不同施氮量下灌水量对小麦耗水特性和氮素分配的影响

研究了不同施氮量条件下灌水量对高产小麦耗水特性和氮素分配利用的影响。设置4个施氮水平:0kg·hm-2(N0)、120kg·hm-2(N1)、210kg·hm-2(N2)和300kg·hm-2(N3),在每个施氮水平下设置4个灌水量处理:不浇水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)、底墒水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水量60mm。结果表明:(1)在N0水平下W0处理日耗水量以拔节至开花期最高,在N1水平下,拔节至开花期日耗水量与开花至成熟期的无显著差异。同一施氮水平下,小麦开花后总耗水量、耗水模系数和日耗水量随灌水量的增加而提高,但产量随灌水量的增加先升高后降低。(2)同一施氮水平下,成熟期W1处理20—140cm各土层土壤含水量低于W2和W3处理,140—200cm土层土壤含水量与W2处理无显著差异;W1处理0—40cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在籽粒中的分配比例高于W2和W3处理,100—140cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在营养器官中的分配量和分配比例低于W2和W3处理。表明灌溉底墒水和拔节水的W1处理,促进了小麦对20—140cm土层土壤水的吸收利用,减少了土壤硝态氮向100cm以下土层的淋溶,而且有利于营养器官中氮素向籽粒的再分配,水分和氮素利用效率较高。(3)在试验条件下,施纯氮210kg·hm-2、灌溉底墒水和拔节水的N2W1处理,籽粒产量最高,水分利用效率和氮素利用效率较高,可供生产中参考。     

氮磷配施条件下作物产量及水肥利用效率

农田退水过程中氮、磷等污染物对黄河造成较严重的污染,需要合理调控农业生产过程中氮、磷配施水平,进一步削减氮、磷用量,从源头上解决农业面源污染问题。本研究分析了不同氮、磷配施条件下小麦玉米套作的产量及水肥利用效率。结果表明:随着施氮(磷)量的增加,小麦玉米套作的产量、百粒重(千粒重)、耗水量及水分利用效率表现为先增加后减少的规律,氮、磷合理配施能够显著增加土壤贮水量的消耗,提高作物对土壤水分的利用;氮(磷)肥的偏生产力及农学效率表现为随着施氮(磷)量的增加而降低,施氮(磷)量恒定时,在一定范围内增施磷(氮)肥能够有效提高作物的氮肥偏生产力及农学效率,施磷(氮)过量,则表现为降低趋势;小麦玉米套作达到最高产量的最佳施肥量为,小麦施氮191.7~216 kg·hm-2,施磷165.38~186.64 kg·hm-2,玉米施氮243~299.14 kg·hm-2,施磷168.38~189 kg·hm-2;氮、磷合理配施能够在保证产量的前提下,适量削减氮、磷施量,提高作物对水肥的利用,减轻农业面源污染。     

常规灌溉条件下嫁接和增施氮肥对温室黄瓜耗水量及水分利用效率的影响

在日光温室内研究了常规灌溉条件下,嫁接和3种施氮水平（0、110和331 kg·hm^-2）对日光温室黄瓜耗水量和水分利用效率的影响.结果表明：在嫁接和追施氮肥331 kg·hm^-时,黄瓜耗水量最高,冬春茬和秋冬茬分别为3 350和2 181 m³·hm^-2,水分利用效率也最高,两茬口分别为27.2和36.9 kg·m^-3.在施氮量相同的情况下,嫁接黄瓜的耗水量比自根黄瓜提高3%～6%,经济产量和水分利用效率则分别提高28%和209%;随着施氮量的增加,嫁接黄瓜耗水量和水分利用效率均显著增加,自根黄瓜耗水量也随施氮量的增加而增加,但水分利用效率却在施氮110 kg·hm^-2时最高.因此,嫁接栽培可显著提高黄瓜耗水量及水分利用效率,且随着施氮量的增加而显著增加;增施氮肥也可显著提高自根黄瓜的耗水量,但氮肥增施过多则将降低自根黄瓜的水分利用效率.     

夏闲期地表覆盖对旱地土壤水分、小麦氮素吸收运转及产量的影响与施氮调控

为提高旱作麦区土壤水分贮备能力,并探明此基础上提高产量的适宜施氮水平,本文采用大田试验在山西农业大学闻喜试验基地研究了夏闲期覆盖与不覆盖条件下75、150、225 kg·hm-23个施氮量对旱地土壤水分、小麦氮素吸收运转及产量的影响。结果表明:夏闲期深翻覆盖后,播种前0~300 cm土层土壤蓄水量提高约70~80 mm,尤其是80cm以下土层;成熟期0~300 cm各土层土壤蓄水量均低于播种前,尤其是0~160 cm各土层低20~30 mm;各生育期群体茎数、穗数提高,且低、高氮条件下处理间差异显著,小麦总耗水量提高5.68~31.30 mm,产量提高1.43%~7.16%,水分利用效率提高1.27%~4.23%;各生育时期植株氮素积累量、花前氮素运转量和花后氮素积累量提高,且各生育时期植株氮素积累量处理间差异显著,氮肥农学效率提高0.47~1.24 kg·kg-1,氮肥当季回收率显著提高3.01%~4.96%;覆盖配施氮肥后,成熟期0~160 cm土层土壤蓄水量、总耗水量以施氮量150 kg·hm-2最低;各生育期群体茎数、产量构成因素、产量和水分利用效率以施氮量150 kg·hm-2显著最高,75 kg·hm-2最低,且中氮较低氮与高氮处理产量分别提高574.75和341.14 kg·hm-2,水分利用效率提高12.89%和7.77%;各生育时期植株氮素积累量、花前氮素运转量及其对籽粒的贡献率、氮肥农学效率和氮肥当季回收率均以施氮量150 kg·hm-2显著最高,75 kg·hm-2最低,且中氮较低氮与高氮处理氮肥农学效率分别提高1.91 kg·kg-1、3.12 kg·kg-1,氮肥当季回收率提高1.74%和5.32%;此外,产量与穗数的相关性最大(r=0.906),穗粒数居中,千粒重最小;总之,旱地小麦休闲期深翻覆盖有利于蓄水保水,提高底墒,且配施氮量为150 kg·hm-2更有利于水氮互作,促进氮素吸收、运转,达到增产、高效的目的。     

关中地区小麦/玉米轮作农田硝态氮淋溶特点

通过田间原位淋溶装置研究了不同施氮量和秸秆覆盖对关中地区小麦/玉米轮作农田90cm深处硝态氮(NO3--N)淋溶量、0～1m土层硝态氮累积及作物产量和氮平衡的影响.试验设不施氮(N1,0kg·hm-2·a-1)、常规施氮(N2,471kg·hm-2·a-1)、推荐施氮(N3,330kg·hm-2·a-1)、减量施氮(N4,165kg·hm-2·a-1)、增量施氮(N5,495kg·hm-2·a-1)和推荐施氮+秸秆覆盖(N3+S)6个不同施肥处理.结果表明:NO3--N淋溶量随施氮量的增加而增大,氮肥的过量施用及秸秆覆盖易造成NO3--N淋溶.N3+S处理90cm处年NO3--N流失量最大,为22.32kg·hm-2,施肥造成的氮流失量为16.44kg·hm-2,比相同施氮量不覆盖处理(N3)高158.9%.NO3--N主要累积在20～60cm土层,年施氮量330kg·hm-2(N3)时,秸秆覆盖与否不影响NO3--N的剖面分布.各施肥处理对作物产量没有显著影响,但减量施氮处理(N4)有减少作物产量的趋势.在本试验条件下,推荐施肥量(小麦施氮150kg·hm-2,玉米施氮180kg·hm-2)在保证作物产量的同时,可减少土壤NO3--N的淋溶和累积.     

补充灌溉及氮磷配施对冬小麦产量形成和水氮利用的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及不同氮磷配施条件下麦田土壤水分利用、氮素吸收及作物产量等进行了研究。结果表明:试验年份补充灌溉及氮磷配施分别提高冬小麦籽粒产量0～24.6%和134.1%～240.2%,方差分析表明,施氮是籽粒产量提高的主要因素,补充灌溉及施磷作用不显著;补充灌溉及不同施氮水平均显著增加冬小麦耗水量,补充灌溉能在一定程度减少冬小麦对土壤储水的利用,而氮磷配施显著增加土壤储水的消耗;补充灌溉处理水分利用效率(WUE)较雨养处理降低0.2～2.3kg.mm-1.hm-2,但差异不显著,氮磷配施WUE较对照提高4.0～7.2kg.mm-1.hm-2,达显著水平;冬小麦氮素积累量受施氮水平影响显著,低氮和高氮处理氮素积累量较对照分别增加26.9～33.4kg.hm-2和60.9～66kg.hm-2;补充灌溉能够促进地上部氮素吸收。本试验表明,补充灌溉与高氮高磷组合处理可获得高产及较高的水分利用效率;在底墒充足的平水年,影响研究区域作物产量、水分利用效率及氮素吸收等的主要因素是施氮水平。     

地膜覆盖和施氮量对旱作春玉米农田净温室效应的影响

以旱作雨养条件下的春玉米为试验对象,在长武黄土高原农业生态试验站进行田间试验,研究了地膜覆盖和施氮量对农田净温室效应和温室气体排放强度的影响.结果表明:采用地膜覆盖与增加施氮量都会影响净温室效应与温室气体排放强度,地膜覆盖条件下(FM),不同施氮量的春玉米产量为1643~16699 kg·hm-2,净温室效应(CO_2当量,下同)为595~4376 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为213~358 kg·t^-1;无覆膜条件下(UM),不同施氮量的春玉米产量为956~8821 kg·hm-2,净温室效应为342~4004 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为204~520 kg·t^-1.研究表明,对于旱作春玉米农田系统,地膜覆盖可以有效降低温室气体排放强度,增加作物产量,地膜覆盖下施氮250 kg·hm-2可以实现高产与降低环境代价的双赢.     

灌溉与施氮对紫花苜蓿干草产量及水分利用效率的影响

在甘肃省河西绿洲灌区石羊河流域设计大田试验,研究了不同灌溉量[常规灌溉(330mm)、节水20%灌溉(264mm)和节水40%灌溉(198mm)]和施氮量(0、40、80和120kgN.hm-2)对紫花苜蓿(Medicagosativa)株高、干草产量和水分利用效率的影响。结果表明:灌溉与施氮对紫花苜蓿植株高度产生一定的影响,但其效果不明显;各茬紫花苜蓿干草产量随灌溉量增加而增加,不同灌溉之间的干草产量相差显著,节水40%灌溉、节水20%灌溉和常规灌溉的全生育期(3茬)平均干草产量分别为7232、7603和7796kg.hm-2;节水40%灌溉的水分利用效率(15.56kg.hm-2.mm-1)显著高于节水20%灌溉(13.86kg.hm-2.mm-1),节水20%灌溉的水分利用效率显著高于常规灌溉(12.60kg.hm-2.mm-1),水分利用效率随灌溉量增加而显著降低;当施氮量达到40kgN.hm-2时,紫花苜蓿干草产量(8223kg.hm-2)和水分利用效率(15.18kg.hm-2.mm-1)达到最大值,总干草产量比0、80和120kgN.hm-2施氮处理分别提高15%、16%和7%,水分利用效率分别提高14%、14%和8%。在河西绿洲灌区石羊河流域第一年种植紫花苜蓿,从经济、生态和环境方面考虑,节水40%灌溉和施氮40kgN.hm-2处理是较高干草产量和高水分利用效率取得一致的处理,应大面积推广。     

施肥对旱地全膜覆盖垄沟种植马铃薯耗水特征及产量的影响

用化肥减量和分期施肥、增施有机肥来替代化肥是提高半干旱区全膜覆盖垄沟种植马铃薯水、肥利用效率的有效途径.在4年大田定位试验基础上,设置传统施肥(F)、化肥减量25%花期追施(DF)、化肥减量50%花期追施并增施有机肥(OF)3种养分管理模式,通过测定马铃薯不同生育期的土壤含水量和产量,计算阶段耗水量和水分利用效率,研究施肥方式对半干旱区马铃薯耗水过程的调控及其对产量和水分利用效率的影响.结果表明: 马铃薯花期的土壤贮水量DF最高,但处理间差异不显著;花后DF和OF的耗水深度较F有明显增加趋势.与F相比,2011—2014年DF花前耗水量显著下降,花后耗水量分别增加了36.2%、23.0%、24.8%和19.0%;OF未显著降低马铃薯花前耗水,但2011、2012年花后耗水量增加了20.7%和16.3%.DF的马铃薯块茎产量在2012—2014年较F平均增加2595.1 kg·hm^-2,水分利用效率(WUE)在2013、2014年分别显著增加14.4%和6.3%,达到显著差异;OF在2011—2014年平均马铃薯块茎产量较F增加了2945 kg·hm^-2,且WUE在2012—2014年显著高于F.DF和OF均能显著调节马铃薯花前花后耗水量,使马铃薯块茎产量、水分利用效率增加,但OF的增加幅度更大.     

冬小麦生长季不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量与水分利用的影响

在华北平原黑龙港流域对冬小麦实行3种灌溉模式,研究了不同灌溉模式对冬小麦-夏玉米产量、耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明:浇底墒水+拔节水处理(W2,75 mm+90 mm)和浇底墒水+拔节水+灌浆水处理(W3,75 mm+90 mm+60 mm)周年总产量均显著高于只浇底墒水处理(W1,75 mm),增幅分别为8.7%和12.5%.冬小麦全生育期对土壤水的消耗随灌溉量的增加而减少,夏玉米季总耗水量随冬小麦季灌溉量的增加而增加.W2处理冬小麦水分利用效率(WUE)比W3处理高11.1%,而其夏玉米水分利用效率(WUE)与W3处理差异不显著.W2和W1处理的周年水分利用效率(WUET)分别为21.28和21.60 kg.mm-1.hm-2,比W3处理分别高7.8%和9.4%.综合周年产量、耗水量和水分利用效率,W2是较好的节水丰产灌溉模式.     

中国水资源-能源-粮食-支撑系统安全测度及协调发展

探索我国水资源-能源-粮食-支撑系统安全及时空演变规律,有利于促进中国水资源-能源-粮食-经济社会-管理维护的可持续发展。采用模糊物元法和耦合协调度模型,借助ArcGIS空间分析及核密度和基尼系数、变异系数,对我国31个省、市、自治区2004-2017年水资源-能源-粮食-经济社会-管理维护安全水平及耦合协调度进行测算及时空对比分析。结果表明：①时间上,我国安全测度指数总体呈上升趋势;空间上,我国安全测度水平除青海、西藏外普遍较好;②各子系统情况：经济社会子系统增长较快、水资源子系统水平较差、粮食安全指数变差、能源子系统分化现象显著、管理维护小幅度提升;③我国安全测度协调度2004年0.170提高至2017年0.348,总体呈上升趋势;④安全测度协调度的空间演化基本可以分为上升型、下降型、平滑型和波动型四类,以波动型居多。     

杭州市区土生苔藓植物分布与生态因子的关系

在杭州市区设立的21个样点中,记录到土生苔藓植物22科31属47种.基于样点中苔藓植物种类的生态重要值和样点生态因子数据进行典范对应分析.结果表明:人为干扰和土壤pH是影响杭州市区土生苔藓植物分布的主要生态因子.在市区平原地势的公园和绿地,人为干扰较大,土壤呈碱性,苔藓植物种类以小羽藓属、真藓属和丛藓科为主;而在海拔较高的丘陵地区,人为干扰较小,土壤呈酸性,苔藓植物种类相对丰富,侧蒴藓类和苔类较多.对47种土生苔藓植物进行生态位宽度计测,多数苔藓植物的生态位宽度较窄.其中,东亚拟鳞叶藓的生态位宽度最大(0.3510),广泛分布在西湖西南的丘陵地区;平叶毛口藓和细叶小羽藓的生态位宽度次之,分别为0.2239和0.2185,是市区平原地势的公园和绿地中的常见种.     

三江源地区环境足迹及居民福祉的动态变化特征评价

环境足迹表征人类发展过程对环境的影响程度。环境足迹和居民福祉水平是衡量区域可持续发展能力的重要指标。计算了2000—2018年三江源地区的环境足迹与环境边界,构建了三江源地区居民福祉评价框架,评估了2000—2018年三江源地区环境足迹及居民福祉的耦合协调关系及动态变化特征,得到了2000—2018年三江源地区环境足迹与居民福祉间的定量关系,可为有关部门制定合理的区域发展策略提供科学支撑。结果表明：(1) 2000—2018年三江源地区人均环境足迹呈一直超过环境边界限额的状态。(2)三江源地区居民福祉按重要性排序表现为社会文化福祉高于安全健康福祉和基本需求福祉。2000—2018年,三江源地区居民福祉总体呈波动式上升趋势,其中安全与健康福祉的波动最大且对居民福祉的贡献度最高。(3)三江源地区环境足迹与居民福祉的耦合度与耦合协调度呈现波动上升趋势,二者关联水平逐渐提高,逐步趋于协调发展。     

红富士苹果园害虫与天敌群落的定量分析

应用多元分析方法对烟台市牟平区红富士苹果园害虫与天敌群落进行了定量分析,采用最优分割法将苹果害虫与天敌群落的时序结构分为5个阶段,并分析了各个时序段害虫及天敌的发生特点.对害虫亚群落、捕食性天敌亚群落和寄生性天敌亚群落进行了主成分和因子分析,明确了不同时期起主要作用的害虫及其天敌种类.典型相关分析表明,主要害虫及其天敌类群之间存在显著相关性,其中金纹细蛾与其寄生蜂、绣线菊蚜与其寄生蜂、山楂叶螨与其专一性捕食性天敌深点颏瓢虫和东方钝绥螨之间的相关性高.     

沈阳经济区经济与环境系统动态耦合协调演化

选择耦合协调度模型、剪刀差方法、耦合度模型,分别对沈阳经济区1990-2009年经济系统与环境系统的耦合协调状态、发展速度差异、耦合发展趋势进行了分析.结果表明:研究期间,沈阳经济区经济系统与环境系统的耦合协调状态不断提高.由于经济系统发展水平与环境系统建设水平都呈波动升高趋势,使二者耦合协调度指数由0.42增长至0.89,反映了该区域经济与环境的关系不断改善,较好地实现了二者的协调.经济发展速度的降低与环境建设速度的提高,使二者的剪刀差由0.63°降到0.22°,证明了发展速度有助于协调状态的实现.沈阳经济区经济与环境系统耦合度分布于45°＜β＜90°的范围,处于共同发展状态,但由于二者演化速率的比值逐渐减小,耦合度逐渐趋近于45°,说明二者关系在逐步走向协调.     

城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用

在分析城市化进程与生态环境状况之间交互胁迫、动态演进关系的基础上,借助于系统科学理论建立了城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型。认为整个城市化过程就是城市化的各个层面与生态环境的综合协调、交互胁迫的耦合发展过程。在这一过程中,城市化与生态环境协调发展系统的演化周期将经历低级协调共生、协调发展、极限发展和螺旋式上升4个阶段,城市化与生态环境协调发展耦合过程的实质,就是系统各要素相互作用、相互制约,由低级协调共生向高级协调发展的螺旋式上升的过程。以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律进行了实证分析,认为1985~2003年间,河西走廊城市化水平不断提高,生态环境状况曲折下降,生态环境对城市化的响应较为明显,但相对于城市化进程,生态环境的响应又有一定的滞后性。目前河西走廊处于城市化与生态环境的协调发展阶段,然而协调耦合度的增长很快,整个协调发展系统即将进入极限发展阶段,生态环境危机正在进入潜伏期。基于动态耦合模型所建立的协调耦合度,能够较好地反映城市化与生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变情况。根据河西走廊耦合度的变化可知,在城市化发展的初期,往往是需要一定的生态破坏为代价的,然而随着城市化的发展,生态环境必将随城市化而好转。因此,正确认识城市化与生态环境交互胁迫的动态耦合规律,采取适当的城市化发展模式,对于促进河西走廊城市化与生态环境的协调发展具有重大意义。     

基于耦合协调度的黄土高原地区NDVI与降水关系的变异诊断

植被是地表生态系统的重要"指示器",在能量交换、水循环、碳循环、生物地球化学循环和维持中发挥着重要作用,降水是影响植被变化的主要气候因子,研究两者之间的作用关系具有重要的意义和价值。利用Mann-Kendall趋势检验法和Hust指数分析了黄土高原地区归一化植被指数（NDVI）的变化趋势,使用相对发展率（RDR）指数和重心转移模型分析了NDVI变化的时空差异,并构建了基于耦合协调度理论和Pettitt检验方法的NDVI与降水关系的变异诊断方法,识别了黄土高原地区NDVI与降水关系的突变点,探讨了降水对NDVI变化的影响以及造成NDVI与降水关系变化的原因。结果表明：（1）黄土高原地区73.49%面积的NDVI在1998-2017年有呈现显著增加趋势（P<0.05）,大部分地区NDVI在未来依旧呈现增加趋势;（2）黄土高原地区丘陵沟壑区与高原沟壑区的NDVI增加幅度大于黄土高原地区整体的增加幅度,而北部风沙区和农灌区以及黄土高原地区边界区域的NDVI增加滞后于区域整体变化;（3） NDVI与降水耦合协调程度逐年增强,两者关系在2006年发生显著突变（P<0.05）;（4） NDVI呈现显著增加区域降水明显高于不显著变化区域（P<0.05）,降水对NDVI变化存在一定影响,在丘陵沟壑区、高原沟壑区北部和东部河谷及土石山区北部NDVI和降水存在显著正相关关系（P<0.05）,然而黄土高原地区大部分区域的降水并不存在显著变化趋势（P>0.05）,因此造成黄土高原地区NDVI与降水关系在2006年发生显著突变的主要原因应该是人类活动（P<0.05）。研究成果有助于进一步理解黄土高原植被变化与降水的相互作用,为黄土高原生态建设和水土流失治理提供一定的科学支撑。     

中国贫困地区生态环境脆弱性与经济贫困的耦合关系——基于连片特困区714个贫困县的实证分析

保持生态环境与经济建设的协调发展是新阶段国家扶贫开发的重要策略之一.本文以扶贫开发“新纲要”中规划的14个连片特困区714个贫困县为例,基于敏感性-恢复力-压力度(SRP)的概念模型,构建生态脆弱性评价指标体系,从社会、经济两方面构建了县级尺度上的经济贫困评价指标体系,在此基础上,设计了连片特困区生态环境脆弱与经济贫困耦合模型,对研究区生态脆弱性与经济贫困进行了耦合协调度分析.结果表明: “胡焕庸线”能够很好地刻画连片特困区生态环境脆弱性、经济贫困以及两者耦合协调度的空间分布特征,在扶贫开发过程中,应充分考虑“胡焕庸线”对于我国贫困东西格局划分和减贫的影响;连片特困区脆弱生态环境与经济贫困共生共存,应该充分考虑贫困地区生态环境保护的战略意义,通过保护地区生态环境来达到减少经济贫困的目的;研究区一半左右的县市为衰退失调型,且两者不能做到同步发展.     

连片特困区生态环境质量与经济发展水平耦合协调性评价

保持生态环境与经济发展的基本平衡、促进贫困地区经济与生态环境协调持续发展是新时期扶贫开发的重要战略之一.本文以武陵片区等6个典型国家连片特困区为研究区,设计连片特困区生态环境质量与经济发展水平耦合协调性评价方法;从生态环境的自然属性出发,建立生态贫困视角下的指标体系,利用层次分析法评价生态环境质量,并与各县经济贫困综合指数进行耦合,计算耦合协调度,分别在片区-省-市-县不同尺度上对其进行定量空间分异分析.结果表明:在连片特困地区,一半左右的县可以达到协调发展,但大部分县生态环境质量与经济不能做到同步发展,山脉、河流等地理要素大致可以成为协调发展类型的分界线;国家级扶贫县生态环境质量与经济失调发展的现象更严重一些.