减氮施炭对温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态损失的影响

为降低温室蔬菜过量施氮的不利影响,明确减氮施炭条件下温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态排放特征,以不覆膜不施炭(CK)为对照,设置覆膜(M)、覆膜施炭(MB)、覆膜施炭减氮(MBN_(80%))共4个处理,对覆膜条件下减氮施炭处理对黄瓜产量、耗水量、土壤养分动态、土壤呼吸、N_(2)O排放和氨挥发的影响进行探讨。结果表明:与CK相比,M可降低温室膜下滴灌黄瓜全生育期耗水量20.95%,提高水分利用效率41.03%,降低0~20 cm表层土铵态氮48.12%,降低全生育期氨挥发32.35%、N_(2)O排放量14.34%和CO_(2)排放量12.68%(<0.05)。施炭后,与CK相比,MB可降低耗水量28.37%,提高水分利用效率55.60%,降低表层土铵态氮30.0%,提升硝态氮12.37%,有机质56.28%,降低氨挥发36.68%、N_(2)O排放18.64%,但却显著增大了CO_(2)排放4.66%(p<0.05)。同M对比,MB可在M基础上,进一步提升表层土有机质和铵态氮含量,降低氨挥发,但促进了CO_(2)排放。覆膜施炭减氮20%后,与CK相比,MBN_(80%)可增产25.47%,降低耗水量32.43%,提升水分生产率72.67%,降低表层土铵态氮56.33%,增加有机质51.72%,降低氨挥发40.48%、N_(2)O排放20.79%(p<0.05)。CK全生育期全球增温潜势(global warming potential,GWP)和活性氮排放分别为13.57 t·CO_(2)-eq·hm^(-2)和6.54 kg·hm^(-2),M可显著降低GWP(14.15%)和活性氮排放(27.37%);在M基础上施炭,将进一步降低活性氮排放,但导致GWP显著增大;而在MB基础上减氮20%,可同时显著降低GWP和活性氮排放(p<0.05)。与CK相比,MBN80%在通过施炭20 t·hm^(-2),减氮20%条件下,实现增产25.47%,降低耗水量32.43%,增加有机质51.72%,增加收入17.52%,降低活性氮排放35.32%和GWP 2.28%,也可在MB的基础上,进一步实现增产,降低氨挥发,并破解M和MB处理CO_(2)排放增大的问题(p<0.05)。研究揭示了减氮施炭条件下温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态排放特征,为实现温室蔬菜节水增产固碳减排提供理论依据和技术支撑。

鸟粪石基载镁生物炭对干湿交替灌溉水稻产量与品质的影响

鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的适用性,该研究依托大田试验,以东研18号(粳稻)为供试材料,设置常规淹灌(ICF)、干湿交替(IAWD)2种灌溉模式,以及常规施肥(conventional fertilization,N_(1)B_(0))、常规施肥+5 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(1))、常规施肥+10 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(2))、减施氮磷肥25%+5 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(1))和减施氮磷肥25%+10 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(2))5种施肥模式。结果表明:与ICF相比,IAWD显著提高了乳熟期叶片叶绿素含量,并显著降低了2021年无效分蘖数(P<0.05);MAP-BC不仅能够高效弥补减施氮磷肥对水稻叶绿素含量的不利影响,还具有一定的超补偿效果;MAPBC中高纯度的鸟粪石组分通过缓释氮磷素,保障了对植株氮磷养分的长期供应。与N_(1)B_(0)相比,N_(3/4)B_(2)不仅可以满足水稻生长后期对氮磷养分的需求,还使穗部吸氮量和吸磷量分别显著增加(P<0.05)4.77%~7.06%和4.26%~12.69%;与N_(1)B_(0)相比,施加10 t/hm^(2)MAP-BC使2a的最高分蘖数和最终分蘖数分别显著增加(P<0.05)6.75%~9.64%和13.16%~16.88%;2 a试验中,在IAWD模式下,与N_(1)B_(0)相比,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)的产量分别显著提高(P<0.05)了7.66%~8.43%和11.49%~12.64%,并且10 t/hm^(2)的MAP-BC可以弥补减施25%氮磷肥对产量造成的不利影响;IAWD模式下N_(3/4)B_(1)和N_(3/4)B_(2)可以显著降低消减值、垩白粒率和垩白度,显著提高崩解值,从而显著改善(P<0.05)水稻外观品质与食味值;此外,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)较N_(1)B_(0)处理显著提高(P<0.05)稻米蛋白含量2.66%和5.79%,表明施用MAP-BC有助于改善稻米的营养品质。因此,在IAWD模式下减施氮磷肥25%配施10 t/hm^(2)MAP-BC可在节水条件下实现减施氮磷肥、增产、提质,从而为水稻绿色高效生产提供理论依据。

不同改性生物炭对稻田氮素损失及产量的影响

为进一步挖掘稻田生态系统生物炭增效、节肥和减排潜力,以无生物炭为对照(CK),设置玉米秸秆生物炭(B)、酸化生物炭(B_(pH))、氮负载生物炭(B_(NH_(4)))、铁改性生物炭(B_(Fe))和钙改性生物炭(B_(Ca))6个处理,通过2a试验,对生物炭阳离子交换量(CEC)、含氧官能团以及其处理下水稻产量、氮素提取、氨挥发、氮素淋失和土壤氮残余等进行了研究.结果表明:与B相比,B_(pH)、B_(NH_(4))和B_(Fe)分别显著提升生物炭CEC(53.9%、29.6%和28.2%),且4种改性处理均可显著提升生物炭-COOH、-OH、C=O、O-H等含氧官能团浓度,增强生物炭吸氮能力.全生育期累积氨挥发在9.1~19.9kg/hm^(2)(2021)和8.5~13.7kg/hm^(2)(2022)之间,除B_(NH_(4))降氨效果明显(44.6%)外,其他处理第1年对氨挥发无显著影响;而B_(Ca)、B_(NH_(4))和B_(Fe)在第2a均显著降低氨挥发,较CK分别降低33.5%、37.5%和37.8%.4种改性生物炭连续2a,较CK降低氮素淋失19.0%和35.2%(B_(pH))、15.0%和21.0%(B_(Ca))、11.3%和28.7%(B_(NH_(4)))、12.6%和29.0%(B_(Fe)).B在第1年对产量无显著影响,但老化1年后增产显著(8.8%);B_(pH)和B_(NH_(4))连续2a分别增产19.7%和12.2%(2021年),11.5%和5.8%(2022年).B_(pH)、B_(Ca)和B_(NH_(4))在2a均显著降低了活性氮排放,降幅为23.4%、21.8%和42.3%(2021年)和23.5%、30.5%和35.5%(2022年).不同生物炭处理第1a土壤矿化氮残余无显著差异;但B_(Ca)、B_(NH_(4))和B_(Fe)第2a增效显著.同时考虑增产、活性氮减排和矿化氮可持续性,B_(NH_(4))综合效果最佳,同CK相比,2021和2022年分别可降低氨挥发42.3%和35.5%,铵态氮淋失10.6%和29.0%,硝态氮淋失14.7%和23.4%,氮素积累提高13.4%和4.3%以及矿化氮残余提高15.0%和17.9%,最终增产19.7%和5.7%.

斜发沸石对干湿交替条件下水稻产量和氮素累积的影响

【目的】斜发沸石作为一种优良的土壤改良剂,因其具有改善土壤养分、提高水稻产量、减少氮素流失等积极作用而广泛用于水稻生产中。通过田间定位试验,探究干湿交替灌溉条件下斜发沸石对水稻氮素吸收利用和产量的长期影响。【方法】在2017—2021年连续5年进行原位大田试验。试验设计为随机区组试验,设置常规淹灌条件下不施斜发沸石(I_(CF)Z_(0)),干湿交替灌溉下不施斜发沸石(I_(AWD)Z_(0))和干湿交替灌溉下施加10 t/hm^(2)斜发沸石(I_(AWD)Z_(10))3个处理,斜发沸石于2017年施入土壤,之后4年(2018—2021)不再施用。水稻生育期内定期取0—30 cm土壤样品用于测定无机氮含量,每年水稻成熟期,调查籽粒产量量及主要产量构成因子,计算地上部氮累积量、氮肥偏生产力。【结果】I_(CF)Z_(0)和I_(AWD)Z_(0)处理的水稻产量、地上部氮累积量和氮肥偏生产力差异均不显著。与I_(CF)Z_(0)和I_(AWD)Z_(0)处理相比,I_(AWD)Z_(10)处理连续5年均显著提高了地上部氮累积量和产量,但增长率随定位试验的延长有所下降。I_(AWD)Z_(10)处理氮肥偏生产力较I_(CF)Z_(0)和I_(AWD)Z_(0)处理分别增加了9.67~13.44和5.53~9.55 kg/kg,产量分别增加了1.26~2.42和1.00~1.72 t/hm^(2)。与I_(AWD)Z_(0)相比,I_(AWD)Z_(10)处理地上部干物质累积量在拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期和成熟期分别增加了20.96%~31.24%、16.89%~30.44%、17.87%~25.45%和13.43%~21.12%,地上部氮累积量分别增加了19.92%~47.14%、14.90%~43.88%、21.68%~31.37%和7.18%~30.27%。I_(AWD)Z_(0)与I_(CF)Z_(0)处理土壤无机氮含量差异不显著,I_(AWD)Z_(10)处理土壤无机氮含量最高,较I_(AWD)Z_(0)处理增加了19.88%~40.96%。在分蘖—穗肥阶段,5年间I_(AWD)Z_(10)处理的土壤NH_(4)^(+)-N含量较I_(CF)Z_(0)和I_(AWD)Z_(0)处理分别增加了31.83%~48.84%和28.35%~52.80%。I_(AWD)Z_(0)和I_(CF)Z_(0)处理收获后土壤全氮含量差异不显著,I_(AWD)Z_(10)较I_(CF)Z_(0)处理显著提高了收获期土壤全氮含量,提升幅度为9.27%~11.41%,这表明随着时间的延长,斜发沸石并不会对土壤养分产生负面影响,反而对土壤养分具有长期改善的作用。【结论】在干湿交替灌溉条件下,一次性施用斜发沸石可连续多年提高水稻生育期土壤铵态氮含量、增加土壤全氮,进而促进水稻氮吸收,提高氮肥偏生产力和产量。因此,斜发沸石可用于新型灌溉技术下提高水稻产量,实现稻田可持续利用。

铁改性生物炭捕集水体磷机制及农田资源化回用进展

利用铁改性生物炭从富营养化水体中捕集磷,将其回用于农田,是高效利用生物质、促进磷资源高效利用的有效途径之一。然而,铁改性生物炭对磷的吸附效率受制备方式和水环境的影响极大。为促进富营养化水体磷的捕集效率和再利用,本文总结了国内外铁改性生物炭(Fe-B)的制备方法及其对水体中磷酸盐的吸附性能,阐述了Fe-B对磷的吸附机制,分析了pH值、共存离子、生物炭用量和温度对Fe-B吸附磷酸盐性能的影响,分析了富营养化水体中磷的农田资源化再利用潜力。本研究结果可为富营养化水体磷捕集与资源化再利用提供理论参考。

国内外暗管排水的发展现状与动态

暗管排水在20世纪中期初步形成,近30～40年在美国、日本、埃及等国家得到广泛应用.目前,农田排水逐步由地面排水转向地下排水,用塑料管道代替其他管道,由机械化施工代替人力施工,排水管的外包料也趋向管滤结合的工厂化生产方向发展.

灌溉用水量的并联型灰色神经网络预测

该文提出了把人工神经网络和灰色预测方法结合成并联型灰色神经网络预测方法,用这种方法来预测灌溉用水量,并以预测方法有效度为优化指标求解组合模型加权系数。结果显示,灰色神经网络预测方法的平均误差为2.67%,明显低于单一的灰色预测方法和神经网络预测方法的平均误差,可以将这种组合方法应用于中长期灌溉用水量预测。

北方水稻动态水分生产函数研究

研究采用蒸渗仪和盆栽相结合的方法,在分析水稻干物质生长规律的基础上,提出了干物质随时间累计的数学模型和干物质累计量与籽粒产量之间关系的数学模型,在此基础上,参考前人旱作物动态产量模型,构造了水分亏缺影响函数,对分阶段线性函数、指数乘子式函数和三次式函数进行参数拟合,提出了水稻动态产量数学模型,求出了沈阳地区水稻水分生产函数动态产量模型参数,并利用1999年实测资料对模型进行了检验和灵敏度分析。

多生育期不同水分胁迫耦合对水稻产量及水分生产率的影响

为了探究多生育期连续控水对水稻的影响,挖掘水稻节水生产的潜能,以水稻品种"沈农9765"为试验材料,采用裂-裂区试验设计,利用测筒栽培条件,研究分蘖期[淹灌(T1)、轻控(T2)、重控(T3)]、拔节孕穗+抽穗开花期﹝淹灌(J1)、轻控(J2)﹞、乳熟期﹝淹灌(M1)、轻控(M2)、重控(M3)﹞及多生育期不同水分胁迫对水稻产量及水分生产率的影响。结果表明:T、J的主效应及T*J的交互效应均显著影响水稻产量,与T2相比,T1、T3产量分别减少5.65%和16.27%。与J1相比,J2产量增长2.9%,且T2J2的组合能极显著提高水稻产量,M对产量影响不显著,M2产量稍高于M1、M3;有效穗数、吸氮量、氮肥偏生产力与产量均呈极显著正相关关系;T、J、M的主效应及T*J、T*M的交互效应均对水分生产率具有显著影响,T2J2、T2M2、T2M3组合的灌溉模式可以极显著提高水分生产率,与T2相比T1、T3水分生产率分别降低16.35%、9.13%,与J1相比J2水分生产率提高10.00%,M2、M3水分生产率均极显著高于M1,M2水分生产率较高于M3。说明T2J2M2组合的灌溉模式能够显著提高水稻产量和水分生产率,可作为水稻节水高产管理的一种参考模式。

基于遗传算法优化的支持向量机干旱预测模型

为了克服支持向量机参数人工选择的盲目性和依靠经验的缺陷,采用遗传算法优化支持向量机的C,g两个参数,实现支持向量机参数的优选,减少参数选择的工作量,并提高模型的预测精度。并将遗传算法优化的支持向量机模型应用到浑河流域干旱预测中,通过matlab编程建立该模型。以海城、大洼、辽阳、沈阳4个站的降雨量进行建模预测,结果表明:模型的预测值和真实值拟合度较高,模型的预测精度满足要求,说明该模型用于浑河流域的干旱预测具有可行性,为决策部门能及时有效地指导和部署抗旱工作、合理利用分配现有的水资源提供依据。

肥与沸石对节水稻作产量及氮素吸收利用的影响

为探讨沸石潜在的应用价值,在设有遮雨棚的测坑试验条件下采用裂区试验设计,研究了节水灌溉时不同沸石与氮肥水平对水稻理论产量、干物质积累量及氮肥利用率的影响。结果表明：水稻理论产量随氮肥量的增加而增加,但增加趋势变缓;中低水平沸石5～10t·hm^-2对水稻的增产效应显著,高水平沸石15t·hm^-2增产趋势变缓。随着氮肥的增加水稻各器官的干物质积累量和含氮量增加;适量沸石的投入也有利于提高水稻的干物质积累量和含氮量。沸石和肥都能显著提高氮肥利用率,不同氮肥水平对氮肥利用率的影响表现为：N3（105kg·hm^-2）〉N4（157.5kg·hm^-2）〉N2（52.5kg·hm^-2）〉N1（0kg·hm^-2）,沸石的影响为：Z2（5t·hm^-2）〉Z3（10t·hm^-2）〉Z4（15t·hm^-2）〉Z1（0t·hm^-2）。节水灌溉时适量的肥与沸石混施于土壤,不仅可以提高水稻的理论产量,也可减少氮肥流失。

水稻节水高产灌溉模式及土壤水分能量调控标准研究

198 9～ 1998年在沈阳农业大学灌溉试验场通过盆载、蒸渗仪、小区及大田进行试验研究 ,分析了水稻的需水规律及稻田土壤水分能量的变化特点 ,论述了土壤水分状况与水稻腾发强度之间的关系、不同灌溉模式对水稻腾发量的调控作用以及水分胁迫对水稻产量的影响 ,提出了水稻节水高产灌溉模式和土壤水分能量调控标准。

时间序列分析在辽宁朝阳地区干旱灾变中的应用

介绍时间序列分析的应用,并综合运用时间序列分析对辽宁朝阳地区干旱年份进行预测。经检验,平稳时间序列模型可预测干旱灾害发生的时间,并具有较高的精度,在此基础上提出若干抗旱措施,为辽宁朝阳地区干旱研究及其治理提供依据。

基于遗传算法的投影寻踪回归模型在参考作物滕发量预测中的应用

根据朝阳气象站的实测气象数据(降水量、温度、湿度、风速、蒸发量、日照时数),提出基于加速遗传算法的投影寻踪回归模型用于预测朝阳地区参考作物滕发量。用自相关分析技术确定预测因子(气象数据),构造出新的投影指标,采用可变阶的正交Hermite多项式拟合岭函数,并用基于实数编码的加速遗传算法优化投影指标函数,进而构建投影寻踪回归模型,用于该地区参考作物滕发量的预测。并将投影寻踪回归模型预测的ET0结果与Penman-Monteith公式计算ET0结果进行比较,结果表明该模型预测精度较高,为ET0的预测提供了新的方法。

灰色新陈代谢GM(1,1)模型在参考作物腾发量预测中的应用研究

随着时间的发展,任何一个灰系统都会加入一些未来的扰动因素,对系统的发展产生影响。而常规灰色GM(1,1)预测模型在建模时,采用的是现实时刻t=n为止的过去的数据,没有考虑这些扰动因素。故离现实时刻越远,该模型的预测精度就越低。针对这种情况,提出了灰色新陈代谢GM(1,1)预测模型。并尝试用灰色新陈代谢GM(1,1)预测模型对阜新市参考作物腾发量进行预测。结果表明:灰色新陈代谢GM(1,1)预测模型的预测精度较常规灰色GM(1,1)预测模型有了明显的提高。该模型建模过程简单、适用性强,为参考作物腾发量的预测提供了新的方法。

基于博弈论的可拓评价方法在灌区运行状况评价中的应用

针对目前灌区运行状况评价方法的不足,引入改进的物元可拓评价方法。运用博弈论的综合赋权法将主观权重和客观权重相结合,克服了传统的可拓评价方法中单纯依靠指标数据赋权而忽略了指标自身对评价的重要性等弊端。在等级评定中,通过计算等级变量特征值得到等级所属程度。运用上述方法对东港灌区运行状况进行评价研究,结果与实际情况吻合良好,表明将改进的可拓评价方法运用到灌区的综合评价中是合理可行的。

ARMA模型在太子河流域年降水量预测中的应用

为降低旱涝灾害对经济社会带来的损失,对降水量的预测方法进行研究。以太子河流域1961～2006年各测站降水量数据为样本,建立时间序列ARMA降水量预测模型,应用2004～2006年的降水量数据对模型进行检验。结果表明:ARMA模型用于降水量预测效果良好,为降水量预测增添了新手段。

基于经验模态分解与人工神经网络的参考作物腾发量混合预测模型研究

为了提高具有非线性和非稳定性特征的参考作物腾发量(ET0)时间序列的预测精度,提出基于经验模态分解(EMD)的BP神经网络预测模型。以大连地区1970~2006年间逐月ET0序列为例,首先应用经验模态分解(EMD)方法将ET0序列分解为具有不同尺度特征的本征模态函数(IMF),然后运用BP神经网络对ET0序列和分解得到的IMF进行训练,得到ET0序列的预测模型,并对ET0进行预测,最后将预测值及单纯的BP神经网络预测值分别与真实值进行对比分析。结果表明:EMD-BP模型预测值的平均绝对百分误差(MAPE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对差(MAD)及判定系数(R2)分别为1.32%,0.0327,0.0278,0.9967;而BP模型相应的指标值分别为8.50%,0.2583,0.1839,0.8967。显然,EMD-BP模型的MAPE、RMSE、MAD值较小且R2值较大。因此,其预测精度及稳定性均优于单纯的BP模型,可作为ET0预测的一种参考。

基于标准化降水指数的干旱变化特征分析——以大庆地区为例

干旱是制约大庆地区发展的重要因素,为研究大庆地区干旱变化特征,利用大庆地区5个气象站1960~2015年的逐日气象资料,采用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI),以Z指数为对照,结合历史旱情(以典型年2004和2007年为例进行说明)对大庆地区干旱研究的地区适用性进行了对比,并从干旱强度、干旱历时以及干旱周期角度对大庆地区干旱发生特征进行分析。结果表明:短时间尺度(1~3个月)下,SPI指数对干旱(特别是重旱)的识别能力优于Z指数;在12个月长尺度下二者表现一致。夏季干旱事件(SPI<-1.0)的发生频率最高,为39.29%,其中中等干旱(SPI<-1.5)及重旱(SPI<-2.0)的发生频率约占16.07%;冬季干旱事件发生频率最低,为32.14%。在年尺度上,大庆地区多发生持续时间为7个月及以上的干旱事件,其次为3个月和4个月。大庆地区年际干旱频发,56年间有26年发生了干旱,有5个时间段出现了连旱现象,其中20世纪70年代干旱事件发生次数最多(7次),此后逐年减少。小波分析表明,大庆地区干旱特征呈周期变化,主要周期为2~6,12~15a,24~28a,无论哪个时间尺度,2015年后小波系数实部均呈现正值趋势,表明在未来一段时间内该地区降水偏多。趋势分析表明,大庆地区56年虽年降水量上升不显著,但SPI值上升达到p≤0.01显著水平,说明大庆气候区别于东北的干旱化呈现出显著的湿润化变化。

灰色线性组合模型在涝灾预测中的应用

灰色线性组合模型由于在传统灰色预测模型的基础上加入了对数据的线性分析,在各个领域应用已较为广泛。应用灰色线性组合模型,以沈阳市1960~2006年的降雨量作为数据依据,建立模型对涝灾进行预测。结果表明：组合模型较好的拟合了预测灾变年,预测误差小于普通灰色预测模型,为涝灾预测增加了一种新方法。