旱作覆膜玉米生长和水分利用对气候变化的响应

基于3 a连续冬小麦-夏玉米覆膜轮作试验校准和验证AquaCrop模型的适用性,模拟研究了气候变化对夏玉米生长、产量和水分利用的影响,分析了覆膜措施对气候变化的应对效果。结果表明:关中地区(以武功、宝鸡和西安地区为例)年平均温度呈逐年递增趋势,温度增加幅度由高到低依次为宝鸡、西安和武功,增温速率分别为0.20、0.12℃·10a~(-1)和0.09℃·10a~(-1);降雨量呈逐年递减趋势,减少幅度大小依次为西安、宝鸡和武功,减小量分别为3.59、3.23 mm·10a~(-1)和2.64 mm·10a~(-1)。AquaCrop模型在关中地区表现出了良好的适用性,可以较好地模拟连续覆膜条件下作物的产量指标、水分利用和生长的动态变化,冠层覆盖度模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)介于1.1%～15.3%,生物量模拟值和实测值之间的RMSE介于0.626～2.540 t·hm~(-2),土壤贮水量模拟值和实测值之间的RMSE介于12.6～47.4 mm。模拟研究表明,上世纪60年代以来,随着气温不断升高,武功、宝鸡和西安地区的夏玉米生育期均呈逐年缩短趋势,特别是1980s以来,减少幅度达2.76、4.82 d·10a~(-1)和5.94 d·10a~(-1);在不同的降水年型下,覆膜处理产量均高于裸地处理,且其变异系数较小;在干旱气候条件下,覆膜处理依然可以获得一定的籽粒产量,与裸地处理相比,覆膜处理表现出了较好的稳产效应。同时,覆膜处理有效减少了玉米苗期土壤表层蒸发(平均减少7.6 mm),从而在土壤中保蓄更多的降雨;覆膜处理虽然增加了土壤耗水量,但其通过保蓄土壤水分,稳定作物产量,有效提高了玉米的水分利用效率。因此,关中地区旱作覆膜可以有效适应当地气候变化,在一定程度上应对干旱气候,具有较好的增产稳产效应。     

黄土高原长期施肥对小麦产量及土壤肥力的影响

重点分析黄土高原长武试验站长期定位施肥试验地2004年长期施肥对小麦产量、肥料利用率及土壤肥力影响的试验结果,表明:单施磷肥和单施氮肥的产量很低,与对照的产量无明显差异,氮磷钾配施与氮磷配施能显著提高小麦的产量。单施磷肥的磷肥利用率最低,为1%;单施氮肥的氮肥利用率为12.5%;氮磷配施的氮、磷肥利用率均较高,磷肥利用率比单施磷肥提高5.7%,氮肥利用率比单施氮肥提高42.1%。氮磷钾配施较氮磷肥配施的氮肥利用率降低了4.5%,而磷肥利用率升高了2.2%,钾肥的利用率不高,仅为7.3%。单施磷肥只增加土壤磷素含量而降低了氮素含量,单施氮肥能增加土壤中氮素的含量,速效磷含量增加了31%,氮磷肥配施增加了土壤中有机质和氮、磷养分含量。氮、磷配施或氮、磷、钾配施是提高黄土高原小麦产量和土壤肥力的有效措施。     

基于InVEST模型的1999-2016年麻塔流域碳储量变化及空间格局研究

区域碳储量是生态系统功能的重要度量指标,探索土地改造对区域碳储量变化的影响,对于协调区域生态建设和生态产业发展具有重要意义.基于InVEST模型和地理信息系统技术,研究了陕西省延安南部麻塔流域1999—2016年土地结构改造过程中区域碳储量变化,并探讨坡度、坡向、坡位对碳储量空间分布的影响.结果表明:麻塔流域18 a的...     

基于无人机多光谱遥感的夏玉米冠层叶绿素含量估计

为探讨利用无人机多光谱遥感影像监测夏玉米冠层叶绿素含量的可行性,基于2019年不同施氮水平下(0,105,210,315 kg·N/hm²)夏玉米多光谱遥感影像和田间实测冠层叶绿素含量数据,分析了不同施氮水平下夏玉米冠层叶绿素含量的变化规律,同时选取10种常用光谱植被指数与实测冠层叶绿素含量进行相关性分析,采用与实测叶绿素含量极显著相关的9种植被指数,构建了基于遥感光谱指数的夏玉米冠层叶绿素含量遥感监测模型,并通过精度检验确定最优估测模型.结果表明,施用氮肥能够提高夏玉米冠层叶绿素含量,过量氮肥不能持续提高叶绿素含量,同一施氮水平下不同追肥处理之间叶绿素含量没有明显差异.绿色归一化植被指数与叶绿素含量的相关性系数最高,达到了0.892.采用逐步回归分析方法建立的模型表现最优,决定系数为0.87,均方根误差及相对误差分别为0.15和2.68%.因此,无人机多光谱遥感结合逐步回归模型可以实现田间尺度的夏玉米冠层叶绿素含量的实时监测.     

2种离子固化剂改善黄土抗剪强度和抗渗性的研究

为了探讨CONAID和LUKANG 2种离子固化剂的固土性能及其影响因素,对不同固化剂掺量、养护龄期、压实度和含水率的固化黄土进行了直剪试验和渗透试验.研究结果表明:随着固化荆掺量、养护龄期和压实度增大,2种固化土的内摩擦角和黏聚力呈上升趋势,渗透系数呈下降趋势,且规律比较接近.其中LUKANG固化剂对黄土抗剪强度和抗渗性的改善效果优于CONAID固化荆.建议在施工过程中选用LUKANG固化剂,掺量宜取0.01%.为了达到更好的抗剪和抗渗效果,应尽量延长固化土的养护龄期,增加压实度.     

现代雨水利用技术研究进展与研发重点

具有工程化、科技化、规模化内涵的现代雨水利用技术是现代节水农业技术的重要研究内容,已成为缓解干旱缺水,实现农业高效用水,降低常规农业用水量的有效措施。在分析现代雨水利用技术研究进展及其发展趋势基础上,指出现代雨水利用技术是传统雨水利用技术与新材料技术、现代生物技术、现代信息技术、现代灌溉工程技术等高新技术相结合的产物,具有多学科相互交叉、各单项技术相互渗透的明显特征。在此基础上,提出了近中期现代雨水利用技术研发的重点,即以重大前沿性技术研究为基础,研发与雨水利用相关的重要关键技术与产品,探索建立适宜的现代雨水高效利用技术体系。     

小麦实时控制灌溉的土壤水分含量探头合理埋设深度研究

利用室内控制试验研究了根据不同深度土壤水分传感器灌溉处理对冬小麦生物学性状及水分利用率等的影响。结果显示,以10 cm探头控制灌溉最为省水,同时冬小麦生物学性状及水分利用率等最佳。由于试验冬小麦处于生育前期,随着小麦生育期延伸,当根系超过30 cm深度时,根系吸水的深度增加,探头的埋设深度需要田间试验进行更详细的研究。     

俄罗斯沙棘优良品种引种试验研究

“三北”地区和黄土高原是中国沙棘亚种的分布中心,现已有大面积人工沙棘林,但其果小、刺多,产果量低,采果难。为此,作者于1997－2006年承担水利部“948”沙棘引进项目,以解决该地区沙棘优良品种缺乏问题。通过8年试验研究,引进俄罗斯大果无刺沙棘优良品种、类型40余种,分别在“三北”和黄土高原地区的7个主要试验基地进行引种试验,从中初步筛选出效果较好的9个优良品种、类型。它们生长发育良好,抗性较强,具高产、优质特性,并已开始利用引进的俄罗斯沙棘与当地中国沙棘杂交,培育出第一代杂交种。在引种选育和对俄罗斯沙棘生物生态学特性进行试验研究的基础上,对其良种的集约栽培和繁育做了试验和示范推广工作,产生了良好的生态、经济效益。通过本项目实施,为做好沙棘引种选育工作提供了良种,这对大面积建造高产、优质人工沙棘林和沙棘果园,加速黄土高原和“三北”地区的环境治理、发展地方经济具重要意义。     

不同基因型麦糠对受体植物幼苗生长的化感效应

为了高效利用麦糠覆盖还田技术,采用室内生物检测的方法比较了7份不同基因型麦糠材料对生菜、马齿苋、谷子和玉米4种受体植物的化感效应。结果表明,不同基因型麦糠材料的化感作用与麦类作物的不同物种麦糠的化感作用平均表现均存在变异性和选择性。7份基因型麦糠对生菜、马齿苋、谷子和玉米幼苗总体表现为抑制作用,抑制率分别为51.0%～82.0%、17.0%～56.0%、11.0%～31.0%和2.0%～30.0%。麦糠材料抑制作用强弱顺序依次为:野生一粒小麦>法国黑麦>栽培二粒小麦>陕160>栽培一粒小麦>宁冬一号>野生二粒小麦;其中生物测试受体对麦糠的敏感性顺序依次为生菜>马齿苋>谷子>玉米。麦类作物中一粒小麦和二粒小麦抑制作用趋同,而黑麦和普通小麦抑制作用相近,但二粒小麦和现代小麦麦糠覆盖分别能促进谷子和玉米幼苗的生长。4类麦类物种麦糖总体表现为抑制作用,强弱顺序依次为:黑麦>一粒小麦>二粒小麦>普通小麦。对生菜、马齿苋、谷子和玉米4种受体植物的麦糠化感生物评价进行二次曲线回归分析发现,各测试材料的麦糠化感作用的影响因子之间均存在显著相关性,表明4个测试生物受体对不同基因型麦糠材料的化感作用及其4类麦类作物物种的麦糠化感作用平均表现均能准确地得到评价。     

未来气候变化情景下基于APSIM模型的黄土高原冬小麦适宜种植区域模拟

为探究气候变化对于黄土高原冬小麦适宜种植区域的影响,通过APSIM作物模型与降尺度气象数据集的耦合,模拟了RCP 4.5和RCP 8.5情景下2020-2060、2061-2100年间黄土高原冬小麦的产量及其稳定性,并依据产量及其稳定性分析了黄土高原冬小麦适宜种植范围对于气候变化的响应。结果表明,在RCP 4.5和RCP 8.5情景下,当前黄土高原冬小麦种植范围内产量将显著提高。同时,除RCP 4.5情景的2020-2060年外,其余情景和时间段内黄土高原冬小麦适宜种植范围存在向北扩大趋势,且RCP 8.5情景下种植区域北扩的面积更大。在RCP 4.5情景下,2020-2060年间,小麦适宜种植面积占黄土高原总面积的46.8%,较1981-2010年平均值减少13 095 km~2;2061-2100年间,小麦适宜种植面积占黄土高原总面积的65.2%,较1981-2010年平均值增加101 763 km~2。在RCP 8.5情景下,2020-2060年间,小麦适宜种植面积占黄土高原总面积的56.4%,较1981-2010年平均值增加46 968 km~2;2061-2100年间,小麦适宜种植面积占黄土高原总面积的65.7%,较1981-2010年平均值增加107 671 km~2。