松嫩平原黑土区畜禽粪肥质量评价

明确松嫩平原黑土区畜禽粪肥品质差异,可为其质量提升及合理施用提供理论依据。本研究于黑龙江省松嫩平原黑土区采集猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪4种堆肥样品67个,通过测定不同种类畜禽粪肥技术指标、限量指标及有机组分含量,建立畜禽粪肥质量综合得分模型,从而对其质量进行评价。结果表明:(1)猪粪肥、牛粪肥、羊粪肥和鸡粪肥的平均种子发芽指数(GI)分别为44.1%、57.0%、51.9%和41.4%,均接近或大于50%的畜禽粪肥无害化要求,但小于有机肥NY/T525-2021标准70%的要求;(2)4种畜禽粪肥中,牛粪肥各项指标都更接近于NY/T525-2021标准要求,且牛粪肥中较活跃的有机组分可溶性有机质(DOM)、可提取腐殖酸(HE)、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)含量均高于其他3种;(3)在畜禽粪肥质量评价综合得分模型中,牛粪肥获得最高得分0.834,其它粪肥得分依次为:羊粪肥0.761、猪粪肥0.732、鸡粪肥0.508。总体来看,4种畜禽粪肥的腐熟度仍需进一步提高,其综合质量排序为:牛粪肥>羊粪肥>猪粪肥>鸡粪肥。

CropSyst作物模型在松嫩平原典型黑土区的校正和验证

通过对CropSyst作物模拟模型进行修订和验证,应用该模型对松嫩平原黑土区主要作物的生产潜力进行了模拟,并对作物生产力模拟的有效方法进行了初步探索。模拟结果表明,对于主要作物的经济产量、全生育期蒸散量、收获时的地上生物量,模拟值与实测值较为接近。模拟值和实测值的均方根误差RMSE为3.59%(小麦地上生物量)～8.02%(小麦产量),模拟性能指数EF最小为0.76(玉米蒸散量),最大为0.90(小麦产量)。

松嫩高平原黑土区耕地资源安全的驱动机制分析

为了深入剖析影响区域耕地资源安全驱动因子的作用机理,研究区域耕地资源安全驱动机制。该文以松嫩高平原黑土区巴彦县为例,运用Matlab编程,采用遗传算法对神经网络模型进行改进,结合相关分析法,识别影响耕地资源安全的关键性因子及其与之相关的因子,应用多元回归分析和完全二次回归分析方法,阐明影响因子间的协同作用关系,进而揭示其对耕地资源安全影响的作用机理和驱动机制。结果表明:1)影响研究区耕地资源安全的协同作用关系中,不同影响因子间的协同作用正向和负向交互进行,且不同因子间协同作用大小也不尽相同;2)影响研究区耕地资源安全的自然因素、社会经济因素、生态因素中,自然因素对研究区耕地资源安全起促进作用,社会经济因素和生态因素起抑制作用,且社会经济因素对研究区耕地资源安全的抑制作用最强,生态因素的抑制作用次之;3)在主要影响因子中,土壤质地对耕地资源安全的促进作用最强,pH值次之,黑土层厚度的促进作用最弱,而高程对耕地资源安全抑制作用最强,水土流失量仅次之,氟的抑制作用最弱。该研究成果可为黑土区耕地资源保护及耕地资源的合理利用提供参考。

沸石矿物在东北地区黑土地盐碱化土壤改良中的应用

东北黑土地特别是松嫩平原的土地盐碱化趋势正在加剧,对黑土地粮食安全提出了很大的挑战,因此,改良盐碱地土壤成为重要的工作.半干旱气候、地质条件、低洼地形及地下水位等都是引起东北黑土地盐碱化的因素,松嫩平原苏打盐碱地尤为突出,其土壤盐分中主要阳离子为Na+,阴离子为CO32-和HCO3-,具有高碱化特点.沸石作为离子交换剂和吸附剂,能吸附盐碱土中的钠离子和硫酸根离子等,降低土壤pH值和碱化度,同时可增加土壤对铵根离子、磷酸根离子和钾离子的保持能力,提高养分有效性,对于土壤改良效果显著.但由于沸石改性、用量及时效等各方面的不确定性,因此在今后研究中更应注重因地制宜地利用沸石矿物开展盐碱地土壤改良、加强沸石矿物改性与再生的研究,使其在盐碱地脱盐降碱等方面发挥更大的作用.

松嫩平原黑土区玉米穗质量构成要素的空间变异性研究

基于在松嫩平原黑土区获取的玉米穗质量构成要素(穗粒质量、穗轴质量、穗粒数、穗行数、行粒数、穗长、穗粗),利用传统统计学、多重分形和联合多重分形方法分析了玉米穗质量构成要素的空间变异性。结果表明,玉米穗粒质量、穗轴质量、穗粒数、穗行数、行粒数、穗长、穗粗的空间变异强度依次减弱,且穗粒质量和穗轴质量的变异程度为中等变异,穗粒数、穗行数、行粒数、穗长、穗粗的变异程度为弱变异;玉米穗轴质量和穗粒质量的多重分形特征最明显,行粒数、穗粗和穗长的多重分形特征最不明显,穗行数和穗粒数多重分形特征的明显程度介于上述两者之间;穗行数的空间变异性主要是由高值信息造成,而行粒数、穗轴质量、穗粒质量、穗粒数、穗粗、穗长的空间变异性主要由低值信息引起;单一尺度和多尺度上,穗粗、穗轴质量、穗长、穗粒数、行粒数、穗行数对穗粒质量空间变异性的影响程度排序有所差异,穗粒质量与穗长、穗粗、穗粒数、穗行数、穗轴质量、行粒数在多尺度上的相关程度明显大于在单一尺度上的相关程度。

松嫩平原冰雪融化期黑土水分变化规律

通过冰雪融化期黑土水分野外观测试验, 对松嫩平原4 种不同积雪覆盖地表条件下的土壤总含水量变化规律进行了分析.结果表明, 不同边界条件下, 土壤总含水量的变化趋势不同, 0-40 cm 土层的表现尤为显著, 显示出土壤水分变化对地表条件的响应存在明显的时间差异; 积雪覆盖的反“S”型水分剖面与裸地的反“ C”型水分剖面主要区别在于140 cm 以下土层.研究结果可为松嫩平原黑土区冻融期土壤水分调控与管理提供科学依据.

松嫩平原耕作黑土土壤动物群落的区系组成和生态分布

为了解松嫩平原不同纬度耕作黑土的环境差异及其对土壤动物群落组成的影响,2009年5月、8月、10月在松嫩平原(黑龙江省境内)选取5个代表性耕作黑土土壤动物群落进行研究。共捕获大型土壤动物41类,2242只,捕获中小型土壤动物49类,15050只,隶属于3门7纲22目57科。研究结果表明,5个样地的土壤动物个体数和类群数水平分布具有明显的差异。在海伦,无论是大型土壤动物还是中小型土壤动物个体数和类群数都占有绝对优势,最北部的嫩江最少。耕作黑土中的大型土壤动物垂直分布表聚性不明显,中小型土壤动物的表聚性则较明显,但与森林土壤相比其表聚性不显著。分析表明不同地区土壤动物多样性指数H',大型土壤动物:嫩江>依安>海伦>呼兰>绥化;中小型土壤动物:海伦>呼兰>绥化>嫩江>依安。

松嫩平原黑土区农牧结合优化模式与实施效果研究

对农牧结合优化模式 5年试验表明 ,在耕地不增加 ,生产成本相对稳定情况下 ,农牧业生物产量 (蛋白质 )达到 7.91 1× 1 0 5kg,提高 68.4% ;投能生产力 1 .43,提高1 6.3% ,光能利用率 0 .40 % ,提高了 48.2 % ;纯收入 32 5.68万元 ,提高 75.5% .

松嫩平原黑土带保土培肥可持续发展技术体系研究

松嫩平原是黑龙江省主要的商品粮产地,土地的用养结合对黑龙江省农业发展至关重要。研究提出黑土带保土培肥可持续发展技术体系,从土壤耕作、作物种植方式、田间水分和肥料管理等6个方面进行了全方位的设计。

松嫩平原黑土区用蓄结合节能高效耕作制研究

采用新技术引进集成和田间定位试验的方法研究能够促进黑土培肥,实现主产作物稳产高产的节能高效耕作制,结果表明,旋松耙耕作制对岗平地黑土,能够降低土壤容重,提高土壤温度,增加土壤水分,在保证玉米、大豆、小麦、甜菜、亚麻综合稳产高产的前提下,每公顷节能1509.6MJ,增收节支121.16元,是发展高产、高效持续农业的重要措施。

松嫩平原耕作黑土Cu、Pb、Zn的污染现状分析

黑土区是中国重要的商品粮生产基地之一,对于中国的粮食安全和国民经济的稳定起着举足轻重的作用。以松嫩耕作黑土土壤为研究对象,对呼兰、绥化、海伦、依安与嫩江5个调查区的土壤中Cu、Pb、Zn的污染现状进行研究,揭示耕作黑土的健康状况,为黑土生态系统的科学管理提供理论依据。采用内梅罗综合污染指数法及TOPSIS法进行环境质量综合评价。结果表明:土壤Cu、Pb、Zn的污染程度,由东南至西北未表现出明显的分布规律。呼兰、依安土壤Cu、Pb、Zn的污染程度低于绥化、海伦和嫩江;大部分样地土壤Cu、Pb、Zn污染程度具有随剖面深度的增加而增加的特点,仅有绥化土壤10～20cm土层污染程度小于0～10cm土层。Cu、Pb、Zn各元素之间没有呈现显著的相关性,表明3种元素来源是不同的。2种方法的评价结果基本一致,研究区域黑土环境质量良好。

农田防护林更新改造对土壤团聚体特征和可蚀性的影响

【目的】土壤团聚体是反映土壤结构稳定性和土壤质量的重要指标。探明黑土平原区农田防护林不同更新改造方式下土壤团聚体稳定性特征和可蚀性及其与土壤理化性质的关系,为确定合理的农田防护林更新改造方式提供科学依据,并为农田防护林可持续性发展提供参考。【方法】以4种更新改造方式林带(樟子松纯林(ZC)、杨树纯林(YC)、云杉纯林(YS)、樟子松-杨树混交林(ZY))的土壤(0~10、10~20、20~40 cm)为研究对象,并以退化杨树林带(TYC)为对照,运用沙维诺夫法分析各林带土壤团聚体粒径含量、稳定性特征和土壤可蚀性的差异,并进一步分析其与土壤理化性质的相互关系。【结果】在各土层不同林带土壤水稳性团聚体含量呈现随粒级减小而增大的趋势,更新改造林带土壤水稳性团聚体均以> 0.25 mm的大团聚体为主,退化杨树林带均以<0.25 mm的微团聚体为主;0~40 cm土层各林带土壤水稳性团聚体质量百分比(WSA)、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)大小依次为:YC> ZC> ZY> YS> TYC,而分形维数(D)和土壤可蚀性因子(K)值则相反;随土壤深度的增加林带土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力逐渐减小,土壤结构趋于恶化,林带表层土壤团聚体稳定性显著高于深层土壤;土壤有机质、粉粒、黏粒含量、非毛管孔隙度和毛管持水量与土壤MWD、GMD、WSA之间呈显著正相关(P <0.05),与土壤D、K之间呈显著负相关(P <0.05),土壤容重和砂粒含量与土壤MWD、GMD、WSA之间呈显著负相关(P <0.05),与土壤D、K之间呈显著正相关(P <0.05);土壤WSA、MWD和GMD受1~5 mm粒级团聚体主导,D和K主要受<0.25 mm粒级团聚体影响。【结论】实施更新改造后防护林带土壤团聚体稳定性和抗蚀性能得到明显提升,表明更新改造可以改善土壤质量;不同更新改造方式中杨树和樟子松林带土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力显著优于樟子松-杨树混交、云杉林带;更新改造后林带土壤可蚀性减小与水稳性团聚体含量增加和团聚体稳定性的提高密切相关。

坡耕地主要土壤参数的空间变异特征

以松嫩平原北部黑土区坡耕地进行的田间采样为基础,将经典统计学与地统计学相结合,在大豆生长过程中,对土壤含水量、土壤饱和含水量、土壤干容重、土壤有机质以及表征土壤机械组成的土壤砂砾含量、粉粒含量、黏粒含量几项主要参数进行了空间统计分析。得出了各主要参数的最佳半方差理论模型以及空间分布图,并据此对试验区主要参数的空间变异特征进行了分析,为该地精准农业的研究提供了一定的参考。

松嫩平原黑土区有机质空间分布特征及影响因素

为研究区域尺度土壤有机质分布特征及其影响因素,以松嫩平原黑土区中部为研究区,利用经典统计学、地统计学和多重分形结合方法,探究土壤有机质分布特征及其变异规律,通过方差分析法明确高程及土地利用类型对有机质含量影响程度。经典统计学分析表明,0~20和20~40cm土层土壤有机质含量平均值分别为57.896和53.371g·kg^-1,处于较高水平,变异系数分别为0.462和0.498,均为中等变异;地统计学分析表明,0~20和20~40cm土层土壤有机质块金系数分别为0.626和0.712,说明有机质均具有中等相关性,东北至西南方向和北向南方向土壤有机质均逐渐降低,高斯模型为不同土层土壤有机质最佳拟合模型;多重分形分析表明,0~20cm土层有机质空间变异性略低于20~40cm土层,低值决定其空间变异性;方差分析表明,高程越高土壤有机质含量越高,不同土地利用类型中有机质含量排序为:林地>耕地>草地。综合分析得出,有机质低值信息、高程以及土地利用类型对研究区土壤有机质影响较大。

松嫩平原不同秸秆还田方式下农田温室气体排放及碳足迹估算

明确松嫩平原不同秸秆还田方式下的温室气体排放和碳足迹特征,对于制订本地区固碳减排策略、发展低碳农业和保障农业可持续发展具有积极作用。该研究基于松嫩平原黑土秸秆还田定位试验,在大豆-玉米-玉米典型轮作模式下,2013—2015年监测不同秸秆还田方式下(秸秆不还田旋耕CK、秸秆深施还田DSR、秸秆覆盖免耕SC)农田N_(2)O和CH_(4)排放变化,利用生命周期法估算农资投入和田间操作引起的直接或间接碳排放量,分析碳足迹特征。结果表明,在松嫩平原大豆-玉米-玉米轮作模式下,秸秆深施还田和秸秆覆盖免耕不影响土壤N_(2)O和CH_(4)排放。土壤温室气体排放、氮肥生产、磷肥生产和田间耕作是影响农田碳足迹的主要贡献因子,占农田碳足迹总量的90%左右。2013—2015年秸秆覆盖免耕处理农田碳足迹最低,较秸秆不还田旋耕和秸秆深施还田处理分别降低4.5%和5.1%,原因是秸秆覆盖免耕措施减少机械燃油产生的碳排放。秸秆深施还田和秸秆覆盖免耕处理可以提高大豆和玉米产量,平均分别增产5.1%和5.5%。综合而言,在松嫩平原大豆-玉米-玉米轮作体系下,秸秆覆盖免耕可以降低农田碳足迹并可提高大豆、玉米产量,是较适宜的耕作方式。

灰色关联及非线性规划法构建传递函数估算黑土水力参数

土壤水分特征曲线和饱和导水率是重要的水力参数,为了简便准确获取这些参数,以松嫩平原黑土区南部为研究区域,采集136个采样点土样用于测定不同土层土壤水分特征曲线、饱和导水率以及土壤理化性质,并运用灰色关联分析确定影响土壤水力参数的主要土壤理化性质,采用非线性规划构建土壤分形维数、有机质、干容重、土壤颗粒组成与土壤水分特征曲线、饱和导水率之间的土壤传递函数,并通过与现有土壤传递函数对比分析进行精度验证。结果表明:1)土壤分形维数是估算土壤水分特征曲线模型参数和饱和导水率的主要参数之一,同时,干容重和有机质含量也在不同土层土壤传递函数中起到重要的作用;2)通过验证分析,不同土层各参数平均绝对误差接近于0,均方根误差值也都较小,其中在不同土层土壤传递函数估算的土壤含水率均方根误差分别为0.022、0.017cm^3/cm^3;3)对比分析其他已存的土壤水分特征曲线和饱和导水率的土壤传递函数,该文构建的土壤传递函数均方根误差值均较小,决定系数值都在0.66以上,表明估算精度较高,均好于其他方法估算精度,具有良好的区域适应性。综上,所构建的土壤水分特征曲线和饱和导水率土壤传递函数可以用于松嫩平原黑土区土壤水力参数估算。

松嫩平原中南部黑土氮流失程度及分布特征研究

对松嫩平原中南部黑土区20世纪80年代以及目前土壤中氮含量数据资料分析结果显示,近40年来研究区土壤氮的流失率达到5.02%.总体上呈现出土壤氮含量丰富—较丰富的一级、二级土地面积大量减少,而土壤中氮含量中等—缺乏的三级、四级和五级土地面积逐渐增大.对研究区不同土地利用方式土壤氮含量变化特征统计结果显示,研究区人为活动影响较强的水田和旱田两种主要土地利用方式土壤中氮含量丰富区的土地所占面积比例分别减少了20.9和6.1个百分点;人为活动影响相对较弱的沼泽湿地、草地和林地3种土地利用方式土壤氮含量丰富区的面积有所增加.对不同行政区市县土壤氮含量变化特征空间分析结果表明,研究区有6个市县土壤氮流失达到重度程度,建议作为黑土氮流失治理的重点地区;有8个市县(区)土壤氮流失达到中度程度,应作为土壤氮流失防与治兼顾的重点地区.

基于多源数据的松嫩平原黑土区亚像元雪盖率算法研究

为了解决积雪反演研究中常用的二值积雪分类法存在误差较大的问题,根据松嫩平原黑土区的独特地理环境,并在充分考虑地表类型的情况下,将中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)影像作为数据源、陆地成像仪(Operational land imager,OLI)影像视为"真值"数据,建立松嫩平原黑土区MODIS像元积雪覆盖率与归一化雪盖指数(Normalized difference snow index,NDSI)值之间的线性回归关系模型。结果表明,与MOD10A1积雪面积比例数据(Fractional snow cover,FSC)相比,反演模型雪盖率的误差分析结果得到改善,能够更好地满足当前积雪反演研究的现实要求。亚像元雪盖率估算模型在一定程度上提高了松嫩平原黑土区雪盖面积监测的精度,为该地区春季墒情预报、农业耕种提供了科学依据。

松嫩平原典型黑土区土壤养分空间分布特征

本研究以松嫩平原典型黑土区作为研究区,基于野外土壤样本数据,利用地统计学分析方法中的变异函数,对0~20 cm耕层内碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)等肥力指标的空间变异特征和相关关系进行了探讨。结果表明:松嫩平原典型黑土区AN、AP、AK平均含量分别为157.54、24.90、159.93 mg/kg,明显高于全国水平,各项指标变异均属于中等程度变异;随着纬度的增加,松嫩平原典型黑土区土壤AN、AP、AK含量呈逐渐递增的趋势;AK、AN含量主要受AP含量的影响,且AN和AK变化规律基本一致。

黑龙江省松嫩平原中南部玉米连作区黑土培肥技术模式

良好的土壤可以为作物生长发育提供适宜的土壤环境,而不单纯是增加或补充植物生长所需的矿质营养,从春玉米高产世界纪录的产生过程中可以证明土壤培肥对玉米高产栽培的意义十分重大。本文主要对黑龙江省松嫩平原中南部玉米连作区黑土培肥技术模式进行研究分析。