三种化学氮肥在黑土-春小麦中的去向

氮是作物最重要的一种营养元素,但又是一种重要的环境污染源。     

黑土-春小麦中三种化学氮肥的去向

用＾１５Ｎ田间微区试验研究了黑土－春小麦中作基肥施用的尿素、碳 和硝酸钾三种氮肥的氮素去向。试验设在黑龙江省海伦市郊区,氮肥用量为纯Ｎ７５ｋｇ／ｈｍ＾２,施肥深度为１０ｃｍ。结果表明,硝酸钾和尿素的氮素利用率相当,分别为５８．４％和５５．９％,显著高于碳铵（４２．６％）。硝酸钾的土壤中的残留率（２８．７％）显著低于碳铵（３８．８％）和尿素（３８．２％）,氮素总损失在５．８％￣１８．６％之间,碳铵的     

基于SWAT东北黑土区乌裕尔河流域径流模型模拟

黑土区是我国的粮食主产区之一,在该区研究径流特征,对东北水资源调控、侵蚀产沙治理和粮食安全,都有非常重要的意义。以乌裕尔河流域为研究对象,利用SWAT模型对乌裕尔河流域水文过程进行模拟,通过SWATCUP程序的SUFI-2算法进行模型参数敏感性和不确定性分析,结合手动参数调整,得到了较为理想的模拟结果。结果表明:年径流及月径流在校准期和验证期的相关系数R2均达到0.8,Nash Suttcliff效率系数大于0.75,相对误差小于15%。SWAT模型可较准确地模拟流域径流过程,该模型在东北地区的水文模拟具有一定的适用性。研究发现,模型对某些降雨突增月份径流模拟较差,并且对春汛和夏汛双峰型径流模拟效果也不尽人意,春季径流量模拟普遍偏低,夏季径流量普遍偏高。因此,尽管东北地区产流结构较为复杂,一些地方如模型土壤属性数据库建设、融雪过程还需要深入研究。就目前研究来看,SWAT模型对于该地区的径流模拟总体效果可以接受,这可为该地及类似地区径流乃至侵蚀产沙模拟,为水资源的开发利用与流域的综合管理提供科学依据。     

东北黑土区土壤侵蚀研究进展

东北黑土区是我国重要的商品粮基地,其粮食生产能力及可持续性关系到国家的粮食安全战略。近年来,日趋剧烈的水土流失,引起黑土功能的严重退化,引起了社会的广泛关注,各种调查和防治工作正在火热开展,所以我们需要对已有的工作进行全面的总结,为以后的工作提供科学的依据。作者主要从黑土区土壤侵蚀的危害、影响因素以及侵蚀机理三个大的方面分别进行总结论述,希望对黑土区今后的土壤侵蚀研究工作提供一定的参考。     

东北黑土区侵蚀沟省际分布特征

东北黑土区侵蚀沟发育广泛,沟蚀是导致黑土区土地退化的重要因素,明晰侵蚀沟在黑土区各省(区)的分布特征是沟道治理的前提。以黑、吉、辽、内蒙古四省(区)分布在黑土区范围内的171个县(市、区、旗)为研究对象,应用3S技术获取侵蚀沟数量、面积、长度等信息,分析了侵蚀沟省际分布特征。研究表明:黑土区沟蚀严重,沟壑密度达到0.21 km/km2,耕地广布,降雨及冻融等多重作用造成四省(区)88.67%的侵蚀沟处于发展状态。四省(区)按侵蚀沟数量排序为黑>内蒙古>吉>辽,按单位面积内侵蚀沟数量排序为吉>辽>黑>内蒙古;按侵蚀沟面积排序为内蒙古>黑>吉>辽,按单位面积内侵蚀沟面积排序为内蒙古>吉>黑>辽,按侵蚀沟长度排序为内蒙古>黑>辽>吉,黑、吉、辽、内蒙古沟壑密度分别为0.12、0.13、0.17、0.38 km/km2。降雨、植被、地形地貌、土地利用、人为活动等因素的不同造成黑土区四省(区)侵蚀沟分布特征具有显著差异。     

东北黑土区侵蚀沟发育与环境特征

东北黑土区在气候、地形、植被和人类活动等方面存在着显著的地带性差异,进而也造成侵蚀沟发育特征的地带性分异。以黑土区水保规划二级分区为研究对象,在分析各规划分区自然条件、人类活动方式差异的基础上,研究各分区侵蚀沟发育特征,结果表明:黑土区土壤抗蚀性差、降雨集中、冻融作用强烈、地势起伏是侵蚀沟形成的基础自然条件;长期耕作、过度放牧等人类活动是侵蚀沟发生的首要诱发因素。在各水保规划分区中,大兴安岭东坡丘陵沟壑区、呼伦贝尔高平原区沟蚀最为严重,沟壑密度分别达到0.56、0.36 km/km2;而在大小兴安岭山地区,人为扰动少、植被覆盖度高,沟蚀发育较轻,沟壑密度仅为0.08 km/km2;长白山完达山山地丘陵区、东北漫川漫岗区侵蚀沟数量、面积、长度较大,沟壑密度为0.14 km/km2。     

东北黑土区水土流失成因分析

黑土是我国十分宝贵的土地资源 ,东北黑土区是我国重要的粮食产区和畜牧业基地 ,对国民经济发展起着十分重要的作用。近几十年来 ,严重的水土流失 ,已成为制约该区国民经济发展的瓶颈。东北黑土区土壤侵蚀面积达 74 32 6 2km2 ,占全区土地总面积的 36 7%。侵蚀类型主要为水蚀和风蚀两大类。造成该区水土流失的因素有两种。其东部区域降雨量大、历时短、雨强大造成严重水蚀 ;西部区域降雨稀少、风速较大 ,干旱季节与产生起沙风速在时间上同步 ,造成严重风蚀。以黑土、黑钙土为主的土壤质地疏松、抗蚀抗冲性能差 ,加之其特有的地貌是该区水土流失的潜在因子。破坏植被、土地用养失调、不合理的农业耕作制度、不合理的土地利用结构是引起和加速该区水土流失的主导因子     

东北黑土区水土流失与粮食安全

东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地、著名的玉米带和大豆主产区,但水土流失对粮食生产的影响很大,主要表现在剥蚀表土、恶化土壤结构、降低土壤肥力和侵蚀沟侵吞耕地上,估算坡耕地水土流失导致的粮食减产和侵蚀沟导致的粮食损失总量达108亿kg左右。通过扩大农田灌溉面积、改造中低产田、治理水土流失、科学施肥、应用新品种和耕作栽培新技术等,在未来15~20年内,可实现增产粮食约2 000万t的目标,相当于全国为保障粮食安全需新增4 000万t粮食生产能力的50%。     

中国东北黑土区土壤侵蚀环境

分析了黑土腐殖质、黑土母质、黑土区气候、地貌、植被及人类开垦等活动与黑土侵蚀之间的关系，指出了黑土区农业开垦与耕作是导致黑土流失的主要原因，同时，在人类干预条件下，某些自然因素对黑土加速侵蚀的影响就会明显地凸现出来。实际上，黑土区独特的自然环境与人类活动方式已经使其成为目前中国土壤侵蚀潜在危险性最大的地区之一。目前，黑土流失速度相当快．不少地区已经出现了成土母质露于地表的现象，土壤侵蚀严重。如果我们现在还不能正确认识黑土地治理的紧迫性，黑土区很快就将变为名副其实的“不毛之地”了。     

东北黑土区水土流失综合治理成效

东北黑土区严重的水土流失,直接影响着该区生态环境安全与农业生产的可持续性.为了解决这一难题,多年来东北黑土区实施了一系列水土流失治理工程,在黑土地保护和黑土资源持续利用方面做出了重要贡献.在梳理东北黑土区国家水土保持重点工程实施情况基础上,分别从土壤侵蚀强度、林草面积、粮食产量及群众满意度变化等方面阐述了黑土地综合治理...     

CropSyst作物模型在松嫩平原典型黑土区的校正和验证

通过对CropSyst作物模拟模型进行修订和验证，应用该模型对松嫩平原黑土区主要作物的生产潜力进行了模拟，并对作物生产力模拟的有效方法进行了初步探索。模拟结果表明，对于主要作物的经济产量、全生育期蒸散量、收获时的地上生物量，模拟值与实测值较为接近。模拟值和实测值的均方根误差RMSE为3.59%(小麦地上生物量)～8.02%(小麦产量)，模拟性能指数EF最小为0.76(玉米蒸散量)，最大为0.90(小麦产量)。     

水磷互作对黑垆土春小麦生长及产量的影响

在温室条件下进行了黑垆土水磷互作对春小麦生长及产量影响的研究。结果表明,水分和磷素对春小麦苗期与抽穗期内株高和叶面积皆有一定影响,但交互作用的表现不同;适宜的水分与磷素配合既满足了春小麦物质生产过程中对水分和营养元素的需求,又促进了春小麦生长发育,提高了生物产量、经济产量及水分生产效率,从而可以达到以水促磷和以磷促水的目的;而缺水高磷组合或高水低磷组合均不利于春小麦生长发育,其产量与水分生产效率也较低。     

不同土壤水分处理对膜上灌春小麦土壤温度的影响

依据膜上灌春小麦大田试验资料,研究了地膜覆盖和露地处理不同土壤水分亏缺水平对土壤温度变化特征的影响.结果表明:不同土壤水分处理对土壤温度的影响差异较大,覆膜重度水分亏缺处理土壤温度在全生育期始终较高,日最高土壤温度较露地丰水处理高9.8℃,而覆膜丰水、轻度与中度水分亏缺处理日最高土壤温度依次较露地丰水高6.4℃、4.6℃和1.7℃;受不同因素影响,三叶期和灌浆期各处理间土壤温度差异较大,日变幅分别在2.1～11.4℃和2.4～13.5℃之间;在不同土层中,各处理土壤温度变化幅度大致沿深度递减,0 cm土壤温度日变幅最大,为34.6～40.9℃,25 cm处土壤温度日变幅最小,为3.0～3.5℃,0～5 cm处除覆膜轻度和中度处理之间无显著性差异,其余各处理均达到极显著差异.试验结果将对膜上灌春小麦土壤温度调控及制定合理的灌溉制度提供理论依据.     

全球气候变化对宁夏春小麦生长和产量的影响

将公认的全球大气环流模型（GCMs)的输出结果输入到随机天气模型中，生成宁夏地区2010年和2020年逐日天气数据，再与其它资料一起输入农业技术传播决策支持系统（DSSAT3）中，模拟未来气候情景下宁夏春小麦的生产，得出气候变化会使宁夏小麦生产期缩短，产量降低，水分利用效率降低，而CO2浓度增加又会使这一现象得到缓解的结论。这一结论同样适用于与宁夏气候特点相同的西北地区。     

东北黑土土壤磷的纬向分异

以中国东北的中纬度黑土区为样带,研究了有机磷浓度与有机质、全氮浓度的关系;全磷、有机磷、无机磷及有机磷和无机磷的比率与纬度分布的关系。结果表明,有机磷和有机质、全氮浓度具有良好的相关性,它们之间的相关系数分别为0.90和0.92,呈极显著正相关(P<0.01)。全磷、有机磷、无机磷、P_o/P_i在纬度上都存在不同程度的分异规律,即随着纬度的升高,其浓度或比率均有逐渐升高的趋势;其相关系数分别为0.68、0.77、0.26和0.60,相关分析表明,这些纬向分异规律都达极显著水平(P<0.01)。除了无机磷的纬向分异原因尚不明确之外,其他纬向分异的原因可能是由于黑土南北样带气候热量上的差异和人类活动的影响所致,从而造成南北样带之间有机质的矿化程度和速率产生差异。     

干旱条件下APSIM模型修正及华北冬小麦产量模拟效果

干旱是影响华北地区冬小麦产量的主要农业气象灾害之一,作物生长模型是评估干旱对作物产量影响主要方法之一,但作物生长模型对极端天气气候条件下（如干旱）作物产量模拟效果仍存在不确定性。为提高作物模型在干旱条件下对作物产量模拟的精准性,该研究利用调参验证后的农业生产系统模型（agricultural production systems simulator,APSIM）,通过查阅与华北地区冬小麦相关的186篇大田试验文献获得1 876对观测数据,以作物水分亏缺指数为干旱指标,评估APSIM模型在冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段干旱对产量影响的模拟效果,提出APSIM在拔节-开花和开花-成熟阶段干旱对小麦产量影响的修正系数。基于历史气候条件、SSP245和SSP585未来气候情景资料,分析了冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段干旱时空分布特征,并采用修正系数校正后的APSIM模型评估华北地区冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段不同等级干旱对其产量的影响。结果表明,APSIM模型低估了拔节-开花阶段干旱对冬小麦产量影响程度,轻旱、中旱和重旱校正系数分别为0.85、0.91和0.85;APSIM模型可准确模...     

黑土有机碳变化的DNDC模拟预测

为探讨黑土有机碳的长期变化规律及DNDC模型在土壤有机碳预测方面的适用性,本文利用吉林省公主岭地区黑土不同施肥措施下的长期定位试验数据,选取不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、配施有机肥(NPKM)和增施有机肥(M2+NPK)4个处理进行土壤有机碳分析,并将数据用作DNDC模型验证。验证结果表明:各处理DNDC验证中RMSE值均小于10%(分别为5.09%、6.11%、9.38%、8.36%),说明模拟值与观测值一致性良好,模型可用于该地区土壤有机碳模拟。选取了化肥施用、有机肥施用、秸秆还田比率、温度及降水5个因子进行模型的敏感性分析,结果表明:有机肥的施用对土壤有机碳含量的影响最显著,且这种影响具有持久性。最后模拟了4种施肥情境下未来(至2100年)的土壤有机碳变化情况。结果表明:对照不施肥处理(CK)土壤有机碳含量略有下降,至2100年土壤有机碳含量为11.55 g·kg-1,较试验前土壤初始有机碳(13.2 g·kg-1)下降约12.5%。单施化肥处理(NPK)土壤有机碳含量较为稳定,并未出现土壤有机碳含量下降。配施有机肥(NPKM)和增施有机肥(M2+NPK)处理土壤有机碳含量增加明显,至2100年土壤有机碳含量为24.4 g·kg-1和27.6 g·kg-1,分别较初始有机碳含量上升84.8%和109.1%。     

不同含水率黏重黑土与触土部件互作的离散元仿真参数标定

为了获得可用于东北地区黏重黑土与触土部件相互作用的离散元仿真模拟参数,该文利用EDEM中Hertz-Mindlin with JKR Cohesion接触模型对不同含水率的东北地区黏重黑土进行相关参数标定,针对含水率在10%～20%的实际作业环境,分别配置含水率为12.46%±1%和17.15%±1%的2种黏重黑土,以土壤颗粒间的滚动摩擦系数、恢复系数、表面能参数及静摩擦系数为标定对象,并以土壤颗粒的仿真堆积角为响应值,基于Box-Behnken的响应面优化方法得到堆积角回归模型,并对回归模型进行寻优,得到2种含水率的模型参数优化解,并给出了模型参数范围。测定了4种含水率下黏重黑土对3种触土部件材料(65Mn、UHMW-PE和PTFE)的静摩擦系数,并以此为基础分别对65Mn(典型铁基材料)和PTFE(典型低表面能材料)板进行斜面试验,以含水率为17.15%±1%的黏重黑土为试验对象,分别搭建斜面物理试验平台和仿真模型,以土壤颗粒与触土部件材料之间的滚动摩擦系数、恢复系数、表面能参数及静摩擦系数为标定对象,以仿真得到的土球在65Mn和PTFE板上的滚动距离为响应值,基于响应面优化法得到滚动距离回归模型,以实测的滚动距离为目标对回归模型进行寻优,得到黏重黑土对2类典型触土部件材料接触模型参数的优化解。研究结果表明,标定优化后的土壤模型能够近似代替真实的东北地区黏重黑土进行仿真,可利用标定后的参数进行黏重黑土与触土部件间的离散元仿真,可为东北黏重黑土作业条件下的农业机械触土部件仿生减阻设计与优化提供基础数据。     

砂姜黑土强筋小麦施肥技术研究

通过田间试验研究了施用不同肥料和不同施肥方法等对强筋小麦养分吸收和产量品质的影响。结果表明:在氮肥用量相同时,氮肥后移小麦产量和品质均好于全部基施(习惯施肥)处理;高氮和硫酸铵处理能提高强筋小麦的品质。磷酸二铵提高小麦产量效果好于过磷酸钙,而对子粒品质影响则过磷酸钙好于磷酸二铵;高量磷肥虽然不能进一步提高小麦产量,但能改善小麦的品质。增施有机肥和钾肥可促进小麦对N、P、K养分的吸收,显著提高小麦产量和品质,是砂姜黑土区优质高产强筋小麦重要施肥技术。锌肥能提高小麦产量和品质,含硫肥料有改善小麦品质的作用。试验表明,在砂姜黑土上,施用有机肥,稳定磷肥用量,加大氮、钾肥用量,配施锌肥和硫肥,分期施用氮肥(追肥量占总氮量比例在40%以上)有利于强筋小麦的优质高产。     

施肥对砂姜黑土基础肥力及强筋小麦产量、品质的影响

为探讨不同施肥方式对砂姜黑土的培肥效果和不同土壤基础肥力水平对优质强筋小麦产量及品质的影响,在22年长期定位试验的基础上,研究了不同施肥方式下砂姜黑土基础肥力的变化,并分析了土壤主要养分性状与强筋小麦产量和品质的关系.结果表明,长期单施有机肥或有机肥与化肥配合施用均能较单施化肥处理显著提高土壤全氮、有机质、碱解氮、速效磷及速效钾的含量;同一施氮水平,有机肥与化肥配施处理的基础肥力产量(不施肥时的产量)较单施化肥的高2715.0kg·hm-2.土壤有机质、全氮、全磷及速效磷含量与籽粒产量、蛋白质、湿面筋和沉降值均呈正相关.有机肥与化肥配施不仅是培肥地力的主要途径,同时还是确保优质小麦保优栽培,实现可持续发展的有效措施.