再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物的影响研究

土壤性能和土壤微生物是再生水灌溉对环境安全效应评价的重要指标。通过模拟试验,以北京高碑店污水处理厂生产的再生水浇灌大豆为例,分析了收获期土壤理化特性及微生物类群变化。结果表明,再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,表现为有机质和有效磷显著增加;土壤重金属铅、镉含量相对清水和土壤本底无明显增加,但土壤溶液电导值（EC）增加显著,在一定程度上造成盐度累积。在土壤微生物方面,再生水灌溉使土壤细菌数量相对清水灌溉处理增加;二级再生水和三级再生水灌溉处理间的放线菌数量差异显著,且明显高于清水对照;再生水灌溉对真菌数量影响不大。再生水灌溉使大豆根际土壤脲酶活性增加,碱性磷酸酶活性最高。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力和土壤环境质量的指标。     

秸秆覆盖旱作对稻田甲烷排放和水稻产量的影响

为较全面评价秸秆覆盖旱作水稻栽培模式的生态意义,采用田间试验研究了常规淹水（F）、秸秆覆盖旱作（NF-M）和无覆盖旱作（NF-ZM）3种栽培模式稻田甲烷排放、水稻产量及土壤养分的变化规律。结果表明：3种水稻栽培模式的甲烷排放均集中在水稻生育期的前20d;在水稻生育期内,秸秆覆盖旱作稻田甲烷的排放总量为11.12g·m^-2,显著高于常规淹水稻田的7.78g·m^-2和无覆盖旱作稻田的4.23g·m^-2。秸秆覆盖旱作稻田的水稻产量为8.60t·hm^-2,与常规淹水处理没有显著差异,但二者均显著高于无秸秆覆盖旱作处理的6.78t·hm^-2;与常规淹水处理相比,秸秆覆盖旱作还可以提高水稻单株生物量10g以上。秸秆覆盖旱作还可以显著提高稻田表层土壤有机质含量,维持和改善表层土壤养分状况,对实现农业可持续性有重要意义。因此,在水资源缺乏地区,秸秆覆盖旱作是一种值得考虑的替代传统淹水栽培的水稻栽培模式,同时秸秆覆盖旱作还田也是一种值得推广的稻田秸秆管理技术。     

重茬烤烟的烟碱积累和分配规律研究

烟叶生产中普遍存在重茬现象, 连续重茬对烟株发育和烟叶品质带来不良影响。为了给烟叶生产中合理选择种植方式提供理论依据, 并为今后深入研究烤烟重茬的障碍机理和合理解决烤烟重茬问题奠定基础,本试验在黑龙江省烤烟重茬较普遍的肇州县永胜乡, 采用田间小区试验, 研究了自然肥力和常规施肥条件下不同重茬年限烤烟的烟碱含量、积累与分配的关系。结果表明, 重茬烤烟移栽后3~11 周为烟碱缓慢积累期,11~17 周为快速积累期, 比新茬两个积累期晚2 周。收获时新茬烟碱积累量达到87.56 kg·hm^-2(自然肥力)和128.31 kg·hm^-2(常规施肥), 相同肥力下重茬烤烟积累量随重茬年限增加而显著降低。重茬烤烟根茎内烟碱分配比例随重茬年限增加而降低, 叶片中分配比例增加, 中下部烘烤烟叶烟碱含量升高, 上部叶烟碱含量降低;重茬烤烟烟碱的变化规律不因土壤肥力改变而发生变化。烤烟重茬栽培5 年后, 所有部位烟叶均未达到卷烟厂规定的优质烟叶烟碱含量标准。综合分析认为, 烤烟重茬栽培后, 烟碱积累、分配及烘烤烟叶中烟碱含量均会发生显著变化, 使烤烟烟叶质量降低, 重茬栽培不宜超过5 年。     

黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库动态变化特征

幼苗是植物生活史中一个不可缺失的阶段,对自然植被恢复起着非常重要的作用。为了探索黄土丘陵沟壑区不同侵蚀环境下幼苗库的动态变化特征,选择5种不同侵蚀环境(阳沟坡、阳峁坡、峁顶、阴峁坡、阴沟坡)下的15个样地,通过野外定点跟踪调查,运用单因素方差分析法对幼苗物种数、幼苗密度、物种多样性进行了分析。结果表明:(1)不同侵蚀环境下幼苗物种数从阴沟坡到阴峁坡、峁顶、阳峁坡、阳沟坡依次减少,且幼苗物种组成存在差异;生长季内不同月份间幼苗物种数呈现先波动性增大后降低的动态变化趋势,最大值出现在9月初。(2)不同侵蚀环境间幼苗密度差异性显著,阴峁坡最大,阳沟坡最小;不同月份间幼苗密度具有明显的先升后降的动态变化特征,最大值出现在7月初,最小值出现在4月初或11月中旬。(3)不同侵蚀环境间阴坡幼苗物种丰富多样,阳坡幼苗物种较为单一;不同月份间幼苗物种多样性指数和丰富度指数呈现出4—9月份逐渐增大至峰值,10月初和11月中旬稍有降低的趋势。     

秸秆发电和气化残余物作为肥料在水稻生产上的应用研究

秸秆发电和气化残余物(下称草木灰),其含有丰富的大量和中微量元素,如K、Ca、P、Mg、Si、Cu、Zn、B等,其中钾含量尤为丰富。而水稻是一种喜钾和硅的作物。将草木灰作为钾肥应用于水稻的生产上,一方面可节约生产成本,另一方面还可以改善大米的品质;但草木灰同时还含有重金属元素,过量的施入势必会带来土壤环境的恶化,本文通过分析土壤中和大米中重金属含量的变化,得出本试验中草木灰的施入不会引起环境的恶化;从生产成本和水稻产量与品质上综合考虑得出处理木灰1 50%替代化学钾肥和草木灰2 75%替代化学钾肥是最佳施肥处理。     

民勤沙化退耕地整治技术及造林模式选择研究

为掌握沙化退耕地植被恢复情况和最佳的适宜该地区的造林模式,以沙化退耕地整治技术及模式选择指导思想为基础,通过对民勤县沙化退耕地植被现状的调查,研究了不同年代沙化退耕地上植物群落的特性,同时分析了沙化退耕地上不同密度下梭梭和柠条的生长状况。结果表明:随着退耕时间的延长,沙化退耕地植物群落逐渐向单一化方向发展,且植被均匀度降低,土地潜在沙化的可能性提高;不同密度下梭梭的生长状况存在明显差异,当造林密度为2m×8m(615株/hm2)时,梭梭的生长状况最好;柠条的生长状况受种植密度和土壤质地的影响,同时灌水与否对柠条的生长也有一定的影响。     

化学调控和施磷对玉米/花生间作磷吸收利用和间作优势的影响

为了研究化学调控和磷肥对玉米/花生间作体系磷营养的调控效应,于2012—2013年在河南科技大学农场进行田间试验,试验设单作玉米、单作花生、玉米/花生间作和玉米/花生间作+化学调控4种种植方式,分别施磷[180 kg(P2O5)·hm–2]和不施磷共8个处理,研究了间作玉米和间作花生不同器官磷含量、磷积累分配的特点,分析了化学调控和施磷对间作体系磷间作优势的影响。结果表明:间作显著提高了玉米籽粒磷含量、茎和籽粒磷积累量,促进了磷向籽粒分配;明显降低了花生各器官磷含量、磷积累量,不利于磷向果仁分配;与单作玉米和单作花生相比,间作提高了玉米/花生间作体系磷吸收量,磷吸收间作优势为15.99~19.54 kg(P)·hm–2。在玉米小口期喷施化学调控剂提高了间作玉米籽粒磷含量,降低了茎、叶和籽粒的磷积累量,提高了磷向籽粒分配比例;提高了间作花生果仁磷含量和茎、叶和果仁磷积累量,促进了磷向果仁分配。化学调控间作玉米施磷肥显著增加了间作玉米和花生各器官的磷含量以及磷积累量,提高了磷向玉米籽粒和花生果仁分配比例,促进了间作体系对磷的吸收;磷吸收间作优势为19.50~22.00 kg(P)·hm–2,比不施磷提高16.51%~57.51%,达到显著差异水平。这表明玉米/花生间作具有明显磷间作优势,化学调控间作玉米再施磷有利于间作体系磷吸收量增加,显著提高磷间作优势。因此,生产上可以采用化学调控同时施磷肥来进一步提高磷间作优势。     

三峡库区土地利用变化特征研究

土地利用是人类最基本的经济活动,在可持续发展的思想下对土地利用变化特征进行研究是我国近年来土地利用的重要发展趋势。以三峡库区2000年、2004年、2007年、2010年、2013年五期的TM影像数据为数据源,利用GIS技术,提取各期土地利用现状图,分析三峡库区各期土地利用类型的数量、空间分布及变化趋势,对土地利用动态度、土地利用程度的变化特征进行分析研究。分析表明:2010—2013年三峡库区总体上呈现耕地、草地、林地和未利用地面积减少,建设用地、水域面积增加的趋势;各土地利用动态度变化表现出差异性,建设用地和水域土地利用动态度较大,草地、耕地和林地动态度较小;研究期内三峡库区土地利用程度呈现增大的趋势。研究方法和结果有助于了解三峡库区近13 a来土地利用的变化特征,从而为三峡库区土地利用和土地规划的可持续发展提供参考价值。     

河南省土地利用碳源/汇及其变化分析

土地利用变化及其碳源/汇状况是影响区域碳循环的重要因素.该文构建了土地利用碳源/汇研究的理论框架和计算模型;采用1999-2008年河南省的能源消费、土地利用等数据.对河南省不同土地利用方式的碳源/汇状况及其强度进行了分析.结果表明:(1)河南省土地利用碳排放呈明显增加趋势,其中建设用地和农用地是主要的碳排放源;2003年以来河南省城市建设用地加速扩张,造成建设用地碳排放量的大幅增加;(2)河南省土地利用碳吸收呈缓慢增长趋势,其中农作物是最主要的碳汇;(3)建设用地碳排放强度最大,为56.46 t/(h㎡·a),而耕地的碳汇能力最强,为9.17t/(h㎡·a).(4)1999年以来,地均碳排放强度呈加速增长趋势,而同时期单位GDP碳排放强度则呈下降趋势.     

Land Use and Soil Organic Carbon in China’s Village Landscapes

Village landscapes, which integrate small-scale agriculture with housing, forestry, and a host of other land use practices, cover more than 2 million square kilometers across China. Village lands tend to be managed at very fine spatial scales (≤ 30 m), with managers both adapting their practices to existing variation in soils and terrain (e.g., fertile plains vs. infertile slopes) and also altering soil fertility and even terrain by terracing, irrigation, fertilizing, and other land use practices. Relationships between fine-scale land management patterns and soil organic carbon (SOC) in the top 30 cm of village soils were studied by sampling soils within fine-scale landscape features using a regionally weighted landscape sampling design across five environmentally distinct sites in China. SOC stocks across China’s village regions (5 Pg C in the top 30 cm of 2 × 10 6 km 2 ) represent roughly 4% of the total SOC stocks in global croplands. Although macroclimate varied from temperate to tropical in this study, SOC density did not vary significantly with climate, though it was negatively correlated with regional mean elevation. The highest SOC densities within landscapes were found in agricultural lands, especially paddy, the lowest SOC densities were found in nonproductive lands, and forest lands tended toward moderate SOC densities. Due to the high SOC densities of agricultural lands and their predominance in village landscapes, most village SOC was found in agricultural land, except in the tropical hilly region, where forestry accounted for about 45% of the SOC stocks. A surprisingly large portion of village SOC was associated with built structures and with the disturbed lands surrounding these structures, ranging from 18% in the North China Plain to about 9% in the tropical hilly region. These results confirmed that local land use practices, combined with local and regional variation in terrain, were associated with most of the SOC variation within and across China’s village landscapes and may be an important cause of regional variation in SOC.