九龙坡花椒种植区地形、土壤肥力与花椒产量的关系

为了解九龙坡花椒种植区土壤养分状况及该区地形因子、土壤肥力因子与花椒产量的关系,为科学合理制定花椒高效施肥措施提供理论依据,本研究采用田间调查研究和室内分析的方法,研究了九龙坡花椒种植区低、中、高产区的海拔、坡度及土壤pH、有机质、大量微量元素含量和交换性能的变化特征,及其与花椒产量的关系。研究结果表明：九龙坡花椒普遍种植于200~500 m海拔范围,高产区集中在300 m左右的海拔;从低产区到高产区坡度略有增加,但未达显著水平。土壤均属酸性土,pH<6.5。土壤肥力总体属高水平范围,但各养分因子差异很大,其中土壤阳离子交换量（CEC）、有效磷、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量丰富,分别为27.2 cmol（+）·kg^-1、35.2 mg·kg^-1、3 289.8 mg·kg^-1、271.8 mg·kg^-1、48.6 mg·kg^-1、62.1 mg·kg^-1、1.5 mg·kg^-1、4.5 mg·kg^-1;有机质、碱解氮、速效钾、交换性酸属适中水平,分别为19.1 mg·kg^-1、114.9 mg·kg^-1、107.0 mg·kg^-1、8.1 cmol（+）·kg^-1;水溶性硼缺乏,为0.28 mg·kg^-1。相关分析表明花椒产量与有效钙、CEC、pH、有效锰、水溶性硼呈显著正相关;通径分析结果表明有效钙、CEC、交换性酸、有效铜、有效铁、有效锌是影响花椒产量的主要因子,逐步回归分析构建了有效钙（X₆）与花椒产量（Y）的最优回归线性方程：Y=11.693+0.003X₆。综上所述,九龙坡花椒种植区土壤养分失衡较为严重,施肥应注重养分的平衡,增施有机肥,改善土壤理化性状,治理土壤酸化。     

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。     

不同气候和土壤条件下秸秆腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

农田土壤中秸秆腐解伴随氮磷钾养分的释放是重要的生物地球化学过程,也是秸秆还田替代化肥养分的基础。了解不同农区秸秆分解过程中的养分释放动态,揭示秸秆、气候和土壤条件的交互作用机制,是制定秸秆还田合理措施的理论基础。基于寒温带-暖温带-中亚热带的黑土、潮土、红壤互置试验平台,研究了小麦、玉米秸秆在3年腐解过程中养分释放过程和影响因素。结果表明,秸秆中养分释放速率的大小顺序为KPN;秸秆中氮素和磷素在寒温带以及在红壤和潮土中表现为先富集再释放特征,在暖温带、中亚热带以及黑土中表现为直接释放特征;秸秆中钾素均表现为直接快速释放特征,在腐解0.5 a平均释放率达89.5%。气候和土壤条件主导了氮磷的释放,其相对平均贡献率分别为19.5%和15.2%。在腐解后期(2~3 a)气候、土壤和秸秆因素对养分释放的贡献率30%,说明土壤生物因素可能起了主导作用。     

露地洋葱施肥、土壤养分及产量状况的分析研究

在农户调查和土壤测试相结合的基础上,分析了山东惠民县露地洋葱土壤养分状况、肥料投入及其对产量和养分平衡的影响。结果表明,施用有机肥农户占总调查户的44%,平均由有机肥带入的氮磷钾养分量分别为N 170kg hm-2、P2O5112 kg hm-2、K2O 223 kg hm-2。化肥氮、磷投入量较高,平均分别为N 458 kg hm-2和P2O5399 kg hm-2,是洋葱氮磷吸收量的4.0和6.0倍,化学钾肥不足(K2O 131 kg hm-2),占洋葱钾吸收量的55%。收获时0~30 cm土壤无机氮含量达到88 kg hm-2,O lsen-P(P)和速效钾(K)平均含量分别为25.5和104 mg kg-1。自春季返青前到收获期间,30~60 cm和60~90 cm土壤无机氮含量均有不同程度的提高,土壤氮表观损失量与氮素投入量呈显著直线相关,维持土壤氮素平衡的最大氮素供应量为290 kg hm-2。相关分析表明,无论是氮、钾化肥投入量还是各阶段土壤无机氮、速效钾含量都与洋葱产量无显著相关,而磷肥用量及0~30 cm土壤剖面O lsen-P含量与产量有显著正相关(p<0.05)。     

不同品种水稻产量形成过程的养分积累与分配特征研究

通过测定三系杂交稻"汕优63"、两系杂交稻"两优2186"和常规稻"IR64"不同器官N、P和K含量动态,探讨了3种水稻各生育期的养分积累与分配特征。结果表明:3种水稻稻株N含量均随生长过程逐渐下降,同一生育期水稻N含量以"汕优63"最高;除"汕优63"K含量在齐穗时明显上升外,3种水稻的K含量随生长过程逐渐下降;而P含量总体上在分蘖盛期最高。完熟期3种水稻的N积累量依次为24.79g/m2、15.14g/m2和14.42g/m2,P积累量为4.766g/m2、3.306g/m2和3.678g/m2,K积累量为2.439g/m22、.029g/m2和1.725g/m2。"汕优63"分配到籽粒中的N素比例为61.23%,分别比"两优2186"、"IR64"高17.97%和11.23%;分配到籽粒中的P素比例为62.97%,分别比"两优2186"、"IR64"高6.41%和9.63%;分配到籽粒中的K素比例为27.51%,分别比"两优2186"、"IR64"低3.00%和2.39%。在全生育期中,"汕优63"、"两优2186"和"IR64"的N需求量依次为31.33g/m2、22.88 g/m2、24.82g/m2,N、P、K吸收比依次为1∶0.192∶0.098、1∶0.219∶0.134和1∶0.255∶0.120。3种水稻中"汕优63"的养分生产效率最低。N、P、K生产效率"汕优63"依次为37.25kg/kg、193.80kg/kg和378.80kg/kg,"两优2186"依次为52.54 kg/kg、240.38kg/kg和392.16kg/kg,"IR64"依次为58.38kg/kg、228.83kg/kg和487.80kg/kg。三系杂交稻"汕优63"的N、P、K需求量大,积累量高,分配到籽粒中的比例亦高,与其高产特性相吻合。在保证N、P、K供给的前提下,进一步提高养分生产效率是实现"汕优63"高产、高效的关键。     

太湖地区黄泥土氮肥对水稻产量、叶片碳氮同化及不同土层氮的影响

在长期定位试验的基础上研究了太湖地区黄泥土不同施氮水平对水稻产量、碳氮同化及不同土层氮的影响。结果表明，长期施氮量（N）在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的产量之间没有显著差异。拔节期、孕穗期和灌浆期施氮量在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的碳氮同化水平之间几乎没有差异，但都高于施氮量在57．5kg hm^-2处理的。不同土层氮分布结果表明，长期施氮量在161．0kg hm^-2和高于该施氮量各处理中，长期施入有机肥配施NPK肥处理残留最深，其次是长期施入化肥N的处理，长期秸秆还田配施N肥处理较浅。     

基于全球陆面数据同化系统蒸散量的GSAC模型率定

在识别缺资料流域水文模型参数时,目前常采用的区域化方法存在相似流域间降雨径流关系差别较大、模型参数与流域属性间的相关性不明显、在大范围缺资料地区难于选取参考流域等问题。本文从全球陆面数据同化系统(GLDAS)获取流域蒸散量数据,提出利用GLDAS蒸散量率定GSAC模型的方法。首先,通过合并网格建立GSAC模型模拟的蒸散量与GLDAS蒸散量在时间和空间方面的对应关系;其次,基于纳什效率系数的定义构建了一个模型率定指标,以评价GSAC模型模拟的蒸散量对GLDAS蒸散量的拟合效果;最后,依据GLDAS蒸散量与GSAC模型模拟蒸散量之间的拟合关系率定GSAC模型。呼兰河流域应用结果表明,GLDAS提供的蒸散量能够较好反映流域实际蒸散量的变化情况,为率定GSAC模型提供了一种有效的输入数据;在率定期与验证期,利用GLDAS蒸散量率定的GSAC模型对流量模拟的纳什效率系数分别为0.81和0.77,与利用流量数据率定的GSAC模型模拟结果相近。     

基于EnKF-3DVar模型的海淀区地表温度模拟

以城市化程度较深的北京市海淀区为研究区,基于2005年、2010年和2015年的遥感影像数据,利用基于影像(IB)的算法反演城市地表温度空间分布。将数据同化算法EnKF-3DVar与CA/Markov模型集成,将海淀区的多年平均臭氧浓度空间分布数据同化进行城市地表温度的模拟预测。结果表明海淀区的城市地表温度10年间呈现先下降后上升的趋势,但总体呈现下降趋势,其中2015年的平均温度为31.139 3℃。引入EnKF-3DVar的预测模型能够显著提升模型的模拟精度,所预测的2015年的数据结果 Kappa系数达到0.821 6。在有城市公园绿地的模式下,地表温度高值区呈现缓解趋势,在无城市绿地公园的模式下,城市地表温度高值区呈现出明显的扩张趋势,最高温度达到了56.142 3℃,城市生态绿地对于城市地表温度的空间分布影响巨大,合理布局城市绿地公园意义重大。     

基于GOES数据和弱约束变分的地表水热通量估算

基于弱约束的四维变分方法和陆面过程模式发展了一个地表温度的陆面数据同化系统。本文反演了地球静止业务环境卫星(Geostationary operational environmental satellite,GOES)的地表温度,并将反演的地表温度同化入陆面过程模式,改进陆面过程模式中地表水热通量的估算精度。以弱约束的变分方法通过在代价函数中增加弱约束项代替陆面过程模式动力方程组中存在的模式误差,构建新的代价函数并对其优化,从而改善模式中显热与潜热的估算精度。将GOES地表温度与实测地表温度进行比较,其均方根误差(RMSE)作为试验中的观测误差。选择美国通量网AmeriFlux中2个主要农业站点的气象和通量数据作为试验数据,对同化系统进行驱动和验证。结果表明同化后的地表温度、潜/显热估算精度均有提高。其中,各站地表温度RMSE平均仅为1 K,显热通量平均RMSE下降22 W/m2,潜热通量平均RMSE下降26 W/m2。因此结合陆面过程模式的弱约束变分方法同化GOES反演温度产品估算近地表水热通量的方法是有效且可行的。     

规模化畜禽养殖场粪便养分数据空间化表征方法

针对目前进行规模化养殖场粪便养分分配,主要以行政单元为单位将规模化养殖统计数据总量按农田面积简单分配,认为所有的农用地之间都是均匀的,而忽视了农用地块之间存在差异性的问题,利用GIS空间分析技术,结合农用地地块间的空间差异性以及规模养殖畜禽粪便作为肥料施用的特殊性,构建了规模化畜禽养殖统计数据空间化算法,并结合农用地最大养分负荷,实现从规模畜禽养殖统计数据到区域畜禽粪便养分供给的空间化转换,最后以福州市闽侯县上街镇为例进行了算法的实际应用。结果表明研究区农用地氮、磷最大养分负荷分别为169.994 kg/hm2和34.973 kg/hm2。无论是畜禽养殖粪便氮养分还是磷养分,都未超过算法设定的阈值。