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苏北滩涂水稻微咸水灌溉模式及土壤盐分动态变化

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农业工程学报 2014年第7期30卷 54-63页

作者：王相平杨劲松姚荣江余世鹏中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展重点实验室南京210008 中国科学院南京分院东台滩涂研究院东台224200

为研究微咸水灌溉对水稻水分利用效率和土壤盐分动态的影响，利用田间试验资料对SWAP（Soil—Water-Atmosphere．Plant）模型进行了率定和验证。用验证认可的模型模拟并分析了水稻生育期水盐运移规律和水稻水分利用效率，并预测了长期... 详细信息

为研究微咸水灌溉对水稻水分利用效率和土壤盐分动态的影响，利用田间试验资料对SWAP（Soil—Water-Atmosphere．Plant）模型进行了率定和验证。用验证认可的模型模拟并分析了水稻生育期水盐运移规律和水稻水分利用效率，并预测了长期微咸水灌溉对土壤盐分的影响。结果表明：1．5mg／cm3矿化度微咸水足量灌溉可以获得较高的产量和水分利用效率；各微咸水处理在60-90cm土层均出现不同程度的盐分累积现象，具体累积深度和土壤盐分浓度与灌水量和灌水矿化度有关；采用1．5mg／cm2矿化度微咸水进行微咸水长期灌溉研究，10a的模拟结果显示此灌溉制度不会引起0—100cm土层土壤次生盐渍化。该研究为滨海地区微咸水合理利用提供了理论依据。

关键词：灌溉盐分土壤 SWAP模型微咸水水分利用效率盐分动态水稻

有机肥与覆盖方式对滩涂围垦农田水盐与作物产量的影响

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农业工程学报 2013年第15期29卷 116-125页

作者：张建兵杨劲松姚荣江余世鹏李芙荣候晓静金雯晖王相平中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院南京分院东台滩涂研究院东台224200

针对土壤盐碱障碍因子普遍存在于新围垦滩涂农田并严重抑制作物生长的问题,设置了有机肥(鸡粪堆肥)、薄膜覆盖、秸秆覆盖及有机肥+薄膜覆盖、有机肥+秸秆覆盖组合措施,研究其对土壤水盐的调控作用与对作物生长的促进效应。结果表明:各... 详细信息

针对土壤盐碱障碍因子普遍存在于新围垦滩涂农田并严重抑制作物生长的问题,设置了有机肥(鸡粪堆肥)、薄膜覆盖、秸秆覆盖及有机肥+薄膜覆盖、有机肥+秸秆覆盖组合措施,研究其对土壤水盐的调控作用与对作物生长的促进效应。结果表明:各调控均有利于滩涂围垦农田土壤水盐环境的改善、作物的生长,并整体表现出组合措施优于单项措施、秸秆覆盖优于薄膜覆盖的趋势。其中,有机肥+秸秆覆盖组合措施为调控措施中的优化处理,表现在土壤含水量高、土壤电导率与pH值低,作物产量高,增产率达100%以上。单施有机肥虽能增加土壤含水量、降低土壤pH值,但其土壤电导率升高了11.56%,产生了一定的次生盐渍化风险,与覆盖措施的组合能有效控制土壤盐分的表聚,使其显著低于对照,从而保证了有机肥的持续使用。该研究表明,有机肥与覆盖传统农艺措施的有效组合可较好地调控滩涂围垦农田土壤水盐,促进作物增产,该研究为苏北滩涂新垦农田盐碱障碍因子的消减及作物增产提供了一种新途径,也为当地有机肥及秸秆资源的可持续利用提供了依据。

关键词：肥料土壤水分盐分有机肥覆盖作物生长滩涂围垦农田苏北

基于表观电导率和Hydrus模型同化的土壤盐分估算

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农业工程学报 2019年第13期35卷 91-101页

作者：姚荣江杨劲松郑复乐王相平谢文萍张新尚辉土壤与农业可持续发展国家重点实验室/中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国科学院南京分院东台滩涂研究院东台224200 中国科学院大学北京100049 江苏省沿海开发(东台)有限公司东台224237

精细刻画农田土壤盐分运移过程对盐渍化精准治理具有重要意义。该文以磁感式大地电导率仪 EM38 测定的土壤表观电导率作为数据源,利用表观电导率与剖面土壤盐分之间的反演模型作为观测算子,将集合卡尔曼滤波(ensembleKalman filter,EnKF... 详细信息

精细刻画农田土壤盐分运移过程对盐渍化精准治理具有重要意义。该文以磁感式大地电导率仪 EM38 测定的土壤表观电导率作为数据源,利用表观电导率与剖面土壤盐分之间的反演模型作为观测算子,将集合卡尔曼滤波(ensembleKalman filter,EnKF)同化方法应用于土壤水盐运移过程模型(HYDRUS-1D),进行滨海盐渍农田周年土壤盐分动态的模拟,并分析了同化过程的敏感性。结果表明:与单纯使用 HYDRUS 模型相比,EnKF 同化方法对模型观测算子的更新,有效提高剖面土壤盐分模拟精度,且 EnKF 同化值的精度优于 EnKF 同化模拟值,在同化过程中的调整量亦最大;敏感性分析结果显示土壤盐分同化过程对状态变量集合数大小不敏感,对观测数据误差和引入观测数据的深度较为敏感,观测数据误差水平越高、引入观测数据的深度越浅其误差越大。研究表明基于水盐运移模型和土壤表观电导率数据的 EnKF 同化方法能提高土壤盐分的模拟精度,为利用多源数据和机理模型进行较大尺度生态过程模拟预测提供了有效手段。

关键词：土壤电导率盐分水盐运移模型磁感式大地电导率仪数据同化集合卡尔曼滤波

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淋洗液对沿海滩涂设施土壤重金属的洗脱效应

中国环境科学 2018年第11期38卷 4218-4227页

作者：郑复乐姚荣江杨劲松谢文萍柏彦超张新中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院南京分院东台滩涂研究院江苏东台224200 扬州大学环境科学与工程学院江苏扬州225000

为剖析不同淋洗液作用下土壤重金属的形态分布及淋洗效应,探究重金属活性钝化与总量消减调控技术,本文采用土柱模拟自然淋洗结合形态分析的方法,研究了不同浓度柠檬酸﹑EDTA和秸秆粉3种淋洗液对土壤Cd﹑Pb和Cr全量﹑形态分布及洗脱效果... 详细信息

为剖析不同淋洗液作用下土壤重金属的形态分布及淋洗效应,探究重金属活性钝化与总量消减调控技术,本文采用土柱模拟自然淋洗结合形态分析的方法,研究了不同浓度柠檬酸﹑EDTA和秸秆粉3种淋洗液对土壤Cd﹑Pb和Cr全量﹑形态分布及洗脱效果的影响.结果表明:盐碱环境下,柠檬酸和秸秆粉对土壤重金属的淋洗率不足1%,而EDTA对Pb和Cd的淋洗率分别达到24.62%和80.56%.形态分析结果表明:各处理对土壤Cd﹑Pb和Cr形态组成的影响程度表现为秸秆粉>EDTA>柠檬酸,EDTA和柠檬酸可增加酸溶态和可还原态含量进而促进重金属洗脱,但同时也提高了土壤有效态重金属含量并增加安全风险.秸秆粉对Cd和Pb的钝化效果最显著,促进其由其他形态向残渣态转化,但秸秆粉对Cr形态分布的影响较弱.

关键词：淋洗液设施土壤重金属淋洗形态分布

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滨海盐渍农田土壤硝化势特征及其影响因素

应用生态学报 2022年第8期33卷 2205-2212页

作者：李红强姚荣江杨劲松王相平谢文萍张新中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

明确滨海盐渍农田土壤的硝化能力,探究土壤环境中影响硝化过程的主要因子,对调控农田土壤硝化作用和提高氮肥利用率具有重要意义。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了滨海淤泥质滩涂盐渍区域(东营市和东台市)农田土壤硝化势和... 详细信息

明确滨海盐渍农田土壤的硝化能力,探究土壤环境中影响硝化过程的主要因子,对调控农田土壤硝化作用和提高氮肥利用率具有重要意义。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了滨海淤泥质滩涂盐渍区域(东营市和东台市)农田土壤硝化势和土壤物理、化学、生物学性质,运用多元逐步回归分析和结构方程模型(SEM)建立了土壤性质与土壤硝化势的相关关系。结果表明:滨海盐渍农田土壤除pH值较稳定外,其他土壤性质和土壤硝化势变化差异较大。土壤硝化势范围为0.04~10.42 mg·kg^(-1)·d^(-1),随土壤盐渍化程度增加而降低。相关分析表明,土壤硝化势与土壤有机质、阳离子交换量和Cl^(-)的相关性最强,相关系数分别为0.409、0.397和-0.337;而多元逐步回归分析表明,Na^(+)、粉粒、阳离子交换量、CO_(3)^(2-)+HCO_(3)^(-)为土壤硝化势的主要影响因子。SEM分析结果表明,Na^(+)、粉粒、阳离子交换量、CO_(3)^(2-)+HCO_(3)^(-)为影响土壤硝化势的直接因子,有机质、黏粒、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)为影响土壤硝化势的间接因子。总之,土壤Na^(+)和阳离子交换量是影响硝化作用的两个主要因素,在该区域调控土壤NaCl含量和阳离子交换量为调节土壤硝化过程的有效手段。

关键词：硝化势盐渍农田结构方程模型

苏北滨海滩涂区土壤重金属含量及其时空变异研究

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中国环境科学 2016年第6期36卷 1810-1820页

作者：姚荣江杨劲松谢文萍伍丹华柏彦超余世鹏张新中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展重点实验室江苏南京210008 中国科学院南京分院东台滩涂研究院江苏东台224200 扬州大学环境科学与工程学院江苏扬州225000

以苏北沿海某滩涂区为研究区,采用经典统计与地统计相结合的方法总结出2009年和2014年表层土壤Pb、Cr、Cd、As四种元素的含量,分析了土地利用方式对重金属含量影响以及重金属空间分布与时空变异.结果表明：滩涂区土壤4种元素含量基本都... 详细信息

以苏北沿海某滩涂区为研究区,采用经典统计与地统计相结合的方法总结出2009年和2014年表层土壤Pb、Cr、Cd、As四种元素的含量,分析了土地利用方式对重金属含量影响以及重金属空间分布与时空变异.结果表明：滩涂区土壤4种元素含量基本都低于土壤环境质量一级标准值;2009~2014年的5a间,研究区土壤Cd含量发生显著累积,居民区土壤Pb含量显著增加,工业园区土壤Pb、Cd亦显著累积,各土地利用方式下土壤Cr、As含量变化不显著;受大尺度的潮汐沉积作用与小尺度的人为活动共同控制,两个时期Pb、Cr含量分布具有空间相似性,而Cd、As含量空间分布差异较大;不同土地利用方式下研究区土壤重金属的累积具有变异性和明显的趋势效应,大气沉降是除了土地利用方式以外影响重金属时空变异格局的重要途径.该沿海滩涂区正面临土壤重金属不断累积的问题,应加强监控与源头减量,优化产业布局,推进过程阻断与生态修复.

关键词：苏北沿海滩涂区重金属时空变异

基于离散小波变换与模糊神经算法的河口日水位预测

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水力发电学报 2014年第6期33卷 39-45页

作者：余世鹏杨劲松刘广明中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院南京分院东台滩涂研究院江苏东台224200

为了对受特殊复杂环境因子干扰的河口日水位中长期动态实现有效预测,将离散小波变换（DWT）和模糊神经（NF）算法结合,构建长江河口日水位中长期动态的联合预测模型DWT-NF。引入DWT方法对原始水位信号序列进行分解和减噪,筛选出最优DWT... 详细信息

为了对受特殊复杂环境因子干扰的河口日水位中长期动态实现有效预测,将离散小波变换（DWT）和模糊神经（NF）算法结合,构建长江河口日水位中长期动态的联合预测模型DWT-NF。引入DWT方法对原始水位信号序列进行分解和减噪,筛选出最优DWT分解因子组合TD（D3＋D4＋D8）序列作为预测模型的输入。引入NF算法构建水位预测子模型,从滞后1～5天的TD序列中筛选出最优输入组合,确定河口日水位预测的最优DWT-NF模型结构,其中三条港水位预测的最优联合模型结构以滞后1～3天的TD序列为输入、以高斯函数和43分别作为NF子模型第一层的隶属度函数及其规则数,青龙港水位预测的最优联合模型结构以滞后1～4天的TD序列为输入、以钟型函数和24分别作为NF子模型第一层的隶属度函数及其规则数。综合比较表明,DWT-NF模型的预测效果显著优于其他联合模型及常规模型,尤其对河口未来中长期水位变化趋势的预测效果显著。

关键词：水文学及水资源水文信号预测模型离散小波变换模糊神经河口日水位中长期预测

滨海滩涂地区降水变化的多尺度周期特征分析与趋势预测

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中国农业气象 2013年第4期34卷 377-383页

作者：余世鹏杨劲松王相平姚荣江刘广明中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院南京分院东台滩涂研究院东台224200

利用1953—2011年共59a的长序列降水资料，采用Morlet小波和MexicanHat小波变换，分析滨海滩涂地区东台市年降水量及各季节降水量的多尺度周期振荡特征和演变趋势。两种小波分析的综合比较表明，Morlet小波在揭示滨海降水序列周期细节... 详细信息

利用1953—2011年共59a的长序列降水资料，采用Morlet小波和MexicanHat小波变换，分析滨海滩涂地区东台市年降水量及各季节降水量的多尺度周期振荡特征和演变趋势。两种小波分析的综合比较表明，Morlet小波在揭示滨海降水序列周期细节特征和提升主周期特征的显著性水平方面更具优势。研究结果表明，滨海滩涂地区降水量变化以年代际尺度为主周期，其中夏季降水与年降水周期均具24a、16a和9a的第一、二、三主周期，春、秋和冬季降水主周期则分别为16a、23a和17a；研究区降水量在年代际尺度上的周期特征与江淮地区降水量的整体特征一致，但是滨海地区地理位置的特殊性使其降水量在年际尺度上的周期振荡显著水平较低；根据研究区降水量在年代际尺度主周期上的振荡特征，预测研究区未来8—12a的年降水和夏季降水，未来8a的春、冬季降水，未来11～12a的秋季降水均可能呈整体偏少趋势。研究结果可拓展小波分析的适用机制理论研究领域，对滩涂围垦和气候变化背景下的滨海地区气候变化研究以及农业稳定发展提供理论依据。

关键词：滨海滩涂地区 Morlet小波 Mexican Hat小波小波功率谱趋势预测

不同施肥方式下滩涂围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的分布

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土壤学报 2015年第4期52卷 818-827页

作者：候晓静杨劲松王相平金雯晖姚荣江余世鹏土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院南京分院东台滩涂研究院江苏东台224200

通过在苏北滩涂地区开展田间试验，研究了不同施肥处理（不施肥、施农家肥、商品有机肥、无机肥）对滩涂地区围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的影响。结果表明，与对照相比，不同施肥处理均能明显增加0～30cm土层土壤有机碳含量和有... 详细信息

通过在苏北滩涂地区开展田间试验，研究了不同施肥处理（不施肥、施农家肥、商品有机肥、无机肥）对滩涂地区围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的影响。结果表明，与对照相比，不同施肥处理均能明显增加0～30cm土层土壤有机碳含量和有机碳密度，施农家肥增加幅度最高，增加值分别为0．66g kg^-1和0．07kg m^-2。试验地区水稳性团聚体以〉5mm和0．25～0．5mm为主，含量分别为37％～57％和13％～20％；随着土层深度增加，〉5mm团聚体含量降低，0．25～0．5mm团聚体则增加；农家肥能显著增加〉5mm团聚体含量，同时降低0．25～5mm团聚体含量。团聚体中有机碳含量表现为，除0．25～0．5mm团聚体外，〉5mm至0．5～1mm团聚体之间，粒径越小，有机碳含量越高，其中0．5～1mm团聚体有机碳含量最高，为6．83g kg^-1；与其他处理相比，农家肥的施用能明显增加各粒级团聚体中有机碳含量。试验地区土壤有机碳含量与〉5mm团聚体及其有机碳含量极显著正相关（p〈0．01），而与0．25～5mm团聚体负相关（p〈0．01或p〉0．05）。

关键词：施肥方式滩涂团聚体分布土壤有机碳