科尔沁沙地4种作物根茬抗风蚀效果风洞试验研究

摘 要：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%。本试验表明,风蚀量与土壤地表覆盖度、土壤0～5cm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。     

不同有机肥对土壤特性及‘红地球’葡萄生长和品质的影响

为解决‘红地球’葡萄在南方沿海地区设施栽培中存在的着色差、风味淡及设施葡萄园土壤板结、酸化、盐渍化等问题,通过在冬季基肥中增施不同的有机肥,研究其对土壤理化性质、营养状况、植株生长及果实品质的影响。施用碳基生物肥、生物菌肥和菜饼肥均可以明显提高土壤有机质、有效磷和速效钾含量,效果以碳基生物肥最佳,有机质、有效磷和速效钾分别较对照显著提高43.77%、35.45%和57.9%;菜饼肥对土壤微量元素的增加效果最好,交换性钙和镁含量分别较对照显著提高40.58%和13.74%;施用有机肥可以不同程度上降低容重、增加孔隙度、降低土壤含盐量、提高pH,效果以施用菜饼肥最佳。施用有机肥可以增加叶面积,提高枝条木质化程度,施用菜饼肥的叶面积和枝蔓木质化程度分别提高了21.62%和14.31%;施用腐熟菜饼肥的果实综合品质最高,单果重、TSS、固酸比分别提高26.46%、2°Brix和34.20%,经济效益以腐熟菜饼肥和碳基生物肥为最好,每公顷效益分别增加至58794和39456元。施用不同有机肥能不同程度地提高土壤有机质、营养元素含量,降低土壤含盐量、降低容重、增加孔隙度、提高土壤酸碱度,进而促进枝蔓生长、提高品质和效益,综合效果以施用腐熟菜饼肥最佳。     

保护性耕作下农田土壤风蚀量及其影响因子的研究初报

本研究采用移动式风洞仪对北京市保护性耕作下农田土壤风蚀影响进行研究,并得出以下初步结论：（1）六种地块下土壤风蚀量以裸露翻旋地最高,种植越冬覆盖作物能显著降低土壤风蚀量;不同免耕播种机和秸秆处理方式下,风蚀量区别主要在于播种机,以迪尔风蚀量最低,农哈哈机型最高;四种耕作方式下土壤风蚀量以旋耕地最高,翻耕地比旋耕地降低80.81%,重耙和免耕地风蚀量分别比旋耕地降低95.35%和97.71%;冬小麦五种不同播期下土壤风蚀量随着播期的推后逐渐增大。（2）四种作物中小麦田的覆盖率最高,其次为紫花苜蓿和小黑麦,油菜覆盖率最低;四种耕作方式下耙耕小麦田覆盖率最高为84.00%,旋耕最低为55.33%;五个播期下9月27日播种的小麦田覆盖率显著高于其他播期,10月7日和10月12日最低。（3）将土壤风蚀量作为依变量,覆盖率、作物株高和土壤容重作为自变量进行多元回归分析,并建立多元回归方程：Y=173.186-0.449x1-0.485x2-72.699x3。     

覆膜方式对旱作农田土壤水热状况及向日葵产量的影响

为探究地膜覆盖对旱作农田土壤水热状况、向日葵产量及减轻土壤风蚀效果的影响,通过大区试验对不同覆膜方式和覆膜时间处理的土壤温度、水分,向日葵生长状况、产量及土壤风蚀量进行了监测。结果表明,土壤温度表现为春季全覆膜秋季半覆膜春季半覆膜、全覆膜处理半覆膜处理、垄上覆膜测定点垄沟覆膜测定点;与春季半覆膜相比,春季全覆膜和秋季半覆膜全生育期累积地温分别增加了71.70℃和55.42℃,出苗时间分别提前了3d和1d,开花时间分别提前2d和1d,花期分别延长3d和1d,子实空秕率分别降低8.44和7.05个百分点,增产率分别为19.82%和9.84%,作物耗水量分别降低了5.82%和8.11%,水分利用效率分别提高2.70和0.73kg/(hm~2·mm);秋季半覆膜可降低土壤风蚀量,与大面积裸露农田相比可以降低土壤风蚀量73.87%左右,而且有利于增加冬春雨雪的储集,减少地表蒸发。试验认为春季全覆膜和秋季半覆膜具有提高土壤温度、增加土壤贮水量、促进向日葵提前出苗和开花并延长花期、增加向日葵产量和水分利用效率等作用,秋季半覆膜还具有减轻土壤风蚀的良好效果。     

葡萄园施用土壤消毒剂1号对产量及防病效果的研究

为了提高葡萄产量以及控制土壤障碍因子的发生,采用土壤消毒剂1号在葡萄园进行不同用量的对比试验。结果表明：土壤消毒剂1号450~900 kg/hm2结合施45%葡萄专用肥750 kg/hm2,比不施土壤消毒剂1号对照（施45%复合肥750 kg/hm2）提高葡萄产量20.7%~28.6%,提高经济效益19.8%~28.6%;有效防治白腐病、炭疽病、霜霉病危害。4个不同量处理比对照处理减少的白粉病、炭疽病、霜霉病危害率分别为73.7%、78.9%、78.9%和78.9%,明显提高防病效果。同时更进一步表明,以750 kg/hm2施用量对葡萄产量和经济效益及防病效果达到最佳。     

不同棉花高粱间作模式下土壤养分、棉花农艺性状及产量的研究

为了充分利用土地自然资源,探究绿色高产高效的棉花高粱间作模式,在山东省滨州市以‘冀梁2号’和‘鲁6269’为实验材料,设置4个间作模式处理,分析不同间作模式对棉花农艺性状、土壤养分含量、产量构成要素、产量以及经济效益的影响。结果表明,棉花高粱间作较棉花单作,棉花株高、果枝数、成铃数均显著提高,皮棉产量提高了0.73%～6.13%,纤维品质略微降低,有效提高土壤速效养分含量。3种间作模式中,4行棉花间作4行高粱模式下产量和经济效益表现最好,较棉花单作皮棉产量提高6.13%,经济效益增收13.79%,可作为山东地区棉花高粱间作模式的最佳行距配置。     

基于隔离布防护的水稻冠层上方风速分布特征

为了确定隔离布防护转基因水稻基因漂流效果,设计了隔离布防护措施的田间试验,研究防护区内、外水稻冠层上方的风速分布特征。结果表明,背风面不同风向角的1 m高度风速变化规律基本相同,1~2.5 H（H为隔离布高度,2 m）区域内风速降低幅度最大;其次是2.5~5 H区域内,而在5~10 H区域内风速降低幅度相对较小;随着风向角的增大,风速降低幅度有所减小。迎风面不同风向角的1 m高度风速在2.5 H处风速降低幅度最大,为60%~70%。隔离区内1 m高度风速整体减小,越靠近隔离布,风速减小越明显。因此,隔离布防护风障降低隔离区内外风速明显,可有效缩短转基因水稻花粉扩散距离。     

河北坝上农牧交错区不同下垫面土壤风蚀特征研究

针对河北坝上农牧交错区不同下垫面土壤,采用“陷阱捕捉”与埋设风蚀盘的方法进行了风蚀特征的野外监测。监测表明坝上不同下垫面类型的风蚀量存在显著差异。以耕翻地为对照,在滩地上莜麦留茬地的风蚀量减少了9.1%,而玉米留茬地、免耕菜地的风蚀量则比对照分别增加了123.71%和229.07%。在梁地上莜麦留茬地、草地、林地的风蚀量分别比对照减少14.76%、68.67%和82.23%。在滩地与梁地两种地貌上,莜麦留茬地与耕翻地的风蚀量差异都不显著。地表的粗糙度和植被盖度是影响土壤风蚀量的重要因素。     

秸秆生物炭对亚热带葡萄园土壤性质的影响

云南是中国长江以南重要葡萄产地,以红壤为主的葡萄园土壤出现酸、粘等退化现象,导致葡萄产量和品质下降,因此改良退化的葡萄园土壤就成为发展葡萄及葡萄酒生产的关键。笔者以生物炭为土壤改良材料,设计了常规施肥、生物炭+常规施肥、高肥+生物炭3个处理的田间试验。研究结果表明：（1）施用生物炭能显著提高土壤中有机质、速效磷、速效钾的含量。（2）施用生物炭显著提高微生物和解磷菌、解钾菌的数量。（3）施用生物炭同时可提高土壤中过氧化氢酶和磷酸酶的活性。因此,秸秆生物炭能显著提高土壤中速效养分的含量,改善亚热带葡萄园土壤的理化性质。     

京郊农田不同植被的土壤风蚀模数比较

为了研究京郊地区农田植被土壤风蚀变化规律,提出京郊防尘的农作制度,笔者采用野外风洞原位测试方法定量评价北京周边不同植被冬春季节的土壤风蚀状况。结果表明：植被覆盖在冬春季可以明显降低农田土壤风蚀量,5种植被均表现为100 cm的土壤风蚀模数略大于20 cm的。在风速20 m/s的条件下,3月中旬冬小麦、小黑麦的农田抗风蚀能力＞紫花苜蓿＞油菜、菠菜;小黑麦和冬小麦分别在20 cm和100 cm处地表抗风蚀能力强。4月中旬菠菜的农田抗风蚀能力＞油菜＞紫花苜蓿＞冬小麦、小黑麦、小黑麦和冬小麦分别在20 cm地和100 cm抗风蚀能力最弱。翻耕地比免耕地风蚀模数高,其中留根茬翻耕地最高,立秆免耕最低;3月份秸秆粉碎免耕风蚀模数大于留根茬免耕,4月份则相反。不同植被下土壤风蚀模数与土壤含水量呈负相关,且随着土层的增加相关系数逐渐降低;不同秸秆残茬处理下土壤风蚀模数与5~10 cm土层含水量和土壤覆盖度相关性较高,且均呈负相关。一年两作区越冬作物能提高土壤抗风蚀力;春玉米区立秆免耕抗风蚀里最强,免耕和秸秆还田等也均能提高土壤抗风蚀力。     

以作物残茬为生物篱在裸露农田营建防风带技术的研究

根据农田防护林等生物篱网防治农田风蚀的原理,把作物残茬作为生物篱间隔插入马铃薯裸露农田,形成以残茬为生物篱的农田防护篱网,可以解决北方旱作马铃薯生产基地农田严重风蚀问题,核心技术是利用残茬把连片的裸露农田间隔分成宽7.2m以下的带田,形成留茬带与裸露带间作的农田,不仅使留茬带的风蚀量降低80%以上,其裸露带的风蚀量也降低50%以上,取得防治马铃薯裸露农田的风蚀沙化,保护和提高耕地质量的实效。总结提出在北方旱作区采用麦类/油菜等条播作物留茬与马铃薯等根茎类作物间作轮作营建裸露农田防风篱网的保护性耕作技术。     

不同沙冬青配置方式对土壤风蚀的影响

笔者针对当前防风固沙体系的衰败及防风阻沙效果较低的问题,基于沙冬青的生物特性,通过人工模拟的方法定量研究了单株沙冬青流场特征及沙冬青不同配置方式的防风阻沙特征。研究结果表明：（1）单株沙冬青对其两侧的风速没有显著地消减作用,而当风越过植株后,风速会被显著降低,降低率最大可达59.77%,并在其背风面1~3 H范围内形成一个低速的静风区,在7 H处风速与旷野基本相当,成为尾流区;（2）单株沙冬青对集沙量的影响和对风速的影响具有相似的变化规律;（3）沙冬青行带配置方式的防风效能最好,均匀式居中,随机式最低。3 种配置方式在林带后缘5 H内输沙率都有所减少,在林带后1、3 H减弱最明显。     

沿海防护林网防风效应数值模拟研究

为研究沿海防护林网的防风效能,采用计算流体力学软件FLUENT对上海浦东新区的水杉林网周围的气流场分布进行了数值模拟。结果表明：水杉林网对气流有着明显的削弱作用,风速在林带前5 H左右处逐渐下降,在林带后出现回流现象,随后林带对气流的作用逐渐减弱,风速逐渐恢复。各林带的有效防护距离在10 H左右,因此,林网中林带间距设置在15 H左右比较合适。     

带状留茬间作对防治干旱地区农田风蚀沙化的生态效应

对内蒙古阴山北麓旱农区不同类型耕地土壤风蚀及其影响因素的野外观察与室内分析,揭示了该地区风蚀气候侵蚀力的特点及风蚀作用对农田生态环境的主要危害。观察研究了粮草、糖薯和灌草带状间作及其残茬覆盖度对减轻农田土壤风蚀的作用,指出在农田防护林不完善的阴山北 麓旱农区,采用带状留茬间作轮作具有良好生态效应,可以有效地控制农田风蚀沙化,减轻风蚀危害,进而明确了不同类型退化农田应采用的带状留茬间作轮作方式与增产增收配套技术措施。     

Effects of tree windbreak on microclimate and wheat productivity in a Mediterranean environment

The presence of windbreaks is usually considered positive in mitigating the evapotranspiration (ET). For this reason, the windbreak barrier is included among the agro-techniques specific for the dry-farming systems. Objective of the study is to analyze the actual benefits of windbreaks on crop water requirements and yield.The 3-year field study has been carried integrating agronomic and microclimatic approaches. Study concerned durum wheat growing in open field, in a typical Mediterranean environment. A Cupressus arizonica L. windbreak (3 m in height) bordered at North the experimental field.The analysis of the microclimatic observations shows that, when wind blew from the North direction, the windbreak presence influenced the wind speed until the distance 12.7H (H is the windbreak height), and temperature increased in a distance of 4.7H from the barrier.On the basis of the soil water content, continuously measured by TDR technique, evapotranspiration (ET_d) was daily determined and season ET calculated. Windbreaks mitigated ET for a distance of 12.7 times the windbreak height. Out of this area, the ET was 16% higher than the ET measured near the windbreak belt (<4.7H).Yield performances changed accordingly the distance from the windbreak. Within the distance of 18 times the windbreak height, wheat productions were higher than those obtained in the zone not influenced by the windbreaks.Within the protected area, wheat water use efficiency (WUE, calculated as the ratio between yield and seasonal evapotranspiration) attained the maximum value of 1.15; out of the windbreak protection, WUE was 0.70 kg m^?3.Since windbreaks reduce ET, farms of the Mediterranean environments should be re-designed in order to consider the windbreaks as possible issue of sustainability.     

低温胁迫下高粱幼苗对外源脯氨酸的响应

以冷敏高粱晋303为试验材料,幼苗三叶期用不同浓度的脯氨酸处理后, 2~4℃低温胁迫,测定相关生理指标,探讨外源脯氨酸处理对高粱幼苗耐冷性的影响。结果表明,外源脯氨酸处理可以提高低温胁迫下高粱叶片SOD、POD的活性,分别在3 mmol·L^-1和5 mmol·L^-1浓度脯氨酸的处理提高幅度最大。外源脯氨酸处理能降低低温胁迫下高粱叶片MDA的含量,以5 mmol·L^-1脯氨酸的处理效果最好。外源脯氨酸处理对叶片可溶性糖含量的增加也有作用,在本试验脯氨酸浓度设置范围内,可溶性糖含量随处理浓度的增加而增加。外源脯氨酸处理可以维持高粱幼苗中较高的叶绿素含量,喷施5 mmol·L^-1浓度脯氨酸时幼叶叶绿素含量最高。说明外源脯氨酸处理可有效缓解低温胁迫对高粱幼苗的伤害,提高幼苗的耐冷能力。     

临汾市雾霾天气的分析和研究

为了进一步提高对临汾市雾霾的预测以及防治效果,从而避免、减轻雾霾天气对人类造成的交通、健康等危害。根据临汾市2013年11月—2014年3月自动气象站对PM_1.0、PM_2.5、PM₁₀、能见度、相对湿度、气温等的观测资料,利用临汾市1954—2014年12—3月的降水日数和静风日数的统计资料,利用数理统计、线性拟合、多元回归等方法,分析临汾市秋冬季雾霾与天气气象要素之间的关联。结果表明：风速、气压、气温都会对空气的能见度产生影响,其中风速的影响最大,风速每增大1 m/s,能见度增加3.3 km;气温、相对湿度、风速、能见度均与PM_2.5呈负相关,风速与PM_2.5浓度值的负相关程度最大,风速每增大1 m/s,PM_2.5的浓度值减少65.2 μg/m³;静风日数以0.98 d/10 a的速率减少,而降水日数以 0.07d /10 a的速率减少。     

青岛地区动物物候期对逐月气候变化的响应研究

为了研究青岛地区动物物候期对逐月气候变化的响应关系,利用青岛地区1986—2018年动物物候期资料和逐月气象观测资料,通过趋势分析和超前相关分析法对物候期及其同期和前期气候因子的相关性和响应趋势进行了探讨。结果表明：（1）青岛地区1—12月的气温/风速均呈显著增加/减小趋势,除4月外其他各月日照时数显著减少。除7月降水显著减少外,其他月份青岛降水的气候趋势变化较小。（2）各月风速的显著减少趋势与候鸟（家燕）和两栖类动物（青蛙）的物候变化关系最为密切。对于始鸣期来说：家燕和青蛙始鸣期与各气候因子关系并不非常密切。对于绝鸣期来说：近几十年来风速的显著减小趋势极可能导致家燕和青蛙绝鸣期的推迟。（3）降水和日照时数的变化对昆虫（蚱蝉和蟋蟀）始鸣期的影响较为明显,而气温和风速对昆虫绝鸣期的影响更为突出。以上分析说明动物物候期对气候因子变化的响应比较敏感,可作为气候变化的指示器。     

醋糟不同配比覆盖对句容旱地葡萄园土壤理化性质的影响

为探明有机物料不同覆盖方式对句容旱地葡萄园土壤理化性质的影响,以5年生阳光玫瑰葡萄园地为研究对象,2018年5月以纯醋糟、醋糟+土壤调理剂、醋糟+黄腐酸钾、醋糟+生物炭、醋糟+微生物菌剂覆盖地表,在有机物料覆盖的基础上再设纯物料覆盖、物料+园艺地布覆盖、物料+无纺布覆盖,以清耕为对照,6个月后对0~20 cm土壤样品分析葡萄园土壤容重、硝态氮、铵态氮、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的变化。结果表明：醋糟配合不同添加剂铺施地表,再辅以无纺布或园艺地布覆盖,均可改善土壤结构,降低土壤容重,提升土壤有机质含量,增加氮磷钾速效养分。醋糟+黄腐酸钾均匀铺施地表与对照比土壤容重下降24.5%,再进行园艺地布覆盖,显著提高土壤有机质含量,与对照比提高147.8%;醋糟配合不同添加剂单独铺施或进行覆盖均提高土壤硝态氮、铵态氮、碱解氮、速效磷及速效钾的含量,其中醋糟+黄腐酸钾覆盖无纺布处理硝态氮含量比对照增加了6倍;醋糟配合不同添加剂单独铺施各处理土壤铵态氮含量高于硝态氮,而醋糟配合不同添加剂覆盖各处理则相反。综合比较各处理,醋糟+黄腐酸钾覆盖无纺布效果最好,建议在句容旱地葡萄园推广使用。     

绿盲蝽精氨酸激酶(AK)基因片段克隆及不同生境表达量研究

为了探讨不同生境对绿盲蝽生长影响,从分子角度确定绿盲蝽在果园的适合生境。采用绿盲蝽专用诱芯调查了枣园、葡萄园的绿盲蝽发生量,并根据保守序列设计简并引物,克隆精氨酸激酶片段,荧光定量PCR检测了绿盲蝽成虫基因表达量。结果表明在枣园绿盲蝽的发生量始终高于葡萄园,枣园有3个发生高峰,而葡萄园有2个。测序结果表明目的序列含有783个核苷酸,可编码261个氨基酸。序列比对及进化树表明AL-AK与其他昆虫AK相比近似度85%以上,且同半翅目昆虫较为靠近。枣园绿盲蝽精氨酸激酶基因表达量低于葡萄园。以上结果说明枣园生境比葡萄园适合绿盲蝽的发育,为针对性的防治绿盲蝽提供理论基础。