长期施肥对黑土磷素积累、形态转化及其有效性影响的研究

1980年开始,在小麦大豆玉米轮作制中,研究长期定位施用常量的氮、磷、钾(小麦、玉米施肥量为N150、P2O575、K2O75kg/hm2;大豆为N75、P2O5150、K2O75kg/hm2)和有机肥(马粪,折N75kg/hm2,只在玉米后茬上施用),以及二倍和四倍量对土壤磷素积累、形态变化及磷肥后效的影响。23年研究结果表明,长期不施肥,黑土土壤全磷下降37.4%、速效磷下降了60%;施用磷肥土壤全磷增加53.9%～65.7%、速效磷增加6～15倍。积累的磷素大部分以有效性较高的Ca2-P、Ca8-P、Al-P形态积累在土壤中,施用磷肥可使Ca2-P增加4～15倍,Ca8-P增加4～16倍,Al-P增加1.6～11.8倍,Fe-P增加1.4～4.4倍,O-P增加0.6～1.7倍,Ca10-P增加0.3～0.7倍。所积累在土壤中的磷素具有生物有效性。     

长期施肥后简育湿润均腐土中磷素形态特征的研究

对黑土（简育湿润均腐土）长期定位施肥15年后土壤磷素形态进行分析研究。结果表明：土壤中积累的Al-P、Ca2-P量与施磷量成正相关；只施NK能促进植物对Ca8-P的吸收；闭蓄态磷（Oc-P）含量均较低。施磷肥能增加黑土Fe-P含量，却未能增加Ca10-P含量。黑土各形态无机磷的含量大小顺序为：Fe-P〉Ca10-P〉Al-P〉Cas-P〉Ca2-P〉Oc-P。施磷能增加土壤中有机磷（O-P）的含量，但不能增加土壤有机质含量。土壤有机质含量均有不同程度的下降。本试验黑土中施入N112．5kg hm^-2a^-1和P20kg hm^-2a^-1能保持土壤中无机磷（I-P）平衡。     

基于不同有效积温的玉米干物质累积量模拟

为获得研究区适宜的玉米干物质累积量(DM)估算模型,通过2017—2019年在吉林省长春地区开展的3年农田试验,观测玉米生育期内作物根区20 cm地温、40 cm地温、农田气温、作物冠层温度以及玉米地上部干物质累积量等数据,建立基于不同有效积温的Logistic模型及其归一化模型,并用实测数据进行模型验证。结果表明,基于有效积温建立的Logistic模型可以模拟单株玉米干物质累积量生长,但不同地点、不同年份所建立的模型参数差异较大; Logistic归一化模型能够很好地模拟区域玉米干物质增长,在利用实测数据进行模型验证中,基于作物根区20 cm地温、40 cm地温、农田气温和作物冠层温度4种类型有效积温的Logistic归一化模型,其均方根误差、相对误差、决定系数和模型一致性系数都能达到较优值;以2019年数据建立的Logistic归一化模型对玉米干物质累积量模拟效果最优;基于有效冠层积温的Logistic归一化模型模拟效果较优。本研究结果可为灌区精量灌溉决策和管理提供技术支撑。     

不同水分管理旱直播水稻生长生理与节水效应

为了探讨东北黑土区水稻高效节水种植模式,于2017年在黑龙江省庆安县采用测坑微区试验,研究了旱直播对水稻光合特性、各器官生物产量、干物质累积速率、根冠比、伤流强度、产量水分利用效率(WUEy)、叶片水分利用效率(WUEl)和产量因子等的影响。试验设置了3个处理:滴灌旱直播(DH)、漫灌旱直播(MH)和常规插秧淹灌(CK),并以CK处理作为对照。结果表明:DH与MH处理的净光合速率Pn(分蘖末期除外)、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、以及叶、鞘、茎、穗等冠部干物质累积量、冠部干物质累积速率(分蘖中期至末期除外)、冠部最大累积速率在整个生育期均低于CK,但WUEl、根部干物质累积量(分蘖前期和中期除外)、根部干物质累积速率、根系活力(分蘖中期与拔节孕穗期除外)均高于CK。3个处理的胞间CO2浓度Ci整个生育期波动幅度不大。根部和总干物质最大累积速率及各生育期根冠比以DH最大,CK最小。DH与MH处理的千粒质量和结实率较CK下降不显著(P0.05),穗长和穗粒数下降显著(P0.05),有效穗数上升显著(P0.05)。DH较CK、MH分别节省灌溉用水63.88%和39.52%,WUEy分别提高2.66倍和1.64倍。滴灌旱直播种植不仅大幅度减少了灌溉用水量,显著提高了水稻的WUEy,而且具有较为可观的经济效益和显著的社会效益。研究结果可为东北黑土区水稻种植模式的选取提供技术支撑,对保障黑土区农业水土资源可持续利用具有重要意义。     

基于MCR-ANN-CA模型的包头市生态用地演变模拟

以内蒙古自治区包头市为研究区,耦合最小累积阻力(MCR)模型、人工神经网络(ANN)和元胞自动机(CA)构建MCR-ANN-CA模型。利用MCR模型量化包头市各用地类型演变为生态用地时的阻力,构建CA适宜性规则;利用ANN模型提取CA邻域转换规则,基于包头市2006、2011年土地利用数据及归一化植被指数(NDVI)、高程、坡度、水体距离、人口密度多项数据,对2016年生态用地演变情景进行模拟,以2016年实际生态用地分布为参照,将该模型模拟结果与CA-Markov模型的模拟结果进行对比(以2016年实际景观分布为参照),结果显示,两种模型模拟结果的卡帕一致性指数(Kappa index of agreement,KIA)分别为0. 89和0. 87,相对误差分别为3. 10%和5. 31%,MCR-ANN-CA模型显示了较高的模拟精度。     

Pb在小麦植株内吸收、分配和累积的研究

通过大田试验，研究了Pb在小麦植株中的吸收、分配和累积的动态变化规律。结果表明，在小麦整个生长过程中，不同部位Pb含量和Pb累积量随着时间的推移而变化，但从总体上看是根〉茎〉子粒。在灌浆末期，各部位Pb含量从大到小依次为：根〉废弃物〉叶〉茎〉叶鞘〉颖片〉穗轴〉子粒，地上各部位Pb累积量从大到小依次为：废弃物〉茎〉叶鞘〉颖片〉叶〉子粒〉穗轴。从结果还可以看出，小麦植株中较易富集Pb的部位是根、废弃物、茎和叶，而子粒中Pb含量和累积量均比较低。小麦在生殖生长阶段的Pb吸收量大于营养生长阶段；拔节一抽穗期和灌浆初期一灌浆中期Pb吸收量及吸收速率显著高于其他时期。     

菜地土壤磷素淋失及其影响因素

以菜地为供试土壤,研究了0~100 cm菜地土壤Olsen-P、CaCl2-P、NaOH-P的空间分布状况及其相关关系。结果表明,0~20 cm菜地Olsen-P、CaCl2-P、NaOH-P含量分别为:123.8~399.6 mg/kg、9.1~27.2 mg/kg、184.9~608.9mg/kg。土壤Olsen-P、CaCl2-P、NaOH-P主要积累在0~20 cm土层,随着土壤深度的增加土壤磷的积累量逐渐降低;土壤Olsen-P与CaCl2-P、NaOH-P呈显著正相关关系。土壤Olsen-P含量高于55.6~63.0 mg/kg时,土壤CaCl2-P显著增加,此时的Olsen-P含量为土壤磷渗漏淋失显著增加的“突变点”。     

氮肥形态及施用方式对菠菜生长和硝酸盐累积的影响

氮肥形态及施用方式的盆栽试验研究表明，石灰性土壤上施用硝态氮肥茨菜生长量大，硝态氮累积量低；大量的铵态氮肥对菠菜的生长有明显的抑制作用；施用铵态氮肥可造成菠菜对氮素的吸收、利用滞后；硝态氮肥基施和适当推迟采收时间都能有效减少菠菜体中的硝态氮累积量。因此应以施用硝态氮肥为主，同时配合少量铵态氮肥，并结合重基施轻追肥、适当延长采收期，不权能够获得高，而且还能明显减少硝态氮累积量。     

立体种植农田不同生育期及土壤水分的根系分布特征

在立体种植农田中,作物根系分布是影响作物间水肥竞争及利用效率的首要因素。针对滴灌条件下番茄套种玉米立体种植农田设置高(T1)、中(T2)、低(T3)3个土壤水分处理,研究不同水分处理对立体种植农田不同位置土壤含水率、作物根系分布的影响,探讨立体种植农田根系在不同生育期生长发育特征。结果显示:立体种植农田番茄侧土壤含水率平均值显著低于玉米侧,膜内土壤含水率明显高于膜外土壤含水率,膜内不同位置土壤含水率无明显差异;随着生育期的推进作物间根系呈"不交叉—轻度交叉—完全交叉—轻度交叉"规律;随着土壤含水率的增加根系总量呈增长趋势,在0~30 cm的滴灌湿润区,作物根系分布最密集,约占总根系的60%~70%,且高水分处理根量显著大于低水分处理,根长密度、根表面积密度、根体积密度以及根重密度均呈现T1T2T3的趋势,而在非滴灌主要湿润区则正好相反;累积根系分布曲线分析显示随着土壤含水率增加根系向土壤下层生长,随着生育期推进根系向作物中间发展。立体种植农田作物在不同生育期根系分布变化明显,同时土壤水分对根系分布影响较大。     

玉米叶混掺对土壤水分入渗的影响

通过不同玉米叶混掺比例及混掺层埋深的垂直入渗试验,并以纯土为对照,研究玉米叶混掺对累积入渗量、入渗率及剖面含水率等的影响。结果表明,处理间土壤水分特征曲线差异明显;相同土壤水吸力下,添加玉米叶的土壤含水率均高于纯土处理,且添加3%玉米叶的土壤保水性明显优于添加1%玉米叶;土壤密度一定时,累积入渗量均表现为纯土1%玉米叶处理3%玉米叶处理;添加3%玉米叶对剖面含水率的影响高于1%玉米叶。