神府煤田非硬化道路不同侵蚀期输沙特征

神府煤田生产过程中形成的非硬化道路具有复杂的下垫面条件,道路表面由于长期碾压而形成一定厚度的浮土颗粒,结构松散,抗冲蚀性差,浮土层下碾压路面土壤容重高,抗蚀性高,因此,降雨条件下路面侵蚀亦表现出不同的差异性.本文采用野外模拟降雨试验方法对坡度3°、6°、9°、12°非硬化道路不同侵蚀期的输沙过程及输沙速率与侵蚀因子的关系进行研究.结果表明:浮土层土壤在面蚀期出现了第一个输沙峰值,坡度为3°时只存在面蚀过程,输沙速率平均变异系数为0.07;6°~12°坡度下各次降雨均在产流后15 min左右开始细沟发育,雨强大于1.5 mm·min-1时,面蚀期输沙过程线波动性较明显,但不同坡度间(6°、9°、12°)变异度差异不大(0.20、0.19、0.16),雨强对输沙速率的影响强于坡度.细沟侵蚀期输沙过程线有波动,但波动性明显小于面蚀期,6°、9°、12°坡下平均输沙变异系数分别为0.05、0.09和0.10,细沟发育多,且沟宽而浅.面蚀期和沟蚀期的输沙速率均与雨强和坡度呈显著的幂函数关系.稳定输沙速率与径流率和含沙量呈显著线性关系.     

砾石对红壤工程堆积体边坡径流产沙的影响

为探究砾石对红壤工程堆积体边坡降雨侵蚀的影响,基于室内模拟降雨试验,在1.0、1.5、2.0、2.5 mm/min雨强条件下,以土质边坡为对照,研究了10%、20%和30%的砾石质量分数红壤工程堆积体边坡的径流特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明：1）砾石质量分数对稳定径流强度的影响存在阈值,在雨强 > 1.0 mm/min时稳定径流强度随砾石质量分数的增加先减小后增大,在1.0 mm/min雨强时则表现为先增大后减小,且均在10%砾石质量分数下达到极值;2）雨强1.0 mm/min时,径流为缓流,砾石促进径流流动,使弗汝德数增大24.5%-87.8%,雨强2.0、2.5 mm/min时,径流为急流,砾石延缓径流流动,使弗汝德数降低4.2%-13.0%;3）侵蚀速率随产流历时变化过程受砾石质量分数和雨强的影响,雨强越大,砾石质量分数越低,边坡越易发生细沟侵蚀且伴随重力崩塌现象,侵蚀速率呈多峰多谷变化趋势;4）1.0 mm/min雨强时,砾石存在加剧了土壤侵蚀,产沙增幅达28.7%-50.5%;雨强 > 1.0 mm/min时,砾石减沙效益为5.0%-64.4%;5）径流功率是描述红壤工程堆积体侵蚀动力机制最优参数,其可蚀性参数及发生侵蚀临界径流功率从大到小对应的砾石质量分数均为10%、0、20%和30%。研究成果可为红壤区开发建设项目水土流失治理及侵蚀预测模型提供科学依据。     

模拟降雨条件下含砾石红壤工程堆积体产流产沙过程

生产建设项目开发过程中形成的工程堆积体具有特殊的结构和复杂的物质组成,坡面侵蚀特征明显有别于一般农地.采用室内人工模拟降雨试验方法,研究降雨强度对红壤区不同砾石含量(0%、10%、20%、30%)工程堆积体产流产沙过程的影响.结果表明: 坡面产流开始时间随降雨强度和砾石含量的增大而减小,减幅分别为48.5%～77.9%和4.2%～34.2%,且与降雨强度呈显著的幂函数关系.坡面径流流速和径流率均随产流历时呈先上升随后趋于稳定的变化趋势,降雨强度是其主要影响因素,砾石含量对其影响不显著.砾石对径流量的影响存在一个10%左右的阈值,1.0 mm·min^-1雨强、10%砾石含量时坡面产流量最小;雨强＞1.0 mm·min^-1时,10%砾石含量坡面产流量最大.随雨强增大径流量增加10%～60%.坡面含沙量在产流前6 min急剧下降后趋于稳定,随砾石含量增大,降雨强度对含沙量的影响减小.雨强＞1.0 mm·min^-1时,砾石具有显著的减沙效应,产沙量与降雨强度和砾石含量呈显著的线性函数关系.     

黄土丘陵沟壑区黄土坡面侵蚀过程及其影响因素

降雨强度、坡长、坡度是影响坡面产流产沙的重要因素。为定量分析降雨强度、坡长、坡度对黄土丘陵沟壑区安塞黄土坡面侵蚀过程的影响,本研究基于室内人工模拟降雨试验,分析2个坡长(5、10 m)、3个坡度(5°、10°、15°)、2个降雨强度(60、90 mm·h^-1)下安塞黄土坡面产流产沙规律。结果表明: 初始产流时间随坡长增加呈减小趋势,但总体变化不大;初始产流时间随降雨强度增加而减小,与60 mm·h^-1相比,90 mm·h^-1下缩短5.7～18 min;10°坡度上的径流起始时间最快。随降雨历时延长,产流率先快速增加,最终逐渐稳定在某一产流率值上下波动;产沙率在产流初期短时间内突然升高,达到最大值后减小,再逐渐达到稳定。产流率和产沙率随坡长和降雨强度的增加而增加,但随坡度变化规律不明显。随着降雨强度、坡长和坡度的增加,总产沙量相应增加。在降雨强度90 mm·h^-1时,坡长和坡度分别为10 m和15°的坡面产生了细沟,导致总侵蚀量最大(11885.66 g)。降雨强度为60 mm·h^-1时,随着坡长增加单位面积侵蚀量减小,在5～10 m坡段存在临界侵蚀坡长。坡长、坡度和降雨强度对坡面径流过程均有促进作用,降雨强度、坡长和两者之间交互作用对产流率和总侵蚀量的贡献率较大,其中,对产流率贡献最大的影响因素是降雨强度,贡献率为49.8%;坡长对总侵蚀的贡献率最大,为37.8%。     

次降雨条件下坡度对坡面产流产沙的影响

以野外径流小区的次降雨产流产沙数据为基础,对不同次降雨条件下坡面产流产沙随坡度的变化规律进行研究.结果表明:降雨性质的差异对坡面产流随坡度而变化的影响较小,在研究区的6场次降雨中,坡面产流量随坡度的变化规律基本一致,坡面径流量均随坡度增大而增大,但坡面径流量随坡度增加而增加的趋势较弱,这主要由降雨量与入渗量之间的转化程度所决定;次降雨性质对不同坡度的坡面产沙规律有重要影响,一般情况下存在临界侵蚀坡度,但临界坡度不是唯一值,而是随着降雨特性的不同而不同,临界侵蚀坡度随径流量的增大而增大,临界坡度较大时,坡面产沙量随坡度变化而变化的趋势也往往较大.     

半干旱黄土丘陵沟壑区降水特征值和下垫面因子影响下的水土流失规律

水土流失是多种因素交互作用的结果,尤其在半干旱黄土丘陵沟壑区更具有典型性。选择定西市安家沟小流域(35°35′N,104°39′E)为典型区域,在其阴坡中部布设了15个径流小区,包括5种土地利用类型(农田、牧草地、灌丛、乔木林、自然草地)和3个坡度(10°、15°2、0°),进行径流、侵蚀和降雨前期土壤水分的测定。利用偏相关和方差分析等统计方法,研究了降水特征值及不同下垫面因子对水土流失的影响规律。结果表明,在黄土丘陵沟壑区:①径流量主要受降水量、最大30min雨强、以及降水量与最大30min雨强之积的影响。影响侵蚀量的决定性降水因子为降水量和最大30min雨强的乘积PI30与最大30min雨强,而与降水量、平均雨强的相关性较差;②坡度在10°~20°范围内的变化对径流量没有显著影响,而对侵蚀量有显著影响,在该范围内随着坡度的升高侵蚀量增加(尤以15°~20°范围内增加较快);③土地利用类型是影响径流侵蚀的一个极其关键的因素。在坡度和土地利用类型双重作用下,以土地利用为主导因素,坡度作用次之。即在一定范围内,人为扰动强烈且坡度高的农田和人工草地最易遭受土壤侵蚀;④径流与侵蚀主要与表层0~20cm的土壤水分呈正相关关系,而与下部其他层次土壤水分无明显相关关系。     

毛竹扩张的生态后效:凋落物水文功能评价

为评价毛竹扩张对次生常绿阔叶林凋落物水文功能的影响,在江西大岗山收集毛竹林和邻近的次生常绿阔叶林凋落物,采用模拟降雨法和浸泡法,测定了凋落物阻滞径流时间、截留降雨量和持水量(率)等水文功能指标。结果表明:当降雨强度为0.5、1.0、1.5mm·min-1,坡度为10°、25°、40°时,2种森林凋落物阻滞径流的时间均随雨强和坡度增加而提前,但在同等条件下毛竹林产流的时间比常绿阔叶林要迟;2种森林凋落物截留量与降雨历时的关系都可用一级动力学模型Nt=N0(1-e-kt)进行较好的拟合,最大截留量N0随降雨强度增大而增大,随坡度增大而减小,但同一条件下毛竹林凋落物最大截留量N0较常绿阔叶林大;毛竹林凋落物的最大持水率和最大持水量分别为267.51%和7.41 t·hm-2,常绿阔叶林对应的值为244.33%和5.27 t·hm-2,前者比后者分别高出9.49%和40.60%。研究表明,毛竹扩张导致常绿阔叶林转变成毛竹林后,凋落物的水文生态功能增强。     

神府东胜煤田弃土弃渣体径流产沙过程的野外试验

采用野外模拟降雨试验方法,研究了神府东胜煤田开采造成的弃土弃渣体产流产沙规律及其减水减沙效益.结果表明： 随降雨强度的增大,弃土弃渣体产流的起始时间呈递减趋势,且差异达几倍至十几倍.弃渣体比弃土体更快到达稳定流速,平均流速大小为弃土体>沙多石少弃渣体>沙少石多弃渣体.弃土弃渣体产流6 min后的径流率达到稳定,与降雨强度呈显著相关.弃土弃渣体侵蚀主要发生在产流开始后的前6 min,弃土体产流后前6 min的平均含沙量是6 min后的0.43～4.27倍,弃渣体为1.43～54.93倍.弃土体和沙多石少弃渣体径流量与降雨强度呈线性函数关系,沙少石多弃渣体呈幂函数关系.弃土体和沙少石多弃渣体的次侵蚀量与降雨强度之间分别呈指数函数和幂函数相关.弃土体侵蚀量与径流量呈线性函数关系.在降雨强度为1.0和1.5 mm·min^-1条件下,弃渣体采用鱼鳞坑及植被防护的产流滞后降雨时间为24 min,减水效益为29.5%～52.9%,减沙效益为85.7%～97.9%.     

水蚀风蚀交错区退耕坡面植被利用对产流产沙的影响

为有效利用水蚀风蚀交错区退耕封育坡面植被,确定合理的植被利用强度非常必要.本试验选取黄土高原水蚀风蚀交错区典型小流域——六道沟小流域为试验区,在多年退耕封育坡面布设径流小区,通过人工模拟降雨试验,研究植被地上部分在不同利用强度下各坡度(10°、20°和30°)坡面产流、产沙变化特征,以确定合理的利用强度. 结果表明: 次降雨过程中径流速率大体可分为两个阶段:初期迅速增长阶段和中后期增长变缓或趋于准稳定阶段.侵蚀速率的变化趋势因坡度的不同而略有差异.利用强度对产流量有显著影响,产流量随利用强度的加强而增加.坡度对侵蚀量影响显著,侵蚀量表现为20°坡面＞30°坡面＞10°坡面.以植被地上部分未利用小区为对照,相对增水量和相对增沙量均随利用强度加强而增加.结合降雨资料推测,退耕15年左右坡面植被地上部分盖度达到25%时,坡面年土壤侵蚀量基本低于容许土壤流失量.应重视该区20°坡面植被的恢复治理工作.     

基于水蚀预报模型的黄土高原水平阶减流阻蚀效应模拟

黄土高原是我国土壤侵蚀最严重的地区,如何合理开展坡改梯工程对防治水土流失具有重要意义。本研究应用WEPP模型模拟坡面尺度降雨—侵蚀过程,模拟分析径流小区(10 m坡长)在不同坡度的水土流失特征和二阶、三阶水平阶在不同台面宽度(1,1.5,2 m)的减流阻蚀效应。结果表明:1)坡面尺度上,径流量和侵蚀量随坡度增加而增加。坡度达到20°时,径流量随坡度增加保持稳定,产沙量增加趋势渐缓;2)与坡面小区对比,二阶和三阶水平阶随台宽增加对地表径流调控率分别从6.5%增加到61.2%,从10.1%增加到69.7%;二阶水平阶在中(1.0 mm/min)、大(1.5 mm/min)雨强下,台面宽度大于1.5 m时产沙量小于坡面,泥沙调控率从1.1%增加到68.8%,三阶水平阶泥沙调控率从1.4%增加到82.3%;3)依据单位台宽减沙量,合理设计水平阶,使其减沙效益最大化。小雨强(0.5 mm/min)时,二阶、三阶水平阶的台面宽度达到1.5 m和1 m时可发挥优良的水土保持效果;中雨强(1.0 mm/min)时,台宽1.5 m的三阶水平阶效果最佳;大雨强(1.5 mm/min)时,则以2 m台宽的三阶水平阶效果更好。应用WEPP模型为定量评价工程措施的水土保持效益提供技术支撑。     

Diversification practices reduce organic to conventional yield gap

Agriculture today places great strains on biodiversity, soils, water and the atmosphere, and these strains will be exacerbated if current trends in population growth, meat and energy consumption, and food waste continue. Thus, farming systems that are both highly productive and minimize environmental harms are critically needed. How organic agriculture may contribute to world food production has been subject to vigorous debate over the past decade. Here, we revisit this topic comparing organic and conventional yields with a new meta-dataset three times larger than previously used (115 studies containing more than 1000 observations) and a new hierarchical analytical framework that can better account for the heterogeneity and structure in the data. We find organic yields are only 19.2% (±3.7%) lower than conventional yields, a smaller yield gap than previous estimates. More importantly, we find entirely different effects of crop types and management practices on the yield gap compared with previous studies. For example, we found no significant differences in yields for leguminous versus non-leguminous crops, perennials versus annuals or developed versus developing countries. Instead, we found the novel result that two agricultural diversification practices, multi-cropping and crop rotations, substantially reduce the yield gap (to 9 ± 4% and 8 ± 5%, respectively) when the methods were applied in only organic systems. These promising results, based on robust analysis of a larger meta-dataset, suggest that appropriate investment in agroecological research to improve organic management systems could greatly reduce or eliminate the yield gap for some crops or regions.     

不同生育期持续干旱对玉米的影响及其与减产率的定量关系

为了探究不同生长阶段土壤水分含量持续下降过程对玉米生长发育和产量形成的影响,通过设置遮雨棚人工控水试验,分析不同生长阶段持续干旱条件下玉米株高、叶面积指数(LAI)、光合性能、地上生物量和产量等生理生态指标的动态变化.试验因素为控水时段和控水持续时间,从拔节普遍期开始分别控水20(T₁)和27 d(T₂),从抽雄普遍期开始控水20(T₃)和27 d(T₄),加上不控水对照(CK),共5个处理.结果表明: 持续干旱导致植株叶片卷曲、打绺,下部叶片衰老加快,对LAI影响较大,从而降低生物量的累积与籽粒产量.T₁～T₄处理结束时LAI分别为CK的74.9%、68.2%、60.5%和48.3%.玉米植株在经历持续控水后,叶片最大净光合速率(P_{n max})逐渐下降,T₁(T₃)和T₂(T₄)处理结束时P_{n max}分别降至CK的23%及不足10%,复水2周后,P_{n max}能恢复到CK的90%左右.T₁和T₂处理产量较CK分别下降18.5%和24.0%,T₃和T₄处理分别减产41.6%和45.8%.抽雄期持续干旱对玉米地上生物量及产量构成的影响大于拔节期干旱.干旱程度(D)能够定量表示土壤干旱状况,与玉米减产率存在线性定量关系,可通过计算D来预测玉米的减产情况.     

激光810大豆高产稳产性分析

笔者运用激光技术选育出了激光810大豆,亩产400kg以上,并分析了激光810高产稳产性的原因。     

Epistatic gene effects on the yield of the parents of F1, F2, BC1 and BC2 progeny

The genetic analysis of 5 tomato hybrids (Danubius F₁, Luna F₁, Lido F₁, Balkan F₁ and Mi-10 F₁) was made. We produced their F₁, F₂, BC₁ and BC₂ generations and analysed their yield (on the first three flower branches) as well as some of the yield components of tomato fruits (mean fruit weight, mean fruit weight on the first flower branch, fruit length, fruit width, and number of locules). In order to estimate the gene effects, we applied the additive-dominance mode with three and six parameters. Epistatic gene effects were estimated by applying the six-parameter mode (Mather and Jinks 1982). As for yield and yield components, there were significant differences between the mean values of parents and their progeny. On the basis of the investigated genetic parameters, the obtained results suggested that the additive and dominance gene effects prevailed in the yield and yield components (Danubius F₁, Luna F₁, Lido F₁, Mi-10 F₁), whereas epistatic gene effects were excluded. As for the hybrid Balkan F₁, we recorded significant gene effects, both the additive and the dominance ones in the yield inheritance: additive x additive and dominance x dominance (with the negative sign). The estimated values of the epistatic gene effects were the most prominent in inheriting the feature average fruit weight on the first flower branch — additive x dominance gene effects. They represented the most frequent type of the interallele interaction recorded in the investigated hybrids.     

Lithium toxicity in seedlings of three cool season grasses

Summary Lithium toxicity in seedling of crested wheatgrass (Agropyron desertorum), Sherman bluegrass (Poa ampla), and Whitmar wheatgrass (Agropyron inerme) was investigated in 2 potted soil studies. Yields of roots and shoots were unaffected at 2.5 and 5 ppm but were significantly (P<0.05) depressed at 15 and 60 ppm. Li was much higher in the herbage than in the roots of grasses grown in Li treated soils. Species tolerancy to Li appeared to be: crested wheatgrass > Sherman bluegrass > Whitmar wheatgrass.The research is a cooperative investigation of the USDA, Science and Education Administration, Agricultural Research, and the Oregon State Agric. Exp. Sta., Squaw Butte Experiment Station, Burns, Technical Paper No. 4974 of the Oregon State Agric. Exp. Sta.     

Variability in yield and yield component responses to genistein pre-incubated Bradyrhizobium japonicum by soybean [Glycine max (L.) Merr] cultivars

The sub-tropical legume, soybean [Glycine max (L.) Merr.], has lower grain yields at low temperatures, mainly due to reduced nitrogen fixation. The isoflavone genistein has been identified as one of the major compounds in soybean seed and root extracts responsible for inducing the expression of the B. japonicum nod genes. A 2-year field study was conducted in 1997 and 1998 with 11 soybean cultivars recommended for Québec, and representing a range of yield potentials and maturity groups. The objective of this study was to assess the variability among soybean cultivar maturity groups in terms of response to genistein application under Canadian short season and cool-spring conditions. The experiments were organized in a randomized complete block design with three replications. The two genistein treatments included B. japonicum inoculant pre-incubated with 20 m genistein and B. japonicum inoculant only. The inoculants were applied into the furrow at the time of planting. The results of this study showed that genistein pre-incubated B. japonicum increased soybean grain yield and protein content over two years. In 1998, pod number per plant^–1 and seed number plant^–1 were also clearly increased. When 20 m genistein was applied in 1998, cultivars in the late maturity group had 28 and 70% more shoot and total protein content, respectively, than the early maturity groups with or without genistein, or the late maturity without genistein, in 1998. There was no interaction between genistein application and soybean cultivar in this study, indicating that both early and late maturing cultivars responded similarly to genistein pretreated inocula. Pre-incubation of B. japonicum with genistein can increase N₂ fixation potential in short season areas. Key words: Soybean, cultivars, genistein, yield, and yield components     

云南不同类型一季稻产量形成及其与气象因子的关系

利用云南省14个不同海拔农业气象观测站1994-2010年水稻大田发育期和产量观测资料,研究水稻产量形成及气象因子对低产水稻产量构成因素的影响;根据14个站点水稻产量构成因素的系统聚类分析结果和水稻类型,将水稻分为低产粳型、低产籼型、高产粳型和高产籼型4个类型.对这4类水稻产量构成因素的分析结果表明,单位面积颖花量与产量呈极显著正相关,低产粳型水稻产量主要受结实率和颖花量影响,其他3类颖花量对产量影响较大.低产粳型水稻主要受低温的影响,孕穗期低温降低颖花量和有效穗数,孕穗期和抽穗开花期低温增加空壳率,以平均气温、平均最高气温和冷积温的影响较大;乳熟前期较低的平均气温增加秕谷率,同时降低千粒重.低产籼型水稻产量构成因素受多种气象因子的综合影响明显;分蘖期和拔节期一定程度的增温不利于增加低产籼型水稻有效穗数,而分蘖期较多的日照时数和较大的平均气温日较差有利于有效穗数的增加,分蘖期和拔节期气温和日照时数与每穗粒数的关系呈“抛物线型”;低产籼型水稻空壳率一定程度上受抽穗开花期低温的影响,而乳熟前期高温少雨不仅增加秕谷率,还导致千粒重明显下降.     

冬小麦高产高效群体的年际间稳产性能

以冬小麦品种‘泰农18’为试验材料,设置传统农民管理习惯的农户模式(T₁)、不计肥水和人工等投入以获得高产的高产模式(T₂)和优化种植密度、播期、肥水管理运筹的高产高效模式(T₃)3种种植模式,于2012年10月—2016年7月连续4个小麦生育季,研究了不同种植模式小麦主茎与分蘖成穗特性、不同年份的光合有效辐射截获、利用、光合产物分配等光能利用特性和产量差异,结合年际间的光、温、水等生态因子分布差异,分析了高产高效群体的稳产性能.结果表明: 冬小麦不同生育时期内的光、温、降雨等生态因子的总量和各生育时期分布存在较大变异.T₁、T₂、T₃模式主茎穗的比例分别为38.9%、58.7%、66.9%,表明T₁、T₂、T₃模式在群体结构构建上分别是以分蘖穗为主、主茎穗和分蘖穗并重、主茎穗为主.T₂模式的生物量和产量最高,T₁最低,T₃模式自孕穗期之后,尤其是在开花14 d后仍能维持较高的叶面积指数、光能截获率和截获量、群体光合速率,并具有较高的干物质分配能力,使其在干物质积累相对偏低的情况下仍可获得高产.T₃模式花后的叶面积指数、光能截获率和截获量以及光合速率等的年际间极差、标准差、变异系数均小于T₁和T₂模式,由此也保证了T₃模式生物产量的稳定.相关分析表明,以主茎成穗为主的T₃种植模式能够有效应对年际间气候变化并实现稳产,关键是具有年际间稳定的生物产量.