T-M水量平衡模型在流域产流计算中的应用

[目的]旨在通过研究流域各月度产水量,对水资源管理和农业灌溉用水调度进行指导。[方法]以锦阳川流域为研究对象,运用遥感(remote sensing,RS)和地理信息系统(geographic information system,GIS)提取和处理空间土地利用、土壤及数字高程模型数据,结合降雨、气温及不同植物的根深数据,采用Thornthwaite and Mather(T—M)模型计算了水分亏缺与剩余,土壤水分补给与利用的周期及月度产流量。[结果]研究区2011年平水年全年总径流量为281.0mm,在1,3—4,6和10月,存在水分亏缺及土壤水分利用,面积加权的水分亏缺值为5.8mm;2月,11—12月降水对土壤水分进行补给;5和7—9月,存在水分剩余,面积加权的剩余值为286.2mm。丰水年(25%)、平水年(50%)和枯水年(75%)多年平均产水量分别为8.3×107,4.8×107及2.2×107 m3。[结论]研究区在丰水年(25%)的2,7—11月,平水年(50%)的2—3,7—9月和枯水年(75%)的12—2,7—9月存在水分剩余。     

红芸豆养分限制因子及养分吸收、积累和分配特征研究

研究红芸豆养分限制因子、植株干物质和氮、磷、钾养分积累及分配规律,可为红芸豆合理施肥及高产栽培提供理论依据。大田试验条件下,以‘英国红’红芸豆为试材,设置缺素试验,采集全施肥区植株样品,分析研究红芸豆不同生育时期各器官干物质量、养分含量及积累量。结果显示,氮磷钾配合全施显著提高红芸豆产量;缺氮、缺磷、缺钾处理与全施肥处理相比,产量分别降低14.2%、8.0%和11.3%,表明影响红芸豆产量的限制因子为氮钾磷。在整个生育期,红芸豆干物质累积速率先升高后降低;根、茎、荚皮和豆粒干物质累积量呈上升趋势,叶干物质在收获期有下降趋势,收获时不同部位干物质量为豆粒茎≈荚皮叶片根。随生育期推进,茎、叶和荚皮中氮含量呈递减趋势,豆粒中氮含量呈递增趋势,而各器官磷、钾含量呈递减趋势。盛花期到结荚期是养分累积最大期,其氮、磷、钾吸收量分别占整个生育期吸收总量的28.14%、49.22%和56.20%;不同器官吸收累积氮、磷、钾量不同,成熟期豆粒、叶、茎和根中均为累积氮最多、钾次之、磷最少,荚皮中累积钾最多、氮次之、磷最少。每生产100 kg红芸豆需供给N 4.37 kg、P2O5 2.38 kg、K2O 3.53 kg,比例为1∶0.54∶0.81。     

土层置换对草甸土理化性状及作物产量的影响

研究旨在探讨土层置换对土壤物理性质和化学性质的变化及对作物产量的影响,这对作物高产具有重要意义。试验地点选在黑龙江省宝清县草甸土上,以玉米绥玉7、马铃薯克新13和甜菜德国KWS3418为材料,设置土层置换和浅翻深松2个处理,分析不同处理对土壤含水率、硬度、土壤三相、速效养分及产量的影响。结果表明:与浅翻深松处理相比,土层置换处理后2年内,明显改善土壤物理性质,0~40 cm土层土壤含水率分别提高3.7%和3.0%;土壤硬度分别下降17.6%和21.6%。20~40 cm土壤固相分别降低0.3%和0.7%;液相分别提高3.7%和1.1%;气相分别提高2.0%和4.2%。进而容重降低,提高土壤通透性。土层置换处理改善20~40 cm土层土壤化学性质,提高土壤速效养分。20~40 cm土层平均养分变化为:碱解氮分别提高48.4%和46.0%;速效钾分别提高12.9%和38.9%;速效磷分别提高11.9%和15.6%。土壤不同层次物理和化学性质的改变能够提高作物产量,与浅翻深松处理相比,2011年、2012年玉米分别增产31.6%、17.9%,马铃薯分别增产70.5%、25.0%,甜菜分别增产12.4%和38.9%,差异达到显著水平。综合以上分析表明,土层置换处理后土壤2个作物生育期内能够改善心土层土壤物理性状、化学性状,从而提高作物产量。因此土层置换技术可为低产土壤改良及作物高产提供理论依据和技术支持。     

铜矿区土壤重金属污染与耐性植物累积特征

在铜陵矿区研究了4种植物:商陆(Phytolacca acinosa),鸭跖草(Commelina communis),菌陈蒿(Artemisia capillaries),农田紫云英(Astragalus sinicus)对重金属的富集特征及土壤重金属污染情况。采用ICP-MS分析了土壤中As、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb的重金属全量及植物对As、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb的积累情况。并计算了四种植物对重金属的生物转移系数BTC(Biological Transfer Coefficient)。结果表明:铜陵狮子山铜矿废弃地鸭跖草(Commelina communis)、菌陈蒿(Artemisia capillaries)群落的土壤养分状况相对较好,农田紫云英的养分状况次之,杨冲山尾矿库分布商陆(Phytolacca acinosa)的土壤养分状况最差。商陆耐瘠薄土壤、尾矿区与附近农田土壤重金属全量分析表明,杨山冲尾矿库附近农田土壤(种植紫云英)铜、镉、铅、锌总量均超过国家农业用地土壤二级标准,尾矿废弃地分布鸭跖草、茵陈蒿的土壤全铜含量超过国家工业用地土壤二级标准,土壤受Cu污染最严重。菌陈蒿、鸭趾草对高含量的土壤铜表现出很好的耐性。鸭跖草对砷和铅的转移系数大于1,茵陈蒿对镉与锌的转移系数大于1。鸭跖草、茵陈蒿、商陆都可以作为矿区生态恢复的先锋植物。     

不同水肥管理对水稻分蘖期根系特征和氮磷钾养分累积的影响

为探讨节水灌溉与氮肥施用对水稻分蘖期根系特征和氮磷钾累积的影响,该试验采用防雨棚池栽试验,研究2个灌溉模式(常规灌溉与控制灌溉)与3个施氮量(90、180和270 kg hm-2)对水稻分蘖期根系活力、最长根长、根直径、根体积、水稻根、茎、叶的含氮、磷、钾量及累积量的影响。研究结果表明,随着施氮水平增加,水稻根茎叶及整株的氮含量、茎及整株的氮累积量、茎的钾含量增加,水稻根系活力、最长根长、根直径、根体积、整株生物干质量、根叶的氮累积量、根叶及整株的磷含量、根叶茎及整株的磷累积量、根叶的钾含量、根茎叶及整株的钾累积量呈先增加后降低趋势;与常规灌溉模式相比,水稻根系活力、根直径、根体积、叶氮累积量、根及整株的磷含量增加。在该试验条件下,以控制灌溉模式下施氮量180 kg hm-2利于水稻分蘖期根系生长和养分吸收利用,水稻根系活力、根体积、整株生物干质量、整株的氮含量、整株氮累积量分别达到0.94%、21.27 cm3、22.68 g plant-1、72.40 mg g-1、1.74 g plant-1。该研究为认识水氮调控下水稻分蘖期根系特征与氮、磷、钾吸收利用,指导水稻节水节肥栽培实践提供支撑。     

连作葡萄对土壤中脲酶活性及养分含量的影响

对葡萄不同种植年限土壤中脲酶及速效氮、磷、钾含量进行研究分析。结果表明:随着种植年限的增长,葡萄根际土壤中脲酶活性增强,速效氮、磷含量增加,各养分比例变化不大,并未表现出养分亏缺或失调现象。     

低浓度镉对大白菜苗期生长及营养元素吸收积累的影响研究

在实验室用水培模拟轻度污染土壤,研究低浓度 Cd(5 1.μmol/L)对不同Cd耐性的4个大白菜品种苗期生长及营养元素吸收积累的影响.结果表明,低浓度Cd对耐性强的品种的生长有促进作用,对耐性差的品种的生长有抑制作用.5umol几Cd显著促进大白菜根系对S、Cu的吸收,分别增加22.0%～58.0%、45.9%～116.0%,但抑制S、Cu向地上部转运;大白菜地上部K、P、Ca、Mg、Mn、Zn含量受到Cd的较强抑制,且抑制程度存在品种差异.     

土壤养分类型与小麦最佳施肥比例及最大施肥量的关系

在同一试验中采用以氮定磷和氮磷等比条件下同步增加氮磷用量的方法,对土壤养分类型与小麦最佳施肥比例和最大施肥量进行了田间试验。试验表明,不同养分类型的土壤种植小麦,均存在平衡与不平衡土壤养分类型和特定的最佳施肥比例,而小麦最大氮磷施用量严重受试验设计方法的影响。田间试验以最佳氮磷施肥比例条件下同步增加用量设计方法确定的最大氮磷用量较为准确,而以氮定磷的试验方法只有其中有一个处理的施肥比例和用量接近小麦最大氮磷用量的情况下,试验结果才接近实际情况。     

日光温室土壤养分含量及比例与种植年限的关系

对陕西省泾阳县的日光温室蔬菜施肥情况与土壤养分状况进行了研究。结果表明,泾阳县日光温室氮磷钾养分的纯投入量平均为N·651 kg hm~(-2)、P2O5·485 kg hm~(-2)和K2O·855 kg hm~(-2),养分投入量明显偏高。温室耕层土壤速效磷、速效钾、水溶性钾和水溶性钙与种植年限之间都存在极显著的线性正相关关系,相关系数分别为0.995、0.973、0.973和0.979。种植7年后,硝态氮、速效磷、速效钾的含量分别是农田土壤的1.8、5.1和3.6倍,水溶性钾、钙、镁分别是农田的12.2、4.5和2.6倍。随种植年限的延长,温室土壤K、Ca、Mg三者的比例严重失衡,由养分不合理施用带来的养分损失及可能引起的环境问题值得关注。     

CO2浓度升高条件下不同程度豌豆蚜危害对紫花苜蓿叶片营养物质和次生代谢物质的影响

由于人类大量开采使用石油、煤炭、天然气等化石燃料,使大气CO₂浓度升高,这不但加速全球变暖,还将影响地球上动植物的生存和分布,从而对整个生态系统产生深远影响。为探明CO₂浓度升高与豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）虫口密度对紫花苜蓿（Medicago sativa）叶片内化学物质的影响,明确CO₂浓度升高和蚜虫密度在紫花苜蓿生理生化中的作用,试验在CO₂光照培养箱内设置380 μL·L^-1（对照）、550 μL·L^-1和750 μL·L^-1 3个CO₂浓度培育苜蓿幼苗并接入10日龄成蚜10头·株^-1、20头·株^-1、30头·株^-1,并以0头·株^-1作为空白对照,1周后测定植物体内营养物质和次生代谢物质含量。结果表明,随CO₂浓度升高,蚜虫密度为30头·株^-1时紫花苜蓿可溶性蛋白、可溶性糖以及淀粉含量均上升,在750 μL·L^-1 CO₂浓度下分别比CK上升11.62倍、0.49倍和0.24倍;黄酮、总酚和简单酚含量也显著上升。随蚜虫危害程度加重,同一CO₂浓度下紫花苜蓿淀粉、简单酚含量先上升后下降,高CO₂浓度蚜虫密度为30头·株^-1时比0头·株^-1时可溶性糖、总酚以及单宁含量上升1.66倍、1.49 mg·g^-1和1.09 mg·g^-1,差异均显著（P<0.05）。说明具有固氮作用的豆科植物更易于适应CO₂浓度升高的变化,从而在受到刺吸胁迫后增强自身诱导抗虫性以抵御害虫为害。