玉米苜蓿间作的蓄水保土效益试验研究

为了在种植作物的同时减少水土流失,采用玉米苜蓿间作的种植模式,研究其蓄水保土效益。试验对玉米苜蓿间作与单作玉米的土壤含水量,径流量以及产沙量进行观测,进而研究两者的蓄水保土效益。结果表明:玉米苜蓿间作地的土壤含水量大于玉米单作地的土壤含水量;玉米苜蓿间作的径流量和产沙量均小于玉米单作,说明了玉米苜蓿能够有效地减少径流的冲刷侵蚀,具有良好的拦沙性能;经计算得出玉米苜蓿间作的蓄水效益为87%,保土效益为98%,表明玉米苜蓿间作的蓄水保土效益显著。     

干旱及复水对玉米叶片光合特性的影响

盆栽条件下,以玉米品种户单4号为材料,设正常供水(CK)、中度水分胁迫(MS)和重度水分胁迫(SS)三个水分处理,研究了拔节期和孕穗期水分胁迫及复水对玉米叶片光合、叶绿素荧光的影响,以期为玉米补偿机制的阐明提供理论依据。结果表明:(1)干旱胁迫使叶水势(ψleaf)降低,复水后拔节期重度胁迫叶水势迅速恢复并超过对照,而孕穗期则恢复缓慢;(2)拔节期和孕穗期重度胁迫降低了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、PSII最大光化学效率(Fv/Fm)及光化学猝灭系数(qP),但复水5d后可基本恢复至对照;Ci最低,气孔限制值(Ls)较对照分别增加了6.85%,9.52%,Fv/Fm值分别降低了1.72%和0.61%,表明气孔限制是Pn降低的主要原因;(3)拔节期重度胁迫叶的水分利用效率(WUE)高于对照,表现出补偿效应;孕穗期干旱胁迫下WUE表现为:MS>CK>SS,在复水第一天达最大值,随后趋于降低。说明拔节期和孕穗期光合特性变化存在差异性。     

模拟降雨条件下玉米植株对降雨再分配的作用

为了辨明成熟期玉米对降雨的再分配作用,有效地防治区域水土流失,采用人工模拟降雨的方法,就川西低山丘陵区成熟期玉米植株对降雨的冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量的作用进行了研究。结果表明:冠层截留率平均为7.5%,茎秆流率平均为28.8%,穿透雨率平均为63.7%。随着降雨强度的增加,单位时间内玉米冠层的截留量呈增加趋势,但随着玉米植株的叶面积增大,有效截留量却呈减少趋势,株高和角度对它的影响较小。随着叶面积和降雨强度的增加,茎秆流量呈增加趋势,角度影响较小。随着叶面积的增加,穿透雨量呈减少趋势;而随着降雨强度的增加,单位时间内穿透雨的数量呈增加的变化趋势,株高影响较小。     

基于人粮关系的湖南省耕地资源人口承载力研究

从人粮关系角度估算土地生产潜力,对耕地资源人口承载力进行研究,对保障国家粮食安全和区域可持续发展都具有十分重要的意义。通过应用土地资源人口承载力和土地资源人口承载指数模型研究了湖南省2000—2008年耕地资源的人粮关系状况,结果如下:(1)在现有生产力水平下,湖南省耕地资源可承载人口7 423.38万人,人口承载力指数为0.922,人粮关系基本平衡,但人粮关系状况分布不均衡,地区差异较大。(2)湖南省中北部、西部和南部3大区域耕地资源人口承载力2000—2004年处于逐年下降趋势,之后则逐年上升。(3)中北部人粮关系2004年后由盈余状态转为富裕状态,西部一直处于超载和临界超载的边缘,南部则多为盈余状态。表明湖南省耕地资源人口承载力地区差异较大,人口增长空间十分有限,今后应加强土地综合整治,改善土地生产条件,提高农业科技水平,以实现区域资源、人口与环境的可持续发展。     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作田能量闭合状况分析

对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田连续3a(2003-11-2006-10)涡度相关观测的能量闭合状况进行综合分析,并探讨下垫面对能量闭合程度的影响.结果表明,能量平衡比率(EBR)日变化规律明显,以昼夜交替时波动最大,下午略高于上午,白天能量闭合状况明显优于夜间.将湍流能的相位提前0.5h,湍流通量和有效能的匹配度及能量闭合程度均得到提高.白天EBR呈秋冬高(分别为0.98和0.94)、春夏低(分别为0.85和0.70)的季节变化特征,EBR的波动幅度依次为:夏＞秋＞冬＞春.下垫面状况对地表能量闭合程度影响显著,裸地阶段、小麦季和玉米季的年均白天EBR分别为1.11、0.94和0.74,小麦季的能量闭合状况优于玉米季;EBR波动幅度依次为:裸地阶段＞玉米季＞小麦季.观测期间,白天EBR年均值范围在0.82 ～0.97,平均0.89,较好地满足了农田通量观测对数据质量的要求.     

Fractionation of soil cadmium from some new zealand soils

Abstract

The concentrations and forms of soil cadmium (Cd) in 12 different New Zealand topsoils were investigated using a sequential fractionation procedure. Total soil Cd concentrations were low and ranged between 0.03 μg g^‐1 to 1.34 μg g^‐1 and were highly correlated with total soil phosphorus (r²=0.85, P<0.01). Results indicated that there was a wide range in the concentrations of Cd associated with individual soil fractions and large variations between soils. On average for all soils, the smallest proportion of Cd was in exchangeable forms, i.e., 3%, with 12% in the crystalline oxide fraction, 13% in the amorphous oxide fraction and the greatest proportion of Cd associated with the organic 34% and residual 38% fractions. There was evidence to show that a soil extractant which is commonly used to predict plant uptake of Cd from soils, i.e., 0.04 M ethylene diamine terra acetic acid (EDTA), extracts Cd from both exchangeable and organic forms of soil Cd.     

Effect of Cropping on Changes in Phosphorus Fractions of Soils from Arable and Other Forest Land Use: A Greenhouse Bioassay

Abstract

Laboratory and greenhouse studies were conducted on six soils from natural reserves, seven plantation soils, and two arable soils from the Omo biosphere reserves in southwestern Nigeria to assess the phosphorus (P) fractions and the extent to which the soils could support five consecutive cycles of maize (Zea mays L.) harvest. The organic‐P fractions constitutes about 50% of the total P, and the inorganic‐P fractions in the order of abundance was iron (Fe) P>occluded P>aluminum (Al)‐P>calcium (Ca) P. The residual P constituted about 20% of the total P. There were significant reductions in the inorganic‐P fractions after five consecutive maize harvests; this was however, more pronounced in the available P (Bray 1). About 62% reduction in Bray 1 P was recorded after maize harvests. The reductions in the P forms after five cycles of maize harvest was Bray 1 P>Ca P>residual P>Al P>total P>Fe P>organic P>occluded P>reductant P. The capacity of the soils to support maize growth without fertilization varied widely in each of the maize cycle. Soil from natural reserves produced a significantly higher maize yield compared to most plantation soils. The arable soils investigated were depleted of their fertility after the third crop harvest.     

小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯体系中玉米产量及养分吸收的差异

分别在四川2个玉米主产区川中丘区射洪县和川西山区雅安市,采用单因素随机区组设计,通过3年田间试验对比研究了小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯模式下玉米产量、养分吸收积累规律以及与耕层土壤养分的关系。结果表明:两种套作模式经过一年种植后,小麦/玉米/大豆模式下玉米产量均高于小麦/玉米/甘薯模式下的玉米产量,但差异不显著,第二、三年分带轮作后,小麦/玉米/大豆模式下玉米产量显著高于小麦/玉米/甘薯模式下的玉米产量,二年平均分别高出 679.5 kg/hm2和 839.1 kg/hm2,增产9.4%和12.6%,射洪试验点增产作用较雅安试验点显著;分带轮作后两种套作体系玉米氮素吸收积累在拔节前差异不显著,拔节后小麦/玉米/大豆模式下玉米氮素积累量显著高于小麦/玉米/甘薯,磷的吸收积累则相反,从拔节期到开花期,小麦/玉米/大豆模式下玉米磷的吸收积累均显著低于小麦/玉米/甘薯,小麦/玉米/大豆模式下玉米钾素吸收积累量高于小麦/玉米/甘薯;不同作物带耕层土壤养分含量差异达显著水平,大豆带残留的硝态氮、速效氮、速效钾2个试验点平均分别比甘薯带高18.4%、24.1%、6.0%,而铵态氮和速效磷甘薯带较大豆带分别高18.9%和17.1%,两种套作模式中玉米带耕层土壤养分含量差异不显著,经第二、三年分带轮作后,耕层土壤养分含量差异减小,表明分带轮作玉米能较好均衡田间养分。     

水分和CO2对玉米光合性能及水分利用率的影响

利用环境生长室探讨不同CO₂浓度和土壤水分亏缺处理下玉米植株生物量、气孔形态与分布特征、叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数等生长及生理指标的变化规律。以‘郑单958’ 玉米品种为试材,利用环境生长室设置2个CO₂浓度和4个土壤水分梯度对玉米进行CO₂浓度和水分处理。结果表明：1）不同程度土壤水分亏缺均显著降低玉米地上生物量（P<0.05）,但CO₂浓度升高增加了轻度水分亏缺条件下玉米地上生物量（P<0.01）和总生物量（P<0.01）。2）大气CO₂浓度升高导致轻度和中度水分亏缺条件下玉米的净光合速率（P_n）分别提高15.8%（P<0.05）和25.7%（P=0.001）,而CO₂浓度升高却降低了玉米叶片蒸腾速率（P<0.001）和气孔导度（P<0.001）,最终导致玉米瞬时水分利用效率均显著提高（P<0.001）。3）不同水分处理对玉米叶片气孔密度和单个气孔形态特征均造成显著影响（P<0.01）。因此,大气CO₂浓度升高可以增加轻度水分亏缺条件下玉米叶片氮含量、叶片非结构性碳水化合物含量和光合电子传递速率,从而提高玉米植株的生物量累积以及叶片碳同化能力和水分利用效率。研究结果将为深入理解气候变化背景下玉米对大气CO₂浓度升高和土壤水分亏缺的生理生态响应机制提供科学依据。     

平底筒仓中心卸料流态演化过程及仓壁压力波动性

卸料时的仓壁压力是筒仓结构设计的关键,仓内物料的流动状态(流态)是影响卸料压力分布的关键。为了探究物料流态的演化过程和发生机理以及由此引发的仓壁压力分布情况,该研究采用自主设计的半圆柱形有机玻璃筒仓模型进行筒仓中心卸料试验和离散元(discrete element method, DEM)模拟分析。筒仓壁嵌入定制压力计,贮料为平均粒径3.5 mm的陶球,在测量仓壁压力分布的同时实时观测贮料内部和外部的流动过程。通过标定颗粒追踪贮料运动轨迹。通过PFC^2D建立离散元数值模型,分析卸料过程中贮料的力链网络、速度矢量和孔隙率变化,探讨颗粒的运动机制和颗粒体系的传力方式。基于模型试验和数值模拟结果,根据颗粒物质力学、土力学和散体力学基本原理,从宏观和细观层面分析流态的演化过程和发生机理以及仓壁压力波动性规律,明确仓壁压力和流态的关系。结果表明：卸料瞬间(卸料率0～1%),强力链断裂导致孔隙率增大(由卸料前的0.150 43～0.200 30增至卸料瞬间的0.151 36～0.232 23),各测点仓壁压力骤增,P2测点(深度0.4 m)的增幅最大,达到1.94;卸料时贮料...