土壤水盐信息及作物生育指标空间结构性分析

在田间系统采样研究基础上,将影响系数法进行补充后应用到对特异值处理中,运用地质统计学原理探讨了小尺度条件下土壤水盐信息及株高、茎粗两生育指标的空间结构性并建立了变差函数模型.结果显示各信息均具有较明显的区域化变量特征和较好的空间结构性,可用区域化变量理论来分析研究,且经特异值处理后C0值有了不同程度的降低,弥补了单纯采用经典概率统计法对作物生育指标进行分析的不足,对作物信息进行空间结构性和定量化研究为精确农业的实施提供必要的技术支撑.     

作物生育指标空间变异性套合结构模型的建立

本文通过田间系统采样，运用地质统计学原理探讨了株高、茎粗两生育指标的空间结构性，并建立了东西、南北、东北、西北四个方向的变差函数模型。结果显示两变量具有较明显的区域化变量特征和较好的空间结构性。且变差函数模型为带状异向性。运用模型迭加的方法建立了所研究变量的带状各向异性套合结构模型。     

土壤水盐信息的稳健性分析

本文根据区域水环境预测中水盐监测与评价的要求，进行了水盐空间变异性与稳健变异函数的研究。利用内蒙古河套灌区内一个试验区春季水盐采样数据，计算了传统地质统计学变异函数，进行了剔除特异值后计算变异函数的尝试，并直接计算了两种稳健变异函数，通过计算与分析表明，稳健地质统计学方法可以移植到农田水利与水土科学中应用。     

"土壤水盐信息空间变异性与条件模拟预测研究"取得重大成果

12月26日由水建院陈亚新教授主持的完成的“土壤水盐信息空间变异性与条件模拟预测研究”通过了国内同行专家的评审鉴定,专家组一致认为：该成果具有“将普通克立格法应用于外推估计,拓展了该方法应用范围”等6项创新,具有突出的学术特色,重要的学术价值和广泛的应用前景,总体上达到了国际先进水平。     

盐碱地改良措施对盐荒地土壤盐分及油葵产量的影响

以工业废渣—脱硫渣农业资源化利用为切入点,结合传统的盐碱地改良措施,通过田间小区试验研究盐碱地4种改良措施对盐荒地的改良效果,评价了单项措施和组合措施的效应。结果表明,盐碱地4种改良措施中,洗盐措施对0~40 cm土层的土壤脱盐效果明显优于其他3种措施,施用脱硫渣结合洗盐对盐荒地土壤改良效果明显,深松和施肥措施对提高油葵出苗率可起到促进作用。     

咸水滴灌条件下土壤盐分运动规律

选择新疆尉犁县土壤含盐量较高的当年造林地,利用咸水进行滴灌,比较研究了4个月间不同灌溉量的土壤盐分变化,并对一个灌溉周期内灌溉前及灌溉后168 h时段,距滴头不同距离的土壤剖面盐分运移规律进行观测.结果表明:咸水滴灌,地表积盐现象明显,在0～10 cm土壤湿润区内部可形成一个低盐区,适宜林木根系发育;灌溉周期相同,单次灌量越大,盐分会被淋洗的更远,滴头附近积盐程度越轻;在一个灌溉周期内,盐分先向下和向内移动,后向表层和外侧移动.     

两种植被覆盖度下土壤水分和盐分的空间变异性研究

[目的]裸地和植被覆盖地土壤剖面平均水盐含量的空间变异特征.[方法]应用统计学方法、聚类分析法和相关分析法,以奇台绿洲-荒漠交错带典型盐渍化地为研究区进行对比分析.[结果]裸地和植被地土壤水盐都服从正态分布,土壤盐分均属中等变异性,具有较强的空间自相关性.裸地土壤含水量属弱变异性,具有中等强度的空间自相关性;植被地属中等(偏弱)变异性,具有较强空间自相关性.裸地的相关距离仅是植被覆盖地的1/10左右.随着土层深度的增加,两者土壤盐分活跃程度变化依次为:活跃层、次活跃层和较稳定层.土壤水分的变化及其与盐分的关系则不一致,裸地是以受随机性因素影响较大的表层最为活跃,其与盐分的相关性也较差;而植被地是以中下层(60～80 cm)最为活跃,其与盐分呈极显著正相关性.[结论]由于随机性因素和结构性因素(如植被、微地形等)的影响,两种植被覆盖度下的土壤水盐的空间变异表现出明显的差异性;也反映出植被对土壤水盐分布及影响水盐分布的随机性因素均具有显著的作用力及反作用力.     

初始含水率对微润灌土壤水盐运移的影响

为探明微润灌对土壤水盐运移的影响,以南疆盐碱土为研究对象,采用室内模拟试验,分析了不同初始含水率(0%、4%、8%、12%)条件下微润灌土壤水盐分布特征。结果表明,土壤累计入渗量及平均入渗率均随着土壤含水率的升高而逐渐下降,成负相关关系;不同初始含水率湿润体在垂直方向上均处于微润带埋设位置偏下,水平方向上成左右对称关系;土壤初始含水率对湿润锋运移距离及湿润体的大小影响较小;随着初始含水率的逐渐增大,等值线图逐渐变疏,土壤水势梯度降低;初始含水率对湿润体内平均含水率影响较小;土壤脱盐区范围及脱盐率随着初始含水率的增大逐渐降低,两者成负相关关系。     

干旱胁迫对水稻生育性状与生理指标的影响

为了明确水稻不同生育阶段干旱胁迫对生育性状及生理指标的影响,以‘农大3号’（生育期145天）品种为试验材料,利用盆栽的形式,人工控制土壤水势(-75 kPa),分别在水稻不同生育阶段进行了干旱胁迫对水稻生育和生理指标影响的试验研究。结果表明,分蘖期干旱单穴有效穗数减少6.05~9.52个,干旱越早影响越大。无论任何时期干旱胁迫,处理过后均可以导致干物重下降,成熟期下降幅度为11.20~25.94 g/穴,孕穗期>分蘖期>出穗后各时期。叶面积指数的下降则是体现在干旱过后的下一阶段上,随着CK区基部叶片的衰老与黄化,各处理的叶面积指数逐步与CK接近,干旱越早,生育后期差异就越小。干旱对功能叶片（顶部3叶）长度的影响主要体现在分蘖后期、孕穗前期和孕穗中期,这3个阶段干旱,会明显导致顶部3片功能叶片变短。干旱对灌浆期剑叶和倒2叶的光合速率的影响主要体现在分蘖期和孕穗期,孕穗期>分蘖期>出穗期、灌浆期,剑叶光合速率降低幅度为3.25%~26.50%;倒2叶与剑叶的趋势一致,比CK下降3.93%~39.66%,下降幅度大于剑叶,乳熟期、蜡熟期干旱,测定时尚未进行干旱处理,两片叶的光合速率略高于CK。无论任何时期干旱胁迫,干旱过后都会导致叶绿素含量(SPAD)上升。水稻不同生育阶段干旱胁迫,均能导致单穴有效穗数下降、生物产量降低、功能叶片变短、LAI降低、光合速率下降,最终导致产量下降3.57%~50.79%。     

沙漠-河岸过渡带土壤养分与盐分的空间变异

以库布齐沙漠与黄河河岸之间这一具有重要生态学功能和价值的过渡带为研究对象,利用地统计学方法对其A、B、C3层土壤的全氮、速效磷、速效钾、全盐、pH、有机质等进行了分析。结果表明,过渡带土壤都较为贫瘠,且其土壤养分和盐分有随深度增加而降低的趋势;除速效钾含量较高外,有机质和氮严重缺乏,磷分布极不均匀;绝大部分土壤属于碱性至强碱性,且盐碱危害较重,盐分类型以碳酸盐和氯化物为主。A层与其他两层相比,随机作用与小尺度控制作用占明显优势,而相关尺度与空间异质性的差异较大;即A层土壤要素空间异质性的形成,过程与作用更具趋同性,而尺度与格局却更具有趋异性;其导因是风沙流在过渡带所产生的随机作用以及此后形成的反馈作用,土壤元素的地球化学循环和生物地球化学循环的途径各异也是其重要原因。     

磁化水在盐渍化土壤中的入渗和淋洗效应

【目的】土壤盐渍化是影响干旱区绿洲农业生产的主要障碍因素,磁化水灌溉改良土壤可以追溯到20世纪60年代。在室内土柱模拟及田间膜下滴灌条件下对比研究不同磁处理水灌溉对土壤水分入渗及淋盐作用的影响,旨在提出一种高效降低土壤盐分的新技术。【方法】采用室内土柱模拟和田间小区滴灌相结合的试验方法,土柱模拟试验磁感应强度设4个处理：分别为0、100、300和500 mT,采用由上向下入渗,入渗至整个土柱2/3处停水、取样,研究不同磁感应强度处理的水对土壤入渗、土壤剖面含水量及盐分运移的影响,小区试验分别为普通水滴灌（CK）、磁化水滴灌(T),磁感应强度为300 mT,试验在测坑内完成,测坑面积6.67 m2,研究滴灌条件下磁化水灌溉对土壤水分渗漏及盐分分布的规律。【结果】土柱试验结果表明,磁化水可加快土壤水分入渗,与对照组相比,300 mT磁处理水可显著提高土壤湿润锋运移速度。在入渗时间为360 min时,0 mT和300 mT的湿润锋深度分别为17.0和18.5 cm;磁化水可加速土壤盐分向下运动,入渗结束后0 mT和300 mT处理在土层28 cm处的电导率值分别为10.9和12.7 mS•cm-1,Cl-含量分别是17.95和25.04 g•kg-1,Na+含量分别是4.61和5.55 g•kg-1,300 mT处理较对照（0 mT）分别增加了16.5%、39.5%和20.4 %。小区试验结果表明磁化水灌溉可显著提高土壤水分渗漏量,CK、300 mT处理（T）第一次承接的土壤渗漏液重量分别为18.8和21.9 kg,磁化水处理较对照处理增加16.5%。灌水结束后,0-100 cm土层的土壤脱盐率总体表现为磁化水处理大于对照处理,但各层脱盐率有所差别。对照和处理土壤表层0-20 cm脱盐率分别为13.8 %和23.2 %,深层土壤80-100 cm脱盐率为11.6%和29.8%。【结论】磁化水灌溉可加速土壤水分的向下运动,加快土壤盐分向下运移,表明磁化水灌溉有利于将更多的盐分淋洗出土体,300 mT磁处理效果最佳。磁化水滴灌为改良盐渍化土壤提供了一种操作简便快速、低投入与高效的方法,为在新疆大面积盐渍化土壤上应用提供了理论依据和技术支撑。     

夏玉米根系与土壤硝态氮空间分布吻合度对水氮处理的响应

【目的】根系是玉米吸收氮素营养的主要器官。在大田条件下,对夏玉米根系生长分布、根系与土壤硝态氮空间吻合度对不同水氮处理的响应,以及根系与土壤硝态氮空间吻合度指标的有效性进行研究,用以了解其时空分布及与土壤氮分布的吻合情况对玉米氮素吸收利用的影响。【方法】2011—2015年,设置不灌水+不施氮(W0N0)、不灌水+300 kg N·hm~(-2)(W0N1)、不灌水+360 kg N·hm~(-2)(W0N2)、大喇叭口期灌水+不施氮(W1N0)、大喇叭口期灌水+300 kg N·hm~(-2)(W1N1)、大喇叭口期灌水+360 kg N·hm~(-2)(W1N2)共6个水氮处理。各施氮处理下拔节期施氮30%、大喇叭口期施氮70%。大喇叭口期灌水量为750 m~3·hm~(-2)。在2015年玉米生长季,分别于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、吐丝后20 d和成熟期在玉米种植行和行间采集0—50 cm土体样品(每10 cm一层),测定夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量,并计算根系与土壤硝态氮空间吻合度。在成熟期采集植株样品,分析玉米氮素吸收量。【结果】随着玉米生育进程,种植行和行间0—50 cm土壤剖面夏玉米根长密度、根干重密度和硝态氮含量均表现出先升高后降低的趋势,根长密度和根干重密度峰值出现在吐丝后20 d,而土壤硝态氮含量峰值出现在大喇叭口期。在0—360 kg·hm~(-2)的范围内,夏玉米根长密度和吐丝期之前土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增加,但玉米根干重密度和吐丝期之后土壤硝态氮含量先升高后降低,峰值出现在施氮300 kg·hm~(-2)处理。大喇叭口期灌水可以提高夏玉米生育后期根长密度和根干重密度,但降低了土壤硝态氮含量。随着土层加深,种植行夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD1-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD1-N)总体呈降低趋势,行间夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD2-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD2-N)总体呈先增加后降低趋势,峰值出现在10—30 cm土层。随着玉米生育进程,各土层RLD1-N、RWD1-N和RWD2-N以及0—40 cm土层RLD2-N呈先升高后降低变化趋势。与不施氮处理相比,施用氮肥提高了RLD1-N、RLD2-N、RWD1-N和RWD2-N。施氮量从300 kg·hm~(-2)增加至360 kg·hm~(-2)时,降低了0—30 cm土层RLD2-N、0—20 cm土层RWD1-N以及拔节至吐丝期间RLD1-N和0—20 cm土层RWD2-N,提高了40—50 cm土层RLD2-N、20—50 cm土层RWD1-N以及吐丝期之后的RLD1-N和RWD2-N。夏玉米种植行和行间根长密度和根干重密度与其硝态氮含量的吻合度与产量极显著正相关,但与氮素利用效率极显著负相关,且其相关性优于根长密度和根干重密度与产量及氮素利用效率的相关性。【结论】在大田条件下,施用氮肥可以提高夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量以及夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。但施氮量超过300 kg·hm~(-2)时会降低夏玉米生育前期上部土层的夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。根系与土壤硝态氮空间吻合度可以作为研究夏玉米氮素利用效率的有效指标。     

向日葵对盐胁迫的反应及其抗盐机理的研究进展

通过总结近年来国内对于向日葵在盐胁迫下的反应机理的研究,从种子、形态发育、光合作用、水分代谢和呼吸作用等方面综述了盐胁迫下向日葵的生理生化反应,并在此基础上概括了盐害条件下向日葵的三大耐盐机制,即渗透调节、离子摄入和‘区域化以及拒盐与离子的选择吸收机制。