西北地区不同土壤水分处理对温室大棚番茄产量和耗水的影响

根据番茄的生长发育特点,分别以50%、60%、75%田间持水量作为苗期、花期、结果期的土壤水分下限,按照不同的土壤水分上限设置不同的灌水量处理。对番茄不同生育期的灌水量、耗水量、产量、水分利用效率及其关系进行了研究。结果表明,灌水控制上限和下限之间存在交互效应,番茄灌水量、耗水量与其具有显著的正相关性;当灌水控制下限一定时,耗水强度和耗水模数随灌水控制上限的减小呈降低趋势;番茄苗期、花期和结果期的灌水控制上、下限(占田持)分别控制在50%～65%、60%～75%和75%～85%为宜。     

西藏地区春青稞耗水特征及适宜灌溉制度探讨

以中科院拉萨高原生态试验站为依托,通过开展春青稞生长与土壤水分定位观测实验,利用SHAW模型实现对春青稞农田蒸散发与土壤水深层渗漏与补给过程模拟,分析了春青稞的耗水特征,并对其适宜的灌溉制度进行了初步探讨:①春青稞生长期间,耗水450 mm左右,其中,分蘖—拔节、拔节—抽穗、抽穗—蜡熟这3个阶段是春青稞的耗水旺期,耗水量占整个生长期的72%。把握住该时期的水分供应,对提高作物产量十分重要。②在春青稞的需水关键期降水量仅能满足作物需水的58%,必须补充人工灌溉;但现行的灌溉制度由于灌溉量较大,不仅加大土壤蒸发,更造成较大的深层渗漏。③在播种—出苗、拔节—抽穗期分别灌溉50 mm,抽穗—蜡熟期灌溉60 mm,共减少灌溉用水125 mm后,深层渗漏减少了81%(131 mm);深层土壤水向上补给量增加了55%(44 mm)。节水灌溉不仅减少了土壤蒸发与深层渗漏也促使深层土壤水向上补给根系层,应该大力推广这一灌溉制度。     

北京地区渗灌条件下冬小麦田间土壤水分动态及节水机理的研究

根据对渗灌条件下冬小麦田间土壤水分、冬小麦生长发育状况及产量的观测 ,研究了渗灌条件下冬小麦田间土壤水分动态及节水机理。试验结果表明 ,渗灌条件下田间土壤水分动态变化与灌溉、冬小麦生长发育状况及气象条件密切相关 ;渗灌用于冬小麦灌溉可以明显起到节约灌溉用水的作用 ,并有利于冬小麦的生长发育及产量形成。在冬小麦的整个生育期 ,采用渗灌比喷灌田间耗水量减少了44 4mm ,灌溉用水节约了1200m3/hm₂ ,而最终产量提高了714kg/hm₂ ,渗灌条件下作物水分利用效率为21 11kg/(hm₂·mm) ,比喷灌条件下高4 49kg/(hm₂·mm)。渗灌用于冬小麦灌溉的节水机理主要表现为两个方面 :①每次灌溉后 ,地表湿度较喷灌条件下要小得多 ,减小了土壤水分的无效物理蒸发 ;②渗灌利于冬小麦根系向地中供水层 (20～120cm )延伸 ,提高了冬小麦根系对灌溉供水层的水分利用     

亏缺灌溉对冬小麦农田温室气体排放的影响

为研究不同时期亏水量对冬小麦农田土壤温室气体排放的影响,优化灌溉管理措施,试验采用静态箱-气相色谱法对关中平原冬小麦(2016年10月～2017年6月)农田温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)排放通量进行了监测研究.试验在冬小麦3个生育期(越冬期、拔节至抽穗期、抽穗至灌浆期)各设置3个灌水水平(充分灌溉,100%;轻度水分亏缺,80%;重度水分亏缺,60%),共6个处理(CK、T1、T2、T3、T4、T5,其中CK处理为充分灌溉处理,其它处理均为不同程度的水分亏缺处理).阐述了3种气体(CO_2、N_2O和CH_4)在全生育期的动态变化特征,并用作物产量、长远增温效应(net GWP_L)和当季增温效应(net GWPS)这3个指标综合评估不同生育期亏水水平对关中平原小麦经济效应和生态效应的影响.结果表明,生育期灌溉后CO_2、N_2O排放通量基本上呈增加趋势,以CK处理最高,而灌溉后土壤CH_4吸收通量迅速减小,高水分处理甚至出现排放特征.与CK处理相比,T1、T2、T3、T4和T5处理下小麦季CO_2排放总量分别显著降低了13. 32%、25. 98%、5. 55%、15. 47%和17. 52%(P 0. 05),N_2O排放总量分别显著降低了12. 20%、18. 00%、5. 63%、11. 54%和13. 53%(P 0. 05),CH_4吸收总量分别显著增加了46. 47%、75. 78%、19. 47%、53. 40%和62. 33%(P 0. 05); T1、T2、T3、T4和T5处理net GWP_L较CK处理分别显著降低了10. 07%、12. 77%、6. 50%、6. 81%和11. 53%(P 0. 05);除T3处理外,其他处理较CK处理net GWPS分别显著降低了13. 21%、37. 65%、24. 60%和19. 86%(P 0. 05); T1、T2、T3、T4和T5处理小麦产量较CK处理分别显著减少了12. 56%、32. 53%、2. 25%、20. 93%和18. 14%(P 0. 05),T3处理较CK处理减产2. 25%,但无显著性差异(P 0. 05).亏缺灌溉显著降低了小麦地温室气体的排放,但会造成不同程度的减产,综合考虑不同生育期亏水水平处理下小麦地的经济效应和生态效应,T3处理更有利于关中平原冬小麦的保产节水减排.     

添加有机物料对豫中烟田土壤呼吸的影响

采用田间试验,设置不施肥（NF）、单施化肥（NPK）、化肥+黑麦草（NPKG）、化肥+小麦秸秆（NPKS）和化肥+烟秆生物炭（NPKB）这5个处理,通过测定烤烟生育期土壤总呼吸速率（R_s）及其组分以及环境因子的动态变化,探讨了添加不同有机物料对烟田土壤呼吸的影响.结果表明：（1）与NPK相比,NPKG和NPKS降低了土壤总呼吸和异养呼吸温度敏感性(Q₁₀),NPKB提高了异养呼吸Q₁₀;土壤呼吸与土壤水热因子的双因素拟合模型能解释土壤呼吸变化50%～80%.（2）添加有机物料显著提高了土壤可溶性有机碳（DOC）含量和根系干物质量,土壤异养呼吸（R_h）与DOC含量呈显著线性回归关系,土壤自养呼吸（R_a）与根系生物量呈显著抛物线型关系,R²为0.327～0.634.（3）烤烟生育期土壤呼吸呈先增加后降低趋势.与NF相比,NPK处理显著增加了土壤呼吸及其组分;与NPK相比,NPKG、 NPKS和NPKB处理R_s速率分别显著提高20.08%、...     

合肥冬半年降水及所处天气型对大气颗粒物浓度的影响

利用合肥市2015—2017年冬半年环境监测站和自动气象站数据,以及高空、地面天气图资料,运用常规统计和天气学方法分析了降水强度及不同降水天气系统对PM_2.5、PM₁₀浓度的影响.结果表明：冬半年降水日PM_2.5、PM₁₀平均浓度较无降水日分别下降18.1μg·m^-3（23.9%）、38.2μg·m^-3（37.8%）;小于5 mm的日降水量对颗粒物清除效果不明显,且有28%样本PM_2.5和PM₁₀浓度不降反升;当日降水量大于10 mm,位于“优”等级的PM_2.5和PM₁₀浓度比例分别为54%和80%,显著上升.连续降水期间PM_2.5、PM₁₀日均浓度中位值和均值逐日下降,降水第2日PM_2.5、PM₁₀日均浓度降幅最大.合肥冬半年降水天气系统可以分为切变线Ⅰ型、切变线Ⅱ型、低槽冷锋型和...     

水肥气耦合对温室番茄地土壤N2O排放及番茄产量的影响

为揭示水肥气耦合对温室番茄地土壤N_2O排放的影响,提出适宜的温室番茄增产减排措施,采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤N_2O的排放,分析水肥气耦合条件下土壤温度、灌溉水利用效率(WFPS)、NO~-_3-N、O_2含量的变化规律以及N_2O排放的影响机制.加气条件下设两个灌水水平0.6 W和1.0 W(分别代表亏缺40%灌溉和充分灌溉,W代表充分灌水时的灌水量)和3个施氮水平(120、 180和240 kg·hm~(-2),分别代表低、中和高氮,以50%F、 75%F和F表示,其中F为当地推荐施氮量),以不加气充分灌溉(O为加气灌溉,CK为常规滴灌)条件下3种施肥水平为对照,共9个处理.结果表明,充分灌溉(W2F1O、W2F2O和W2F3O)的N_2O累积排放量较亏缺灌溉(W1F1O、W1F2O和W1F3O)处理平均增加了55.7%(P0.05);高氮条件下(W1F3O、W2F3O和W2F3CK)土壤N_2O排放较中氮和低氮平均增大13.4%和43.8%(P0.05),充分灌溉条件下加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较相应不加气处理(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)N_2O排放平均增加11.2%(P0.05).加气、施氮量和灌水量的增加可增加番茄产量和单产N_2O排放量.高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较中氮处理分别增加了12.5%(P0.05)和3.9%(P0.05),高氮处理番茄产量和单产N_2O排放量较低氮处理显著增加了30.4%和9.6%(P0.05),加气充分灌溉较加气亏缺灌溉处理番茄产量和单产N_2O排放量分别显著增加了29.7%和18.7%(P0.05),加气处理(W2F1O、W2F2O和W2F3O)较不加气处理产量(W2F1CK、W2F2CK和W2F3CK)平均增加了10.4%(P0.05),单产N_2O排放量增加但不显著.灌水量增加、施肥量降低、加气均可显著增大肥料偏生产力,减小灌溉水分利用效率(IWUE).综合考虑N_2O累积排放量、作物产量、氮肥利用效率、IWUE和单产N_2O排放量,得出加气低氮充分灌溉为较优的管理模式.本研究结果为温室番茄的增产减排提供了一定的参考.     

四川冬小麦产量对气候变化的敏感性和脆弱性研究

论文以四川冬小麦种植区1981—2012年88个县的气象观测数据和冬小麦生产数据为基础,采用一元线性回归和逐步回归等方法,评价四川冬小麦产量对单个气候因子及气候变化的敏感性与脆弱性。结果显示:假设冬小麦生育期内平均气温和日较差升高1℃、降水量下降100 mm、辐射量下降100 MJ/m~2,冬小麦的产量随之发生变化,全生育期降水量下降导致产量敏感的面积最大,占整个研究区域播种总面积的6.5%;而辐射量下降使产量脆弱的面积最大,为2.4%。从各个生育阶段来看,研究区域内冬小麦产量对播种到拔节期辐射量下降表现为敏感和脆弱的面积比例最大,分别占9.4%和7.9%。受到4种气候因子变化的综合影响,产量对冬小麦生育期内气候变化表现为敏感的面积占播种总面积的40.0%,在7个冬麦区均有分布,产量变化为-23.0%~9.5%;产量脆弱的面积占14.0%,主要分布在川西北高原大部及盆西、盆南和川西南的部分区域。     

作物定植提升滨海盐土质量的研究——以覆盖条件下的甜高粱定植为例

通过开展田间试验,探究了耐盐作物甜高粱单个生长季（4月中旬~8月中旬）定植对新围垦滩涂盐土土壤理化、生物性状以及地表生物量提升作用.结果表明：高粱定植对垦区盐土土壤理化性状有显著改良效果.与NP（无覆盖+无甜高粱定植）和NPC（有覆盖+无甜高粱定植）处理相比,PC（有覆盖+甜高粱定植）显著降低了土壤含盐量、土壤容重,而显著增加了土壤含水量、总孔隙度、饱和含水量、田间持水量和有机质含量（P<0.05）;PC处理显著提高土壤可培养微生物（细菌、真菌、放线菌、纤维素分解菌和固氮菌）的数量;甜高粱收获前,PC土壤呼吸强度较NP和NPC分别增加35.71%、26.67%（P<0.05）;PC处理的地表生物量较NP和NPC处理分别增加3.86倍和3.16倍（P<0.05）.甜高粱定植可有效提升盐土土壤地力和生物功能,为新围垦区土地农业化利用提供一条生态可行的途径.     

麦田O3干沉降过程及不同沉降通道分配的模拟

利用涡度相关系统对南京地区冬小麦田和裸土期O₃干沉降过程进行观测的基础上,引入Surfatm-O₃干沉降模型,对其叶片气孔阻力（R_s^leaf）、土壤阻力（R_soil）和表面阻力（R_cut）的公式进行参数化修订和验证,开展了冬小麦主要生育期的总O₃通量（F_O3）、干沉降速率（V_d）及其不同沉降通道分配的模拟,并间接分析了土壤排放的NO与O₃的化学反应对O₃干沉降过程的影响.结果表明：冬小麦田F_O3和V_d的实测值与模拟值趋势相似,平均实测和模拟V_d值分别为0.39和0.37cm/s,模拟值比实测值低估5.3%,其中每一个独立阻力公式的模拟效果均较好.平均非气孔沉降（表面沉降和土壤沉降）是O₃干沉降主要的沉降通道,占总O₃通量的68.8%,表面沉降占非气孔沉降的46.7%;平均绿叶和黄叶气孔沉降分别占总O₃通量的28.6%和2.6%.白天非气孔沉降比例减小至占总O₃通量的58.8%,绿叶和黄叶的气孔沉降比例比值增大,分别占总O₃通量的37.7%和3.5%.夜晚表面沉降和土壤沉降分别占总O₃通量的64.3%和35.7%.土壤排放的NO会与O₃产生化学反应,对O₃干沉降过程产生影响,需要在今后的O₃干沉降模型中考虑.     

水资源利用对敦煌市生态环境演变的影响分析

基于遥感数据的解译分析,从1987年到2007年敦煌市自然植被面积下降543.69 km²,自然生态系统面积缩小17.62%,土地荒漠化趋势明显。根据实际测定的样方生物量与对应的土地利用类型面积拟合曲线,估算这一时期自然植被的生物量从102.42×10⁴ t下降到72.33×10⁴ t。敦煌市自然植被和人类活动的用水量此消彼长,总用水规模在6.3×10⁸ m³左右。自然植被用水量从1987年的3.072 7×10⁸ m³减少到2007年的2.17×10⁸ m³,净减少达30%。人类活动用水量从1987年的3.315 7×10⁸ m³增加到2007年的4.093×10⁸ m³。疏勒河干流及其支流党河都因为人类活动用水大量增加,挤占了自然植被的用水。特别是农业灌溉占用了绝大部分水资源,成为敦煌生态环境退化的主要原因。恢复和保护敦煌的生态问题,不仅需要调控党河流域的人类活动,也要调控疏勒河干流地区的人类活动。     

黄淮海平原灌溉水量变化特征及其与气象干旱的关系

以黄淮海平原为研究区,以WaterGAP用水量模型的灌溉耗水量与取水量数据、scPDSI数据为基础,探讨了黄淮海平原灌溉用水量变化特征及其与气象干旱的关系。研究结果表明：黄淮海平原耗水量约占取水量的1/3,其中河北南部、河南和山东等地区用水量均高于其他地区,耕地集中分布区灌溉用水量明显高于其他地区,2003—2014年灌溉取水量呈增加趋势,约37 mm/月;黄淮海平原气象条件趋于干旱,其中2006—2014年干旱连续多发,scPDSI与灌溉取水量距平值大于0的单元数间具有显著的非线性相关关系（R²=0.60）,其中8-12月二者相关关系较为显著;气象干旱是黄淮海平原灌溉用水量增加的重要原因,在气象干旱和农业灌溉的共同影响下,研究区水储量亏损量持续增加。     

基于氢氧稳定同位素的华北农田夏玉米耗水规律研究

农作物耗水规律的研究对提高农业用水效率,缓解我国华北地区的水资源短缺现状具有重要意义。论文基于水文监测与氢氧稳定同位素方法,以山西省运城市董村农场为例,研究了夏玉米在不同生长期的根系吸水深度变化,以及农田灌溉条件下SPAC系统的水分通量。研究结果表明,夏玉米拔节期、开花期和成熟期的主要根系吸水深度分别为0~20 cm(96%~99%)、20~50 cm(58%~85%)、0~20 cm(69%~76%),在整个生长期内存在着先由浅变深,后由深变浅的规律;夏玉米漫灌后,蒸腾量占蒸散发量的71.3%,深层入渗损失量占到灌溉水量的43.3%,灌溉水的利用率仅为40.4%,应采取措施减小深层入渗量以提高灌溉水利用率。     

交变电场-铁改性生物质强化城市污泥深度脱水

为了实现城市污泥的深度脱水,采用铁改性生物质作为骨架构建体联合交变电场电渗透技术处理污泥,以单因素实验为基础,探究了该联合技术对污泥脱水性能的影响,并通过表面响应法优化了污泥脱水的工艺参数.将玉米秸秆使用浓度为0.03g/mL的FeCl₃溶改性后与污泥混合,当采用不等占空比为4.33:1的交变电场,电压为17.22V/cm,改性生物质投加量为96.81mg/g DS,改性生物质含水率为61.91%,生物质粒径为1.05mm,阴阳极间距为2.10cm时,可以得到含水率为58.21%的脱水污泥,脱水能耗为0.0148kW·h/kg RW (脱除水分).脱水污泥的扫描电镜表征结果显示,铁改性生物质可以在污泥中起到良好的骨架支撑作用,有利于提高污泥的机械强度和可渗透性;热重分析显示,脱水后污泥的上、下层燃烧过程可划分为析出自由水和束缚水阶段,析出和燃烧挥发分阶段、分解无机盐阶段,添加铁改性生物质的脱水污泥有机质含量更高,燃烧得更快.     

不同水力负荷渗滤液对植物土壤系统的影响

以稳定产甲烷阶段垃圾层循环回灌处理后的渗滤液、轻壤土和百慕大草(Cynodon dactylon)为实验材料,比较了不同水力负荷渗滤液对植物-土壤系统的生态影响.结果表明,2.77～12.00 mm·d^-1渗滤液灌溉组土壤的几种关键酶活性、呼吸作用强度、土壤微生物量、微生物商,叶绿素含量均较对照组高,丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、脯氨酸(Pro)含量较低;在渗滤液灌溉组间,6.46～10.15 mm·d^-1渗滤液灌溉下百慕大草Pro含量下降显著,叶绿素含量明显提高,过氧化物酶(POD)活性、MDA和H₂O₂含量较低,土壤酶活性显著提高、呼吸作用强度、微生物量和微生物商较大;而当渗滤液水力负荷过低(2.77～4.16 mm·d^-1)或过高(12.00 mm·d^-1)时百慕大草胁迫会加重、土壤生物活性下降.表明适量渗滤液灌溉可减缓环境对百慕大草的胁迫,提高土壤的生物活性,表现出对植物-土壤系统的生态正效应,其原因可能与不同水力负荷渗滤液灌溉改变了土壤的水分和理化性质.研究说明,通过控制渗滤液原液水力负荷,可望获得渗滤液灌溉对植物-土壤系统最佳的生态效应.     

水分管理与施硅对水稻根表铁膜及砷镉吸收的影响

为探明水分管理与施硅对土壤砷（As）/镉（Cd）生物有效性、水稻根表铁膜与As/Cd吸收的影响,以贵州省开阳县某砷镉复合污染水稻土为供试土壤,进行了水稻盆栽种植.设5种水分管理模式：全生育期淹水（T1）;移栽到抽穗后三周（0~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（含水率50%~60%）（T2）;移栽到抽穗前三周（0~65 d）淹水,抽穗到抽穗后三周（84~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（T3）;抽穗到抽穗后三周（84~105 d）淹水,其余时期湿润灌溉（T4）和全生育期湿润灌溉（T5）.硅设不施硅和施硅这2个水平.结果表明,淹水/湿润灌溉较单一淹水或单一湿润灌溉更利于根表铁膜（DCB-Fe）的形成,DCB-As/Cd含量随DCB-Fe含量升高而升高;施硅使土壤pH升高,有效As/Cd含量降低,DCB-As含量增加,除淹水处理外的DCB-Fe/Cd含量降低.淹水时间越短,水稻各部位对Cd积累量越高,对As积累量越低.施硅使水稻各部位生物量升高,As/Cd含量降低.其中根、茎、叶和籽粒的Cd含量分别降低4.23%~31.06%、11.41%~52.90%、1.74%~35.73%和19.25%~39.76%,As含量分别降低1.47%~52.60%、6.12%~63.02%、2.97%~28.41%和16.33%~61.23%.5种水分管理中,施硅结合T3水分管理可以实现水稻生物量最高及水稻对砷镉吸收量最小.因此,根据As/Cd实际污染情况合理进行水分管理与施硅可以有效降低土壤As/Cd生物有效性进而减少水稻对As/Cd的累积,实现农田安全生产.     

科尔沁沙地水资源投入对粮食生产的影响定量研究 ——以奈曼旗为例

借鉴Cobb-Douglas全要素生产函数,以粮食总产量为因变量,以包括年降水量等气候要素、 耕地面积等经济要素和化肥施用量等技术要素在内的10项投入为自变量,构建1987年至2008年期间奈曼旗农业生产投入产出模型。结果表明:①影响奈曼旗粮食总产量的关键因素为农业劳动力(t=9.44,P/=0.00)、 年降水量(t=8.33,P=0.00)和灌溉用水量(t=6.89,P=0.00)。 除农业劳动力外,其他两项因子均与水资源有关;年降水量和灌溉用水量的弹性系数均大于1,说明粮食总产量的增长倍数高于水资源投入的增长倍数,水资源的继续投入将导致粮食产出快速增长。②根据模型,农业劳动力、 灌溉用水量、 年降水量的回归系数分别为5.13、 1.55和1.46,显示当地劳动力投入及水资源投入均存在不足,单独增加某个投入要素即会导致粮食产出以更快速度增长;随着奈曼旗农业劳动力不断减少,且年降水量波动性增强且呈下降趋势,粗放式的灌溉明显加强。根据模型,其他投入要素不变、农业劳动力减少1%时,灌溉用水量增加3.31%;其他投入要素不变、 年降水量减少1%时,灌溉用水量增加0.94%。③降水的波动会导致粮食单产量的波动,而灌溉用水量在很大程度上影响了粮食单产量水平(R²=0.543);降水量的减少导致农民通过扩大播种面积来获得增产,因此降水量的年际变化和播种面积的年际变化之间呈现明显的反向变动关系。总体来讲,奈曼旗农业生产对灌溉用水的依赖程度不断加大。随着灌溉用水的持续投入,其增产作用将逐渐降低,并且对当地脆弱生态系统带来进一步的压力。     

天山西部伊犁河流域土壤盐分特征

采用相关分析法与主成分分析法研究了伊犁河流域土壤盐分特征.结果表明:研究区域耕层(3~20 cm)土壤53.68%样地为非盐渍化土壤,18.38%为轻度盐渍化,13.97%为中度盐渍化,8.82%为重度盐渍化,5.15%为盐土;土壤盐渍化类型以硫酸盐渍土为主,占68.41%.盐分组成中,阴离子以SO42-和Cl-为主,阳离子以Na+和Ca2+为主;土壤盐分与Cl-和SO42-分别呈极显著、显著正相关关系,揭示了土壤盐分大小与w(Cl-)和w(SO42-)有关;表层(0~3 cm)土壤盐分平均值占0~60 cm土层盐分平均值的60.19%,即土壤盐分垂直分布呈现强烈表聚性.主成分分析结果表明,盐分,w(Cl-),w(SO42-),w(Mg2+)与w(Ca2+)可作为研究区域土壤盐渍化状况的特征因子.不同土地利用类型条件下,耕层土壤盐分平均值从高到低依次为草地、旱田、稻田、林地.不同灌溉条件下,井灌农田耕层土壤盐分平均值为1.12 g/kg,渠灌农田耕层土壤盐分平均值为0.73 g/kg,渠灌农田耕层土壤盐分平均值比井灌农田小0.39 g/kg.不同时期耕层土壤盐分平均值从高到低依次为非灌溉期、夏灌期、秋灌期.