基于秸秆还田条件下的黄灌区稻旱轮作土壤硝态氮淋失特征研究

宁夏引黄灌区农田面源污染较为严重,区内大部分排水沟水质为劣Ⅴ类,其主要污染物硝态氮与铵态氮。设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm~2(T1,半量还田)和9000 kg/hm~2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60、90cm土层的硝态氮流失量。2009—2013年的试验结果表明:秸秆还田能够减少土壤30cm土层的硝态氮淋失。与对照硝态氮淋失量(15.76 kg/hm~2)相比,T1(13.76 kg/hm~2)与T2(13.74 kg/hm~2)均达到显著差异(P0.05),淋失量分别减少12.71%和12.84%,T1与T2没有达到显著差异。秸秆还田对土壤硝态氮淋失的影响效应主要体现在30cm土层处,10、20、60与90cm土层处的处理与对照都没有达到显著差异。秸秆还田提高了30cm土层的土壤有机质与土壤总氮,与对照(13.78 g/kg)相比,T1与T2土壤有机质分别提高0.89 g/kg和1.24 g/kg;试验结束后,对照、T1和T2的总氮是达到0.64、0.66和0.69 g/kg,与对照相比,处理分别提高了2.76%和6.83%。秸秆还田有助于作物增产,T1与T2的水稻平均增产9.24%和10.37%,小麦增产10.11%和11.51%。     

小麦进化过程中叶片气孔和光合特征演变趋势

根据小麦属内种间的进化关系选取21种小麦品种为实验材料,研究了小麦进化过程中气孔特征和光合特征的演变趋势。结果表明,无论是A,B,D染色体组还是A,G染色体组,气孔长度、宽度、周长、面积均随倍性水平的升高而呈增大趋势,而气孔指数无显著变化;A,B,D染色体组气孔密度随倍性升高呈减少趋势。二倍体小麦的Pn值最高,六倍体小麦的Fv/Fm值较高,二倍体小麦叶片叶绿素含量显著高于四倍体和六倍体小麦。不同倍性小麦的净光合速率与气孔导度间均存在极显著相关关系,表明气孔传导力是小麦光合能力的主要限制因素之一。气孔导度与单一气孔特征之间无显著相关关系。A,B,D染色体组不同倍性小麦叶片气孔密度差异显著,其大小顺序为二倍体〉四倍体〉六倍体;A,B,D染色体组不同倍体小麦叶片的气孔长度、宽度、周长、面积差异显著,顺序均为六倍体〉四倍体〉二倍体,气孔密度降低可能是A,B,D染色体组六倍体小麦光合能力降低的原因。随着倍性的升高,小麦的抵抗光抑制能力越强,因此光化学能转换效率可能不是小麦进化过程中光合能力变化的原因。A,B,D染色体组中二倍体的叶绿素含量显著大于四倍体和六倍体,而A,G染色体组中倍体间叶绿素含量差异不显著,说明叶绿素的降低可能是A,B,D染色体组六倍体光合能力降低的原因之一。     

宁夏引黄灌区秸秆还田对麦田土壤硝态氮淋失的影响

以宁夏引黄灌区为例,探索秸秆还田条件下冬小麦土壤硝态氮淋失规律。试验设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm2(T1,半量还田)和9000 kg/hm2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60cm和90cm土层的硝态氮流失量。结果表明:硝态氮(纯N)淋失量6.26—12.85 kg/hm2,是冬小麦施用化肥氮量的2.78%—5.71%。与对照CK相比,T1和T2在10cm土层减少0.09%和3.97%;20cm土层减少8.51%和9.81%;30cm土层减少2.25%和10.34%;60cm土层减少23.85%和13.08%;90cm土层减少27.65%和20.73%。10cm和20cm土层,处理与对照以及处理之间均未到显著性差异(P0.05);30cm处理,T1与CK以及T1与T2未达到显著性差异,但T2与CK达到显著性差异表明全量还田效果最好;60cm土层,处理与对照、以及处理之间均达到显著性差异;90cm土层,处理与对照之间达到显著性差异,处理之间未达到显著性差异。硝态氮淋失主要发生在冬小麦返青至灌浆期间,占全生育期淋失量的52.95%—67.79%。T1、T2冬小麦产量增产率分别为10.11%与11.51%。可见,稻秆还田能够减少灌区土壤硝态氮淋失量。     

施用有机肥对高砷红壤中小白菜砷吸收的影响

通过盆栽试验,研究了施用猪粪和鸡粪条件下红壤中的砷对小白菜生长和吸收的影响及土壤有效态砷含量的变化.结果表明：向高砷红壤中施用猪粪和鸡粪两种有机肥均使小白菜的生物量有不同程度的增加,其中,施用猪粪处理的小白菜生物量显著高于对照处理(P<0.05);猪粪和鸡粪两种有机肥的施用可导致土壤有效砷含量明显提高,施用猪粪后土壤有效砷含量增幅达394.9%～1033.6%,而施用鸡粪的土壤有效砷含量增幅为30.4%～94.1%; 施用有机肥明显促进了小白菜对砷的吸收,其中猪粪处理下小白菜的砷吸收量比对照增加20.7%～53.9%. 根据本研究结果,对砷含量较高的高风险农田,施用猪粪、鸡粪等有机肥可能会在一定程度上提高土壤有效砷含量和作物对砷的吸收量,使农产品质量和环境风险增加.     

不同气象数据空间内插对区域玉米生长模拟结果的影响

作物模型区域模拟已成为作物模型应用的一个新方向。运用作物模型进行区域研究时,遇到的问题之一就是输入模型的空间数据质量问题,研究不同空间内插法获得的气象数据对作物模型区域模拟结果的影响,可以为区域模拟对输入数据的敏感性研究提供一定的参考。利用区域校准的CERES-Maize模型,将3类内插方法(几何内插、统计内插、动力模型内插)产生的网格化天气数据分别输入到CERES-Maize模型中,模拟了50km×50km网格水平下1961—1990年我国玉米生产状况,并选取1980—1990年模拟的平均产量与同期农调队调查产量进行比较,以了解区域模拟中,不同空间内插方法所得的逐日气象数据对区域模拟结果的影响。结果表明:(1)作物模型区域应用时,所采用的3种内插方法都能满足作物模型区域模拟对网格化天气数据的要求,采用3种天气数据的区域模拟结果都能反映出玉米平均产量的空间变化特征,与网格调查平均产量之间具有极显著的相关关系,但采用不同内插天气数据对模拟结果造成了8%以内的偏差。(2)采用不同内插天气数据,在进行作物区域模拟时,各方法的模拟结果之间呈极显著的相关关系,但这些模拟结果之间,在全国大部分地区是差异显著。     

二倍体小麦种间气孔与光合特征差异

选取5个二倍体小麦种为实验材料,利用数码图像显微镜处理系统、气体交换参数测定系统和叶绿素荧光动力学参数测定系统,研究了二倍体小麦种间气孔特征与光合特性的差异.结果表明,二倍体小麦种间气孔和光合特征存在较大的差异:其中S基因型(Ae.Sect.Sitopsis)的气孔长度、周长和面积最大,而其宽度、密度和气孔指数却是最小的;D基因型(Ae.Tauschii)的气孔宽度、密度和气孔指数最大,而其长度、周长和面积却是最小的;D基因型(Ae.Tauschii)的净光合速率最大,而S基因型(Ae.Sect.Sitopsis)的净光合速率最小.气孔周长与气孔面积呈显著正相关关系,而气孔密度与气孔面积呈显著负相关关系.二倍体小麦的净光合速率与气孔导度呈显著正相关关系,同时气孔限制值的变化趋势与细胞间隙CO2浓度的变化趋势相反,说明二倍体小麦的光合能力主要受气孔限制.在几个种中,乌拉尔图小麦(T.urartu)具有较高的净光合速率和气孔导度,同时细胞间隙CO2浓度最低,气孔限制值最大,在光合能力和耐光抑制方面有较明显的优势;而野生一粒小麦(T.boeoticum)则在光合能力和耐光抑制方面不存在优势.同时,乌拉尔图小麦(T.urartu)的叶绿素含量最高,而野生一粒小麦(T.boeoticum)最低,叶绿素含量可能也是造成二倍体种间光合能力差异的原因之一.     

微生物技术修复水污染的研究进展

微生物技术修复水污染以其效率高、成本低、无二次污染等特点日益受到人们的重视.从新茵株、新工艺上简述了微生物技术在修复水体有毒有机物(多环芳烃类为代表)污染、重金属污染以及富营养化治理工程中的研究成果及发展方向,提出了微生物修复研究中存在的问题并对今后的研究重点进行了展望.     

基于欧氏距离的农业可持续发展评价理论构建与实例验证

基于欧氏距离构建了农业可持续发展评价理论体系,包括农业可持续发展模型、评价函数、评价等级、目标系统、零系统与评价指标框架。选取宁夏吴忠市2000—2012年数据开展了实例验证,可持续发展指数(ASDI)范围是[0.65,0.70],呈现平缓上升趋势,呈现中持续发展状态。评价结果基本反映了农业系统情况,表明基于欧氏距离构建农业可持续发展评价方法是可行的。该方法的创新性与优势表现在:一是具有可靠的方法论;二是构建了农业可持续发展模型,引入目标系统与零系统概念,建立了农业可持续发展评价参照系,提升了评价的可控性;三是数学函数中隐含了指标权重,回避专家打分法引起的误差或错误,也回避了由于指标增减中指标权重不得不重新赋值的专家打分法缺陷;四是可持续发展评价指数采用函数模型转换,把欧氏距离转换成百分数值一方面易理解,另一方面不同系统的指数值能够进行相互比较。宁夏吴忠农业可持续发展水平偏低的主要原因是氮肥施用量高、秸秆还田率低、复合肥或专用肥比例低、保护性农作技术推广不够、土壤有机质低以及农村人均收入偏低等。     

外源二甲基砷对油菜生长及土壤中砷生物有效性的影响

通过盆栽试验研究了土壤中添加外源二甲基砷(DMA)对油菜(Brassica campestris)生长及土壤中砷生物有效性的影响.结果表明:随着外源DMA添加量的增加,油菜的出苗率和生物量均在一定程度上表现出了低浓度促进而高浓度抑制的现象.当外源DMA添加量达到90 mg·kg-1时,第2季盆栽油菜的出苗率和生物量与对照相比分别下降了9.5%和57.0%,表明DMA对油菜生长的影响具有长期性;随着外源DMA浓度的增加,土壤中有效态砷及油菜体内的砷含量均表现出增加的趋势,相关性分析表明,该三者间具有极显著相关关系;添加入土壤中的DMA主要发生去甲基化作用,产物主要为As(V)及少量的As(Ⅲ),且随着外源DMA添加量的增加,As(V)和As(Ⅲ)的浓度均表现出增加的趋势.     

国家尺度区域农业系统协调度评价

区域农业系统协调是农业持续高效发展的重要前提,也是构建和谐社会的主旋律.以数理统计学上的方差、平均数和变异系数原理为基础,构建了区域农业系统协调度评价的理论体系,其突出优点是既考虑指标间集中性,同时又考虑了离散性,评价结果更加客观科学.区域农业系统协调理论包括协调度概念、功效函数、功效系数、协调函数、协调度、协调度变化区间和协调等级等,核心是协调度与协调等级.区域农业系统评价指标体系的构建采用改进专家调查法,从生态、经济和社会子系统共筛选出29个评价指标.选取1990～2003年资料,对国家尺度区域农业系统协调度进行评价研究.研究结果表明:国家区域农业系统协调度呈现上升发展趋势,1997年从失调转向协调,2000年从弱度协调转向低度协调,总体呈现好转状态.经济子系统的协调等级从1990年的极度失调1级逐渐上升到2003年的高度协调9级.社会子系统的协调度在1990～2000年,从1级上升至8级协调等级,2001年下降6级,2002和2003两年上升至7级.生态子系统的协调等级由1990年的为中度失调3级,上升到2003年低度协调7级.1990～1992年,系统失调是由于生态、经济和社会子系统均处于失调状态;1993～1996年,系统失调是由于经济和社会子系统处于失调状态,生态子系统是弱度协调;1997～2003生态、经济和社会子系统的协调发展,系统转入协调状态,其中经济子系统贡献最大,成为决定系统协调度高低的主要原因,此时生态和社会子系统对区域农业系统协调发展有一定的制约作用.因此,发展农村经济,重视生态环境建设,构建和谐社会,是推动国家尺度区域农业系统协调发展的重要途径.