不同灌溉方式下3种土壤微生物活性测定方法比较

探究不同灌溉方式下土壤微生物活性,对维持土壤稳定和提高水资源利用效率具有重要意义。以沈阳农业大学长期定位灌溉试验基地为平台,采用土壤酶活性、土壤呼吸和微量热法,研究节水灌溉组覆膜滴灌、渗灌及对照组沟灌下的土壤微生物活性并比较3种微生物活性测定方法。结果表明:不同灌溉方式下土壤脲酶、转化酶、脱氢酶活性无显著差异,土壤呼吸在3个主要生长季也没有明显变化规律;而微量热法得到的热功率时间曲线呈现了典型的微生物生长特征趋势,覆膜滴灌的生长速率较大,且与沟灌的总热量、最大热功率相差不大。因此,从可持续农业观点出发,覆膜滴灌是保证土壤微生物活性较高的一种节水灌溉方式;微量热法也为传统方法下不易检测的微生物活性提供了新思路。     

基于生态水文学原理的湖泊最小生态需水量计算

近几十年来,由于人类活动的加剧以及全球气候的变化,湖泊普遍出现了萎缩、水位下降、水量锐减、湖水盐化、水质污染、富营养化、甚至干涸消亡等状况。确保湖泊生态系统必需的最小水量是解决可能出现的湖泊严重水资源和生态系统危机的区域问题之一。从生态水文学原理出发,对湖泊最小生态需水量的概念进行了探讨,并提出了计算最小生态需水量的3种方法:1曲线相关法;2功能法;3最低生态水位法。在最低生态水位法中,其方法有最低年平均水位法和年保证率设定法。一旦湖泊最小生态需水量得以确定,将为水资源管理部门的水资源合理配置和湖泊管理提供综合性、权威性及可操作性决策依据,为退化湖泊生态系统的恢复与重建提供科学基础。     

干旱内陆流域河道外生态需水量评价——以黑河流域为例

河道外生态系统需水量的合理评价是干旱区水资源合理配置与管理、生态环境保护与建设中最为关键的科学问题。基于不同植被蒸散发潜力估算模型,依据不同生态系统及同一生态系统在不同气候与地理区域具有不同生态需水规律的特点,提出了可模拟和评价不同时期生态系统需水量的方法,不仅能体现生态系统需水量的年际变化,也能反映年内不同时间段(月、季节甚至每日)的需水量变化,并提出干旱区生态适宜需水量在不同时期是一个区间。以黑河流域中下游地区为研究区域分析其生态需水量,结果表明:黑河中游地区年平均生态需水量(11.16±2.67)×108m3,其中绿洲生态系统需水(9.13±2.29)×108m3;下游地区生态需水量(16.16±4.04)×108m3,现状绿洲生态体系需水(11.06±2.77)×108m3,现阶段实施的下游分水9.7亿m3/年的方案,可以促使现有绿洲生态系统有一个良好的结构与功能,并给出了不同典型年不同月份的生态需水量及其变化。     

黄河流域城市生态环境需水量案例研究

根据城市生态环境需水量研究的需要 ,将黄河流域城市分为 5个类别 ,基于降水量和水资源量概念两个研究平台计算黄河流域城市生态环境需水量 ,并对其影响因子进行分析。结果表明 :1基于降水量概念的黄河流域城市最小生态环境需水量为7.95 5× 10 8m3,其中城市绿地和河湖最小需水量分别占总需水量的为 39.1%和 6 0 .9% ;基于水资源概念的黄河流域城市最小生态环境需水量为 6 .0 4 3× 10 8m3,占黄河流域城市市区供水总量的 12 .86 %。 2城市类别与城市生态环境需水量密切相关 ,随着城市级别的降低 ,基于降水量和水资源量概念的黄河城市最小生态环境需水量均呈现出逐渐减少的趋势。3黄河流域城市生态环境需水量表现出明显的空间差异性 ,黄河中下游地区形成城市生态环境需水量的高值区。4黄河流域城市生态环境现状用水量为 2 .876× 10 8m3,最小缺水量为 3.6 6 2× 10 8m3,其中城市绿地和河湖的最小缺水量分别为 0 .84 9× 10 8m3和 2 .830×10 8m3,亟需对黄河流域城市绿地和河湖系统进行补水。 5城市生态环境需水量与需水主体的状况密切相关 ,并受到城市面积、人口和 GDP等社会经济发展指标的深刻影响 ,而降水量、蒸发量和水资源量等自然条件对城市生态环境需水量的影响较小 ,体现出城市生态环境需水量人控     

不同试点灌溉方式对冬小麦产量和品质性状的影响

小麦是我国主要的粮食作物之一。随着人们生活水平的提高,对小麦高品质的需求日益迫切。未来全球环境变化背景下,CO2 浓度升高、气候变暖、降水格局变化等将可能影响作物的生理过程,继而影响作物产量和质量。为此,选择两个试点(CO2 浓度、温度等环境条件不同) ,同期进行不同灌溉方式对两个冬小麦品种(中育5号和中优970 1)的产量和品质影响的试验研究。结果表明:2灌(拔节水和开花水)对小麦经济产量最有利;小麦生育后期增加灌溉可提高千粒重,尤其浇灌浆水对增加千粒重有利。在小麦拔节后期,随灌溉增加,小麦品质性状普遍呈现下降趋势,但个别品质性状因品种而异,即灌溉增加,对中优970 1的面包体积影响不大,对其沉降值、面团拉伸参数反而有利。同一品种产量和品质性状有明显的地域差异,在小麦开花至成熟期,大田环境CO2 浓度较高(增幅6 9.0μmol/ mol)、日均温度高2℃多的北京试点,与安阳试点相比,产量表现较低,多数小麦品质性状较优。说明北京试点的环境条件有益于品质改善,不利于产量提高,而且在小麦生育后期较高温度可能更为影响小麦产量和品质。从而在未来全球气候变暖背景下,温度小幅增加将可能改善小麦品质,但产量减少     

基于不同保护目标的河道内生态需水量分析——以琉璃河湿地为例

为探索不同阶段保护目标下的河道内生态需水量,以北京市房山区琉璃河为研究区域,基于琉璃河湿地工程的特殊性,在同一工程项目中不同阶段创新应用环境需水量和生态需水量两种方法,分别计算在截污工程完成前满足水质要求的河道内环境需水量和截污工程完成后满足以生态修复及维系为目标的河道内生态需水量。结果表明:(1)在考虑景观娱乐水量的情况下,二者一次生态需水量均为196.78万m~3;(2)以消纳污水为目标的河道内,在考虑河道稀释及自净能力的情况下,利用水环境容量法计算净化需水量为30.39万m~3/d,景观娱乐需水量为180.43万m~3,河道内的土壤储水量为16.136万m~3,水体年蒸发量为78.03万m~3,日均0.21万m~3,水体渗透量21.69万m~3,日均渗漏量0.03万m~3;(3)以生态修复及维系为目标的河道中,河道内的水生生物栖息地需水量为71.73万m~3。(4)在截污工作未完成之前,琉璃河内需每日注入30.39万m~3/d的湿地出水以保持水质。在不同保护目标下,如何依据河流实际情况,满足不同的需求,完善生态需水的计算方法,维持生态系统的稳定健康,将是未来关注的重点。     

基于双稳定同位素和MixSIAR模型的冬小麦根系吸水来源研究

灌溉和施肥措施对农田水文循环具有重要影响,根系吸水是联系植物蒸腾和土壤水分运动的关键水文过程,定量识别灌溉施肥影响下作物根系吸水来源对农业用水优化管理具有重要意义。氘氧稳定同位素(D和18O)是追溯农田水分运移过程的理想天然示踪剂。基于2013—2015年北京市典型农田不同灌溉施肥处理冬小麦水分运移试验,利用D和18O双稳定同位素和MixSIAR贝叶斯混合模型,量化冬小麦主要根系吸水深度及其贡献比例,阐明作物水分来源的季节变化及不同处理间的差异,分析根系吸水与土壤水分分布变化的相互关系。研究结果表明:两季冬小麦返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆和灌浆-收获期主要根系吸水深度均值分别为0—20 cm(67.0%)、20—70 cm(42.0%)、0—20 cm(38.7%)和20—70 cm(34.9%),但季节变化差异显著,2014季主要吸水深度随作物的生长发育而逐渐增加,2015季则主要集中于浅层土壤(0—70 cm)。返青-抽穗期仅灌水20 mm或施肥105 kg/hm2N促使拔节-抽穗期深层(70—200 cm)土壤水分利用率平均增加29%,而前期充分灌水且大量施肥(≥当地施肥量210 kg hm-2N)时拔节-抽穗期根系吸水深度为土壤表层0—20 cm。在干旱少雨的冬小麦生长季内作物吸水来源与土壤水分消耗变化基本一致。     

西南纵向岭谷区河道生态需水计算方法

西南纵向岭谷区流域独特的地理地貌、气候气象、生态水文以及人文社会环境决定了河道生态需水计算的特殊性。时空尺度上的跨越性及梯度效应决定需要从时空以及频度尺度上进行河道生态需水量的界定,在进行区域生态特征分析的基础上提出了生态径流．需水系数综合计算河道生态需水量模型;基于河道生态特征、功能、结构以及社会环境与河道生态需水量间的相互关系,构建了河道生态需水评估指标体系,包含生态需水特征分析指标、需水影响要素分析指标以及需水趋势分析指标3部分,为进行河道生态需水计算提供定量计算与定性分析依据;根据河流水文情势的周期性变化,提出变异系数与生态特征指数综合设定河道生态需水等级系数的方法;考虑到水文情势的自然摆动,提出了生态径流量的频度计算方法;本文并以澜沧江为例就有关的过程进行说明。     

长期不同施肥制度下湖南红壤晚稻田CH4的排放

选取湖南双季稻田长期不同施肥制度为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对晚稻稻田甲烷排放进行观测.研究结果表明,不同施肥制度下的晚稻稻田甲烷排放的季节变化具有一定的规律,晚稻生育期内CH4的排放速率呈先升高后降低的变化趋势.施入秸秆的处理CH4平均排放通量和累积排放通量大于单施化肥的处理;单施化肥的各处理中由于养分缺失情况的不同,CH4平均排放通量和累积排放量具有一定的差异.秸秆区CH4平均排放通量和累积排放量都较大,全量化肥养分施肥区次之,偏施养分和无肥区较小.同时还研究了长期不同施肥制度条件下各环境因素包括土壤温度、灌溉水层深度和土壤Eh,对CH4排放的影响.结果表明,不同的施肥处理,晚稻田CH4排放的季节变化和土壤Eh呈显著负相关,与土壤温度呈显著正相关,与水层深度相关不明显.     

水氮配合对绿洲沙地农田玉米产量、土壤硝态氮和氮平衡的影响

在黑河中游边缘绿洲沙地农田研究了不同的水氮配合对玉米产量、土壤硝态氮在剖面中的累积和氮平衡的影响.结果表明,施氮处理较不施氮处理产量增加48.22%～108.6%,施氮量超过225 kg hm-2,玉米产量不再显著增加.受土壤结构影响土壤硝态氮在土壤中呈"W"型分布,即土壤硝态氮含量在0～20 cm、140～160 cm和260～300 cm土层均出现峰值,并随施氮量增加,峰值增高.在常规高灌溉量处理硝态氮含量峰值最高值出现在260～300 cm土层,节水25%灌溉处理硝态氮含量峰值最高值出现在土壤表层0～20 cm土层.在常规高灌溉量处理0～300 cm土层中200～300土层硝态氮累积量所占比例最高,介于27.56%～51.86%之间;节水25%灌溉处理在0～300 cm土层中100～200土层硝态氮累积量所占比例最高,介于32.94%～38.07%之间;表明低灌溉处理下土壤硝态氮在土壤浅层累积较多,而高灌溉处理使更多的硝态氮淋溶至土壤深层.与2006年相比,2007年不施氮处理0～200 cm土层土壤硝态氮含量和积累量均明显减少;而施氮处理变化很小,在低灌溉处理甚至表现出硝态氮含量和积累量增加,表明施氮是土壤硝态氮累积的主要来源,而灌溉则使硝态氮向土壤深层淋溶.0～200 cm 土层土壤硝态氮累积量平均介于27.66～116.68 kg hm-2、氮素表观损失量平均介于77.35～260.96 kg hm-2,和施氮量均呈线性相关,即随施氮量增加,土壤硝态氮累积量和氮素表观损失量均增加,相关系数R2介于0.79～0.99之间,相关均显著.随施氮量增加,玉米总吸氮量和氮收获指数增加,氮的农学利用率降低,而灌溉的影响较小.施氮量超过225 kg hm-2时,地上部植株氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率开始有降低趋势.所以,在沙地农田,节水10%～25%的灌溉水平和225 kg hm-2的施氮水平可以在避免水肥过量投入的基础上减少土壤有机氮淋溶对地下水造成的污染威胁.