膜下滴灌棉田土壤水盐运移简化模型

滴灌农田土壤盐分积累是关系到这一方式是否可持续的重要问题,数值模拟是研究这一问题的重要手段,然而目前缺乏针对这一问题的可用模型。该文构建了一个滴灌土壤水盐运移简化模型,通过将膜下滴灌土体划分为若干单元格,通过滴灌入渗饱和湿润体形成、毛管扩散运移2个过程实现滴灌土壤水盐运移模拟,该模型包含有降水再分配、根系吸水、土壤蒸发等水文过程。于2010年在新疆石河子大学灌溉试验站微咸水滴灌试验,对构建的模型进行校正和验证,结果显示,该模型较好地模拟了膜下滴灌土壤水分与盐分运移过程以及土壤盐分积累特征,研究结果可为膜下滴灌条件下棉田土壤盐分积累及其影响因子研究提供基础。     

北疆棉区长期膜下滴灌棉田土壤盐分时空变化与次生盐渍化趋势分析

选择棉花覆膜滴灌条件下长期连作棉田这一本区域典型的耕作栽培模式为研究对象,在石河子灌区设置膜下滴灌棉田土壤次生盐渍化定位监测试验,采用定位定时分层取样技术研究北疆滴灌棉田土壤盐分时空动态变化。结果表明,棉花整个生育期土壤盐分在水平方向上呈现明显的分区(脱盐区和积盐区)分布特征,膜内0~40 cm土壤盐分能维持在较低水平,脱盐效果显著,而膜外0~40 cm土壤盐分呈持续积盐趋势,40 cm以下各土层盐分变化幅度不大;土体垂直方向40~60 cm土层形成一个积盐区;各土层盐分随着地下水埋深的加大,土壤积盐率迅速降低;监测表明0~40 cm耕层土壤存在碱化倾向,土壤pH值年均递增0.09,年均积盐0.36 g/kg,照此积盐速度,轻度盐渍化耕地达到强度次生盐渍化水平(总盐含量20~30 g/kg)需要40~70年,达到中度次生盐渍化水平(总盐含量10~20 g/kg)需要15~40年。     

典型绿洲灌区长期膜下滴灌棉田根区土壤盐分及离子变化特征

通过对新疆典型灌区5块(1998地块、2002地块、2004地块、2006地块和2008地块)不同膜下滴灌应用年限农田进行连续4年的定点监测,每块地每月分别在膜内毛管处、棉花窄行中点、膜外两膜中点3个位置取样测试从地表向下0-60cm深处土样的盐分及离子含量,揭示长期膜下滴灌农田根区土壤盐分演变趋势。结果表明,在现行灌溉制度条件下,根区土壤盐分平均值、最大值、盐分方差和标准差均随膜下滴灌应用年限延长呈降低趋势,根区盐分平均值与膜下滴灌应用年限符合Allometric1指数函数模型,滴灌应用1~3年,相对荒地脱盐率可达85%左右,滴灌应用3~10年盐分降低趋势明显,滴灌10~15年相对荒地脱盐率稳定在95%左右。根区土壤盐分中Na+与Cl-2种离子含量随膜下滴灌年限延长而降低趋势明显,滴灌5年以后降低缓慢,年均含量低于0.15g/kg,脱盐率稳定在80%~90%之间,滴灌8~15年相对稳定;根区盐分离子组分中主要是Na+与Cl-,随滴灌应用年限延长而降低,其次是Ca2+、SO2-4、Mg2+3种离子,其他离子含量随滴灌应用年限延长无明显变化特征。根区盐分及离子降低的主要原因在于当地的灌溉制度,坚持现行的灌水制度虽然有利于膜下滴灌长期可持续应用,但应适当减少花铃后期及吐絮期的灌水定额以节约水资源。     

基于SHAW模型的科尔沁草甸地冻融期土壤水热盐动态模拟研究

[目的]探讨季节性冻融期土壤水热盐动态变化及其机理,对干旱半干旱地区土壤盐渍化防护与治理提供一定的理论依据。[方法]以科尔沁草甸地为研究对象,利用2013年11月至2014年5月科尔沁左翼后旗阿古拉生态水文试验站草甸地试验点的水热盐观测资料,通过SHAW模型进行仿真模拟分析。[结果]模型对土壤热量和盐分的模拟结果较好,模拟期土壤水分模拟的标准偏差(root mean square error,RMSE)为0.02~0.07。受草甸地地下水位影响,模型对含水率的模拟结果偏差较大,但其标准偏差及平均偏差均处于允许范围内。[结论]将SHAW模型作为相关研究仿真模拟的优选模型,可以弥补人工观测数据间断或缺失的不足,可以被借鉴定量模拟预测农田在自然条件下的垂向一维冻土—非冻土系统内的水热盐迁移状况。     

棉田膜下滴灌年限对土壤盐分累积的影响研究

针对新疆土壤盐碱化开发利用和防治土壤次生盐渍化的问题,以新疆121团不同滴灌年限棉田作为研究对象,通过试验得出棉田在膜下滴灌条件下土壤盐分累积规律.结果表明:滴灌条件下,土壤垂直方向上60～80 cm土壤表现积盐.灌后地表0-5 cm土壤容易返盐;水平方向上土壤盐分随着距滴头距离的增加而增加.土壤盐分在生育期的变化遵循"盐随水动"的规律,膜内土壤与膜间土壤的盐分变化具有明显差别,生育期结束时,膜间0-20 cm土层盐分累积显著.随着膜下滴灌年限的延长,土壤盐分在灌前累积的层次逐渐向地表迁移,吐絮期时土壤垂直剖面各个层次之间盐分差异极显著,呈现表层和底端盐分含量大,中间盐分小的分布特征,滴灌年限相差6～7 a的棉田0-100 cm深度内盐分总量差异达到显著水平,并且土壤盐分随膜下滴灌年限延长呈逐渐累积的趋势.     

不同灌溉制度下河套灌区玉米膜下滴灌水热盐运移规律

为探明干旱地区膜下滴灌玉米土壤水热盐效应及秋浇洗盐灌溉的效果,该文根据2014—2015年进行的田间试验,分析膜下滴灌不同灌溉制度下生育期土壤水分盐分剖面分布特性、土壤温度变化及对玉米产量品质的影响和非生育期洗盐灌溉(秋浇)效果。结果表明,不同滴灌制度下土壤剖面水分、盐分剖面分布极不均匀,盐分均由膜内向膜外地表裸露区定向迁移,趋于膜外地表积累。膜下滴灌土壤温度受气温、玉米叶面积指数、灌水及土壤含水率共同作用。灌水后各处理土壤温度均剧烈下降,2~3 d后恢复,玉米营养生长阶段控制灌水下限为-30 k Pa最有利于土壤温度积累。玉米生育期各处理膜内0~40 cm不积盐,控制灌水下限为-10 k Pa可有效淋滤0~100 cm土壤盐分,而其他处理对0~100 cm土层盐分的影响差异性短期内不明显,需对不同处理长期膜下滴灌的盐分进一步观测。非生育期洗盐灌溉效果显著,秋浇灌黄河水180 mm后,次年春播前0~100 cm土壤盐分平均下降10.86%~26.14%,剖面分布较均匀。河套灌区膜下滴灌土壤盐分调控建议为生育期滴灌灌溉制度和非生育期洗盐灌溉双重调控。玉米生育期灌水下限建议控制为-30 k Pa,非生育期洗盐灌溉由于河套灌区冻融影响及特殊的水文地质条件,膜下滴灌盐分累积到何种程度洗盐灌溉及具体合理的洗盐灌溉制度还需进一步深入研究。     

准葛尔盆地南缘不同土壤质地棉田膜下滴灌盐分运移规律研究

为详细分析准葛尔盆地南缘不同土壤质地棉田膜下滴灌盐分的运移规律,主要从不同生育阶段、滴灌年限、水平方向、垂直方向不同土层、总盐含量与产量的线性关系等5个方面对膜下滴灌盐分的运移进行了分析比对,初步得出:随着生育期的推后,各土层含盐量都有不同程度的加大;垂直方向盐分的积累在0-60 cm土层逐渐增加,60-100 cm土层盐分积累受膜下滴灌影响较小;水平方向背行(露地部分)中央土层处盐分积累最多,滴头处盐分积累最少;不同滴灌年限中滴灌年限越长,棉田中的盐分积累就越多,壤土和砂土中的盐分分布较粘土中的呈更规律的变化;分析认为定期大水漫灌洗盐、做好舂复水工作,以及恢复排碱渠功能是土壤脱盐的必要手段.该研究可以为准葛尔盆地南缘不同土壤质地棉田土壤次生盐渍化防治提供理论依据.     

干旱地区棉田膜下滴灌盐分运移规律

以田间实测数据为基础,研究棉田膜下滴灌对土壤盐分的变化。通过对棉田4个不同的生育期以及不同滴灌年限棉田盐分的变化进行了分析,初步得到,棉田在生育期盐分变化特征是0～20 cm含盐率从播前到苗期减小、盛铃期增大、吐絮期减小的趋势,>40～80 cm从播前缓慢增加、盛铃期～吐絮期逐渐减少;水平方向滴头处盐分累积最少,膜间处盐分累积较多;垂直方向上0～20 cm土层盐分减少,>60～100 cm土层累积程度较大;不同滴灌年限棉田随滴灌年限的延长各层土壤含盐率相应增加并且在>60～100 cm增加的趋势显著,且滴头、行间、膜间的总含盐率是依次增加;>60～100?cm已成积聚盐分的最大区域;在棉花生育期内,0～60 cm土壤呈脱盐状态,60～100 cm土壤呈积盐状态。该结果可为干旱区棉花膜下滴灌水盐的治理与防治提供参考。     

不同种植年限覆膜滴灌盐碱地土壤盐分离子分布特征

为了研究长期覆膜滴灌对土壤化学性质的影响,该文通过时空转化的方法研究了覆膜滴灌种植春玉米1a和2a的盐碱地土壤盐分及盐分离子在0～150 cm土壤削面上的分布特征,同时以试验地附近未种植的盐碱荒地作为对照.结果表明,覆膜滴灌条件下,当滴头下方20 cm处土壤基质势为-10 kPa时,0～40 cm土层土壤盐分含量、各种盐分离子含量、土壤pH值、Cl-/SO24和钠吸附比(SAR)随滴灌种植年限增加向降低.这表明根区土壤环境随种植年限增加逐渐变好,有利于作物生长.与盐碱荒地相比,滴灌种植以后40 cm以下土层Cl-含量、Na 含量、Cl-/SO24、钠吸附比(SAR)均增加了.     

利用GPR多频天线振幅包络平均值法估算滴灌棉田土壤盐分含量

土壤盐渍化问题严重制约着农业经济发展,快速准确地掌握农田土壤的盐渍化信息是盐渍化防治的前提。为准确快速地了解滴灌棉田土壤盐分含量情况,该研究采用探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)多频天线(250 MHz和1 000 MHz)对典型滴灌棉田土壤进行探测,通过GPR振幅包络平均值法(Average Envelope Amplitude,AEA)获取土壤视在介电常数,以Dobson盐渍土介电模型(Dobson dielectric model of saline soil,Dobson)为理论工具,估算滴灌棉田土壤的盐分含量。同时,将视在介电常数、土壤容重、含水率和土壤黏粒含量5个参数设置为模型输入变量,采用多元线性回归方法(Multiple Linear Regression,MLR),建立膜下滴灌棉田土壤盐分反演模型,并使用BP神经网络(Back Propagation neural network,BP)进行模拟预测。最终,以实测盐分为基准,评价MLR模型、BP模型和Dobson模型反演盐分含量的效果。结果表明:1)探地雷达250 MHz和1 000 MHz频率天线AEA法探测的有效深度均为0～30 cm。2)1 000MHz频率天线AEA法获取的介电常数与实测含水量有较好的多项式关系,且实测含水量和反演含水量拟合效果和精度较好,决定系数R~2为0.96,均方根误差RMSE为1.61%,平均误差率MER为7.25%。3)3种盐分反演模型中,Dobson盐渍土介电模型反演精度明显高于其他2种方法,R~2达到0.91,RMSE为0.313 g/kg。因此,利用GPR多频天线AEA法估算滴灌棉田土壤盐分含量是可行且可靠的。该法为反演土壤盐分含量提供新途径,丰富了盐分含量探测的方法及手段。     

秸秆还田结合秋覆膜对半干旱区春玉米的影响

2013-2015年在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站,设置秸秆还田(S)和秸秆还田结合秋覆膜（AM+S）两个春玉米种植处理,其中秸秆还田仅在2013年秋季进行,以裸地种植春玉米为对照(CK)。采用EcH2O土壤水温数据采集器实时观测不同处理的土壤水分和温度动态,结合玉米生长特性,研究秸秆还田结合秋覆膜对春玉米生长和水分利用效率的影响。结果表明,AM+S处理极显著增加了0-50cm土层的地积温和土壤体积含水量,增加了春玉米的耗水量,2014年和2015年春玉米播前1m土层分别较CK多贮水83.92mm和92.68mm。但2014年各处理籽粒产量差异不显著,AM+S处理春玉米水分利用效率显著低于CK和S处理;而在2015年,AM+S处理显著促进了玉米干物质积累,增加春玉米产量,春玉米产量和降水利用效率分别达到13560kg·hm-2、58.52kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理分别同时提高97.96%和62.83%,籽粒产量水分利用效率(WUE)达到47.09kg·hm-2·mm-1,较CK和S处理处理分别提高90.34%和65.58%。本研究表明,在雨养农田较干旱的年份,采用秸秆一次性还田结合秋季覆膜技术,是解决半干旱区秸秆过剩,提高半干旱地区春玉米翌年产量和农田水分利用效率的较优方案。     

中国亚热带森林小流域植物生长驱动下矿物风化评估

Plant growth contributes to mineral weathering, but this contribution remains poorly understood. Weathering rates in an aggrading forested watershed in subtropical China were studied by means of geochemical mass balance. Rainfall, dry deposition, and streamwater were monitored from March 2007 to February 2012. Samples of vegetative components, rainfall, dry deposition, streamwater, representative soils, and parent rock were collected and determined for mass balance calculation and clarifying plant-driven weathering mechanisms stoichiometrically. Ignoring biomass, weathering rates of Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, and Si were 25.6, 10.7, 2.8, and 51.0 kg ha^-1 year^-1, respectively. Taking biomass into consideration, weathering rates of Ca²⁺, Mg²⁺, and Si and the sum of weathering rates of Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, and Si were 2.6, 1.8, 1.2, and 1.5-fold higher than those ignoring biomass, respectively. This is attributed to plant-driven weathering due to the nutrient (e.g., Ca²⁺, Mg²⁺, and K⁺) absorption by vegetation and substantial proton production during assimilation of these nutrients, with the former acting as a pump for removing weathering products and the latter being a source of weathering agents solubilizing mineral components. The same pattern of weathering, i.e., higher rates of weathering with than without including biomass in mass balance calculation, was reported in previous studies; however, the extent to which plants drive weathering rates varied with vegetation types and climatic zones. The documented biological weathering driven by plants is expected to play a critical role in regulating nutrient cycling and material flows within the Earth’s Critical Zone.     

Micronutrient Levels in Sugar Beet in Soils of Greece

A survey was conducted in order to estimate micronutrient levels in plants and soils of 215 farms in Greece cultivated with sugar beet. Soils were analyzed for particle-size distribution, pH, organic carbon (C), CaCO₃, and DTPA-extractable copper (Cu), zinc (Zn), iron (Fe), and manganese (Mn). Sugar beet leaves were analyzed for the same metals. Also, aboveground biomass (top), root, and raw sugar yields were recorded. DTPA-extractable Fe and Mn were above critical levels in all cases, whereas Cu and Zn were above critical levels in 49% and 24% of the soil samples, respectively. Concentrations of the four metals in plant tissue were similar or higher than the sufficiency range. Concentrations of DTPA-extractable Fe and Mn, and plant Zn and Mn, were significantly and negatively correlated with soil pH. Soil pH and DTPA-extractable Fe seemed to have a significant positive impact on root, top, and raw sugar yields. However, in all cases, less than 14% of the variance of the sugar beet parameters was explained by soil characteristics.     

澳大利亚盐渍土中自然草的盐分积累状况及其生理学特性

Salinity is a major soil contamination problem in Australia. To explore salinity remediation, we evaluated the concentrations of sodium (Na), potassium (K), magnesium (Mg), and calcium (Ca) in roots and shoots and in the supporting soil of the naturally occurring grasses, Cynodon dactylon and Thinopyrum ponticum, at two salt-affected sites, Gumble and Cundumbul in central-western New South Wales, Australia. The physiological parameters of the two grass species, including net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (gs), and intercellular CO2 concentration (Ci), were investigated using one mature leaf from C. dactylon and T. ponticum populations. Increasing salinity levels in the topsoil had a significant influence on Ci and gs, whereas no significant effect occurred on Pn in C. dactylon and T. ponticum. The Pn values in C. dactylon and T. ponticum were greater at Cundumbul than at Gumble. The greater Mg concentration facilitated greater Pn in C. dactylon and T. ponticum populations at Cundumbul than Gumble. With increasing salinity levels in the soil, Na accumulation increased in C. dactylon and T. ponticum. The ratio between K and Na was > 1 in roots and shoots of both populations irrespective of the sites. Bioaccumulation factor (BF) and translocation factor (TF) results revealed that K and Na translocations were significantly higher in T. ponticum than in C. dactylon, whereas Ca and Mg translocations were significantly higher in C. dactylon than in T. ponticum. Accumulation of Na, K, Mg, and Ca ions was higher in T. ponticum than in C. dactylon; therefore, we suggest that T. ponticum as a greater salt accumulator than C. dactylon could be used for revegetation and phytoremediation of the salt-affected soils.     

BCR法在污染农田黑土重金属形态分布研究中的应用

通过对东北地区污染农田黑土剖面的取样调查分析，对重金属Cd、Ph、Cu、Zn在农田黑土中的污染状况及其迁移特征进行了对比研究，并就BCR（the Community Bureau of Reference）连续提取法在农田土壤重金属污染评估中的应用进行了探讨。结果表明，重金属的迁移率大小依次为：Cd〉Cu〉Pb〉Zn，Cd的酸可溶态占全量的比率高于其它重金属。Pb的酸可提取态浓度随土壤深度增加而增大，公路附近土壤中PL、Cu及城市郊区土壤中Cd、Pb和Zn的氧化物结合态含量均随土壤深度的增加而升高，已存在向下迁移的趋势。4种重金属有机结合态在采样区土壤中基本都表现为耕层高于非耕层。研究表明，应用BCR连续提取法有助于确定土壤重金属污染以及重金属向下迁移状况，借助该法可以有效、可靠地对土壤重金属污染进行评估。     

整合素β3在牦牛繁殖周期各阶段输卵管不同部位中的表达研究

整合素β3作为整合素超家族的一员,在早期胚胎发育和胚胎附植中发挥着重要作用。为探究牦牛繁殖周期各阶段输卵管不同部位中整合素β3的表达情况,本研究采集繁殖周期不同阶段(卵泡期、黄体期和妊娠期)雌性牦牛的输卵管组织,按照输卵管不同部位(峡部、壶腹部和漏斗部)将试验材料分为九组,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白免疫印迹(WB)检测整合素β3基因和蛋白在繁殖周期各阶段输卵管不同部位中的表达水平,运用免疫组织化学法对整合素β3进行定位。结果显示,在繁殖周期各阶段中,输卵管峡部的整合素β3表达量均显著高于壶腹部和漏斗部。在峡部中,整合素β3的表达量在妊娠期最高,黄体期最低;而在壶腹部和漏斗部中,整合素β3的表达量在卵泡期最高。免疫组织化学结果显示,整合素β3主要分布于牦牛输卵管的肌层、浆液腺、基细胞、黏膜上皮的分泌细胞、纤毛细胞中。综上所述,整合素β3在牦牛繁殖周期各阶段输卵管的不同部位均有表达,且存在表达差异,由此推测整合素β3对牦牛受精以及早期胚胎的发育发挥着重要作用。本研究结果为进一步探索整合素β3对牦牛生殖繁育的作用提供了理论依据。     

曲靖市耕地土壤有机质状况

2006—2011年,采集曲靖市耕地12个土类13 171个土壤样品,进行有机质测定,了解曲靖市耕地土壤有机质状况。结果表明,与第二次土壤普查结果相比,曲靖市耕地不同土类土壤有机质有升有降。其中,赤红壤、水稻土、紫色土、冲积土和燥红土有机质平均含量分别升高13.0%、16.8%、19.5%、52.5%和222.4%;而草甸土、黄壤、红壤、石灰(岩)土、黄棕壤、棕壤和沼泽土平均含量则分别降低了6.2%、17.7%、19.6%、32.3%、36.0%、42.9%和74.1%。从面积上来看,80.8%的旱作耕地土壤有机质平均含量低于第二次土壤普查结果,这意味着曲靖市旱作耕地土壤质量有所退化。耕地土壤管理中需加强绿肥生产利用、秸秆还田,提升土壤有机质。     

不同温度下尿素对水稻土甲烷产生及相关古菌群落的影响

水稻田是大气甲烷的重要排放源。尿素氮肥施用是提升水稻产量和品质的重要措施,但其对稻田土壤中产甲烷古菌的影响规律仍不清楚。通过模拟水稻生长季节可能的田间温度变化,本文对水稻土进行施加尿素（400 mg N/kgdry soil）与未施加尿素（0 mg N/kgdry soil）两个处理,并在15℃、25℃、37℃以及50℃四个温度下进行为期100d的厌氧培养,定期测定了培养过程中产甲烷累积量以及土壤理化因子pH、铵氮以及有机碳的变化。并运用基于16S rRNA基因的T-RFLP（末端限制性片段多态性分析）技术分析了产甲烷过程中古菌群落结构随时间的变化情况。结果表明,在中低温范围内（15℃-37℃）,尿素对水稻土产甲烷有抑制作用,但在50℃高温下尿素对水稻土产甲烷量没有显著影响。尿素可能通过改变产甲烷古菌群落结构来影响产甲烷,在15℃-37℃范围内,尿素降低了水稻土产甲烷古菌群落的稳定性,增大了其在不同时间的差异性;而在50℃高温时,尿素对水稻土产甲烷古菌稳定性和差异性的影响不明显。不同温度下,尿素均降低了甲烷八叠球菌（Methanosarcinaceae）的丰度,且随着温度的变化,尿素对水稻土产甲烷机制的改变可能没有影响。     

不同生物炭对安徽宣城旱地红壤氮矿化的影响

采用连续间隙淋洗培养法,研究了竹炭、烟草秸秆炭及棉花秸秆炭对安徽宣城旱地红壤氮素矿化作用的影响。结果表明:3种生物炭均可提高土壤p H,但p H增长幅度与生物炭用量相关,最高可增加2个单位;不同用量的生物炭添加都会导致土壤氮素硝化速率及矿化速率的降低,竹炭、烟草秸秆炭及棉花秸秆炭分别使硝化速率最大降幅达49.2%、72.3%与69.2%,矿化速率最大降幅达33.7%、61.9%与61.1%。因此,生物炭实际施用需作谨慎的评估,优化其使用方法。     

不同营养液浓度对温室黄瓜叶片光合特性的影响

为了探究不同电导率（electrical conductivity,EC）的营养液对温室黄瓜叶片光合特性的影响,该文于2009年10月至2010年7月在江苏大学Venlo型温室中进行试验,采用4种EC值的营养液浇灌黄瓜,对4种EC值条件下温室黄瓜叶片的光合速率、叶绿素荧光、叶绿素含量及产量进行了测定,并对EC对黄瓜叶片叶绿素仪读数、光合速率和最大电子传递速率的影响及其之间的关系进行了分析。研究结果表明,营养液的电导率值对温室黄瓜下部叶片的叶绿素仪读数值、最大光合速率、光能初始利用率和电子传递速率有较大的影响,中部叶、上部叶片的叶绿素仪读数值、最大光合速率、光能初始利用率、电子传递速率和产量在不同处理间无论是秋冬茬还是早春茬均表现为：营养液的电导率为2.5 dS/m和营养液的电导率为2.2 dS/m差异不显著,但显著大于营养液的电导率为1.5 dS/m和营养液的电导率为0.036 dS/m;构建了最大光合速率与叶片叶绿素仪读数值、光能初始利用率与叶片叶绿素仪读数值的关系模型;光合速率与电子传递速率之间呈幂指数函数关系。该研究为通过叶片光合速率进行营养液管理提供了理论依据。