玉米产量潜力及超高产物质积累途径优化分析方法

作物产量潜力估计对于作物生产及超高产创建具有重要的理论指导意义。本文以玉米品种‘先玉335’为试验材料,于2005—2013年在吉林省3个不同生态类型区(乾安县、公主岭市和桦甸市)布置密度试验进行玉米超高产研究,利用获取的田间试验资料结合FAO-AEZ模型提出了一种基于优化模式的玉米产量潜力估计方法,解决了FAO-AEZ模型中收获指数常数的选择问题,并进一步建立玉米超高产生产中干物质积累途径分析方法。结果表明,玉米的产量与描述其干物质积累过程的Logistic方程参数密切相关,所建关系模型达到极显著水平(P0.01),并通过2012年和2013年实际产量统计检验;基于非线性优化理论,利用所建产量关系模型估算出乾安县和桦甸市的产量潜力,较FAO-AEZ模型潜力估计值年平均提高17.5%和16.1%;以实际生产数据作为约束条件,进一步求出乾安县、公主岭市和桦甸市产量达到15 000 kg·hm-2时的最低种植密度分别为7.7万株·hm-2、8.2万株·hm-2和7.9万株·hm-2,同时求出各生态区相应的干物质积累参数和各生育阶段的干物质积累量指标,为玉米超高产栽培播前决策和生育期调控提供理论依据。本文分析结果可作为吉林省玉米产量潜力估计及高产与超高产创建的理论依据,所建模型及相关分析方法也可作为其他地区作物产量潜力估计的参考。     

渭河流域气候变化与人类活动对径流的影响

以黄河最大的一级支流渭河为研究对象,根据渭河流域华县水文站1958--2011年径流资料,采用Mann—Kendall趋势检验、Pettitt非参数统计和双累积曲线法分析径流序列的变化趋势和突变点,同时采用水量平衡法定量分析气候变化和人类活动对径流量的影响。结果表明：1）华县水文站径流量呈显著下降趋势（标准正态统计变量〈-2．23）,年均递减系数为0．86mm／a;2）径流量自1994年呈显著性减少趋势,据此将径流序列划分为2个阶段,即基准期1958--1994年和变化期1995—2011年;3）变化期较基准期在枯水年、平水年和丰水年径流量分别下降64．6％、41．3％和45．5％,枯水年流量下降趋势最为明显;4）华县站以上控制区内降雨变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为49．0％和51．0％,气候变化对渭河径流量的影响主要是由降水量的减少引起的。     

基于改进生态足迹模型的市域主体功能区划

市域主体功能区的合理划分,有利于市域主体经济的形成和社会经济的可持续发展。生态足迹模型是一种评价人类对资源环境开发利用影响程度和区域可持续发展程度的方法。该文以改进的生态足迹模型作为市域主体功能区划的技术方法,设计主体功能区划评价指标体系,与GIS的空间分析功能相耦合,对以县为评价对象的评价单元进行赋值、加权求和测算主体功能指数,确定开发与保护的阈值,并与建设用地适宜性评价、自然保护区等叠置分析,修正主体功能区的空间布局。结果表明：1）生态压力和开发潜力有明显的空间分布规律,除长清区外,市区其他区域生态压力大,开发潜力小;商河县、章丘市开发潜力大,生态压力较小。2）各评价单元主体功能指数界限明显,以此作为除禁止开发区外的主体功能区初步划分的依据。3）将主体功能初划结果与济南市建设用地适宜性评价、自然保护区、重要生态功能区进行叠置分析,修正功能区初划结果,商河县由重点开发区调整为限制开发区。生态足迹法和地理信息系统空间分析功能耦合的技术方法在市域主体功能区划中取得较好应用。     

华北平原区土地整理耕地经济潜力评价研究

对土地整理耕地经济潜力进行评价,是土地整理中重要的技术工作之一,其结果可为土地整理经济效益评价提供重要依据.以河北省南和县土地整理项目为例,采用GIS技术、层次分析法和指数和法,选取了面积、土壤、地块、生产、交通5个因素,9个因子,对土地整理耕地经济潜力评价指标体系、评价方法及整理前后价值变化进行研究.结果表明,研究区在整理前主要为水浇地和旱地,耕地经济潜力级别主要为二、三级,占耕地总面积的93.84％,整理后主要为水浇地,耕地经济潜力级别主要为一、二级,占耕地总面积的98.51％,整理后经济潜力总体提高了30.53％;土地整理耕地经济潜力增值系数为1.305 3,整理后耕地经济潜力总体提高了30.53％.研究结果对土地整理耕地经济潜力评价有借鉴意义,可以为华北平原区土地整理绩效评价提供依据.     

几种高分子有机肥原料对土壤生物学性质的影响

通过室内模拟培养的方式,研究不同用量(折合有机质含量0.05,0.10 g/kg)的甲壳素、腐殖酸钠和造纸黑液对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响.结果表明:与不施加有机肥原料的处理相比,甲壳素能促进土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性,且高量较低量处理分别增加了13.32％,4.20％,9.63％,21.88％;腐殖酸钠能抑制土壤脲酶活性,促进另外3种酶的活性,且高量处理较低量处理分别增加了6.57％,21.04％,9.82％;黑液处理能显著抑制土壤脲酶和中性磷酸酶活性,而对土壤蔗糖酶活性影响不大,对于过氧化氢酶活性只有高量黑液处理出现显著抑制作用.各有机肥添加剂均能显著增加土壤微生物量碳、氮含量,效果以腐殖酸钠最佳,其次为甲壳素,造纸黑液最小;甲壳素和腐殖酸钠均能显著提高土壤放线菌数量,抑制土壤真菌数量,且作用效果强度均为腐殖酸钠高量＞甲壳素高量＞腐殖酸钠低量＞甲壳素低量,造纸黑液对土壤放线菌和真菌的作用刚好与其相反;甲壳素对土壤细菌数量无明显作用,腐殖酸钠出现显著促进作用,而造纸黑液处理在培养初期(5～25 d)出现显著抑制作用.     

气候变化对黄河中上游地区潜在蒸散影响的估算

采用Penman—Monteith公式计算潜在蒸散,分析1961-2010年黄河中上游地区气候因子的变化趋势,并用偏微分方法定量分析各气候因子变化对潜在蒸散的影响。结果显示：1）近50年来黄河中上游地区气温显著升高（α〈0．01）,风速和日照时间显著减少（α〈0．01）。半干旱区面积不断扩大,气候总体呈暖干变化趋势。2）潜在蒸散对实际水汽压变化最敏感,其次为最高气温、风速和日照时间,对最低气温变化最不敏感。夏季潜在蒸散对日最高气温最敏感,其他季节对实际水汽压最敏感。3）风速对年潜在蒸散变化贡献最大,其次为气温和日照时间,实际水汽压贡献最小。春夏秋冬对潜在蒸散变化贡献最大的气候因子依次为风速、日照时间、气温。温度升高、湿度减少埘潜在蒸散的正影响已被风速、辐射下降的负影响所抵消。综合考虑各气候因子对潜在蒸散的作用有助于加深对气候变化影响机制的认识,并为气候变化适应对策研究提供科学依据。     

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。     

太湖地区不同水旱轮作方式下稻季甲烷和氧化亚氮排放研究

为准确编制我国稻田温室气体排放清单及制定合理减排措施提供基础数据,选择太湖地区典型水稻种植区江苏省苏州市,研究设计了休闲水稻(对照,CK)、紫云英水稻(T1)、黑麦草水稻(T2)、小麦水稻(T3)和油菜水稻(T4)5种水旱轮作方式,采用静态箱气相色谱法,开展了不同水旱轮作方式下水稻生长季田间甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放监测试验。试验结果表明:不同水旱轮作方式下水稻生长季CH4排放通量呈先升高后降低的变化趋势,CH4排放峰值出现在水稻生育前期,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为65%~81%,而N2O仅在水稻烤田期间有明显排放。水旱轮作方式对稻季CH4和N2O排放有极显著(P 0.01)影响,CH4季节总排放量表现为T1(283.2 kg.hm 2)CK(139.5 kg.hm 2)T3(123.4kg.hm 2)T4(114.7 kg.hm 2)T2(100.8 kg.hm 2),N2O季节总排放量顺序为T1 T4 T3 T2 CK,依次为1.06kg.hm 2、0.87 kg.hm 2、0.81 kg.hm 2、0.72 kg.hm 2和0.53 kg.hm 2。T1处理稻季排放CH4和N2O产生的增温潜势最高[7 396 kg(CO2).hm 2],显著(P 0.05)高于其他处理,比CK[3 646 kg(CO2).hm 2]增加103%,T2[2 735kg(CO2).hm 2]较CK减少25%(P 0.05)。紫云英水稻轮作方式增加了太湖地区水稻生长季的温室效应。     

抽穗后干旱复水对双季杂交晚稻产量形成和叶片δ13C及内源激素水平的影响

为探明生育后期干旱复水对双季杂交晚稻不同产量潜力品种产量的影响及其形成的生理机制,选择超级稻品种五丰优T025和对照品种金优207,于抽穗后进行干旱8d复水处理,分析了2个品种结实和产量、干旱前后倒二叶稳定碳同位素组成(δ13C)及内源激素含量的差异性。结果表明,干旱复水处理下2个品种水稻的结实率、千粒重及单株产量较对照(保持水层)表现出不同程度下降。其中,结实率五丰优T025和金优207分别下降12.07%和7.67%,千粒重下降5.23%和9.09%,单株产量下降13.54%和27.14%,差异均达显著或极显著水平,未发现产量补偿效应。抽穗后干旱处理下倒二叶δ13C值,五丰优T025大幅上升,复水后呈现出先下降,至第6天又开始上升的特点,金优207则大幅下降,复水后呈现先上升后下降再上升的特点,五丰优T025较金优207干旱复水处理与对照之间的差距更大。总体上,对照条件下,抽穗至其后20d,随生育推进,2个品种倒二叶内源ABA和GA₃含量呈上升而IAA含量则下降趋势,ZR表现出先上升再下降特点。干旱处理下2个品种表现为ABA含量上升,复水后呈先下降后上升特点,五丰优T025较金优207处理与对照之间差距更大;干旱复水处理条件下:2个品种IAA含量均下降,五丰优T025处理与对照间的差距明显小于金优207;五丰优T025 GA₃含量表现出先上升后下降再上升,金优207表现出干旱处理结束日急剧下降至最低点,复水后缓慢上升特点;2个品种ZR含量呈现出先上升至最高值再下降特点,五丰优T025较金优207处理与对照之间差距更小。抽穗后干旱处理将启动稻株体内抗衰老机制,复水后将在一定程度一定时间内激活稻株体内生长促进因子并抑制生长抑制因子,但其效果十分有限。     

Ameliorative effect of potassium on mice and tomato subjected to sodium salinization

Rice (Oryza sativa L. cv. Yamabiko) and tomato (Lycopersicon esculentum Mill cv. Saturn) plants subjected to Na-salinization (NA: 80 mmol( + ) kg^-1 Na) in hydroponics were grown after the addition of K at five concentrations (K1: 10, K2: 20, K3: 30, K4: 40, K5: 50 mmol( + ) kg^-1). The effect of K on their growth was analyzed in terms of transpiration, cation uptake, and transport. A similar tendency for the above parameters was obtained in both species. The addition of 10 mmol( + ) kg^-1 K improved the growth by decreasing the content of Na and increasing the K content of the plants. The growth of the plants, however, was reduced along with the increase of the K concentration and became comparable to that of NA at K5. The total cation content increased with the increase of the K concentration, which was due to the increase of the K content.

A close relationship was observed among the osmotic potential of the solution, cumulative transpiration, and dry weight for both species among the K treatments.

Addition of K suppressed the uptake of other cations by rice and tomato in the order of Na>Mg>Ca, with a very small suppression for Ca and Mg. The depression of Na uptake by K could be due to the antagonism between the two cations.

In rice, the addition of K resulted in a decrease of the uptake concentration (UC) of Na and an increase of that of K, but did not bring about any changes in the UC of Ca and Mg. It was worth noting that K1 and K2 led to a higher UC of Na than NA in tomato, while the trend of the UC of K, Ca, and Mg was similar to that in rice. The transport of Na and Ca to the tops of rice was not affected by the addition of K, while that of Mg increased by K addition. In tomato, the transport of all the cations was promoted by the increase of the K concentration.