夏季覆盖盐碱地表面对土壤盐分和水分的影响

在干旱区土壤水分蒸发损失引起土壤盐分表聚是土壤次生盐碱化的一个重要原因.在夏季高温时节,采用塑料薄膜、麦草和沙子覆盖盐碱地表面,结果表明,具有较好地改良盐碱地的作用.塑料薄膜宜采用全地面覆盖,麦草的覆盖量应为2 934.8 kg/hm2;沙子的覆盖厚度以4 cm为宜.覆盖后对土壤中各离子的抑制作用顺序为:K Na ＞ Cl-＞ SO42-＞Mg2 ＞HCO3-＞Ca2 .3种覆盖材料以塑料薄膜效果最佳.     

基于无人机影像的冠层光谱和结构特征监测甜菜长势

甜菜是中国北方地区重要的经济作物。快速、准确、高通量的获取甜菜的地上部和块根鲜质量、块根含糖率、叶绿素含量对甜菜生产具有重要意义。该研究采用无人机搭载数码和多光谱相机,获取甜菜叶丛快速生长期、块根及糖分增长期和糖分积累期的数码影像和多光谱影像,提取了冠层的结构特征和光谱特征。选择随机森林回归（Random Forest Regression,RFR）和偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）2种建模方法基于获取的冠层特征,构建甜菜全生育期的地上部和块根鲜质量、块根含糖率和SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值估算模型。研究结果表明,随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.9～0.94、0.88～0.9,rRMSE范围分别为7.6%～17%、8.8%～20%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.66和0.67。为了减小输入变量集的大小以及去掉对预测不敏感的变量,该研究采用置换重要性（Permutation Importance,PIMP）来筛选冠层光谱特征和结构特征中对预测有重要影响的变量。结果表明基于筛选出的重要性特征构建的随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.89～0.94、0.74～0.91,rRMSE范围分别为7.3%～19%、7.6%～19%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.65和0.68。进一步表明随机森林回归模型在精度上略好于偏最小二乘回归模型。同时基于PIMP筛选变量的方法在保持原有精度的同时能实现降低数据收集复杂性的目的。研究结果为基于无人机遥感技术快速、准确监测甜菜长势和估测块根类作物的根部活性物质提供了参考。     

水稻赖氨酸含量测定方法改进及其最优动态分类研究

赖氨酸是水稻营养成分中第一限制性氨基酸.为优化赖氨酸的测定方法,设置了本试验,通过超声振荡器取代普通振荡器,进行300W超声功率下酰化用时及染料结合反应用时的研究.结果 表明,最佳酰化用时为15min,染料结合用时为90 min.与国标法相比,优化后的方法酰化用时变长、染料结合用时变短,测定总用时明显缩短,但测定结果和...     

DMPP mitigates N2O and NO productions by inhibiting ammonia-oxidizing bacteria in an intensified vegetable field under different temperature and moisture regimes

Vegetable soils with high nitrogen input are major sources of nitrous oxide (N₂O) and nitric oxide (NO), and incorporation of the nitrification inhibitor 3, 4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) into soils has been documented to effectively reduce emissions. However, the efficiency of DMPP in terms of soil N₂O and NO mitigations varies greatly depending on soil temperature and moisture levels. Thus, further evaluations of DMPP efficiency in diverse environments are required to encourage widespread application. A laboratory incubation study (28 d) was established to investigate the interactive effects of DMPP, temperature (15, 25, and 35 ℃), and soil moisture (55% and 80% of water-holding capacity (WHC)) on net nitrification rate, N₂O and NO productions, and gene abundances of nitrifiers and denitrifiers in an intensive vegetable soil. Results showed that incubating soil with 1% DMPP led to partial inhibition of the net nitrification rate and N₂O and NO productions, and the reduction percentage of N₂O production was higher than that of NO production (69.3% vs. 38.2%) regardless of temperature and soil moisture conditions. The increased temperatures promoted the net nitrification rate but decreased soil N₂O and NO productions. Soil moisture influenced NO production more than N₂O production, decreasing with the increased moisture level (80%). The inhibitory effect of DMPP on cumulative N₂O and NO productions decreased with increased temperatures at 55% WHC. Conversely, the inhibitory effect of DMPP on cumulative N₂O production increased with increased temperatures at 80% WHC. Based on the correlation analyses and automatic linear modeling, the mitigation of both N₂O and NO productions from the soil induced by DMPP was attributed to the decreases in ammonia-oxidizing bacteria (AOB) amoA gene abundance and NO^-₂-N concentration. Overall, our study indicated that DMPP reduced both N₂O and NO productions by regulating the associated AOB amoA gene abundance and NO^-₂-N concentration. These findings improve our insights regarding the implications of DMPP for N₂O and NO mitigations in vegetable soils under various climate scenarios.     

基于高分遥感影像的亚高寒草甸土壤水分含量反演

通过高分卫星遥感影像计算植被供水指数来反演亚高寒草甸土壤水分含量,结合高分辨率遥感影像(GF-2)和中分辨率的遥感影像(Landsat-7)进行土壤水分反演模型建模验证,揭示高分遥感影像结合植被供水指数法在青藏高原东北缘亚高寒草甸草原上的适用性,同时分析研究区土壤水分分布及其影响因素。基于高分二号（GF-2）、Landsat-7影像数据,以甘南藏族自治州当周草原为研究区,利用植被供水指数（VSWI, vegetation supply water index）构建土壤水分反演模型得到研究区土壤水分含量反演图,通过半方差函数及主成分分析法探索研究区土壤水分空间分布及影响因素。结果表明：研究区土壤水分含量分布状态呈现出一定程度的空间变异,体现在整个研究区内以及各个地块之间,土壤水分含量主要介于0.11%~60.44%之间;土壤水分含量与坡度、海拔、坡向、NDVI、地表温度均呈正相关关系,分布主要受NDVI、坡向、坡度、海拔的影响。综上,利用植被供水指数法结合高分遥感影像监测土壤水分含量是可行的,基于GF-2遥感影像所建立的模型拟合度最优,较Landsat-7遥感影像更具优势。     

基于响应面法的乳酸菌发酵藜麦秸秆工艺条件优化

为优化藜麦秸秆的乳酸菌发酵工艺条件,选取发酵时间、乳酸菌添加量和秸秆含水量3个因素,利用单因素试验和响应面分析探究不同发酵条件对发酵后藜麦秸秆感官品质和粗蛋白质含量的影响。响应面分析结果显示,3个因素对发酵后的藜麦秸秆粗蛋白质含量的影响从大到小依次为乳酸菌添加量>秸秆含水量>发酵时间,最佳工艺参数为发酵时间24.5 d,乳酸菌添加量12 mg·kg^-1,秸秆含水量60%。在此条件下,发酵后的藜麦秸秆粗蛋白质含量为(6.93±0.05)%。该结果可以为藜麦秸秆发酵饲料的开发提供技术支撑。     

不同覆盖措施的保水效果及对烟叶产质的影响

在大田条件下研究了不同覆盖保水措施对烤烟生长发育、土壤含水量、烟叶产质及病害发生的影响。结果表明,地膜覆盖和秸秆覆盖均可显著促进烤烟的生长发育,其中地膜覆盖对烟株早期生长有利,而秸秆覆盖在烟叶旺长后优于地膜覆盖;两种覆盖方式均可增加干旱季节各土层土壤含水量,减少土壤水分蒸发,但前期地膜覆盖的保水效果优于秸秆覆盖;覆盖栽培有利于减轻烟草花叶病的发生;可显著提高烟叶产量和上等烟比例,其中以秸秆覆盖表现更佳。     

水肥耦合对番茄产量和硝酸盐含量的影响

采用二因素(水、肥二因素)二次通用旋转组合设计,研究了水肥耦合技术对番茄产量和硝酸盐含量的影响。结果表明:F回>F0.01(5,7),说明灌水定额、施肥定额二因素与分析项目之间存在极显著的回归关系。2个因素重要性顺序为施肥量>灌水量。根据边际效益分析可知,边际产量随水肥的增加而增加,边际硝酸盐含量随水分增大呈减少趋势,而随着施肥量的增加呈增加趋势。通过计算机模拟,提出了高产、低硝酸盐含量的最优水肥组合方案:灌水指标为2710.95~2735.25m3/hm2,施肥指标:尿素或磷酸一铵的用量为264.6~280.5 kg/hm2。     

盐碱土入渗下修正Green-Ampt模型参数确定与验证

为进一步探究盐碱土的入渗机理,实现科学的盐碱土农业生产与灌溉,基于传统Green-Ampt模型,根据盐碱土的入渗特性引进扩散率D(θ),并结合对土壤剖面含水量分布的划分假定对模型进行修正。利用5种盐碱土进行一维积水入渗试验,采用入渗率、湿润锋数据验证该修正模型。结果显示：修正模型模拟值与实测值的一致性良好,进行相关分析得到5种盐碱土入渗率R2平均值为0.983,平均绝对误差均小于0.05;湿润锋R2平均值为0.868,平均绝对误差均小于3.50。将修正模型参数饱和导水率、湿润锋面基质吸力值与盐碱土盐分离子含量进行相关分析,结果显示基质吸力值随K++Na+含量的减少而减小,饱和导水率随K++Na+含量的减少而增大。该修正模型经验证可应用于不同盐渍化程度的盐碱土入渗过程模拟,从而为深入盐碱土水分入渗机制研究与加快盐碱土农业生产提供理论支持。     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤水分季节变化特征与主控因素

土壤水分是黄土高原水蚀风蚀交错带生态环境恢复的关键因子,具有明显的时空异质性。以水蚀风蚀交错带的代表性流域—老爷满渠小流域为对象,采用网格法(50 m×50 m)共布设了73个样点,原位观测0—5 m土壤含水率,共测定23次(2013年6月至2019年10月),通过获取每个样点的环境因子,结合经典统计、地统计、随机森林等方法,分析了小流域尺度不同土层深度(每层1 m,共5层)土壤含水率的季节变化特征与影响因素。结果表明:不同土层土壤含水率的空间分布特征和季节性变化规律不同;对于0—1 m土层,土壤含水率在夏季和冬季之间存在显著性差异(p0.05),而对于1 m以下土层,春季平均土壤含水率高于其他季节,但不显著;无论在何种季节,不同土地利用方式、壤土与砂土间的土壤含水率在3 m以上土层均存在显著差异(p0.05),而阴、阳坡的土壤含水率在所有土层均存在显著差异(p0.05);在不同季节,土壤含水率与容重和砂粒呈负相关,与其他环境因子(有机碳含量、黏粒、粉粒、有机碳密度、土地利用、坡向、土壤质地和pH)呈正相关;除有机碳密度和黏粒较为稳定外,土壤含水率与环境因子的相关性均随土层深度增加呈减少趋势;环境因子对土壤含水率空间变异的整体相对贡献表现为土壤性质地形土地利用。研究结果可为研究区深层土壤水资源管理、土壤水文观测与模拟、植被优化布局等提供参考。