潮褐土土壤养分的空间分布特征

应用主成分分析方法和地统计学方法,对河北省栾城县一15hm2试区里潮褐土全氮、全磷、有机质、速效磷、速效钾、碱解氮、NH+3-N等土壤养分含量的空间变异规律进行了定量分析。为实现土壤养分的精准管理和4-N和NO-变量平衡施肥提供了科学依据。     

玉米品种对根际微生物利用光合碳的影响

通过温室盆栽试验,以玉米品种郑单958(ZD)和陕单8806(SD)为对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)联合~(13)CO_2标记技术对不同品种玉米光合同化碳在玉米—根际土壤系统的分配特征以及利用新光合同化碳的微生物群落进行了定量研究。结果表明:ZD的生物量及其植株和根际土壤的~(13)C含量均显著高于相应的SD处理,说明玉米品种能够显著影响光合同化碳的分配。根际土壤中部分PLFA-C百分比和PLFA-~(13)C百分比在两品种间显著不同,且ZD种植土壤中表征细菌(包括革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-))和真菌的PLFA-C及PLFA-~(13)C含量均显著高于种植SD土壤。ZD土壤中表征G~+、G~-、真菌和放线菌的PLFA-~(13)C含量分别占总PLFA-~(13)C的2.4%、33%、35%和0.3%,而上述参数在SD土壤中的值分别为5.9%、55%、11%和1.1%。ZD处理较SD处理提高了真菌/细菌比值,降低了环丙脂肪酸/前体比值。本研究表明根际微生物对光合同化碳的利用受玉米品种的显著影响,G~-和真菌是利用光合同化碳的主要群落。     

CaCl_2和SrCl_2提取土壤氮钾的比较

为了探讨0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2提取土壤氮、钾能力的差异,用0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2提取14个土壤样品,再分别用流动分析和火焰光度法测定提取液中的硝态氮和亚硝态氮之和和钾的含量,以1mol L-1 KCl和1mol L-1中性醋酸铵提取液作为无机氮和钾的对照提取剂,同时选择部分土壤样品用盆栽试验测定提取数量与土壤氮、钾有效性的关系。结果表明,两种方法和对照方法提取氮和钾数量的相关性均达到p<0.01水平,对照提取剂、0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2对于14个土壤的硝态氮和亚硝态氮之和提取含量平均值分别为13.36、15.33和26.62mgkg-1,14个土样的提取钾含量的平均值分别为120.4、33.58和54.24mgkg-1。盆栽试验结果表明,对照提取剂和0.01molL-1CaCl2和0.02molL-1SrCl2提取氮的数量与植物吸氮量的相关性达到p<0.05显著水平,钾的相关性达到p<0.01显著水平。与对照提取剂的氮、钾分别提取相比,SrCl2和CaCl2提取剂均可大大降低样品提取中试剂费用。以上结果表明,0.01mol L-1 CaCl2和0.02mol L-1 SrCl2提取对土壤氮和钾的提取能力均可反映土壤硝态氮和亚硝态氮、有效钾的含量和供应能力,而提取能力以0.02mol L-1 SrCl2为高。     

基于3S技术联合的农田墒情远程监测系统开发

农田墒情信息是现代农业实施精准施肥、精确灌溉的重要科学依据。为了实现快速准确地采集墒情信息,研究开发了基于3S（GPS/GIS/GPRS）技术联合的农田墒情远程监测系统。该系统主要由农田信息监测网络节点和远程服务器组成,在小范围内由传感器节点基于ZigBee通讯协议组成无线传感器网络,在大尺度上通过网关节点集成GPS网络,利用GSM/GPRS网络实现与Internet的信息交互,完成了墒情数据的自动采集、无线传输和准确定位。设计了太阳能自供电的长寿命无线传感器节点和网关节点,开发了服务器端农田墒情信息管理系统软件,实现了Web方式下的参数远程设置和信息实时监测。该系统的设计开发为农田墒情信息监测和分析决策提供了有效的工具。     

基于GLUE的土壤溶质运移参数反演及不确定性

溶质运移模型参数的识别结果常存在较高的不确定性,制约了模型的实际应用。以土壤中Cu2+运移过程为例,采用广义似然不确定性估计(Generalized likelihood uncertainty estimation,GLUE)并引入最大似然值(MaximumNash-Sutcliffe,MNS)等三种定量指标,探讨了数值反演估计弥散系数等参数的不确定性。结果表明,非线性最小二乘法(Nonlinear least squares,NLLS)得到的唯一"最优"参数组合对Cu2+出流曲线拟合效果很好(R20.937),但因"异参同效",无法刻画预测结果的不确定性。GLUE则可明确溶质运移参数及其响应界面的不确定性,MNS对应的参数组合对Cu2+出流曲线拟合R20.937,效果与NLLS的拟合结果高度一致。GLUE计算的95%置信区间覆盖了80%以上的观测点(NLLS为46.3%),其反演参数的取值范围也远大于NLLS的结果。在模型参数及响应界面不确定性分析两方面GLUE方法均优于NLLS方法。     

不同施肥长期定位试验地夏玉米冠层光谱特征研究

以黄淮海地区典型冬小麦-夏玉米轮作区的长期定位施肥试验为研究对象,筛选对氮、磷、钾三种营养元素及产量最敏感的波段和生育期,为监测不同时期作物营养胁迫情况和估产提供依据。系统分析了氮、磷、钾单一养分缺乏和两种或两种以上营养元素同时缺乏时典型生育期夏玉米冠层反射光谱特征、收获后秸秆和子粒氮、磷、钾及产量的变化规律。结果表明,缺素使冠层光谱反射率在可见光波段增加,在近红外波段降低。作物秸秆、子粒含氮量和含钾量及产量与可见光波段反射率呈负相关,与近红外区域7601~300 nm反射率呈正相关;秸秆含磷量与各反射率的相关性不明显,子粒含磷量与冠层光谱之间无明显规律。整体上,560和810 nm分别为收获期作物含氮量在可见光和近红外两个区域的敏感波段,开花期为夏玉米氮素诊断的敏感时期;夏玉米钾素在可见光和近红外区域的敏感波段分别为680和810 nm,拔节期为诊断钾素的敏感时期。整个生育期各单波段反射率与产量均呈极显著相关关系,拔节期关系最密切。说明在明确主导养分限制的前提下,利用作物冠层光谱来监测氮素和钾素的丰缺以及准确估产是可行的。     

紫色土崩解特性对容重和含水率的响应特征

以紫色土为研究对象,通过室内重塑土试验,采用多元回归方程和曲面响应等分析方法,研究容重和含水率对紫色土崩解特性的影响。结果表明:(1)在相同容重下,崩解量随着含水率的增加而减小,不同含水率的土样崩解时间有所不同;土样完全崩解时间总体上随着含水率的增加而延长,且崩解量主要集中在崩解阶段前3 min。(2)在相同含水率下,崩解量随着容重的增加而减小,土样完全崩解时间总体上随容重的增大而延长,且崩解量主要集中在前4 min。(3)在相同容重和含水率下,土样崩解速率均随着容重和含水率的增大而减小;较之容重,含水率对崩解速率的影响较大。容重和含水率的交互作用对崩解速率影响显著,即随着容重和含水率的增加,土样崩解速率减小。研究成果为紫色土的侵蚀防治提供了参考。     

不同深度土壤水分对黄淮海封丘地区小麦的贡献

作物水源是土壤—植物—大气连续体(Soil Plant Atmosphere Continuum,SPAC)中水分循环及节水农业的重要研究方面。传统方法很难确定不同水源对作物的贡献。本研究通过封丘地区冬小麦田间试验和稳定性氢氧同位素技术,建立了线性混合模型和δD-δ18O曲线的耦合模型,并采用该耦合模型计算了各水源对各生育期冬小麦的贡献。结果表明:各水源对冬小麦的贡献随着生育期的变化而变化。分蘖、返青和拔节期冬小麦的主要水源为表层土壤水,且对各层土壤水分的利用随着深度的增加而减少;在孕穗期,冬小麦对80 cm处土壤水利用最多;开花期80和180 cm处土壤水是冬小麦的重要水源;乳熟期40和80 cm土壤水分分别贡献了47.5%和39.5%。地下水在孕穗期和开花期对冬小麦的贡献较大,分别为9.0%和16.4%。     

无机离子的毛细管电泳分析及其在土壤上的应用

毛细管电泳用于溶液中无机离子的分析具有分离性能高、分离速度快、分析费用低、操作简单等优点,但精确性稍低。通过各种校准方法可部分地克服这一缺点。毛细管电泳极高的分离性能和极快的分离速度使土壤养分快速以至准实时分析成为可能,但其在土壤无机离子分析上的研究仍显不足,目前需要解决的问题之一是提高样品的前处理速度及对磷的提取能力。这些问题的解决将有利于提高土壤养分分析效率,促进毛细管电泳法在土壤养分分析方面的应用。     

估计太湖地区水稻土水分特征曲线的物理-经验方法研究

为寻求适于太湖地区水稻土水分特征曲线估算的简便方法,本文以实测土壤基本性质和土壤水分特征曲线为基础,对13种物理-经验方法估计土壤水分特征曲线的效果进行综合评价。结果表明,基于形状相似性的物理-经验方法预测效果要优于多数分形方法,但均差于基于Kravchenko-Zhang分维方法和B rooks-Corey水分特征曲线方程的孔隙表面分形模型(简称KZBC模型)。物理-经验方法在不同压力水头段对含水量的预测精度有差异,在实际工作中不仅要考虑模型的适用性,还要考虑其适用的压力水头范围。KZBC模型估计土壤水分特征曲线精度最高,实用性也较强,是适用于本研究区水分特征曲线估计的最佳方法。