基于可见近红外和中红外近地面光谱数据融合的土壤有机碳含量反演

  目的  以传统的实验室分析方法进行大规模土壤有机碳（SOC）含量调查耗时、费力、成本高昂,以土壤可见近红外（VNIR）、中红外（MIR）光谱或两光谱数据融合手段能够快速预测SOC含量,但预测精度不一、特别是光谱数据融合技术应用于土柱样本的效果尚待考察。  方法  从全球土壤光谱库筛选出同时具有VNIR光谱、MIR光谱和SOC含量的677个土柱共计3755个土样。光谱数据经Savitzky–Golay平滑和一阶微分预处理后,用Kennard–Stone算法进行建模和验证的集合划分,使用偏最小二乘回归与随机森林方法分别建立以VNIR、MIR以及两者融合的VNMIR光谱为自变量的SOC含量预测模型,并对模型精度进行评估。  结果  MIR光谱模型的SOC预测精度优于VNIR光谱模型,VNMIR光谱模型预测精度低于MIR光谱模型但优于VNIR光谱模型。  结论  使用光谱数据融合技术预测SOC含量并非一定比使用单一光谱数据的精度高,就本例而言使用MIR光谱数据构建预测模型的方法是快速、准确预测大尺度时空范围SOC含量的最 佳手段。     

长期施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响

通过土壤有机质物理分组和室内培养的方法,研究了长期定位施肥对红壤不同有机碳库及其周转速率的影响。结果表明:平衡施肥(NPK、2NPK)和施用有机肥(OM、NPKOM)显著提高玉米产量,降低产量年际变异系数,同时也显著提高了土壤有机碳(SOC)和活性有机碳(LOC)的含量。根据有机碳物理分组方法,将SOC分成五部分,其中,与矿物结合的有机碳占绝对优势,微团聚体中的粉黏粒(s+c_mM)和大团聚体中的粉黏粒(s+c_M)分别占SOC的31%～53%和28%～38%,其次为微团聚体间的细颗粒有机质(fPOM)和微团聚体中的细颗粒有机质(iPOM_mM),分别占8%～15%和7%～21%,粗颗粒有机质(cPOM)仅占5%～12%。施有机肥(OM、NPKOM)显著提高了颗粒有机碳组分,包括cPOM、fPOM和iPOM_mM组分碳的数量,但是对矿物结合态碳(s+c_M、s+c_mM)影响不明显。施无机肥对有机碳库组成(除s+c_mM外)影响不显著。在有机肥处理中(OM、NPKOM)土壤有机碳周转速率最快,相应的半衰期最短,是CK处理的0.47倍～0.70倍,是无机肥处理的0.11倍～0.95倍。原土有机碳周转时间与LOC/SOC呈显著正相关(r=0.66*)。研究表明平衡施肥和有机肥能提高土壤地力,同时还有利于土壤有机碳的积累。     

高温对抽穗开花期至灌浆结实期水稻源库特性的影响

以超级杂交稻组合天优998为材料,通过人工气候箱模拟高温胁迫,于抽穗开花期至灌浆结实期的不同生育阶段(抽穗期、乳熟期、蜡熟期和黄熟期)分别对其进行不同程度(日最高气温分别为32、35、38、40和42℃,日较差为6℃)的高温处理,以研究高温对超级杂交稻源库特性的影响.结果表明,高温胁迫下,剑叶SOD酶和POD酶活性逐渐下降,MDA含量逐渐上升,光合活性降低,蜡熟期和黄熟期尤为严重.另外,高温胁迫导致水稻结实率下降,籽粒可溶性糖和可溶性蛋白含量上升,其中以抽穗期籽粒以及乳熟期中下部籽粒的变幅最大.抽穗期和乳熟期剑叶显著受损的日最高温度为38℃,籽粒则为35℃;而35℃以上处理主要使蜡熟期和黄熟期剑叶光合能力显著降低,对籽粒影响不大.这表明抽穗期和乳熟期日最高温度38℃以上对水稻的源和库影响均较大,但在蜡熟期和黄熟期主要影响剑叶光合活性.     

长白山森林土壤有机碳库大小及周转研究

主要分析不同森林植被下有机碳的分解动态和土壤碳库各组分大小、周转时间。结果表明：土壤样品培养90天，CO2累计释放量表层大致为1723～5065mg／kg、下层大致为178～642mg／kg。分解速率总的趋势是前期快，后期慢，表层明显大于下层。大小顺序为：冷杉林〉针阔混交林和阔叶林〉针叶林。在不同植被下的表层和下层土壤中，活性碳占总有机碳的0．54％～1．67％，0．45％～5．48％．平均驻留时间为11～56天、60～88天；缓效性碳占总有机碳的23．0％～63．3％，33．2％～72．2％，平均驻留时间为4～70年、24～161年；惰效性碳占总有机碳的35．5％～75．5％．26．0％～65．%。表层土壤的总有机碳、活性碳、缓效性碳和惰效性碳含量都明显大于下层。凋落物的化学组成主要决定活性碳库、缓效性碳库含量，土壤的粘粒含量等性质主要决定惰效性碳库含量。     

农田管理措施对滨海盐渍化土壤碳平衡的影响

为研究不同农田管理措施对滨海盐渍土壤碳平衡的影响,通过玉米-小麦轮作试验,研究农田土壤碳收支情况。试验共设6个处理:(1)常规对照(CK),(2)有机肥常量(OF),(3)氮肥增施(NF),(4)秸秆还田(S),(5)有机肥加秸秆(OF+S),(6)免耕(NT)。结果表明,秸秆还田和施用有机肥提高了土壤呼吸的强度,而NT处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸表现为OF+S处理S处理OM处理NF处理CKNT处理。各处理土壤有机碳量随着作物种植年份的增加而逐渐升高,其中OF与NT处理增加最多,而NF处理并没有显著提高土壤的有机碳量。在两季作物收获后,各处理的碳输入均高于碳输出,表现为碳净输入,呈现较强的碳汇特征。S处理和OF处理的碳净输入均显著高于CK,可有效减缓土壤CO_2排放,增加其有机碳的输入。     

不同基因型抗虫棉的光合生产与叶源特征

以33B为对照,对早发型常规Bt棉鲁棉研17、鲁棉研21,晚发型Bt棉鲁棉研22,杂交Bt棉鲁棉研15、鲁棉研20进行了2年的种植和比较。早发型品种中前期干物质积累和叶面积增长快,但后期干物质积累慢、叶面积下降快,表现出明显的早发早熟和干旱年份易早衰的特点;晚发型品种前期干物质积累和叶面积增长慢,但后期增长快,表现出明显的晚发甚至贪青晚熟的特点。两个杂交棉品种表现出与早发型品种基本相同的生育规律,但中前期叶面积系数和干物质积累量显著高于其它供试品种。盛铃期以前,未见品种间功能叶光合速率的显著差异,但在干旱年份,早发型品种在始絮期功能叶的光合速率显著低于晚发型品种。早发型品种中后期的根冠比和功能叶含K量显著低于晚发型品种,而叶面积载荷量却显著高于晚发型品种。不同品种干物质产量和熟相的差异可能分别与叶面积系数大小和库源比例不同有关。     

中期种质库贮藏下真空和非真空包装普通小麦种子的衰老特性及寿命差异

为了解低温中期种质库[(−2±2)℃]贮藏下普通小麦种子的衰老或存活特性及贮藏前环境相同的同一基因型种子在真空密封和非真空包装保存中的种子寿命差异,探讨低温中期种质库延长种子寿命的适宜种子包装方式,分析了两种包装的89份普通小麦种子保存11年的存活分布、衰退率(1/σ)、初始质量(K_i)、平均寿命(P₅₀)和贮藏寿命(log σ)。结果表明, 两种包装89份种子的衰老或存活频率均符合正态分布,但是部分基因型种子的衰退率和寿命因不同包装而出现差异。贮藏前环境及种子水分相同的同一基因型种子,真空密封保存较非真空贮藏显著衰老的比例小、程度轻,因而真空密封贮藏更利于维持种子寿命。虽然真空密封保存的种子较非真空贮藏的种子K_i值高,但并不支持K_i值是种子初始质量或潜在种子寿命的假设。     

水面蒸发对南水北调江苏段调水效率的影响

为了掌握南水北调东线江苏境内工程输水河道和调蓄湖库水面蒸发损失水量,及其所造成的泵站机组损失功率,了解水面蒸发对工程调水效率的影响,分析比较了适用于工程所在地区的水面蒸发量计算模型和计算公式,计算了工程沿线输水河道和调蓄湖库的水面蒸发量,分析了工程水面蒸发量的时间和空间分布特征.通过积分,计算了水面蒸发造成的各梯级泵站的流量损失和输入功率损失,求解并分析了水面蒸发对整个江苏段工程调水效率的影响.结果表明：工程沿线水面年蒸发量自南向北、西北方向逐渐递增;蒸发量夏季最高,冬季最低;全线平均水面年蒸发量为862.2 mm.洪泽湖、骆马湖、白马湖和输水河道蒸发损失水量分别占总蒸发损失水量的77.7%,13.3%,3.6%和5.4%,蒸发损失水量约占源头泵站抽水量的17.46%,使工程平均调水效率降低10.33%.调水工程可以考虑采用管道输水,从而避免蒸发损失.     

鸡粪对芸豆土壤有机碳氧化稳定性与碳库管理指数的影响

为探讨鸡粪与化肥不同比例配施对芸豆/玉米轮作土壤有机碳氧化稳定性及碳库管理指数的影响,通过2009—2014年大田试验,研究了N100(尿素提供100%的氮)、M10N90(鸡粪和尿素分别提供10%和90%的氮)、M30N70(鸡粪和尿素分别提供30%和70%的氮)和M50N50(鸡粪和尿素各提供50%的氮)等不同施肥处理对芸豆/玉米轮作土壤有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)含量及有机碳氧化稳定性与碳库管理指数(CPMI)的影响。结果表明,M_(10)N_(90)、M30N70和M50N50处理的TOC含量分别比N100处理提高5.21%、12.74%和19.87%;M_(30)N_(70)处理的MBC、ROC含量和CPMI均最高,并显著高于其他处理,其中ROC含量分别较N100、M10N90和M50N50处理提高54.03%、16.50%和10.43%,CPMI分别提高75.10、30.75和27.94;但M30N70处理的有机碳氧化稳定系数显著低于其他处理,并较N100处理下降35.95%。此外,该处理能显著提高芸豆产量,明显改善品质,且影响效果明显优于其他处理。相关性分析表明,芸豆产量、维生素C含量与MBC、ROC、有机碳氧化稳定系数和CPMI之间有极显著或显著的相关性,各指标间具有紧密的内在联系。综合分析认为,在芸豆/玉米轮作种植中配施鸡粪措施有利于提高土壤质量,增强土壤供肥性能,并促进芸豆的高产优质生长,其中鸡粪氮与尿素氮以3∶7比例搭配的作用效果最佳。     

施肥对土壤不同碳形态及碳库管理指数的影响

分析了施肥对土壤活性碳（ＣＡ）、微生物生物量碳（ＣＭＢ）、矿化碳（ＣＭ）及碳库管理指数（ＣＰＭＩ）的影响。结果表明,不同土壤ＣＡ、ＣＭＢ、ＣＭ及ＣＰＭＩ的大小为：水稻土〉黄棕壤〉红壤〉潮土。施肥对ＣＡ和ＣＰＭＩ,ＣＭＢ和ＣＭ的影响分别为：处理３〉处理〉处理１〉处理４〉ＣＫ,处理３〉处理５〉处理４〉处理１〉ＣＫ。在提高ＣＡ、ＣＭＢ、ＣＭ及ＣＰＭＩ方面,稻草肥、绿肥优于厩肥,厩肥高量施用优于常量施用。