内蒙古干草原羊草群落水分平衡及水分利用对策

对干草原羊草群落的水分平衡及水分利用进行了探讨 ,结果为 :1 羊草群落水分亏缺主要出现在雨季前 ,全年水分亏缺 5 7mm ;2 土壤含水量通常在 6、7月份较差 ,植物易受到干旱胁迫 ;3 羊草的水分利用效率前期高后期低。在水分充足时 ,水分利用效率受植物生长节律的控制。     

山东禹城地区夏玉米生长与环境因子关系的初步分析

20世纪 80年代中期以后 ,水分利用效率成为旱地农业和节水农业中的研究热点之一 ,但已有研究多侧重气候、土壤、品种因素对水分利用效率的影响 ,以及农艺措施对水分利用效率的改善 ,且多将水分利用效率作为衡量农业生产合理性的指标 ,对水分利用效率的机理缺乏深入研究 ,特别在土壤 植物系统水分动力学、蒸腾 光合优化调控关系、根 冠关系以及水分利用效率生理学等与改善水分利用效率有关的基础研究方面工作薄弱 ,理论上尚无较大突破。对农作物的生理因子与环境因子之间关系 ,大部分研究工作立足于建立环境因子与作物生理因子之间的定量关…     

旱地麦田水分变化规律分析

在分析旱地麦田土壤水分时空变化的基础上，指出土壤水分的时间变化可分为３个时期，即缓慢失墒期、急剧蒸发失墒期和收墒期；垂直变化可分为水分速变层、活跃层、过渡层、稳定少变层。同时还分析了冬小麦生育期间土壤降水蒸散差。     

气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响估算

研究气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响规律,可为农业适应气候变化提供科学依据。通过构建代表站雨养冬小麦产量和土壤水分变化量的模拟方程,分析水分利用效率的历史变化,并结合两种区域气候模式PRECIS和REGCM4.0输出的4种不同气候变化情景资料,估算未来2021—2050年雨养冬小麦水分利用效率的可能变化。结果表明:1981—2010年甘肃、山西和河南代表站的雨养冬小麦水分利用效率呈二次曲线变化趋势,最大值出现在2003年前后。4种气候变化情景的模拟结果均显示:2021—2050年冬小麦全生育期耗水量明显增加,各代表站不同情景平均增加6.2%;产量有增有减,平均产量变化率为1.4%;水分利用效率平均减小3.8%,且变率减小。区域气候模式PRECIS估算的水分利用效率的减小量A2情景大于B2情景,REGCM4.0模式估算的水分利用效率的减小量RCP8.5情景大于RCP4.5情景。整体来看,RCP气候情景对雨养冬小麦水分利用效率的负面影响更大。     

唐古拉地区活动层水热状况及地气系统能水平衡分析

活动层水热状况与地-气系统间能水交换直接影响着寒区生态环境、水文过程以及多年冻土的稳定性。利用唐古拉站2007年实测资料和SHAW模型,对研究点活动层土壤剖面温湿度进行了模拟。土壤温度方面,模型的纳什效率系数NSE≥0.93;水分方面,纳什效率系数的平均值为0.69,说明SHAW模型可用于多年冻土区活动层内水热动态变化的模拟研究。基于模型的输出结果,对唐古拉站活动层土壤冻融过程中的水分动态、地表能量收支的变化特征进行了分析讨论。结果表明:(1)活动层冻融过程中,土壤水分的冻结和融化响应时间随土壤深度的增加而逐渐滞后,水分迁移通量随土壤深度的增加逐渐减小;(2)地表能量平衡收支在季风活动引起的降水与活动层的冻融循环共同影响下,表现出明显的季节性变化特征。同时,通过改变SHAW模型植被输入参数中的叶面积指数,分析了植被覆盖变化对多年冻土区土壤蒸散发的影响。结果表明:植被蒸腾量、土壤蒸发量与总的蒸散发量与植被的叶面积指数呈正相关关系,而浅层土壤含水率(20 cm)则表现为负相关,当叶面积指数在-100%(裸土)~100%变化时,总蒸散发量的变化幅度为-5%~13%。     

棉花耗水规律和灌溉随机控制

根据5年田间试验资料,分析了棉花产量与耗水量的抛物线关系,确定了棉花最佳耗水量;根据棉花植株在不同土壤湿度情况下气孔阻力、蒸腾强度和蕾铃脱落率的变化,确定了不同生育阶段的适宜水分指标和干旱指标。在此基础上,研制了棉花灌溉随机控制模型,可以动态预报棉田土壤有效水分含量和实际蒸散量,并从经济效益和水分利用效率的角度提出优化灌溉决策。     

扎龙湿地边缘区域三类典型土壤蓄水能力研究

本文基于2017年在干旱条件下,对扎龙湿地及其边缘区域三类典型土壤含水量及各层土壤的剖面形态及水分物理特征进行观测基础上,建立湿地土壤水分盈亏状况的客观评价方法,分析研究扎龙湿地非饱和下垫面水分盈亏状况,揭示湿地土壤水分的垂直变化特征,结果表明:土壤呈亏缺状况将导致植被类型的变化,是形成湿地景观破碎化的诱因之一,草甸沼泽土在水量得不到及时补充造成的情况下,亏缺量表现比较明显,一旦腐殖质层遭到破坏,其功能恢复将会非常困难。     

青藏高原多年冻土区典型下垫面冻融过程作用分析

利用青藏高原腹地安多站土壤观测资料,根据10cm土壤日最高和最低温度将冻土分为融化过程、完全融化、冻结过程和完全冻结四个阶段,并结合感热通量、积雪深度、相对湿度和降水资料定性的探讨了冻融过程对地气热量、水分交换的影响。结果表明:各层土壤在东亚季风爆发前期由上至下完成融化过程,10月中旬～12月上旬完成冻结过程,融化期普遍长于冻结期。土壤湿度大值区在时间上集中在高原雨季,空间上10cm深度以上为湿度大值区,而且上层土壤的温度梯度要明显大于下层。在融化阶段整层土壤的温度长期保持0℃的等温相变现象,此时,表层土壤温度日变化幅度为全年最大,最高日变幅达22.5℃。安多站地面除12月个别天数和1月上旬是冷源外,全年为地面热源,近地面感热通量从1月开始增大,到6月上旬达到峰值,之后逐渐减小。同时,感热通量的变化对相对湿度、降水和积雪的变化较为敏感。      

绿洲周边荒漠戈壁夏末土壤-大气水分传输特征

利用“我国西北干旱区陆-气相互作用试验”2000年8-9月在甘肃敦煌地区戈壁滩上取得的野外观测资料,分析了临近绿洲的戈壁土壤湿度和温度特征以及相对应的大气湿度特征,发现土壤热量活动层约为5cm厚,比一般土壤要薄得多;临近绿洲的荒漠戈壁上,不仅近地层大气多为逆湿,而且浅层土壤有时也出现逆湿。土壤湿度日变化能清楚地被区分为湿维持、水分损失、干维持和水分补充等四个阶段。土壤湿度廓线表明：土壤水分活动层厚度约为10m;湿维持阶段的浅层土壤逆湿是土壤湿度廓线最主要的结构特征,这一土壤湿度结构预示着夜间土壤可能通过凝结吸收大气水分,它与白天的土壤水分蒸发共同构成土壤对大气水分的“呼吸”过程。土壤逆湿的形成与土壤温度状态、大气逆湿强度和大气稳定度都有关。     

越冬花椰菜气候适应性研究及灾害防御技术

2002~2004年试验研究结果表明,越冬花椰菜幼苗期适宜温度为15~25℃,最低温度5~7℃,最高温度25~30℃。莲座期适宜温度为4~20℃,最低-1~-3℃,最高21~22℃。花球形成期适宜温度一般为14~21℃,最低8~10℃,最高21~30℃。花椰菜生育期耗水量在767.2~933.5 mm之间,水分利用效率最高,超过950 mm或低于510 mm水分利用效率均显著降低。花椰菜生育期间低温冷害和高温伤害是造成减产和品质降低的主要气象灾害。     

小麦秸杆和残茬覆盖对夏玉米耗水量及产量的影响

夏玉米田进行小麦秸杆和残茬覆盖,可发迹夏玉米耗水规律,减少前期棵间蒸发,增加后期植株蒸腾,促进干物质积毗,使玉米产量和水分利用效率均有明显提高。不同土壤水分利用效率均有明显提高。不同土壤水分状况下,秸杆和残茬覆盖的效果是不同的,产量和水分利用效率以土训湿度较小的地段增加最为明显。说明该技术适用于气候比较干旱的地区,对发展我国北方旱地农业有重要意义。     

棉花耗水量和土壤水分指标研究

在进行５年的田间试验基础上，从水分利用效率的角度确定了棉花的适宜耗水量指标，根据棉花的蕾铃脱落率，气孔阻力，纤维品质以及产量结构等与土壤湿度的关系，确定了棉花生产的适宜水平指标和干旱指标。     

有限供水对冬小麦根系生长发育的影响及其对底墒的利用特征

试验在中国气象局固城农业气象试验基地人工控制农田水分试验场进行。在底墒充足的条件下采用三种水分处理:I₁拔节期一次性供水75 mm; I₂返青期供水37.5 mm, 拔节期供水37.5 mm; I_CK生长季内无水分供应。生育期内遮去自然降水。试验结果表明, I₁处理由于有充足的底墒配合有限水分胁迫, 有助于减少冬小麦表土层 (0~30 cm) 的根生物量, 增加根系干物质向土壤深层分配, 挖掘深层土壤水分, 提高了土壤水供应量和有效底墒供水率.另外, I₁处理增加了需水关键期的有效蒸腾耗水比例, 提高了水分利用效率.虽然由于前期的水分胁迫降低了I₁处理总穗数, 但由于增加了籽粒数和籽粒重, 产量反而有所增加。     

几种农业防旱措施及其集成的试验研究

通过 1 997～ 1 999年在河北省衡水半干旱地区对冬小麦进行耕作、覆盖、底墒和补水灌溉等综合应变防御技术田间试验研究 ,在拔节期以有限水分胁迫效益指标 ( 55% )为依据 ,制定出脯氨酸含量大于 0 .30 g/ 1 0 0 g为小麦受旱的生化指标 ;选取土壤水分、叶面积系数、生物量、补水量、水分利用效率等小麦受旱程度的特征量进行综合分析 ,得出了平均每实施一项抗旱技术 ,可使小麦增产 4.3% ,以深松 覆盖 足墒综合配套技术增产效果最明显 ,可增产 2 7.0 % ,水分利用效率达到 2 0 .1 kg/ ( mm· hm2 ) ,其次是深松 覆盖 欠墒综合配套技术     

东北雨养玉米田碳交换年际变化及影响因素北大核心CSCD

在气候变化背景下,农田净生态系统生产力变化趋势和影响因素不确定性大,为有效评估农田生态系统的固碳潜力,利用2005-2020年东北雨养春玉米田涡动相关数据分析该区域碳通量年际变化趋势及其气象、土壤和生物影响因素。结果表明:东北雨养春玉米田净生态系统生产力为272±109g·m^(-2)·a^(-1),且无显著变化趋势;与生态系统呼吸相比,净生态系统生产力年际变化主要受总生态系统生产力影响。气象因素的降水量和生物因素的作物水分利用效率是净生态系统生产力年际变化的主要影响因素,影响权重分别为28.4%和31.4%;气象、土壤和生物因素对总生态系统生产力年际变化的影响权重分别为61.0%,43.8%和62.8%;土壤因素和生物因素是生态系统呼吸年际变化的主要影响因素,且土壤因素对生态系统呼吸年际变化的影响权重(39.3%)大于生物因素(29.2%)。在气候变暖背景下,东北雨养春玉米田对水分更为敏感,同时日照和温度通过影响饱和水汽压差和土壤湿度间接影响净生态系统生产力的年际变化。     

Satellite-Based Monitoring of Decadal Soil Salinization and Climate Effects in a Semi-arid Region of China

Soil salinization is a common phenomenon that affects both the environment and the socio-economy in arid and semi-arid regions; it is also an important aspect of land cover change. In this study, we integrated multi-sensor remote sensing data with a field survey to analyze processes of soil salinization in a semi-arid area in China from 1979 to 2009. Generally, the area of salt-affected soils increased by 0.28% per year with remarkable acceleration from 1999 to 2009 (0.42% increase per year). In contrast, the area of surface water bodies showed a decreasing trend (-0.08% per year) in the same period. Decreases in precipitation and increases in aridity due to annual (especially summer) warming provided a favorable condition for soil salinization. The relatively flat terrain favored waterlogging at the surface, and continuous drought facilitated upward movement of soil water and accumulation of surface saline and calcium. Meanwhile, land-use practices also played a crucial role in accelerating soil salinization. The conversion to cropland from natural vegetation greatly increased the demand for groundwater irrigation and aggravated the process of soil salinization. Furthermore, there are potential feedbacks of soil salinization to regional climate. The salinization of soils can limit the efficiency of plant water use as well as photosynthesis; therefore, it reduces the amount of carbon sequestrated by terrestrial ecosystem. Soil salinization also reduces the absorbed solar radiation by increasing land surface albedo. Such conversions of land cover significantly change the energy and water balance between land and atmosphere.     

Microclimate effects of crop residues on biological processes

Summary Residues from crops left on the soil surface have an impact on the microclimate, primarily temperature, within the soil and the atmosphere; but, the impact on the biological system is largely unknown. Residue is assumed to have a positive impact on the biological system in the soil and a negative impact on crop growth. This report investigates the effect of standing residue on the microclimate surrounding a cotton (Gossypium hirsutum L.) crop in a semi-arid environment and the effect of flat residue on the seasonal soil temperature and soil water regimes in a humid climate with a corn (Zea mays L.) and soybean [Glycine max (L.) Merr.] production system. A study was conducted during 1987 and 1988 in a semi-arid climate at Lubbock, Texas using standing wheat stubble to shelter cotton from wind. In this study soil water, microclimatic variables, and plant growth were measured within standing stubble and bare soil during the early vegetative growth period. Air temperatures were warmer at night within the standing residue and the air more humid throughout the day. This led to a reduction in the soil water evaporation rate and an increase in the water use efficiency of the cotton plant within the stubble. Studies on corn residue with continuous corn and corn-soybean rotations with no-till, chiselplow, and moldboard plow tillage practices in central Iowa showed that the average soil temperatures in the upper soil profile were not affected by the presence of flat residue after tillage. Diurnal temperature ranges were most affected by the residue throughout the year. The largest effect of the residue on soil temperature was in the fall after harvest when no-till fields cooled more slowly than tilled fields. In the spring, surface residue decreased the soil water evaporation rate and increased the soil water storage within the soil profile covered with residue. In years with below normal rainfall, the additional stored soil water due to the surface residue was used by the plant to maintain transpiration rates at optimal levels during the early vegetative growth period. The biological implications of crop residue on the soil surface can be more positive than negative and increasing our understanding of the physical environment and biological system interactions will lead to improved resource management.Contribution from the United States Department of Agriculture, Agriculture Research Service.With 6 Figures     

不同土壤水分对向日葵光合光响应的影响

以食用向日葵为试验材料,大田试验采取人为控制土壤水分在胁迫、适宜和过湿 (土壤田间持水量的40%~54.9%,55%~69.9%和70%~90%) 条件下,研究了向日葵3个生育期 (二对真叶—花序形成期、花序形成—开花期、开花—成熟期) 的光合光响应特性。结果表明:在试验设置光强条件下,各生育期净光合速率随着光合有效辐射的增加而增加,同等的光合有效辐射下净光合速率也随着土壤水分的减少依次降低,尤其是随着光合有效辐射的增大愈加明显。土壤湿度对最大净光合速率和表观量子效率的影响并不是同步的,最大净光合速率随着土壤湿度的增加而增大,而表观量子效率在一定程度的水分胁迫情况下出现最大值。不同的土壤水分含量对光补偿点和光饱和点影响不同,光饱和点随着土壤水分的增加而增加,光补偿点却相反,表明水分胁迫使向日葵可利用光的范围缩小,而适宜水分则扩大了光的利用范围,更有利于干物质积累。暗呼吸速率随着植物的生长进程逐渐降低,不同生育期的水分胁迫均导致暗呼吸速率降低。     

一种自动土壤水分数据质量控制预警方法

根据实时业务中传输的自动土壤水分监测数据的变化规律,对监测数据异常波动产生的异常值进行预警;通过观测值间相互关系推算相应的土壤水分常数,近似确定土壤孔隙度、最大吸湿水含量,以此确定土壤水分理论上下限并据此开展监测值的上下限预警;参考土壤含水量与水势之间的变化关系,提出水势系数的概念,直接利用计算的水势系数进行土壤水分层间变化的预警等3方面对自动土壤水分监测数据进行质控预警,并针对业务应用设计了相应的预警方案,可实时、有效地检测出异常值。从该预警方案的预警效果分析上看,预警检出率较高主要是"常数预警"和"数值变化预警",反映出小部分自动土壤水分观测站的土壤水分常数异常和部分站点业务运行维护不到位,这与野外实地考察的结论相吻合。预警效果较为客观、可靠,适用于各级土壤水分数据检测和分析服务等业务。