保护性耕作对黄土高原旱地春小麦成熟期农田温室气体通量日变化的影响

为了预测农田生态系统中CO2、N2O、CH4的排放对全球气候变暖的响应,及其温度对温室气体排放日变化的影响,利用CO2分析仪、静态箱-气象色谱法,对黄土高原旱区农田生态系统传统耕作(T)和保护性耕作(NTS)措施下春小麦成熟期CO2、N2O、CH4气体通量日变化进行原位观测。结果表明：2种耕作措施下农田土壤均表现为大气CO2、N2O的源和CH4的汇。CO2、N2O、CH4都有明显的日变化特征,传统耕作措施下CO2排放通量明显高于保护性耕作。CO2日排放通量最高峰出现在12:00,最低峰出现在2:00。N2O日排放最高峰出现在16:00,最低峰出现在0:00。保护性耕作措施能增加农田土壤N2O通量的排放。2种耕作措施下CH4吸收通量的最高峰均出现在14:00,保护性耕作措施下CH4吸收通量的最低峰出现在22:00,传统耕作措施则出现在2:00。采取保护性耕作措施能促进农田土壤对CH4通量的吸收。地表温度,5 cm地温与CO2排放通量都有极显著的正相关关系,且都与CO2通呈指数函数关系。N2O与各个耕层的土壤温度都有极显著的正相关关系,且与N2O排放通量呈线性函数关系。2种耕作措施下,CO2通量与地表温度的相关系数最高,N2O与10 cm地温的相关系数最高。CH4与地表温度具有极显著的负相关关系。     

乌兰乌苏绿洲棉田生态系统水汽和二氧化碳通量研究

为了研究新疆干旱和半干旱地区农田生态系统陆地-大气间水汽和二氧化碳连续相互作用对全球气候、环境变化的影响。2009年1—12月应用涡动相关系统,连续观测乌兰乌苏绿洲棉田生态系统下垫面（裸地和不同生长期）地气界面水汽和二氧化碳通量变化,分析水汽和二氧化碳通量的季节和日变化规律。结果表明：（1）绿洲棉田生态系统下垫面全年二氧化碳通量变化分干、湿2季,干季棉田下垫面以释放CO2为主,湿季以吸收CO2为主,但全年吸收量远大于释放的量。（2）在湿季,绿洲棉田生态系统下垫面其CO2的通量值曲线呈开口向上的抛物线型,与下垫面棉田发育情况有较好的相关性。（3）其水汽通量全年分3个阶段,水汽通量值从小到大分别为：雪覆盖阶段。裸地阶段。棉花种植阶段。（4）在湿季,其水汽通量日变化明显,与日照强度和温度相关较好。     

东平湖湖滨带不同植被类型下春季土壤CO2通量研究

为了准确揭示湖滨带不同植被类型的土壤呼吸差异,并为湿地生态系统碳收支研究提供基础理论依据,采用LI-8100A开路式土壤碳通量测量系统,测定东平湖湖滨带3种典型植被类型（香蒲、芦苇、人工杨树林）的春季土壤CO2通量特征。结果表明：（1）3种植物群落中,人工杨树林的土壤有机质明显要高于其他2个原生湿地土壤;（2）3种植物群落的土壤CO2释放速率日变化趋势都均为单峰曲线;土壤碳通量速率最高值在12:00-14:00,最低值出现在6:00。以人为扰动过的土壤,即杨树林群落土壤呼吸速率最大,日平均值达到2.26 μmol/(m2?s);（3）土壤CO2释放速率与近地面大气温度的相关性要高于与土壤温度相关性。分析表明,同一气候区相同环境因子对不同植物群落土壤呼吸的影响作用不同,且因其自身具有明显的日变化,从而导致对土壤呼吸的调控作用也具有明显的日变化模式。     

秦岭太白山土壤CO_2的释放特征及温度的影响

秦岭山系是我国南北气候的分界线,地理位置独特,对气候变化响应比较明显,气温升高会影响其土壤碳释放。因此对秦岭土壤CO2释放特征的研究具有重要意义。通过对秦岭主峰太白山六种不同植类型土壤CO2释放特征的野外测定,结果表明,太白山土壤CO2的释放从8:00-11:00升高,11:00-16:00达到峰值;土壤CO2的释放速率的大小顺序是:阔叶栎林桦木林落叶阔叶林太白红杉林秦岭冷杉林高山草甸。不同植被类型土壤CO2的释放速率与温度呈正相关,与地表气温以及土层深度0～5cm处温度呈极显著正相关性。不同植被类型土壤CO2释放速率的Q10顺序是:秦岭冷杉林桦木林阔叶栎林高山草甸落叶阔叶林太白红杉林。     

水稻田土壤N2O和CO2排放日变化规律及最佳观测时间的确定

采用静态箱（暗箱）-气相色谱法,对水稻田土壤中温室气体的排放进行了连续观测,以探索水稻田土壤N2O和CO2排放日变化规律,确定最佳观测时间。结果表明：氮肥的施用对N2O和CO2的排放具有显著的促进作用,各处理水稻田土壤N2O排放日变化规律有明显差异,而CO2排放的日变化规律差异不显著。在整个观测时期内（120 h）,对照处理水稻田土壤N2O的排放变化不大,且排放通量较低。施氮处理在施肥前24 h和施肥后24 h N2O的排放通量变化不明显,而在施氮肥后48~96 h内排放通量增大较显著,在96~120 h内,N2O的排放逐渐减少。各处理水稻田土壤CO2排放的日变化规律较相似,在施氮肥前,各处理水稻田土壤CO2排放无显著差异。在施氮肥后24~48 h、48~72 h、72~96 h和96~120 h观测时间段内,自当日15：00至次日9：00,各处理CO2的排放通量均呈现先减小后增大的趋势,且施氮处理CO2的排放通量显著高于对照处理。通过对120 h内水稻土壤N2O和CO2排放通量进行矫正分析,在9：00—11：00进行观测时,CO2和N2O的排放通量与一天的平均值最接近,能够代表一天温室气体排放通量。     

免耕留茬对内蒙古后山地区油菜田土壤呼吸和水热变化的影响

分析了常规耕作、免耕留高茬(30cm)、留中茬(20cm)、留低茬(10cm)四种处理下土壤呼吸速率、土壤温度和土壤含水量的变化特征。结果表明,4种处理土壤呼吸速率日变化和季节变化规律明显,均呈单峰曲线变化,土壤呼吸日变化峰值出现在14∶00~17∶00,日变化趋势受温度影响较大,变化幅度受土壤水分含量影响较大;季节变化的峰值出现在8月3日,整个生长季CO2平均排放速率影响表现为传统耕作>留低茬处理>留中茬处理>留高茬处理,各处理之间差异均达到显著水平(p<0.05);免耕留茬处理有很好的保温、保水作用,且随留茬高度的增加作用效果更加明显;土壤呼吸速率与0~10cm土壤含水量和0~5cm地温的相关性较大。     

大棚膜下滴灌土壤温度变化规律的研究

利用大棚膜下滴灌试验,观测2种作物在有无地膜覆盖条件下的土壤温度动态变化,研究结果表明:各层土壤温度都随外界温度的变化而变化,土壤浅层温度变化较快且变幅大,随土层深度的增加变化趋于平缓;每日不同土层温度随时间呈"低-高-低"的趋势变化,09:00前土壤温度较低且变化幅度不大,此后随着的推移土壤温度逐渐升高,16:00达到最高值,随后土壤温度开始下降;有地膜覆盖时相关性较好,不同作物相关性不同;覆膜可以使土壤普遍增温。     

大通芦苇生态湿地土壤呼吸特征及其影响因子

为了探寻芦苇湿地土壤碳排放特征及其影响因素,利用Li-8100自动土壤碳通量系统,分别于2011年7月、10月,2012年1月、3月测定淮南大通芦苇湿地的土壤呼吸强度及相关环境因子,同时取相应点表土测定7种土壤酶活性。结果表明：芦苇湿地土壤呼吸强度昼夜变化呈非对称的单峰曲线,季节差异显著(P<0.05),最大值为(4.41±0.36) μmol/(m2?s),出现在2011年7月的12:00—16:00,最小值为(0.57±0.24) μmol/(m2?s),出现在2012年1月的凌晨4:00左右;通过偏相关分析排除其他环境因子的影响,芦苇湿地土壤呼吸强度仅与土壤10 cm温度呈极显著相关(P<0.01),其指数回归模型可以解释土壤呼吸的91.50%,与其他环境因子相关性不显著(P>0.05);逐步线性回归方程表明,芦苇湿地土壤呼吸强度与土壤碱性磷酸酶、纤维素酶、过氧化氢酶极显著相关(P<0.01),这3种酶可解释土壤呼吸强度的95.6%,而与蛋白酶、蔗糖酶、脲酶、多酚氧化酶相关性不显著(P>0.05)。综上可知,土壤温度是大通芦苇湿地土壤呼吸的显著环境影响因子,土壤呼吸相关酶活性的影响也不可小觑。     

淮河流域农田CO2和热通量日、季节变化特征

利用淮河流域寿县国家气候观象台2007年7月至2008年6月全年每天48 个时次的湍流通量涡度观测资料,分析近地层CO2和热通量的日变化和季节变化,结果表明：CO2、净辐射和潜热通量具有明显的日变化和季节变化。日变化幅度随季节变化明显,表现在春、夏两季CO2、净辐射和潜热通量日变化幅度大, 冬、秋季变化幅度较小;分季节研究发现CO2通量在夏季和春季（水稻及小麦生长期）较大,而在下垫面无作物以及被积雪覆盖时只有-0.051 mg﹒m-2﹒h-1 ～-0.047 mg﹒m-2﹒h-1,整个观测期CO2通量日平均值约为-0.59mg﹒m-2﹒h-1,农田明显为CO2的汇;净辐射和潜热通量在5 月份最大, 1 月份最小。     

水、热对土壤CO2排放影响的研究

为了研究旱地土壤CO2产生与排放的特征以及水热等因素对其的影响,在甘肃省马铃薯大田内,采用静态箱-气相色谱法检测CO2排放通量,同时观测了土壤5,10,15,20,25 cm深度处的CO2浓度,研究不同灌水、覆膜方式下水、热因素对CO2排放的影响。结果表明：灌水后,CO2产生和排放量显著增加;在24 h内,CO2通量以及土壤中CO2浓度日变化因受到气温的影响而呈现出明显的昼高夜低趋势;灌水周期内,水分为影响CO2产生和排放的主要因素,CO2通量和土壤不同深度处浓度随着土壤水分的降低总体呈下降趋势。     

氮沉降对湿地松林土壤呼吸的影响

为了阐明湿地松林土壤呼吸对氮沉降响应的变化规律以及氮沉降是否改变土壤呼吸温度敏感性系数,运用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定模拟氮沉降4种不同处理水平[0、5、15、30 g/(m2?a)]下湿地松林(Pinus elliottii)的土壤呼吸速率及土壤温、湿度。结果表明：湿地松林土壤胡须呈明显季节变化,7月最高,1月最低。各处理土壤呼吸年累积量为：对照(CK)[5.28±1.02 t/(hm2?a)]、低氮[LN 4.51±0.64 t/(hm2?a)]、中氮[LN 4.66±0.51 t/(hm2?a)]和高氮[HN 4.20±0.43 t/(hm2?a)]。全年对照处理土壤呼吸速率平均值为CK[1.44±0.28 μmol/(m2?s)]比各氮沉降处理LN[1.20±0.17μmol/(m2?s)]、MN[1.24±0.13μmol/(m2?s)]、HN[1.11±0.11μmol/(m2?s)]高16.6%、13.8%、22.9%。土壤呼吸速率与10 cm土壤温度呈显著相关正指数关系(P<0.01),相关性指数(R2)在0.6049~0.7557之间,湿地松林在各处理氮沉降下温度敏感性系数分别为LN(1.72)、MN(1.75)、HN(1.79)同对照(2.35)相比有降低趋势。土壤呼吸与5 cm土壤湿度之间呈二次方程关系,但相关性不显著(P>0.05)。研究表明,氮沉降是影响湿地松林CO2通量的一个重要因子。     

毛乌素沙地南缘不同植被恢复类型的土壤养分效应

为了探讨植被恢复对土壤养分的影响,研究了毛乌素沙地南缘天然草地、人工封育草地、撂荒地、退耕还林地、固定沙地5种不同植被恢复类型区的土壤养分特征。结果表明：不同植被恢复类型对土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷的影响存在明显差异;灌草结合的人工封育草地、退耕还林地、固定沙地土壤有机质、全氮、有效氮的含量高于以草本为主的天然草地和撂荒地,但土壤速效磷的含量刚好相反;植被对表层0~20 cm土壤养分的影响大于下层20~60 cm土壤,植被作用下土壤养分向表层富集;采用柠条进行退耕还林,能够充分发挥其根系特性,有利于改良深层土壤养分。     

中华苦荬菜光合作用及与环境因子的关系研究

为研究中华苦卖菜光合特性与环境因子关系,采用TPS-1便携式光合作用系统,测定自然条件下中华苦卖菜叶片光合特性、光合有效辐射（PAR）、大气二氧化碳浓度（Ca）、气温（Ta）、叶温（Tl）和相对湿度（RH）等环境因子。结果表明：中华苦卖菜净光合速率日变化呈明显的双峰曲线,峰值出现在10:00和14:00,分别为为9.26和4.17 μmol/(m2?s),具有明显的光合“午休”现象,中华苦卖菜净光合速率中午降低为气孔限制;蒸腾速率日变化呈单峰曲线,峰值出现在10:00,为3.52 mmol/(m2?s),气孔导度与水分利用效率日变化呈双峰曲线,峰值出现在10:00和14:00;环境因子中对Pn直接作用由大到小为TL>PAR>Ta>Ca>RH,中华苦卖菜Pn与PAR、RH呈显著正相关,与Ta、TL呈负相关。在中华苦卖菜叶片进行气体交换的日进程中,环境因子对中华苦卖菜同光合生理参数的影响程度不尽相同。总体而言,光合有效辐射、空气温度和空气相对湿度是影响中华苦卖菜光合气体交换的主要环境因子。     

基于综合整理的中低产田划分研究

研究目的：基于综合整理视角下划分河南省高中低产田水平,为打造粮食核心区提供支撑。研究方法：对比分析法、GIS空间分析法、实证分析法。研究结果：高中低产田水平的划分结果要综合考虑粮食产量、耕地地力、土壤肥力等多种因素的共同影响; 根据综合因素划分的河南省高中低产田面积比例为49：31：20。研究结论：（1）粮食产量仍是划分中低产田最主要因素,该因素对高中低产田的划分影响最大,结果间的差异率最小;用土壤肥力因素划分结果的差异率最大;用耕地等指数因素划分结果的均衡性最好,可以采用耕地等指数（特别是利用等指数）作为划分中低产田的一种方法。（2）采用单因子或侧重耕地某方面特性划分的结果都有局限性;（3）以因素为标准进行的高中低产田划分,其结果的聚拢性要好于因子。     

松辽平原高产农田土壤孔性对冻结的响应及机理研究

为了进一步深入系统研究松辽平原玉米带黑土耕作区高产田（平面型）土壤质量的管理与评价提供理论支持和借鉴,并且对黑土资源的利用与保护、为粮食的丰产增收在土壤结构理论方面具有重要的现实意义,并且对黑土资源的利用与保护、为粮食的丰产增收在土壤结构理论方面的探索,以松辽平原玉米带耕作区高产田（波浪型）与低产田（平面型）0~20 cm耕层土壤为研究对象采用田间季节性冻融过程与室内模拟冻融试验相结合的方法,研究松辽平原玉米带高产田土壤的结构性对冻结的响应,包括影响范围较深和程度,进一步阐明高产田土壤对冻结的响应机理。采用高产田与低产田对比的方法,在不同的冻结条件下,设置含水量接近5%,10%,15%,20%,25%;设置冻结频率0、2、4、6次进行室内模拟冻结实验。通过对容重、孔隙度、孔隙面积、Feret直径等指标的测定与分析,研究了不同冻结频率不同含水量,对高产田和低产田0~20 cm耕层的土壤孔隙特征的影响。结果显示：冻融循环能够显著增加松辽平原玉米带高产田与低产田0~20 cm耕层土壤孔隙的数目,高产田增加百分比为32.58%;低产田增加百分比为17.95%。显著降低了低产田0~20 cm土层范围内Feret直径和土壤的平均孔隙面积以,Feret直径由冻结前的2.31降低到冻结后的1.92,降低百分比为16.88%,低产田土壤的平均孔隙面积由冻结前的8.91降低到冻结后的4.65,降低百分率为47.81%(P<0.05)。除了土壤孔隙的成圆率外,冻融循环对高产田与低产田不同径级团聚体的孔隙数目、平均孔隙面积、平均Feret直径均有不同影响程度的差异(P<0.05)。高产田>5 mm团聚体平均孔隙面积由冻结前的37.08降低到冻结后的23.84,降低百分比为38.40%,变化差异显著(P<0.05),这是高产田与低产田相比特有的变化规律。而高产田其他粒级团聚体和低产田所有粒级团聚体的平均孔隙面积对冻结的响应不明显。高产田与低产田都有>5 mm团聚体的孔隙成圆率变化显著,高产田由冻结前的0.36降低到0.27,变化百分比为25%;低产田由冻结前的0.25增加到冻结后的0.34,变化百分比为36%,差异显著(P<0.05),这两者的变化规律截然相反,也体现高产田大粒径团聚体孔隙成圆率对冻结的响应规律有别于低产田的特殊性,以上研究结论对系统研究松辽平原玉米带黑土耕作区高产田（平面型）土壤质量的管理与评价提供理论支持有一定的意义。     

在干旱条件下保水剂保水效果及其对棉花产量的影响

研究在干旱条件下保水剂保水效果,及其对棉花产量和产量带来经济效益的影响。本次研究设5个处理,即土壤保水剂施用量为0 (CK)、15 (T1)、30 (T2)、45 (T3)和60 kg/hm² (T4),每个处理3个重复,在和田策勒县进行试验。结果表明：（1）各处理与对照的土壤含水量在0~30 cm的土层中差异不显著(P＞0.05),其中0~10 cm土层中各处理保持在14.62%~15.53%之间,10~30 cm保持在16.35%~17.95%之间;而在30~40 cm土层中,对照与各处理间的土壤中含水量差异明显(P＜0.05),T1、T2、T3和T4土壤含水量较CK分别增加了6.6%,7.45%,7.9%和7.8%。（2）相比CK,T1、T2、T3和T4产量达到显著差异水平(P＜0.05),籽棉产量最高为2868.90 kg/hm² (T2)。从经济效益分析可知,处理T1、T2、T3和T4分别比对照增加了6600.30、9649.80、6937.50、6543.45元/hm²,其中30 kg/hm² (T2)处理的投入产出比为16.08。试验区施用保水剂后土层土壤水分有增加的趋势,施用量在30 kg/hm²时棉花产量最高,此时经济效益也达到最高水平。