江苏省冬小麦需水量时空变化特征及气候影响因素分析

为实现江苏省冬小麦科学灌溉、提高农业用水效率,明晰江苏省冬小麦需水量及气候影响因素的时空变化特征,为全省冬小麦灌溉管理及农业水资源高效利用提供科技支撑,基于江苏省共计12个地区2013-2022年冬小麦季相关气象资料,通过Penman-Montieth法计算近十年来江苏省冬小麦需水量,并利用Pearson相关分析法对近十年江苏省冬小麦需水量时空变化特征、需水特性以及气象影响因素进行了分析。近十年间江苏省年平均气温、日平均湿度、地表温度、降水量、蒸发量、平均日照时数均呈总体上升趋势,太阳总辐射量呈减小趋势。近十年来江苏省冬小麦本田期的需水量平均值为451.82~692.50 mm,年际变化范围在540.19~646.70 mm,不同年份间呈现减小的趋势,空间上则呈现由西北向东南递减的趋势。江苏省大部分地区冬小麦需水强度最小值出现在1月,5-6月抽穗期与灌浆期需水强度最大。江苏省冬小麦全生育期需水量与年均降雨量、日均湿度之间存在负相关关系,与年均水面蒸发量、年均日照时数、年平均气温间存在正相关关系,这其中以日均湿度、年均水面蒸发量、年均气温对冬小麦需水量的影响最为明显。并且,近十年冬小麦全生育期需水量的总体下降趋势可能是由于其与日均湿度明显更高的负相关性所导致。总之,近十年来江苏省冬小麦需水量逐年有下降趋势,且由西北向东南递减,此外全省日均湿度、年均水面蒸发量、年均气温是近年来冬小麦需水量变化的主要影响因素。

基于CiteSpace的地下滴灌领域研究可视化分析

【目的】地下滴灌技术的发展与应用对于解决农业用水危机、减缓农田生态环境问题具有重要意义。本文探究以地下滴灌为主题的研究进展,旨在推动地下滴灌技术研究领域的发展。【方法】以Web of Science核心合集数据库为基础,借助Origin等统计软件,结合CiteSpace知识图谱分析软件,从发文数量的分布特征、合作网络、关键词共现、突现词分析、共被引聚类5个角度对以地下滴灌为研究主题的知识图谱进行了分析。【结果】①地下滴灌研究发展大致分为萌芽阶段、波动发展阶段和快速发展阶段。该领域主流发文期刊是Agricultural Water Management。Lamm、王京伟、李云开等核心作者的研究成果奠定了地下滴灌领域的学科基础。发文数量较多的国家包括美国、中国等。国家和机构间的合作较为紧密,作者间的合作呈现出“局部集中,整体分散”的格局。②地下滴灌主要研究领域包括土壤水分传输、植物生长与发育、灌溉水质与土壤盐渍化、灌溉水管理等;前沿领域主要包括水分传输机理的研究、水文学建模、灌溉水质的控制、滴灌技术的自动化控制等;未来研究方向主要集中在系统优化、节水灌溉新技术、土壤改良、智能化技术和新型材料应用等方面。③未来研究中,地下滴灌领域的研究应更加注重使用多重数据库对比分析,并通过跨学科的交叉研究探索新的影响因素和灌溉方法。为此,需要构建先进的合作平台,并注重对发展中国家和全球缺水地区案例的研究,以加强国家、机构以及作者之间的合作。随着该研究领域的发展和文献计量分析手段的进步,可以预见地下滴灌研究领域将呈集成化、智能化、可持续化和适应化发展趋势。【结论】利用Citespace软件对地下滴灌领域进行分析提供了良好的可视化效果,该分析涵盖了发文数量分布特征、合作网络、关键词共现、突现词分析以及共被引聚类。这些研究结果将为该领域的理论发展和实际应用提供重要的参考和指导。

不同泥沙含量下受淹胁迫对鄱阳湖平原双季稻生长与产量的影响

为探究鄱阳湖平原区洪涝时期不同泥沙含量下受淹胁迫对双季稻生长及产量的影响,采用大田试验与室内分析相结合的方法,设置淹2/3株高和全淹2种受淹深度,S1(0 kg/m^(3))、S2(0.5 kg/m^(3))、S3(1.0 kg/m^(3))3种泥沙含量,对淹水后6、9 d早稻和中稻的生长指标和水稻产量进行了观测研究。结果表明:适度受淹刺激水稻伸长,节间不断分化,叶片伸长、增宽。早稻抽穗开花期受淹株高、节间长增加9.35%、12.75%,2/3淹下叶面积增加11.00%。但胁迫过大抑制水稻生长,中稻全淹下株高和分蘖数减小33.49%、29.28%,叶面积减小30.94%,此时中稻难以伸出水面,导致功能叶片附沙严重,泥沙含量增大进一步抑制了水稻生长。受淹导致早稻和中稻穗干物质量平均减小32.35%、58.72%(P<0.05)。结实率和千粒质量减小是早稻抽穗开花期受淹后产量下降的主要原因,此时泥沙含量和淹水时间的影响并不明显。中稻全淹下泥沙导致减产加剧,S2、S3下减产率比S1下显著增加31.63%、52.20%(P<0.05),此时产量下降是穗长、有效穗数、穗粒数、结实率、千粒质量综合作用的结果。研究结果可为鄱阳湖平原区洪涝灾害治理和粮食安全保障提供理论和技术支撑。

现代化生态型灌区建设思考

灌区在保障国家粮食安全和重要农产品稳定安全供给中发挥着至关重要的作用。灌区是一个复杂的生态系统与社会系统,涵盖山、水、林、田、湖、草、沙等多个要素,随着新时代生态文明建设实践的深入,灌区生态问题与灌区高质量发展受到广泛关注。在总结近30年我国生态型灌区内涵发展的基础上,提出生态型灌区应该是高产高效、生态健康、经济效益显著、社会和谐发展的新型灌区。总结了我国生态型灌区评价指标体系的动态变化特征,结合新需求、新要求和新理念,从灌区工程建设标准、生态友好性、资源利用、农田内部生境以及与周边生态的协调性等多个方面进行综合考量,重构了现代化生态型灌区相关评价指标体系。针对生态型灌区建设与运行认知、总体规划、规范标准、建设范式、科技与人才以及管护与跟踪评价面临的挑战,从更新和完善建设理念与评价体系、科学制定相关标准与规划、加强科技研发和人才培养、完善规划建设与运行管理体制机制、拓宽投融资渠道等方面,提出生态型灌区高质量发展建议。

农田水位与施氮对拔节孕穗期受涝后冬小麦的调控效应

为探明拔节孕穗期受涝后农田水位与施氮对冬小麦生长、产量、籽粒品质、水氮利用及氮磷负荷的调控效应,于2020—2021年在南京市江宁区开展测坑种植试验。以冬小麦品种“扬麦25”为试验材料,在冬小麦拔节孕穗期受涝后设置高、中、低3个农田水位(即受涝1 d后农田水位3 d内降至-40、-60、-80 cm)和低、中、高3个施氮量(160、190、220 kg/hm^(2)),以不受涝且常规施氮190 kg/hm^(2)处理作为对照。结果表明,涝渍条件下,冬小麦株高、干物质量、产量、水分利用效率、籽粒粗蛋白含量、籽粒赖氨酸含量均随农田水位的降低和施氮量的增加而逐渐增大,氮肥偏生产力随农田水位的降低和施氮量的减小而逐渐增大,总氮、总磷等污染物负荷随着农田水位的降低而逐渐增大。与对照处理相比,试验设计农田水位下,增施氮肥(220 kg/hm^(2))可以缓解涝渍对冬小麦植株的不良影响,促进冬小麦干物质量和产量分别增加4.76%~23.81%、2.75%~9.19%;中、高农田水位下氮肥减施(160 kg/hm^(2))导致冬小麦分别减产2.20%和14.00%,水分利用效率分别下降4.55%和9.74%;低农田水位可以降低因氮肥减施导致的减产效应,使得冬小麦产量和氮肥偏生产力分别提高3.98%、23.49%。农田水位越高,其控水期间综合涝渍程度越大,对应产量越低。此外,短期内涝对提高籽粒粗蛋白含量具有积极效应,与对照处理相比,各处理对应粗蛋白含量提高11.50%~20.21%。综上,以高产、高效、减污、提质为目标,建议冬小麦拔节孕穗期5 cm水层受涝1 d后,农田水位3 d内降至-80 cm,施氮量为220 kg/hm^(2)。研究结果可为中国南方以及类似易涝易渍农业区冬小麦种植及涝渍灾害修复提供理论依据。

生物炭对节水灌溉稻田土壤磷素分布及吸附解吸的影响

为了探究不同生物炭添加量对节水灌溉稻田土壤磷素迁移转化的影响,该研究采用田间试验和室内化验分析相结合的方法,研究了生物炭施用对节水灌溉稻田0~60 cm土壤AP、TP含量的迁移转化规律,分析了生物炭对稻田土壤磷素吸附解吸的影响。结果表明:土壤AP、TP含量随土层的加深呈先增后减或一直减小的趋势,生物炭施用使节水灌溉稻田土壤AP含量和PAC值(0~10 cm)提高了28.27%~73.63%和24.64%~61.98%,使土壤TP含量低了3.51%~5.23%。施用的生物炭主要作用于浅层土壤,提高了浅层土壤AP含量,减小了土壤TP含量,说明生物炭促进了浅层土壤磷素的活化,将矿物态磷和有机磷转化为易被作物吸收的磷形态。另外,生物炭添加降低了土壤磷吸附量,增大了磷解吸量,且生物添加量越高效果越明显。Langmuir方程和Freundlich方程均能成功拟合土壤磷等温吸附曲线,拟合结果表明,生物炭添加从吸附强度和吸附容量2方面降低了土壤吸附磷的能力,但8%生物炭添加可能会增大土壤磷吸附容量。生物炭添加通过促进浅层土壤吸附态磷的释放,影响了土壤磷活化系数,进而影响浅层土壤的吸附解吸。研究结果可为稻田磷资源的可持续利用提供科技支撑。

基于水足迹与水-能源-粮食关联关系的提水灌溉系统种植结构优化

灌溉系统是农业生产与用水的关键载体,其水-能源-粮食关联关系的协调性对区域可持续发展有重要影响。相较于传统的灌溉水高效分配研究,水足迹理论明晰了农业生产水资源消耗总量及其利用类型。针对提水灌溉系统水资源、能源供需配置不紧密及其生态影响考虑不全面的问题,联合水足迹理论与水-能源-粮食关联关系,统筹社会、资源、生态和经济多维系统,构建了考虑水资源调配、农业生产用水及粮食生产转移全过程的提水灌溉区种植结构多目标优化评价模型。将该模型应用于涟水灌溉区,通过调整粮食作物(水稻、小麦、玉米和大豆)的种植结构,运用Topsis方法对比评价了现状和优化配置情况的相对贴近度。优化结果表明:在保障粮食安全的基本前提下,应增大玉米的播种面积,减少大豆的播种面积;相较于现状,优化后的年均粮食单方水经济净效益提升4.0%,作物碳足迹在农作物种植基线改变时呈现下降态势,且2018年优化后的碳足迹降低79.5 kg。优化方案的相对贴近度均大于现状,对促进提水灌溉系统资源高效利用和农业可持续性具有可靠的支撑作用。

基于WOS数据库的饮用水源地评价知识图谱分析

基于Web of Science(WOS)数据库中收录的饮用水源地评价学术论文,综合运用知识图谱构建工具和传统文献研究方法,建立了饮用水源地评价知识图谱,分析了其年代发展演化过程,并给出其未来发展趋势。结果表明:该领域经历了早期积累、持续发展和快速发展三大阶段,呈现以环境科学、环境工程和水资源学为核心,多学科交叉融合发展态势;研究主题丰富,主题数量和热度分布总体上呈现不断扩展和持续集中并存的发展态势;不同国家或地区对饮用水源地评价研究的偏好主要由本地区主要饮用水源地类型及其面临的污染胁迫类型所决定;当前的重要研究前沿热点涉及新兴污染物的危害、污染物去除工艺效果、湖库水源地富营养化、水质评价方法、水污染的人类健康风险、污染物检测新技术、气候变化对饮用水的影响、工农业生产与饮用水安全、水生态系统健康等9个方面。指出未来应充分归纳各类饮用水源地的系统特征及其对评价主题的约束作用,建立智慧的饮用水源地监测-评估-预测-预警-响应集成技术体系,加强饮用水源地系统健康定量表征、演化模式和驱动机制研究。

土壤盐分变化对N_(2)O排放影响:基于Meta分析

N_(2)O是导致臭氧层空洞和全球变暖的主要大气污染物,农业生产活动是其主要来源,而土壤盐分则是影响N_(2)O排放的关键因素.基于21篇同行评议文献中528对实验组及对照组形成的数据集,运用R语言Metafor软件包进行Meta分析,进而评估土壤盐分对土壤N_(2)O排放的影响.结果表明,土壤盐分累积对N_(2)O排放量有显著正效应,中度和高度盐渍土N_(2)O排放量比非盐渍土高75.57%和28.85%.室内培养实验测定结果表明,林地和农田的土壤盐渍化导致N_(2)O排放量增加124.79%和131.64%,而野外定位监测试验结果表明,草地、裸地和农田中,土壤盐分对N_(2)O排放的影响均不显著.盐分对N_(2)O排放的影响趋势则因土壤(NH_(4)^(+)∶NO_(3)^(-))、p H、土壤砂粒含量和粉粒含量的差异而发生改变,影响程度依次是:(NH_(4)^(+)∶NO_(3)^(-))>p H>砂粒含量>粉粒含量.通过揭示土壤盐分升高对不同土地利用类型下N_(2)O排放的刺激作用,明确了环境因子和盐分交互作用对N_(2)O排放的影响,对土壤盐渍化地区N_(2)O排放预防阻控和环境改善具有重要科学意义.