县域棉花信息遥感提取与棉田精确化管理分区研究

棉田信息化的精确管理是提高棉花生产管理水平及我国数字农业发展的客观需求。论文以山东省夏津县为研究区,选取棉花4个不同生长期的HJ-1卫星遥感影像,通过物候历分析和主要农作物的光谱特征,确定棉花识别最佳时相,建立提取模型,获取棉花种植区信息。建立棉花花铃期遥感影像的特征光谱指数,并与实测的5种主要土壤养分数据结合,运用相关分析、 主成分分析和K均值聚类分析方法,划分棉花管理区,并对分区结果的合理性进行差异显著性评价分析。结果显示:棉花种植区提取的最佳时相为蕾期,提取精度达到93%以上;优化土壤调节植被指数(OSAVI)能够较好地反映棉花的长势信息,同时与土壤养分具有显著的相关性;利用主成分分区指标将研究区棉田划分为3个管理区:管理一区占总棉田面积的24.67%,土壤有机质和氮磷钾含量最高,棉花长势旺盛;管理二区占47.02%,土壤养分含量中等,棉花长势一般;管理三区占28.31%,土壤肥力最低,棉花长势较差;各管理分区内土壤养分的变异系数都显著减小,分区间土壤养分和光谱指数均值差异显著,显示了分区的合理性。该研究可为实时准确的棉花栽培管理与决策提供科学依据。     

不同密度水浮莲的形态和生长反应及其对土壤养分的影响

为了解入侵植物水浮莲在水生环境中的入侵和扩散规律,本文通过田间水稻田实验,按照添加系列设计方法研究不同密度下水浮莲幼苗的形态和生长反应,以及对土壤养分的影响。结果表明,不同种植密度下水浮莲在母株株高、母株叶片数、分蘖能力、开花株数和死亡株数生长动态具有明显的差异。水浮莲形态特征,随种植密度降低分蘖等级和数量显著增加,密度60株时最大为29.45株·基株-1,360株时最小为1.10株·基株-1;母株株高总体上呈现出逐渐降低的趋势,而根长的变化规律不明显;中等种植密度的母株叶片数明显大于低等和高等密度的;植株开花与死亡株数多数显著增加;水浮莲出现有性和无性繁殖,但无性繁殖占绝对优势。水浮莲生物量,随种植密度降低总生物量显著增加,60株时最大为31.18 g·基株-1,360株时最小为5.64 g·基株-1;母株生物量总、花、叶和根生物量总体上逐渐降低,而分蘖植株总、叶、花和根生物量显著增加。水浮莲生长需要消耗大量的土壤养分,其中对有机质和速效钾消耗是最大的,分别达到8.55~21.56 g·kg-1和649.43~679.45 mg·kg-1;随种植密度降低水浮莲对土壤有机质、氮、磷和钾的吸收绝大多数显著增加。不同种植密度下水浮莲在形态、生长、繁殖以及对土壤养分影响的差异,可能是由其最初种植密度形成不同的种内竞争强度造成的。     

连续年龄序列尾巨桉人工林养分循环

为探究尾巨桉乔木层养分随林龄变化的趋势,对闽南山区连续年龄序列(2年、3年、4年、5年、6年)尾巨桉(Eucalyptus urophylly×E.grandis)人工林乔木层的养分积累、分配和循环特征进行了研究.结果表明:(1)尾巨桉各组分中氮(N)的含量最高,其次是钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg),最低的为磷(P).(2)尾巨桉养分贮量随林龄增长而增加,各林龄5种养分元素的总贮量依次为753.26、882.07、1 010.22、1 087.51、1 704.79 kg hm-2,其中树干的养分贮量最大,枝的贮量最小.(3)各年龄段人工林对5种养分元素的年净积累量分别为383.37、392.25、424.21、400.89、505.36 kghm-2a-1.(4)各林分养分年吸收量随林龄增加而增加,而养分归还量则呈相反趋势.(5)林分对营养元素的利用系数分别为0.51、0.44、0.42、0.37、0.30,随林龄增加而逐渐减小;循环系数分别为0.18、0.19、0.24、0.24、0.16;周转时间分别为8.76、9.75、7.58、9.39、17.47年.因此,尾巨桉在生长初期对养分的利用效率较小,中期归还给林地的养分多,到了后期对养分利用增加的同时,归还速率也变小,容易引起林地养分的匮乏,在尾巨桉生长初期和后期中应通过施肥、增加林下植被种类和数量来维持林地地力.     

有机与常规水稻生产中土壤养分平衡比较

以江西省万载县水稻生产作为研究对象,在对有机农户和常规农户的农业生产状况进行问卷调查的基础上,针对不同操作模式下的土壤培肥措施和水稻-土壤系统养分投入、产出及其平衡状况进行分析和比较。结果表明,采用施用有机肥和绿肥种植这2种方式进行土壤培肥的有机农户比例极显著高于常规农户(P0.01),有机农户采用间套作和秸秆还田的比例也显著高于常规农户(P0.05)。在养分管理方面,有机和常规水稻生产的氮素平衡均处于盈余状况,分别盈余57.8和36.3 kg·hm-2,盈余率分别为21.7%和7.6%;有机和常规水稻的磷素平衡亦处于盈余状态,分别盈余35.4和64.7 kg·hm-2,盈余率分别为147.5%和217.9%,远高于允许平衡盈亏率。相比常规农户,更多的有机农户会采取生态农业措施进行土壤培肥,但其氮素和磷素盈余率也较高,同样存在一定环境风险。     

茂兰喀斯特地区原始林凋落物量动态与养分归还

于2007年9月至2008年8月对茂兰喀斯特地区原始林凋落物进行观测,分析了凋落物总量、组分(叶、枝、繁殖器官和其他)凋落量和各组分不同养分含量的月动态变化及养分归还量。结果表明,凋落物月动态变化表现为常绿落叶阔叶混交林一般具有的双峰模式,凋落高峰出现在9至次年1月和4月;年凋落物量为6.9 t·hm-2,其中叶、枝、繁殖器官和其他组分的年凋落物量分别占年凋落物总量的71.0%、15.9%、1.5%和11.6%;凋落物各养分含量以C、Ca和N为主,无明显的月动态规律,养分年归还量由大到小依次为C、Ca、N、Mg、K和P,此与一般非喀斯特地区森林(由大到小依次为C、N、Ca、K、Mg和P)不同;凋落物各组分养分元素含量存在差异,凋落枝N、Mg、P和K含量较低,其他组分C、N、P和Mg含量较高,繁殖器官C、N和Ca含量较低;凋落物中Ca和Mg含量以及Ca和Mg年归还量远高于一般非喀斯特地区森林;K含量及K年归还量低于非喀斯特地区,说明该地区K的缺乏可能制约着喀斯特地区植被的生长。     

秦岭山地松栎混交林土壤养分空间变异及其与地形因子的关系

在陕西省境内秦岭山脉中段油松-锐齿槲栎混交林集中分布的区域设置20 块调查样地,采取土壤样品测定了该区森林土壤0~20、20~40 和40~60 cm 3 个土层的全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、有机质7 项养分指标。通过计算不同土壤养分指标的变异系数并应用典范对应分析(CCA)技术,对秦岭山地松栎混交林土壤养分空间变异与海拔、坡位、坡向和坡度4 项地形因子的关系进行分析。结果表明:①单因素方差分析显示,随着土层深度增加,全氮、有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量均呈极显著下降趋势,而全磷、全钾在不同土层中的含量无显著性差异;②变异系数计算结果表明,各土层的7 项养分指标均表现为中等程度变异性,变异系数最大者是0~20 cm土层速效氮,最小者为0~20 cm土层全钾;③从CCA排序结果看,地形因子对不同土层养分变异的影响程度及因子种类明显不同。0~20 cm表层土壤养分变异受地形因子制约作用较小,20~40 cm土层养分的主要影响因子为坡向和海拔,40~60 cm土层养分的主要影响因子为海拔和坡位,而坡度和海拔则是控制0~60 cm整体土壤层养分变异的主要因素。综上所述,地形高异质性的微生境造成了秦岭山地松栎混交林土壤养分空间分布格局的差异。     

日光温室土壤养分平衡及其累积特性

为探讨栽培年限对日光温室土壤养分平衡状况及其动态累积特性的影响,以黄土高原南部陕西杨凌的13个日光温室为研究对象,连续4 a监测其养分投入量、蔬菜产量、土壤养分含量等变化,以评价温室栽培系统养分平衡状况及土壤养分的累积特性. 结果表明:温室土壤每年N、P₂O₅、K₂O的平均投入量分别为18.04、15.65和17.79 kg/km2,其中来自有机肥的N、P₂O₅、K₂O分别占各养分投入总量的64%、58%、53%,氮、磷、钾投入过量问题突出;表层土壤w(有机质)、w(TN)、w(矿质氮)、w(速效磷)和w(速效钾)均随栽培年限的延长而不断增加;与建棚时相比,栽培第1年和第2年温室土壤各养分含量增幅迅速,第3年和第4年养分累积速度相对减慢. 随着温室栽培年限的延长,土壤剖面硝态氮累积量显著增加;虽然研究区井水中ρ(NO₃--N)平均值低于GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》标准,但随着温室栽培年限的延长,硝酸盐向深层土壤淋溶及进入地下水的风险值得关注.      

长春地区食物链氮素养分流动趋势与特征分析

氮素养分管理问题一直是国内外关注的热点。论文通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER（Nutrient Flows in Food Chains, Environment and Resources Use）模型,研究了长春地区1993—2013年食物链的氮素流动趋势特征,旨在为该地区氮素的优化管理和相关政策制定提供参考。研究结果表明：1993年长春地区食物链系统氮素的总输入量为26.4×10⁴ t,至2013年增长至50.8×10⁴ t;食品生产方面,动物性食品的氮素流量由1993年的0.7×10⁴ t增长至2013年的2.3×10⁴ t,而植物性食品氮素流量则由7.1×10⁴ t减少至6.7×10⁴ t;食品消费方面,动、植物性食品氮素流量分别由1993年的0.5×10⁴和3.3×10⁴ t增长至2013年的1.4×10⁴和3.6×10⁴ t。20 a间,长春地区食物链各环节的氮素养分利用率均呈下降趋势,其中畜禽和作物生产系统的氮素利用率分别由14.5%和56.1%降至13.2%和48.0%,整个食物链系统的氮素利用率由16.9%下降为10.6%,而与此同时氮素的损失率则由38.2%提高为48.7%。可见,随着经济发展和社会变革,长春地区食物链系统的氮素流动量大幅增加,而氮素利用效率则大幅下降。现阶段,该地区农牧生产和家庭消费中应注意含氮废弃物的管理与循环利用,减少氮素损失,从而提高利用效率。     

长白山原始森林土壤养分及其对土柱置换试验响应

自然垂直带典型温带原始森林土壤养分状况及其对温度升高的响应,对碳估算及森林生态系统管理具有重要意义。研究对比长白山北坡垂直小样带3种典型原始森林土壤养分状况,并将岳桦林(海拔1996 m)采集土柱分别置换到云冷杉林(海拔1350m)和阔叶红松林(海拔740m)样地,将云冷杉林采集土柱置换到阔叶红松林样地中进行1年野外模拟增温培养。结果发现,土壤碳、氮、磷含量表现为岳桦林>阔叶红松林>云冷杉林,并且0～10cm>10～20cm土层。0～20cm土壤碳、氮、磷密度表现为阔叶红松林>岳桦林>云冷杉林,分别为5.64～12.75、0.24～0.89、0.04～0.14 kg·m^-2。3种林型土壤溶解性有机碳(DOC)差异不显著,经过1年野外土柱置换模拟增温培养后,DOC有增加趋势,土壤溶解性氮明显增加。