黄淮海平原地区夏玉米农田土壤呼吸的动态研究

本文通过对黄淮海平原地区玉米生长季土壤呼吸的测定表明：该地区土壤呼吸日变化呈现单峰曲线；土壤呼吸季节变化大体呈现随温度变化的趋势，最大值出现在8月10日左右；土壤呼吸受5cm地温的影响最大，达到极显著水平。施有机肥对土壤呼吸影响较大，氮磷配施也增加了土壤呼吸量，免耕比耕翻有较少的土壤呼吸量。运用DNDC模型模拟土壤呼吸变化趋势和土壤呼吸变化通量均与田间实测的比较接近，可以用来模拟分析黄淮海平原地区农业土壤碳氮的循环。     

冬小麦-夏玉米一体化垄作覆盖下农田土壤呼吸变化研究

农田土壤呼吸释放CO2过程加强是导致全球气候变暖的重要途径。通过大田原位实验,研究了雨养条件下垄作覆盖保护性耕作技术条件对土壤呼吸季节性和作物生育后期日变化的影响。结果表明,冬小麦从越冬期到灌浆期,不同处理的土壤呼吸值均以垄作覆盖值最高,平作覆盖次之,平作的值最小,平作处理与其他处理间均达到极显著差异。灌浆期各处理土壤呼吸值达到最大,分别为4．95、4．69、4．4、2．61μmol·m^-2·s^-1;成熟期各处理间大小顺序依次为：平作覆盖处理〉垄作覆盖处理〉垄作处理〉平作处理,平作覆盖与垄作覆盖分别与其他两个处理间达到极显著差异。玉米不同生育时期垄作覆盖处理土壤呼吸值均高于其他处理,平作处理的值最低,不同生育时期垄作覆盖与平作均达到极显著差异,不同处理在夏玉米抽雄期土壤呼吸值最高,成熟期最低。从冬小麦和夏玉米生长后期土壤温度（X）与土壤呼吸强度（Y）日变化看,两者呈显著线形关系,其直线回归方程分别为：Y=0．1704X-0．6372（R^2=0．882＊＊）,Y=0．1039X＋1．2073（R^2=0．8802^＊＊）。显然,同传统的种植模式相比,雨养条件下垄作秸秆覆盖保护性耕作技术模式增大了向大气环境释放CO2温室气体的数量。     

华北低山丘陵区绿豆和玉米农田土壤呼吸动态研究

不同作物覆被下的土壤呼吸研究是农田生态系统碳循环的重要研究内容.基于气体红外分析技术,2006年对华北低山丘陵区绿豆和玉米农田的土壤呼吸进行观测,并分析两种农田生态系统土壤呼吸的日动态和季节变化特征及其影响机制.结果表明,绿豆全生育期(7月15日-10月3日)的平均土壤呼吸速率为2.11 μmol·m-2·s-1,显著大于玉米的1.90μmol·m-2·s-1(P＜0.05).两种植被覆盖下的土壤呼吸均呈现明显的季节变化规律,最大值均出现在8月9日,玉米土壤呼吸的季节变化振幅大于绿豆.统计分析表明,土壤温度是绿豆和玉米生态系统土壤呼吸动态变化的主要影响因子,van't Hoff模型和Arrhenius模型模拟的决定系数均超过0.73,土壤呼吸与土壤水分的相关关系不明显.绿豆和玉米土壤呼吸的温度敏感性指数Q10分别为3.31和2.16,Arrhenius模型模拟效果略优于van't Hoff模型,玉米土壤的活化能(79.41kJ·mo1-1)大于绿豆土壤(55.72kJ·mol-1).     

基于作物水分亏缺指数的黄淮海平原夏玉米全生育期干旱分布特征

黄淮海地区是夏玉米主产区,又是受旱最严重的地区之一,明确该区域干旱发生规律,采取相应防灾减灾措施对粮食保产具有重要意义。利用黄淮海地区1981−2015年76个气象站点数据,以作物水分亏缺指数（CWDI）作为干旱指标,根据《北方夏玉米干旱等级》标准对各区域进行干旱等级划分,并计算干旱发生频率和影响范围,通过ArcGIS实现站点数据的空间插值,分析该区域夏玉米干旱时空演变规律。结果表明：（1）1981−2015年夏玉米各生育期内CWDI总体表现为先下降后上升的趋势,播种−出苗期和抽雄−乳熟期干旱发生频率最高,2011−2015年夏玉米干旱有加重趋势,其中河北南部、河南北部及山东夏玉米生育期内CWDI值最高;（2）黄淮海地区夏玉米生长季以轻旱为主,其次是中旱,重旱和特旱发生频率较低,研究区域干旱发生频率北部高于南部,西部高于东部,河南、河北、山东大部、安徽和江苏受干旱影响较大。（3）播种−出苗期特旱站次比最高,其余生育阶段均为轻旱站次比最高。     

夏玉米生长盛期农田土壤CO2排放的研究

对华北平原典型农田夏玉米生长盛期土壤排放CO_2的试验结果表明,秸秆覆盖增加土壤C的排放,比未覆盖秸秆约增加10％。土壤CO_2排放通量的日变化为单峰型,峰值出现在12:00～16:00,变化区间为109～170μg/m~2·s(秸秆覆盖)和97～128μg/m~2·s(未覆盖)。土壤CO_2排放与温度(5cm地温)有显著相关关系,但与土壤湿度关系较复杂。夏玉米生长盛期土壤CO_2排放通量高于初期和后期,8月2日土壤CO_2排放通量为9月15日的1.42倍(秸秆覆盖)和1.32倍(未覆盖),土壤CO_2排放的日进程为6:00～18:00排放量占全天总排放量的63.5％(秸秆覆盖)和57.9％(未覆盖)。     

沟灌夏玉米棵间土壤蒸发规律的试验研究

棵间土壤蒸发是农田土壤耗水的重要组成部分。该文采用两种规格的微型棵间蒸发皿(Micro-Lysimeter)分别测定沟灌夏玉米田沟、垄土面蒸发量,并对沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发与作物蒸腾变化规律进行了试验研究,分析了相对棵间土壤蒸发强度与土壤含水率的关系以及棵间土壤蒸发强度与作物叶面积指数的关系。结果表明,沟灌条件下夏玉米棵间土壤蒸发量占全生育总耗水量的33.06%～34.35%,棵间土壤相对蒸发强度与表层土壤含水率和作物叶面积指数之间均呈现良好的指数函数关系,灌溉或降雨后2～3 d内土壤蒸发强度较大,受大气蒸发力影响明显。因此,在不影响作物蒸腾的条件下减少表层土壤的湿润面积和湿润次数是减少棵间土壤蒸发、提高作物水分利用效率的主要技术途径与措施。     

深蓄灌溉对夏玉米农田水分动态的影响

为探究深蓄灌溉利用汛期雨洪资源补充土壤水和地下水的可行性,于2020年6—10月在玉米田间小区开展试验研究,监测不同计划储水深度(T1:H_p=60 cm; T2:H_p=90 cm; T3:H_p=120 cm; T4:H_p=150 cm; T5:H_p=180 cm)且以饱和含水率为灌水上限的一次深蓄灌溉条件下土壤水分动态变化特征,研究量化补充土壤水的农田水分动态,为制定有效补给土壤储水的深蓄灌溉制度提供依据。结果表明：深蓄灌溉可有效补充农田土壤水分,灌溉10天后不同处理0—200 cm土层平均含水率增幅范围为11.90%～40.85%,T5处理含水率增幅最高;随着计划储水深度的增加,夏玉米农田蒸散量先增加后降低最后上升至最高水平,在计划储水深度为90 cm的处理达到最大;计划储水深度为60,90 cm时,补充水量主要用于补给浅层土壤和农田蒸散,不利于进行土壤储水;计划储水深度为120 cm以上时,灌水及降雨对深层土壤水分补给量达243.39 mm以上,占总供水比重27.29%以上...     

秸秆还田方式和氮肥类型对黄淮海平原夏玉米土壤呼吸的影响

为了研究黄淮海平原不同秸秆还田方式和施氮类型对夏玉米农田生态系统土壤呼吸的影响,于2010年6—10月,采用LI-COR-6400-09土壤气室连接红外线气体分析仪(IRGA)对玉米农田行间掩埋秸秆区的土壤呼吸作用进行了连续测定。结果表明,常规施肥下,玉米生育期内秸秆行间掩埋处理(ISFR)的平均土壤呼吸速率显著高于秸秆移除(NSFR)和秸秆覆盖(SFR)处理(P<0.05)。秸秆行间掩埋配合施用化学氮肥处理中,配施50.4 kg(N).hm 2处理(ISF3)的平均土壤呼吸速率为(178.85±46.60)mg(C).m 2.h 1,显著高于配施33.6 kg(N).hm 2处理(ISF2)的(124.11±23.18)mg(C).m 2.h 1(P<0.05)。秸秆行间掩埋配合施用鸡粪处理中,鸡粪施用量为33.6kg(N).hm 2(ISOM2)处理的平均土壤呼吸速率为(208.08±31.54)mg(C).m 2.h 1,施用16.8 kg(N).hm 2(ISOM1)和50.4 kg(N).hm 2(ISOM3)处理的为(135.07±21.97)mg(C).m 2.h 1、(171.43±43.31)mg(C).m 2.h 1,相比ISOM2处理,ISOM1和ISOM3处理的平均土壤呼吸速率降低了35.09%和17.61%。ISOM2处理玉米季CO2排放累积量为499.39 g(C).m 2,显著高于ISF2处理的297.86 g(C).m 2。秸秆行间掩埋配合施用化学氮肥对土壤呼吸速率的影响小于配合施用鸡粪的影响,配合施用16%总氮的鸡粪,即33.6 kg(N).hm 2时C/N比最适宜土壤微生物的代谢活动。     

玉米农田生态系统土壤呼吸作用季节动态与碳收支初步估算

从2005年4月底到9月底对玉米农田生态系统的土壤呼吸作用进行了连续观测.结果表明: 2005年玉米生长季土壤呼吸速率均值为3.16 μmol (CO2)·m-2·s-1, 最大值为4.77 μmol (CO2)·m-2·s-1, 出现在7月28日, 最小值为1.31 μmol (CO2)·m-2·s-1, 出现在5月4日.通过建立土壤呼吸速率与玉米根系生物量的回归方程, 对土壤异养呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行间接估算.玉米生长季中, 土壤异养呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在36.4%～56.9%之间波动, 均值为45.5%.假定玉米果实和秸秆中的碳在收获期间未从农田中转移走, 2005年整个生长季中玉米农田生态系统的碳收支为-1 127.0 g (C)·m-2, 碳交换速率在0.52～ -18.05 g (C)·m-2·d-1之间波动.玉米生长初期, 玉米农田生态系统表现为碳的弱源; 玉米播种后36 d一直到收获, 玉米农田生态系统表现为碳汇.     

夏玉米-冬小麦轮作期土壤呼吸的温度敏感性分析

研究土壤呼吸和温度敏感性(Q₁₀)的季节变化对丰富农田土壤的碳循环理论具有重要理论和现实意义。采用动态密闭气室法于2018年6月-2019年6月连续监测北京夏玉米-冬小麦轮作期间农田土壤呼吸速率,研究不同作物生育期Q₁₀值和土壤呼吸变化特征,综合分析土壤温度和土壤含水率对土壤呼吸的影响。结果表明:日内尺度上不同作物生育期土壤呼吸变化均呈单峰型,对土壤温度昼夜变化的响应关系呈顺时针近椭圆曲线;Q₁₀具有明显的季节变化特征,夏玉米苗期、拔节-抽雄、开花-成熟3个时期Q₁₀分别为2.27、6.13、1.28,在整个夏玉米季,土壤体积含水率在19.52%～45.43%变化,水分解释了50%的土壤呼吸变化(P<0.05),临界值土壤体积含水率为27.84%(田间持水量的83.83%),土壤温度只能解释夏玉米季土壤呼吸速率变化的3%(P>0.05),Q₁₀为1.29。冬小麦出苗-分蘖期、越冬期、返青-拔节期、孕穗-抽穗期、开花-成熟期Q₁₀分别为4.17、...     

黄淮海地区夏玉米株型结构特征分析

利用抛物线法对夏玉米株型结构进行了计算机模拟，结果表明该方法可以较为准确地模拟出夏玉米株型结构特征，其要求确定的参数较少因而使用非常方便。利用抛物线法对黄淮海地区3种典型品种的夏玉米群体株型结构特征进行了全面系统的测定分析，给出了平展型沈丹7号、一般型掖单13号以及竖立型掖单4号不同生育期的叶面积密度分布函数，并对比了3个品种的叶倾角倾斜指数随生育期的变化特点，从而为黄淮海地区夏玉米农业气候资源数值模拟提供了最基本的重要模型参数，同时也为农学领域内玉米耕作栽培及育种提供了一定的理论依据。     

环青海湖地区天然草地土壤水分动态研究

通过对青海省铁卜加牧业气象试验站1987-1996年土壤含水率观测资料的分析,对天然草地土壤含水率随时间、土层深度的变化规律及各时段土壤含水率与降水的关系进行了初步研究.分析表明：春季解冻时土壤含水率主要取决于上年度封冻前的土壤水分贮存量和冻结与解冻过程中的平衡调节作用,据此可建立主要土壤层含水率预报方程;牧草返青期间土壤含水率平均状况既与当时的降水量有关,又与上年乃至前年的降水量存在显著的相关性,并建立了春季土壤含水率平均状况的长期预报模式;年度土壤含水率既与当年降水量有关,也与上年度降水量有较大关系,降水对土壤含水率存在时间和深度上的滞后效应;年度土壤含水率随土层深度呈现出明显的规律性,在40-70cm形成相对高湿土壤层;在环青海湖半湿润气候区,土壤水分不能充分满足牧草生长发育的需要.     

东北黑土区土壤容许流失量与水土保持治理指标探讨

在明确土壤容许流失量概念与意义的基础上，指出了我国东北黑土区现行的土壤容许流失量标准存在的不足。参考国内外土壤容许流失量制定的影响因子，以成土速率、水土流失类型与强度、土层厚度为主要参考指标，并提出以我国现行及未来一定时期内，水土保持实践中可能达到的限制土壤侵蚀的极限，作为确定东北黑土区土壤容许流失量的重要参考指标。综合考虑对黑土区内72条小流域水土保持实践的调查结果，初步确定了东北黑土区主要水土流失类型区土壤容许流失量指标及水土保持治理指标。     

长期不同种植模式对东北黑土微生物群落结构与土壤理化性质的影响

利用长期定位试验资料,评价了东北黑土增施有机肥条件下玉米连作(CMC)、玉米-大豆轮作(MSR)和大豆连作(CSC)等种植模式对土壤微生物数量与结构、土壤理化性质的影响及其相互关系。结果表明:0~40 cm土层内,土壤微生物总量呈CMCMSRCSC趋势,且差异显著(P0.05);细菌数量占微生物总量的比重呈CMCMSRCSC的趋势,而真菌和放线菌所占比重均呈CSCMSRCMC的相反趋势;CMS处理下的土壤容重最低,但土壤有机碳、全氮、有效氮、有效磷含量均显著高于其他处理;相关分析发现细菌和放线菌数量与土壤容重显著负相关,但与土壤有机碳、全氮、有效氮显著正相关,而真菌数量占微生物总量的比例则与土壤容重显著正相关,与土壤有机碳、全氮、有效氮显著负相关。综上所述,长期玉米连作结合有机肥施用,有利于改善土壤理化性状,增加土壤微生物数量,但以细菌增加为主,微生物多样性呈下降的趋势。     

不同玉米秸秆还田量的土壤大型动物夏季群落动态特征

摘 要 调查不同玉米秸秆还田量下农田大型土壤动物群落动态特征,于2016年6—9月玉米生育期内进行,采用手拣法捕获土壤动物。结果表明：共捕获大型土壤动物2 681只,隶属于41个类群。方差分析显示,13 500 kg?hm-2还田处理(SR4)显著提高了大型土壤动物个体数,12 000 kg?hm-2还田处理(SR3)显著提高了大型土壤动物类群数。多样性表明：多样性指数和丰富度指数随玉米生长季总体呈现出先增加后下降的趋势;均匀度指数随玉米生长季总体呈现出下降的趋势;优势度指数总体与多样性指数变化趋势相反,随玉米生长季呈现出先下降后增加的趋势。垂直分布表明：随玉米的生长时期的推移,表层0~10 cm土层的大型土壤动物有向10~20 cm土层下移的趋势。功能群特征表明：捕食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现先增加后下降的趋势;植食性和腐食性大型土壤动物个体数随玉米生长季呈现增加的趋势;杂食性大型土壤动物个体数在玉米生长季无明显变化。RDA分析表明：受农田土壤环境因子影响较大的大型土壤动物类群主要是研究区的优势类群,大型土壤动物的个体数与土壤有机质含量和土壤含水量关系紧密。总体上,玉米秸秆还田影响地表土壤的微环境,进而影响了大型土壤动物群落的组成、分布特征和功能群,玉米秸秆还田有益于农田大型土壤动物功能群的发展。     

太湖流域典型设施蔬菜地土壤结构特征研究

以太湖地区稻田、露天菜地和设施菜地为研究对象,采集耕层和犁底层土壤进行理化分析,以土壤大孔隙(>50μm)和水稳性团聚体表征土壤结构,通过与当地传统的稻田和露天蔬菜地两种土地利用方式进行对比,研究设施菜地土壤结构的变化特征,并分析其影响因子。结果表明:设施蔬菜种植显著增加了土壤大孔隙,并提高了土壤团聚体的稳定性,大孔隙方面主要增加了耕层(0～15 cm)50～500μm和>500μm团聚体的孔隙度,其孔隙度与稻田土壤相比分别提高了133%和141%,与露天菜地土壤相比分别提高了120%和50.4%;土壤团聚体表现为小团聚体减少,大团聚体增加,相比于稻田和露天菜地,耕层水稳性团聚体平均重量直径(MWD)提高了72.3%和26.6%,团聚体破坏率(PAD)降低了46.5%和37.8%;犁底层MWD分别提高了83.9%和78.1%,PAD降低了42.9%和44.8%。相关分析表明,土壤结构参数与有机质含量和砂粒粉粒含量显著相关。研究区土壤质地为粉砂壤土,质地轻,设施菜种植中有机肥施用量倍增,有机质含量显著提高,有利于增加设施菜地土壤的大孔隙,增加大团聚体含量,提高团聚体稳定性。轻...     

基于作物空间物候差异提取黄淮海夏玉米种植面积

考虑大区域内不同纬度间玉米物候差异,利用MODIS EVI时序曲线提取黄淮海夏玉米种植面积。基于Landsat影像和MOD13Q1数据集,提取参考区夏玉米MODIS EVI时间序列曲线;根据研究区内农业气象站夏玉米生育期观测数据,构建夏玉米各物候期与纬度的关系,以纬度作为参数修正参考区夏玉米MODIS EVI时序曲线,获取研究区夏玉米EVI标准时序曲线,结合平均绝对距离（MAD）和p-分位数法提取黄淮海平原夏玉米面积。结果表明,利用遥感影像提取的北京、天津、河北、河南以及山东夏玉米面积分别为125.3×103、162.6×103、2231.8×103、2963.6×103和2731.9×103hm2,各省提取精度均达到80%以上。在市级尺度上,决定系数R2为0.82,均方根误差RMSE为147.8×103hm2;在县级尺度上,决定系数R2为0.62,均方根误差RMSE为17.7×103hm2。说明利用本方法能够准确有效地提取大区域内夏玉米种植面积,为其它农作物在大范围内估计种植面积提供新思路。     

东北典型黑土区土壤可蚀性K值研究

土壤可蚀性因子K是表征土壤性质对侵蚀作用敏感程度的指标,对K值准确估算是构建土壤侵蚀模型的前提。研究以试验小区的野外观测资料和室内土壤理化性质分析数据为基础,运用通用土壤流失方程和诺谟公式分别实测和估算K值。结果显示,实测值均大于估算值,说明现有K值估算模型不能直接应用于东北典型黑土区。但分析发现实测值与估算值之间具有良好的线性相关,可建立回归方程,以此来修正诺谟公式。利用修正诺谟公式估算东北典型黑土区内不同地区及不同资料占有情况下的土壤可蚀性K值,并编制K值空间分布图。研究成果可以为东北典型黑土区土壤侵蚀模型构建及水土保持提供基础资料。     

论黄淮海平原农业综合开发的生态农业之路

本文论述了黄淮海平原农业综合开发必须走生态农业之路，指出要解决该区农业开发中面临的矛盾和问题，必须根据当地特点，对农业综合开发的概念有一个全新的理解，并提出了在该区开展生态农业建设的主要内容和原则以及生态农业的主要优化模式与工程技术措施。