Model for Slurry and Manure in CERES and Similar Models

Proceeding from the structures and hypotheses of the CERES and SALUS models a model for considering manures has been developed. The model includes the following processes: infiltration during application, ammonia volatilization, leaching of ammonium and organic bound nitrogen and mineralization before incorporation, incorporation, ammonia volatilization, mineralization and leaching of organic bound nitrogen after incorporation. With the CERES Maize model combined with the manure model simulations were calculated concerning the following problems:
– influence of application time of slurry on nitrate leaching under German site conditions and
– influence of long-term slurry fertilization and of stopping slurry fertilization on organic N content, mineralization, uptake by maize and leaching under Southern Michigan site conditions.
Results and conclusions are presented.     

冬小麦-夏玉米作物蒸散量及其水热关系研究

作物蒸散量（ET_c）是作物水分消耗的主要途径之一,在灌溉预报中有重要作用。为研究ET_c与土壤含水量（SWC）和温度（T_s）的协同关系,以黄淮南部井灌区冬小麦-夏玉米为研究对象,设置4种灌溉水分下限（I1、I2、I3、I4）,构建了ET_c-水分-温度协同方程。结果表明,小麦季I1处理10~30cm的SWC最低,为15.1%,较其他处理降低10.5%。30~100cm土层SWC为19.5%~21.0%,差异不显著。玉米季各处理0~100cm SWC在24.3%~25.1%,差异不显著。冬小麦ET_c在灌浆中期最大,夏玉米ET_c在拔节期、大喇叭口期和抽雄吐丝期呈多峰曲线变化趋势。冬小麦-夏玉米ET_c与0~30cm T_s、SWC呈多元线性相关关系（P < 0.001）。小麦季20cm的T_s对ET_c的影响显著高于10和30cm,表层0cm的T_s影响最小。小麦季20和30cm的SWC对ET_c的影响显著高于10cm。玉米季各处理对ET_c的影响以10~30cm T_s为主,对SWC的影响较小。     

不同覆盖材料土壤水温效应与作物增产效应分析

在位于山西省阳曲县河村的“国家‘十一五’支撑计划农业综合节水研究示范基地”,采用大田试验对不同材料（普膜、降解地膜、秸秆、液膜）覆盖下的土壤水分和温度动态变化以及玉米生长和产量效应、WUE进行了研究,并分析了不同覆盖材料的经济效益。结果表明：供试降解膜和普膜覆盖均具有显著的增温效果和一定的保水作用,秸秆覆盖同时具有显著的降温作用和保水作用,而供试液膜只具有一定的增温效应,无保水作用,不同覆盖材料的增温或降温效应主要表现在玉米生育前期。供试降解膜和普膜覆盖均显著促进了玉米生长发育,玉米产量和WUE以降解膜覆盖最高,普膜覆盖次之,但经济效益以普膜覆盖最好,降解膜覆盖次之。供试液膜对玉米生长也具有一定促进作用,玉米产量、WUE和经济效益也均略好于CK,但差异均不显著。而秸秆覆盖影响了玉米生长发育,产量、WUE和经济效益均显著低于CK。由以上结果可见,在试验区域低温干旱并存的条件下,有效的覆盖材料应同时具备增温作用和保水作用,而且增温作用较保水作用更为重要。因此,秸秆不适合作为低温干旱并存区域的覆盖材料,供试液膜因其效果欠佳也不适宜推广应用,而普膜覆盖的推广应用可获得最大的经济效益,但考虑到普膜的环境污染成本,供试降解膜也具有良好的推广应用价值。     

Effect of High-frequency Thermal Disturbance on Soil Temperature around the Metro Tunnels

Soil temperature prediction model around the subway metro tunnels is constructed with the consideration of coupled heat transfer between range temperature and surrounding soil. Finite difference method is adopted for numerical solution of the model, and the solving results in certain conditions are compared to validate the analytical solution. The high-frequency thermal disturbance brought by train operation is simplified into three different forms, and the predictive model of soil temperature is used to calculate the corresponding soil temperature response. It is indicated that temperature fluctuations of range air and the wall are accompanied with high-frequency thermal disturbance, but the impact on soil temperature distribution inside is limited.     

地温与玉米品种出苗关系的研究

利用5个春玉米品种自然条件下分期播种出苗情况以及地温气象资料,对地温与玉米出苗的关系进行了研究和分析。结果表明:出苗率随着播种后的时间推移呈逻辑斯蒂曲线,土温与出苗时间呈指数曲线变化,土壤平均温度与地积温呈二次曲线T=816.61-57.26t+1.17t2,根据方程得出了玉米出苗最适宜温度是24.37℃。并利用积温模型得出5个品种的发育起点温度是5.12~8.40℃,不同品种其发育起点温度不同。     

半湿润区免耕覆盖对土壤水分、温度及作物产量的影响

以半湿润区冬小麦－夏玉米一年两熟种植制度为研究对象,设置传统耕作(T0)、免耕无秸秆覆盖(T1)和免耕秸秆覆盖(T2)3个处理,研究不同耕作和秸秆覆盖方式对土壤水分、土壤温度和作物生长的影响及其在不同作物季节的功能差异。结果表明冬小麦季免耕覆盖(T2)和不覆盖(T1)处理0-60 cm土壤含水量都高于传统耕作(T0)处理,但免耕处理T1和T2只在表层土壤含水量存在显著差异,说明秸秆覆盖对表层土壤保水效果明显。免耕覆盖降低了土壤表层温度(T2相似文献   

地膜覆盖棉田土壤温度的变化动态及其模拟研究

在大田试验研究资料基础上，采用统计回归及曲线模拟的方法，对地膜覆盖及露地棉田土壤温度的时序变化、垂直变化，地膜覆盖棉田的土壤增温效应及土温变化动态同主要气象因子的关系进行了深入的分析，建立了有关的数学模型。并对两种种植方式的土壤温度的变化作了比较研究。     

播种方式对旱区冬小麦产量及土壤水分、土壤温度的影响

针对甘肃省旱作农业区年降水量少、季节分布不均匀、冬小麦生产中春旱严重的问题,采用田间试验的方法,研究了5种不同播种方式对旱区冬小麦土壤温度、土壤水分、产量及水分利用效率的影响。结果表明:全膜覆土穴播方式能有效调控耕层的昼夜温差,减少冬、春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量和孕穗期之前的土壤温度,提高了农田降水利用率和作物水分利用效率;全膜覆土穴播处理的产量可达4268.23kg/hm²,比露地高32.88%;水分利用效率为13.23kg/(hm².mm),比露地高21.97%。     

持续性温强和土壤水分对玉米发育进程的影响及其模拟

作物的发育进程对产量形成有重要影响,在作物生长模型中也起着时间指针的重要作用。但目前逐日累积温度的发育模式无法解释作物播期不同而成熟期差距很小或基本相同的现象;目前对土壤湿度影响作物发育进程的规律也不十分清楚,多数作物生长模型也未予考虑。本研究以华北夏玉米为研究对象,首先对几种常用的作物发育模式进行稳定性比较,然后再分别探讨持续性温度强度和土壤湿度对夏玉米发育进程的影响规律,并构造相关模式。结果表明,积温(TSUM)、发育单位(CHU)和热量单位(THU)等发育模式中以THU的稳定性最高。夏玉米发育进程不仅由累积温度或热量单位决定,而且受持续性温度强度（某一发育阶段的平均温度）的明显影响。平均温度较高时,完成该发育进程需要累积更多的温度。据此建立的模式对夏玉米分期播种的发育进程模拟有明显改善。土壤水分对夏玉米发育进程有明显影响,水分增加将促使夏玉米营养生长阶段的发育加速,导致抽雄期提前。由此建立的模式对区域上夏玉米发育进程的模拟有一定改善。     

地膜覆盖方式对花生田土壤含水量、温度及产量的影响

为探讨半干旱区地膜覆盖方式对花生田土壤水分、温度及植株生长发育动态特征的影响,测定了不同覆盖方式下,垄作花生各生育时期耕层土壤水分(0-40 cm)、土壤温度(0-25 cm)变化情况。结果表明:覆盖方式影响0-40 cm土层土壤含水量变化,随生育期推进,各土层和起垄位置土壤含水量均表现为抛物线变化趋势;各覆盖方式下,花生苗期垄面处0-40 cm土层含水量明显低于垄沟处,且苗期至开花期垄沟处土壤含水量降幅较大。不同覆盖方式主要通过提高日最高温度来影响耕层土壤温度的变化,花生生长前期,地温受覆盖方式影响强烈,多垄覆盖方式的日最高温度较高,达36.2℃;花生生育后期,地温受覆盖方式的影响较小;开花后,覆盖方式对0-10 cm日地温的影响不明显,但对15-25 cm土层14:00—18:00时地温影响较大。覆盖栽培对花生田土壤14:00温度影响强烈,可使花生苗期耕层土壤日平均温度升高0.5~2.4℃,且最高温度出现在15 cm土层的垄面花生行间位置。地膜覆盖可增产16.81%~37.17%,水分利用效率提高17.03%~37.42%。常规起垄覆膜双行栽培花生的覆盖方式是较为经济、高效、易耕作的覆盖种植方式。     

Influence of Backfill Air Gap on Soil Temperature Recovery in Ground coupled Heat Pumps

Air gap may easily emerge in the progress of backfill in ground heat exchange due to field operation problems. The single U tube three dimensional numerical heat transfer model is set up and there are 3 kinds of backfill air gap assumptions for computational analysis, which are the most common situations in practical projects. Different air gap situations will have considerable effects on soil heat transfer, especially the factor of soil temperature recovery performance, which is investigated in this research, and there is practical project operating data for the comparison confirmation with the theoretical calculation results in inlet and outlet water temperatures. It can be concluded that the backfill air gap will increase the soil average excess temperature in the period of recovery inside the place where the air gap is, and degrade the heat transfer performance of the ground heat exchange.     

Validation Tests for Air Temperature Prediction Model STEVE: An Example of Guangzhou

STEVE（Screening Tool for Estate Environment Evaluation）is a statistical model through regression analysis. It can predict the air temperature by climate and urban morphology predictors for Singapore estate, while it hasn't been proved valid in other areas. Consequently, three groups of validation tests in Guangzhou area were conducted, one using the original data in the literature and the other two using experimental data from the field measurement. It is shown that STEVE tool can meet the engineering accuracy and can be used as a simple temperature prediction model tool in urban planning and design process in Guangzhou area and other cities with similar climate conditions. Besides, the STEVE tool can be optimized further to expand its applicable scope.     

长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究

通过北京昌平“国家褐潮土土壤肥力和肥料效益监测基地”的长期定位试验（1991-2004年）,研究了褐潮土条件下长期施肥对土壤有机质状况的影响,与对照不施肥或单施氮肥比较,氮磷长期配合施用极显著增加冬小麦和夏玉米的生物产量和籽粒产量,冬小麦增产4倍以上,夏玉米增产1倍以上;单施氮肥、或磷钾配合、或氮钾配合增产效果均不明显;氮磷长期配合施用各处理比较,冬小麦和夏玉米产量均表现NPK＋有机肥或秸杆〉NPK〉NP。氮磷钾配合施用有机肥耕层土壤有机质含量明显高于单施化肥;与对照不施肥比较,NPK＋秸秆以及NPK＋有机肥土壤有机质含量分别增加7.90%和14.56%,氮磷钾配合和氮磷配合分别比对照增加6.51%和5.89%,而单施氮肥仅增加2.56%。可见NPK平衡施用及其配施有机肥对增加作物产量和土壤有机质含量具有重要作用。     

覆盖对果园土壤水热状况及树体生长发育的影响

通过对不同生态环境的果园调查研究表明，覆盖可以显著减少土壤蒸发，维持较高的土壤水分含量，并使得土温的日变化和季节变化发生改变，在冷凉的环境条件下，长期覆盖使得翌年苹果树生长发育延迟，生长量减少。     

周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤养分及作物产量的影响

为探明适宜于砂姜黑土农田的周年耕作方式, 提升砂姜黑土农田地力及作物产量, 在冬小麦?夏玉米一年两熟种植制度下, 设置多年定位夏玉米季?冬小麦季免耕?旋耕(对照)、免耕?深耕、深松?旋耕、深松?免耕、免耕?免耕5种周年耕作方式田间试验, 在定位处理的第4个周年研究耕作方式对砂姜黑土农田土壤有机碳含量、土壤养分及其对作物产量的影响。结果表明, 在秸秆全量还田条件下, 与试验开始前相比, 各处理0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有所增加。与对照相比, 其他处理均增加周年内0~20 cm土层土壤有机碳和全氮含量。免耕?深耕、深松?旋耕、免耕?免耕处理显著增加周年内0~20 cm土层土壤有效磷含量, 而深松?免耕处理显著增加冬小麦开花期和收获期0~20 cm土层土壤有效磷含量, 整个周年内对照在20~40 cm土层土壤的有效磷含量均最低。深松?免耕处理增加周年内0~20 cm土层土壤速效钾含量, 而深松?免耕、免耕?免耕处理20~40 cm土层土壤速效钾含量在夏玉米苗期、大口期、开花期和灌浆期显著高于对照处理。深松?旋耕和深松?免耕处理显著增加夏玉米?冬小麦周年籽粒产量, 增幅分别为7.67%和10.21%。综上所述, 在秸秆全量还田基础上, 深松?旋耕和深松?免耕能够改善土壤有机碳和养分状况, 显著提高周年作物产量, 可作为黄淮区砂姜黑土农田相对适宜的周年耕作方式。     

新疆石河子冻土特征及冻土融化期地温、冻土深度预报研究

为了确保春季播种安全,有必要开展播种期地温的监测和冻土融化深度预报业务。利用新疆农八师冻土气象观测资料,运用相关系数和线性回归方法,分析冻土特征及融化过程中地温变化、深度变化规律,建立春季冻土融化预报模型。结果表明,新疆农八师垦区稳定冻土期在11月中旬至翌年3月下旬,冻土最大深度呈逐年变浅趋势,倾向率为-5.4 cm/10 a;冻土结冻日期推后,倾向率为2.0 d/10 a;冻土化通日期提前,倾向率为-1.5 d/10 a。冻土融化期在3月中旬至4月上旬,冻土融化速率在3.1~4.0 cm/d之间。春季地温与平均气温、冻土融化深度与正积温具有显著的正相关,以此建立了相应的预报模型。10 cm地温预报模型历史回代准确率在96%以上,冻土融化深度预报模型历史回代准确率在94%以上。通过模型可以开展春季地温和土壤融化预报业务。     

农牧交错带人工草地及农作物下土壤酶活性特征

土壤酶直接影响着人工草地生态系统的物质循环和能量流动,是评价土壤质量的生物活性指标。在农牧交错带紫花苜蓿人工草地和农田内采集土壤样品,通过测定土壤有机质、pH、营养元素（N、K、Ca、Mg等）有效态含量及4种土壤酶（土壤脲酶、碱式磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶）的活性,分析了紫花苜蓿人工草地和农作物下土壤理化因子对土壤酶活性的影响。研究结果表明：（1）在紫花苜蓿人工草地中,土壤脲酶和碱式磷酸酶活性变化趋势一致,随种植年限的延长显著减少,且品种间差异显著(P＜0.05),平均酶活性表现为3年龄＞6年龄＞10年龄草地。过氧化氢酶活性随种植年限的延长而逐渐增强,品种间差异显著(P＜0.05);（2）不同类型农田中,土壤酶活性亦存在差别,玉米地土壤脲酶和碱式磷酸酶活性仅为马铃薯地的24%和70%;（3）比较人工草地与农田土壤酶活性,认为3种土壤酶（土壤脲酶、碱式磷酸酶和过氧化氢酶）的活性大小基本表现为马铃薯地＞3年龄巨人草地＞玉米地≥3年龄雷达克之星草地＞6年龄雷达克之星草地＞6年龄巨人草地＞10年龄雷达克之星草地≥10年龄巨人草地;（4）相关性分析表明,土壤脲酶、过氧化氢酶和碱式磷酸酶3种酶之间呈显著负相关。蔗糖酶活性与pH达到极显著正相关,脲酶和碱式磷酸酶与pH成显著负相关,速效氮和全氮呈极显著负相关,过氧化氢酶则与有机质、速效氮、全氮和水溶性镁呈显著正相关。     

不同覆盖方式对植烟土壤温度和水分及烤烟品质的影响

不同覆盖方式的比较试验结果表明,秸秆与地膜双覆盖能够协调烤烟生长全过程的土壤温度,并且地温日变化幅度小,蓄水保墒作用显著。秸秆单覆盖对土壤性状改良与秸秆和地膜双覆盖相似,烟叶内在化学成分较协调,品质较高,但由于在烤烟生长前期不能提高土壤温度,使得烟叶生长速度较慢,产量下降;地膜单覆盖对土壤性状改良不及秸秆单覆盖和秸秆与地膜双覆盖,秸秆和地膜双覆盖使0~20cm土层含水量平均比露地栽培提高16.82%,比秸秆单覆盖提高6.45%,比地膜单覆盖提高5.43%,而且烟叶成分较协调,产量与产值也较高。     

土壤类型分析的自组织人工神经网络模型

提出土壤类型分析，识别的人工神经网络模型，并对黑龙江省松花江地区的土壤类型进行了研究，结果表明，该方法具有容错能力强，识别速度快的优点，可望成为土壤分类工作的有效的辅助手段。     

气候变化对陇东塬区界限温度和作物种植结构的影响分析

为了应对气候变化对现代农业生产的影响, 利用西峰 1971—2014年连续 44年气象资料及作物资料, 分析气候变化对陇东塬区界限温度以及作物种植结构的影响。结果表明： 44年来 0、 10、 15℃界限温度的初日都有提前的趋势, 终日都有推后的趋势; 各界限温度的间隔天数和积温都呈增加趋势。0℃初终日期间天数增加, 生长期延长, 种植北界扩展, 使农业结构向多元化发展。10℃初终日期间天数、 积温的增加, 使农田的复种指数提高, 单位土地面积上的产量增加, 线性倾向率为 472.3 kg/(hm²·10 a)。各界限温度间的积温增加, 加剧了气候暖干化发展。