不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P〈0.01）,且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。     

我国农业面源污染治理技术研究进展

随着我国经济社会的进一步发展,农业面源污染已经成为造成我国环境污染尤其是水环境污染的主要因素,农业面源污染治理技术的研究也越来越得到政府和科技工作者的重视。本文重点介绍了当前我国农业面源污染的状况、农业面源污染的成因及特征,并从农村生活污水的治理技术、农村生活垃圾的处理处置技术、农田径流生态拦截技术以及包括化肥减量化技术和农药减量化与残留控制技术为主的农业化学品减量使用技术等方面介绍了我国农业面源污染治理研究的发展现状,提出未来我国农业面源污染治理的系统控制思想和相关技术研究的趋势,包括系统控制与区域治理结合、技术研发与工程示范结合、面源污染控制与管理结合及建立健全国家级农业面源污染监测评价与预警体系等。     

西安浐灞生态区光合有效辐射变化规律研究及气候学计算

使用西安浐灞生态区2011年4-10月(世园会期间)光合有效辐射PAR及邻近气象站观测资料,应用气候统计方法分析探讨了该地的PAR、光合有效辐射系数ηQ的基本变化特征及形成原因.主要结论有:4-10月西安世园会址的PAR为5 095.2 mol/m2,平均月、日总量分别为727.9 mol/m2,23.8 mol/(m2·d);PAR总量夏季大于春季,春季明显大于秋季,原因为罕见秋霖;PAR的日变化为中午大,早晚小,且春、夏季明显高于秋季,晴天日多为500～600 mol/m2,阴天日多为200～300 mol/m2.ηQ具有明显的月份和季节变化特征,拟合曲线呈双峰型,7月和10月为峰值月,5月和9月为谷值月;ηQ值夏季最大,秋季次之,春季最小;ηQ日变化特点为阴天日明显高于晴天日,二者平均相差0.47 mol/MJ.最后提出了适合西安的ηQ气候学经验计算公式.     

石灰岩山地不同整地组合对侧柏林蓄水保土功能的影响

以新泰市汶南镇洞山小流域石灰岩山地山坡上部采取6种整地组合营造的六年生侧柏林为研究对象,系统研究不同整地组合侧柏林的蓄水保土功能。结果表明:(1)6种整地组合侧柏林的林木保存率、林木生长量和枯落物层蓄积量以整地深度和面积最大的侧柏林的林木保存率和林木生长量最大,枯落物层蓄积量最多;林下灌草植被生物量随着林分郁闭度的减小而增加。枯落物分解后改善了土壤物理性状,增加了土壤孔隙度,减小了土壤容重,提高了土壤渗透速率,增加了土壤蓄水量。(2)6种整地组合侧柏林与对照相比减少的土壤侵蚀量以水平阶整地2最多,为39.161t/hm2,穴状整地1的较小,为34.153t/hm2。(3)对不同整地组合侧柏林的林分郁闭度、枯落物蓄积量、土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤渗透速率、增加的土壤饱和贮水量、减少的土壤侵蚀量、灌草生物量、灌草盖度和有机质含量等进行方差分析,可知均存在显著差异,按各项指标得分相加得出蓄水保土效益,不同整地组合侧柏林的蓄水保土功能排序为水平阶整地2>鱼鳞坑整地2>水平阶整地1>鱼鳞坑整地1>穴状整地2>穴状整地1。     

土壤有机质与水分反射光谱响应特征综合作用模拟

土壤有机质与水分均对土壤反射光谱特征有显著的影响,但其作用机理难以定量描述。通过对黑龙江省典型黑土区土壤野外高光谱反射率的测定,研究了该区土壤的光谱反射特征;利用BP神经网络方法,以土壤有机质与水分数据作为输入层,以土壤光谱反射率一阶微分作为输出层,建立黑土有机质与水分的高光谱预测模型,并对模型的稳定性和预测能力进行检验。结果表明:土壤有机质与土壤表层0~20 cm含水量之间具有显著的相关性,相关系数为0.59;1570 nm波段处的一阶微分为输出层的模型精度最高,RMES达到0.017,平均绝对误差为0.014,平均相对误差为0.110;模型检验结果表明建立的BP神经网络模型具有良好的稳定性;土壤有机质、含水量对土壤光谱反射率的综合作用得到较准确的描述,可以用于野外土壤有机质与水分的速测。     

CO2浓度升高对毛竹和四季竹叶片主要养分化学计量特征的影响

运用开顶式气室(OTCs)模拟大气CO2浓度升高(500、700 μmol/mol),以目前环境背景大气为对照,研究CO2浓度升高对毛竹和四季竹叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)和钾(K)化学计量特征的影响.结果表明,毛竹和四季竹叶片C、N、P和K含量在不同的CO2浓度(对照、500、700 μmol/mol)条件下,变化范围分别为512.13～543.30、19.23～22.97、1.26～0.96和8.40～5.88 mg/g,492.13～498.02、17.97～15.37、1.05 ～0.81和4.25～5.62mg/g.相同的CO2浓度条件下,毛竹叶片C、N、P和K含量均高于四季竹,且受CO2浓度升高的影响较四季竹强烈.毛竹和四季竹叶片C/N、C/P、C/K、N/P、N/K和K/P变化范围分别依次为26.64～23.65、406.58～565.93、60.98～92.40、15.26～23.93、2.29～3.91和7.00～6.22,27.39～32.40、468.70～614.84、115.80～88.61、17.07～18.98、4.24～2.73和4.04～6.94.与环境背景大气比较,CO2浓度升高到500 μmol/mol,对毛竹和四季竹叶片C、N、P和K含量及其化学计量比并不会产生明显影响,这反映了毛竹和四季竹对高CO2浓度环境均表现出较强的适应能力.但CO2浓度升高到700 μ mol/mol,除四季竹叶片C含量无明显变化外,毛竹和四季竹叶片主要养分元素含量及其化学计量比会发生明显的适应性变化,且毛竹较四季竹变化剧烈.综上,CO2浓度升高改变了毛竹和四季竹叶片C、N、P、K含量及其化学计量比格局,尤其是CO2浓度升高到700 μmol/mol时极为明显;在养分供应上,对四季竹生长的N、P、K限制性作用和毛竹生长的N、K限制性作用没有明显影响,但明显增强了毛竹生长的P素限制性作用.     

不同管理措施对西藏河谷农田土壤微生物量碳的影响

土壤微生物量碳(MBC)是反映农田土壤质量的重要指标。本研究以西藏河谷农田生态系统为对象,在中国科学院拉萨农业生态试验站长期施肥样地和农田撂荒地通过随机混合采样获取土壤样品,实验室内以氯仿熏蒸法测定土壤微生物量碳,探讨了不同施肥方式、不同除草方式对西藏河谷农田土壤质量的影响。从3个不同生育期的平均结果来看,施加羊粪样地的土壤微生物量碳比空白样地提高了56.1%,单纯施用化肥样地的微生物量碳比空白样地降低了14.0%,表明有机肥的施用对于提高西藏农田土壤质量具有显著的促进作用,而单纯施用化肥则会导致土壤质量的下降。在农田撂荒地试验中,自然撂荒样地(不除草)的土壤微生物量碳大约为85.2 mg/kg,而经常除草样地的土壤微生物量碳比不除草样地降低约1/4,从而进一步说明有机质输入对于提高高原农田土壤质量具有重要的作用。     

重庆市土壤重金属污染的功能分异评价

在重庆市旱作粮地、稻田土壤、蔬菜基地、植烟土壤、果园土壤、茶园土壤、淹没区土壤和主城区土壤8种功能类型的土壤上采集了1076个土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属赋存量,并采用富集系数、内梅罗指数、地质累积指数和潜在生态危害指数4种方法评价其重金属污染状况。结果表明,重庆市土壤优先控制的重金属元素为Cd、Hg,优先控制的功能类型土壤为主城区街道土壤、植烟土壤和旱作粮地。     

休牧对草原生态系统影响研究进展

对退化草地进行合理休牧已成为当前退化草地生态恢复与重建的有效措施之一。退化草地通过实施休牧措施,对草地地上植被和凋落物及对地下植物根系和土壤等方面产生直接的影响。从植物群落特征变化看,群落高度、密度、盖度随休牧时期的延长主要有3种变化趋势:增加;先增加后降低;先显著降低后显著升高、再显著降低。从群落生物量看,休牧可显著提高草地生产力,地上生物量随季节的变化呈"S"型增长曲线,凋落物量呈"W"型动态变化,对植物地下生物量的增加有促进作用。随着休牧年限增加,禾本科、豆科植物等优良牧草显著增加,菊科植物、杂类草、藜科、有毒有害植物在草群中的比重有所下降。休牧对土壤的恢复效果明显,土壤表层粘粒和粉粒比例总体呈上升趋势,容重随休牧年限的延长先降低后升高,含水量增加,土壤有机质、全氮、全磷、全钾及速效氮、磷、钾含量均有所提高;土壤脲酶、磷酸单酯酶、脱氢酶、蛋白酶活性均有不同程度的增加,氧化酶-多酚氧化酶和过氧化氢酶活性则降低;微生物量提高;草原土壤种子库植物种类和数量增加;从休牧对草地碳储量影响来看,休牧使土壤有机碳含量有明显的增加。但休牧时间过长,也不利于植被的正常发育和更新。为了能够更好地为制定科学的草原休牧策略服务,建议今后应加强休牧对退化草地植物多样性和生产力的影响,休牧对退化草地土壤种子库影响,不同类型、不同退化程度以及不同利用方式草地合理休牧季节、休牧期长短和休牧年限的研究。     

长期施肥对栗褐土有机碳矿化的影响

【目的】 土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分的释放、土壤质量的保持以及温室气体的形成密切相关。本文以 25 年长期定位施肥试验为依托,对栗褐土土壤有机碳矿化速率、有机碳累积矿化量的动态变化进行研究,为科学管理土壤肥力、增加栗褐土碳汇、减少温室气体排放提供依据。 【方法】 田间试验开始于 1988,共设置 8 个施肥处理:不施肥 (CK);单施氮肥 (N);氮磷肥合施 (NP);单施低量有机肥(M₁);低量有机肥与氮肥合施 (M₁N);低量有机肥与氮磷肥合施(M₁NP);高量有机肥与氮肥合施 (M₂N);高量有机肥与氮磷肥合施 (M₂NP)。于 2013 年玉米播种前,采集耕层 (0—20 cm) 土壤样品,采用室内培养方法,对土壤碳矿化释放 CO₂ 的数量和速率进行测定,并利用一级动力学方程计算出土壤有机碳库潜在矿化势和周转速率。 【结果】 各肥料处理不同程度地提高了栗褐土总有机碳含量,以高量有机肥与化肥配施作用最为显著。与 CK 相比,M₂N、M₂NP 处理土壤总有机碳含量增加了 121.1%、166.8%。不同处理土壤样品培养有机碳矿化速率均在第一天达到峰值,随后急剧下降。5 d 后,下降趋缓,不同处理 CO₂ 产生速率趋于一致。培养期间,各处理矿化速率变化符合对数函数关系。长期施用不同肥料均可以提高栗褐土有机碳的矿化速率,其大小顺序为:有机肥与化肥配施 > 单施有机肥 > 单施化肥 > 对照。培养 57 d 后,各处理土壤有机碳累积矿化量为 555.0～980.3 mg/kg,以 M₂NP、M₁N 的累积量较高,为对照的 1.77 倍、1.73 倍。长期施肥栗褐土有机碳矿化率呈下降趋势,以处理 M₂NP 下降最明显,与对照相比,降低了 6.3 个百分点。施肥处理土壤的潜在矿化势均高于对照,M₁N、M₂NP 最高,为 923.7 mg/kg 和 926.4 mg/kg,较对照增加了 74.0% 和 74.5%。不同施肥处理均可明显提升土壤有机碳的周转速率,减少周转时间,其中处理 M₁NP、M₂NP 效果最为明显。 【结论】 长期施用化肥、有机肥及有机无机肥配施可有效促进栗褐土有机碳的积累,提高有机碳的矿化速率和周转速率,降低有机碳的矿化率 (累积矿化量占有机碳总量的比率),加强了土壤的固碳能力,以 M₂NP 处理的效果更佳。