东北半干旱区大豆水肥耦合模式试验研究

采用饱和D(206)最优试验设计方案,通过田间试验,对影响大豆产量的N、P、K3种肥料在其中两种用量不变的前提下,其中一种肥料和水的耦合效应分别进行了研究。结果表明,水肥配合存在阈值反应,通过对所建数学模型的计算机模拟,提出了不同决策目标下的水肥优化方案。

不同氮磷钾配比对东北半干旱区大豆产量及土壤水分的影响

试验采用氮磷钾的不同组合,对氮磷钾施用量的配比与东北半干旱区大豆产量间的关系及土壤水分效应的影响进行了研究。结果表明,当磷肥施用量为144kg·hm-2、钾肥施用量为216kg·hm-2、氮肥施用量发生变化时,以氮肥施用量为60kg·hm-2的处理产量最高;而当氮肥施用量为180kg·hm-2、钾肥施用量为216kg·hm-2、磷肥施用量发生变化时,以磷肥施用量为192kg·hm-2的处理产量最高。不同氮磷钾配施对土壤水分含量也有很大的影响,其中当磷肥施用量为144kg·hm-2、钾肥施用量为216kg·hm-2、氮肥施用量为120kg·hm-2的处理,能更好地促进作物对土壤水分的高效利用。

东北半干旱区大豆水肥耦合效应试验研究

采用四因素五水平二次回归正交设计方案,在盆栽控制条件下,对大豆水肥耦合作用进行了初步研究。在建立了水肥耦合数学模型基础上,分析了各因子的主因素和单因素效应,两因素间交互耦合效应。结果表明,各因素对大豆产量均有影响,其作用大小顺序是:水分>钾肥>氮肥>磷肥,且钾肥是负效应。

东北半干旱区大豆抗旱灌溉最佳供水模式的盆栽试验研究

东北半干旱区是我国北方旱农地区的重要组成部分,多数地区没有灌溉水源。从气候条件来看,由于本区降水量少,年变化和季节变化大,春季多大风,蒸发强烈,春旱十分严重,已成为制约本区农业生产的主要因素。本研究针对本区的资源环境和灾害特点等,选取了坐水播种和苗期补灌技术,并进行了盆栽试验研究,提出了坐水、补水条件下的产量最佳供水模式,旨在探索适合于东北半干旱区的农业抗旱节水技术集成模式。

WRF模式对东北半干旱区夏季辐射收支与能量平衡的模拟研究

利用WRF（Weather research and forecasting）中尺度气象模式结合MODIS资料反演的植被覆盖度，并同化东北半干旱区近地面气象要素，对夏季东北半干旱区的辐射和能量传输过程进行模拟，并用2009年通榆站6-8月份的通量观测资料进行验证。结果表明：通榆站模拟的向上／向下短波、向上／向下长波辐射与观测值吻合较好，相关系数分别为：0．86、0．85、0．73和0．88，偏差Bias均在36．7w／m^2以下，潜热、感热和地表热通量密度观测日积分值分别占净辐射的28．8％、53．4％和3．4％。WRF模式也能较好地模拟出东北半干旱区夏季地表辐射与能量分量的区域分布特征。

东北半干旱区坡耕地农业水土资源合理利用的对策研究

东北半干旱区是我国北方旱农地区的重要组成部分,多数地区没有灌溉水源。从气候条件来看,本区降水量少,年变化和季节变化大,春季多大风,蒸发强烈,春旱尤为突出。因此,抗旱灌溉成为了本区农业生产的中心任务。此外,由于阵发性暴雨导致水土流失严重,地力瘠薄。水资源短缺加之气候干旱和水土流失的双重作用,致使该地区农业用水更加紧张,严重的制约了本区农业的可持续发展。文章在对东北半干旱区的水土资源状况和灾害特点进行分析的基础上,研究了本区农业水土资源合理利用的对策,选取了多项农业节水技术,提出了适合于本区特点的农业节水技术集成模式。

东北半干旱区侵蚀沟现状调查研究

侵蚀沟的发生发展会造成水土流失面积加剧,不断蚕食耕地,东北黑土区侵蚀沟的治理工作正在如火如荼的进行,但都是针对典型黑土区,而东北半干旱区侵蚀沟造成的水土流失少有人关注。本次研究采用遥感图像和普查数据相结合的方法,探明了该地区侵蚀沟的数量以及发生发展现状,调查结果显示,东北半干旱区侵蚀沟基数大,且大多为发育型侵蚀沟,若不及时采取治理措施,可能会使侵蚀沟继续发展。

东北半干旱区侵蚀沟土壤物理特征研究

随着开发力度不断加大,东北黑土区水土流失问题引起了广泛关注,其中侵蚀沟的发生发展及危害尤为引人注目。目前,国家针对黑土侵蚀沟问题投入了巨大的人力物力进行工程治理,但侵蚀沟的基础研究相对滞后。对此,针对侵蚀沟土壤的水分含量、粒径组成以及土壤容重展开研究,以期为后续侵蚀沟治理提供理论依据。

东北半干旱区浅埋滴灌下玉米高产高效的尿素硝酸铵溶液投入阈值

为探明滴灌玉米尿素硝酸铵溶液(UAN)对尿素的增效作用及适宜投入阈值,在吉林省半干旱区(乾安县)开展连续2年(2020-2021年)的田间定位试验,以UAN为试验材料,设6个氮肥用量[0 kg(N)·hm^(-2)、100 kg(N)·hm^(-2)、140 kg(N)·hm^(-2)、180 kg(N)·hm^(-2)、220 kg(N)·hm^(-2)和260 kg(N)·hm^(-2)],并以尿素优化用量处理[Urea,220 kg(N)·hm^(-2)]为对照,研究玉米产量与构成、干物质积累、叶面积指数、氮素利用率、土壤氮素含量及氮素平衡差异。结果表明,施氮显著提高了玉米产量,并随施氮量增加而增加,当氮肥用量超过180 kg·hm^(-2)后,增产幅度不显著,且高于Urea处理,两年平均增幅为2.02%。增产原因是施用UAN提高了玉米每穗粒数和百粒重。对于施用UAN的处理来说,玉米各生育期叶面积指数、干物质积累量、干物质转运量和吐丝后干物质积累对籽粒贡献率总体随施氮量增加呈增加趋势,当施氮量增至180 kg·hm^(-2)后以上指标不再显著增加,但均高于Urea处理(2021年吐丝后干物质积累对籽粒贡献率除外);氮素回收率、氮素农学利用率和氮素偏生产力随氮肥用量的增加呈下降趋势,且相同氮肥用量下,UAN处理较Urea处理分别提高4.45%、2.09 kg·kg^(-1)和2.09 kg·kg^(-1)。与Urea处理相比,相同用量下UAN处理降低了60~100 cm土壤无机氮含量,使氮素损失量较Urea处理降低7.51%。通过拟合施氮量与玉米产量、氮素回收率和土壤表观氮素损失量,确定UAN适宜用量为188.90 kg·hm^(-2),相应玉米产量为11 863.42 kg·hm^(-2),氮素回收率为44.21%,氮素表观损失量为151.79 kg(N)·hm^(-2)。与传统尿素优化用量处理(Urea)相比,UAN的施用可在降低14.14%氮肥用量的前提下,使得玉米产量增加4.78%,氮素回收率增加7.61%,氮素表观损失量降低29.55%。以理论最高产量施氮量95%为置信区间,确定UAN适宜施氮范围为179~198 kg(N)·hm^(-2)。综上所述,与施用尿素相比,施用UAN可减少氮素投入总量,获得更高的玉米产量和氮素利用效率,并降低氮素损失,是东北半干旱区实现玉米减氮增效的有效途径。

东北半干旱区外来植物入侵现状评估

外来入侵植物在东北半干旱区早有发现,但总体入侵现状却鲜有报道。本研究通过野外调查、标本采集、查阅标本平台和文献资料,建立了东北半干旱区外来入侵植物数据库。结果表明:东北半干旱区外来入侵植物共10科26属34种,其中菊科植物居多,有9个属(34.6%)11个种(32.4%);豆科、茄科、禾本科有11个属(42.3%)15个种(44.1%);入侵植物中草本植物有33种,占绝对优势(97.1%)。入侵等级为1级和2级的全国性入侵植物各有7种,均占总数的20.6%;入侵等级为4级的种数最多,有17种,占总数的50%。源于北美洲和欧洲的外来入侵植物最多,占64.7%,而源于南美洲、亚洲和非洲的外来入侵植物共占35.3%。44.1%的外来入侵植物是有意引入,而无意引入的占55.9%。东北半干旱区81.3%的县(市)有外来入侵植物分布,入侵形势十分严峻。

中国东北半干旱区能量水分循环的同化模拟

使用地球观测系统的中分辨率成像光谱仪（EOS．MODIS）提供的归一化植被指数（NDVI）产品估算植被覆盖度和航天飞机雷达地形测绘任务（SRTM）制成的数字高程模型（DEM）数据遥感产品替换WRF模式默认的植被覆盖度和地形高度，并且利用WRF模式及其先进的三维变分同化系统（WRF．3DVar）循环同化东北半干旱区自动气象站近地面气象要素，对东北半干旱区的温度场、湿度场、风场和能量场的结构及其日变化特征进行了较为细致的模拟研究．通过4组数值模拟试验分别探讨了同化气象要素与改变模式地表参数引起的不同下垫面潜热、感热的分配关系和降水、土壤湿度变化弓f起的地表能量通量模拟效果，并利用通榆站、奈曼站、锦州站、和密云站2009年6-8月的通量观测资料与模拟结果对比检验．结果表明，WRF模式能够较好地模拟出东北半干旱区夏季的近地面温度、风向、净辐射、感热和潜热等要素的变化特征及日变化规律．同化试验（Case2）模拟的近地面气温、相对湿度、风速相比控制性试验（Case1）有所改善；陆面参数试验（Case3）和集合试验（Case4）改善了感热和地表热通量的模拟．WRF模式能较好地模拟出下垫面土壤湿度随时间变化的规律，集合试验（Case4）土壤湿度模拟结果与4个通量站观测值相比无太大差别，但降水的模拟有待改善．本研究利用卫星遥感资料改善模式下垫面陆面参数，利用气象资料同化改善近地面大气要素模拟精度，这是将各种不同空间和时间尺度的多源数据与数值模拟融合的有益尝试．此研究生成的东北地区资料同化数据集可用于气候变化、干旱监测等方面，对深入了解半干旱区气候的形成和维持机理具有重要的意义．

东北丘陵半干旱区参考作物蒸散量计算方法比较

利用FAO Penman-Monteith公式FAO、 Penman修正式和Priestley-Taylor公式对东北丘陵半干旱区观测到的气象数据进行了逐日参考作物蒸散量计算。结果显示,FAO Penman修正式的计算值比FAO Penman-Monteith公式的计算值平均偏大约16%,2种比较方法具有很好的相关性;而Priestley-Taylor公式的计算值与FAO Penman-Monteith公式的计算值相比,差异比较显著,是由于Priestley-Taylor公式没有考虑空气动力项对参考作物蒸散量的影响。因此,在东北丘陵半干旱区使用Priestley-Taylor公式计算参考作物蒸散量,必须根据不同月份对公式中的常数项重新进行修正。

东北半干旱地区夏季能量水分传输过程分析

利用2015年8月锦州气象站的观测资料和中国地面气候资料日值数据集(V3.0),分析东北半干旱地区夏季能量水分传输过程。结果表明:锦州地区8月两次降水过程对近地面气象要素造成的差异较为明显。锦州站2 m气温和比湿都具有明显的日变化特征,较深层土壤升温与浅层土壤升温相比存在滞后效应。8月锦州站的CO2通量平均值为-0.17 mg/(m2·s),表现为"碳汇"。陆—气之间的能量交换主要依赖于水汽相变所传输的能量。地表反照率的日变化趋势大致为"U"型。潜热通量和感热通量平均值分别为71.9、29.7 W/m2。强烈的向下短波辐射使土壤和地表增温,同期降水量也偏少,是2015年夏季该地区出现的干旱的主要原因。能量不平衡的现象普遍存在,在考虑能量平衡时,考虑土壤热储量情况下的能量闭合率比不考虑时高2%~3%,夜间数据可以忽略。云量的增多会降低能量闭合程度。

垄向区田蓄水保土技术对大豆生长状况及产量的影响

垄向区田蓄水保土技术是一种坡耕地水土保持耕作措施,能够有效地拦蓄降雨径流,提高土壤含水量,从而改善作物的生长发育状况。本研究针对东北半干旱区坡耕地的自然灾害特点,在田间试验的基础上,研究了垄向区田蓄水保土技术对大豆叶面积指数、作物生长速率和净同化率的影响。研究表明,垄向区田蓄水保土技术可以有效地提高大豆的生物性状指标,从而达到高产、稳产的目的。

抗旱保水技术集成条件下大豆经济供水模式的试验研究

针对东北半干旱区年降水量少,时空分布不均,春旱严重,坡耕地水土流失等问题,因地制宜选取了机械化暗式坐水播种技术、机械化苗期补灌技术、机械化垄向区田保水技术和机械化振动深松蓄水技术,并对其进行有机集成,根据当地实际情况,以坐水、补水数量为试验因素,在黑龙江省甘南县国家863试验基地研究了该模式不同的水量组合对大豆产值的影响,提出了2005年实际条件下,该模式的最佳水量组合。结果表明,2005年,在振动深松和修筑垄向区田条件下,坐水84 m3/hm2,补水120 m3/hm2时,经济效益最好。

几种滴灌节水技术的比较

我国是一个严重缺水的干旱国家。我国水资源总量大，淡水资源总量为2．81×10^4亿t，占全球水资源的6％，居世界第6位。但人均淡水资源量少，仅为世界平均水平的1／4，居世界第108位。亩均水资源量约为1700m^3，约占世界亩均的3／4。东北半干旱区作为我国农业生产的重要组成部分，缺水是限制该地区粮食稳定生产的主要因素。其中位于辽宁西北的锦州、阜新、铁岭、朝阳、葫芦岛五市以及沈阳的康平、法库两县生态环境恶劣，气候干旱，水资源匮乏。

山蒿生物学特征及其生态保护应用价值潜力初探

基于野外科学调查中发现且有应用于水土保持生态修复等领域潜力的次生植物——山蒿,通过设置室内实验研究了其种子和幼苗期生物学和生态学基本特征;结合野外成苗观测,探讨其水土保持和生态保护价值问题。初步认为:(1)山蒿植物有进一步深入研究和进行系统保护的必要性;(2)针对本研究发现山蒿应用的局限性,育苗期水肥的精准管理可能是改进苗期生长缓慢的关键措施;(3)利用遥感和地面调查等手段,山蒿的资源集中分布区域识别和生态保护规划应是目前紧迫的任务。基于其生态保护价值与资源开发利用潜力,期望更多的学者给予关注和讨论。

山蒿根系抗旱性能及其生态修复应用潜力初探

为揭示山蒿抗旱性能及其生态修复应用潜力,采用室内盆栽实验的方法,研究干旱胁迫下山蒿根系形态、活力、可溶性糖的变化响应。结果表明:在一定范围内,随着干旱胁迫程度的加大,根系各根序伸长长度均增加,伸长长度顺序为根序2>根序1>根序3;根系活力随着干旱程度的加大而增加;根系蔗糖、葡萄糖含量随着干旱胁迫程度的增加而减少,果糖的变化不明显。山蒿根系伸长生长、生理生化的变化是对干旱胁迫的适应,结合野外生长状态和抗干扰性观测,认为山蒿可作为一种有潜力的生态修复应用抗旱植物,建议进一步开展深入研究。

HRADC、GLDAS和JRA资料热量平衡分量的对比分析

为对HRADC、GLDAS和JRA资料在东北半干旱区热量平衡各分量的特征和差异进行对比研究,采用2005~2012年的资料比较和分析了夏季(7月)辐射平衡分量、能量平衡分量、Bowen-ratio、地表温度等物理量的空间分布特征和彼此之间的相关关系。结果表明:GLDAS、HRADC及JRA的净长波辐射和净短波辐射空间分布均为西高东低;整体上而言,HRADC辐射平衡分量均为最大,JRA次之,GLDAS为最小;净辐射的变化和净短波辐射密切相关。感热通量表现西高东低的分布型,地表热通量表现南低北高的分布型;HRADC潜热通量、GLDAS感热通量以及JRA地表热通量在3种资料横向对比中均为最大值,潜热通量为各资料能量平衡分量的最大值;HRADC与GLDAS的感热通量与地气温差具有显著的相关关系,JRA相对偏小,Bowen-ratio和地表温度等水平分布的差异主要与下垫面土地利用类型和地理位置有关。

Impact of Wetland Change on Local Climate in Semi-arid Zone of Northeast China

Wetlands are sensitive to climate change, in the same time, wetlands can influence climate. This study analyzed the spa- rio-temporal characteristics of wetland change in the semi-arid zone of Northeast China from 1985 to 2010, and investigated the impact of large area of wetland change on local climate. Results showed that the total area of wetlands was on a rise in the study area. Although natural wetlands （marshes, riparians and lakes） decreased, constructed wetlands （rice fields） increased significantly, and the highest in- crease rate in many places exceeded 30%. Anthropogenic activities are major driving factors for wetland change. Wetland change pro- duced an impact on local climate, mainly on maximum temperature and precipitation during the period of May-September. The increase （or decrease） of wetland area could reduce （or increase） the increment of maximum temperature and the decrement of precipitation. The changes in both maximum temperature and precipitation corresponded with wetland change in spatial distribution. Wetland change played a more important role in moderating local climate compared to the contribution of woodland and grassland changes in the study area. Cold-humid effect of wetlands was main way to moderating local climate as well as alleviating climatic wanning and drying in the study area, and heterogeneity of underlying surface broadened the cold-humid effect of wetlands.