返青后补灌与氮肥用量对旱地小麦产量及水氮利用效率的影响

【目的】基于高标准农田建设改善了旱地麦田灌溉条件,但小麦季通常仅能进行一次灌溉的生产实际,探索返青后补灌与氮肥互作对旱地小麦生产力、水氮利用以及土壤硝态氮残留的影响,为旱地小麦高产高效和环境友好生产提供理论依据和技术支撑。【方法】于2019—2022年,在黄土高原与黄淮海平原交汇处的典型旱地小麦种植区,设置两因素裂区试验,灌溉水平为主处理,分别为全生育期不灌溉(I0)和返青后补灌(I1,小麦返青后0—40 cm土层首次出现土壤含水量低于田间持水量的60%时,补灌至田间持水量的85%,全生育期仅灌溉一次)。施氮量为副处理,分别为0(N0)、120(N120)、180(N180)和240 kg N·hm^(-2)(N240)。分析小麦产量及其构成因素、水分利用效率、氮素吸收利用特征以及0—200 cm土层硝态氮残留量。【结果】与I0相比,I1优化了小麦产量构成要素,增加了氮素吸收能力,籽粒产量和水分利用效率3年平均分别显著提高55.8%和34.7%,0—200 cm土层硝态氮残留显著降低11.6%。随着施氮量增加,I0水平下小麦产量、穗数、穗粒数和水分利用效率均呈现先升高后下降的趋势,以N180处理最高;而I1水平下表现为先增加后保持稳定,N180和N240处理均保持较高水平。两种灌溉水平下,增加施氮量均显著降低了氮素利用效率、氮肥吸收效率和氮肥偏生产力,但N180处理下氮肥农学效率和氮肥表观利用率与N120相比无显著降低(2021—2022年度I1除外)。无论灌溉与否,增加施氮量均提高了成熟期麦田土壤硝态氮残留量,I0水平下各施氮处理硝态氮主要富集在0—60 cm土层,且N180和N240处理在0—200 cm土层出现逐年累积效应;而I1较I0显著降低了0—60 cm土层硝态氮残留量,0—200 cm土层仅在N240处理下出现硝态氮累积。从互作效应看,3年试验中,I1N180和I1N240组合均具有较高的籽粒产量和水分利用效率,但I1N180较I1N240降低了生育期耗水量和土壤硝态氮残留量,并提高了氮效率。【结论】小麦返青后补灌配施氮肥180 kg N·hm^(-2)可以优化产量构成要素,提高植株氮素积累量及积累强度,不仅在提高小麦产量的同时获得最优氮效率,还能降低0—200 cm土层硝态氮残留量,是旱地小麦在灌溉条件改善后兼顾小麦高产高效和环境友好生产的水肥组合。

秋季耕作方式对旱地麦-玉二熟区小麦产量形成的影响

为明确秋季耕作方式对旱地麦-玉二熟体系小麦籽粒产量形成的影响,于2019年6月至2021年6月,在豫西典型旱作麦-玉二熟区的洛阳市孟津区小浪底镇明达村,选择前茬夏玉米免耕的田块,设置秋深松、秋免耕和秋旋耕3种耕作方式,分析了不同秋季耕作方式下两个试验年度的小麦籽粒产量及其构成因素和穗部性状以及2020-2021年度的小麦群体茎蘖数、孕穗后的旗叶净光合速率(P n)和干物质积累转运特性。结果表明,秋季耕作方式对小麦产量、穗部性状、旗叶P n和干物质积累转运特性均有显著的调节作用。与秋旋耕相比,秋深松的小麦茎蘖数除返青期外均显著增加,穗数增加5.74%~16.06%;秋深松虽然对小麦旗叶P n无显著影响,但提高灌浆中后期的旗叶SPAD值,显著改善了干物质积累转运特性,从而使千粒重增加,其中2019-2020年度使穗长和小穗数分别提高7.50%和9.42%,最终使籽粒产量提高9.77%~19.09%。秋免耕后,小麦孕穗和抽穗期的叶片P n、返青至开花期的干物质积累量、花前干物质转运量及其对籽粒产量的贡献率也较秋旋耕均显著降低,而花后干物质对籽粒产量贡献率提高7.35个百分点,从而保证了籽粒产量无显著下降。与秋免耕相比,秋深松下不同生育时期的茎蘖数均显著增加,孕穗至灌浆中后期的叶片P n,灌浆中后期的旗叶SPAD值,返青-成熟期的干物质积累量,花前干物质转运量、转运效率及其对籽粒产量的贡献率分别提高7.16%~18.41%、10.27%、12.25%~19.97%、42.19%、4.02个百分点和11.95个百分点,其中2019-2020年度穗长和小穗数分别增加7.50%和8.41%,穗数和籽粒产量分别提高16.74%~17.63%和10.31%~23.63%。综上,秋深松不仅可增加小麦穗数,而且可改善旗叶光合及干物质积累转运特性,进而提高籽粒产量,是旱地麦-玉二熟区实现小麦高产的耕作方式。

太阳磁场磁性指数对东亚夏季风的影响

根据太阳黑子相对数建立了1850~2011年太阳磁场磁性指数序列,并分析了其变化规律与特征,应用SLP和NCEP/NCAR资料归一化得出相对应年代的东亚夏季风指数以及东亚地区的海陆温度变化趋势,基于Morlet小波分析法对太阳磁场磁性指数和东亚夏季风的相关性做了相应的分析,并在此基础上分析了太阳活动影响东亚夏季风的途径。结果表明：海陆温差的变化是太阳活动影响东亚夏季风的主要途径;从1972年开始东亚地区海陆温差大幅度减小,随之东亚夏季风也存在较大幅度的减弱并与太阳磁场磁性指数呈负相关;且太阳磁场磁性指数与东亚夏季风存在相同的22年和40年层次周期。

东亚夏季风和西太副高活动对全国夏季降水的影响

利用全国743个站点1971―2000年的降水资料、国家气候中心发布的西太平洋副热带高压各指数资料以及SLP和NCEP/NVAR资料归一化东亚夏季风资料对全国6—8月的降水与西太平洋副热带高压以及东亚夏季风进行了分析。结果表明:西太平洋副热带高压偏北,东亚夏季风较强,华北地区降水偏多;反之,西太平洋副热带高压偏南时,东亚夏季风较弱,华北地区降水偏少。

南洛河可溶性碳与阴离子含量周年变化及其影响因素分析

以河南省洛阳市南洛河瀛洲桥段为取样地点,每周1次,周年采样,结合气象数据,探讨了南洛河瀛洲桥段水体可溶性碳和阴离子的周年变化规律及其影响因素。研究结果表明:可溶性无机碳(DIC)是南洛河的主要碳输出形式,DIC与可溶性有机碳(DOC)含量(质量浓度)分别为20.27~29.38 mg/L和1.07~6.69 mg/L,年平均含量分别为23.99 mg/L和3.74 mg/L。SO 4 2-是南洛河的主要阴离子,阴离子含量从高到低依次是SO 4 2->Cl->NO 3-,分别为25.50~125.40 mg/L、5.43~29.41 mg/L和4.61~22.37 mg/L,年平均含量分别为77.86 mg/L、16.65 mg/L和13.79 mg/L。南洛河DOC含量与区域内降水量和水温呈显著性正相关关系,DIC含量则呈显著性负相关关系。降水量是影响DOC含量的主导因素,而DIC含量主要受降水量的稀释效应和水温的双重控制。南洛河SO 4 2-与Cl-含量周年变化较小,其主要受地质风化作用的影响。

油用牡丹种子水分含量近红外光谱估算研究

水分含量是影响种子销售、储存及加工的重要指标之一。以156份油用牡丹种子为试验材料,利用近红外光谱技术快速检测油用牡丹种子水分含量,分析油用牡丹种子的光谱特征,应用近红外光谱技术,结合偏最小二乘回归法,建立油用牡丹种子水分含量的估算模型,并比较多种预处理方法对建模结果的影响。结果表明,油用牡丹种子水分含量特征波段为1450 nm和1940 nm;油用牡丹种子水分含量偏最小二乘回归估算模型精度均较高,而且比较稳定,可用于油用牡丹种子水分含量精确估算。油用牡丹种子吸收光谱经标准化处理后所建立的偏最小二乘回归模型性能最佳,估算结果最准确,其校正集和验证集决定系数分别为0.92和0.97,均方根误差分别为0.41%和0.24%,RPD值为5.94。研究表明,近红外光谱技术可进行油用牡丹种子水分含量快速无损估算。

基于EMD的东亚夏季风年代际变化特征及与太阳活动的关系

应用英国气象局哈德利气象研究中心(Hadley Center)及美国环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的海平面气压(Sea Level Pressure,SLP)资料归一化得出1850—2011年的东亚夏季风指数,利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法对其变化特征进行分析,得到东亚夏季风指数的周期特征.太阳黑子活动与东亚夏季风活动存在相同的11年及80年左右周期,其中11年周期变化尤为明显.对比1850—2011年间太阳黑子数与东亚夏季风指数经验模态分解后的11年周期变化分量,发现两者波动振幅变化基本一致.

农艺措施减控稻田甲烷和氧化亚氮排放的研究进展

综述了秸秆还田、生物炭还田、水分管理、施肥管理和种植制度等农艺措施对CH4和N2O两种气体排放影响的研究成果,不同农艺措施对其影响各不相同;分析了造成促进或抑制效应的可能机理,不同农艺措施均是通过影响CH4和N2O的产生、转化过程来影响CH4和N2O排放;并提出了进一步的研究展望,以期为减控稻田温室气体排放和实现资源高效利用与环境友好型耕作制度提供参考依据。

秸秆源性碳在黑土和褐土中的转运及其对氮肥的响应

采用室内培养结合同位素^(13)C标记技术,探讨了添加小麦秸秆和氮肥后黑土和褐土的碳素矿化特征,分析了土壤原有碳(C_(s))和秸秆源性碳(C_(str))在土壤不同有机碳组分(轻组、闭蓄态组分、重组)中的转运特征。结果表明:土壤培养过程是碳矿化损失的过程,施氮肥对黑土和褐土中碳矿化均有一定的抑制效应,褐土中该抑制效应在施秸秆时较不施秸秆时更显著。土壤有机碳组分中C_(s)损失率表现为由高到低依次为重组、闭蓄态组分、轻组,施秸秆使黑土重组C_(s)损失率由2.83%增加至5.53%(P<0.05),使褐土闭蓄态组分中C_(s)损失率由1.86%减少至0.82%(P<0.01)。随培养时间的进行,土壤轻组中C_(str)经降解逐渐向闭蓄态组分和重组中转移,180 d后转移缓慢;至培养结束(300 d)时,C_(str)总残留率在黑土与褐土之间无显著差异,轻组中C_(str)残留率为褐土(4.98%~8.52%)显著高于黑土(1.71%~2.47%)。与不施氮相比,施氮处理使褐土轻组的C_(str)残留率增加了近一倍。综上,施氮肥对黑土和褐土中碳矿化均有一定的抑制效应,重组是土壤碳损失的主要来源,添加秸秆对黑土重组的碳矿化有激发效应,而对褐土闭蓄态组分的碳矿化有抑制作用。褐土轻组中外源秸秆的降解程度低于黑土,并且施氮肥抑制其降解。

水溶性有机肥与常规肥料的肥效对比分析

为了探讨水溶性有机肥与传统有机肥、化肥等相比在提高常见蔬菜的产量、品质及土壤速效养分、酶活性等方面的效果,采用土培小白菜试验,施用化肥(NPK)、鸡粪有机肥(M)和水溶性有机肥(WS),设置10个处理:CK(不施肥)、NPK、M、WS1(0.4 mL/kg土)、WS2(2 mL/kg土)、WS3(4 mL/kg土)、WS4(6 mL/kg土)、MNPK(1/2NPK+1/2M)、MWS(1/2M+WS2)、NPKWS(1/2NPK+WS2),分析了收获期小白菜和土壤的相关指标。结果显示,WS用量越大,小白菜地上部鲜重越大,但处理NPK、MNPK、MWS、NPKWS的地上部鲜重均与WS4(8.62 g/株)无显著差异;高剂量WS处理(WS3、WS4)的粗纤维含量平均比CK、NPK处理分别减少62.6%、38.3%,处理M和MNPK对降低粗纤维含量有同等效果。此外,施用WS的剂量越高,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量越高;土壤蔗糖酶活性在处理WS3、WS4中最高(均值10.1 mg/g),处理M次之(8.81 mg/g),在CK和NPK中最低(均值6.41 mg/g)。从经济效益来看,WS3、WS4处理的净收益为负值,而NPK和MNPK处理的净收益最高。因此,从产量、经济效益、土壤肥力可持续性等方面综合考虑,最佳推荐施肥措施是化肥配施鸡粪有机肥,水溶性有机肥在降低成本后可推广作为速效有机肥料来施用。

河南省近10年植被覆盖变化特征研究

本文利用遥感数据,通过一元线性回归分析法,对河南省2006-2015年归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)的时空变化及变化规律进行分析,探讨了近十年河南省植被覆盖的变化情况。结果表明:通过退耕还林还草政策的实施,促进了河南省植被覆盖度的增加,2006-2015年NDVI整体上呈现上升趋势,且冬季上升趋势最为明显;由于河南省东西部地形差异较大,NDVI在空间分布上在整体上呈现出西部、东部较高,中部较低的分布特征,且夏秋季节西部山区NDVI值较高,冬春两季东部平原地区较高。

唐河县31年温度的变化特征及其对棉花生产的影响

为了促进唐河县优质棉花生产,采用线性回归分析法研究小尺度范围气候的变化规律及棉花生产对其变化的响应。结果表明:1983—2013年唐河县的年均气温呈显著升高趋势,增速为0.389℃/10a;但其增长存在较大的不平衡性。其中,1983—1998年气温升高迅速,增速达0.766℃/10a,而1999—2013年温度则几乎没有变化。从季节看,春季和夏季升温显著,秋季和冬季则不显著。1999—2013年,棉花产量呈显著增长趋势,温度每升高1℃,棉花增产151.68kg/hm2;其中,2003—2013年棉花产量随春季和夏季温度、7月均温、极端最高温和棉花生长季均温的增加而升高。可见,唐河县31年温度的变化较敏感,并且温度对棉花的增产作用在整体上较为显著,且不同时间段的温度变化及其对棉花的影响存在明显的时间变异性。

鼓粒期遮光对黑绿豆种皮花青素积累及相关基因表达特性的影响

为明确黑绿豆种皮各花青素组分积累规律和遮光对其的影响,以普通绿豆和黑绿豆为试验材料,在大田栽培条件下于花后5d开始对豆荚进行遮光处理。采用分光光度法结合液相色谱串联质谱的方法测定了2个绿豆种皮中不同时期各种花青素组分的积累,利用Real-time PCR方法分析了花青素合成结构基因的表达,并测定了3种花青素合成酶的活性。结果显示,黑绿豆种皮在花后16d(S3时期)开始大量积累花青素,近成熟期时(S4时期)能检测到的花青素组分分别为:飞燕草色素(88.67%,主调色素)、矢车菊色素(8.68%)、原花青素(1.05%)、矮牵牛花色素(0.94%)、天竺葵色素(0.34%)和芍药花色素(0.32%)。其中, 3种主要花青素的主调色素组分分别为飞燕草素-3-O-葡萄糖苷(76.61%)、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(89.17%)、原花青素B3 (28.64%)。Real-time PCR分析表明,黑绿豆种皮花青素合成结构基因PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3’H、F3’5’H、DFR、LDOX和UFGT相对表达量显著高于普通绿豆,其中DFR (371.85倍)、LDOX (44.09倍)和F3’5’H (32.99倍)的差异表达倍数最大。黑绿豆种皮中PAL、CHI和UFGT的活性也均大于普通绿豆。9个花青素合成的结构基因表达量和2个花青素合成相关酶的活性与多数花青素组分含量和总含量都呈显著正相关关系。11个花青素合成结构基因的表达量和3个花青素合成相关酶活性在遮光条件下均显著降低,最终导致花青素各组分含量和总量显著降低。研究结果为黑绿豆种皮着色的调控机制解析奠定了基础,也有助于黑绿豆育种的辅助选择。

影响植被覆盖变化驱动因子的研究综述

植被是陆地生态系统的基础,植被覆盖变化既可衡量区域生态环境状况,又可反映气候和人类对自然的影响。目前,我国的植被覆盖正在遭受着气候变化、人类活动等多种因素的影响,系统地评价和分析植被变化的驱动因素,对有效的开展生态建设、实现环境可持续发展有着重要的意义。本文综述分析了气候变化和人为因素对植被变化的影响,总结了目前各类研究所存在的问题,并对影响植被覆盖驱动因素的未来研究方向进行展望,以期为全球生态变化研究方向的确立及生态保护措施的制定提供理论依据。