较小强度降水对土壤CO_2通量变化影响较小,而强降雨对土壤CO_2通量变化产生明显的挤出作用。一次大的降水过程初期,随着降水量增加,土壤呼吸速率持续增大;而当土壤水分含量较高时,降雨则对土壤呼吸产生抑制作用。     

基于CWT-sCARS的东北旱作农田土壤有机质高光谱反演

精准高效获取不同类型土壤的有机质含量,对促进东北土壤退化防治和耕地质量提升有重要意义.本研究以东北旱作农田典型土壤类型为研究对象,采集了黑土、黑钙土、潮土和棕壤共118个土壤样品,采用倒数对数、一阶微分、连续统去除和连续小波变换分别对其光谱曲线进行预处理.通过稳定性竞争自适应重加权采样(sCARS)算法筛选敏感波段,并...     

东北旱作区粮食产量冷热点格局及耕层特征差异

基于2005～2015年东北旱作区85县市的粮食单产数据和土壤属性数据,探讨了东北旱作区粮食单产冷热点时空格局演变特征,并分析了不同冷热点区耕层特征的差异。结果表明:(1)2005、2010和2015年东北旱作区粮食单产全局Moran’s I值分别为0.57、0.41、0.65,呈现明显空间集聚特征。吉林省旱作区中部、黑龙江省旱作区南部县市是稳定的粮食单产热点区;而各级冷点区在吉林省旱作区西部和黑龙江省旱作区北部、西南部集中连片分布。(2)粮食单产一、二级热点区土壤容重在10～20 cm土层最高,分别为1.51 g cm-3、1.53 g cm-3,呈现亚表层较高的特点。粮食单产一级冷点区各土层深度有机质含量均大于其他类型区;而二级热点区各土层深度有机质含量均小于其他类型区。(3)东北旱作区56.00%的样点耕层厚度在15～25 cm之间,53.03%的样点压实层厚度在5～10 cm之间。一级热点区耕层厚度在15～25 cm和压实层厚度在5～10 cm的样点各占该类型区样点数的81.82%和68.18%,呈现"耕层较厚、压实层厚度适中、穿透阻力相对较小"的特点。     

基于农业产业结构演变的海南热带 高效农业基地建设研究 ——以海南儋州市为例

儋州为海南面积最大的地级市,其农业产业结构调整是海南农业结构调整的缩影,研究其农业 产业结构演变趋势,可为发展热带高效农业提供决策依据。利用2000-2014 年儋州市统计资料,计算农业产 业结构变化率和变异系数,分析儋州近15 年来农业产业结构演变特征。结果表明：（1）农业基础地位进一步 增强,工业发展相对滞后,第三产业迅速发展;2000 年儋州三次产业结构比例为54.2∶18.0∶27.8,2014 年 则为49.0∶14.9∶36.1;（2）种植业产值在农林牧渔中所占比例下降,种植业的内部结构变化明显;2000 年 粮食作物∶经济作物∶蔬菜瓜果的种植面积比例为32.7∶52.8∶14.5,2014 年调整到28.0∶54.3∶17.7;（3） 2000-2014 年粮食、油料作物、水果种植面积逐年减少,而橡胶、蔬菜种植面积逐年增加;林地、糖蔗面积波动 较大。在揭示海南农业结构变动特征及演变趋势基础上,提出海南建设热带高效农业基地的对策与建议。     

基于最小数据集的东北旱作区耕层质量评价与障碍诊断

为准确评价东北旱作区耕层质量特征,针对全部初选指标采用主成分分析法（PCA）建立了东北旱作区耕层质量评价的最小数据集（Minimum data set, MDS）,并运用最小数据集耕层质量指数（MDS-Plough horizon integrated quality index, MDS-PHIQI）和障碍因子诊断模型对研究区耕层质量及主导障碍因子进行分析。结果表明：东北旱作区耕层质量评价的最小数据集由土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、粘粒含量、耕作层穿透阻力和压实层厚度组成,最小数据集可替代全部初选指标对东北旱作区耕层质量进行评价;东北旱作区耕层质量指数分布在0.10~0.53之间,均值为0.30,整体处于低和中等水平。东北旱作区合理耕层指标参数的适宜范围为：有机质质量比大于等于37.16g/kg,全氮质量比大于等于1.75g/kg,有效磷质量比大于等于26.38mg/kg,粘粒质量分数为4.60%~6.19%,耕作层穿透阻力小于等于364.56kPa,压实层厚度小于等于8.18cm。东北旱作区粮食产量低产区耕层多存在结构型障碍,中产区耕层结构型障碍和养分限制共存,而高产区耕层主要表现为养分限制型障碍。整体来看,研究区耕层质量的主要障碍因素为耕作层穿透阻力、土壤全氮含量、有机质含量,需针对上述指标采取针对性的耕作和培肥措施。     

基于EFAST的不同生产水平下WOFOST模型参数敏感性分析

为探讨参数敏感性分析结果在区域尺度上表现出的不确定性问题，在温带季风气候类型黄淮海平原旱作区不同积温区内选取黄骅、商丘和驻马店3个站点，基于气象和作物生育期数据以及土壤实测数据，采用EFAST（Extended Fourier amplitude sensitivity test）方法，对WOFOST模型冬小麦和夏玉米参数进行全局敏感性分析，并对2种作物在不同生产水平和不同气候条件下的参数敏感性排序进行一致性检验。结果表明：冬小麦产量在潜在生产水平下主要敏感参数有叶龄的低温阈值（TBASE）、储存器官同化物转化效率（CVO）、总同化速率在低温3℃时的校正因子（TMNFTB3）等，在水分限制生产水平下主要敏感参数有蒸散速率修正因子（CFET）和储存器官同化物转化效率（CVO）等；夏玉米在2种生产水平下产量敏感参数差异不大，主要为总同化速率低温10℃时的校正因子（TMNFTB10）、每日温度为40℃时单叶片同化CO2的初始光能利用效率（EFFTB40）、35℃时叶片生命周期（SPAN）等；冬小麦、夏玉米在不同生产水平下的TDCC系数（Top down concordance coefficient）分别为0.82和0.98，P均小于0.01，参数敏感性排序的一致性均较高；冬小麦和夏玉米在不同气候条件下潜在生产水平TDCC系数分别为0.92和0.98，P均小于0.01，一致性较高，水分限制生产水平TDCC系数分别为0.61和0.86，P均小于0.01，一致性较差。WOFOST模型不同作物间参数敏感性差异明显，不同生产水平对参数敏感性的影响较小，但受水分胁迫程度的影响，不同气候条件对参数敏感性影响较大，且对不同生产水平下参数敏感性的影响不同，这主要与不同时空下的气候条件差异有关。     

东北旱作区土壤碳氮磷生态化学计量特征及其影响因素

为探究旱作农田土壤碳氮磷生态化学计量特征,基于2017年采集的132个耕层(0～20 cm)土壤样品,运用地统计学和冗余分析等方法,分析了东北旱作区土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及影响因素。结果表明:研究区土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的平均含量(质量比)分别为16. 79、1. 43、0. 77 g/kg,且彼此间存在显著正相关关系(P 0. 05);土壤C/N、C/P、N/P质量比的平均值分别为11. 45、22. 82、2. 03,均低于全国农田土壤平均值。从空间分布规律来看,SOC、TN、TP含量均呈现由西南向东北递增的趋势,高值区主要分布在黑龙江省旱作区北部,低值区在吉林省和辽宁省旱作区西部平原区。土壤C/N、C/P的高值区主要分布在黑龙江省旱作区,低值区位于吉林省和辽宁省旱作区连片分布,N/P则整体变化较小。研究区土壤碳氮磷生态化学计量特征受人为活动、环境及土壤性状的综合影响,化肥施用强度和土地利用强度是影响土壤碳氮磷生态化学计量特征的重要人为因素,土壤容重和含水率则是影响研究区土壤碳氮磷生态化学计量特征分布规律的主要环境因子。