喷灌条件下冬小麦灌浆期叶水势日变化及其影响因子研究

研究了冬小麦灌浆期叶水势在喷灌和地面灌溉(对照)条件下的日变化规律, 并探讨了其与农田生态因子(冠层空气温度、冠层空气相对湿度)和生理因子(气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙 CO2浓度和光合速率)之间的关系.结果表明:与对照相比,喷灌条件下叶水势日变化曲线的变化趋势没有改变,但两种灌溉方式下叶水势的大小有显著差异,喷灌条件下冬小麦叶水势明显高于地面灌溉,在一天中8∶00～18∶00期间的不同时刻,两种灌溉方式下叶水势的差异大小表现为:在灌浆前期,喷灌和地面灌溉条件下叶水势的差异以在 8∶00时最大;在灌浆中期,差异以12∶00～16∶00期间最大;在灌浆后期,两种灌溉方式下一天中各时刻的差异微小,相对稳定.喷灌条件下冬小麦叶水势日变化的影响因子与地面灌溉条件下相比没有改变:灌浆前期,叶水势日变化均主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度的影响;灌浆中期,主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度和生理因子蒸腾速率的影响;灌浆后期,主要受生理因子光合速率的影响.但喷灌条件下各影响因子对叶水势的影响程度较地面灌溉条件下降低,表明喷灌条件下叶水势对影响因子变化的敏感性降低.     

咸海中下游流域水质空间分布特征及其与土地覆被的关系

中亚咸海流域的资源和环境问题一直是全球关注的热点。为揭示咸海流域水环境变化及其成因,本文利用2019年中下游流域21个采样点水质数据,通过主成分、聚类和秩次等多元统计分析方法相结合,分析了水体的基础理化属性、氮磷营养元素、其他元素和离子等20种指标的空间分布特征,辨识了该流域主要水质类型、空间分布及成因,探索了不同空间尺度土地覆被类型对水质类型的影响。结果表明:1)电导率、总溶解性固体物质和离子浓度越往河流下游数值越高,其中在咸海最大;不同形态磷元素浓度在阿姆河中游较高,硝态氮浓度在锡尔河较高;碳元素浓度也在阿姆河,特别是阿姆河下游三角洲地区较高。2)所有采样点水体根据水质指标相似性聚类可划分为3种综合性水质类型。第1类型为水质指标浓度均偏低的水体,分布在锡尔河中游和咸海;第2类型为氮磷营养元素浓度偏高的水体,分布在阿姆河中下游;第3类为碳元素和离子浓度均偏高的水体,分布在咸海。第1和2类型水体的元素浓度主要受荒漠地区岩石风化过程控制,阴阳离子来源于硅酸盐岩和蒸发岩的风化;第3类型水体主要受气候干燥导致的蒸发-结晶过程控制,阴阳离子除来源于硅酸盐岩和蒸发岩的风化外,还受碳酸盐岩风化影响。3)当各采样点缓冲区半径从0.5 km增加到10 km时,对第1类型水质浓度变化影响显著的土地覆被类型逐渐从荒地变为水域、灌木、草地和农田与植被混合,其中水域的影响最大;第2类型水质浓度变化与土地覆被类型无显著性关系;对第3类型水质浓度变化影响显著的土地覆被类型从水域变为水域、农田与植被混合等,其中水域的影响最大。因此,咸海流域水质浓度变化与当地干旱缺水和蒸发剧烈等气象条件以及土地覆被类型有密切关系。为改善咸海中下游流域水环境状况,在增加中下游河道流量和咸海的补给,减弱下游和咸海蒸发-结晶作用的同时,还需加大河岸带的植被修复和退耕还林还草,特别是在阿姆河和锡尔河中下游农业区、咸海等地区。     

白洋淀流域气温、降水和径流变化特征及其相互响应关系

运用Mann-Kendall趋势检验、突变检验和小波分析法,对白洋淀流域1957—2012年7个气象站点气温、降水和3个典型水文站点径流量的变化趋势、突变点及周期性变化进行了分析,并探讨了径流与降水和气温的响应关系,以期为该地区生态环境保护和水资源合理利用提供基础数据支持。结果表明,研究区年均气温呈上升的趋势,并在1988年后上升趋势增大,其中,冬季和春季的气温增幅对气温升高贡献较大;降水量变化相对复杂,整体呈波动下降的趋势,其中,夏季降水量减少幅度最大,达1.72 mm·a~(-1)。受气温升高和降水量的直接影响,典型站点径流量呈明显下降趋势,并在年际尺度上与气温呈负相关,与降水变化呈显著正相关;在年内尺度上,则与气温和降水变化呈显著正相关。夏季径流量减少幅度最大,阜平、倒马关和紫荆关站分别下降0.85 m~3·s~(-1)·a~(-1)、0.72 m~3·s~(-1)·a~(-1)和0.66 m~3·s~(-1)·a~(-1)。3个指标的周期性变化都比较明显,其中径流和降水的波动变化基本一致,表明径流对降水的响应比较突出。径流变化不仅受气温和降水的影响,还受到水利工程建设、各类农业措施等多种因素的影响。     

基于五水转化装置的玉米光合特性分析

利用中国科学院地理科学与资源研究所“五水转化动力过程实验装置”,开展温室条件下玉米净光合速率及其关键影响因子的实验观测研究,探索玉米各生育阶段、植株各叶位叶片净光合速率的分布特征及其与叶片生理生态参数的关联性。结果表明：玉米全生育期内叶片净光合速率、叶绿素含量、气孔导度和氮含量均呈单峰曲线型变化趋势,但净光合速率峰值出现时间在乳熟期,比前人观测的大田峰值出现时间（抽雄吐丝期）晚一个生育期,且数值较低;净光合速率与叶绿素含量、气孔导度随叶位的变化大体呈现中间叶位高、基部与顶端叶位低的分布特征。各生育阶段玉米净光合速率与叶绿素含量间的相关系数最高（R=0.94,P＜0.05）,其次为净光合速率与叶片N含量的相关性及其与气孔导度的相关性（R=0.77,P＜0.05）;各叶位净光合速率与气孔导度的变化特征一致。该装置更适合进行气候变化、水分变化、养分变化等控制实验研究。     

GIS空间分析技术在土壤侵蚀评价中的应用

详细阐述了近年来GIS空间分析功能在土壤侵蚀评价中的应用，主要包括侵蚀因子的提取、专题图的制作、基于空间分析的分布式模型的建立、土壤侵蚀空间分析、模拟及其生态风险评价等，并针对区域经济、生态和社会可持续发展的需要，展望了GIS空间分析技术在土壤侵蚀和水土保持研究工作中的前景。     

基于GLUE方法的植被界面过程模型(VIP)的不确定性分析

生态系统模型一般参数较多,且在应用时存在时空尺度问题,易产生不确定性。通过模型不确定性分析,可以加深对模型结构的理解,提高模型预报的可靠性。植被界面过程模型(VIP)是一个综合考虑了陆地生态系统能量收支、水文循环和碳氮等生命元素吸收转化等过程的生态/水文动力学模型。本文采用GLUE(General-ized Likelihood Uncertainty Estimation)方法,以拟合度系数作为似然判据,利用华北平原冬小麦生长季内的田间观测数据分析VIP模型中的作物生长、土壤水分运动以及光合速率模块中8个参数以及模型预报的不确定性。研究表明,最大光合速率Vmax、饱和含水量wcsat、田间持水量wcfield参数为敏感性参数,其对似然判据的影响大,其余参数是相对不敏感参数。在置信度为95%水平下,发现观测值大都接近或者包含在置信预报区域内,说明可以通过参数校准得到很好的模型模拟效果。     

覆膜滴灌对地下水浅埋区重度盐碱地土壤酶活性的影响

为了解地下水浅埋区重度盐碱地覆膜滴灌对土壤酶活性的影响,测定了重度盐碱地在滴灌利用过程中距离滴头不同水平位置（0～30 cm）和垂直深度（0～40 cm）的土壤碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性,并对土壤酶活性的变化、空间分布特征及与土壤环境因子之间的相关关系进行分析。结果表明,覆膜滴灌促进了土壤酶活性的提高;水平与垂直方向滴头附近3种酶均易受覆膜滴灌作用影响,灌溉期间酶活性的增长与停灌期间酶活性降低均高于其他位置;土壤酶活性自滴头向四周径向减小,等值线呈椭圆形分布;相关分析表明盐碱土壤在覆膜滴灌种植2 a后,土壤酶活性与环境因子、土壤酶活性之间的相关性均得到提高。因此,将覆膜滴灌技术应用于盐碱地开发利用可以提高土壤酶活性,改善土壤环境,为作物根系提供良好的生长条件。     

温室滴灌土壤基质势调控对番茄生长、品质和耗水的影响

【目的】获得华北地区日光温室冬春茬番茄优质高产滴灌灌溉制度。【方法】采用田间试验的方法,布置了7个不同土壤基质势阈值的试验,在番茄开花坐果期和结果期分别控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势阈值在-15kPa和-15 kPa(S1)、-15 kPa和-30 kPa(S2)、-15 kPa和-45 kPa(S3)、-25 kPa和-25 kPa(S4)、-30 kPa和-15 kPa(S5)、-30 kPa和-30 kPa(S6)以及-30 kPa和-45 kPa(S7),研究了番茄生育期内土壤基质势动态调控对番茄生长、果实品质、耗水量和水分利用效率等的影响。【结果】在试验控制的土壤基质势范围内,①在番茄开花坐果期,番茄株高和茎粗均随土壤基质势阈值的升高而增加,进入结果期后不同土壤基质势处理下的番茄株高差异不明显,但茎粗仍随着土壤基质势阈值的升高而增加;②开花坐果期不同土壤基质势处理下的叶片SPAD值(相对叶绿素量)无显著差异,但结果期不同处理叶片SPAD值差异明显,表现为开花坐果期土壤基质势阈值高于低处理(S5、S6和S7)的叶片SPAD值;③对于开花坐果期土壤基质势阈值较低的处理,其畸形果率低、果实可溶性固形物量高,并且随着结果期土壤基质势的降低,畸形果率呈降低趋势,果实可溶性固形物量呈升高趋势;④番茄产量随着结果期土壤基质势阈值的降低而升高,-45 kPa处理番茄的产量最高;⑤随着整个生育期土壤基质势阈值的升高,番茄灌水量和耗水量显著增加,灌溉水利用效率和水分利用效率显著降低。【结论】综合考虑番茄产量、果实品质、灌溉水利用效率和水分利用效率等,华北地区日光温室秋冬茬番茄高产优质高水分利用效率的土壤基质势阈值为开花坐果期-30 kPa、结果期-45 kPa。     

黄土丘陵沟壑区沟道小流域泥沙存贮-释放初探

选取团山沟为单元沟道小流域,依据实测资料,采用RUSLE模型架构计算坡面侵蚀量的同时,考虑沟道侵蚀,在此基础上对20世纪60年代蛇家沟、驼尔巷沟和80年代岔巴沟土壤侵蚀情况进行计算.结果表明:模拟岔巴沟流域侵蚀情况较好,60年代蛇家沟和驼尔巷沟泥沙输移比分别为0.73和1.03,80年代岔巴沟流域泥沙输移比为0.325.     

农业生产活动对黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的影响

通过在坡度为20°耕地和荒草坡面对降水、土壤水密集观测,结合模拟降雨实验,从降雨入渗、蒸散发等过程分析讨论了影响黄土高原丘陵沟壑区坡地土壤水分动态的主要因素。结果表明:1)降雨入渗量△S主要受控于雨强和降雨量,坡耕地的入渗量随着雨强增加而衰减的速度快于荒坡,坡耕地有利于中等雨强大雨的下渗,雨强增大时两坡面的降雨转化率逐渐接近,且植被的再分配作用凸显,甚至使短历时暴雨时坡耕地的入渗速度低于荒坡,长历时的大、暴雨或连续降雨利于深层入渗,坡面耕作或在裸地上种植冰草后降雨转化率增约50%;2)7月～10月上旬为土壤水补给期,土壤水分在枯水年及平水年处于负平衡,在丰水年获得补给,最终以蒸散发消耗;3)荒地主要耗水层在20cm,耕地土壤水分活跃层及作物主要耗水层延伸至30cm。总体上,农作物增大蒸散发量、增加土壤水分利用深度,农业生产活动对减少降雨径流、增加土壤水资源量、强化水分小循环有重要作用。