高校野外台站服务本科实践教学现状与改进对策——以甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站为例

在高等教育强调"以本为本"、推进"四个回归"等教育理念的背景下,高校野外台站的定位也应在注重科学观测研究的同时,更加重视本科生实践教育功能的挖掘与利用.为此,以甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站为例,分析了试验站服务本科生实践教学的历史与现状,提出了加强野外台站本科生实习功能建设的对策.庆阳站基础设施良好、...     

陇东地区几种旱作作物产量对降水与气温变化的响应

研究作物产量对气候变化的响应,对于指导区域农业生产,保障粮食安全和生态安全具有一定的理论指导意义。结合大田试验与农业生产系统模拟模型(Agricultural Production Systems Simulator,APSIM),在验证模拟研究区冬小麦、玉米和紫花苜蓿产量可靠性的基础上,分析5个降水变化梯度(降水量不变、降低10%和20%、升高10%和20%)和5个气温变化梯度(不变、降低1.5和1℃、升高1.5和1℃)组合情景下3种作物的产量变化趋势。结果表明:APSIM模型在试验点对3种作物籽粒产量和生物量的模拟精度较高,决定系数R2在0.80~0.93之间,归一化均方根误差在11.35%~22.48%之间,模型有效系数在0.53~0.91之间。冬小麦、玉米和紫花苜蓿在气温升高、降水量减少的情景下减产,减产的最大幅度分别为38.7%、40.3%和41.8%;冬小麦、紫花苜蓿的在气温降低、降水量增加时增产,增产的最大幅度分别为29.8%和51.7%;玉米在降水量增加、温度不变的情景下增产幅度最大,为22.0%。总之,在研究范围内,3种作物的产量随降水的增加而增高;玉米的产量随气温升高先增高后降低,另2种作物的产量随气温的升高而降低;紫花苜蓿适应气候变化的能力最强。结果对明确黄土高原地区主要作物的生产走势,制订农业布局、管理措施等具有一定意义。     

春小麦/春玉米间作模式光温环境特征研究

春小麦/春玉米间作是我国西北地区一种较为普遍的间作种植模式。于2013年在内蒙古河套灌区开展试验,分析了小麦/玉米间作在不同供肥水平下光合有效辐射和土壤表层温度的空间和时间变化特征,以及光温环境改变对小麦和玉米农艺性状的影响。结果表明:在麦玉共生前期,间作玉米接收的太阳辐射减少,透光率平均比单作玉米降低3.9%~6.3%,土壤表层温度降低2.42~2.63℃。在共生后期,间作玉米的光照条件改善,透光率比单作玉米平均升高19.3%,土壤表层温度降低1.51~1.73℃。小麦收获之后间作玉米接收的光强显著增加,土壤温度平均比单作玉米升高2.14~2.37℃。间作条件下小麦的生长得到促进,表现出明显的边行效应;而间作玉米的营养生长受到限制,叶面积在各生育期都显著低于单作玉米。综合分析表明,间作模式对各组分作物农艺性状的影响主要是由于光温环境的改变所致。     

保护性耕作对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响

【目的】探讨免耕及秸秆覆盖等保护性耕作措施对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响。【方法】基于设在陇东黄土高原的长期草田轮作定位试验,试验开始于2001年,包括传统耕作(T,翻耕并移除秸秆)、耕作覆盖(TS,翻耕之后覆盖秸秆)、免耕移除秸秆(NT,不翻耕但除去秸秆)和免耕(NTS,不翻耕且保留秸秆)4个处理。2014年7—8月干湿交替阶段季采用LI-8150多通道土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率、土壤温度和含水量进行连续原位测定。【结果】T、TS、NT和NTS处理干旱阶段的平均土壤呼吸速率分别为2.16、3.56、2.26和2.45μmol·m~(-2)·s~(-1),湿润阶段分别为2.09、5.31、2.80和3.56μmol·m~(-2)·s~(-1)。降雨初期秸秆覆盖处理(TS和NTS)土壤呼吸速率动态变化与无秸秆覆盖处理(NT和T)具有显著差异。干湿交替过程中,干旱阶段土壤呼吸速率与土壤温度(19.1—28.2℃)呈负相关、与土壤含水量呈正相关关系;湿润阶段则相反,且土壤含水量对土壤呼吸速率的解释程度降低。土壤呼吸速率在湿润阶段日动态波动较大,其温度敏感性(Q10)在T、TS、NT和NTS处理下分别为1.37、1.24、1.31和1.25;干旱阶段土壤呼吸速率日动态平缓,Q10值低于1.0。【结论】长期保护性耕作提高了农田的土壤呼吸速率,且秸秆覆盖处理比免耕措施提高土壤呼吸速率的效应更加显著。秸秆覆盖能够有效平抑土壤水分和温度的变化,提高土壤呼吸速率,降低土壤呼吸的温度敏感性。论文明确了干湿条件下旱作农田土壤呼吸动态及其影响因素,对准确量化旱作农田碳通量具有积极意义。     

不同施肥方式对垄沟灌溉水氮分布的影响

采用室内土箱试验,研究了垄沟施肥、垄底施肥和垄顶施肥方式和垄沟灌溉对水分、硝态氮和铵态氮分布的影响.结果表明,土壤水分最先从沟部入渗,垄沟表层土壤剖面迅速吸湿,在土壤水分再分布过程中,垄部土壤剖面含水量明显增加;但不同施肥方式对土壤水分含量不存在显著影响;土壤N03--N的分布与水分的分布类似,施肥方式对土壤N03--N含量存在显著影响,垄顶施肥和垄底施肥可以有效减少土壤N03--N的淋溶,至40 cm土层深度土壤N03--N含量仅为7 mg·kg-1左右,在剖面上的分布较为集中;然而,由于土壤表面的吸附作用,土壤NH4+-N在施肥区累积,出现峰值,再分布过程中垄顶施肥处理比垄底施肥处理土壤NH4+-N含量高.     

陇东旱塬区不同粮草轮作模式下土壤细菌群落组成特征

以陇东旱塬区冬麦-休闲-大豆(W-F-S)、冬麦-油菜-箭筈豌豆(W-R-V)和冬麦/休闲-苜蓿-苜蓿(W/F-L-L)粮草轮作系统为对象,基于16S rRNA基因序列扩增子测序,研究了3种轮作模式下耕层土壤(0~10 cm及10~20 cm)细菌群落组成特征。结果表明,3种轮作模式下,土壤细菌群落中占优势的菌门为变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria);土壤细菌群落属组成中以红游动菌属(Rhodoplanes)、出芽菌属(Gemmata)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、Adhaeribacter菌属和Balneimonas菌属等与固氮相关的菌属为主。W-F-S轮作模式下土壤特异优势菌属为紫色杆菌属(Janthinobacterium)和溶杆菌属(Lysobacter),该类菌属与胞囊线虫的防治有关,间接揭示了该轮作模式可能抑制土传病害发生;W-R-V轮作模式下欧文氏菌属(Erwinia)丰度较高,主要与前茬油菜根系残留相关;W/F-L-L轮作模式下鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)丰度较高,与苜蓿生长的少免耕措施有关。0~10 cm土层细菌多样性表现为W-F-S>W/F-L-L>W-R-V,10~20 cm土层表现则呈与之相反趋势。本研究从细菌群落组成和功能角度,阐释了包含豆科牧草的粮草轮作系统促进生物固氮、阻隔病害传播的微生物学机理,可为陇东旱塬区建立合理草田轮作制度和维持良好土壤生态环境提供理论依据。     

光照和水分对紫花苜蓿生长和水分利用的影响

水分影响牧草的生长和生产，光能驱动牧草水资源利用和生产地上生物量，二者均是限制黄土高原畜牧业发展的重要因素。结合黄土高原光照时间长、水分短缺的特点，深入了解水分和光照强度对紫花苜蓿(Medicago sativa)生长的影响，可为优化紫花苜蓿的种植模式和栽培管理提供一定依据。采用盆栽试验，研究两种供水水平(高水：田间持水量的70%～100%；低水：田间持水量的50%～70%)和两种光照强度[高光：总辐射接受量约为20.7MJ·(m²·d)^-1，相当于晴天的太阳辐射；低光总辐射接受量约为14.8 MJ·(m²·d)^-1，相当于半阴天的太阳辐射]下紫花苜蓿生长动态、地上生物量和水分利用的变化规律，阐明光照强度和水分对紫花苜蓿的的影响。结果表明，高水低光处理下，紫花苜蓿的叶片数、叶面积最大，单株地上生物量最高。在两种光照强度下，高水处理的紫花苜蓿较低水处理地上生物量平均增加158.1%，耗水量平均增加68.8%，水分利用效率平均增加65.5%。两种水分条件下，低光处理下的紫花苜蓿较高光处理地上生物量平均增...