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2020年  第28卷  第4期

农业生态系统及其调控
气候变化对关中地区粮食产量的影响及趋势分析
赵茹欣, 王会肖, 董宇轩
2020, 28(4): 467-479. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190752
摘要(509) HTML (4) PDF(656)
摘要:
以增温为主的气候变化对粮食产量具有显著影响。本文利用关中地区1983—2016年的站点气象要素、粮食产量统计数据和跨部门影响模型比较计划(Intersectoral Impact Model Intercomparison Project,ISIMIP)中4个全球气候模式2021—2050年降水、气温输出结果,采用突变分析、趋势分析和敏感性分析等方法,从粮食单产、气候产量和气候生产潜力等方面系统分析了我国主要粮食产地之一的陕西关中粮食产量对气候变化的响应特征。结果表明:1)1983—2016年,关中地区年平均气温呈显著上升趋势,升温速率为0.05℃·a-1P < 0.01),其中,最高气温的上升起主要作用;年降水量则以-1 mm·a-1的速率呈下降趋势,但不显著。2)关中地区多年平均粮食单产为3 599 kg·hm-2,且逐年波动上升,速率为57.17 kg·hm-2·a-1P < 0.001)。关中多地的气候产量与气温呈正相关,气温的升高一定程度上促进了关中气候产量的增加,但并不显著(平均增加率为0.85 kg·hm-2·a-1)。渭河关中地区多年以来的气候生产潜力为7 000~12 000 kg·hm-2,受气温波动的影响,1995年后的平均气候生产潜力高于1995年之前,是整个研究时段气候生产潜力呈现增加趋势的主要时期。3)未来30年里(2021—2050年),关中地区在RCP2.6情景下的平均气候生产潜力略高于RCP6.0情景,但前者的生产潜力呈逐年下降趋势,后者则表现出逐年上升趋势。关中地区的作物对气候资源的利用空间还很大,且气候变化对关中粮食产量具有促进作用,但此正向作用并不是持续不变的。
气候变化背景下播期对东北三省春玉米产量的影响
白帆, 杨晓光, 刘志娟, 孙爽, 张镇涛, 王晓煜, 高继卿, 刘涛
2020, 28(4): 480-491. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190585
摘要(387) HTML (0) PDF(712)
摘要:
为探究气候变化背景下东北三省(黑龙江省、吉林省和辽宁省)春玉米适宜播期的变化程度,本文以东北三省春玉米潜在种植区为研究区域,基于1981—2015年气象资料,1981—2012年农业气象观测站玉米生育期、产量资料以及土壤资料,分气侯区对农业生产系统模型(APSIM)进行调参和验证,建立适用于东北三省10个不同气候区的模型相关参数,在各气候区利用调参验证后的APSIM-Maize模型设置不同播期,模拟各年代不同播期下春玉米潜在产量和气候生产潜力,综合高产和稳产性指标,明确了不同区域各年代不同条件下适宜播期范围。研究结果表明,APSIM模型对于东北三省7个春玉米品种开花和成熟两个关键生育期以及产量模拟结果与实测结果具有较好的一致性,表明APSIM模型能够较好地模拟研究区域春玉米生育期和产量。充分灌溉条件下,研究区域内适宜播期范围从4月16日至5月19日,空间上呈纬向分布南早北迟的特征;20世纪90年代和21世纪00年代玉米适宜播期较20世纪80年代有提前趋势,其中20世纪90年代提前趋势更明显;第1、第3、第5、第7和第9气候区雨养条件下较充分灌溉条件下适宜播期有推迟趋势,推迟天数为3~6 d。雨养条件下各年代不同气候区理论上的适宜播期较目前生产中实际播期下的产量提高2.84%~9.96%。以上结果为进行未来气候变化对东北三省春玉米影响及其适宜播期等研究提供了技术支撑。
西南区域单季稻生长季干湿演变及影响因素分析
陈超, 庞艳梅, 徐富贤, 郭晓艺
2020, 28(4): 492-502. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190727
摘要(394) HTML (5) PDF(341)
摘要:
结合作物生产开展区域干湿演变及其影响因素研究,对农业可持续发展和粮食安全具有重要的科学意义。本文基于西南水稻种植区316个气象站点1961—2015年的观测资料,利用降水量与参考作物蒸散量(ET0)的比值计算湿润指数,分析近55年西南区域单季稻生长季干湿演变特征;探讨ET0对主要气候要素的敏感性及主要气候要素对ET0的贡献率,对西南区域单季稻生长季干湿演变的影响因素展开研究。结果表明:西南区域单季稻生长季的半湿润区主要分布在四川攀西地区南部、云南中部和东北部,其余地区属湿润区。与1961—1990年相比,1991—2015年研究区域内的半湿润区面积增加、湿润区面积减小。近55年来,单季稻生长季内西南区域有40.8%的站点气候变湿,其余地区气候变干。四川盆地东北部、云南东北部由于降水量的增加和ET0的减少,气候变湿;四川攀西地区由于降水量增加对湿润指数的正效应大于ET0增加对湿润指数的负效应,气候变湿;重庆南部、贵州北部和西部由于降水量减少对湿润指数的负效应小于ET0减少对湿润指数的正效应,气候变湿;云南大部由于降水量的减少和ET0的增加,气候变干;西南其他区域由于降水量减少对湿润指数的负效应大于ET0减少对湿润指数的正效应,气候变干。西南区域单季稻生长季ET0随平均气温和相对湿度的增加而减小,而随日照时数和风速的增加而增加,日照时数和风速的显著下降是ET0减小的主要原因。研究为气候变化背景下降低西南区域单季稻生长季可能的气候风险提供了科学依据。
能值方法在农业系统应用中的常见问题及其纠正思路探讨
王小龙, 刘星星, 隋鹏, 陈源泉
2020, 28(4): 503-512. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190776
摘要(477) HTML (1) PDF(1011)
摘要:
能值方法是美国生态学家H.T.Odum在20世纪80年代创立的生态经济系统分析方法,近年来被广泛应用于农业系统分析当中。但是,目前已发表的大量论文中对于能值评价过程中的重要细节常会出现不同的处理方式,造成评价结果不确定性增加、可比较性降低,影响了能值评价方法在农业研究领域的深入应用和发展。因此,本研究梳理了国内外农业生态系统能值研究的基本概况,并总结了相关研究中常见的五大问题,包括:全球能值基准变化所引发的能值转换率选择混乱问题、农业生态系统评价边界界定的问题、农业生产过程环境资源贡献的不合理计算问题、农业生态系统投入资源的分类问题和系统能值投入与产出不守恒问题。在此基础上,基于我们目前的认识提出了相关问题的解决思路:第一,规范能值评价中的能值转换率(UEV)参数的选择原则;第二,基于“四维时空尺度”标准界定系统边界;第三,构建公式合理体现土壤、农业用水在农业系统能值分析中的能量贡献;第四,基于农业生态系统能值常用指标设定4组标准规范农业生态系统投入资源的分类;第五,遵循能值代数规则保证能值守恒。通过以上分析,以期引起广大学界的讨论和批评,共同促进能值方法在全球农业系统分析中的规范化应用。
作物栽培与生理生态
秸秆还田对关中地区麦玉复种体系土壤氨排放的影响
吕宏菲, 马星霞, 杨改河, 冯永忠, 任广鑫, 李娜, 谢呈辉, 许宏伟
2020, 28(4): 513-522. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190627
摘要(428) HTML (2) PDF(627)
摘要:
农业氨减排是雾霾治理最经济有效的方法,而农田肥料施用造成的氨排放是农业氨排放的重要部分。本研究旨在探讨冬小麦-夏玉米复种体系下土壤氨排放对秸秆还田的响应,为减少农业氨排放和控制雾霾提供理论依据。本试验于2018年6月—2019年6月在陕西关中杨凌地区,对土壤氨排放、0~40 cm土壤无机氮以及产量进行了测定分析。试验采用双因素裂区设计,主区为秸秆还田方式,设不还田(S0)、半量还田(S0.5)和全量还田(S1)3个水平;副区为施肥,设不施肥(F0)、减量施肥(F0.8)、常规施肥(F1)3个水平。结果表明:秸秆还田与施肥及两者互作对夏玉米季土壤氨累积排放量(C)有显著影响。秸秆还田对冬小麦季土壤氨累积排放量无显著影响。整个麦玉复种体系的氨累积排放量为1.31~19.26 kg·hm-2,占施肥量的2.17%~4.69%,各处理之间表现为:S0F1 > S0.5F1 > S1F1 > S0F0.8 > S0.5F0.8 > S1F0.8 > S1F0 > S0.5F0 > S0F0。在不施肥情况下,秸秆还田能增加土壤氨累积排放量,但秸秆还田配施氮肥较不还田处理显著减少土壤氨累积排放量和氨损失率,秸秆全量还田和半量还田之间的氨排放无明显差异。其中S1F0.8和S0.5F0.8处理在整个复种体系中减排效果最为显著,分别较S0F0.8处理(11.62 kg·hm-2)减排38.64%和37.35%。相比于只施氮肥,秸秆还田配施氮肥能显著减少土壤中无机氮,显著提高夏玉米产量6.23%~20.20%,冬小麦产量16.60%~28.17%。通过PCA分析发现,S1F0.8和S0.5F0.8处理是减排增产的最优组合。综合考虑土壤氨排放和作物产量,长期秸秆还田配减量施肥处理,能在保证作物高产的基础上减少土壤氨排放,可在关中地区实施。
低氮胁迫对谷子苗期性状的影响和耐低氮品种的筛选
连盈, 卢娟, 胡成梅, 牛胤全, 史雨刚, 杨进文, 王曙光, 张文俊, 孙黛珍
2020, 28(4): 523-534. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190847
摘要(494) HTML (3) PDF(457)
摘要:
筛选和培育耐低氮能力强的作物品种,是提高作物氮素利用效率,减少氮肥施用量,降低环境污染的有效措施。本研究以45份谷子品种为试材,采用水培的方法,在低氮(0.1 mmol·L-1)和正常氮(5 mmol·L-1)条件下,测定苗高、根长和根数等22个氮效率相关指标,采用综合耐低氮系数法以及基于主成分分析的隶属函数法评价参试谷子品种的耐低氮性。结果表明,与正常氮条件相比,低氮胁迫下,谷子苗期根长、根冠比、地上部氮素生理效率、地下部氮素生理效率、单株氮素生理效率有不同程度提高,其余17个指标都有不同程度降低。两种评价方法均根据45个谷子品种的耐低氮能力将其划分为强耐低氮型、耐低氮型、中间型、较敏感型和敏感型5类。筛选出耐低氮性较强的品种5份,编号分别为11、14、17、35和39。利用GGE双标图对品种-耐低氮相关指标的分析表明,编号39和14的耐低氮品种主要耐低氮性状为地下部干重、地下部鲜重、根长;编号为11、35和17的耐低氮品种主要耐低氮性状为地上部鲜重、叶片数、叶宽、叶长、单株氮累积量、地上部氮累积量、单株干质量、地上部干重、地下部氮累积量、根数、苗高和SPAD。可见不同谷子品种的耐低氮机制存在一定差异,研究结果可为谷子耐低氮品种的选育提供材料基础。
磁化处理促进施氮条件下葡萄氮素的代谢和分布
朱红, 孔令刚, 张志浩, 毕思圣, 凌春辉, 韦业, 颜攀, 王华田, 马风云, 刘秀梅, 唐金, 陈淑英, 丛桂芝
2020, 28(4): 535-544. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190648
摘要(421) HTML (4) PDF(433)
摘要:
以‘夏黑’葡萄扦插苗为试验材料,采用盆栽试验方法,分析了磁化水灌溉后葡萄叶片、茎和根系中不同形态氮素含量、氮素代谢关键酶活性以及不同氮源的贡献率,探讨磁化作用对‘夏黑’葡萄扦插苗生长以及氮素吸收、分配和利用的影响。以15N为外源氮肥,分3次施入土壤中。试验设置4个处理,包括:磁化水灌溉处理、非磁化水灌溉处理、磁化水灌溉+施氮处理、非磁化水灌溉+施氮处理。磁化处理组中利用磁化装置处理灌溉水。结果表明:1)施氮条件下,与非磁化处理相比,磁化处理后葡萄叶片、根系和全株的全氮量提高,但是肥料中15N对不同器官中氮素的贡献率无显著差异;叶片和根系的氮素利用率显著提高;全氮在叶片中分配率显著提高,在茎中的分配率则显著降低。2)与非磁化处理相比,磁化处理后葡萄叶片中谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性显著提高,根系中显著降低。3)与单独施氮相比,磁化水灌溉+施氮提高了土壤氮含量;氮肥中15N利用率提高,损失率降低。由以上研究结果可以看出,磁化水灌溉不仅可提高氮素代谢关键酶活性,而且可提高不同器官中氮素营养的吸收和利用,从而改变了氮素在不同器官中的分布。
基于扩散理论的华北春玉米生理成熟后籽粒脱水过程分析
王金涛, 董心亮, 肖宇, 刘青松, 张冬梅, 韩金玲, 刘毅, 高广瑞, 刘占卯, 孙宏勇
2020, 28(4): 545-557. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190906
摘要(395) HTML (9) PDF(355)
摘要:
玉米机收籽粒可以显著提高玉米的生产效率,是玉米生产的发展方向。生理成熟后的籽粒含水率是决定机收质量的关键,受品种、密度和气候等多种因素影响。准确估算生理成熟后玉米籽粒含水率,进而分析其主要影响因素,最终确定玉米收获时间和筛选适宜机收的品种,对玉米主产区华北的春玉米籽粒机收发展具有重要意义。因此,于2017年和2018年在河北省泊头、南大港、玉田和山西榆次进行了两年田间春玉米试验,每年设置7个共性品种,每个品种3个密度,对生理成熟后籽粒含水率、品种性状、气象和管理要素进行了监测,并利用基于扩散理论考虑空气温湿度的脱水模型对籽粒含水率进行了模拟,进而计算脱水曲线下的面积(AUDDC),用以筛选脱水优异的玉米品种。结果表明,基于扩散理论的籽粒脱水模型对玉米生理成熟后籽粒含水率的模拟效果较好;年份、地点和品种对生理成熟时籽粒含水率(M0)和水分扩散速率(k)具有显著影响,密度对脱水参数影响不显著。逐步线性回归分析得到灌浆期参考作物蒸发蒸腾量(ET0)、最高气温和灌水量对M0具有显著的正效应,生理成熟后30 d内ET0和灌浆中后期降雨对k具有显著的正效应,全生育期降雨对k具有显著的负效应。品种性状中对M0影响最大的为苞叶层数(正效应),对k影响最大的为叶片数(负效应)。通过模型计算得到,生理成熟后10 d华北地区春玉米籽粒含水率可以下降到28%,籽粒含水率下降到25%的概率为50%。由模型计算得到各品种生理成熟后10 d内的AUDDC,与AUDDC平均值比较发现‘京农科728’‘张1453’‘华农887’‘广德5’和‘金科玉3306’为脱水表现优异的品种。
不同品种酿酒葡萄根系抗寒性鉴定
杨豫, 张晓煜, 陈仁伟, 刘兆宇, 李芳红, 冯蕊, 王静, 李红英
2020, 28(4): 558-565. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190787
摘要(370) HTML (5) PDF(501)
摘要:
越冬冻害是制约中国北方酿酒葡萄产业发展的限制性因素之一,葡萄根系的抗寒能力很弱且随品种遗传性状差异而变化。为鉴定不同品种酿酒葡萄根系抗寒性,为葡萄越冬冻害的监测、预警和防御提供理论依据。本研究以贺兰山东麓‘赤霞珠’‘美乐’‘马瑟兰’‘威代尔’‘西拉’‘北玫’‘北红’‘龙眼’8个品种酿酒葡萄根系为试材,测定其在模拟自然降温冷冻过程中的生理响应指标(过冷却点、结冰点、可溶性糖、可溶性蛋白、电导率及半致死温度)。运用相关分析与聚类分析方法,综合评价8个品种酿酒葡萄根系的抗寒能力。研究结果表明:1)可溶性蛋白含量显著影响葡萄根系组织的抗寒性。2)供试的8个品种葡萄根系抗寒能力可分为3类:弱抗寒型(‘赤霞珠’‘美乐’‘西拉’),过冷却点-3.8~-3.2℃,结冰点-2.8~-2.3℃,半致死温度-4.34~-3.19℃;中抗寒型(‘北玫’‘马瑟兰’‘威代尔’),过冷却点为-5.4~-4.4℃,结冰点在-4.1~-3.7℃,半致死温度-5.90~-4.43℃;强抗寒型(‘北红’‘龙眼’),过冷却点在-6.4~-6.3℃,结冰点-5.2~-4.8℃,半致死温度-6.55~-6.11℃。3)根系抗寒能力在不同品种间有显著性差异,8个品种葡萄根系的抗寒能力强弱顺序为:‘北红’ > ‘龙眼’ > ‘北玫’ > ‘威代尔’ > ‘马瑟兰’ > ‘赤霞珠’ > ‘美乐’ > ‘西拉’。过冷却点、结冰点温度可以作为评价葡萄抗寒性的重要指标。研究结果对于完善葡萄抗寒性评价方法及指导防寒减灾工作具有重要意义。
盐碱复合胁迫对水稻种子发芽的影响
金梦野, 李小华, 李昉泽, 黄占斌
2020, 28(4): 566-574. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190750
摘要(345) HTML (2) PDF(716)
摘要:
为研究盐胁迫与碱胁迫复合对水稻种子发芽的影响,采用模拟试验方法,将两种中性盐(NaCl、Na2SO4)和两种碱性盐(NaHCO3、Na2CO3)按照不同比例[NaCl:Na2SO4:NaH:CO3:Na2CO3分别为1:1:0:0(A),1:2:1:0(B),1:9:1:0(C),1:1:1:1(D),9:1:1:9(E)]混合,每个混合比例设不同总盐浓度(50 mmol·L-1、100 mmol·L-1、150 mmol·L-1、200 mmol·L-1),模拟20种盐碱胁迫环境,以去离子水作为对照(CK),研究不同盐碱混合胁迫对水稻种子发芽的影响。结果表明,水稻种子经两种中性盐混合胁迫溶液培养后,与CK相比,发芽率、发芽势、发芽指数的降幅分别为9.2%~74.4%、10.0%~48.9%、5.6%~55.6%,平均发芽时间延长3.2%~96.4%;随胁迫溶液中碱性盐比例的增加,与CK相比,B-E组发芽率分别降低8.9%~96.5%、15.0%~98.0%、7.5%~98.7%、18.9%~95.7%,发芽势分别降低20.0%~94.4%、13.2%~97.8%、3.3%~100%、36.7%~94.4%,发芽指数分别降低16.7%~94.4%、22.2%~100%、16.7%~100%、27.8%~94.4%,平均发芽时间较CK延长0.8~4.5倍,说明中性盐和碱性盐的混合胁迫溶液对水稻种子发芽的抑制作用更强。将在盐碱胁迫溶液中未萌发的水稻种子转移至蒸馏水中培养7 d后,水稻种子的最终萌发率均达73.33%以上,表明胁迫溶液没有破坏水稻种子的活性,只是暂时性抑制了种子的萌发。试验结果表明:与单施中性盐比较,中性盐与碱性盐混合胁迫作用对水稻种子萌发的抑制作用更明显,且在中性盐与碱性盐混合溶液浓度达200 mmol·L-1时,种子发芽率接近0。
农业资源与环境
延安市退耕还林(草)工程对生境质量时空格局的影响
谢怡凡, 姚顺波, 邓元杰, 贾磊, 李园园, 高晴
2020, 28(4): 575-586. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190762
摘要(371) HTML (2) PDF(1019)
摘要:
评估退耕还林(草)工程后生境质量的时空演化特征,对指导下一轮生态修复工程的实施以及协调区域生态系统和社会经济可持续发展具有重要意义。该研究以退耕还林(草)先行试点的陕西省延安市为研究对象,以土地利用/覆被数据为基础,运用InVEST模型评估延安市2000年、2008年和2015年生境质量;结合空间探索性分析方法,探讨生境质量的时空演变格局及其驱动因素。结果如下:1)2000—2015年延安市土地利用变化在退耕还林(草)工程驱动下以耕地向林地和草地的转移为主要特征,林地和草地面积在研究期内增加显著。2)延安市2015年生境质量整体较好,空间上呈现南高北低的格局,且研究期内呈上升趋势,区域平均生境指数由2000年的0.69增加到2015年的0.71。3)区域生境质量表现出显著的正向全局空间自相关,且空间聚类分异特征明显;南部的黄陵县和黄龙县等森林资源丰富地区主要呈现出高高集聚特征,而低低集聚区和高低集聚区交叉分布集中在北部宝塔区、子长县、安塞县、吴起县等城镇及其周边农业生产区。4)退耕还林(草)工程对区域生境质量提升有显著推动作用,因此可以通过优化土地利用格局和结构,尤其是林地草地,构建生态保护和经济发展协调平衡的政策体系,针对区域生态问题系统地提高区域生境质量和生态系统稳定性。
1990—2015年福建省耕地变化的空间格局分析
曲胜秋, 刘艳芳, 银超慧, 张紫怡
2020, 28(4): 587-598. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190653
摘要(387) HTML (2) PDF(458)
摘要:
本文从图斑尺度探究福建省1990—2015年耕地变化的空间格局,除探讨耕地数量变化的空间特征外,重点挖掘耕地变化图斑个体空间属性特征和环境特征,旨在全面反映耕地变化情况,为政府进一步加强耕地保护提供建议。基于土地利用数据和DEM数据,运用数理统计和空间分析等方法,本文从耕地变化整体数量特征、耕地图斑变化属性特征和不同环境下耕地图斑变化特征3个方面开展研究。结果表明:1)2015年福建省耕地面积较1990年减少7.12%。从耕地净变化率空间分布看,耕地净流失区域不断扩大,但流失强度明显下降。25年来全省耕地转移动态度显著下降,反映耕地资源的稳定性提高;耕地转移动态度在空间上呈现东高西低的特点。2)1990—2015年福建省耕地变化图斑的分布方向一致,占用耕地图斑主要集中在东部沿海,而补充耕地图斑空间位置有所变化,逐步转移到东北和东南地区。占用和补充耕地图斑数量上趋于平衡,面积上存在“占大补小”的问题,形状上补充耕地图斑更规则。3)1990—2015年福建省耕地资源呈现出“上山” “上坡” “背阳” “远水”和“相对集中”的趋势。综上,福建省要继续遏制东部沿海地区的耕地流失,提高单块补充耕地的面积,并采取有效措施对海拔较低、坡度较低、向阳和灌溉条件较好的优质耕地进行保护。
基于分数阶微分的盐渍土电导率高光谱估算研究
田安红, 赵俊三, 张顺吉, 付承彪, 熊黑钢
2020, 28(4): 599-607. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190865
摘要(344) HTML (5) PDF(365)
摘要:
传统电导率的反演模型采用整数阶微分(1阶或2阶)的预处理方法,忽略位于分数阶微分处的高光谱反射率信息。因此,本研究提出一种基于分数阶微分的盐渍土电导率高光谱估算方法,以新疆昌吉回族自治州境内的盐渍化土壤为研究靶区,于2017年5月采集0~20 cm的表层土壤样品,利用FieldSpec®3 Hi-Res光谱仪测量盐渍土的野外高光谱,并在实验室化验土壤的电导率理化参数。在Matlab 2019a软件中编程实现0阶-2.0阶的Grünwald-Letnikov分数阶微分计算(阶数间隔为0.1)。分析土壤高光谱与电导率的相关系数曲线在21种微分处的变化规律,选择每阶微分的最大相关系数大于0.5时对应的波长为敏感波长,采用逐步多元线性回归模型对电导率进行预测。结果表明:分数阶微分预处理方法能够把相关系数曲线位于不同分数阶时的变化细节呈现出来,在全波段范围内出现更多的波峰和波谷信息。电导率的8个敏感波长为400 nm、418 nm、567 nm、1 667 nm、2 132 nm、2 193 nm、2 257 nm和2 258 nm。估算电导率的最佳模型位于分数阶1.5阶,其验证集的RPD值为1.99,R2为0.81,RMSE为1.08,该模型因RPD值大于1.8对电导率的估算能力好。本研究探索了电导率在不同分数阶微分处的差异信息,为电导率的估算提供一种新的研究思路,对新疆干旱区盐渍土的改良提供了科学可靠的依据。
沼液施用条件下添加浮萍对稻田氮素流失和Cu、Pb变化的影响
宋蝶, 何忠虎, 董永华, 戴巍, 杨晓磊, 曹林奎, 沙之敏
2020, 28(4): 608-618. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190825
摘要(454) HTML (22) PDF(435)
摘要:
养分流失和重金属积累是沼液还田资源化利用过程中的主要问题。为探讨利用浮萍吸收氮磷、富集重金属的能力调控沼液施用中环境污染问题的可行性,在上海市金山区开展了水稻田间试验,研究沼液施用条件下添加浮萍对稻田氮素流失和Cu、Pb的影响。试验设置4个处理:常规化肥、常规化肥+浮萍、沼液全量替代化肥和沼液全量替代化肥+浮萍,测定并比较了不同处理下稻田田面水氮素浓度变化、径流水氮素流失负荷,土壤、水稻籽粒及秸秆中Cu和Pb含量差异。结果表明:不同处理田面水总氮、铵态氮(NH4+-N)浓度变化趋势基本一致,均在每次施肥后第1 d达到峰值,此后逐日递减,在施肥后第5 d降至峰值的30%以下;硝态氮(NO3--N)浓度峰值滞后3~7 d。稻田中添加浮萍能够显著降低田面水TN含量,沼液全量替代化肥+浮萍处理的TN总径流流失负荷为3.67 kg·hm-2,比常规化肥处理显著降低37.2%。沼液全量替代化肥+浮萍处理土壤Cu和Pb含量为22.65 mg·kg-1和49.05 mg·kg-1,与其他处理间无显著差异;但土壤有效态Cu和Pb含量较常规化肥处理显著提高18.6%和17.5%。不同处理水稻秸秆Cu和Pb、籽粒Pb含量无显著差异,但沼液全量替代化肥+浮萍处理水稻籽粒Cu含量较沼液全量替代化肥处理显著减少41.1%。综上,沼液施用条件下添加浮萍可以降低稻田氮素流失,在控制土壤、籽粒和秸秆中重金属Cu和Pb含量增加方面具有一定效果,在短期内可以作为沼液还田模式下水体和土壤污染有效的调控手段。