基于CiteSpace的农业水利工程专业教学研究趋势与展望

为精准把握中国农业水利专业教学领域的研究发展状况,对中国农业水利专业教学领域进行全面、系统的梳理和总结,探究其演进脉络,分析其研究历程和未来趋势。基于CiteSpace软件,结合文献计量法,根据知识图谱对农业水利专业教学研究进行可视化梳理和总结,为农业水利工程专业教学的发展提供参考及量化研究思路。研究结果表明,农业水利工程专业教学研究是一个缓慢的演变过程,是从初步理论与实践的研究到逐渐提出新的理论实践体系的过程,其中新兴研究趋势主要是新工科和专业认证,这与科技进步、国家实施创新驱动发展战略紧密结合,且仍为未来一段时间的研究方向。

寒区农业流域综合干旱指数构建及其适用性分析

以挠力河流域为寒区农业流域典型区,构建融合多源信息的综合干旱指数用于寒区农业流域干旱特征的评估,并分析其适用性。基于构建的SWAT模型模拟挠力河流域水文气象要素,计算单一的标准化降水蒸散发指数(SPEI)、标准化土壤湿度指数(SSI)和标准化径流指数(SRI),运用主成分分析法和熵权法分别对3种单一干旱指数赋权,通过最小偏差法计算最优组合权重,构建融合气象干旱、农业干旱和水文干旱信息的综合干旱指数(OCDI)。结果表明:OCDI的干旱事件监测结果与历史干旱事件吻合度较高,综合考虑多时间尺度下的OCDI对于挠力河流域干旱状况描述更为准确和全面;3种单一干旱指数监测的干旱程度空间分布差异明显,融合多源信息的OCDI能够从气象干旱、农业干旱和水文干旱多角度揭示挠力河流域综合干旱特征;OCDI与不同类型单一干旱指数均有较高的相关性,在挠力河流域上游对于干旱的综合表征能力更优且年尺度的OCDI综合表征能力优于季尺度和月尺度;OCDI能够较好地识别和区分该流域的综合干旱程度,随着OCDI所识别综合干旱程度的加重,流域实际受旱面积相应增大。

洋葱AcSCL4的克隆及其功能分析

【目的】初步探讨AcSCL4在洋葱成花中的功能,为解析洋葱成花分子调控机制提供理论基础。【方法】以长日生态型洋葱品系SB2为试验材料,根据已有的洋葱转录组数据,通过qRT-PCR筛选目的基因AcSCL4后进行基因克隆,并对其进行生物信息学分析;构建AcSCL4基因的过表达载体pB221-3300-AcSCL4并转化农杆菌,采用花序浸染法浸染拟南芥,并对T_(3)代纯系转基因植株进行表型分析和开花相关基因表达量分析。【结果】洋葱AcSCL4基因CDS长1515 bp,编码504个氨基酸;AcSCL4蛋白N端高度变异,C端有GRAS结构域。聚类分析发现,AcSCL4与石刁柏和棉花的SCL4蛋白亲缘关系较近。与野生型拟南芥相比,AcSCL4过表达植株表现晚花表型。荧光定量PCR结果表明,与野生型拟南芥相比,AcSCL4过表达植株开花调控基因CO和FT的表达量极显著下降。【结论】AcSCL4通过调控CO及FT基因表达来抑制洋葱开花。

减氮配施生物炭对土壤肥力和水稻产量的补偿效应与机制

氮素是水稻生长所必需的营养元素。为了提高产量往往过量施加氮肥,这不仅导致氮肥利用率低,还破坏了土壤质量,减少氮肥施用则会导致水稻减产。为探究土壤改良剂(生物炭)能否补偿减氮带来的负面影响,本研究采用盆栽试验,设置常规施氮(氮肥施用量110 kg/hm^(2),CK)、减氮10%(C1)及减氮10%条件下配施2.5%生物炭(C2)和5%生物炭(C3)4个处理,探讨在减少氮肥使用条件下生物炭对土壤肥力及水稻产量的补偿效应及机制。结果表明:减氮10%对土壤综合肥力无显著影响,施加生物炭可有效地提高土壤肥力,且添加5%生物炭对土壤肥力的提升效果优于添加2.5%生物炭。减氮10%导致水稻产量显著降低,而生物炭施加可一定程度补偿减氮造成的减产,其中添加2.5%生物炭对水稻产量的补偿效果优于添加5%生物炭,但仍未恢复到常规施氮水平。采用结构方程探究减氮和施加生物炭条件下水稻产量的驱动因素,结果表明,减氮配施生物炭通过改变土壤pH值、全钾含量、铵态氮含量和硝态氮含量,进而直接或间接影响水稻产量,其中铵态氮含量和硝态氮含量是主要的调控因子,其不仅直接影响水稻产量,还可通过调控每穗粒数、有效穗数和千粒质量间接影响水稻产量的形成;pH值和全钾含量对水稻产量有负面效应。本研究可为东北黑土区水稻种植业化肥减量和生物炭的高效利用提供科学依据。

节水灌溉下秸秆还田形式对黑土区稻田N_(2)O排放与产量的影响

为探寻不同灌溉模式下秸秆还田形式对黑土区稻田N_(2)O排放与产量的影响,于2023年进行大田试验,设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置秸秆还田(S)、秸秆炭化为生物炭还田(B)、秸秆过牛腹为有机肥还田(O)3种还田形式,以及秸秆不还田(N)作为对照组,共计8个处理。分析不同灌溉模式下秸秆还田形式对稻田N_(2)O排放通量与水稻产量的影响,测定了水稻各生育期稻田土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量、pH值,并分析了N_(2)O排放总量和水稻产量与土壤环境因子之间的关系。结果表明:除返青期外,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田与有机肥还田处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量均表现为增加。相同秸秆还田形式下,控制灌溉模式下各处理生育期内土壤平均铵态氮含量、硝态氮含量较常规灌溉模式高36.23%~60.82%、14.16%~19.61%。同时,秸秆还田与生物炭还田能提高稻田土壤pH值。相同灌溉模式下,与秸秆不还田处理相比较,秸秆还田与有机肥还田处理N_(2)O排放总量分别增加14.44%~24.09%、8.22%~14.44%,生物炭还田处理N_(2)O排放总量降低14.31%~23.90%。生物炭还田与有机肥还田各处理水稻产量提高3.28%~13.07%,其中控制灌溉模式下生物炭还田处理产量最高。综上所述,控制灌溉下生物炭还田可以实现节水、增产、减排的目的。

黑土区坡耕地水土保持耕作措施对土壤理化性状的影响

为探寻黑土区坡耕地不同水土保持耕作措施对土壤理化性状的影响机理,开展了田间小区试验。设置横坡耕作(TP)、垄向区田(RF)、深松(SF)、横坡耕作+垄向区田(TP-R)、横坡耕作+深松(TP-S)、垄向区田+深松(RF-S)3种水土保持耕作措施及3种组合耕作措施,并以常规顺坡耕作(CK)为对照,分析了土壤孔隙度、土壤机械组成、水稳性土壤团聚体稳定性、土壤养分含量等指标,并采用TOPSIS模型对不同水土保持耕作措施进行了综合评价,筛选了土壤稳定性强且蓄水保肥效果良好的水土保持耕作措施。结果表明:在玉米的全生育期内,深松、垄向区田、横坡耕作均能提高土壤体积含水率。TP-S处理体积含水率最大,0~40 cm土层平均体积含水率较CK处理增加29.47%;RF-S处理平均孔隙度最大,TP-S处理次之,平均孔隙度较CK处理分别增大10.68%、9.25%;TP-S处理能够显著提高土壤稳定性,其中平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和大团聚体含量(R0.25)较CK处理分别增加12.30%、19.57%、13.97%;TP-S处理能够改善土壤机械组成,TP-S处理粗砂粒、粉粒、黏粒含量较CK处理增加15.40%、26.89%、1.90%,细砂粒含量较CK处理降低31.56%;TP-S处理IN(无机态氮)、AP(有效磷)、AK(速效钾)含量最高,较CK处理IN、AP、AK含量分别增加42.81%~55.32%、39.69%~40.68%、20.41%~25.45%。由TOPSIS模型综合评价结果可知,TP-S处理贴合度最高,土壤结构更稳定,且蓄水保肥效果更好,为适宜该地区的水土保持耕作措施。

秸秆还田配施氮肥对黑土玉米田土壤CO_(2)排放与碳平衡的影响

为探寻不同秸秆还田方式配施氮肥对黑土玉米田土壤CO_(2)排放与碳平衡的影响,于2023年开展大田试验,设置秸秆离田(S0,对照)、秸秆覆盖还田(S1)、秸秆旋耕还田(S2)3种秸秆还田方式,同时设置常规施加氮肥(N,250kg/hm^(2))与不施加氮肥(W,0kg/hm^(2),对照)2种施氮模式,共计6个处理。测定不同处理下玉米生育期土壤CO_(2)排放通量以及玉米收获后土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)含量,探究土壤CO_(2)累积排放量与SOC、DOC、MBC含量的关系,并分析黑土玉米田生态系统碳平衡状况。结果表明:各处理中土壤CO_(2)累积排放量从大到小依次为S2N、S1N、S0N、S2W、S1W、S0W,其中S2N处理土壤CO_(2)累积排放量较S0W处理显著增加70.31%(P<0.05)。在相同施氮模式下,秸秆还田能够有效增加SOC、DOC、MBC含量,且土壤CO_(2)累积排放量与SOC、DOC、MBC含量呈正相关关系。不同秸秆还田方式配施氮肥下,S1N处理玉米产量最高,为13534.4kg/hm^(2),作物碳排放速率最低,为0.122kg/kg。不同秸秆还田方式配施氮肥下黑土玉米田生态系统碳平衡值均为正值,表现为较强的碳“汇”,其中S1N处理碳平衡值和土壤固碳潜力最大,较其他处理分别增加13.12%~94.05%、3.49%~25.32%。综上所述,在本试验条件下,秸秆覆盖还田+常规施氮(S1N处理)可以实现黑土玉米田土壤固碳减排和作物增产目的。

节水灌溉下生物炭与有机肥添加对黑土区稻田净碳排放的影响

为探寻节水灌溉条件下施入生物炭与有机肥对黑土区稻田净碳排放的影响,于2023年开展田间试验。试验设置常规淹灌(F)和控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时在每种灌溉模式下设置生物炭还田(B)和有机肥还田(O)2种物料还田形式,以及无物料还田(N)作为对照组,共计6个处理。分析了两种灌溉模式下施入生物炭与有机肥对稻田土壤CH_(4)、CO_(2)、N_(2)O排放和水稻产量的影响,并结合土壤有机碳含量的变化,计算各处理的净温室气体排放量(NGHGE)。结果表明:在施入相同物料下,控制灌溉处理CH_(4)排放总量较常规灌溉减少71.06%~85.39%;CO_(2)、N_(2)O排放总量较常规灌溉分别增加41.89%~47.97%、27.56%~38.26%。与对照处理相比,生物炭施入使稻田N_(2)O、CH_(4)排放总量分别降低14.31%~23.90%、15.10%~23.83%,CO_(2)排放总量增加23.03%~26.63%;有机肥施入使稻田N_(2)O、CH_(4)、CO_(2)排放总量分别增加8.22%~12.09%、18.36%~19.22%、51.48%~53.48%。生物炭与有机肥施入均能增加土壤有机碳储量与水稻产量,且控制灌溉下增幅效果更加明显。控制灌溉处理NGHGE均显著小于常规灌溉(P<0.05),且在控制灌溉下,与对照处理相比,施入生物炭与有机肥处理NGHGE分别减少44.01%、6.38%。综合来看,控制灌溉下施入生物炭提高了水稻产量,同时增加了土壤有机碳储量,并有效减少了黑土区稻田净碳排放。该研究结果可为东北黑土区稻田制定节水、增产、固碳减排的水碳管理策略提供科学依据,对保障东北地区可持续农业发展具有重要意义。

不同耕作模式和生物炭添加对黑土区土壤氮磷转化及玉米生长的调控

[目的]为探究不同耕作模式和生物炭施加量对黑土区农田土壤氮磷转化和玉米生长发育的影响。[方法]通过野外大田试验,设置2种耕作(深耕和浅耕)和5个生物炭添加处理(0,3,6,9,12 t/hm^(2)),探究不同耕作模式和生物炭施加量对土壤氮磷组分、酶活性及玉米生理特性的综合影响。[结果](1)深耕和浅耕配合施加生物炭可有效改善土壤结构,提高团聚体几何平均直径,降低破坏百分比,且深耕处理效果优于浅耕处理;(2)施加生物炭提高土壤氮磷组分、脲酶活性和碱性磷酸酶活性,施加9 t/hm^(2)生物炭效果最好,且深耕更为显著;(3)深耕处理下生物炭施加量达到9 t/hm^(2)时,提高叶片的全氮、全磷含量和谷氨酰胺合成酶活性,降低酸性磷酸酶活性;(4)深耕条件下施加9 t/hm^(2)生物炭的玉米的产量达到17.37 t/hm^(2),相比于0提高28.9%。[结论]深耕处理并施加9 t/hm^(2)生物炭对于黑土区农田养分环境和作物生长提供参考意义。

黑土区坡耕地土壤侵蚀及水分利用效率对不同覆盖耕作模式的响应

为揭示不同覆盖耕作模式对黑土区坡耕地土壤侵蚀防治及水分利用效率的影响机制,设置顺坡免耕碎秆均匀覆盖(SM)、顺坡免耕覆盖作物(SC)、横坡免耕碎秆均匀覆盖(CM)和传统耕作(CK)4种覆盖耕作模式,研究分析黑土区坡耕地土壤水分动态变化规律,明确不同覆盖耕作模式的土壤侵蚀特征,分析不同覆盖耕作模式对水分利用效率的影响.结果表明:顺坡免耕碎秆均匀覆盖(SM)、顺坡免耕覆盖作物(SC)和横坡免耕碎秆均匀覆盖(CM)均能不同程度地增加土壤水分含量,防治土壤侵蚀和提高水分利用效率.SM处理、SC处理与CM处理较CK处理0~80 cm不同土层土壤含水率分别提高9.34%~18.20%,5.30%~11.54%和9.12%~19.84%;径流量、侵蚀量、降雨量和最大30 min雨强(I_(30))均与水分利用效率呈显著负相关性;SM处理、SC处理和CM处理的水分利用效率较CK处理均有提高,其增幅介于1.18%~10.76%.通过对比分析减流减蚀效果和水分利用效率,发现在防治土壤侵蚀,蓄水保墒及提高水分利用效率方面,横坡免耕碎秆均匀覆盖模式效果更好.

黑土区玉米生理生长特性及产量对不同秸秆覆盖与施肥量的响应

为揭示秸秆覆盖量与施肥量对东北黑土区玉米生理生长特性的影响机制,设置3种秸秆覆盖量(0.5,1.0和1.5倍)和3种施肥量(80%,100%和120%)的交互试验和常规施肥无覆盖对照处理CK共10种处理,研究分析不同秸秆覆盖量与施肥量下玉米叶片净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO_(2)浓度Ci和叶绿素SPAD等光合特性指标及株高、产量及其构成要素等生长指标的变化规律,分析各处理生长指标与光合特性参数和产量之间的相关关系,并通过综合指数法优选出效果最优的秸秆覆盖与施肥模式.结果表明:秸秆覆盖和施肥均能提高叶片Pn,Gs和叶绿素SPAD,降低Ci,玉米功能叶片Pn和Gs均随生育时期先增加后减少,而Ci随生育时期先增加后降低;叶绿素整体变化趋势与Pn一致;各处理玉米产量随秸秆覆盖量增加先增加后减少,随施肥量增加而增加,除80%施肥量处理组外其他处理玉米产量较CK处理增加8.9%~21.7%;秸秆覆盖量为8000 kg/hm^(2),施肥量为336 kg/hm^(2)时对研究区域内玉米生长生理及增产效果最佳.

基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水模型构建——以长岗灌区为例

为发挥灌区用水调度决策潜能,以黑龙江省长岗灌区为研究区,提出一种基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水多目标模型,该模型充分考虑灌区骨干渠系内不同渠段、渠道之间的水量平衡和各级渠道的输水能力,兼顾渠系输水损失、配水及时性与公平性多目标的协同,优化决策配水流量与输水历时。此外,利用随机森林模型预测未来气候变化情境下灌区的供需水量,基于此,计算未来气候模式下的渠系输水损失并获得长岗灌区渠系优化配水方案。结果表明:同一生育阶段内上级渠道不同渠段的输配水损失水量占上级渠道输配水损失总量的比例差异性显著,任一生育阶段内上级渠道靠近渠首的第一个渠段的输配水损失水量占比最大(返青期、抽穗开花期和乳熟期均为20.71%、分蘖期为21.21%、拔节孕穗期为25.43%);通过渠系优化配水模型得到长岗灌区作物全生育期渠系输配水总量为230.51万m^(3),总配水历时为494.32 h,输水损失总量为8.66万m^(3),与灌区采用经验系数法计算的输配水损失水量相比,输水损失减少24.89%,显著提高输配水效率。该模型有助于提供科学、合理的渠系配水方案,为综合提升灌区水资源管理能力和精细化管理水平提供决策支持。

水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm~2)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm~2)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm~2)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO_(2)排放通量和CH_(4)排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明:不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%~40.92%、24.63%~31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH_(4)排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO_(2)排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出现峰值。相同灌溉模式下,除返青期外,各处理CH_(4)排放通量与土壤呼吸CO_(2)排放通量均随施氮量的减少而降低。相同施氮量下,稻作控制灌溉与常规灌溉相比降低了土壤呼吸CO_(2)排放通量及排放总量,但提高了CH_(4)排放通量及排放总量。不同水氮耦合方式下,水稻净初级生产力为4245.82~6958.19 kg/hm~2,穗净初级生产力最高、凋落物净初级生产力最低,分别占其水稻净初级生产力的42.88%~51.82%、3.19%~3.90%。相同施氮量下,稻作控制灌溉模式各处理水稻净初级生产力均大于常规灌溉模式,其中CN、CN1、CN2各处理净初级生产力较FN、FN1、FN2各处理分别增加11.17%、31.92%、2.98%。此外,不同水氮耦合方式下NECB均为正值,表示该黑土区稻田生态系统为净碳“汇”,其中CN1处理净碳收支(1082.87 kg/hm~2)显著高于其他各处理(P<0.05),这说明稻作控制灌溉模式下减氮10%处理的稻田生态系统碳“汇”强度最大。

氮肥减施对节水灌溉稻田NH_(3)与N_(2)O排放及氮肥利用的影响

为探究节水灌溉模式下黑土稻田NH_(3)、N_(2)O排放及氮肥吸收利用对减施氮肥的响应规律,以黑龙江省黑土稻田为研究对象,于2021年进行了大田试验,试验设置常规淹灌(F)和控制灌溉(C)2种灌溉模式,全生育期施氮量设置常规施氮水平(N,110 kg/hm^(2))、减氮10%(N1,99 kg/hm^(2))和减氮20%(N_(2),88 kg/hm^(2))3个水平,并在F和C灌溉模式下分别设置不施氮肥处理(CK1和CK2)作为对照组,共8个处理。分析了不同灌溉模式下减施氮肥对水稻全生育期NH_(3)挥发速率和N_(2)O排放的影响,计算了氮肥气态损失量和损失率,并基于同位素示踪技术进一步估算了水稻对氮肥的吸收利用量及水稻收获后土壤中的氮肥残留量。结果表明:2种灌溉模式下的氮肥气态损失量及损失率均随着施氮量的减少而降低。控制灌溉模式的应用增加了黑土稻田氮肥气态损失,其各处理的氮肥气态损失量及损失率均高于常规淹灌模式下相同施氮量处理。然而同位素示踪结果表明,采用控制灌溉模式能够增强水稻对氮肥的吸收,同时能够有效降低氮肥损失。控制灌溉模式下各处理水稻对氮肥的吸收利用量和利用率均显著高于常规淹灌模式下相同施氮量处理,且当施氮量相同时,控制灌溉模式下各处理的氮肥损失量和总损失率均显著低于常规淹灌模式(P<0.05)。综上所述,控制灌溉模式下减施氮肥提高了氮肥吸收利用率,同时降低了氮肥损失,并可稳产甚至能够在一定程度上增加水稻产量。研究结果可为东北地区稻田制定节肥、增效、减排兼容的水肥资源管理策略提供科学依据,对保障东北地区农业可持续发展具有重要意义。

不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm^(2)(N)、99 kg/hm^(2)(N1,减氮10%)、88 kg/hm^(2)(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO_(2)排放强度和CH4排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO_(2)排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO_(2)排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P<0.05)。相同施氮量下,控制灌溉相比常规淹灌有效地降低了甲烷排放强度,但提高了土壤呼吸CO_(2)排放强度。不同水氮管理模式下,水稻收获后总固碳量为319.37~489.00 g/m^(2),水稻收获后各器官固碳量由小到大依次为叶、根、茎、穗,分别为植株总固碳量的5.16%~6.72%、5.71%~10.78%、28.62%~36.66%、49.53%~58.70%。控制灌溉相较常规淹灌有效提高了植株固碳能力。在不同水氮管理模式下,水稻的净初级生产力(NPP)与总初级生产力(GPP)均在减氮量10%处理达到最高,相同灌溉方式下,随着施氮量的增大均呈现先增大后减小的变化趋势;相同施氮量下,控制灌溉下NPP、GPP均高于常规淹灌。控制灌溉相比常规淹灌具有更高的生产潜力。除CN处理净土壤碳收支数值呈负值外其余处理均为正值,即除CN处理外其余处理均为土壤净碳增益效果,相同施氮量常规淹灌下土壤净碳增益高于控制灌溉,但差异不显著(P>0.05);随着施氮量的减少相同灌溉制度下各处理土壤碳收支呈先增大后减小的变化趋势。综合考虑,CN1处理可以在保证较高生产能力下提高土壤固碳能力,减少土壤碳损失与稻田温室气体排放。

四种网格化降水产品估算中国大陆区域降雨侵蚀力比较

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,准确评估降雨侵蚀力对水土保持规划和水土流失治理具有重要意义。近年来,网格化降水产品在计算中国的降雨侵蚀力方面发挥了积极作用,但不同降水产品存在一定的区域差异性。因此,为评估各类降水产品在不同区域的适应性以利于降雨侵蚀力的准确估计,该研究选用了4种网格化降水产品:中国逐日网格降水量实时分析系统数据集(China gauge-based daily precipitation analysis,CGDPA)、中国区域地面气象要素数据集(China meteorological forcing dataset,CMFD)、中国地面降水日值0.5°×0.5°格点数据集(v2.0)(Dataset of gridded daily precipitation in China(Version2.0),CN0.5)、热带降水测量计划-多卫星降水分析测量产品(tropical rainfall measurement mission-multisatellite precipitation analysis,TRMM-TMPA)3B42V7,采用日降雨侵蚀力模型计算各产品在2008-2013年中国大陆地区的降雨侵蚀力,并以中国大陆地区的738个气象站点的降水数据估算的降雨侵蚀力为参照,对比分析4种降水产品估算的月、季、年3个时间尺度下降水侵蚀力在中国大陆地区及其9个农业分区的空间分布情况、年际年内变化趋势,最后利用贝叶斯加权平均法分析各产品在不同区域的效用。结果表明:1)在空间分布上,4种降水产品计算的降雨侵蚀力及其变化率与相应地面测站数据计算的结果一致,降水侵蚀力均呈自西北向东南递增的空间分布特征;2)在不同时间尺度下,4种降水产品与实测降水数据的时间变化趋势一致,除CGDPA在青藏高原区高估了降雨侵蚀力,4种降水产品在不同分区均低估了降雨侵蚀力;3)在不同时间尺度下,推荐使用CMFD估算青藏高原区降雨侵蚀力,其他分区推荐使用CGDPA;总体而言,CGDPA、CMFD相对于CN0.5与TRMM整体上都有较好的适用性。研究可为降雨侵蚀力的计算及其他领域选用网格化降水产品提供参考。

水土保持耕作对黑土玉米氮素利用与温室气体排放影响

为探明不同水土保持耕作技术对东北黑土坡耕地玉米氮素利用和温室气体排放的影响,以大田试验为基础,设置7个耕作处理:等高耕作(Transverse slope planting, TP)、垄向区田(Ridge to the district field, RF)、深松耕(Subsoiling tillage, SF)、等高耕作+深松耕(Transverse slope planting+subsoiling tillage, TP-S)、垄向区田+深松耕(Ridge to the district field+subsoiling tillage, RF-S)、等高耕作+垄向区田(Transverse slope planting+ridge to the district field, TP-R)、常规耕作(Down-slope cultivation, CK),探究水土保持耕作技术对东北黑土坡耕地土壤养分状况、温室气体排放、氮素吸收利用和产量的影响。结果表明:在玉米全生育期内,水土保持耕作处理显著提高了玉米产量、器官氮素转运率以及氮肥利用率,部分水土保持耕作措施也可以显著降低N_(2)O与CO_(2)排放。其中,玉米成熟期时,实施水土保持耕作措施的植株产量较CK处理增加3.39%~26.43%,TP-S处理提升效果最高。对于氮肥利用率,水土保持耕作技术较CK处理提高25.23%(RF处理)~76.98%(TP-S处理),提升效果显著。对于CO_(2)排放,除SF处理外,其余水土保持耕作处理均显著低于CK处理。但对于N_(2)O排放,TP处理、 TP-S处理和TP-R处理显著低于CK,而SF处理、RF处理以及RF-S处理较CK处理则明显增加。故综合来看,建议当地玉米种植采取等高耕作+深松耕的水土保持耕作技术。

白穗醋栗多酚鉴定及其抗氧化活性分析

采用东北农业大学小浆果资源圃内白穗醋栗果实,利用固相萃取技术进行分离纯化得到多糖、花色苷、非花色苷等组分,测定各组分的化学成分,并进一步测定各组分的总酚以及总花色苷含量,使用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基、铁离子还原能力等方法测定其各组分抗氧化能力。结果表明:白穗醋栗果实中含有丰富的非花色苷多酚为78种,花色苷多酚只有一种为矢车菊素-3-葡萄糖苷,可以作为一种潜在的花青素提取原料;白穗醋栗果实多酚粗提液总酚含量为(34.93±0.47)mg/g;总花青素含量为(2.99±0.98)mg/g;果实表现出了较强的抗氧化活性。

三江平原ET_(0)时空特征及其未来情景下预测研究

参考作物蒸发量(Reference crop evapotranspiration,ET_(0))的预测对作物需水量计算与田间水分管理具有重大意义,可为农业节水和水资源高效利用提供重要的科学依据。基于三江平原6个气象站1961—2010年逐日气象资料,采用Penman-Monteith(P-M)公式计算ET_(0),对历史期(1961—2010年)ET_(0)及相关气象要素的时空特征进行分析;依据美国国家环境预报中心再分析数据以及大气环流模型(GCM)中加拿大CanESM2模式的预报因子日序列的输出数据,采用统计降尺度模型(SDSM)对未来RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下的ET_(0)进行预测。结果表明:历史期ET_(0)呈上升趋势,多年年平均气温与ET_(0)趋势相同,而年平均风速、相对湿度和净辐射整体呈下降趋势,空间分布上多年年平均ET_(0)总体表现为中部高于周边、西部高于东部的趋势;模拟精度检验方面,基于CanESM2模式下historical情景模拟的ET_(0)模拟值与P-M公式的ET_(0)计算值进行检验,两者对应率定期+验证期(1961—2005年)的纳什效率系数(NSE)为0.46~0.61,决定系数R2为0.53~0.61,说明SDSM模拟效果较好。未来2011—2100年年内ET_(0)变化中,两种情景下2011—2040年、2041—2070年、2071—2100年3个未来时段月平均日值的变化趋势与历史期基本一致,均似开口向下的抛物线状,且表现为不同程度的上升趋势;未来2011—2100年年际ET_(0)变化中,未来ET_(0)较历史期为上升趋势,RCP4.5情景下3个未来时段较历史期分别增加11.11%、18.70%、20.24%,其中2011—2040年时段多年ET_(0)为较明显上升趋势,2041—2070年、2071—2100年时段总体为较缓下降趋势;RCP8.5情景下3个时段较历史期分别增加13.01%、24.05%、34.46%,3个时段内多年ET_(0)均为上升趋势。研究区未来ET_(0)的升高可能导致水资源短缺问题进一步加剧,研究结果可为研究区水资源优化管理和灌溉制度制定提供科学参考。

桑叶多酚的鉴定及其抗氧化、抗α-淀粉酶活性分析

目的:桑树叶片在传统医学中被用作降糖和降血压的药物,其作用机理与活性成分含量有关。评价桑叶提取物不同生物活性,包括生物活性物质含量、抗氧化活性和抗α-淀粉酶活性。方法:采用SPE(固相萃取技术)将多酚粗提液分离纯化为花色苷、非花色苷多酚和水层三个组分,采用HPLC-PDA和HPLC-ESI/MS2对桑叶中的多酚物质进行系统地定性和定量。利用DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力)、ABTS(2,2’-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸))和FRAP(铁离子还原能力)三种方法测定不同提取物的抗氧化活性,并采用福林酚法、pH差异法和比色法测定桑叶提取物总酚、总花色苷和总原花青素含量。结果:桑叶中共鉴定出6种花色苷、42种非花色苷多酚,其中,矮牵牛素-3-葡萄糖苷和原花青素衍生物含量很高;桑叶中总酚、总花色苷和总原花青素的含量分别为14.09 mg GAE/g DW、0.17 mg C3G/g DW和17.24μg PA2/g DW;多酚粗提液、花色苷、非花色苷多酚和水层对α-淀粉酶活性的IC_(50)(半抑制浓度)分别为8.31、13.70、0.25和12.00 mg/mL,由此看出非花色苷多酚的抗α-淀粉酶活性最高。结论:桑叶具有较强的抗氧化活性,其中花色苷显示出最高的抗氧化活性。这些数据可以为蒙古桑叶用作功能食品提供重要参考。