施氮量对黄土旱塬区冬小麦产量和土壤水分动态的影响

为了探明施氮量对黄土旱塬区冬小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和麦田土壤水分动态的影响规律,以抗旱性冬小麦品种长武58为供试材料,于2006～2008年连续两个年度在陕西省长武县对不同施氮量条件下麦田土壤贮水量动态、耗水规律、小麦产量和夏闲期降水补给率等特征进行研究。结果表明,麦田土壤贮水量随季节和降水明显变化,同一生育时期2.7m土层的土壤贮水量基本随施氮量的增加而减少。偏旱年每公顷施氮300kg和平水年每公顷施氮225kg均能够获得当年最大的籽粒产量和水分利用效率。每公顷施氮75kg和225kg均能在夏闲期获得较大的降水补给率。每公顷施氮225kg更有利于黄土旱塬区冬小麦的高产和稳产。

小麦氮磷肥长期配施对土壤硝态氮淋溶的影响

利用长期肥料定位试验,监测旱地农田土壤硝态氮的淋溶动向,研究施肥量与硝态氮累积量之间的关系,为科学施肥提供参考。【方法】在试验小区0～300cm土壤剖面中,每20cm深度取一个土样,1mol·L-1KCl浸提后以AA3连续流动分析仪测定硝态氮含量。【结果】单施氮肥土壤硝态氮累积峰出现在80～100cm土层和300cm以下土层,当施氮量达到180kg·hm-2·a-1时,0～300cm土层硝态氮累积总量相当于8年的施氮量。单施磷肥对土壤硝态氮分布无影响;氮、磷肥配施时,施氮量增加硝态氮累积量显著增加,配施磷肥后可以减少硝态氮累积量,且施氮量越大减少的越多。过量施用氮肥,即使配施磷肥,硝态氮也能发生淋溶并在100～120cm和240～260cm土层附近累积;二次多项式回归能够较好地反映氮、磷施用量与土壤硝态氮累积量之间的关系。【结论】长期过量施用氮肥,导致硝态氮大量淋溶并形成两个累积峰,科学合理地配施磷肥可以减少硝态氮淋失;旱地麦田长期施用最大产量施肥量,可能导致硝态氮大量累积在土壤深层。

黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响

为明确黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响,在陕西神木六道沟流域选取退耕30 a的长芒草坡地和裸地坡面,利用图像处理和常规分析方法研究了长芒草根系和土壤养分在土壤剖面分布及其相互关系。结果表明: 长芒草根系主要分布在0～50 cm土层,分布规律可用指数函数来模拟。有根系存在的土壤表层有机质、全氮、全磷、硝态氮和铵态氮含量均高于无根系存在的坡面。在有根系存在时土壤有机质、全氮和硝态氮的具有明显的表聚现象。0～ 50 cm有机质、全氮、硝态氮和铵态氮随深度的变化可用幂函数来表示,而全磷随深度呈线性相关。0～50 cm的土壤养分与根长密度的关系可以用线性函数来表示。其研究结果为坡面退耕地土壤管理提供科学依据。

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用方式坡面土壤水分特性研究

为分析不同土地利用方式下坡面土壤水分特性的差异和规律,对黄土高原水蚀风蚀交错带典型坡面上农地、林地和草地的土壤水分特性进行了分析。结果表明:(1)苜蓿地土壤的持水能力和供水能力最强,其次是杏树林和长芒草地,谷子地最差;(2)通过土壤水分有效性分析发现,水蚀风蚀交错带田间持水量相当于-0.2×105Pa土壤基质势时的土壤含水量,永久凋萎点则低于-2.0×106Pa土壤基质势对应的土壤含水量;(3)苜蓿地有效水含量最高,谷子地有效水含量最低,而且苜蓿地土壤有效水含量的提高主要是提高了迟效水部分;(4)对不同土地利用方式下的土壤比水容量变化曲线研究表明,土壤比水容量在田间持水量附近随土壤含水量的降低减小的很快,而当土壤水分降低到田间持水量的50%~60%以下时,土壤比水容量基本不变。

称重式蒸渗仪系统改进及在农田蒸散研究中的应用

水分是制约黄土丘陵区农作物正常生长和农业生产的关键因子。该区年平均降水量少且季节多变,研究农田土壤水分平衡对该区旱地农业生产具有重要意义。土壤蒸渗仪(Lysimeter)可测量总蒸散量、渗漏量等有关水量平衡的各个分量,具有其它装置和方法不可比拟的优越性。它为田间蒸散和降水入渗实验研究提供了一种较先进的量测方法和技术手段。它对推动我国实验水文学的发展具有重要作用,并为相关领域的科学研究提供了一种较先进的技术设备和实验环境。中国科学院安塞试验站对原建造的用于测定农田蒸腾蒸发转化的称重式蒸渗仪在2005年对称重感应系统、电源进行改造,主要对主机、采集软件进行了重新更新,使其可直接在Windows界面下工作,数据采集更加方便,将测量出来的模拟量信号转换为数字信号,经处理显示并记录在数据采集器内。改进后蒸渗仪主要有以下特点:(1)土柱重19~26t,蒸渗仪精度为152 g(0.05 mm),可测量蒸腾蒸发量和地下水对土壤水的补给量与入渗量;(2)蒸渗仪面积3 m2(1.5 m×2 m),深度3 m,可充分允许农作物根系发育与吸水,土壤水和地下水转化,地下水位变化等过程进行,蒸渗仪的供排水系统能够在蒸渗仪内模拟实际地下水...

系统耦合对农地承载力的拓展分析

农地的特性决定了其系统具有耦合性,农地系统耦合的意义在于其对农地承载力产生重要影响.农地系统承载力是一个合力,其大小取决于各子系统承载力的"大小"和"方向",系统耦合正是通过调整分力的"大小"和"方向",实现农地承载力的拓展.系统耦合对农地承载力拓展的途径有:增强种间耦合,调整土地利用结构和农林牧渔复合经营等.

对间隙淋洗长期通气培养条件下黄土高原土壤供氮能力的评价

采用间隙淋洗长期通气培养法,通过对黄土高原物理化学性质差异较大的10种农田土样起始矿质氮、起始提取态总氮、起始可溶性有机氮,以及培养期间淋洗矿质氮、淋洗总氮、可溶性有机氮含量及其与作物吸氮量关系的研究,分析并评价黄土高原主要农田土壤氮素矿化能力以及包括和不包括培养淋洗可溶性有机氮对土壤供氮能力的影响。结果表明,供试土样起始可溶性有机氮平均为N 23.9 mg/kg,是起始提取态总氮的28.8%,土壤全氮的2.4%。在通气培养淋洗总氮中,可溶性有机氮所占比例不高,经过217 d通气培养,淋洗出的可溶性有机氮平均为N 28.8mg/kg,占淋洗总氮量的19.8%。相关分析表明,淋洗可溶性有机氮量与第l季作物吸氮量相关不显著,但与连续2季作物总吸氮量显著相关。淋洗矿质氮、淋洗总氮与两季作物总吸氮量的相关系数明显高于与第一季作物吸氮量的相关系数;与第一季作物吸氮量达显著相关水平,与连续两季作物吸氮量达极显著相关水平。总体上看,可溶性有机氮和土壤全氮、土壤微生物氮不能作为反映短期可矿化氮的指标;间隙淋洗通气培养淋洗液中淋洗矿质氮、淋洗总氮是评价可矿化氮的较好指标,不仅适宜于第一季作物,而且也适用于对连续两季作物土壤供氮...

旱地地膜和秸秆双元覆盖栽培下小麦产量与水分效应

通过覆盖措施提高水分利用率对旱地农业生产具有重要意义。该文采用田间对比试验,研究了旱地冬小麦几种覆盖栽培下产量、水分利用率、土壤水分剖面和硝态氮的分布的差异。结果表明,地膜和秸秆双元覆盖模式下小麦籽粒产量比对照增产12.11%～17.65%,水分利用效率(WUE)比常规栽培提高7.2%～30.8%,土壤0～20 cm土层的含水量提高到12%～16%,硝态氮含量提高到4.70～10.17 mg/kg。地膜和秸秆双元覆盖模式能够显著的提高作物产量和水分利用率,并显著增加耕层土壤中水分含量和硝态氮含量,减轻了土壤剖面硝态氮的淋溶累积。

黄土高原石灰性土壤长期间隙淋洗淹水培养下的氮素矿化过程及其模拟

选择描述黄土高原石灰性土壤氮素矿化过程的合适模型,明确可溶性有机氮(soluble organic nitrogen,SON)对矿化模型拟合效果的影响。【方法】采用长期间隙淋洗淹水培养方法,研究了10种黄土高原主要农业土壤在包括和不包括浸提液中有机氮的情况下氮素矿化过程,在此基础上选择①有效积温式;②一级反应式(One-pool模型);③两部分一级反应式(Two-pool模型);④带常数项一级反应式(Special模型)对这两种情况下的氮素矿化曲线进行拟合。【结果】发现4种模型在拟合包括SON的氮素矿化曲线时效果更好。从模型均方根误差、估计标准误差、参数误差以及与作物吸氮量的相关分析等比较发现,One-pool模型拟合效果最差,Two-pool模型和Special模型优于有效积温模型,而Special模型参数精度及与作物吸氮量的相关性更高。【结论】综合比较认为Special模型能较好反映石灰性土壤在淹水条件下的氮素矿化过程。

黄土塬区旱作农田长期定位施肥对冬小麦水分利用的影响

对长期定位施肥试验第22年度的测定数据进行了分析,探讨了旱地施肥对冬小麦水分利用的影响。试验结果表明,测定年份冬小麦的耗水深度受播种前雨季降雨入渗深度的影响位于地下200 cm左右。长期单施磷肥处理,播种期土壤有效贮水量与不施肥的对照接近,而单施氮肥,氮磷配施和氮磷钾配施均显著低于对照;在施P2O590 kg/hm2配施氮肥或施N 90 kg/hm2配施磷肥,随着施氮量或施磷量从0增加到180 kg/hm2,播种期土壤有效贮水量均逐渐降低,但前者作物的土壤水分消耗表现出降低趋势,而后者表现出增加趋势。与对照相比,各施肥处理均提高了土壤有效底墒的利用率。氮磷配施比单施磷肥降低了土壤供水占作物耗水的比例,使得作物生长和产量的形成对当季降水的依赖性增加。与对照相比,氮磷配施及氮磷钾配施显著提高了冬小麦收获指数、产量和水分利用效率,而单施磷肥和氮肥使收获指数、产量和水分利用效率显著降低。施P2O590 kg/hm2的条件下,不同施氮量之间收获指数差异较小,而产量和水分利用效率均高于单施磷肥;施N 90 kg/hm2的条件下,不同施磷量作物的收获指数、产量和水分利用效率均得到提高。

黄土丘陵区沟谷地植被恢复群落特征研究

对黄土丘陵区2个不同沟向沟谷地植被群落特征进行样方调查,统计分析沟谷地植物物种频度和植物种群相似系数。调查共记录植物81种,隶属31个科,菊科、禾本科和豆科物种分别占物种总数的19.75%、16.05%和14.81%;封禁20年左右的沟谷地植被演替表现出良性演替的趋势;目前该沟谷地植物群落生活型中草本植物仍占主导地位,尤其是多年生草本,而灌乔生活型植物也已占有重要地位。灌乔木树种对植物群落多样性和结构等方面具有重要影响,沟谷地植被分布的斑块格局较为突出,不同沟向沟谷地的灌乔植物种的重要值构成格局存在一定差异,南北沟向较西东沟向分配均匀;沟向不同,沟谷地所形成的植被种群相似性具有一定差异,主要是由于受到一些伴生种和罕见种的影响。此研究对掌握该地形植被演替方向,明确植被恢复任务和目标具有一定意义。

黄土丘陵区不同植被恢复模式对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤酶活性的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30a植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及理化性质的演变特征。结果表明,黄土丘陵区的坡耕地由于不合理的人为干扰,土壤理化性质和酶活性较弱,通过植被恢复可以有效的改善土壤肥力,不同恢复模式对土壤酶活性和肥力的改善作用不同,恢复30a,脲酶活性增加33%～213%,磷酸酶活性增加275%～394%,蔗糖酶活性增加70%～210%,纤维素酶活性增加24%～48%,过氧化氢酶增加32%～96%,多酚氧化酶降低23%～29%,淀粉酶变化规律不同。不同植被恢复模式其生物特性不同,对土壤酶活性影响也不同。相关性分析说明磷酸酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶与其它因子相关性相对较强,可以作为评价土壤质量的生物学指标。

云南大山包黑颈鹤(Grus nigricollis)越冬行为和保护研究

从2006 年10 月24 日至2007 年4 月9 日，采用固定样线法和瞬时扫描法， 对在大山包国家级自然保护区（N27°18′38″～27°29′15″，E103°14′55″～103°23′49″） 内越冬的黑颈鹤种群进行了越冬行为、日间活动节律和越冬栖息地利用的详细调 查，同时对黑颈鹤的春季迁徙行为和冬季黑颈鹤的死亡现象进行了观察和分析。 这些研究有助于我们了解黑颈鹤是采取何种行为模式和栖息地利用模式来适应高 海拔、低温度的环境，同时对如何有效地保护越冬黑颈鹤和合理规划保护区功能 区域有重要的指导作用。 将黑颈鹤的越冬行为分为：取食（Feeding）、搜寻（Searching）、警戒（Vigilance）、 争斗（Fight）、行走（Walk）、飞行（Flight）、休整（Maintenance）和其它（Others） 八种，越冬期间最主要的行为是取食（53.05±4.93）％，其它行为依次为：搜寻 （10.38±1.34）％、警戒（18.75±2.65）%、休整（10.32±4.93）％、行走（4.90±1.59） ％、飞行（1.70±0.38）％、争斗（0.36±0.25）％、其它（0.55±0.41）％。单因素 方差分析（One-Way ANOVA）分析表明越冬期间黑颈鹤日间各时间段（1h）和各 月份间行为差异极显著（P<0.05），并呈现出规律的变化。黑颈鹤的取食、警戒、 搜寻行为具明显的早（10:00-11:00）、晚（17:00-18:00）两个活动高峰，中午 13:00~14:00 最低；而休整行为正好相反，呈现出中午高峰、上午和下午低谷的趋 势；另外几种行为节律性表现不明显。黑颈鹤越冬期主要行为的节律变化是受环 境温度变化影响的，温度高时黑颈鹤增加了修整时间减少了取食时间，而温度低 时则减少了修整时间增加了取食时间以维持能量需求，湿度是通过温度对黑颈鹤 产生影响的。每天黑颈鹤都随着太阳的升起开始觉醒，于07:18±0:15 飞离夜栖地， 大雾的天气影响了黑颈鹤的外出觅食，与之相适应的是黑颈鹤相应的推迟了出飞 时间。黑颈鹤所采取的所有行为都表现出了对大山包特殊环境的适应。 在大山包黑颈鹤所利用的栖息共有耕地（farmland）、草地（grassland）、沼泽 （marsh）和浅水水域（water area）四类。选择指数分析表明黑颈鹤对水域有极大 的偏好，其次为沼泽湿地，再次为耕地，而对草地表现为负选择，并且在越冬期 间的各月份之间，对不同栖息利用比率保持一致。这提示我们在进行保护区规划 的时候应该适当增加前三种栖息地的面积以满足黑颈鹤的越冬需求。主成份因子 分析表明黑颈鹤倾向于选择距夜栖地和水源较近、人流较少、干扰较小、无坡或缓坡的低海拔栖息地。处于不同越冬地的越冬黑颈鹤根据当地的实际情况采取不 同的栖息地利用，说明黑颈鹤具有较强的环境适应能力。 调查期间记录到了三只带有彩环的黑颈鹤个体，其中有两只佩戴有卫星发射 器，发射器编号分别为64309 和64311。大山包黑颈鹤种群数量变动的春季和秋季 高峰是由于处于不同越冬地的黑颈鹤迁徙造成的，同时也说明了大山包是在滇东 北和黔西北越冬的黑颈鹤的集散地。黑颈鹤的春季迁徙一般集中在3 月下旬至4 月上旬，在晴朗、微风的上午10:00-11:00 迁徙的黑颈鹤数量最多，说明了天气条 件对黑颈鹤迁徙的重要性。 大山包保护区内的高压输电电线和通信电缆对越冬黑颈鹤构成了极大的威 胁。观察期间共有7 只黑颈鹤因撞上输电电线而死亡，除去一只没有外伤的成体 之外，成幼比例为1:1，大都发生在天气较为恶劣的12 月-2 月之间。发生撞死黑 颈鹤的时候保护区内都有不同程度的大雾笼罩，由于大雾的影响造成可视条件下 降，加之黑颈鹤飞行的机动性差（翼载量大、展弦比不大），造成了黑颈鹤的伤亡.

长期重金属污染胁迫下农田土壤微生物特征研究

本论文以沈阳张士污灌区土壤为例，首次采用传统微生物生态学与现代微生物分子生态学相结合的研究方法系统地研究了污灌区长期重金属污染胁迫下原位农田土壤微生物特征。结果表明，虽然已经停止污灌十多年，张士灌区土壤耕作层（0～30 cm）仍然存在普遍的Cd污染，灌区土壤Cd含量高达1.75～3.89 mg kg-1。部分区域土壤Cd呈现向下迁移的趋势,且同时伴随有Cu、Zn复合污染。灌区土壤Cd含量较高时清水灌溉能降低土壤表层Cd含量，灌区土壤Cd含量下降到一定程度（约2 mg kg-1）后，清水灌溉对消除土壤表层Cd污染的作用消失。重金属元素中Cd对土壤微生物的影响最突出，在三个不同季节中土壤Cd与土壤微生物生物量（MBC）和微生物商（qM）呈显著负相关，与土壤微生物代谢商（qCO2）呈显著正相关。所检测的微生物指标中qM和qCO2与多种重金属元素呈显著相关性，可作为评价一定程度重金属污染的微生物指标。土壤营养元素（除P外）与微生物特征呈显著正相关性，土壤营养元素对微生物的刺激作用有可能在某种程度上掩盖了重金属对土壤微生物的负面影响。 用16S rDNA-PCR-DGGE方法，研究了不同浓度Cd胁迫下土壤Cd抗性细菌群落结构的动态变化，结果表明在Cd的胁迫下Cd抗性细菌多样性显著增加，不同土壤样品中Cd抗性细菌群落结构向相似的方向偏移，群落结构最终将可能趋向一致。Cd胁迫使敏感菌Pontibacter消失，而伯克氏菌（Burkholderia）、罗尔斯通氏菌（Ralstonia）、芽孢杆菌（Bacillus）和节杆菌（Arthrobacter）则富集成为优势菌。 从张士灌区Cd污染土壤中分离出32株Cd抗性细菌，研究了Cd抗性细菌和Cd抗性基因cadA的分布特征。这32株Cd抗性细菌分别归属于拟杆菌门(Bacteroidetes)（37.5%）、变形菌门(Proteobacteria) （37.5%）、放线菌门(Actinobacteria)（9.4%） 和厚壁菌门(Firmicutes)（15.6%）。在液体LB培养基中对Cd的抗性浓度都大于2 mmol L-1，对Zn抗性浓度介于5～13 mmol L-1。首次从Cetobacillus属的Cd抗性菌株S1基因组DNA中扩增出cadA基因的部分片断。在芽孢杆菌属(Bacillus)的4株菌N7，N9，N10和N11的基因组DNA中扩增出cadA基因的部分片断。序列分析结果表明这5株菌的cadA基因序列相似性为99％～93％，它们与坚强芽孢杆菌（Bacillus firmus） cadA 基因序列(M90750）相似性为94％～92％。系统发育分析结果表明这5株菌的cadA都与Bacillus firmus cadA 基因有着较近的亲缘关系。不同属的Cd抗性细菌间cadA基因的高度相似性揭示了cadA基因能在不同种属间转移的特性。

下辽河平原玉米农田水肥交互作用研究

利用持续16年的长期田间试验与气象观测资料，对下辽河平原不同降水年景作物对施肥的增产反应及水分对肥料增产的促进作用、不同水肥条件下玉米对养分的吸收与分配以及玉米农田土壤养分收支进行了研究；并估算了该地区水肥交互作用对作物增产的贡献；同时，利用沈阳地区近50年气象与玉米单产历史资料，建立趋势—随机预测模型，以预测该地区不同气候年景玉米产量。 研究结果表明，该地区玉米蒸散耗水与其生育期内降水之间关系密切，且不同的施肥处理对玉米消耗水分量影响不大。过少或过多的降水均会降低玉米产量；在高肥力水平下平水年（降水400～550mm）玉米产量最高，水肥交互作用对作物增产的贡献亦达最大，可占总增产量的44.9%。 玉米体内养分浓度及养分在籽实与秸秆中的分配比例明显受施肥、降水及作物生长状况的影响。在平水年条件下，养分在籽实内累积的比例最高；同时，作物生长状况愈好，形成单位籽实产量所需养分量有减少的趋势，有利于提高作物体内养分的转化利用效率。 施肥条件差异可使玉米收获移出农田的养分量相差2～3倍。水分条件对养分移出量的作用不如施肥明显；N肥施用加剧了土壤P的赤字，而N、P肥施用可加剧土壤K收支赤字；水分条件的改善也会明显加快养分收支赤字过程。 通过对沈阳地区玉米单产与气象因子的分析，建立趋势—随机预测模型，发现热量因素对玉米产量形成有着重要作用；而养分均衡供给可提高玉米对不利气象条件的耐抗能力，具有稳产作用；同时，利用长期定位试验结果对模型加以验证，发现模型预测结果与长期定位试验结果非常吻合。