表土结皮影响坡地产流产沙及养分流失的试验研究

采用人工降雨方法,模拟在无结皮、轻微结皮和严重结皮3种不同发育程度下,表土结皮对坡地产流产沙及磷钾流失过程的影响。结果表明,严重结皮具有降低产流、减少产沙的作用;坡地土壤磷钾流失过程均呈幂函数衰减趋势,无结皮坡地衰减速率最快;随着结皮不断发育,钾素流失形式以浸提态为主,逐步被溶解态所取代,磷素始终以泥沙浸提态流失占优势;与无结皮相比较,轻微结皮坡地磷和钾流失总量分别降低了20%和9%,严重结皮分别降低了52%和77%。因此,表土结皮具有减少土壤养分流失和延缓坡地土壤质量退化的作用。     

基于人为氮净输入及入河系数的流域河流氮输出负荷估算

构建基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流总氮(TN)负荷模型,以探索解决由于面源污染传输空间异质性、传统入河系数核算不确定性较大等问题所导致的典型流域基本测算单元精细化模拟结果难以向大尺度扩展的问题。以面源污染转化较复杂的亚热带南方丘陵区源头流域为研究区,通过建立流域人为氮净输入模型(NANI)和TN入河系数关键影响因子(水文、地形地貌、土地利用等)回归模型,对河流TN负荷通量进行估算。同时将基于小尺度流域(金井河)构建的相关模型向下游大尺度流域(捞刀河)进行应用。结果表明:金井河流域8个集水区(面积2.6~204.1 km^2)NANI从2012年到2017年呈现显著降低趋势,变化范围为(81.7±7.0)~(198.2±32.5)kg·hm^-2·a^-1,其中氮沉降、化肥净输入为主要输入源;构建了基于径流系数和高程为变量的NANI入河系数回归模型,并结合NANI模型对河流TN负荷进行模拟,模型决定系数(R2)、纳什效率系数(NSE)分别为0.729、0.714;将基于金井河流域构建的河流氮负荷模型应用于捞刀河流域(2543 km^2),4个监测断面模拟值与实测值误差范围为10.3%~17.2%。研究表明,基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流TN负荷模型在一定程度上满足科学、便捷、适用性,可用于南方丘陵区农业面源污染负荷的估算。     

湖南典型土壤磷素剖面分布特征及其流失风险

为了明晰不同土壤类型、利用方式土壤磷素分布特征,评估其流失风险的大小,研究了湖南3种典型土壤（红壤、潮土、紫色土）磷素含量特征及其剖面分布。野外采集3种母质发育土壤的旱地和水田土壤剖面样品进行室内分析,按张守敬等提出的酸性土壤无机磷形态的分级测定方法,对土壤无机磷进行分级。结果表明,不同土壤中磷素含量和形态分布有明显差异：磷素含量由高到低依次为潮土>红壤>紫色土;红壤发育的土壤以磷酸铝和磷酸铁占优势,潮土和紫色土的Ca-P含量占优势较高。土壤磷素在剖面中的分布均为表层最高,且随剖面深度的增加而减少,而后趋于相对稳定;无机磷中的Al-P、Fe-P以及O-P主要集中在0~20 cm的土层中,其剖面分布于全磷类似,而Ca-P剖面分布上相对变化不大。土地利用方式的不同导致全磷的差异：水田均大于旱地。土壤类型及利用方式均对磷素含量和形态特征有明显影响,应根据不同的土壤类型和利用方式控制其流失风险。     

洞庭湖生态经济区养猪业污染物排放时空格局分析

养殖污染时空格局研究对于有的放矢地开展污染综合治理与促进养殖业的可持续发展具有重要意义。以洞庭湖生态经济区湖南省部分为研究区域,利用2000-2014年农业统计数据,采用污染排放系数法和空间格局分析技术,系统分析区内养猪业主要污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)排放的年际动态及其空间格局,探讨污染负荷形成的原因。结果表明,近15 a来洞庭湖地区养猪规模与污染排放量总体呈现先增后略减然后再持续增加的变化态势,2007年达到最高峰。研究区养猪业存栏规模从2000年的1 469.4万头上升到2014年的2 010.2万头,COD、TN和TP排放量分别由2000年的112.99、11.75与1.10万t/a增加到2014年的154.56、16.07与1.51万t/a。从空间格局来看,养猪污染负荷最大的县(市)主要为洞庭湖西部的常德市区、东南部的汨罗市和望城区,且高污染负荷区呈逐年扩大的态势。洞庭湖生态经济区养猪业的空间格局与当地人口密度、生产习惯、政策及市场导向密切相关。因此,从政策层面推进健康养殖和发展生态循环农业是洞庭湖生态经济区养猪污染防控的关键。     

亚热带主要耕作土壤硝态氮淋失特征试验研究

本文选取红壤、水稻土、潮土、黄棕壤和紫色土等我国亚热带地区的主要耕作土壤为研究对象,采用土柱模拟试验,研究了在这些土壤中,氮素累积与硝态氮迁移的动态特征,并对氮素的淋失风险进行了定量评价和预测。结果表明,硝态氮在土壤中的淋失过程可分为两个明显的阶段:高浓度快速降低阶段和低浓度缓慢降低阶段。硝态氮淋失过程存在明显的拐点,该点对应的累积入渗量（拐点入渗量）变化范围为38.1 - 219.7 mm,且随土壤硝态氮含量的增加呈幂函数关系增加,表明随硝态氮含量的增高,其淋失风险呈加速增大的趋势。硝态氮淋失强度随土壤硝态氮含量的增加呈显著的线性变化趋势。初步估测,我国亚热带地区年降水入渗量700 mm和土壤硝态氮累积水平为N 20 mg /kg条件下,表层土壤（0-20cm）的硝态氮年平均淋失量为N 484.9 kg /hm2,土壤间的变异系数（CV）分别为26.5%。土壤硝态氮含量是影响硝态氮淋失强度的决定性因素,其它土壤性质的影响均相对较小,因此,控制土壤氮素累积和化肥施用水平是降低其淋失风险的关键环节。     

豫西黄土丘陵区两熟制旱地秋作物生长期土壤水分动态及其利用研究

连续４年的研究表明,豫西黄土丘陵区实行一年两熟情况下,６月￣９月土壤水分动态变化可划分为４个时期;迅速回升期,高峰维持期,急剧下降期和秋后短时恢复。迅速回升期是该区全年土壤水分循环中水分恢复扩要时期。     

有机肥化肥配施对红壤丘陵区稻田土壤氮淋失特征的影响

化肥过量施用导致土壤养分累积引起的氮(N)磷(P)淋失是农业面源污染的重要形式。基于有效提高养殖废弃物的资源化利用率和保护地下水水质等目的,通过田间小区试验研究了有机肥(M)与化肥(F)不同配施比例对100 cm深度稻田土壤N淋失特征的影响。结果表明:在整个晚稻生长期内,渗漏水中不同形态溶解态N浓度的动态变化不尽一致,其中总氮(TN)和铵态氮(NH+4-N)的浓度在每次施肥之后1~3 d出现淋失高峰,最大分别达到1.985、1.165 mg N·L-1,而硝态氮(NO-3-N)浓度的变化比较平缓,无明显峰值。就组成成分而言,NH+4-N为淋失TN的主要成分,平均占54.2%;其次是有机态氮(ON),占45.1%;NO-3-N浓度很低(0.2 mgN·L-1),仅占0.7%。随着有机肥比例的增高,晚稻产量表现为显著(P0.05)的先增后降变化趋势,与TN及NH+4-N淋失量和淋失率的变化趋势相似,但N的峰值比产量略有滞后。综合考虑施肥的增产作用与土壤N的淋失风险,研究区稻田化肥与有机肥的配比采用7:3较为适当。     

水稻生长模型发展及应用研究综述

作物生长模型的研究和应用有利于科研成果的综合集成、作物种植管理决策的现代化和辅助国家决策,是作物研究中的重要工具。我国是世界上最大的水稻生产国,稻谷的产量关系到国家的粮食安全。该研究以水稻模型为例,选取CERES-Rice、ORYZA2000、YIELD、RCSODS水稻模型,讨论了各水稻模型的特点,通过对各模型的比较,论述了它们在实践中的发展和应用情况,展望了水稻生长模型的发展方向。     

绿狐尾藻区域适应性与生态竞争力研究

绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)湿地具有高效去除水体中有机物和氮磷的功能,其生物质产量高并可以作为优质畜禽饲料,是实现农业面源污染治理与氮磷污染物资源化利用有机结合的可靠途径,但对其生长适应性和生态竞争力尚缺乏研究。本研究依托我国亚热带(南方)和温带(华北)地区的11个中国科学院野外试验站开展了系列试验。结果表明:绿狐尾藻在中国亚热带地区可以良好生长并顺利越冬,但在中国北方温带地区则不能自然越冬;风浪、水深、蓝藻爆发以及香蒲(Typha orientalis)、莲(Nelumbo nucifera)、双穗雀稗(Paspalum distichum)、辣蓼(Polygonum hydropiper)、水竹叶(Murdannia triquetra)等本土水生植物竞争等多种因素均会对绿狐尾藻的正常生长产生显著抑制作用;绿狐尾藻存在非专一性天敌,主要包括斜纹夜蛾(Spodoptera litura)、造桥虫(Anomis flava)等食叶性昆虫,其主要爆发期在夏季7—8月的高温阶段。因此,从生长适应性、群落竞争力、天敌危害等方面来看,初步认为绿狐尾藻在我国大陆地区大范围自然扩张的可能性十分有限。     

亚热带丘陵区池塘底栖动物群落特征与水体面源污染关系研究

受农业面源污染影响,池塘水体污染状况与相关底栖动物群落特征备受关注。本文以亚热带丘陵区某典型小流域池塘为例,采用现场调查方法对流域内15个池塘的底栖动物和水体污染情况进行调查分析,探讨了底栖动物群落特征与季节和水体污染程度变化的关系。结果表明,区域内池塘中底栖动物多样性相对较低,共采集到底栖动物22种,其中以节肢动物居多（14种）,耐污性较强的黄色羽摇蚊（Chironomus flaviplumus）、霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）和中华长足摇蚊（Tanypus chinensis）为主要优势种。季节变化对底栖动物丰度、生物量有显著影响,夏季底栖动物平均丰度和生物量分别为544 ind/m²和1.48 g/m²,显著低于冬季（分别为913 ind/m²和6.67 g/m²）(P<0.05)。不同底栖动物对水环境因子表现出不同的响应特征,黄色羽摇蚊生物量与温度（T）呈显著正相关,而霍甫水丝蚓和苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）生物量则与水体总氮（...