滨海盐碱地棉花秸秆还田对土壤理化性质及棉花产量的影响

在滨海盐碱地定点设置连续3年棉花秸秆还田和未还田2个处理,研究其对0~60 cm土层土壤理化性质和棉花产量的影响。结果表明,连续3年棉花秸秆还田显著降低0~30 cm土层土壤容重和0~10 cm土层0.25 mm土壤微团聚体含量;显著提高0~10 cm土层5 mm土壤大团聚体含量。在0~20 cm土层,3年秸秆还田显著提高棉花播前和各生育阶段土壤有机质、硝态氮、铵态氮和速效钾含量,平均分别比对照提高13.45%、18.57%、22.80%和22.57%;降低土壤速效磷和含盐量,平均分别比对照降低18.29%和16.59%。在20~40 cm土层,3年秸秆还田显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,平均比对照提高37.20%和31.62%;显著降低土壤含盐量,平均比对照降低19.06%。在40~60 cm土层,3年秸秆还田显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,平均分别比对照提高38.26%和24.83%。3年棉花秸秆还田分别比未还田显著提高棉花籽棉产量11.57%、19.01%和13.24%和皮棉产量18.56%、19.78%和18.73%,但对棉花单铃重和衣分无显著影响。     

产流积水法测量坡地降雨入渗动态过程及其精度估计

坡地土壤的降雨入渗性能对于水文过程、土壤侵蚀、水资源相关方面的研究和实践非常重要。产流积水法采用由实验得到的数据，分析了不同坡位土壤入渗率及累积入渗量随降雨时间的变化过程。结果表明不同坡位入渗过程曲线反映了坡面径流到达前后，实际入渗率从降雨强度控制阶段跃升到入渗性能控制阶段，并最终趋于稳定入渗率的全过程。入渗区不同坡位的累积入渗量从坡顶至坡底逐渐减少，而且径流在坡面上推进速度越快不同坡位上的累积入渗量差值越小。通过理论分析，确定了观测径流推进距离误差所引起的测量结果的误差。用水量平衡原理对产流积水法实验结果进行精度估计，并提出了由实测入渗率求入渗水量的解析方法，并将此与实际降雨量进行比较，间接地估计了测量结果的精度。结果表明，产流积水法测量坡地降雨/径流入渗性能具有很高的精度。     

应用自动测量系统研究流量对土壤入渗性能测定的影响

土壤入渗对水文过程研究与农林业生产等具有十分重要的意义。将土壤入渗性能自动测量系统应用于室内试验,研究不同供水流量对土壤人渗性能测定结果的影响,以检验测量方法和系统及其对流量的反应。试验包括3个流量（0．75、1．02、1．92L／h）,每个流量设置3次重复。测量系统在计算机控制下,自动获取地表湿润面积随时间的变化（增大）过程,然后分别应用数值算法和近似算法计算土壤入渗性能。结果表明：测量系统使用方便,计算过程简便;供水流量对土壤入渗性能的测量结果影响不显著,不同流量的测量结果均可以准确表达土壤人渗的全过程。试验测量结果为该方法应用的流量范围提供了参考,同时为进一步理解土壤人渗过程提供了工具。     

模糊c均值聚类方法在黑河下游土壤属性制图中的初步应用研究

运用模糊c均值聚类方法初步研究了我国典型干旱区黑河下游的土壤属性空间分布规律。通过分析该地区的地形参数(坡度,沿剖面曲率和沿等高线曲率),植被指数(NDVI)及地质数据,设计了16个野外典型样本采集点及9个独立样本用于结果验证。应用室内试验,测定土样的3个属性特征(饱和导水率、土壤容重及土壤含水量)。以模糊隶属度作为权重,运用加权平均法计算得到三组土壤属性的空间分布,结果与9个独立采样点进行对比,无显著性差别。表明该方法在极端干旱区黑河下游地形较平缓地区适用性较强,结果能够满足应用需求,为该区域的地表过程研究提供宝贵的数据支持。     

钾肥对不同抗虫棉品种叶片光系统Ⅱ性能的影响

【目的】通过对不同抗虫棉品种功能叶叶片PSⅡ性能和有关参数的研究,探讨钾影响棉花叶片光合系统的机理,以期为棉花的钾肥施用提供科学依据。【方法】选用三种抗虫棉岱字棉99B (DP99B)、鲁棉研21(L21)、冀棉169 (J169)为供试材料。设2个施钾水平:施硫酸钾240 kg/hm^2 (K)和不施钾(CK)。于棉花见蕾期,利用便携式LI-6400XT光合仪测定了净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)。利用M-PEA型植物效率仪快速测定了叶绿素荧光动力学曲线(OJIP曲线)相关参数, PSⅡ反应中心单位活化截面积还原QA的激发能(TR_o/CS_m)、活性反应中心数目(RC/CS_m)、反应中心捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA下游的其他电子受体的比例(Ψ_o)以及PSⅡ性能指数(PI_abs),PSⅡ单位反应中心热耗散掉的能量(DI_o/RC)、K点的可变荧光F_k占振幅F_j-F_o的比例(W_k)以及J点的相对可变荧光(V_j)。利用JIP-test进行了叶绿素荧光动力学曲线(OJIP曲线)的参数分析。【结果】施钾对三个棉花品种叶片的P_n、G_s、叶绿素含量、PSⅡ反应中心单位TRo/CS_m、RC/CS_m、Ψ_o以及PI_abs均有显著的提高作用,同时显著降低了PSⅡ的DI_o/RC、K点的W_k以及J点的V_j。施钾后,岱字棉99B (DP99B)、鲁棉研21 (L21)、冀棉169 (J169)的Pn在2016年分别提高了9.60%、19.84%、11.85%,2017年分别提高了9.14%、18.48%、9.60%;PSⅡ的整体性能(PI_abs)分别增加了10.79%、17.93%、14.04%。【结论】施用钾肥有利于提高不同棉花品种叶片PSⅡ反应中心电子供体侧和受体侧以及PSⅡ反应中心电子受体侧之后的电子传递链性能,从而有效提高PSⅡ的整体性能,最终增强了叶片的光合能力。三个品种相比,施钾对L21光合系统的整体改善效果优于DP99B和J169。由此可见,在实际生产中,可以根据不同棉花品种对钾的敏感性合理施钾。但由于我国棉区较多,生产条件差异大,这一结论需在不同的种植区进行进一步验证。     

土壤浸提液中硝酸盐氮氧同位素组成的反硝化细菌法测定

本研究优化了采用反硝化细菌法同时测定土壤浸提液中硝酸盐氮氧同位素组成的方法。在已有研究结果的基础上,通过采用5000~8000 r·min-1的转速离心、高纯氮气吹扫1 h、减少加样量及改造仪器自动进样器等措施对已发表方法进行了优化。对国际标准样品USGS34的分析表明,0.1~0.8μg NO-3-N样品量即可以得到较稳定、准确的测定值和校正值;同一时间内制备的硝酸盐δ15N的SD介于0.05‰~0.09‰之间,δ18O的SD介于0.28‰~0.48‰之间;在三个月之内δ15N和δ18O的测定值基本一致,表明该方法具有较好的准确度、精密度和稳定性。通过研究浸提剂、保存条件以及加热对测定土壤浸提液中硝酸盐氮氧同位素组成的影响,结果表明:常用的去离子水、KCl、Ca Cl2可能都含有微量的硝酸盐,随着加样量增大,浸提剂中含有的硝酸盐可能就会影响δ15N和δ18O的测定;对于土壤硝酸盐的浸提液,冷冻保存效果较好,保证了土壤硝酸盐氮氧同位素的准确性和稳定性;尽管加热对硝酸盐标准样品USGS34和IAEA-NO3的δ15N没有显著影响,但δ18O显著升高,说明加热易引起氧同位素分馏;而土壤硝酸盐浸提液样品加热前后的δ15N和δ18O的测定值没有显著变化,因此为避免产生氧同位素分馏和节省测试时间,建议同时测定土壤浸提液硝酸盐δ15N和δ18O时直接和反硝化细菌反应。应用本方法对不同肥料处理田间土壤浸提液硝酸盐的氮氧同位素组成进行了测定。     

水肥减量对土壤硝态氮和番茄产量品质的影响

【目的】解决水肥一体化下水肥施用过量问题,合理调控土壤硝态氮积累量,保证番茄产量品质为目标,寻找适宜的水肥投入减量。【方法】采用日光温室小区试验,以当地农户水肥的平均投入量为对照(CK),设置了3个不同的水肥同步减量处理(H:80%CK、M:60%CK、L:50%CK),研究了水肥一体化条件下不同梯度的水肥投入减量处理对土壤含水率、土壤硝态氮、番茄果实产量品质和水肥利用效率的影响。【结果】全生育期0~20 cm和20~50cm间土壤含水率和0~50 cm土壤硝态氮积累量呈现为CK>H处理>M处理>L处理;番茄产量表现为:CK>H处理>M处理>L处理,且各处理之间差异显著;各处理水肥利用效率差异显著;其中,H处理0~50 cm土壤层硝态氮积累量和番茄果实产量与CK差异显著,分别为71%CK和83%CK,H处理的水肥利用效率显著高于CK(p<0.05),H处理的糖酸比为CK的1.18倍。在当地水肥管理条件下,水肥减量20%时,土壤含水率较高,可显著减小土壤硝态氮积累量,番茄减产最少(M和L处理的番茄产量分别为72%CK和67%CK)同时还可小幅改善番茄风味品质,显著提高水肥利用效率。【结论】综合以上分析,建议水肥减量小于20%为宜,否则可能造成大幅的番茄产量减产。     

土壤入渗性能的线源入流测量方法研究

土壤的入渗性能决定了雨水或灌溉水转换为土壤水、在地表形成径流的数量和引发土壤侵蚀的能量，因而在实践中有很重要的价值。该文提出了一种测量(坡地)土壤入渗能力的方法以及相应的计算模型，设计并构建了完整的测量仪器系统，用数码相机记录水流在地表的湿润面积随时间变化的过程，由此推导得到了计算土壤入渗性能的数学模型，并进行了室内试验。结果表明：水流推进面积、土壤入渗性能与时间均具有很好的幂指数相关关系。采用入渗量和供水量对比的方法，计算出上述试验的测量误差为6.1%，说明该方法具有较高精度。研究结果证实了测量方法、计算模型和试验方法的合理性，该方法简单、省时、省水，对土表要求较低，对野外有较强的适应能力，为今后的进一步研究提供理论依据。     

土壤入渗性能自动测量系统原理与应用研究

土壤入渗性能对水资源转换利用、农业水管理等方面有着十分重要的作用。该文运用机器视觉及数字图像处理技术，开发了一套以线源入流方法为基础的土壤入渗性能自动测量系统。完成了对该系统的硬件设计、组集和系统软件的开发。利用数字摄像头对表征土壤入渗性能变化过程的线源水流在地表的推进过程进行实时采集截取图片，并对图片进行处理和分析，提取水流在地表推进过程中的湿润面积。根据测量土壤入渗性能的线源入流方法中的数学模型自动计算土壤水入渗率，并实时显示入渗性能曲线的变化过程。采用该系统进行了土壤入渗性能的室内验证试验，取得很好的效果，系统实现了实时测量、后台计算、实时显示土壤入渗性能曲线，结果表明测量误差为5.27％,说明了该测量系统的合理性和准确性。为土壤入渗性能的高效、自动化测量提供了工具。     

线源入渗测量方法计算模型的近似解析解研究

结合线源测量方法,在Lewis-Milne方程的基础上推导出了本文作者提出的土壤入渗性能线源入流计算模型的近似解析解。进行了线源入渗测量室内试验,利用数值算法及近似算法分别计算得到了土壤入渗过程。将计算结果与双环法进行了比较,同时利用水量平衡原理,通过比较入渗水量与实际总供水量得到不同计算模型的相对误差。其中数值解为7.21%~14.8%;解析解较低,为3.31%~12.4%。本研究可以直接得到土壤入渗性能及累计入渗量的时间方程,为降雨产汇流过程、灌溉系统设计与管理等相关研究提供了非常有效的工具。