新疆干旱半干旱农田应用0.2%莪术醇饵剂防治害鼠的效果

为了解0.2%莪术醇饵剂在新疆干旱半干旱农田应用的可行性,2022年4月至7月,在新疆博州温泉县进行了该药防治害鼠试验。施药在3个试验点(即3个重复)进行,在害鼠繁殖高峰期前施药,投放药饵后30、60 d和90 d调查防控效果。结果显示:3个试验区域的结果趋势相似,校正灭效基本维持在50%以上。与空白对照区相比,优势鼠种灰仓鼠与根田鼠试验投饵区的雌鼠怀孕率明显下降,小家鼠、灰仓鼠平均胎仔数明显降低,小家鼠、灰仓鼠和根田鼠施药区域的鼠类个体的亚成体比例与对照区域明显下降,说明该药剂对当地害鼠的繁殖具有明显的控制作用,可达到控制害鼠数量的目的,适口性也较好,可以在当地推广应用。

西北干旱区农田灌溉事件遥感检测

快速获取灌溉事件的时空分布信息,对于耕地质量监测保护和应对气候变化具有重要意义。该研究以中国西北干旱区甘肃省张掖市甘州区为研究区,通过对常规方法、基于MOD09GA光学遥感数据的近红外波段反射率法、分段PDI(perpendicular dryness index)差异阈值模型法、微波水分产品以及PDI差异阈值法与微波水分产品相结合的方法进行对比分析,研究适用于不同植被覆盖状况的全年度农田灌溉事件的遥感检测方案,并从时空维度对优选出的方法进行检验。结果显示,PDI差异阈值与归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)呈强负线性相关(R2为0.879),由此构建了分段PDI差异阈值模型;研究结果表明,微波水分产品结合PDI差异阈值法检测灌溉事件的精度最高,该方法在干旱年的效果最优,在大满站无漏检测、无多检测,检测到党寨站点记录的2次灌溉事件,检测率OA为1,其次是平常年。在甘州区的区域反演结果显示,微波水分产品结合PDI差异阈值法制作的灌溉次数分布图与实际情况一致,甘州区灌溉能力较差的农田主要分布在离河流较远的张掖盆地的边缘,这些地方可能面临更大的气候变化风险。因此,在中国西北干旱区灌溉事件的检测应用中适宜采用干旱年份的微波水分产品结合PDI差异阈值法。该研究结果为实际灌溉信息的客观高效获取,开展耕地质量保护和应对气候变化提供了理论依据。

新疆农田和荒漠生态系统土壤有机碳储量及其影响因素

基于中国生态系统研究网络(CERN)长期监测数据,选取新疆维吾尔自治区代表暖温带干旱区的绿洲农田生态系统(阿克苏站)、代表暖温带荒漠区(策勒站)以及温带荒漠区(阜康站)的绿洲农田和荒漠生态系统综合观测场、辅助观测场和农户调查点2005—2020年0—100 cm土层的土壤有机碳(SOC)储量数据,分析新疆农田和荒漠生态系统SOC储量的影响因素。研究结果表明,2005—2020年0—100 cm土层SOC总储量平均值为阿克苏站(5.17 kg/m^(2))>阜康站(4.20 kg/m^(2))>策勒站(2.96 kg/m^(2))。0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm土层的SOC分别约占0—100 cm土层储量的27.3%—35.3%、23.1%—24.6%和15.8%—17.5%。在阿克苏站,施肥量最高、灌溉量最低的农户调查点SOC储量最高;而在策勒站和阜康站,农户调查点和辅助观测场的施肥和灌溉措施分别最有利于提高SOC储量。总体来看,土壤含水量、地上生物量与SOC储量呈正相关关系;年平均气温与0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系。在单一生态站的生态系统尺度,年平均气温与SOC储量相关性不显著;地上生物量与策勒站和阜康站的SOC储量呈正相关关系,但是与阿克苏站0—40 cm土层的SOC储量呈负相关关系;施纯钾量与策勒站0—60 cm土层的SOC储量呈正相关关系,但与阜康站40—100 cm土层的SOC储量呈负相关关系。总之,与自然状态下的荒漠和农田不施肥相比,灌溉和施肥的农田管理措施有利于增加干旱区SOC储量。不同生态站要根据自身区域特点制定合理的农田管理模式,以维持较高的SOC储量。

干旱、半干旱区黑果枸杞生长状况对水分变化的响应

土壤水分是影响黑果枸杞分布的主要限制因子,改善土壤水分状况不仅可以加快黑果枸杞营养生长,还可促进其生殖生长。本文以干旱区张掖绿洲和半干旱区陇中黄土区为研究区,分别调查了张掖市临泽县境内天然分布和绿洲农田内栽植的黑果枸杞及定西市安定区水平梯田内栽植的黑果枸杞物候变化及生长状况,研究分别在黑果枸杞花期、结果期增加土壤水分对其营养生长和生殖生长的影响。结果表明:(1)半干旱黄土区水平梯田内栽植黑果枸杞其生长期为179 d,较原生地(张掖绿洲)生长期缩短8 d,但叶、花和果物候期分别较原生地提前了5 d、15 d和13 d;(2)增加土壤水分显著提高了水平梯田内黑果枸杞的新稍生长量和果实直径,在补灌40 mm/m^(2)处理下单株果粒数和产量达最大;(3)新稍生长变化量与果实直径呈显著二次曲线关系,与单株果粒数和产量呈显著指数关系。总之,花期、结果期增加土壤水分不仅可加快其营养生长,还可以促进黑果枸杞的生殖生长,从而提高果实产量及品质。

干旱风沙区典型退耕还林地集沙监测与评价——以宁夏回族自治区盐池县为例

文中以集沙池(集沙槽)法分别对干旱风沙区宁夏回族自治区盐池县典型退耕还林柠条灌木林地、樟子松乔木林地、旱作农田、放牧草地的近地表集沙量进行监测与评价。研究表明:旱作农田的年均总集沙量最大,为319288.43 g,分别是樟子松乔木林地、退耕还林柠条灌木林地、放牧草地的241.43、351.88、1.96倍;旱作农田及放牧草地均是当地主要沙尘源,而退耕还林柠条灌木林地防风固沙效果最为明显。研究结果可为科学评价退耕还林还草工程生态效益提供技术支撑,对干旱风沙区生态修复有指导意义。

干旱半干旱地区农田生态系统中土壤动物研究进展

干旱半干旱地区是我国的农业后备战略基地,近年来受土壤风蚀及土地荒漠化影响的农田面积越来越多。土壤动物在农田生态系统中具有特殊功能与作用,对土壤发育和提高土壤生产能力具有重要意义。文章综述了国内干旱半干旱地区农田生态系统中各种影响因子对土壤动物的作用,并对目前存在的问题和未来的展望进行了评述。

不同利用强度下绿洲农田土壤微量元素有效含量特征

以地处极端干旱背景下的塔里木盆地南缘策勒绿洲为研究区,以绿洲化为视角,根据当地农民耕作习惯于2005年选择4块试验农田,分别代表当地典型的农田利用强度。基于单项指数(Ei)和综合指数(Ec)相结合的评价方法,分析了绿洲农田在不同利用强度下的土壤Fe、Cu、Mn、Zn等微量元素有效性,探讨了土壤微量元素与人为耕作管理措施之间的关系。结果表明:人为耕作管理强度会对土壤微量元素有效含量产生重要影响,绿洲不同位置农田因施肥强度和管理方式的差别,其土壤微量元素有效含量特征存在显著差异。绿洲内部农田土壤有效Fe、Cu、Mn、Zn含量显著高于绿洲边缘各样地,新垦农田土壤有效Fe、Cu、Zn含量均低于对照样地;绿洲内部农田土壤微量元素有效性最高,新垦农田最低;农田土壤微量元素有效性与土壤有机质存在显著的正相关关系。

半干旱沙区退耕还林对碳储量和分配格局的影响

以农田和不同退耕还林年限（5、10、15年）的杨树人工林为对象，开展了退耕还林对生态系统有机碳储量和分配格局特征的研究。结果表明：随着退耕年限的增加，生物量碳储量不断积累，且其增加的碳库主要分配在树干。与农田（CK1）相比，退耕还林5年的杨树人工林（Poplarl）0～10、10～20、20～40和40～60cm土壤有机碳含量分别下降了7．65％、36．66％、51．94％和21．4％；退耕还林10年的杨树人工林（Poplar2），不同层次土壤有机碳含量分别提高了69．63％、62．46％、17．07％和66．94％。与农田（CK2）相比退耕还林15年的杨树人工林（Poplar3），0～10、20～40和40～60cm土壤有机碳含量分别提高了31．96％、81．50％和58．05％，而10～20cm土层下降了13．38％。与对照农田相比，5年生杨树人工林0～60cm土壤有机碳储量下降了31％，而10年和15年生杨树人工林土壤有机碳储量分别增加了47％和41％。退耕5年的杨树人工林总的碳储量比对照农田下降了10％，退耕10年和15年的杨树人工林与相应对照农田相比较，生态系统总的碳储量分别提高大约2倍和5倍。说明，农田退耕还林后生态系统碳储量明显增加，增加的碳储量主要积累在地上生物量碳库中。退耕还林初期，土壤有机碳储量表现出下降趋势，随后逐渐恢复甚至高于农田土壤碳储量。

砾石覆盖对抑制旱作农田土壤风蚀效果的风洞模拟

针对中国阴山北麓旱作农田风蚀比较严重的现实,将旱作农田地表铺设不同覆盖度和粒径的砾石后进行风洞试验,旨在探索砾石覆盖度和粒径在抑制旱作农田土壤风蚀效果方面的作用,为采取合理的防风蚀措施提供技术依据。利用野外风洞原位测试方法,完成了6种风速下对应净风和挟沙风时的不同砾石粒径和覆盖度下的旱作农田土壤风蚀测试。结果表明:无论净风还是挟沙风,增加砾石覆盖度,旱作农田抗风蚀效率均提高,但当砾石覆盖度超过28%后,其对提升抗风蚀效率作用不大;在相同覆盖度下,随砾石粒径的增加,输沙量、抗风蚀效率略有变化,但不明显;将耕作农田地表铺设砾石,不仅能获得较好的防风蚀效果,同时利于农业耕作,该方法成本低,简单可行,是适合阴山北麓地区气候环境特点的防治旱作农田土壤风蚀的有效方法。

沙区降解膜覆盖下滴灌农田水氮交互效应与模型研究

为探索干旱沙区可降解地膜覆盖下滴灌农田水氮交互效应及优化组合方案,提高其水氮利用效率,在内蒙古乌兰布和沙区进行2年可降解膜覆盖下的滴灌田间试验,设置了低水(2016年165 mm、2017年195 mm)、中水(2016年247.5 mm、2017年292.5 mm)和高水(2016年330 mm、2017年390 mm)3个灌溉定额水平及低氮(140 kg/hm^2)、中氮(210 kg/hm^2)和高氮(280 kg/hm^2)3个施氮量水平,并以普通塑料地膜覆盖的3个水分处理作为对照,采用随机完全组合设计,共计12个处理。研究了可降解地膜覆盖下不同水氮供应对干旱沙区玉米产量及水氮利用效率的影响,建立了可降解地膜覆盖下滴灌农田玉米水氮耦合模型,并对组合方案进行了优化。结果表明:与普通塑料地膜覆盖相比,可降解地膜覆盖下水分利用效率(WUE)明显较低,而在水分充足条件下(高水)玉米产量及其构成因素、氮肥偏生产力(PFPN)无显著差异。可降解地膜覆盖下灌水量和施氮量均对玉米的产量及其构成因素、WUE和PFPN有显著影响。灌水量与施氮量存在明显的交互效应,较低的灌溉定额限制了氮素利用,从低水到中水处理2年玉米PFPN和产量平均增长36.87%和37.18%,而从中水到高水其增长仅为5.93%和6.22%;同样较低的施氮量也限制了水分的利用,从低氮到中氮处理2年玉米WUE和产量平均分别增长了7.99%和18.81%,而从中氮到高氮WUE增长为-3.66%,产量仅增长3.35%,而2年最大产量均出现在高水中氮处理,分别为13 875.16、13 805.02 kg/hm^2。在沙区可降解地膜覆盖下滴灌农田中,灌溉定额、施氮量与玉米产量之间符合二元二次回归模型,该模型预测玉米产量与实际产量呈高度相关(2016、2017年R2分别为0.978、0.988),通过主因素分析水氮增产效应的因素,由大到小依次为:灌水量、施氮量,产量随水氮量的增加均呈先增加后减小的趋势。经模型寻优,得出不同目标产量下的水、氮最佳组合方案,本试验高水中氮处理的水氮配比下的产量在13 000~14 000 kg/hm^2目标范围内,且WUE、PFPN较高,可作为干旱沙区可降解地膜覆盖下较为合理的水肥管理模式和技术参考。

干旱区人工绿洲不同农田防护林模式防护效应及相关性

对乌兰布和人工绿洲11条不同配置结构农田防护林带的防护效应进行了研究,结果表明:(1)在同等条件下,窄冠型杨树林带的疏透度均比宽冠型杨树的小,新疆杨较加拿大杨低0.23,箭杆杨较二白杨低0.30;但新疆杨的防风效能较加拿大杨高34.43%,箭杆杨较二白杨高26.46%。宽林带(32m)的防护作用强于窄林带(4m),其农田防护率可提高16.55%～54.41%,胁地指数降低0.03～0.22,农作物减产率下降27.5%。(2)小网格灌木防护林的农田防护率、胁地指数和农作物减产率均好于乔木,农田防护率较乔木提高8.00%～13.93%,胁地指数降低0.04～0.05,减产率下降0.8%～49.4%;防风效能提高1.08%～6.3%。(3)乔木混交林的防护效应好于乔木纯林,其中,农田防护率较纯林提高43.8%,胁地指数降低0.27,农作物减产率降低57.5%。(4)新疆杨栽植9a后即可进入最佳有效防护成熟期,有效防护成熟期在10～27a。(5)林带配置方式即株行距、行数、林带宽度与林带疏透度显著正相关(R=0.661*、0.707*、0.688*)。(6)林带防护距离随林龄增加而增加,林龄与林带间距呈显著正相关,即林带的工艺成熟龄和防护期是确定林带间距的重要依据。

干旱区农田灌溉前后土壤水盐时空变异性研究

通过田间土壤剖面取样,测定了新疆奇台县干旱区农田灌溉前、灌溉后1周和3周土壤水盐的时空变异特征。结果表明:灌溉前,剖面各层土壤含水量较低(15.25%～16.70%),且呈中等(偏弱)变异性;剖面上部(40 cm以上)土壤盐分呈强变异性,而下部为中等(偏强)变异性。灌溉后1周,除0～20 cm(弱变异性)外,其他土层水分及剖面下部盐分变异性未变,但变异系数均减小,上部土壤盐分转为中等(偏强)变异性;剖面平均土壤含水量升高10.51%,脱盐率达8.94%,其中,表层(0～20 cm)土壤水分增加率(118.48%)及脱盐率(20.86%)最大,底层(100～120 cm)水分增加率(40.54%)及脱盐率(-6.93%)最小。灌溉后3周与1周相比,各层(除80～100 cm土层)水分及盐分的变异性保持不变,但水分的变异系数增大,而盐分的变异系数减小;剖面平均含水量减少5.20%,表层(0～20 cm)失水率(36.47%)最大,80～100 cm失水率(7.31%)最小;表层土壤积盐率(4.55%)约为20～40 cm土层的12倍;而40 cm土层以下仍处于脱盐阶段,40～80 cm土壤脱盐率减小,80～120 cm土层脱盐率(9.03%)增大。

半干旱区县域农田土壤有机碳固存速率及其影响因素——以甘肃庄浪县为例

通过对甘肃省庄浪县梯田土壤采样分析,结合第二次土壤普查及庄浪县耕地质量评价数据,估算梯田土壤固碳速率并分析其影响因素。结果表明:1)该县农田土壤沟谷台地的有机碳含量最高,沟谷、梁峁坡地次之,沟谷川坪地有机碳最低,不同地形有机碳含量差异显著(P<0.05);2)80%的样点土壤有机碳含量在6.0～11.0 g/kg之间,总体上0—20 cm农田土壤有机碳含量呈现正态分布,剖面有机碳含量从上至下呈逐渐递减规律;3)现阶段庄浪县0—20 cm农田土壤有机碳密度为20.02 t/hm2,低于全国耕层土壤有机碳密度平均水平(33.45 t/hm2),近30年0—20 cm土壤固碳速率为C 63 kg/(hm2.a),近5年固碳速率为C 26 kg/(hm2.a);4)在半干旱区县域尺度上,地形部位可解释43%的有机碳变异性,有机肥、坡向和田面坡度三者之和可解释47.1%的有机碳变异性,土壤类型可解释9.9%的有机碳变异性。综合分析表明,庄浪县农田土壤有机碳密度在过去30年间呈增加趋势,可能与庄浪县在60年代开始的大规模梯田建设和水土流失治理有关。

甘肃半干旱地区农户耕地撂荒行为的影响因素

为了探明我国半干旱地区农户耕地撂荒的原因,对解决这一地区的农户耕地撂荒问题提供理论参考,利用对甘肃省4个市31个乡(镇)400个农户的调查数据,构建农户耕地撂荒行为影响因素的Logistic回归模型,对半干旱区农户耕地撂荒行为的影响因素进行了实证分析。研究发现:家庭非农业劳动人口所占比例越高、从事非农职业意向越强,农户耕地撂荒行为发生的可能性越大;家庭总人口数越大,家庭收入主要来源于农业,水资源禀赋、农村基础设施条件、土地流转以及政府支农惠农政策落实的状况越好,农户耕地撂荒行为发生的可能性越小。为了最大程度地消除半干旱区的农户耕地撂荒现象,应进一步落实支农惠农政策,因地制宜加大农业投入力度,改善农村基础设施条件,完善农村社会保障制度,加快耕地流转步伐。

贵州省岩溶山区旱坡耕地梯化的环境效应研究

1997～ 1999年 3年时间 ,在田间生产条件下 ,研究贵州岩溶山区旱坡耕地梯化的环境效应 ,结果表明 :可防治水土流失和石漠化扩展 ;为大于 2 5度的旱坡耕地退耕还林 ,准备了较好的立地条件 ;提高小于 2 5度旱坡耕地的粮食作物产量近 2 0 % ,为陡坡耕地顺利退耕提供物质保障 ;本旱坡耕地梯化技术 ,操作简便、易行 ,投资少 ,见效快。

生物炭基肥和木醋液对干旱区土壤养分及棉花产量的影响

为明确生物炭基肥配合木醋液在棉花生产上的应用效果,在大田条件下,采用随机区组设计,设置常规施肥(CK)、施生物炭基肥木醋液追肥(BP)、施生物炭基肥常规追肥(BN)和不施基肥(TD)4个施肥处理,研究了不同施肥处理在棉花的苗期、蕾期、花铃期、吐絮期内对棉田0~40cm土层土壤养分和棉花产量的影响。结果表明,在棉花生长的4个生育期内,BP处理和BN处理的土壤养分含量均高于CK处理和TD处理,具体为有机质含量提高了15.00%、碱解氮含量提高了39.71%,有效磷含量提高了22.87%,速效钾含量提高了5.75%,产量提高了15.50%。表明短期施用生物炭基肥配合木醋液追肥相较常规化肥有优势,在新疆棉田生产中可以施用生物炭基肥作为基肥替代常规化肥。

降水输入旱地农田生态系统中的养分研究

对典型旱农地区陕西长武县2002和2003年降水输入旱地农田生态系统的养分进行了测定。结果表明,黄土旱塬区2002和2003年通过降水输入的氮素分别为6.72和10.80kg/hm2;氮素输入主要发生在6～9月,占全年输入量的57.8%;降水输入的N主要是NH+4-N,2002年输入的NH+4-N占降水输入总N量的68.5%±11.3%,2003年占63.6%±9.4%。通过降水输入的K在2002和2003年分别为0.959和2.686kg/hm2。NH+4-N,NO-3-N,K和无机N总量与降雨量之间有极显著相关关系,且各养分量之间也有一定的相关性。

利用MODIS数据直接估算晴空区干旱与半干旱地表净辐射通量

通过对地表处向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射通量的4个能量收支分量的参数化,利用多个MODIS陆地和大气产品,给出一个不需要地面观测气象数据,仅用卫星遥感数据来计算晴空条件下干旱与半干旱地表上的净辐射通量计算方案。方案计算了2003年7—10月、2004年7—11月及2005年6—10月期间退化草地89个晴空数据和农田85个晴空数据,与地面观测数据对比表明方案能有效计算净辐射通量,均方根误差达到47.5和49.2W/m2,优于国内外同类研究的精度。

半干旱农田地区DPM模型适用性初步研究

DPM模型是根据粉尘释放通量与粉尘跃移通量及跃移颗粒的动能通量成正比的原理,由土壤微团粒跃移模块以及粉尘粒子释放模块构成的。为验证DPM模型在半干旱地区农田的适用性,选取了半干旱地区陕西中北部4种典型土壤类型农田进行野外观测研究,计算分析了各观测区的地表空气动力学粗糙度、表土微团粒粒度、摩阻风速和起动摩阻风速,对比分析了不同土壤类型、不同季节DPM模型模拟的准确性。结果表明,DPM模型可以用于模拟预测我国半干旱区农田不同土壤类型粉尘释放通量,可以较好地用于模拟预测半干旱农田夏冬两季节的粉尘释放通量。

干旱地区农田生态系统土壤温室气体排放机制

CO2、CH4和N2O是目前几种最主要的温室气体,在对全球气候变暖贡献中,农业作为重要的温室气体排放源对其有不可低估的作用。一般而言,旱地农田生态系统是大气CO2和N2O的排放源,黄土高原等旱地是CH4的吸收汇。CO2排放主要包括植物呼吸作用和土壤呼吸作用;CH4排放包括有机物的还原和氧化吸收2个过程;N2O排放包括硝化作用和反硝化作用2个过程。土壤微生物、土壤水分、土壤温度、土壤质地、施肥等均从不同角度影响着温室气体的释放与吸收。近些年,免耕、秸秆还田、地膜等保护性耕作技术在干旱地区农田生态系统中得到广泛应用。其中免耕可以减少CO2和N2O的排放量,增加土壤对CH4的吸收量;秸秆还田和覆膜对N2O排放的影响结果尚未统一,但秸秆还田促进CO2排放抑制CH4吸收,而覆膜促进CH4吸收抑制CO2排放。加强且更深入更全面的研究旱地农田生态系统温室气体排放应该作为今后重点研究领域,为全球气候变暖提供更为准确的理论基础。