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秦王川灌区种植小麦对地表微环境的影响

更新时间:2016-07-05

秦王川盆地农业以种植春播作物小麦(Triticum aestivum)、胡麻(Linum usitaissimum)、油菜(Brassica campestris)为主,1995年“引大入秦”工程建成通水以来,尽管当地取得了巨大的经济效益和社会效益,但由于该灌区灌溉方式主要以大水漫灌为主,加之无排水设施,土壤的次生盐渍化问题一直如影相随[1].据测算,该灌区盐渍化耕地面积占到农田面积的28.36%以上[2].农田次生盐渍化面积还有进一步扩大趋势[3].

尽管前人对生物措施治理土壤盐渍化问题已做了大量研究[4-9],并归纳其成功原因为:植被覆盖降低了地表温度、提高了地表湿度,减少了土壤水分的无效蒸发量,从而相应减弱了随水上移到表层土壤的盐分.遗憾地是这些研究都没有对影响土壤盐渍化的地表植被和其下方微环境相关指标的变化进行同步测定,主观认定有如此变化.为此,实验通过同步测定小麦生长动态和其下方地表微环境相关指标的相应变化,进而通过分析寻找它们之间的相互关系,以此来弥补以上研究的这部分欠缺.

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1 材料与方法

1.1 实验区概况

秦王川灌区(103°30′~103°45′E,36°20′~36°50’N,海拔1800m~2300m)位于甘肃省永登县境内,这里年均气温5.8℃,降雨量284.4mm,蒸发量1888mm,全年降雨主要集中于7、8、9三个月(占全年降水量的78%),为典型干旱大陆性气候[10].实验设在灌区北部的上川镇下古山村(103°33′E,36°45′N,海拔1950m),这里土壤为灰钙土,土壤呈碱性,前茬作物为油菜.

1.2 实验设计及测定

以当地主要粮食作物小麦为供试材料,设裸地(CK)、小麦2个处理.每个处理重复4次,区组随机排列,共计8小区.小区面积4m×6m,小区之间间隔0.5m.2016年3月19日平整土地播种,小麦播种量为30g/m2.播种时采取条播方式,播种行距20cm,播种深度4cm.播种后耙平、镇压.根据当地小麦田间管理要求,5月10日、6月12日灌水两次,田间杂草采取人工方法清除.

数据采用Excel2003和SPSS21软件进行作图和数据处理.文中各指标进行单因素方差分析,并进行多重比较;多因素相关分析采用Pearson法,并用双尾检验检测其显著性[12].

1.3 数据处理

实验于当年3月26日、4月26日、5月7日和20日、6月16日、7月10日,分别对不同处理离地1cm高度的地表日照强度、温度、湿度和土壤温度(地下5cm处)进行测定,同期对小麦的盖度、高度和地上生物量进行同步测定[11].

2 结果与分析

2.1 地上植被生长动态

地上植被是生物生态功能发挥的前提和基础.就植被盖度而言(图1a),小麦初期(4月26日)盖度增长速度较慢,中期(4月26日至6月16日)盖度增长速度较快,后期(6月16日以后)增长速度又逐渐减慢.类似于盖度,植株的生长速度也有很大区别(图1b),5月7日之前,小麦的生长速度相对较小;5月7日至6月16日生长速度明显增快;这之后,生长速度又逐渐减慢.就地上生物量而言(图1c),从生长开始至5月20日测定时,小麦地上生物量增长较慢,这之后,小麦地上生物量累计速度加快.

2.2 地表微环境相关指标比较

为了准确分析小麦与地表微环境相关指标间的定量关系,以7月10日测定数据为例进行相关分析(表1).结果显示小麦的盖度、高度和生物量间均存在极显著的正相关性(P<0.01),均达 0.99以上,其中盖度与高度间的相关系数均最大,对于地表日照强度、温度、湿度和土壤温度而言,它们与小麦盖度间相关性均比与高度和地上生物量间的大,说明小麦的盖度对地表微环境这些指标的影响最明显.进一步回归分析显示(表2),地表日照强度、温度和土壤温度与小麦盖度间的回归系数分别为-5.97、-0.15和-0.086;而地表湿度与小麦盖度间的回归系数值为0.40;而且,这些回归方程的决定系数R2值均在0.87以上.就小麦地表微环境相关指标相关和回归分析,植被盖度与高度间相关性最强,地表日照强度、温度、湿度和土壤温度与小麦盖度间的相关性明显大于与小麦高度和地上生物量间的相关性(表1);植被盖度每提高1%,可使地表日照强度降低5.97x102lux,地表温度降低0.15℃,地表湿度增加0.40%,土壤温度降低0.086℃.

[5][德]卡尔·拉伦茨:《德国民法通论(上册)》,王晓晔、邵东建、程建英、徐国建、谢怀栻译,北京:法律出版社,2013年,第312页。

(3)路径规划系统:在定位与算法的结合下,自动驾驶采用了与普通车辆不同的路径规划技术,它选择综合层面最优的路径,这就需要高精度的地图,而且需要时时提供最新的路况信息,它就像是人的大脑能根据相关信息做整体路线的调整,弥补了雷达、摄像头小范围的感应的局限。当前要实现汽车完全自动驾驶,其地图的精度要达到10-20CM,实时路况的更新速度要实现秒级才能和人类接近,与之相应配套的数据传输技术都会提出更高要求。

图1 小麦生长动态

图2 地表微环境相关指标动态

2.3 相关及回归分析

一般而言,地上植被能显著改变地表微环境.就地表光照强度而言(图2a),从种植作物至5月20日期间,裸地与小麦地间的光照强度差异不明显,而这之后,裸地的光照强度一直较强,小麦地较小,二者间差异极显著 (p<0.01).就地表温度而言 (图2b),其变化与地表光照强度类似,5月20日之前,不同处理间的地表温度差异均不显著;这之后,小麦地的地表温度显著小于裸地的地表温度.对于地表湿度而言(图2c),从播种至5月7日,裸地与小麦地间的地表湿度差异不显著;这之后至7月10日测定时,小麦地一直最高,裸地最低.就土壤温度而言(图2d),从播种至5月20日,各处理间的土壤温度差异不显著;而这之后至7月10日,种植小麦地的土壤温度均小于裸地,且它们之间的差异极显著.

表1 不同因素间的相关分析

注:**表示不同因素间的相关性在0.01水平上是显著的。

盖度 高度 生物量 日照强度 地表温度 地表湿度 地下温度盖度 1 0.997** 0.995** -0.986** -0.982** 0.983** -0.938**高度 1 0.990** -0.985** -0.980** 0.982** -0.922**生物量 1 -0.974** -0.968** 0.983** -0.927**日照强度 1 0.985** -0.962** 0.945**地表温度 1 -0.980** 0.971**地表湿度 1 -0.936**地下温度 1

表2 小麦盖度与地表指标间的数量关系

日照强度 R2 地表温度 R2 地表湿度 R2 土壤温度 R2小麦盖度 y=-5.97x+758.57 0.973 y=-0.15x+38.09 0.963 y=0.40x+25.59 0.967 y=-0.086x+25.79 0.879

3 讨论和结论

作为农业生态系统物质基础的土壤,承载着农作物的生长,并显著影响着周边生态环境.一般认为土壤积盐的规律是:盐随水来,水去盐留[13].许多研究发现,农田种植作物后,繁茂的地上植被将地表覆盖,可使土壤的积盐速度显著降低;究其原因是:植被覆盖降低了土壤表层的空气温度,提高了空气湿度,减少了土壤水分的无效蒸发量,从而相应减少了随水上移到土壤表层的盐分 [4-9,14].但有关这方面的实证研究却很少有文献报道.

实验研究发现,在播种当年,随着生长时间的延长,小麦的盖度、高度和地上生物量呈显著提高趋势.通过与地表微环境相关指标分析,小麦地上植被可显著降低覆盖区地表的日照强度、温度和土壤温度,相应提高覆盖区的地表湿度.造成这种结果的原因是:由于植被茂密地上部分的遮蔽,使得透过植被的太阳光强度减弱,从而使植被覆盖区地表的日照强度降低;由于到达地表的日照强度减小,也相应减弱了传递到地表的热量,从而使地表温度和土壤温度较裸地低;由于植被的遮蔽和阻挡作用,使得植被覆盖区近地表的空气流通速度减缓,加之植物的蒸腾作用,使得植被覆盖区近地表的湿度较裸地明显升高.

从相关分析可以看出,与小麦的高度和地上生物量相比,小麦的盖度与地表微环境相关指标间的相关性更强(相关系数r均大于0.938),即小麦的盖度对它们的影响更显著;回归分析显示,小麦的盖度每提高1%,可使植被覆盖区的地表日照强度降低597lux,地表温度降低0.15℃,土壤温度降低0.086℃,地表湿度提高0.40%.

标清节目源有很多,在节目的录制过程中,导演会根据实际需求加入一些节目画面,为此,在系统当中必然需要加入上下变换器,但也会不可避免地出现音画不同步的问题。为了解决由于变换带来的问题,如果是上变换导致了音画不同步,会使用到演播室音频系统当中的独立可调音频延迟功能,去补偿由于信号源出现上变换而出现的延迟;如果由于下变换导致了音画不同步,就需要对音频自身进行变换,保证音频和视频的同步延迟,使信号能够实现声音和画面的同步。

参考文献:

[1]王文,魏爱兰.甘肃“引大”灌区农业结构调整与草业发展[J].草业科学,2006,23(2):61-66.

[2]杨思存,车宗贤,王成宝,等.甘肃沿黄灌区土壤盐渍化特征及其成因[J].干旱区研究,2014,31(1):57-64.

[3]王少丽,高占义,郭庭天.灌区土壤盐渍化发展模拟预测与对策研究[J].灌溉排水学报,2006,25(1):71-76.

[4]蔺海明,贾恢先,张有福,等.毛苕子对次生盐碱地抑盐效应的研究[J].草业学报,2003,12(4):58-62.

[5]赵芸晨,秦嘉海.几种牧草对河西走廊盐渍化土壤改土培肥的效应研究[J].草业学报,2005,14(6):63-66.

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[10]缑倩倩,韩致文,屈建军,等.秦王川灌区农田土壤盐分离子特征分析 [J].土壤,2014,46(1):100-106.

[11]Ang L,Kechang N,Guozhen D.Resource availability,species composition and sown density effects on productivity of experimental plant communities[J].Plant Soil,2011,344(1):77-186.

[12]李昂,张鸣,陈映全,等.西北风蚀区种植甘草对农田土壤质地及碳、氮含量的影响[J].水土保持学报,2016,30(5):286-290,296.

[13]张浩,李志华,何蛟涛,等.干旱区盐渍土形成和水盐运移机理 [J].生物学通报,2011,46(4):10-12.

[14]李昂.生物措施防治土壤盐渍化的机理及研究进展[J].甘肃高师学报,2013,18(2):56-59.

李昂,吴应珍,叶鹤琳,张鸣,陈伟,葛承暄
《甘肃高师学报》 2018年第02期
《甘肃高师学报》2018年第02期文献

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