Characteristics of productivity formation of common bean variety accessions in the dry-steppe zone of chestnut soils in the lower Volga region

Productivity of various common bean variety accessions is studied. It is shown that, under favorable conditions, domestic varieties Oka and Gornal’ can provide a seed yield up to 1.4 t/ha with a high protein content, 23.4 and 22.8%.     

亚热带地区农业土壤和植物中多环芳烃的分布

以汕头经济特区的农业土壤和蔬菜为例,运用气相色谱-质谱方法对美国EPA优控多环芳烃(PAH)进行定性、定量测定,分析了其在中国亚热带地区农业土壤和植物中的分布特征,讨论了影响其分布的主要因素.结果表明:该区农业土壤中的PAH以3环和4环为主,单个PAH以萘、菲、荧蒽和苯并[b]萤蒽为主;而植物中的PAH以3环为主,单个PAH以萘、菲为主.PAH可在0～100 cm的土层范围内有效移动和传输,其中表层土壤的输入比率要高于移动和传输的比率.影响PAH在土壤和植物中分布的因素除PAH本身的理化性质外,土壤的理化性质、植物种类和环境条件同时起重要的作用.     

Forecasting upcoming weather conditions of vegetation and grain-crop yield in the dry-steppe zone of the pre-Ural Region

The long-term forecast of yield and vegetation conditions of grain crops for the dry-steppe zone of the pre-Ural Region is made for the first time based on new predictors and their time lags. The forecast is developed for the value of the predictant (Y) and all predictors (X) that are included in the multiple regression models. The obtained results permit the probability of the onset of drought in the expected year to be described in advance (5–6 months before the start of field works). The developed models indicate that a strong drought is expected for grain crops in 2017 (the winter wheat yield of 2–3 c grain/ha), which is due to unfavorable weather conditions in June (the precipitation of 3–4 mm) and high air temperature in July (the average temperature in the first decade of 25.2°C and maximum temperature of 37.5°C). This information makes it possible to choose the optimal technological solutions for overcoming the influence of unfavorable conditions. The methods of step-by-step multiple regression and neural network regression and the method of residual deviations in combination with the method of superposition of epochs are used.     

亚热带不同母岩成壤过程中金属元素的迁移和积累特点

为了解不同岩石风化成壤过程中重金属等元素在土壤剖面中的积累特点,在浙江省选择玄武岩、花岗岩、泥页岩、石灰岩和碳质页岩这5类岩石发育的原位土壤剖面,按发生层采集分层土壤样品和基岩样品,分析主要元素全量组成,并以稳定元素Zr为参照,采用质量平衡法分析了成壤过程中土壤重金属等元素的淋失与积累特点。结果表明,石灰岩发育土壤剖面中重金属元素的淋失和积累明显不同于其他母岩,由石灰岩转变为土壤过程中重金属呈现明显的富集,同时成壤过程中发生了大量重金属等元素的淋失。泥页岩和碳质页岩发育土壤重金属富集不明显,其重金属含量与母岩接近或低于母岩;但碳质页岩因母岩中重金属本底较高,其形成的土壤含较高的重金属。玄武岩和花岗岩发育土壤风化程度高于泥页岩和碳质页岩发育土壤,前者在成壤过程中Si、Ca、K、Cr、Cu、Zn、Hg、Ni、Co的淋失高于后者。成壤过程中重金属的平均淋失比例由高至低依次为Hg>As>Cu>Zn>Cd>Ni>Co>Pb>Cr,Cr和Pb的稳定性最高。多数情况下,元素的淋失比例由表土向母质层降低。石灰岩成壤过程中镉的富集和高淋失特点可能是石灰岩分布区土壤镉积累的主要原因。     

红壤和潮土添加不同生物质炭后等温吸附磷酸盐的变化

为了解不同生物质炭对土壤等温吸附磷酸盐的影响,选取桃木、花生壳和玉米秸秆,在300和500℃下通过慢速热裂解制备生物质炭,按0%、0.5%、1%、3%和5%质量比加入到红壤和潮土中,经过4次干湿交替平衡后,加入系列磷酸盐溶液,测定其等温吸附特征。结果表明:1)所有土壤磷酸盐等温吸附行为均可用Langmuir方程进行拟合,添加活性炭均降低了红壤和潮土的等温吸附参数,而添加生物质炭显著地提高了红壤磷酸盐最大吸附量(q_m),q_m值平均提高了11%;但潮土的q_m值显著降低,平均降低了30%,而K_L(Langmuir等温吸附常数)和最大缓冲容量(MBC)平均分别提高了179%和69%。这说明生物质炭对磷酸盐等温吸附的影响不仅取决于土壤属性,而且与生物质炭特性及其用量也存在一定的联系,q_m值与K_L及MBC值之间的关系就反映出这种复杂性,相关的机理还有待进一步研究。     

南亚热带高寒山区旱地高效立体套作

梁河县地处云南西部、高黎贡山西南侧迎风面，属南亚热带湿润气候区，年均气温18．3℃，≥10℃活动积温6438-6884℃，年降雨量1075-1868mm，年均日照时数2083-2524小时，光、热、水资源丰富，适宜发展多熟制农业生产。多年来全县广大山区旱作模式主要以玉米-油菜（小麦）、马铃薯-玉米等套作模式为主，对梁河优越的气候资源利用十分有限，综合效益不高。为提高山区气候、土地、劳力资源利用率，促进农业增效、农民增收，     

中亚热带东部马尾松叶片光合及呼吸的研究

采用红外线气体分析仪的测定方法研究了我国中亚热带东部马尾松光合速率和呼吸速率与环境因子的关系。结果表明： 马尾松叶片光合速率与光强和气温多元相关呈极显著水平, 其回归方程可作为光合速率估算的模型; 日光合量与平均气温呈极显著线性正相关, 呼吸速率与气温呈极显著相关, 其回归方程均可作为叶片日光合量和呼吸速率的估算模型。马尾松叶片的年净光合量和年呼吸量（ Ｃ Ｏ２） 估算结果分别为２１１ ×１０４ ｍｇ·ｄ ｍ － ２ 和２３８ ×１０４ ｍｇ·ｄｍ － ２ 。表２ 参５     

亚热带稻田土壤持续固碳机制研究进展

为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况,进一步提升稻田土壤肥力,从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨。我国亚热带区稻田土壤有机碳储量与固碳效应明显高于旱地,其突出的碳固持能力主要是由于水稻光合碳的输入、土壤自养微生物固碳及淹水限制了微生物活性、抑制植物残体微生物分解过程,促进以植物残体直接积累。稻田土壤有机碳的矿化速率受碳氮磷计量、水肥管理措施以及温度等因素调控,从而影响着稻田土壤的固碳减排效率与潜力。本文提出“碳中和”背景下稻田土壤固碳减排的研究展望：基于亚热带稻田土壤对我国农田土壤碳固碳减排方面的重要性,提出了系统研究稻田生态系统中土壤有机碳累积和转化的作用机制,构建高精度的区域土壤有机碳库模拟模型及储量估算方法,以助力提升农田土壤肥力,加快我国农业双碳目标和农业绿色发展。     

Water permeability of unsaturated soils in the arid zone

The moisture permeability of sandy soils in the unsaturated moisture content regime has been studied. The intensity of moisture conductivity was measured at certain values of the current moisture. It is shown that the expansion of the range of unsaturated soil moisture makes it possible to determine the point of break in the monotony of the curve of simulation of moisture permeability due to the rupture of the capillary connection. The mathematical model of moisture permeability that takes into account the soil porosity is presented.     

Technologies for improving floodplain meadows on peat soils in the Central Region of Russia

The results of multiyear investigations to develop technologies for improving floodplain meadows on drained low, high, and transitional peat bogs in the Central Region of the Non-Chernozem Zone of Russia are given. A high effectiveness of resource-conserving technologies for creating seeded grass stands depending on the pressure of the machines on the meadow sod is established.     

土壤和水中啶氧菌酯的环境行为研究

通过对啶氧菌酯在三种典型土壤(潮土、褐土和红壤土)和水中挥发性、光降解和淋溶性的研究,明确了其环境行为。啶氧菌酯在三种土壤表面和水中,24 h吸收液中未检测到挥发的啶氧菌酯;啶氧菌酯在三种土壤表面的光降解半衰期分别为潮土26.70h、褐土32.80 h和红壤土12.80 h,在水中的光解半衰期为3.20 h;啶氧菌酯在三种土壤中的迁移率分别为潮土0.083、褐土0.08、红壤土0.25。结果表明:啶氧菌酯在三种土壤和水中均难挥发,在土壤表面难光降解,而在水表面较易光降解;在潮土和褐土中移动性等级为不移动,而在红壤中移动性等级为不易移动。综上认为,啶氧菌酯在三种土壤中稳定性高、迁移率低,长期高频次施容易导致土壤中啶氧菌酯累积,而在水中易于降解,不容易累积。     

Detoxification of heavy-metal contaminated leached chernozems and ancient alluvial soils with the use of sorption materials

It is shown that the use of sapropel and mixtures based on it is effective as sorbent-ameliorants for detoxification of heavy metal-contaminated leached and podzolized chernozems in the Ryazan oblast, and for ancient alluvial soils in Vietnam, the application of natural bentonite.     

亚热带水稻土碳循环的生物地球化学特点与长期固碳效应

稻田是我国重要的农田生态系统,对农业生态环境保护和国家粮食安全具有举足轻重的作用。水稻土有机碳循环既是土壤物理、化学、生物过程和土壤肥力的基础,又与土壤固碳功能、温室气体产生和排放密切相关。近10年来,本研究团队以探讨水稻土固碳(肥力提升)与减排科学原理为目标,瞄准土壤有机碳矿化的"控制阀"假说与"激发效应"、水稻土固碳与温室气体排放的生物地球化学过程机理等前沿性的重要基础科学问题,遵照以典型案例(典型景观单元和长期定位试验监测)揭示区域水稻土有机碳演变基本规律与固碳潜力,借助模拟试验阐明水稻土长期固碳的生物地球化学机理的整体研究思路,运用同位素示踪和生物分子技术,系统研究了亚热带水稻土碳的生物地球化学循环特点与长期固碳效应。研究表明,过去30年间,水稻土有机碳处于持续增加状态,增幅达60%,年平均固碳速率为0.28 t/hm~2,具有明显固碳效应;且水稻同化"新碳"的输入抑制了水稻土原有有机碳的矿化,表现出明显的负激发效应,证实了亚热带水稻土的"阻滞效应"。量化了水稻生长期间光合碳对土壤有机碳各组分的贡献及其对氮素的响应特征;发现水稻光合碳向土壤微生物快速转移,同化根际碳的微生物主要为真菌和革兰氏阴性菌。发现稻田土壤具有微生物光合同化大气CO_2并将其转化为土壤有机碳的能力;农田土壤固碳功能种群主要包括固碳细菌和藻类。阐明了稻田土壤有机质周转过程的生态化学计量学特征,揭示了"水稻—微生物—土壤"相互作用的养分调控机理,以及土壤C、N、P等元素耦合的微生物计量学调控机制。基于微流控芯片技术,构建土壤芯片并实现了土壤微界面生物地球化学过程的动态模拟和监测。提出基于丘陵区稻草"易地还土"和稻田施用生物质炭的固碳减排新措施。研究成果为亚热带水稻土有机碳积累、生产力提升和农田可持续发展提供了重要科技支撑。     

北亚热带石灰土山地生态重建模式研究

在生态破坏较严重的浙西石灰土山地,经三年的生态重建模式定位试验,明确了银杏、日本甜柿、板栗、枇杷、梨树和黑麦草为石灰土山地适生的生物种群;以此设计的果－草生态重建模式,具有改善生态、提高肥力、增加收入的良好效益,可在北亚热带石灰岩地区推广．     

漠大线多年冻土沼泽区管道融沉防治及温度监测

漠大线管道自投产以来,全年均为正温输送,且输送温度远高于设计预期温度,因而加速了管道周围冻土区的融化,管道容易发生融沉,安全性面临极大考验。结合漠大线投产后的实际运行情况,参考冻土区工程建设经验,设计了热棒与粗颗粒土换填相结合的多年冻土沼泽区域管道融沉防治方案,并在漠大线K305处完成了100 m示范段建设,并在示范段管道周围土壤中安装了温度监测系统,通过近一年的温度监测数据分析了目前示范段的融沉防治情况。结果表明：热棒的安装降低了管道地基的温度,增加了土壤的冷储量,起到了稳定地基的作用,而管道底部换填的粗颗粒土可以保障热棒的制冷作用不会引发管道冻胀灾害。     

疏勒河项目区盐碱地的形成及改良利用

疏勒河项目计划开发荒地523万hm2,由于其独特的地质、气候条件,该区土壤中普遍含盐,且中盐土和重盐土占绝大多数,主要的盐土类型有：沼泽盐土、草甸盐土、典型盐土和干旱盐土。针对不同的盐土类型,提出了相应的改良利用分区,盐土的改良,必须以“水、盐、肥”为中心,水利、农业、生物措施相结合,综合治理。     

潮土、紫色土及黄壤上施钾对小麦产量的影响

１８０多个田间对比试验和３０多上区试验结果表明,施钾可增加小麦产量。土壤类型不同,其施钾效应不同,增产效应依次为：黄壤〉潮土〉紫色土。同一土类不同土属施钾效应有差异,紫色土类棕紫泥上施钾效应不显著。氮肥水平高低直接影响小麦施钾效应,随着氮肥用量的增加,小麦对钾的需求愈迫切,施钾边际效应增加。高氮施钾增产效应和经济效益好于低氮施钾效应。土壤速效钾和缓效钾测定值与小麦相对产量相关性达极显著水平,可以作     

亚热带不同人工林对土壤酶活性及其动力学特征的影响

在江西省大岗山区选取杉木林、马褂木林、马尾松林、马褂木 桤木混交林4种人工林及对照次生林,通过对林下土壤脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶的活性及其动力学特征进行比较分析,探讨天然次生林采伐更新为不同人工林类型后,对土壤酶活性及其动力学特征的影响. 结果表明:①4种人工林的土壤脲酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的活性,Vmax和Vmax/Km随土壤深度的增加而降低.②与对照次生林相比,杉木林0～0.2 m土层的脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶活性分别降低了35%、4%、58%;脲酶的Vmax和Vmax/Km降低了46%和47%,其他土壤酶的动力学参数也有降低的趋势.③马褂木林的土壤酶活性及各项动力学参数均出现下降现象.④马尾松林0～0.2　m和0.2～0.4　m土层的脲酶活性分别降低了54%和62%,过氧化物酶活性均增加了23%,多酚氧化酶活性分别增加了28%和42%;过氧化物酶Km值分别降低了44%和48%,Vmax/Km增加了58%和92%,脲酶各项动力学参数明显降低,而多酚氧化酶各项动力学参数均增加.⑤混交林0～0.2 m土层的脲酶和多酚氧化酶活性分别降低了38%和9%,但过氧化物酶活性变化不明显;多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶的Vmax/Km分别下降了7%、38%、54%.      

ENVI-met乔木模型对亚热带湿热地区细叶榕的模拟验证

目的近年来,随着计算机性能的不断提升数值模拟技术已成为定量预测和评价微气候的重要研究手段。植物作为影响微气候的重要因子之一,数值模拟能否准确反映其在当地气候条件下的热表现值得研究。本文的研究旨在验证城市微气候模拟软件ENVI-met(4.2 Science版)在广州地区湿热气候下模拟细叶榕生理特性和微气候表现的适用性。方法通过实测广州地区常用乔木细叶榕的树冠形态、叶片属性和根系形态,对其进行ENVI-met建模并进行模拟分析,将模拟结果与2017年春夏两季实测的数据进行对比。结果生理特性方面,叶温模拟值与实测值变化趋势一致,但夏季午后数值明显偏高;蒸腾速率模拟值在上午和傍晚时刻与实测值较接近,中午峰值明显低于实测值。微气候表现方面,各微气候参数(太阳辐射、地表温度、空气温湿度)模拟值的日变化趋势与实测值一致。模拟值与实测值相比,树冠对太阳辐射的遮挡率接近,树冠对地表温度的降温幅度与实测值较一致,但树下与空旷处及各方向树冠中的气温偏高、湿度偏低,温差与湿度差数值偏小。同时,本文利用均方根误差和一致性指数作为指标进行误差分析,表明模拟结果与实测结果有较好的一致性,模拟可对乔木影响下的室外热环境进行较好的预测,并认为误差可能由软件版本、软件计算设定、建模网格分辨率等原因引起,但尚在可接受范围内。结论通过比较实测与模拟数据,验证了ENVI-met(4.2 Science版)能够较好地模拟湿热气候下乔木的生理指标及热表现,并能够准确预测各参数的日变化趋势。研究成果为应用ENVI-met模拟室外热环境提供了基础校验,并对植物建模提出了优化建议。