未来30年川东平行岭谷区县域农田SOC动态模拟

以位于川东平行岭谷的典型县——垫江县为研究对象,探讨在特定气候模式下未来30 a研究区农田土壤有机碳(SOC)及其动态变化,为研究区未来耕地可持续利用与管理提供数据支持和科学依据。利用生物地球化学模型DNDC,选取IPCC AR4报告中的BCCR_BCM 2.0的B1模式,在基于研究区土壤性质和农业管理制度等建立的GIS区域数据库的支持下,模拟研究区2011—2041年SOC动态变化。结果表明:1)DNDC模型能够较好地模拟特定气候条件下SOC及其动态变化,模拟值和观测值的相关系数r为0.981,达到0.01水平下的极显著相关关系;模拟值和观测值的RMSE值为16%,模拟结果较好。2)未来30 a研究区农田0~20 cm土层SOC密度和储量均呈显著增加态势,单位面积碳增量2 637.07~8 091.55 kg(C)·hm~(-2),增幅为10%~34%,新增固碳量2.7×10~5~8.3×10~5 t,年均增速87.9~269.7 kg(C)·hm~(-2)·a~(-1)。3)未来30 a川东平行区县域农田土壤总体呈持续碳增汇状态,研究区固碳、丢碳以及相对平衡三者间的差异将逐渐凸显。     

氮锌配施对不同玉米品种灌浆期生理特性和籽粒氮锌含量的影响

提高粮食作物中可食部分的锌生物有效性是解决人体缺锌的重要措施。为研究氮锌肥料施用对玉米籽粒锌营养的影响,本研究以郑单958和谷神玉66为试验材料,在大田条件下研究3个氮水平(90、180 和225 kg N·hm^-2)和2个喷锌处理(0和4.5 kg·hm^-2 ZnSO₄·7H₂O)下玉米籽粒产量和氮锌含量以及灌浆期叶片生理特性的变化。结果表明,吐丝后,与施氮量90 kg·hm^-2处理相比,施氮量180和225 kg·hm^-2处理提高了吐丝后穗位叶SPAD值及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、碳酸酐酶(CA)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和灌浆后期PSⅡ综合性能指数(PI),降低了丙二醛(MDA)含量。施锌能提高吐丝后穗位叶CA、SOD、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和灌浆后期SPAD值和PI,降低MDA含量。2个品种相比,谷神玉66灌浆后期穗位叶SPAD值、叶片初始荧光(F_o)和最大荧光(F_m)较高,而灌浆前期穗位叶PI和吐丝后NR、CA、SOD以及POD活性则以郑单958较高。施氮量为90 kg·hm^-2时,玉米籽粒产量平均为8.55 t·hm^-2,随着施氮量增加,玉米籽粒产量显著提高。籽粒中氮含量以施氮量180 kg·hm^-2时最高,为14.85 g·kg^-1。施氮量90和180 kg·hm^-2时,籽粒锌含量平均为27.2 mg·kg^-1,显著高于施氮量225 kg·hm^-2处理。与不施锌相比,喷锌后玉米籽粒产量未有显著变化,籽粒中氮、锌含量分别增加了11.7%和18.0%。郑单958籽粒产量较谷神玉66提高了3.8%,籽粒氮锌含量则分别减少了11.9%和5.3%。综合来看,施氮量为180 kg N·hm^-2时,与喷施ZnSO₄·7H₂O 4.5 kg·hm^-2 配合施用能够增强玉米灌浆期叶片SPAD和荧光特性,提高氮锌代谢关键酶活性,增强氧自由基清除系统酶活性,减弱膜脂过氧化作用的伤害,促进籽粒中氮、锌的吸收和累积。本研究结果可为玉米生产中优化锌生物强化措施提供理论依据。     

稻米中同位素与多元素特征及其产地溯源PCA-LDA判别

通过探究谷物中同位素与多元素的地域特色及其产地溯源的可能性,本研究采用稳定同位素质谱和等离子发射光谱质谱法测定稻米中同位素比率和多元素含量,并结合化学计量学中主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)法建立模型,对不同省份的稻米进行产地溯源判定。结果表明,各地产的稻米中稳定同位素δ15N、δ13C、δD、δ18O数值范围不同,而且Li、Be和Na等其他矿物元素的含量变化较大,Pb、Sr同位素比率也各不相同,具有一定的地域特征。PCA法能够初步辨别各稻米地产,本研究进一步采用PCA-LDA法能够对大区域(黑龙江省、江苏省和辽宁省)的稻米进行产地判别,通过对23个样本进行判别验证,正确率为91%。对于黑龙江省4个地产的稻米样品,由于地理差异性比较小,同时样本数比较少,故只对其中2个产地稻米进行判别。通过同位素比率和多元素的含量的测定再结合化学计量学分析,一定程度上能够区分不同产地的稻米,为稻米产地溯源的可行性提供了方法依据。     

人工柠条林地土壤水分补给和消耗动态变化规律

黄土高原地区水资源缺乏，水资源，特别是土壤水资源的适度开发和合理利用势在必行。在黄土丘陵半干旱区的上黄生态试验站对多年生人工柠条林林冠截留，地表径流，土壤水分和植物生长等进行了定位观测，对林地土壤水分补给和消耗动态变化规律进行分析。结果表明，人工柠条林次降雨林冠截留随降水量增加而逐渐增加，地表径流与林外降雨量为直线关系。影响土壤水分补给的主要因素为天然降水，其次为林冠截留。土壤水分补给量与降雨量为线性关系；降水对土壤水分的影响程度随深度的增加而减弱，土壤水分最大入渗深度为170～270cm。偏早年随着柠条林生长并进入速生期，柠条林地耗水量加大，土壤早化加剧。丰水年土壤补给量剧增，但柠条林依然生长不良，储存在土壤中的水分只能等到来年被植物吸收利用。     

缺钾对水稻不同品种光合和能量耗散的影响

试验测定了钾敏感型(二九丰)和钾钝感型(原丰早)两个水稻品种在缺钾处理41.d后其剑叶的生长、光合光响应曲线、叶绿素荧光参数光响应曲线和暗弛豫动力学曲线。结果表明,缺钾降低了水稻剑叶的光合作用,显著抑制了生长。但是缺钾条件下导致两个水稻品种净光合速率(Pn)下降的主导因子并不相同。在缺钾条件下,原丰早(YFZ)剑叶的Pn随气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)的下降而下降,但叶绿素荧光参数和叶绿素含量几乎没有变化,说明其Pn下降主要归于气孔的限制。缺钾处理41.d后,二九丰(EJF)在低光强下[500mol/(m2.s)],Pn随Gs和Ci下降,但在更强的光强下,Pn和Gs继续下降,而Ci开始上升,并在1200mol/(m2.s)处超越了对照,说明此时主导因子不单受气孔限制,还受非气孔因子限制;它的光饱和点从1200mol/(m2.s)下降到大约500mol/(m2.s);同时,其荧光参数Fv/Fm、ФPSII、qP和ETR随光强上升而迅速下降,而L(PFD)、E和PP迅速增加,NPQ在1200mol/(m2.s)光强下上升,但是在高光强下却迅速降低,甚至低于对照,而且Fm、Fv/Fm下降,Fo上升,均说明缺钾处理可能使光合机构受到了伤害,发生了光抑制。对非光化学猝灭的分析得到其中间组分qNm可能起了更大的能量耗散作用,部分激发能从PSⅡ转移到PSⅠ,降低了PSⅡ耗散能量的压力。以上结果表明,两品种对钾敏感性不同极可能也与缺钾条件下光保护能力的差异有关。     

嘉陵江中下游地区土地利用格局变化的动态监测与预测

在遥感和GIS技术的支持下,定量分析研究区1986～2000年的土地利用动态变化过程,以及土地利用各类型之间的相互转化状况,并对研究区土地利用动态变化的驱动力进行了分析。运用马尔柯夫原理,对研究区未来土地利用演变趋势进行模拟与预测。作者认为,必须在提高全民环保意识、坚决贯彻国家相应法规政策的前提下,科学规划城镇建设,严格控制城镇用地,大力发展生态农业．加强天然林保护,搞好退耕还林还草并有规划的植树造林,建立区域外补偿机制,以实现研究区国土资源的可持续利用。     

长白山森林土壤有机碳库大小及周转研究

主要分析不同森林植被下有机碳的分解动态和土壤碳库各组分大小、周转时间。结果表明：土壤样品培养90天，CO2累计释放量表层大致为1723～5065mg／kg、下层大致为178～642mg／kg。分解速率总的趋势是前期快，后期慢，表层明显大于下层。大小顺序为：冷杉林〉针阔混交林和阔叶林〉针叶林。在不同植被下的表层和下层土壤中，活性碳占总有机碳的0．54％～1．67％，0．45％～5．48％．平均驻留时间为11～56天、60～88天；缓效性碳占总有机碳的23．0％～63．3％，33．2％～72．2％，平均驻留时间为4～70年、24～161年；惰效性碳占总有机碳的35．5％～75．5％．26．0％～65．%。表层土壤的总有机碳、活性碳、缓效性碳和惰效性碳含量都明显大于下层。凋落物的化学组成主要决定活性碳库、缓效性碳库含量，土壤的粘粒含量等性质主要决定惰效性碳库含量。     

基于柔性夹持的青菜头收获机设计与试验

为解决西南丘陵山地青菜头机械化收获问题,结合青菜头生物特性和农艺要求,设计了一种具有柔性夹持功能的小型青菜头收获机。阐述了整机结构与工作原理,并对样机关键部件进行了结构设计和理论分析,柔性夹持装置初始间隙为60mm,最大允许通过青菜头直径为150mm,分析得到夹持输送带速度为0.37m/s、所需最大夹持力为38.04N;对割台架的仿地形能力和结构动力特性进行了分析,可得该结构允许地形起伏度为50mm,在安装割刀位置振幅最大,前5阶固有频率为115.63~783.60Hz,远大于发动机和地形产生的激励频率,因此不会发生共振现象。田间试验结果表明,切割及夹持输送机构运行平稳、振动小、切割有力、夹持力度适中;切割成功率为89.5%,青菜头损伤率为10.8%,实际工作效率为0.035hm2/h,各项性能指标基本满足设计和农艺技术要求。     

果园除草机研究现状与发展趋势

果园杂草是影响果树产量、果实品质的重要因素。重点阐述了典型果园除草机械的国内外研究现状,分析了典型果园除草机械的结构特点、工作原理和适用范围等,并指出目前我国果园除草机械化存在的问题和发展趋势,为我国果园全程全面机械化的发展提供参考。      

青花椒采收机环切式穗枝分离装置设计与试验

青花椒采收过程中,果皮上散生多数突起的油苞极易破裂导致果实干后变黑,有效成分挥发而严重影响质量。青花椒的油苞破损程度直接影响其品质,在保证花椒低油苞破损率的前提下,为实现花椒机械化采收,基于枝条环切原理,设计了一种花椒采收机的穗枝分离装置。通过理论分析得到影响采收效果的结构参数和作业参数,并根据花椒枝条物理特性和加工经济性进行优化。选取环切式穗枝分离装置的环切刀刃口角度、环切刀转速和枝条进给速度为试验因素,以花椒采收效率和油苞破损率作为评价指标,进行了单因素试验及二次正交旋转组合试验。采用响应曲面法对试验结果进行分析并找出主控因素,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。结果表明,枝条进给速度是影响花椒采收效率和油苞破损率的主要因素,枝条进给速度与花椒采收效率成正比关系。各因素对花椒采收效率和油苞破损率的影响程度由大到小依次为枝条进给速度＞环切刀转速＞环切刀刃口角度。随着枝条进给速度的增加,花椒采收效率迅速提高,花椒油苞破损率先缓慢增加后急剧增加。随着环切刀转速的增加,花椒采收效率并无明显增加,在枝条进给速度＜0.4 m/s时,花椒油苞破损率随环切刀转速增加先小幅减小后趋于平稳最后小幅增加,在枝条进给速度＞0.4 m/s时,花椒油苞破损率随环切刀转速增加平稳减小。该装置最优参数组合:环切刀转速2 800 r/min,枝条进给速度0.45 m/s,环切刀刃口角度25°。样机田间试验表明,花椒采收效率和油苞破损率分别为50.7 kg/h和6.7%,优于目前人工采摘作业效果。