Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2024-03-01 Cooperative journals: 《干旱区研究》
Abstract： Soil nitrogen mineralization is an important process in the nitrogen cycle of terrestrial ecosystems andis vital for maintaining soil nitrogen supply capacity and crop growth. The semiarid region of the Loess Plateau incentral Gansu is an important grain production area in Northwest China, and realizing efficient nitrogenutilization in local dry farmland is a key research focus. However, little is known about the effects of differenttillage measures on soil nitrogen mineralization in dry wheat fields in this region. Therefore, this study focuses onthe dryland wheat fields in the Loess Plateau and uses the resin core in situ culture method to monitor the effectsof different tillage measures [traditional tillage (T), no-tillage (NT), traditional tillage + straw mulching (TS), andno-tillage+straw mulching (NTS)] on soil nitrogen mineralization during the spring wheat growth period (March-August) in 2021. This study analyzes the effects of these tillage measures on soil nitrogen content andhydrothermal conditions to understand their impact on the soil nitrogen mineralization process. The resultsindicate the following: (1) Soil nitrogen under T, NT, TS, and NTS treatments showed a net nitrogen fixation stateduring the early stage of spring wheat growth (presowing-flowering stage) and a net nitrogen mineralization stateduring the middle and late stages (flowering- maturity stage). There were significant differences in the soil netnitrogen mineralization rate under different tillage measures (NTS>TS>NT>T). (2) Compared with the Ttreatment, three conservation tillage methods increased soil total nitrogen, NH+4 -N content, and moisture duringthe growth period of spring wheat while reducing soil NO-3 -N content and temperature accumulation. (3) Thecorrelation analysis showed that soil nitrogen content and soil water and heat were the key factors affecting thesoil net nitrogen mineralization rate. However, the influencing factors regulating soil nitrogen mineralization atdifferent incubation stages varied. In conclusion, NTS treatment promotes soil nitrogen mineralization, improvessoil nitrogen supply and water retention capacity, and is crucial for maintaining and restoring farmlandproductivity in the semiarid region of the Loess Plateau.
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2022-03-28 Cooperative journals: 《干旱区研究》
Abstract：一氧化二氮（N2O）是大气中重要的温室气体之一，在全球气候变暖问题中备受关注，而农田土壤是其主要排放源。在影响农田N2O排放的诸多因子中，耕作措施作为关键因素，其对旱地农田土壤N2O的排放规律尚不明确。为此，本试验以传统耕作（T）为对照、布设免耕（NT）、传统耕作+秸秆覆盖（TS）、免耕+秸秆覆盖（NTS）3种保护性耕作，采用静态箱气相色谱法对春小麦地土壤N2O排放通量进行测定，并对影响N2O排放的相关因子及春小麦产量进行同期测定。结果表明：（1）春小麦地不同耕作措施下土壤N2O累计排放量大小顺序为：T>NT>TS>NTS，其中T处理显著高于其他处理，分别较NT、TS、NTS处理增加了15.87%、28.08%和39.58%，另外相比于T处理，保护性耕作有助于表层土壤NH+4 -N含量及春小麦产量的增加，并减少NO-3 -N含量的积累。（2）相关关系表明，土壤温度、土壤含水量及NH+4 -N含量是影响土壤N2O排放的关键因素。其中，土壤含水量、NH+4 -N含量与春小麦地土壤N2O排放量均呈极显著负相关关系，土壤温度与N2O排放量呈极显著正相关关系。因此，以经济效益和环境效益为基础，综合考虑N2O排放量和作物产量，黄土高原半干旱区以NTS处理为最优耕作措施。
Subjects: Biology >> Ecology submitted time 2021-04-14 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract： 为进一步探明陇中黄土高原区旱地春小麦产量形成对不同干旱胁迫的响应机制，依据甘肃 省定西市安定区凤翔镇安家沟村 2016—2018 年大田控水试验数据以及定西市安定区 1971—2018 年气象数据，验证农业生产系统模拟（Agricultural production systems simulation，APSIM）模型模拟不 同干旱胁迫旱地春小麦产量及产量构成要素的适宜性，基于 APSIM 模型分析不同生育期、不同程 度干旱胁迫对旱地春小麦籽粒数、千粒重和产量的影响，利用多元逐步回归方程确定陇中黄土高 原区旱地春小麦最佳灌水时间和灌水量。结果表明：（1）APSIM 模型模拟陇中黄土高原区旱地春 小麦生育期、籽粒数、千粒重和产量的均方根误差（Root mean square error，RMSE)均小于 3.67 d、300.52 个·m-2、2.56 g、267.43 kg·hm-2，归一化均方根误差（Normalized root mean square error，NRMSE) 均小于 3.89%、2.86%、9.71%、11.58%，模型有效性指数（Model effectiveness index，ME)均大于 0.62、 0.78、0.60、0.66，表明 APSIM 模型对模拟干旱胁迫条件下陇中黄土高原区旱地春小麦产量形成具有 较好的适应性。（2）不同生育期干旱胁迫下，拔节期干旱胁迫对小麦籽粒数影响最大，其次由大到 小依次为出苗期、分蘖期、无胁迫、抽穗期、开花期和灌浆期；灌浆期干旱胁迫对小麦千粒重影响最 大，其次由大到小依次为开花期、抽穗期、无胁迫、拔节期、出苗期和分蘖期；拔节期干旱胁迫对小 麦产量影响最大，其次由大到小依次为灌浆期、抽穗期、开花期、出苗期、无胁迫和分蘖期。（3）不同 程度干旱胁迫下，灌水量 300.00 mm 旱地春小麦产量最大为 4866.19 kg·hm-2，与其他 4 种灌水相比 产量分别增加 283.53%、39.65%、0.46%和 15.58%。（4）出苗后第 1 d、47 d、60 d、82 d、86 d 灌水，且灌 水量达到 343.09 mm 时，旱地春小麦产量最大为 5578.91 kg·hm-2。干旱胁迫发生时间和程度对研 究区小麦产量形成具有明显的交互作用，分蘖期适度干旱胁迫有利于提高陇中黄土高原区旱地春 小麦产量，而拔节期和灌浆期为旱地春小麦田间水分管理的关键生育期，小麦生长发育过程中应 加强该生育期的水分管理以提高陇中黄土高原区粮食产量。
Subjects: Environmental Sciences, Resource Sciences >> Basic Disciplines of Environmental Science and Technology submitted time 2020-11-20 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：以祁连山北麓中段青海云杉林为研究对象，利用5套土壤温湿度自动监测系统对海拔2 500～3 300 m的青海云杉连续监测3 a，旨在探讨青海云杉林土壤水热的变化特征及土壤水热间的互作效应。结果表明：（1）7：00～19：00，土壤温度整体上呈升高趋势，8：00土壤均温最低，为1.03 ℃，18：00土壤均温最高，为1.32 ℃；土壤湿度的变化幅度较小，且差异不显著（P＞0.05）。（2）冷期（1～4月、11～12月）、暖期（5～10月），各占全年的50%；8月前随月份增大土壤温湿度增大，月份增大1月，土壤均温增大2.21 ℃，湿度增大0.021 m3·m-3，8月后随月份增大逐渐减小，月份增大1月，土壤均温减小3.12 ℃，湿度减小0.017 m3·m-3。（3）土壤温度与海拔之间有负相关关系（R2＝0.81，P＜0.05）；土壤湿度与海拔之间存在二项式相关关系（R2＝0.95，P ＜0.05）。（4）土壤温度与土层深度间呈负相关关系（P ＜0.05），而土壤湿度与土层深度呈线性正相关关系（P ＜0.05），土层每增加一层，土壤均温减小0.142 ℃，湿度约增加0.009 m3·m-3。（5）青海云杉林土壤温度和湿度间呈显著线性负相关关系（P ＜0.05）。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2020-06-02 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract： 针对陇中黄土丘陵沟壑区土壤水蚀过程复杂且难以有效预测的问题，以定西市安家沟水土保持试验站2005-2016年1 }12月人工草地径流场试验数据为主要来源，将流域月降雨量、月侵蚀性降雨量、月径流量、月降雨强度、径流场面积、径流场坡度、土壤砂粒含量、土壤粘粒含量8个因子作为输入因子，月土壤水蚀量作为输出，运用偏最小二乘法(Partial Least-Squares Regression,PLSR)和长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)循环神经网络建立人工草地土壤水蚀预测模型，并利用BP ( Back Propagation ) , RNN ( Recurrent Neural Network ) , LSTM常见神经网络模型，对模型的有效性进行评估。结果表明:PLSR将模型8个输入因子减少为4个，从而有效解决LSTM神经网络模型对样本数量要求过高的问题;PLSR和LSTM神经网络模型的结合可以有效提高模型对人工草地土壤水蚀过程的预测精度和收敛速度，预测结果的平均相对误差小于4%，相关系数高于其他3种神经网络模型，而迭代次数、均方根误差和平均绝对误差均低于其他3种模型;研究发现坡度对人工草地土壤水蚀过程影响较为明显，降雨量小于25 mm时，人工草地土壤水蚀量不会随坡度增加而明显增长，但当降雨量超过25 mm时，人工草地土壤水蚀量会随坡度明显增加。PLSR-LSTM神经网络土壤水蚀预测模型可以准确预测陇中黄土丘陵沟壑区人工草地土壤水蚀量，为该地区水土流失的准确预报提供新的思路和方法。
Subjects: Geosciences >> Geography submitted time 2019-11-15 Cooperative journals: 《干旱区地理》
Abstract：以祁连山排露沟流域青海云杉林为研究对象，研究了海拔梯度上土壤肥力因子的分布特征及变化规律，并运用主成分分析法对青海云杉林土壤肥力状况进行了评价。结果表明：（1）研究区土壤呈碱性，pH值均大于8.0；高海拔地区（3 300 m）含水量达到过饱和状态，各土层含水量均大于100%；随海拔升高，全氮含量呈增大趋势，全钾含量呈减小趋势，而全磷含量呈先减小后增大趋势；不同海拔梯度速效磷含量差异不显著（P>0.05），海拔3 300 m处速效钾含量显著高于其他海拔段（P3 200 m>3 100 m>3 000 m>2 900 m。
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