不同类型农田地表粉尘起动摩阻风速的野外观测

[目的]为北方城市空气污染控制提供依据。[方法]选择不同地表类型,观测起尘差异,分析表土微团粒粒度,计算起动摩阻风速。[结果]沙化农田的光滑地表空气动力学粗糙度（Z0s）为0．0012cm,小麦地为0．0021cm,果树苗地的为0．0025cm。有植被覆盖的地表粉尘起动摩阻风速明显高于裸露地表,且随着植被高度增加而增大。延安果树苗地地表起动摩阻风速达到了139：15cm／s。裸露小麦地和果树苗地地表粉尘起动摩阻风速大于裸露沙化农田（7．39cm／s）。小麦返青期、成熟期、收割后地表粉尘起动摩阻风速分别为46．85、98．93、29．05cm／s,裸露地表和幼苗期果树苗地地表粉尘起动摩阻风速分别为26．01和139．15cm／s。[结论]植被高度和土壤结构性质是影响地表粉尘起动摩阻风速的重要因素。     

科尔沁沙地4种作物根茬抗风蚀效果风洞试验研究

利用野外风洞设备,以翻耕地为对照,对科尔沁沙地东部农田的4种不同作物茬地抗风蚀效果进行了测试,对风蚀主要影响因子进行了分析.试验结果表明:作物留茬可显著提高地表抗风蚀能力;在相同风速条件下.抗风蚀能力大小依次为燕麦茬地＞玉米茬地＞向日葵茬地＞绿豆茬地＞翻耕地;与翻耕地相比.燕麦茬地、玉米茬地、向日葵茬地和绿豆茬地的起动风速分别抬高了53.3%、17.8%、11.1%、8.9%.结果表明,风蚀量与土壤地表覆盖度、土壤0～5 cm表层含水量、地表粗糙度、土壤容重、土壤坚实度呈负相关关系,其中与前三者呈显著高度负相关关系.采用免耕留茬措施可以有效地抑制农田土壤风蚀,有利于防治农田荒漠化.     

黑土地土壤风蚀特征参数及风蚀物分布规律研究

通过对黑土区风季风速和表土含水量的监测、旱作耕地风蚀物野外采集试验、室内风蚀物粒度分析试验,对东北黑土区土壤风蚀特征参数以及风蚀物的垂直分布规律进行定量研究,初步得出黑土区裸露耕地下垫面粗糙度、摩阻风速、起沙风速等风蚀过程的重要特征参数,得出黑土地土壤风蚀风沙流断面风蚀物含量、风蚀物颗粒尺度的垂向规律,为该区土壤风蚀、土地沙化的进一步研究与防治提供基础依据。     

岩溶区石漠化土壤 CO2 浓度和地表 CO2 通量研究

【目的】探讨我国南方喀斯特石漠化地区 CO2 浓度分布和时空排放规律及岩区土壤有机碳含量、 土壤温度及土壤含水率等环境因子对 CO2 浓度及释放速率的影响。【方法】采用静态密闭箱 - 气相色谱法,对 2017 年 1~12 月重庆市南川石漠化治理示范区岩溶碳汇试验区坡改梯及对照区非坡改梯的土壤 CO2 浓度和地表 CO2 通量进行原位监测。【结果】非坡改梯地区土壤 CO2 浓度比坡改梯地区大,坡改梯和非坡改梯地区土壤 CO2 浓度大多数随着土壤深度增加呈下降趋势;非坡改梯地区地表 CO2 释放通量高于坡改梯地区;土壤 CO2 浓度及 释放通量均随季节有明显变化,在一定范围内土壤温度及土壤含水率都与地表 CO2 释放通量呈显著正相关关系, 在个别月份出现显著变化,表现为巨大的源与汇。【结论】土壤 CO2 浓度主要受土壤有机碳、土壤温度、土壤 含水率、土壤微生物及人为因素共同影响,地表 CO2 通量变化与植被覆盖、人类活动及土壤 CO2 浓度密切相关。     

城市生活垃圾堆肥及其复合肥对农田CO2、CH4排放影响的研究

设置对照、垃圾堆肥及其复合肥的不同肥料处理小区,并将同一施肥处理分为秸秆覆盖与无覆盖两部分,种植玉米,应用静态箱法采样和气相色谱分析技术研究农田土壤CO2、CH4通量变化规律及其影响因素。结果表明,在整个玉米生育期呈现拔节期和成熟期两个排放高峰;不同肥料处理下CO2排放通量堆肥（平均值为59.55μg·m^-2·h^-1）〉复合肥（平均值为52.09μg·m^-2·h^-1）〉对照（平均值为43.35μg·m^-2·h^-1）;地表条件、温度、土壤含水量与CO2通量有一定相关关系,在本试验条件下,地表秸秆覆盖、温度、土壤含水量一定程度上促进CO2产生;肥料对CH4通量影响不大,秸秆覆盖条件有利于土壤CH4的产生,而温度和土壤含水量与土壤CH4通量无明显相关关系。     

北温带干旱地区土壤-大气界面CO_2通量的变化特征

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤(粗骨土和山地灰褐土)的通量显著大于草原土壤(栗钙土和灰钙土)。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05μmol/(m2·h),变化范围为-147.27～2319.55μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82μmol/(m2·h))>山地灰褐土(347.33μmol/(m2·h))>栗钙土(193.36μmol/(m2·h))>灰钙土(162.37μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化,趋势呈"S"形。9月份最高(516.79μmol/(m2·h)),以土壤向大气释放为主;1月份最低(-7.09μmol/(m2·h)),以大气进入土壤为主;具有春夏秋冬交替规律,与气候变化趋势基本一致,土壤表面CO2通量稍有后滞。全天候土壤表面CO2通量呈"山峰"形变化,04:00最小(154.13μmol/(m2·h)),12:00最大(349.65μmol/(m2·h)),具有昼夜交替规律,比气候日变化稍有滞后。影响土壤表面CO2通量的环境因子有地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)、土壤含水量(0～10cm、10～20cm和20～30cm);其中,地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)和土壤含水量(0～10cm)分别与土壤表面CO2通量呈正相关关系,而10～20cm和20～30cm深度的土壤含水量与土壤表面CO2通量呈负相关关系,地表空气相对湿度与土壤表面CO2通量的关系不显著。大气与土壤之间的CO2存在双向转移机制,CO2不仅从土壤向大气转移,而且也从大气向土壤转移,热量在地球表面的差异性分布,导致温带和寒带地区的土壤具有平衡大气CO2浓度的功能,是温带、寒带地区的显著特征。     

农田氨排放影响因素研究进展

从源头上控制对大气中PM2.5贡献率较高的氨排放,对降低大气污染物PM2.5含量、以及减少雾霾污染起着很重要作用。在农业源氨排放中,由农业活动(主要是施肥)导致的氨排放占整个农业源氨排放的40%。因此,总结农田氨排放的研究进展,分析影响农田氨排放的主要因素,描述农田氨排放的规律,对国家制定氨减排措施有指导意义。通过对农田氨排放影响因素的系统分析,发现影响农田系统氨排放的因素包括气象条件(温度、降水、风速和光照强度)、土壤因素(土壤类型、理化特性、含水量等)、施肥因素(肥料种类、施肥量、施肥方式及灌溉和施肥时期)、和农作物(种类,生长时期)。其中最主要的影响因素有:温度、风速、土壤pH、土壤粘粒含量、土壤有机质含量、土壤含水率、肥料类型、施肥量、施肥及灌溉的方式。其中温度、土壤pH、有机质含量以及施肥量与农田氨挥发量呈正相关关系;风速与含水率在一定范围内与氨挥发呈正比关系;土壤粘粒含量与氨挥发呈负相关。上述的研究都是基于合理施肥,增加氮肥利用率,减少氨排放导致的氮损失为目的的,而以减少环境污染物、保持空气质量为目的氨减排措施的研究较少。因此,开展农田氨排放污染系数的确定,建立农业氨排放清单模型的研究,可为环境相关部门有效控制和减少农业污染物的排放,促进农业生产健康良性发展和环境保护起支撑作用。     

阴山北麓农牧交错区农田土壤风蚀影响因子及防治对策

土壤风蚀是阴山北麓农牧交错区土地退化的主要原因之一.从风蚀气候因子、地表粗糙度、植被覆盖度、土壤性质和人为影响因素等方面对农田土壤风蚀的主要影响因子进行了分析,探讨了这一地区农田土壤风蚀的防治对策,提出了以实施保护性耕作为主,辅之以间作、轮作的防治风蚀措施.这种措施既能发挥保护性耕作带残茬降风速、保水土、抗风蚀的作用,并对翻耕带形成保护;又可满足地区种植结构,解决保护性耕作带来的杂草防治和农家肥施用难题,对实现地区可持续农业发展具有重要意义.     

保护性耕作残茬覆盖防治农田土壤风蚀的试验研究

以覆盖农田地表的春小麦秸秆残茬为试验材料，通过风洞试验研究了作物秸秆残茬的高度、覆盖度(密度)对防治农田土壤风蚀的效应；进一步分析了作物秸秆残茬的高度、覆盖度与农田地表粗糙度的关系。结果表明：随着作物秸秆残茬高度和覆盖度的增加，作用在作物秸秆残茬上的剪切力增加，而作用在裸露地表上的剪切力减少。作物秸秆残茬的高度和覆盖度与农田地表粗糙度的相关系数分别为0．929，0．910，这说明作物秸秆残茬的高度和覆盖度对农田地表粗糙度均有影响，但程度不同。粗糙度与秸秆残茬高度和密度拟合的幂函数方程指数为1．59(均值)，e的均值为1．17，可见相对于秸秆残茬的覆盖度而言，高度对粗糙度的影响更大。     

洞庭湖区滩地不同土地利用类型土壤呼吸动态

土壤呼吸受到多种生物和非生物因素的影响,基于洞庭湖区滩地3种不同土地利用方式和不同时间尺度,分析土壤呼吸动态变化及与环境影响因子的关系,有助于深入了解滩地土壤呼吸变化的机理及精确推算碳的排放。采用LI-8100气体分析仪对洞庭湖区滩地芦苇地、农田、杨树林地土壤呼吸动态进行野外测定,分析不同土地利用类型土壤呼吸速率的日变化和季节变化,并对土壤呼吸速率与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度、空气湿度等环境因子之间的关系进行相关性分析。结果表明：3种土地利用类型土壤呼吸速率的季节和日变化比较明显,其动态均表现为单峰型,高峰值出现时间存在差异,而最低值大致出现在凌晨5：00;不同土地利用类型土壤呼吸作用强弱表现为芦苇地〉杨树林地〉农田;3种土地利用类型土壤呼吸速率均与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度极显著相关（P〈0.01）;杨树林地土壤呼吸速率与空气湿度呈极显著相关。总之,土壤呼吸主要受到温度和0～5 cm土壤含水量的协同作用。图2表3参11     

Artificial neural network for the estimation of soil moisture and surface roughness

Estimation of the soil moisture and soil roughness by using microwave data with less complex and fast method is a significant area of research today. For this purpose an Artificial Neural Network (ANN) based algorithm is used and tested in present study. The ANN model is calibrated and tested with the experimentally obtained data by using X-band scatterometer for different field roughness 3.78, 1.83 and 1.63 cm and at fixed value of soil moisture 22.8%. The measurement of scattering coefficient was carried out over a range of incidence angle from 20° to 70° by 5° steps for both the HH (horizontal transmitter and horizontal receiver) and VV (vertical transmitter and vertical receiver) polarization. Two training algorithm of Feed Forward Backpropagation neural network namely Levenberg-Marquardt (TRAINLM) and Gradient-Descent (TRAINGD) were used for analysis. The performance of the ANN models with different algorithm is evaluated by comparing the direct measured value of soil roughness and soil moisture with the soil roughness and soil moisture estimated by the ANN. Our work suggests that ANN model with training algorithm (TRAINLM) is more suitable for the soil moisture and surface roughness prediction in comparison to (TRAINGD) and ANN modeling may be the promising alternative for the soil moisture and surface roughness estimation. The main advantage of the ANN approach for the surface roughness and soil moisture estimation is its potential for world wide reporting.     

阴山北麓农牧交错区麦薯带状间作农田土壤抗风蚀能力研究

对麦薯带状间作农田土壤的抗风蚀能力进行了探讨.结果表明,该措施能够减少水分蒸发,增加地表土壤含水率0.22%~2.6%,增大地表空气动力学粗糙度0.03~3.81 cm,降低近地表风速6%~46%,减少土壤风蚀0.5%~84%.在定量研究的基础上,提出了翻耕带有效抗风蚀宽度为5 m.     

针阔混交林择伐作业后土壤呼吸与土壤温度和湿度的关系

利用LI8100土壤CO2排放通量的全自动测量系统,对择伐后林地10cm处的CO2通量进行了测定,分析了土壤及各分室CO2排放通量与温度和湿度的关系。结果表明:择伐作业后,林地表面CO2通量与土壤温度和湿度有着较好的相关性,土壤温度和湿度共同解释了林地表面CO2通量季节变化的68.10%~98.9%;枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较差,土壤温度和湿度共同解释了枯枝落叶层CO2通量的12.60%~89.80%,难以确切说明枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相应关系;根系CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较好,土壤温度和湿度共同解释了根系CO2通量的55.80%~96.70%;矿质土壤CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较高,土壤温度和湿度共同解释了矿质土壤CO通量的40.30%~99.50%。     

陕北黄土区退耕还林后不同植被类型土壤含水量动态研究

为了掌握陕北黄土区退耕还林后不同植被类型土壤含水量的时空变化特征,采用单因素方差分析和Duncan法多重比较对陕西吴起县不同降雨带分布的植被类型土壤含水量变化进行研究。结果表明：降雨量对草地土壤含水量具有重要的正向影响;坡位对撂荒地土壤含水量影响较小,而对小叶杨林地土壤含水量影响较大,不同坡位差异显著,且下坡位土壤含水量显著高于中坡位;不同林地土壤含水量存在显著差异,且研究区4种林地土壤含水量大小表现为混交林>山桃>沙棘>柠条;不同土地利用类型间,农田土壤含水量最高,其次为灌木林地,撂荒地土壤含水量最低。     

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%～48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。     

冀西北高原不同植被的土壤水分动态变化研究

冀西北高原为高寒半干旱地区,降水是此地区土壤水分的唯一给源,研究土壤水分的动态变化对高效利用降雨有至关重要的作用。研究采用定点观测的方法,对不同植被土壤含水量的动态变化进行了比较研究。结果表明,3种植被生长期内不同土层土壤水分变化存在差异。生长前期,3种植被0￣30cm土层土壤含水量,农田耕翻地最高,水分条件最好,人工草地与退耕还林地互有高低,30￣60cm土层退耕还林地最高,人工草地最少。生长前期,农田耕翻地表层土壤水分较好,能满足春季作物生长要求。生长中期,0￣30cm土层农田耕翻地最低,人工草地与退耕还林地互有高低。30￣60cm土层农田耕翻地最高,人工草地最低。生长后期,0￣60cm土层农田耕翻地土壤含水量最高;人工草地土壤含水量与退耕还林地相比较,0￣40cm土层差异不大,40￣60cm土层退耕还林地高于人工草地。     

上海崇明岛不同施肥条件下的稻田温室气体排放格局

在上海崇明岛稻田里设置3个水平(当地正常水平,该水平的70％和50％)的施肥处理进行试验,利用静态箱/气象色谱监测体系,对3种温室气体(CO2、CH4以及N2O)进行动态监测,分析温室气体的排放量和变化规律,探讨土壤温湿度以及有机质对土壤温室气体排放通量的影响,寻求在不影响产量的条件下,减少温室气体排放的施肥措施.研究表明,施肥水平显著影响CH4和N2O的排放通量,CO2排放量与水稻生长特性有密切关系;施肥水平的提高没有促进土壤有机质的积累.在70％施肥水平下,样地的干物质积累及实际产量与100％施肥水平未有显著差异,且土壤温室气体排放量显著降低.本文结论可对农田生态系统固碳及降低农田温室气体的排放提供科学依据.     

土壤质地及环境因子对农田N_2O排放的影响

[目的]研究土壤质地与环境因素对N2O排放通量的影响情况。[方法]采用实验室培养法,设4种土壤质地,8个土壤深度梯度(5～40 cm),6个温度梯度(10～35℃)、5个湿度含水量等进行试验研究。[结果]相同培养条件下,粘土类N2O排放通量高于粘壤土和粘砂质壤土,最低的为砂质土壤;在不同培养深度条件下的N2O排放通量,壤土类明显高于砂质土壤,两土壤类加入氮肥后的N2O排放通量高于对照土壤;土壤的N2O排放通量随温度的增加而增长,在相同温度下壤土类土壤N2O排放通量高于砂质土壤;N2O排放通量随土壤含水量的上升随之增加,至田间持水量时N2O排放通量达到最大;在相同的湿度条件下,N2O排放通量壤土类高于砂质土壤。[结论]重质地旱作土壤N2O排放通量要高于轻质地土壤。