基于冠层上下部温差的冠层阻力计算

为了研究交替隔沟非充分供水下玉米冠层阻力的计算方法,于2009—2010年在中国农业科学院农田灌溉研究所作物需水量试验场进行了田间试验.根据实测资料分析了玉米气孔阻力与各环境因素的关系,基于 Jarvis (1976)多因子冠层阻力模型,引入冠层上、下部温差变量(ΔTc),提出了交替隔沟非充分供水下玉米冠层阻力的计算方法,即基于ΔTc的冠层阻力法,并分别与Jarvis(1976)、Ortega-Farias(2004)和Brisson et al(1998)法作对比研究,验证其准确性.结果表明,Javias(1976)、Ortega-Farias(2004)、基于ΔTc的冠层阻力法和Brisson (1998)的日平均冠层阻力计算结果分别为355.93、318.75、300.61和253.42 sm-1.其中,Ortega-Farias(2004)法和Javias(1976)法模拟结果分别偏高9.70%和22.50%;Brisson(1998)法模拟结果偏低12.78%;基于ΔTc的冠层阻力法计算结果比实测值偏高3.46%,二者的相关性最好,其计算结果与实测值间的平均绝对误差(MAE)、标准差(SD)和拟合度(d1)值分别为2.42、6.77和0.89,R2为0.86,计算精度优于Jarvis(1976)、Ortega-Farias (2004)和Brisson et al(1998)模型.基于冠层上、下部温差的冠层阻力计算法,考虑了作物、土壤、气候3大因素,模型的模拟范围、数据获取和精度都优于其他方法,能够较准确地表达交替隔沟非充分供水下的玉米冠层阻力.     

不同冠层阻力公式在玉米田蒸散模拟中的应用

在我国北方地区,水分供给一直是影响粮食产量的主要因素。玉米作为我国三大粮食作物之一,关乎其水分蒸散的观测和模拟一直是气象、水文、生态等相关学科的重要研究内容。研究玉米蒸散对于粮食安全、节水灌溉、提高作物水分利用效率具有重要意义。作为经典的双源模型,Shuttleworth-Wallace(SW)模型分别考虑土壤蒸发和植被蒸腾,非常适合于稀疏植被的蒸散估算。本文在SW模型中采用不同冠层阻力公式对玉米地蒸散进行模拟,并用涡度相关实测通量数据对模型的模拟效果进行验证。结果表明,采用Jarvis冠层阻力公式的SW1模型与采用Kelliher-Leuning冠层阻力公式的SW2模型模拟的蒸散量都与实测值吻合较好,相关系数均在0.85以上(P0.01),一致性指数都达到0.92以上。敏感性分析表明,SW模型估算蒸散对冠层阻力最敏感。在计算冠层阻力的各个参数中,SW1模型估算蒸散对田间持水量最敏感,其次是最小气孔阻力和有效叶面积指数;SW2模型估算蒸散对最大气孔导度最敏感。传统SW模型中,冠层阻力计算采用Jarvis公式,计算复杂。改用Kelliher-Leuning公式后,在一定程度上简化了模型的计算,更方便模型应用。     

不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P〈0.01）,且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。     

小麦气孔阻力对气象条件的响应

对小麦拔节期到开花期的气孔阻力（或其倒数气孔导度）进行分析认为，影响小麦气孔阻力（气孔导度）的主要气象因子是光照强度和水汽饱和差，并对它们进行了计算，效果较理想。这使得利用常规预测到的气象资料计算作物气孔阻力成为可能，同时，还根据计算和预测的结果，分析了小麦气孔阻力的变化规律。     

不同沟灌方式下玉米叶片气孔阻力差异

气孔调节在作物适应不同水分环境中起着重要作用,为了阐明作物在不同沟灌措施下的气孔活动规律,在大田分区试验中研究了交替非充分供水与常规沟灌下玉米叶片气孔阻力差异及气孔对水汽传导的贡献。结果表明,在叶片尺度上,玉米叶片气孔阻力自叶基至叶尖处梯度递减;在群体上,叶片气孔阻力自冠层上层向下层呈垂直递增趋势;群体上层叶片气孔阻力相对较小。玉米叶片正面气孔对CO2和水汽的传导贡献大于反面;除玉米苗期外,气孔对CO2和水汽传导贡献的80%以上来自于冠层上、中部叶片。在玉米营养生长阶段,不同叶序的叶片气孔阻力随叶龄的增大而增大,交替非充分供水加大了不同叶龄叶片之间的气孔阻力差异。在玉米生殖生长阶段,较为成熟的玉米叶片气孔阻力受叶龄的影响不明显。与常规沟灌比较,交替非充分供水增大了叶片反面气孔收缩程度,对水分亏缺反应更为敏感,冠层由顶叶至底叶的叶片气孔阻力呈垂直梯度递增,引起气孔导度快速衰减,从而提高了群体上层气孔对水汽的传导贡献。因此,玉米气孔阻力大小受到沟灌方式和土壤水分状况的调控,还与叶龄、叶面积指数等环境因素及气孔自身特性有关,其研究对控制灌溉及土壤—植物—大气连续体(Soil—plant—atmosphere continuum,SPAC)水汽循环研究具有理论意义。     

不同冠层阻力模型对冬小麦返青-成熟期蒸散量估算的影响

蒸散量是农田水循环的重要组成部分,其准确估算对精准灌溉及农业节水具有重要意义。PenmanMonteith(P-M)模型是常用的估算方法之一,但冠层阻力/表面阻力的准确表达一直是应用中的难点。选取常用的7种冠层阻力模型,根据北京市顺义区2a(2020年和2021年)的波文比实测结果,对不同模型模拟的小麦冠层阻力及P-M估算的小麦蒸散量进行比较,并进一步分析影响小麦冠层阻力的主要因子。结果表明,7种模型均低估了小麦冠层阻力,同时高估了蒸散量。总体而言,Todorovic模型（TD）模拟效果最好,其模拟的冠层阻力和蒸散量的R2均大于0.605,平均偏差（MBE）分别为-82.8s·m-1和10.4W·m-2,相应的均方根误差（RMSE）分别为254.4s·m-1和33.5W·m-2;其余6种模型表现均较差,所模拟的冠层阻力R2仅0.113～0.241,MBE和RMSE在-236.4～-61.3s·m-1、277.2～373.8s·m-1;基于6种模型模拟阻力得到的小麦蒸散量与实测值的R2在0.046～0.184,MBE和RMSE分别在44.5～97.4W·m-2、81.4～147.9W·m...     

边界层模式中气孔阻力的测定与计算

在建立大气边界层模式过程中,为了正确地计算蒸腾速率,需要对气孔阻力和植物体木质部阻力有比较透彻的了解.本文根据田间实测资料,分析气孔阻力与叶水势、土壤水分、水汽压差和光照的关系,建立了气孔阻力的模型,并且计算了植被冠层阻力以及植物体木质部阻力.     

六种冠层阻力模型在冬小麦蒸散估算中的应用

蒸散量是农田水循环中水分损失的主要途径,其准确估算对节水灌溉具有重要意义。单源的Penman-Monteith （P-M）模型是最常用的蒸散量估算方法,但模型中冠层阻力的合理参数化一直是研究中的难点。该研究选取常用6种冠层阻力模型,使用北京顺义2 a（2020年和2021年）的波文比实测结果,分析不同模型进行冬小麦冠层阻力及蒸散估算的可行性。结果表明：1）无参数校正条件下,6种模型均低估了冬小麦冠层阻力,同时高估了蒸散量。其中,Todorovic模型（TD）的普适性最好,其模拟的冠层阻力、蒸散量与实测值的R2都在0.605及以上;耦合的冠层阻力模型（CO模型）普适性最差,冠层阻力、蒸散量与实测值的R2分别为0.113、0.046;2）进一步使用2021年的试验数据进行模型参数校正、2020年的数据进行验证,发现校正后的JA、CO、GA、KP及FAO56-PM模型计算的冠层阻力和蒸散量与实测值的一致性大幅提高。除JA模型低估冠层阻力外,其余均高估冠层阻力、低估蒸散量。其中KP模型模拟的冠层阻力和蒸散量效果最好,R2均在0.907及以上,而其余5种模型估算精度也较好。6种模型的估算精度排序为KP、GA、TD、FAO56-PM、CO、JA。综上,所评价的模型校正后均可作为P-M模型的冠层阻力输入来估算冬小麦蒸散量,但TD 模型不需要参数校正,在数据不足时可作为首选;而KP模型参数较少,校正后拟合精度最高,在数据充足时可作为首选。研究结果对华北地区使用P-M一步法计算冬小麦蒸散量具有重要价值。     

Penman Monteith模型中水稻冠层阻力的模拟

针对Penman Monteith模型冠层阻力的参数化问题,以南京地区2012-2013年水稻为研究对象,参照Jarvis的气孔阻力模型,建立了水稻的冠层阻力rc与气象、环境因子（太阳净辐射、饱和水汽压差、气温和土壤水分）的关系模型,并以蒸渗仪实测蒸散量资料为对照,对模型的精度进行检验。结果表明,所建水稻冠层阻力模型的拟合度2012年为0.911,2013年为0.810,将模型应用于Penman Monteith公式计算稻田蒸散量,两年的拟合精度分别为0.967和0.953,能较精确地估算稻田耗水量。对模型的敏感性分析表明,饱和水汽压差的拟合参数a2对模型的影响最显著。模型在一定程度上解决了冠层阻力计算复杂,观测量大且易产生观测误差的问题,可作为稻田蒸散的计算方法之一。     

基于冠层叶气温差的苹果园土壤水分预报模型

该研究于2003～2004年采用便携式红外测温仪观测得到苹果主要生长季节晴天14∶00时冠层叶温数据,结合同步观测得到的空气温度数据及0～80 cm土壤相对有效含水率, 分析、建立以苹果树冠层叶气温差为指标的果园水分预报模型。该模型中,土壤相对有效含水率和冠层叶气温差的相关系数为－0.819(n=50),通过0.01水平显著性检验。并利用2002年及2005年的实测土壤水分数据对所建模型进行验证,结果表明：土壤相对有效含水率的观测值与计算值吻合较好,二者线性相关系数可达0.9137(n     

PAM-atta复合保水剂对土壤物理性质的影响

在研制开发出耐盐型丙烯酰胺/凹凸棒黏土复合保水剂(PAM-atta)的基础上,研究了该复合保水剂对土壤物理性质的影响。结果表明:PAM-atta复合保水剂可显著提高土壤含水量、>0.25mm团聚体含量、孔隙度以及阳离子交换量,降低土壤体积质量(容重)。同时PAM-atta复合保水剂粒径越小,对土壤体积质量、团聚体等的作用效果也越明显。与CK相比,施用120目的保水剂可提高土壤中>0.25mm团聚体含量达13.3%~16.2%。     

土壤保水剂研究进展

保水剂是利用高吸水性树脂制成的高分子聚合物,含有大量结构特异的强吸水基团,具有很强的保水性。保水剂在农林业上的施用方法主要有：种子表面涂层、种子造粒、蘸根与根部涂层、穴施、地面喷洒、作培养基质。国外保水剂研制始于20世纪60年代后期,70年代中期开始大面积应用;我国保水剂研制始于20世纪70年代后期,1995年以来发展较快,目前正向复合化、多功能化方向发展。     

内蒙古皇甫川流域凋落物分解过程中营养元素的变化特征

在内蒙古皇甫川流域,利用凋落物样袋分解法对不同植被类型凋落物分解过程中营养元素的变化特征进行了研究。结果表明:在杨树叶、油松针叶和禾草3种植被凋落物分解过程中,营养元素随凋落物失重率的增高而降低,其中一部分营养元素回归土壤后,使凋落物样袋下相对应土层的营养元素含量提高;凋落物分解对恢复、补充和提高土壤肥力,防止水土流失,具有重要的实际意义。     

东北不同黑土厚度区多营力作用的坡面土壤侵蚀试验研究

量化东北黑土区多种外营力作用的坡面复合土壤侵蚀过程,将为坡面水保措施的精确布置提供重要科学依据。基于野外模拟试验,分析了东北典型薄层黑土区(宾县)、中层黑土区(海伦市)和厚层黑土区(克山县)多营力叠加作用的坡面水蚀特征。野外模拟降雨的试验处理包括仅水蚀的试验处理(I)、冻融+水力叠加作用的试验处理(Ⅱ)和冻融+风力+水力叠加作用的试验处理(Ⅲ)。结果表明:与仅有水蚀作用的试验处理相比,冻融作用使典型薄层、中层和厚层黑土厚度区的坡面径流深度分别减小29.4%,39.3%,32.1%;而其使坡面水蚀量分别增加16.3%,36.0%,26.3%;冻融和风力叠加作用使3个黑土厚度区的坡面径流深度分别减少3.6%,4.1%,10.8%,而其坡面水蚀量分别增加38.5%,102.1%,64.1%。试验条件下,从厚层黑土区到中层黑土区再到薄层黑土区,坡面径流深度和坡面侵蚀量均呈增加趋势。冻融作用和冻融+风力叠加作用对3个黑土厚度区坡面水蚀的影响程度从大到小依次皆为海伦黑土>克山黑土>宾县黑土。冻融作用使土壤硬度和土壤抗剪强度分别减小24.4%~36.7%和21.3%~23.9%,从而使土壤可蚀性增加,导致坡面水蚀量增加。地表在风力作用下形成了不同深度和不同大小的风蚀凹痕微形态,导致坡面径流集中和流速增加12.4%~19.1%,坡面径流侵蚀能力和搬运能力增加,从而使坡面水蚀量增加。     

Wastewater Reclamation for Agricultural Reuse in Israel: Trends and Experimental Results

Water shortage and a deterioration in the quality of water resources in Israel have made necessary a national policy recommending reuse of practically all municipal wastewater in order to supply a major part of agricultural water demand. Two pilot-scale systems were operated and studied for several years. The first one consisted of an advanced treatment scheme incorporating a sequencing batch reactor (SBR) system with further deep-bed granular filtration. The second system was an SBR unit, for the purpose of optimizing nitrogen and phosphorus removal and testing further microfiltration of SBR effluents. The SBR process has been shown to be an efficient biological treatment method producing low Biochemical Oxygen Demand (BOD) and Total Suspended Solids (TSS) effluents. SBR effluents, even if loaded with high TSS concentrations, could be further purified in the filtration stage, producing low-turbidity effluents. Granular filtration experiments were carried out using a gravitational single-medium filter composed of uniformly-sieved quartz sand. It was found that most of the suspended solids were removed in the top 10 cm of the filter bed. Influent turbidity was found to be the main parameter affecting the process, while filtration rate had only a minor effect. Microfiltration of SBR effluents showed highly efficient removal of turbidity and pathogens. Advanced mathematical models were developed and calibrated for both the biological process and for the granular filtration process.     

养分平衡法在黔东南州油菜测土推荐施肥中的应用研究

通过3年5个田间试验,获得各处理油菜籽产量和N、P、K肥料利用率,依据养分平衡法的测土施肥公式,寻求各因子与土壤有效养分测定值的数量关系,最后提出以土壤有效养分测定值为自变量的油菜推荐施肥量等式。     

Experimental acidification of alpine catchments at Sogndal,Norway: Results after 8 years

Manipulations with whole catchments were initiated in Norway in 1983 (RAIN project Reversing Acidification In Norway) to obtain direct experimental evidence relating to the reversibility of soil and water acidification, rate of change, and the relative roles of sulfur and nitrogen. We present here results for soil and runoff chemistry during 8 years of acid addition at Sogndal, a pristine acid-sensitive site in central Norway characterized by gneissic bedrock, thin and patchy soils, and alpine vegetation. Catchment SOG2 receives 100 meq m^?2 yr^?1 H₂SO₄, catchment SOG4 receives a 1∶1 mixture of H₂SO₄ and HNO₃, while catchments SOG1 and SOG3 serve as untreated controls. Acid is applied to the snowpack in April and in 5 portions of 11 mm of pH 3.2 acidified lakewater during the snowfree period. The 8-years of acid addition have caused major changes in runoff chemistry. Concentrations of sulfate and base cations have increased while acid neutralizing capacity (ANC) has decreased. Henriksen's F-factor (change in concentration of non-marine Ca+Mg divided by change in concentration of non-marine SO₄) is about 0.35, but is expected to decrease as soil acidification proceeds. Runoff is acidic, aluminum-rich, and toxic to fish and other aquatic organisms. Repeated soil sampling indicates no dramatic trends related to treatment. Year-to-year variations are large, and mask changes expected. The input-output budgets indicate that over the 8-yr period Ca has been depleted by about 5% of the total soil pool of exchangeable Ca. The observed trends are consistent with response predicted by MAGIC, a process-oriented model of soil and water acidification. The gradual increase in nitrate flux from catchment SOG4 may be the first indication of ‘nitrogen saturation’ induced simply by increasing nitrogen deposition.     

多环芳烃芘对小白菜生长和元素吸收及营养品质的影响

通过土培试验测定了不同浓度芘处理下小白菜根和茎叶的生物量、芘及其它矿质元素的含量和一些营养品质指标。结果表明:芘对小白菜根干重的影响显著,对茎叶干重和株高的影响不显著,全株干重由于根干重的下降而呈下降趋势;根中的芘含量和土壤中残留的芘含量随土壤中芘浓度增加而显著增加,茎叶芘含量与对照无显著差异,土壤芘降解率随芘浓度增加表现为先上升再下降的趋势;茎叶有机碳和根粗灰分含量随土壤芘浓度的增加而下降,茎叶粗灰分和根有机碳含量施芘处理显著高于对照,芘促进了根对土壤中N、P、K和S的吸收同化,并加速其向茎叶的转移。茎叶粗蛋白含量较对照有所增加,粗纤维和可溶性糖含量则随芘浓度增加而下降,其中可溶性糖含量各个处理与对照之间的差异达显著水平。     

Meeting the Information Needs of the Extension Agent

ABSTRACT

The University of Kentucky Library is actively working with the County Agents to make them aware of electronic services available from their offices. An in-service training program was held in August 1992. Fifteen agents from around the stale participated. The organization and structure of the workshop is presented along with plans for future training.     

干秸秆发酵剂的改进及发酵方法研究

主要介绍在改进干秸秆发酵剂过程中对与乳酸菌相配伍的几个酵母菌的选择和组配,以及装料方式及添加剂对发酵料品质的影响。