Yield and Water Productivity of Winter Wheat under Various Irrigation Capacities

The Agricultural Production Systems sIMulator model validated in a prior study for winter wheat was used to simulate yield, aboveground crop biomass (BM), transpiration (T), and evapotranspiration under four irrigation capacities (ICs) (0, 1.7, 2.5, and 5 mm/day) with two nitrogen (N) application rates (N1, 94 kg N/ha; N2, 160 kg N/ha) to (1) understand the performance of winter wheat under different ICs and (2) develop crop water production function under various ICs and N rates. Evaluation was based on yield, aboveground crop BM, transpiration productivity (TP), crop water productivity (WP), and irrigation WP (IWP). Simulation results showed winter wheat yield increased with increase in N application rate and IC. However, the rate of yield increase gradually reduced with additional irrigation beyond 2.5 mm/day. A 5 mm/day IC required a total of 190 mm irrigation and produced a 5%–16% yield advantage over 2.5 mm/day. This indicates it is possible to reduce groundwater use for wheat by 50% incurring only 5%–16% yield loss relative to 5 mm/day. The TP and IWP for grain were slightly higher under IC of 1.7 mm/day (15.2–16.1 kg/ha/mm and 0.98–1.6 kg/m³) when compared to 5 mm/day (14.7–15.5 kg/ha/mm and 0.6–1.06 kg/m³), respectively. Since TP and IWPs are relatively higher under lower ICs, winter wheat could be a suitable crop under lower ICs in the region. Relationship between yield–T and yield–ET was linear with a slope of 15–16 and 9.5–10 kg/ha/mm, respectively. Editor's note : This paper is part of the featured series on Optimizing Ogallala Aquifer Water Use to Sustain Food Systems. See the February 2019 issue for the introduction and background to the series.     

石油污染土壤物化修复前后生物毒性效应

采用作物种子的发芽率作为生态指标对石油污染土壤进行毒性分析,并以蚯蚓为实验生物,研究了石油污染物的生物效应及其对土壤生态系统的影响.结果表明,不同的作物种子对石油污染表现出不同的耐受性,对照清洁土壤,大多数作物种子的萌发都明显受到石油污染的抑制,其中受石油污染影响最严重的是黄豆、蚕豆、玉米.相比之下,在不同石油污染水平下绿豆具有较高的耐受性,且种子发芽率均在90%以上.蚯蚓在受到污染胁迫时,在生理水平上会发生明显的变化,进而影响其存活和生长能力,实验观测到随着石油污染加重蚯蚓存活时间显著下降.在高污染水平石油污染的土壤中(石油污染水平>30 000 mg.kg-1),蚯蚓的耐性降低,仅可以存活5 d左右,说明石油烃对蚯蚓的毒性较大,主要是因为蚯蚓直接与石油接触导致其中毒脱水而死亡.处理后油田污染土,即使在污染水平很低(≈30 mg.kg-1)的情况下,蚯蚓存活时间依然很短(3 d左右),是因为经过石油醚处理过的土壤,其营养物质也随着石油而被处理掉,而土壤中有机质等营养物对蚯蚓的生存具有很大影响.     

高桩码头的振动测量与分析

测量了高平潮、低平潮及两潮位之间三个时段某高桩码头工作平台的振动情况,比较了不同潮位下振动的最大位移值.对测量数据进行了分析,发现海浪对结构振动的位移大小影响明显,得到了工作平台的前三阶自振频率.利用两点差法,根据码头平动记录求取了码头沿垂直轴向的码头扭转分量,经计算码头转角在10-7rad量级,码头扭转的转动中心按照...     

POTENTIAL EFFECTS OF CLIMATE CHANGE ON AGRICULTURAL WATER USE IN THE SOUTHEAST U.S.1

ABSTRACT: Climate change has the potential to have dramatic effects on the agricultural sector nationally and internationally as documented in many research papers. This paper reports on research that was focused on a specific crop growing area to demonstrate how farm managers might respond to climate-induced yield changes and the implications of these responses for agricultural water use. The Hadley model was used to generate climate scenarios for important agricultural areas of Georgia in 2030 and 2090. Linked crop response models indicated generally positive yield changes, as increased temperatures were associated with increased precipitation and CO2. Using a farm management model, differences in climate-induced yield impacts among crops led to changes in crop mix and associated water use; non-irrigated cropland received greater benefit since irrigated land was already receiving adequate moisture. Model results suggest that farm managers will increase cropping intensity by decreasing fallowing and increasing double cropping; corn acreage decreased dramatically, peanuts decreased moderately and cotton and winter wheat increased. Water use on currently irrigated cropland fell. The potential for increased water use through conversion of agriculturally important, but currently non-irrigated, growing areas is substantial.     

有机物料对石灰性土壤磷素形态转化及吸附特性的影响研究

利用石灰性土壤,对猪粪(DR)、夏玉米秸秆(MR)和冬小麦秸秆(WR)单施或者与磷肥混施(在等磷量条件下)对土壤磷的吸附特性及其形态转化进行了为期15周的室内模拟培养研究.结果表明,无论是DR、MR和WR单施,还是有机物料与磷肥混施,都可以减少土壤对磷的吸附量,增加土壤磷的活性,其中有机物料单施处理的用NaHCO3或者NaOH提取的活性无机磷(Pi)和有机磷(Po)提高较大,顺序为:猪粪>夏玉米秸秆>冬小麦秸秆.夏玉米秸秆处理与对照(CK)相比NaHCO3提取的Pi、Po增加的量分别为6 0mg·kg-1,5 6mg·kg-1,NaOH提取的Po增加的量为12 7mg·kg-1,而猪粪处理与CK相比NaHCO3提取的Pi、Po增加的量分别为7 1mg·kg-1,5 4mg·kg-1,NaOH提取的Po增加的量为14 1mg·kg-1.通过Langmuir方程求得磷的最大吸附量(b)、磷吸附结合能常数(k)、磷素最大缓冲量(MPBC)、标准需磷量(SPR)的值,进一步说明了3种有机物料均可使土壤对磷的吸附能力降低,增加土壤中磷的活性.     

钝化剂对轻中度镉污染农田的安全利用效果

为研究酸性镉（Cd）污染土壤安全利用问题,以陕西商洛轻中度Cd污染农田为研究对象,分别施加生石灰、生物炭和钙镁磷肥,通过小麦-玉米轮作试验,探究不同用量钝化剂对Cd污染土壤的安全利用效果,筛选出最佳的钝化剂配比.结果表明：①通过钝化剂的施加,能不同程度地改善土壤质量.②施用钝化剂后,小麦和玉米的籽粒产量均有不同程度地提高.③3种钝化剂可有效地提升土壤pH值和降低土壤有效态Cd含量,生石灰2 340 kg·hm^-2（C3）处理效果最佳,分别增加小麦和玉米土壤pH 1.453和1.717单位,减少有效态Cd含量34.38%和30.20%.④施加生物炭1 800 kg·hm^-2（B2）处理对降低小麦根系、秸秆和籽粒Cd含量效果最好,较CK分别显著降低了53.60%、38.86%和52.96%,其小麦籽粒ω（Cd）降低至0.09 mg·kg^-1,低于《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762-2017）中规定的小麦Cd限量值（0.1 mg·kg^-1）;施加生物炭1 260 kg·hm^-2（B1）处理对降低玉米根系、秸秆和籽粒Cd含量综合效果最佳,较CK分别显著降低43.74%、53.20%和94.57%,其玉米籽粒ω（Cd）降低至0.001 9 mg·kg^-1,远低于《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762-2017）中规定的玉米Cd限量值（0.1 mg·kg^-1）.因此,在田间试验条件下,综合考虑各项指标的影响,生物炭在轻中度Cd污染的小麦-玉米轮作区农田土壤效果最好.     

宁波市鄞州区农作物农药残留现状与控制对策

对鄞州区种植的稻谷、叶菜类、水果类、豆类、茄果类和块茎类农产品按月进行了411个批次抽样,按照国家相关规定对22个农药项目进行了检测。检测结果发现样本农药项目检出率为0.3%,农产品农药残留合格率97.82%,农药残留检出项目中88.89%是杀虫剂。超出农药残留标准的样本主要是5-10月的青菜,叶菜类超标样本率达到3.72%。农药残留超标样本在平原、滨海地区种植散户中有发现,而在山区各规模农户中均有发现。小学文化程度农户样本农药残留超标率高达4.50%,是大学文化程度农户样本农药残留超标率的6.16倍。为了降低鄞州区农作物农药残留率,提出5方面的控制对策。     

中国粮食作物产量和木本植物生物量与地表臭氧污染的响应关系

当前我国地表臭氧（O₃）污染日趋严重,对植物生产力构成了严重威胁.本文综述了粮食作物产量和木本植物生物量与O₃暴露水平指标M7（7 h平均O₃浓度,09：00~16：00）、SUM06（每小时O₃浓度大于60 nmol·mol^-1的累积值）、W126（每小时O₃浓度在特定时段内用Sigmoidal函数加权求和值）、POD_Y［每小时气孔O₃通量高于阈值Y nmol·（m²·s）^-1的累积吸收通量］和最常用的AOT40（每小时O₃浓度超过40 nmol·mol^-1部分的累积值）之间的响应关系,并计算了相应的损伤阈值.基于AOT40的结果表明,导致水稻、冬小麦、玉米和大豆产量下降5%的O₃风险阈值分别为5.93、2.69、8.67和4.17 μmol·mol^-1·h,说明我国玉米对O₃的耐受性可能要高于其它3种作物;对于木本植物,杨树5个品种的熏蒸实验和17种木本植物的整合分析的结果显示,导致其总生物量减少5%的O₃风险阈值分别为12.20 μmol·mol^-1·h和10.87 μmol·mol^-1·h.此外,提出了未来相关研究应关注建立植物其它重要参数与O₃污染的响应关系与提高O₃区域风险评估精度,同时需要重点考虑如何将影响植物O₃敏感性的重要因子（如土壤氮素和树龄等）耦合到区域评估模型中.     

不同施肥模式对华北平原小麦-玉米轮作体系产量及土壤硝态氮的影响

为了探索培育高产粮田的施肥模式,实现氮肥资源的高效利用与环境效益,以华北平原的小麦（Triticum aestivum）-玉米（Zea mays L.）轮作体系作为研究对象,通过2007─2011年4个轮作季,探讨不同的施肥模式对作物产量和土壤硝态氮的影响。试验以处理A（当地传统管理）作为对照,从测土确定施肥量、按作物生长发育明确施肥时期、合理分配各时期的养分配比及增施有机肥等方面改变传统施肥模式,设置3种高产施肥培育模式,分别为处理B（现有高产田推荐管理）、处理C（高肥料投入管理）和处理D（水肥高效管理）,进行田间小区试验。4个轮作季的总产量以处理D为最高,达75430 kg·hm-2,其次是处理C为75166 kg·hm-2,当地传统的产量最低。冬小麦季的吸氮量为处理C和D显著高于A处理,分别高出444.78 kg·hm-2和310.20 kg·hm-2,但与处理B无显著差异;处理D在夏玉米季的吸氮量为776.75 kg·hm-2,显著高于处理A。处理B的氮肥偏生产力值最高为38.21,处理D为36.71,处理A和C均为28.33。各处理经过4个轮作季后,土壤硝态氮均在120-160 cm出现累积峰,A、B、C和D的硝态氮峰值分别为58.65、28.98、105.89、45.29 mg·kg-1。在0-100cm土层,处理B的硝态氮累积量达到144.22 kg·hm-2,显著高于处理A、C、D;所有处理在100-200 cm土层均出现较高的硝态氮累积,处理C高达1021.19 kg·hm-2;0-400 cm的土壤硝态氮累积量分别为724.27、711-92、1324.30、730.70 kg·hm-2。处理A、B、C、D在耕层土壤氮素的表观损失分别为1298.95、653.18、1236.39和718.43 kg·hm-2,处理B、D显著低于处理A、C,D和B间差异不显著。因此,处理D是培育高产的理想施肥模式,合理的施肥量、科学的施肥时期以及有机无机的合理配比是达到高产、提高肥效和环境友好的关键。     

不同灌溉方式冬小麦农田生态系统碳平衡研究

全球气候变暖趋势明显,陆地生态系统碳循环的研究成为目前的研究热点,而农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,由于农田生态系统是受人类强烈调节与控制的复合系统,其碳循环受各类农作措施的影响极大。新疆地处干旱区,水分条件是农田碳循环的最重要限制因子。为此,分析不同灌溉方式对冬小麦（Triticum aestivuml）农田生态系统碳平衡的影响,从而提出有利于新疆冬小麦生产的固碳减排的灌溉方式。试验于2012—2013年在伊宁县科技示范园冬小麦试验田进行,选择伊农18冬小麦品种为供试材料,确定滴灌和漫灌为两个试验主因子并设置小区。试验自冬小麦返青开始至完全成熟结束,期间平均每7天采1次样,其中用典型样株法采集小麦植株,分根、茎、叶等不同器官单独烘干测定植株固碳量;用静态钠石灰吸收法测定冬小麦土壤呼吸;收集整理已发表国内外文献中的各类碳排放参数确定本研究中所需参数;采用王小彬的碳平衡计算方法分析不同灌溉方式农田生态系统碳平衡,据此对滴灌和漫灌两种灌溉方式的冬麦农田作物生物量固碳、土壤碳排放量和作物生产过程中物质投入的间接碳排放量,以及两种灌溉方式下冬麦农田生态系统净碳值进行分析。试验结果表明：滴灌条件下冬麦农田生态系统小麦的固碳量、土壤碳排放总量分别比漫灌小麦的高出15.38%和11.43%,冬小麦穗是差异形成的主要原因;而农业生产资料排碳总量比漫灌少排3.88%;但无论是滴灌还是漫灌,耗电碳排放量均占农业生产资料碳排放总量的59%以上,是农业生产资料碳排放的第一大来源。两种灌溉方式下冬小麦田生态系统的净碳值均呈现出固碳并存在显著差异（p〈0.01）,且滴灌冬麦农田生态系统净碳值比漫灌高25.39%。因此,新疆冬小麦生产中采用滴灌方式更有利于农田生态系统的固碳,