基于水云模型的Sentinel-1A双极化反演植被覆盖区土壤水分

根据开展的景县地区玉米农田主被动微波遥感协同反演土壤水分监测试验,提出利用FY-3 B WMRI被动微波数据计算微波极化差异指数(MPDI),建立了植被层含水量反演模型,去除植被含水量对于农田土壤水分反演的影响,然后结合植被层含水量反演模型和水云模型,以及Sentinel-1A主动微波数据和部分实测样点土壤体积含水量数据建立植被覆盖区农田土壤水分半经验反演模型,最后验证分析Sentinel-1A VV/VH不同极化条件下土壤水分反演模型的精度。结果表明:VV极化条件下土壤水分反演模型反演精度为R~2=0.7422,RMSE=0.0674 cm~3/cm~3,MAE=0.0305 cm~3/cm~3,MaxE为0.1196 cm~3/cm~3,MinE=0.0024 cm~3/cm~3;VH极化模型为R~2=0.1898,RMSE=0.0768 cm~3/cm~3,MAE=0.0474 cm~3/cm~3,MaxE=0.1933 cm~3/cm~3,MinE=0.0190 cm~3/cm~3。研究区VH极化模型反演值存在普遍偏低现象,VV极化模型土壤水分反演结果优于VH极化模型。VV极化方式具有更强的穿透性,受到植被层衰减作用影响较小,对土壤水分含量变化也更为敏感。建立的VV极化条件下土壤水分反演半经验模型能较好地表征研究区土壤水分空间分布情况。     

太行山低山区不同植被群落蒸发蒸腾研究

采用大型非称重式蒸渗仪对太行山低山区典型植被群落黄背草、荆条及其复合群落蒸发蒸腾进行了研究.结果表明,在整个生长季3种植被群落蒸散、植物蒸腾均呈以8月为峰值的单峰曲线,且黄背草5～6月蒸散量、蒸腾量最大,其他月份复合群落最大.整个生长季中土壤蒸发表现为5～6月份高,9～10月份低.黄背草、荆条和复合群落3种植被的生长季总蒸腾量分别是591.8 mm、611.9 mm、647.0 mm,总蒸发量分别是138.6 mm、130.8 mm、134.9 mm, 蒸散量分别是730.4 mm、742.0 mm、790.5 mm.3种植被群落之间比较结果表明,复合群落的总蒸散量和蒸腾量略大于黄背草和荆条群落,而黄背草和荆条群落差别不明显.     

太行山低山区不同植被群落蒸散与水量平衡研究

通过大型非称重式蒸渗仪方法对黄背草、荆条及二者之间的复合群落的蒸散过程及水量平衡进行研究,结果表明三种植被蒸散规律是以8月为峰值的单峰曲线,且7~9月为蒸散高峰期。三种群落蒸散量比较,5~6月黄背草蒸散量较其它两种植被群落高。然而其它月份蒸散量低,复合群落蒸散量高。三种群落土壤含水量均在7~8月份高,黄背草5~6月土壤含水量较其它两种植被低,9月后土壤含水量较其它两种植被群落高;土壤水势与土壤含水量有着相同的变化;三种群落水量平衡:整个生长季,11%~13%的降雨用于地下水的补给,87%~89%的降雨储存到土壤水库供植被生长。不同植被地下出流量变化不大,植被蒸散量不同主要是消耗土壤水不同所引起的。     

小麦/玉米轮作旱地长期轮耕的保墒增产效应

保护性耕作能改善土壤物理结构,蓄水保墒,提高作物产量。但长期采用单一的耕作方式不仅不能促进作物增产,反而会对土壤和生态环境带来一些不利影响。土壤轮耕技术通过合理配置土壤耕作技术措施,将翻、旋、免等土壤耕作措施进行合理的组合与配置,对于减少长期单一耕作缺点具有重要的作用。为探寻适宜于黄土旱塬地区旱作麦玉轮作田长期生产的耕作模式,于2007-2017年在陕西省合阳县设置长期定位试验,该试验共设置4种轮耕模式:免耕/深松轮耕(NS)、深松/翻耕轮耕(SC)、翻耕/免耕轮耕(CN)和连续翻耕处理(CT),分析了不同轮耕模式的土壤物理性质变化、土壤水分利用规律、休闲期土壤蓄水保墒效应及农田增产效应。结果表明,1)轮耕能有效改善土壤结构,降低土壤容重,其中以CN轮耕处理土壤容重较低,0~60 cm土壤容重为1.31 g/cm~3。2)轮耕能在休闲期蓄存更多的土壤水分,其中以CN处理的蓄水效果较好。3)轮耕能在作物生育期为作物提供更好的土壤水分条件,其中以CN处理在冬小麦和春玉米生育期土壤水分状况较好。4)相较于传统翻耕模式,CN模式显著提高作物小麦/玉米轮作田作物产量和水分利用效率(WUE);冬小麦和春玉米平均产量分别为5 221和7 433 kg/hm~2,平均水分利用效率分别为15.5和20.7 kg/(hm~2·mm)。5)不同轮耕处理以CN处理经济投入较低,经济收益较高,2007-2017年平均经济收益为6254元/hm~2。综上所述,从长期可持续发展的角度考虑,CN模式是适宜于黄土旱塬小麦/玉米轮作田的最佳轮耕模式。     

黄土露天矿区重构土壤典型物理性质差异及对植被生长状况的影响

为研究重构土壤典型物理性质对植被生长状况的影响,以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,采用典型剖面采样法、室内测试法、方差分析法、拟合分析法等,分析土壤不同深度典型物理性质(土壤容重、土壤质量含水量)对植被生长指标的影响。结果表明,随着土层深度的增加,土壤容重均值呈现出先增加后减少的趋势,土壤质量含水量总体上随着土壤剖面深度的增加而降低。土壤容重介于0.87～2.00 g·cm~(-3)之间,土壤质量含水量的范围为1.19%～20.97%。各个土层之间土壤容重、土壤质量含水量均有较明显差异,且土壤容重在30～60 cm土层差异最明显,土壤质量含水量在0～30 cm土层差异最明显。研究区植被生长状况较好的样地土壤容重均值为1.47 g·cm~(-3),土壤质量含水量随深度增加趋于10%土层土壤质量含水量是影响植被生长的关键因素。研究区内重构土壤的容重、质量含水量在不同剖面以及不同土层之间存在较显著差异,表层土壤物理性质是影响植被生长的重要因素。     

黄土区边坡陡坡段植被建植技术及应用效果

[目的]研究高陡边坡区存在植被退化、植被建植困难、保水性能差、水土流失等问题,为半干旱区高陡边坡生态修复提供新的思路和借鉴作用。[方法]提出了3种建植技术——锚索框架植生袋平铺法建植技术(A区)、锚索框架植生袋梯田法建植技术(B区)和锚索框架梯田法(C区),以解决该区建植中存在的问题,维护工程建设和运营安全。[结果]①A区植被覆盖度最高(85%),且植物种类和株数最多;B区和C区盖度分别为60%和12%。②0—20 cm土层间,土壤含水量表现为:B区(7.72%)A区(7.20%)C区(4.03%);0—2 cm土层间土壤含水率:A区(5.82%)B区(3.95%)C区(2.88%);2—10 cm和10—20 cm间:B区A区C区。③0—20 cm土层间土壤容重表现为:A区(1.18 g/cm~3)B区(1.24 g/cm~3)C区(1.25 g/cm~3);0—10 cm间:B区(1.23 g/cm~3)C区(1.19 g/cm~3)A区(1.15 g/cm~3),且容重均处于适宜状态;10—20 cm土层间:A区(1.21 g/cm~3)B区(1.25 g/cm~3)C区(1.31 g/cm~3),C区处于偏紧状态;④土壤侵蚀模大小为:A区(3 078 t/km~2·a)B区(3 579 t/km~2·a)C区(4 556 t/km~2·a)。[结论]利用锚索框架植生袋平铺法建植技术可显著提高植被生长状况,减少土壤侵蚀,生态修复效果显著。     

基于HYDRUS模型的华北平原小麦种植区水盐运移模拟

土壤中水分和盐分是影响作物生长的两个关键因素,揭示水盐运移机制对阐明作物利用土壤水过程具有重要意义。本研究以华北平原典型农田——中国科学院禹城综合试验站为试验地,基于试验站内冬小麦种植地的长期土壤水分观测数据及室内土柱试验,应用HYDRUS-1D模型分别阐明土壤水分及盐分变化规律及分布特征,探究影响水盐运移的驱动因素,并评价HYDRUS-1D模型对研究区水盐运移模拟的适用性。水分运移模拟结果表明:浅层土壤水分运移模拟因受外界因素的剧烈影响而较深层土壤产生更大的误差,10cm、20 cm、30 cm、40 cm和60 cm处水分运移模拟结果的均方根误差分别为0.0348 cm~3·cm~(-3)、0.0179 cm~3·cm~(-3)、0.0179cm~3·cm~(-3)、0.0122cm~3·cm~(-3)和0.0053cm~3·cm~(-3);水分运移模拟的纳什效率系数平均值为0.826,变异系数为0.0560,表明模拟结果与实测土壤水分变化过程一致性较好。土柱试验结果显示:灌水8 L,入渗12 h、24 h、40 h、45 h和48 h后,各时刻土壤盐分含量在垂向上整体呈现先增大后减少的分布规律,均方根误差分别为0.181 g·kg~(-1)、0.131 g·kg~(-1)、0.120 g·kg~(-1)、0.034 g·kg~(-1)和0.027 g·kg~(-1),平均误差的平均值为0.174 g·kg~(-1)。受蒸发、耕作、根系等影响,理化性质变异性较大导致浅层土壤盐分运移模拟值与实测值偏差增大,纳什效率系数的变异系数达9.71。灌水8 L、16 L、24 L,入渗48 h后分别在土壤23 cm、26 cm、29 cm处出现盐分含量峰值,表明增加灌水量可加强盐分淋洗效果。此研究可为深入探究华北平原冬小麦土壤水盐运移规律、优化农田水资源管理、提高水资源利用效率提供一定理论基础。     

秸秆直接还田与炭化还田对潮土硝化微生物的影响

为比较秸秆直接还田和炭化还田对黄淮海平原小麦/玉米轮作体系典型潮土硝化作用及硝化微生物群落的影响,设置4个处理:全量小麦秸秆还田(S)、全量秸秆炭化还田(B)、半量秸秆半量生物质炭还田(SB)和不进行秸秆或生物质炭还田的对照(CK),连续进行3 a田间试验。对小麦、玉米两个生长季土壤理化性质进行分析,用末端限制性片段长度多态性(Terminal-restriction length polymorphism,T-RFLP)技术和克隆文库技术对氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落结构和多样性进行分析。结果表明,在小麦季,与S处理相比,B处理显著降低了土壤容重,提高了土壤pH、有机碳(SOC)和速效钾(AK)含量(P0.05),但并未显著影响土壤水分、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量;B和SB处理的硝化潜势(Potential nitrification rate,PNR)分别为0.58、0.49μg·h~(-1)·g~(-1)(以NO_2~-计,下同),显著高于CK,与S处理(0.40μg·h~(-1)·g~(-1))差异不显著。玉米季,B处理显著提高了土壤水分、SOC和AK(P0.05),各处理玉米季的PNR整体低于小麦季,B处理最高(0.27μg·h~(-1)·g~(-1)),显著高于CK和S处理(P0.05)。小麦季PNR分别与AK、NH_4~+浓度和土壤容重显著相关(P0.05),与AOA和AOB群落组成均无显著关系;玉米季PNR仅与理化因子SOC显著相关,但该季节PNR与AOB群落结构显著相关。冗余分析(RDA)表明,土壤SOC、容重、pH和AK是显著影响硝化微生物群落结构的主要因子,对AOA和AOB群落结构总变异的解释量分别为76.4%和75.5%。系统发育树分析表明,AOA大部分属于土壤古菌Group1.1b,AOB多属于亚硝化螺菌Nitrosospira簇3。综上,与秸秆直接还田相比,炭化还田提高土壤硝化活性,改善部分土壤理化性质,引起土壤硝化微生物群落结构变化。     

施氮量对砂姜黑土小麦-玉米轮作体系N_2O排放的影响

砂姜黑土是黄淮海平原重要的中低产土壤,由于其剖面含有砂姜层,易产生裂隙,影响了氮素在土壤剖面的迁移分布,可能导致砂姜黑土的N_2O排放存在一定的独特性。基于此,本研究以砂姜黑土小麦-玉米轮作体系为研究对象,设置4个处理,分别为不施肥(CK)、传统施肥(TR)、优化施肥(OPT)和再优化施肥(ZOPT),通过静态箱-气相色谱法结合常规土壤参数的监测与分析,探究砂姜黑土不同施氮条件下N_2O排放特征、累积排放量及关键驱动因素。结果显示,砂姜黑土小麦季的N_2O平均排放通量为14.2～21.6μg·m~(-2)·h~(-1),累积排放量为0.82～1.24kg(N)·hm~(-2);玉米季的N_2O平均排放通量为14.4～24.5μg·m~(-2)·h~(-1),累积排放量为0.42～0.71 kg(N)·hm~(-2);不同处理小麦季的N_2O累积排放量均高于玉米季。小麦季追肥期与基肥期的N_2O累积排放量分别为0.27～0.41 kg(N)·hm~(-2)和0.55～0.83 kg(N)·hm~(-2),玉米季分别为0.18～0.30 kg(N)·hm~(-2)和0.24～0.41 kg(N)·hm~(-2),追肥期N_2O累积排放量均高于基肥期。相关性分析结果显示, CK处理的N_2O排放量与土壤温度、含水量和硝酸盐含量均表现出明显的多元线性相关(P0.05), TR、OPT和ZOPT仅与土壤硝酸盐含量呈极显著多元线性相关(P0.01),而与土壤温度和土壤含水量未表现明显的相关性,说明施肥条件下,土壤硝酸盐含量的高低成为影响砂姜黑土农田土壤N_2O排放最关键的影响因素。除此之外,不同施氮量的N_2O累积排放量差别明显(P0.05), TR处理的N_2O排放量最高,小麦玉米季分别为1.24 kg(N)·hm~(-2)和0.71 kg(N)·hm~(-2),显著高于OPT处理[0.99 kg(N)·hm~(-2)和0.51 kg(N)·hm~(-2)]和ZOPT处理[0.82kg(N)·hm~(-2)和0.42 kg(N)·hm~(-2)]。无论小麦季还是玉米季N_2O的累积排放量均随施氮量的增加而呈指数增加趋势,相关性系数分别达0.997和0.977 (P0.05),说明砂姜黑土传统施氮N_2O存在过量排放问题。总而言之,尽管与其他土壤相比,砂姜黑土不属于N_2O高排土壤,但传统施氮量导致的N_2O排放量仍不可忽视。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤水分及地上生物量的影响

[目的]研究不同土地利用方式下的土壤水分状况及其与植被群落特征的关系,为黄土丘陵区的植被恢复和重建提供理论依据。[方法]采用野外调查的方法和数理统计分析方法开展研究。[结果]纸坊沟流域主要植被类型的地上干生物量为310.0~10 036.2g/m2,平均地上干生物量由大到小依次为:林地灌木地农田人工草地天然草地。地上鲜生物量与株高存在极显著的正相关关系(R2=0.967 4,p0.01)。不同土地利用方式0—100cm土层土壤含水量较高,且土壤水分变异较大;100cm以下土壤含水量相对稳定,坝地玉米和梯田玉米的极易效水量分别为221.73和221.99mm;柠条和刺槐的土壤含水量最低,土壤水分类型为难效水,分别为311.44和333.09mm;其他6种土地利用方式的土壤水分为中效易效水。[结论]黄土丘陵区人工林灌植被的种植导致深层土壤水分的大量消耗,不利于该区植被恢复和建设的可持续发展。     

轮作绿肥对盐碱地土壤性质、后作青贮玉米产量及品质的影响

为明确种植和翻压绿肥改良和培肥盐碱地的效果,采用田间试验研究了种植和翻压毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)、田菁(Sesbania cannabina Poir.)、草木樨(Melilotus officinalis L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、箭筈豌豆(Vicia sativa L.)和黑麦草(Lolium perenne L.)6种绿肥对中度苏打盐碱地土壤理化性质、返还土壤的N、P_2O_5和K_2O数量、后作青贮玉米(Zea mays L.)鲜草产量及蛋白质含量的影响。结果表明:与对照(不种植绿肥)相比,绿肥生长后期可显著提高土壤含水量1.0%~6.2%,使pH降低0.03~0.43,EC降低0.12~1.50 mS×cm~(-1);翻压绿肥可返还土壤N 15.6~195.4 kg×hm~(-2)、P_2O_5 5.3~58.8 kg×hm~(-2)和K_2O 34.5~127.9 kg×hm~(-2),使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别提高0.42~1.86 g×kg~(-1)、0.05~0.34 g×kg~(-1)、0.5~32.3 mg×kg~(-1)、0.42~4.65 mg×kg~(-1)和3.8~26.1 mg×kg~(-1);与对照相比,青贮玉米的鲜草产量和蛋白质含量分别增加1 294~19 391 kg×hm~(-2)和0.4~23.9 mg×g~(-1)。总体而言,种植和翻压豆科绿肥在保蓄土壤水分,降低土壤pH和EC,提升土壤有机质含量和N、P_2O_5、K_2O养分数量(特别是N素数量),提高青贮玉米鲜草产量与蛋白质等方面的效果均显著优于禾本科绿肥,其中以适应性强、生长快、生物量大的毛叶苕子处理的改良、培肥土壤,生产优质牧草的效果最好;其次是草木樨处理。种植和翻压豆科绿肥可有效改良中度苏打盐碱地,显著提高土壤肥力,提供无机养分替代部分化肥,提高优质牧草的生产,是适合大同盆地中度苏打盐碱地经济、有效和环保的改良模式,对稳定耕地面积、保证粮食安全具有重要意义。     

东北地区四种农作物根际磷细菌的分布

从小麦、水稻、玉米,大豆根际土壤中磷细菌数量及其群落结构、多样性和相似性等几个方面,对东北地区代表性农作物根际磷细菌生态分布规律进行了系统研究.结果表明,4种作物根际土壤中分布大量解磷菌和溶磷菌,其中解磷菌达到2.15～6.68×105cfu·g-1、溶磷菌达到0.7～3.9×104cfu·g-1,解磷菌数量多于溶磷菌;作物根际土壤有效磷含量与磷细菌数量问无直接相关性;东北地区农作物根际磷细菌种群结构复杂,小麦、玉米、水稻、大豆根际土壤解磷菌分别涉及9个、11个、13个、12个菌属,溶磷菌分别涉及9个、8个、9个、7个菌属:4种主要农作物根际土壤中分布的磷细菌具有较高的多样性指数,且一般来说根际土壤中解磷菌多样性更高;作物根际磷细菌组成相似性系数在0.50～1.00之间,总体处于较高水平,且溶磷菌的相似性系数高于解磷菌.     

小麦玉米轮作条件下不同生物质炭对土壤腐殖物质的影响

生物质炭是有效的土壤固碳材料.通过1年的田间试验探究了小麦玉米轮作施用花生壳生物质炭和木材生物质炭后盐化潮土腐殖物质(HS)含量及化学结构的变化.试验设置不施肥(CK)、常规单施化肥(T1)、花生壳生物质炭(T2)、木材生物质炭(T3)4个处理.结果表明,与CK和T1处理相比,小麦季和玉米季生物质炭处理的土壤有机碳(s...     

九龙坡花椒种植区地形、土壤肥力与花椒产量的关系

为了解九龙坡花椒种植区土壤养分状况及该区地形因子、土壤肥力因子与花椒产量的关系,为科学合理制定花椒高效施肥措施提供理论依据,本研究采用田间调查研究和室内分析的方法,研究了九龙坡花椒种植区低、中、高产区的海拔、坡度及土壤pH、有机质、大量微量元素含量和交换性能的变化特征,及其与花椒产量的关系。研究结果表明：九龙坡花椒普遍种植于200~500 m海拔范围,高产区集中在300 m左右的海拔;从低产区到高产区坡度略有增加,但未达显著水平。土壤均属酸性土,pH<6.5。土壤肥力总体属高水平范围,但各养分因子差异很大,其中土壤阳离子交换量（CEC）、有效磷、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量丰富,分别为27.2 cmol（+）·kg^-1、35.2 mg·kg^-1、3 289.8 mg·kg^-1、271.8 mg·kg^-1、48.6 mg·kg^-1、62.1 mg·kg^-1、1.5 mg·kg^-1、4.5 mg·kg^-1;有机质、碱解氮、速效钾、交换性酸属适中水平,分别为19.1 mg·kg^-1、114.9 mg·kg^-1、107.0 mg·kg^-1、8.1 cmol（+）·kg^-1;水溶性硼缺乏,为0.28 mg·kg^-1。相关分析表明花椒产量与有效钙、CEC、pH、有效锰、水溶性硼呈显著正相关;通径分析结果表明有效钙、CEC、交换性酸、有效铜、有效铁、有效锌是影响花椒产量的主要因子,逐步回归分析构建了有效钙（X₆）与花椒产量（Y）的最优回归线性方程：Y=11.693+0.003X₆。综上所述,九龙坡花椒种植区土壤养分失衡较为严重,施肥应注重养分的平衡,增施有机肥,改善土壤理化性状,治理土壤酸化。     

Thermal diffusivity of plowed leached meadow-chernozemic soils in the Adygeya Republic

Thermal diffusivity of the upper horizons of leached meadow-chernozemic soils varies in dependence on the soil water content within the following limits: 1.20–4.11 × 10⁻⁷ m²/s for the Ap horizon, 1.21–3.85 ×10⁻⁷ m²/s for the A1 horizon, and 1.35–3.73 × 10⁻⁷ m²/s for the A1B horizon. The relationships between the thermal diffusivity and the soil water content are described by S-shape curves with a long gently inclined segment within the range of water contents of <0.20 cm³/cm³, a distinct rise in thermal diffusivity within the water contents from 0.20 to 0.30–0.35 cm³/cm³, and a flattened or somewhat declining segment in the area with the high (>0.30–0.35 cm³/cm³) water contents. The thermal diffusivity of air-dried soil samples correlates with the physical clay (<0.01 mm) content. The Pearson correlation coefficient for these two variables equals −0.67 and is statistically significant at the significance level of 0.05. Regression equations allowing one to calculate the thermal diffusivity of the investigated soil horizons on the basis of data on the soil water content have been obtained.     

滨海盐渍区不同土地利用方式土壤-植被系统碳储量研究

盐渍区土地利用变化与土壤-植被系统固碳潜力耦合关系的研究对以植被建设、增加碳汇为目的的盐渍区最优土地利用方式的实施具有重要的理论和实际意义。本研究以滨海撂荒盐碱裸地为对照,连续观测和定量描述栽植3年和10年的柽柳林、栽植2年和8年的人工枸杞林及冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖下的棉田的土壤有机碳和植被生物量的动态变化过程,探讨滨海盐渍区不同土地利用方式下土壤-植被系统固碳能力,为进一步提升区域碳储量提供理论依据。研究表明:1)柽柳、枸杞的栽植及结冰灌溉结合覆膜等土地利用方式在撂荒盐碱地实施后,土壤-植被系统固碳能力明显增强,且土壤容重显著减小;栽植10年的柽柳林和栽植8年的枸杞林土壤-植被系统碳储量最高,分别为118.24 t·hm~(-2)和96.27 t·hm~(-2),比冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田增加58.51 t·hm~(-2)和36.54 t·hm~(-2),比撂荒盐碱裸地增加83.39 t·hm~(-2)和61.42 t·hm~(-2)。2)对不同土地利用方式固碳趋势研究发现,栽植3年的柽柳林和栽植2年的枸杞林土壤-植物系统固碳速率较高,分别为10.08t·hm~(-2)·a~(-1)和2.71 t·hm~(-2)·a~(-1)。冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田固碳速率较低,仅为0.53 t·hm~(-2)·a~(-1)。栽植10年的柽柳和栽植8年的枸杞样地,植株固碳速率明显减慢,土壤-植被系统表现为一个弱的碳源。春季地表覆膜处理棉花存活率低且植株成熟后秸秆被移除,碳储量每年净减少0.86 t·hm~(-2)。撂荒盐碱裸地在无外源碳补充的条件下表现为碳源,土壤-植被系统碳储量减少速率为1.42 t·hm~(-2)·a~(-1)。综上所述,滨海盐渍区人工栽植柽柳和枸杞是提高区域碳储量的有效途径。     

土壤垂向分层和均匀处理下水分差异的数值探讨

在现有众多的陆面过程模型中,对土壤水分的定量描述一般是假设垂向分布均匀,取表层土壤质地来表示整个垂向土壤质地。垂向分层和均匀处理下的土壤水分是存在差异的,这种差异有多大目前少有研究。设置3组不同饱和导水率组合的层状土壤代表不同区域的非均匀土壤,取3组层状土壤的上层土壤代表整个均匀土壤,通过建立一维土壤水分运动模型分析这种差异,同时分析饱和导水率、饱和含水量、残余含水率、孔隙大小分布参数和形状参数对层状土壤和均匀土壤的渗透量和储水量差异的敏感性,探讨垂向层状和均匀处理下土壤水分运动的差异。研究结果表明:1)建立的一维土壤水分运动模型模拟的土壤水分剖面与Yeh解析解和室内五水转化试验的土壤水分剖面一致,表明模型无论是考虑还是不考虑根系吸水都具有可靠性。2)采用垂向均匀方式处理,上下层饱和导水率相差越大的层状土壤,各水文变量的差异越大。当层状土壤上下层饱和导水率相差1.5倍时,层状土壤和均匀土壤的水分分布差别小于0.05 cm~3×cm~(-3);而当层状土壤上下层饱和导水率相差达3.3倍时,层状土壤和均匀土壤的水分分布差别达0.15 cm~3×cm~(-3),渗漏量相差20 cm以上,储水量相差5 cm左右。3)相对于层状土壤下层,均匀土壤下层的持水能力更差,水流速度更快,导致下层水分分布减小,渗漏量增加,储水量减小。4)形状参数n对渗透量的敏感性最强,土壤孔隙大小分布参数对储水量的敏感性最强,形状参数n其次。在实际应用中,如果一个区域的土壤上下层饱和导水率相差较大,那么垂向均匀处理可能会导致很大的误差,和实际土壤的水分分布相差很大,这会严重影响土壤水分的准确估计,在实际处理中需要认真考虑。     

施氮模式对玉-麦周年轮作系统产量和氮吸收利用的影响

为明确适宜豫北平原夏玉米-冬小麦一体化种植的高效施氮管理模式,2016—2017年分别在豫北典型高产田区河南省鹤壁市和中产田区河南省原阳县开展了夏玉米-冬小麦周年轮作不同施氮模式对夏玉米与冬小麦产量、氮素吸收和利用效率影响的田间试验。共设5种处理:不施氮肥(T1)、普通尿素按210 kg(N)?hm?2一次性基施(T2)、普通尿素分次施用且总施氮量同T2(T3)、控释尿素与普通尿素配比氮素减量施用(T4)和控释尿素与普通尿素配比氮素足量施用(T5)。分别于夏玉米和冬小麦关键生育期测试叶片SPAD值、植株与籽粒氮含量及生物量等氮营养指标,并于成熟期测定产量和产量构成因子,分析计算植株氮积累量与吸收利用特征。结果表明,处理间,高、中产区夏玉米与冬小麦产量、产量构成因子及氮素营养指标整体变化趋势均为T5T4T3T2T1。产区间,各处理夏玉米和冬小麦产量性状及氮营养指标均表现为高产区显著优于中产区。综合各处理平均值,高产区夏玉米产量、植株氮含量和氮素积累量相比于中产区分别平均提高58.0%、19.2%和47.1%,冬小麦增幅则分别为34.7%、33.3%和85.9%。氮利用效率方面,高、中产田在氮肥表观利用率、氮肥农学效率和100kg籽粒需氮量变化趋势均表现为T5T4T3T2T1,处理间差异显著;氮素收获指数则与此相反。豫北平原夏玉米-冬小麦周年轮作制在作物稳产甚至增产条件下,采用尿素与缓释氮肥掺混配施的氮肥优化施用模式不仅可有效减少肥料用量,还能显著提升肥料利用率,降低氮肥损失。     

水分胁迫下施磷对潮土玉米苗期叶片光合速率、保护酶及植株养分含量的影响

水分胁迫是潮土区玉米苗期生长的主要限制性因素,本研究采用水磷二因素完全随机设计的盆栽试验,设水分胁迫(W_1,田间持水量的70%~75%)和充分供水(W_2,田间持水量的85%~90%)2个水分处理;磷素处理设对照不施磷(P1)、施磷0.05 g·kg~(-1)土(P2)、0.10 g·kg~(-1)土(P3)、0.15 g·kg~(-1)土(P_4)和0.20 g·kg~(-1)(P5)5个处理,研究水分胁迫下施磷对玉米苗期叶片光合特性、酶活性及养分吸收的影响,为潮土区农田水分和磷素合理施用提供科学依据。研究结果表明:水分胁迫(W1)降低了玉米苗期净光合速率(Pn),W_1较W_2叶片Pn平均降低了27.96%;显著提高了玉米苗期丙二醛(MDA)含量,平均提高41.93%,水分胁迫还降低了过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性。在W1条件下施磷达到P_2水平叶片Pn即显著提高27.56%,而在W_2条件下施磷量只有达到P_4、P_5高水平时Pn才显著提高,在W_1条件下施磷对MDA的抑制效果明显弱于W_2。W_1条件下施磷量在P3水平POD和CAT活性最高,而在W_2条件下POD和CAT活性在P4达到最大值。W_1条件下适宜的施磷量(P_2至P_4)可以增加苗期玉米植株氮磷含量,但对钾含量影响较小;在W_2条件下增施磷有利于植株氮磷含量的增加,但钾素含量出现降低。综上,适宜的施磷量对潮土玉米苗期水分胁迫有一定的补偿作用,在本试验条件下,P_3处理在水分胁迫下更利于光合产物积累和玉米苗期抗逆性提高。