黄土丘陵沟壑区地表过程响应单元划分及其地形特征提取

地表过程解析与调控是保障人与自然和谐相处的重要途径,高效、合理地划分地表过程响应单元则是开展地表过程研究的重要前提.针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀的地形地貌分异特征,提出在小流域内以沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线相互交叠,构成具有相对均一坡向、坡度与坡位的地表过程响应单元,在ArcGIS9.2中,以Hc-DEM为基础数据,通过确定沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线的提取方法,以及响应单元平均坡度、整体坡向、面积与周长等地形特征的测算技术,实现地表过程响应单元的快速划分及其地形特征的高效提取.研究结果对促进黄土丘陵沟壑区以土壤侵蚀为代表的地表过程研究具有重要的基础意义.     

半干旱区旱地不同覆盖方式对糜子耗水和产量的影响

为探讨半干旱区旱地不同覆盖方式对糜子耗水特征和产量的影响,测定了全膜覆土穴播(PMS)、全膜覆盖穴播(PM)和露地穴播(CK)3种不同处理的糜子发育动态、0—200cm土壤水分季节变化、糜子地上生物量动态、产量和耗水量。2a的试验结果表明,地膜覆盖后糜子营养生长期缩短,生殖生长时期延长,但全生育期缩短;PMS处理的糜子的生育期较CK缩短12～13d,较PM延长10～11d。地膜覆盖使糜子拔节前0—200cm土层的土壤含水量增加,随糜子生育进程的推进,3种处理的耗水量依次为:PM>PMS>CK。在抽穗前,PM的地上生物量最大,其次为PMS,CK最小;在收获期,PMS的生物量和籽粒产量均显著高于PM。PM和PMS的产量较CK分别在2009和2010年提高了83.53%和64.56%,115.51%和84.47%;与PM处理相比,PMS的糜子产量在2009年和2010年提高了17.42%,18.18%,但两个处理的土壤耗水量在2a均无显著差异。因此,通过覆盖降低棵间蒸发是提高旱地糜子产量和水分利用效率(WUE)的主要途径。通过覆盖方式的选择来调控糜子的发育进程和耗水过程,对提高糜子产量和WUE也有重要意义。     

黑河中游绿洲不同景观单元表层土壤水分空间变异性

了解黑河中游绿洲生态系统表层土壤水分空间分布规律可为绿洲生态系统水资源合理分配与利用提供参考。使用地统计学方法分析黑河中游绿洲8—10月戈壁、林地、农地3种典型景观单元表层土壤水分空间变异特征。结果表明：1）3种景观单元土壤含水量从8—10月有下降趋势,呈中等变异特征且土壤水分相对变异（变异系数）一般在干燥时较大,绝对变异（标准差）在湿润时较大;2）表层土壤水分具有明显空间结构及季节变化特征,呈明显斑块状分布,最优拟合模型均为指数模型;土壤水分基台值和变程的变化大致与土壤平均含水量的变化呈相同趋势,具有中等和强烈的空间相关性,且10月份的土壤水分空间自相关性明显大于8和9月,相似性质斑块空间尺度有缩小趋势;3）在黑河中游绿洲区景观类型、土壤平均含水量、土壤、地貌、气候条件及人为管理等因素是造成黑河中游荒漠绿洲区表层土壤水分呈现时间和空间上明显差异的主导因素,其中平均含水量起的主导作用是持续存在的。     

留茬高度对带状留茬间作农田土壤防风蚀效果的影响

针对内蒙古阴山北麓农牧交错带土壤风蚀严重的问题,研究了带状留茬间作的防风蚀效果,通过测定风速、地表粗糙度和土壤风蚀量,揭示不同留茬高度对留茬地和相邻裸露地的防风蚀效果.结果表明,随着留茬高度的增加,作物残茬带近地表风速降低,且留高茬(30 cm)效果最明显;随着测定高度的增加,同一留茬高度对风速的降低程度减小.地表粗糙度随留茬高度的增加而增大,留高茬地(30 cm)和邻高茬裸地的地表粗糙度分别较对照增加了466.67％和126.98％.土壤风蚀量随留茬高度的增加而减少,留高茬地(30 cm)和邻高茬裸地的风蚀量分别较对照减少了90.21％和65.51％.因此,作物残茬既增强了自身带的防风蚀效果,又在一定程度上保护了邻茬裸露带,留茬高度30 cm时防风蚀效果最好,对相邻裸露带的保护作用最明显.     

不同施肥与生物质炭配施对水稻田面水氮磷流失及产量的影响

通过研究减氮施肥及施用生物质炭对田面水氮磷流失风险和水稻性状的影响,结果表明:不同施肥处理田面水总氮、溶解性氮、铵态氮浓度均在施肥后第2天达到最高,然后迅速下降,并于7d后趋于稳定,稳定后浓度分别是顶峰值的5.6％～16.3％,8.4％～23.7％和25.0％～46.1％;不同施肥处理田面水总磷浓度在施肥后第3天达到最高,而后迅速下降,一周后趋于稳定;可溶磷浓度在施肥后4～5 d内处于一个平稳的状态,而后平缓下降至施肥前水平.氮磷浓度在减氮(20％)施肥条件下与常规施肥相比均降低.减氮施肥对产量的影响不大,但减氮施肥结合生物质炭处理水稻产量与常规施肥相比提高了24.6％,达到7 391.5 kg/hm2;减氮施肥降低了氮素流失风险,但减氮施肥结合生物质炭处理则明显提高田面水中总磷的浓度,增加磷素流失的风险.在施肥后1周内是控制氮磷流失风险的最佳时期,此时若遇暴雨,将导致氮磷随径流大量流失.     

根表功能细菌生物膜及其在土壤有机污染控制与修复中的潜在应用价值

土壤中的有机污染物可从根系进入植物体内,并可进一步通过食物链富集,从而威胁人群健康。植物根际微生物种类繁多、数量巨大,其中很多根际细菌可通过成膜作用在植物根表形成细菌生物膜,协助植物抵抗外界的不良环境或促进植物生长。有机污染物在被植物根系吸收的过程中,多需经过根表细菌生物膜这一特殊界面。综述了根际细菌在植物根表的成膜作用,以及根表功能细菌生物膜对污染物根际环境过程的影响及作用机理,分析了利用根表功能细菌生物膜调控植物吸收有机污染物的可行性,试图为防治土壤有机污染、降低作物污染风险、保障农产品安全等提供理论依据。     

地表微地形测量及定量化方法研究综述

地表微地形测量是地表粗糙度定量化的基础,对地表形态动态监测、水文过程模拟以及土壤侵蚀过程模型的构建具有重要意义。目前,微地形测量方法主要分为接触式和非接触式2大类,前者包括测针法、链条法、差分GPS法等,后者包括超声波测距法、红外线传感器法、结构光激光扫描法、激光测距扫描法、三维激光扫描仪法、近景摄影测量法等。在全面回顾各方法原理、优缺点及其应用的基础上,分析地表粗糙度定量化常用方法：统计方法指数、地统计学指数和分形及多重分形模型。认为：1）差分GPS法、结构光激光扫描法、三维激光扫描仪法和近景摄影测量法将在亚毫米一,厘米级地表微地形测量及地表粗糙度多尺度特征研究中发挥重要作用,同时简单、方便的测针法可能在野外测量中依然占据主导地位;2）以地表微地形测量技术为基础,在土壤侵蚀过程模型中亟需形成一套完整的“测量一定量化一模型应用”范式,同时应加强对地表微地形空间异质性和各向异性的研究,发展新的统一的地表粗糙度定量化方法。     

不同覆盖方式对中度盐渍土壤的改良增产效应研究

地膜与秸秆覆盖是干旱半干旱地区防治土壤次生盐渍化,提高土壤水分利用效率的重要措施。为探索不同地面覆盖方式在盐渍土壤的应用效应及机理,在内蒙古河套灌区中度含盐土壤进行田间试验,试验共设7个处理:玉米粉碎秸秆覆盖量9 000 kg·hm-2(F0.9)、玉米粉碎秸秆覆盖量6 000 kg·hm-2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、葵花整秆覆盖(KZ)、新地膜覆盖(DM)、地膜二次使用免耕(MG)、未覆盖(CK),研究不同地面覆盖方式对中度盐渍化向日葵农田的土壤水盐运动、向日葵产量和种植经济效益等影响,分析不同覆盖措施的改良增产效应。结果表明:在0~5 cm土层,处理F0.9、YZ、DM的含盐量收获后较播前降低,土壤表层脱盐,而MG、F0.6、KZ、CK土壤表层积盐。0~20 cm土层,土壤含盐量收获后与播前相比,处理F0.9、DM土壤耕层脱盐,而F0.6、YZ、MG、KZ、CK在土壤耕层积盐。各覆盖处理主要影响0~20 cm的土壤含盐量,随着土壤深度的增加,覆盖层因素对土壤含盐量的影响趋于一致。耕层土壤含盐量相比较,F0.9的含盐量最低,抑盐效果最好,DM与F0.6抑盐效果相近,不同秸秆覆盖处理间,F0.9、F0.6强于YZ、KZ,地膜覆盖之间,DM强于MG。在0~5 cm土层及0~20 cm土层,DM的生育期平均土壤含水率高于秸秆覆盖处理,粉碎秸秆覆盖(F0.9、F0.6)的生育期平均土壤含水率高于整秆秸秆覆盖(YZ、KZ)。处理DM、F0.9较CK显著提高了向日葵生育期内0~100 cm土壤储水量均值,F0.9、DM处理显著降低了0~100 cm土壤储水量变异系数,在生育期内保持了较稳定的土壤墒情。各覆盖处理均较CK显著增产,各处理产量效应是:DMF0.9YZF0.6MGKZCK。覆盖措施通过改善农田小环境提高了作物水分利用效率,DM、F0.9、YZ处理的作物水分利用效率显著高于其他处理。处理DM、MG、YZ、F0.9、F0.6的产投比显著高于CK,增收效果明显,DM和MG的纯收入及产投比显著高于秸秆覆盖处理。对于中度盐渍化耕地,新地膜覆盖DM是最有效的覆盖方式,秸秆覆盖处理中,F0.9为最优覆盖方式,与其他覆盖处理相比较,KZ处理的保墒、抑盐、增产等效果较差,因此向日葵秸秆不适合用作地面覆盖材料。结果可为覆盖技术在内蒙古河套灌区农业生产中的应用提供理论与技术支持。     

四川丘陵农区地表水水质时空变化与污染现状评价

为分析四川丘陵典型农区种养格局对地表水水质的影响,于2013年3月至2015年2月,在四川丘陵区中江县选择响滩河7个监测断面和流域内4个研究点,研究了种植区、养殖区和种养混合区的地表水水体CODCr、TN、NO3--N、NH4+-N和TP的季节性变化规律与空间变化特征,并对地表水质污染现状进行评价。结果表明:响滩河7个监测断面枯水期主要污染物为CODCr、NH4+-N和TP,且分别比年平均值提高15.67%、59.35%和12.83%;丰水期主要污染物为TN,比年平均值提高19.27%。种养格局影响地表水中TN、NO3--N、NH4+-N和TP浓度的空间分布特征,不同区域之间养殖区种养混合区种植区;与种植区相比,生猪规模化养殖废污排放是造成种养混合区地表水污染的根本原因,其CODCr、TN、NO3--N、NH4+-N和TP浓度分别提高了17.79%、198.15%、132.10%、219.85%、567.57%。规模化养殖显著提高了地表水总污染指数,改变了地表水污染类型,种植区地表水污染类型为兼有CODCr污染的总氮污染型,而养殖区和种养结合区地表水均为兼有总磷污染的总氮污染型;种植区和种养混合区水质均达到劣Ⅴ类水质标准,种植区地表水为轻度污染,养殖区和受养殖业污染影响的种养混合区的地表水均为恶性污染,生猪集中养殖特别是规模化生猪养殖场废污排放加剧了受纳水体的污染程度。从水体污染治理角度,在种植区开展水土养分流失特别是氮素流失控制的同时,亟需加强区域生猪规模化养殖业粪污的无害化资源化循环利用技术研究与应用,以促进四川丘陵区规模养殖业健康发展与长江上游生态环境保护。     

肌原纤维蛋白浓度对风味物质吸附能力的影响

为探究肌原纤维蛋白浓度对风味物质的作用机制,本研究建立了肌原纤维蛋白和风味物质作用的复合体系,研究了不同浓度肌原纤维蛋白对17种典型风味化合物吸附能力的影响。结果表明,风味化合物的种类对肌原纤维蛋白的吸附能力有显著影响,一定浓度的蛋白对醛、酮、醇、酯的吸附作用强弱依次为:醛类酯类酮类醇类。蛋白浓度由2 mg·m L~(-1)增加至4 mg·m L~(-1)时,对所有风味化合物吸附作用显著增强;由4 mg·m L~(-1)增加至6 mg·m L~(-1)时,蛋白对2-甲基丁醛、戊醛、己醛、丁酸乙酯吸附作用明显增强,而当蛋白浓度由6 mg·m L~(-1)增加至8 mg·m L~(-1)时,肌原纤维蛋白对所有风味化合物的吸附作用都明显减弱。蛋白对风味化合物的吸附能力的增加可能是由于较高的蛋白质浓度改变了风味化合物在气、液两相间的分配系数;然而过高浓度的蛋白对风味物质吸附能力的削弱则是蛋白质之间相互作用增强或表面张力降低的结果。本研究结果为肉类风味感知研究过程中确定蛋白浓度、挥发性风味化合物种类等关键参数和改善蛋白类食品的风味提供了参考。