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基于农业灾情我国粮食主产区的干旱特征及其与环流指数的联系

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中国农业资源与区划 2024年第5期 85-96页

作者：黄进柳艺博张方敏南京信息工程大学应用气象学院

[目的]构建灾情统计数据与干旱指数间的数量关系有利于量化旱灾对气候变化的响应。[方法]文章针对1980—2019年我国13个粮食主产区的农业干旱受灾率，通过H-P滤波从中提取了气候灾损。基于标准化降水蒸散指数计算的区域干旱强度和局部... 详细信息

[目的]构建灾情统计数据与干旱指数间的数量关系有利于量化旱灾对气候变化的响应。[方法]文章针对1980—2019年我国13个粮食主产区的农业干旱受灾率，通过H-P滤波从中提取了气候灾损。基于标准化降水蒸散指数计算的区域干旱强度和局部干旱强度，构建了气候灾损对不同月份干旱的响应关系，并探求了关键致灾因子与大尺度大气—海洋环流指数的可能联系。[结果]（1）近10年，研究区的气候灾损呈现出较低强度；（2）研究区的轻度及以上干旱年景易发生在ENSO暖事件年份；（3）气候灾损与区域干旱强度的线性关系更为显著，其相关分析表明研究区夏季干旱的致灾性更高，其中7月份为多数省份的旱灾影响关键期；在河南、山东、安徽、江苏、湖北、吉林和辽宁，近10年关键期的干旱强度呈现上升趋势；（4）研究区关键期的区域干旱强度均存在着2～3年的振荡主周期；（5）前期环流指数构建的多元线性模型对关键期的干旱强度有一定的模拟能力，特别是Nino海温、南方涛动、北极涛动等因子被筛选为关键前兆信号。[结论]该研究明确了我国粮食主产区农业旱情的关键致灾因子及其与环流信号的联系，为区域干旱监测及预警提供了科学依据。

关键词：粮食主产省份农业干旱受灾率 H-P滤波干旱指数大气—海洋环流指数

来源：博看期刊

坡位与利用方式对红壤磷素储存容量的影响差异——以江西鹰潭孙家小流域为例

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农业环境科学学报 2024年第3期43卷 636-643页

作者：郑奕王艳玲刘卓玲南京信息工程大学生态与应用气象学院南京210044

为明确坡位与利用方式对土壤磷素储存容量(SPSC)的影响差异,以更加准确地评估坡耕地红壤磷的流失风险,本研究以江西鹰潭孙家小流域内不同坡位(坡顶、坡上、坡中、坡底)及不同利用方式(稻田、花生旱地、橘园)的表层土壤为研究对象,对比... 详细信息

为明确坡位与利用方式对土壤磷素储存容量(SPSC)的影响差异,以更加准确地评估坡耕地红壤磷的流失风险,本研究以江西鹰潭孙家小流域内不同坡位(坡顶、坡上、坡中、坡底)及不同利用方式(稻田、花生旱地、橘园)的表层土壤为研究对象,对比分析了SPSC的变化规律与差异,探讨了土壤全碳、全氮、全磷、有效磷、铁铝氧化物含量等因子对SPSC的影响。结果表明:不同坡位的稻田、花生旱地与橘园的SPSC变化范围分别为-410.9~-137.8、-283.8~-128.0 mg·kg^(-1)及-280.6~-36.3 mg·kg^(-1);且随坡位的降低,稻田(坡底除外)与橘园SPSC显著降低,而花生旱地SPSC则增加。与稻田土壤相比,同一坡位花生旱地与橘园SPSC相对增加;相关分析表明,不同坡位的稻田、花生旱地及橘园SPSC与土壤非晶质铁铝氧化物、游离态铁铝氧化物极显著正相关,且游离态氧化铝的影响相对最大,而与有效磷、总碳、总氮则显著负相关。江西鹰潭孙家小流域内红壤坡耕地SPSC均为负值,意味着此时的土壤均为磷源,土壤磷均具有流失风险;坡底的稻田及橘园、坡顶花生旱地土壤磷的流失风险相对较高,应及时采取相应的调控措施以有效降低土壤磷素的流失潜能与风险。

关键词：红壤坡耕地土壤磷储存容量利用方式磷流失风险孙家小流域

喷施纳米TiO对青菜生长及土壤细菌群落的影响

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应用与环境生物学报 2024年

作者：罗静仪徐江兵余振刘蕾周国逸南京信息工程大学应用气象学院

为理解纳米TiO2对植物促长机理及微生物的反馈作用，探究纳米TiO2处理引起的微生物群落变化，采用温室盆栽实验，探究喷施不同浓度纳米TiO2(0，50 mg/L，100 mg/L，150 mg/L，分别用CK、L、M、H表示)对青菜生物量及叶片光合特性的影响... 详细信息

为理解纳米TiO2对植物促长机理及微生物的反馈作用，探究纳米TiO2处理引起的微生物群落变化，采用温室盆栽实验，探究喷施不同浓度纳米TiO2(0，50 mg/L，100 mg/L，150 mg/L，分别用CK、L、M、H表示)对青菜生物量及叶片光合特性的影响，并采用高通量测序分析青菜根际细菌群落多样性和组成的变化。结果表明，喷施纳米TiO2能增加青菜生物量、叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量、净光合速率，其中M处理影响最显著，与CK相比增幅分别为25.51%、20.29%、23.33%和30.86%。对青菜根际土壤细菌群落分析表明，喷施纳米TiO2对土壤细菌群落alpha多样性指数无显著影响，但改变了细菌群落的组成，其中M处理的群落结构与CK处理相似度较低，显著增加了Bacillales和Gemmatimonadales的相对丰度，但显著降低了Solibacterales和Desulfuromonadales的相对丰度。进一步通过冗余分析(RDA)发现，M处理与青菜的生物量、叶绿素含量和光合速率呈正相关。相关性分析表明，Chromatiales和Gemmatimonadales等类群的相对丰度与植物生长指标呈显著正相关；Nitrospirales与叶绿素的含量呈显著负相关，Soilbacterales、Desulfuromonadales与青菜生物量以及净光合速率呈显著负相关。因此喷施适宜浓度的纳米TiO2可促进青菜生长，增加叶片叶绿素含量，进而改变土壤细菌群落组成；本研究结果可为理解纳米TiO2在植物-土壤系统中的作用机制及在农业生产中的应用提供理论基础和参考依据。

关键词：纳米TiO 净光合速率青菜生长土壤微生物细菌群落结构

稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷素生物有效性的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：马长林高博涵王艳玲南京信息工程大学应用气象学院

为明确稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷生物有效性组分的影响，基于水稻种植的盆栽试验，采用模拟生物活化的磷素分析方法(BBP法)，分析了生物炭在不施加(CK)、施加一年(B1)和两年(B2)条件下，不同水稻生育期稻田土壤中可溶性磷(CaCl2-P... 详细信息

为明确稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷生物有效性组分的影响，基于水稻种植的盆栽试验，采用模拟生物活化的磷素分析方法(BBP法)，分析了生物炭在不施加(CK)、施加一年(B1)和两年(B2)条件下，不同水稻生育期稻田土壤中可溶性磷(CaCl2-P)、易被酶矿化的有机磷(Enzyme-P)、易被有机酸活化释放的磷(Citrate-P)和潜在无机磷(HCl-P)等4个组分磷与全磷(TP)、有效磷(Bray-P)及磷素活化系数(PAC)的变化差异与影响因素。研究表明：与CK相比，B1处理的稻田土壤TP、Bray-P及BBP磷组分均无显著变化；B2处理稻田土壤TP、Bray-P、Citrate-P和HCl-P含量均显著增加，而CaCl2-P、Enzyme-P含量无显著变化。随着水稻生育期的延长，各处理HCl-P与TP的比值(HCl-P/TP)均显著上升；B2处理下CaCl2-P/TP与Enzyme-P/TP均显著上升。相关分析表明：生物炭添加后稻田土壤Bray-P、TP与土壤pH显著正相关；CaCl2-P与HCl-P、TP显著正相关，与土壤有效铁呈显著负相关；Citrate-P与TP、HCl-P极显著正相关，与Enzyme-P、pH显著正相关，与有土壤效铝极显著负相关。稻秆生物炭通过影响稻田土壤pH、有效铁和有效铝含量，间接地调控且显著增加了红壤性稻田土壤中全磷、有效磷、磷素活化系数及生物有效磷组分含量，稻秆生物炭的合理施用有利于农田生态环境保护和土壤磷素有效性的提升。

关键词：秸秆生物炭红壤性水稻土盆栽试验水稻生物有效性磷

基于遥感的华北区域性农业干旱事件识别及特征分析

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中国农业资源与区划 2024年

作者：黄少锋朱军张琪俞昕刘忠贤南京信息工程大学生态与应用气象学院

[目的]气候变暖背景下，全球范围内干旱灾害频率进一步加剧，中国是世界上干旱灾害最严重的国家之一，严重威胁农业生产和粮食安全。[方法]基于MODIS数据计算作物缺水指数（Crop Water Stress Index，CWSI）表征农业干旱，考虑时空连通... 详细信息

[目的]气候变暖背景下，全球范围内干旱灾害频率进一步加剧，中国是世界上干旱灾害最严重的国家之一，严重威胁农业生产和粮食安全。[方法]基于MODIS数据计算作物缺水指数（Crop Water Stress Index，CWSI）表征农业干旱，考虑时空连通性，对华北地区2001—2020年区域性农业干旱事件进行三维识别，提取事件的历时、影响范围、强度、烈度以及空间重心5个特征变量来分析其时空演替特征。[结果]（1）2001—2020年期间华北共发生35场区域性农业干旱事件，历时不超过5个月的事件占80%，且随着历时增加事件的影响范围明显增加，40%的事件影响了全区90%以上的耕地；干旱历时是影响干旱综合特征烈度的更主要因素。（2）20年间事件发生频率有所增加，但事件的历时、影响范围、强度以及烈度均有所下降，每年的3—6月和9—11月为区域性农业干旱事件的频发时段，且春旱强度整体高于秋旱；（3）区域性农业干旱事件更频繁地发生于华北中部和西北部，且空间重心在20年间存在东移趋势。[结论]研究结果系统展示了华北地区区域性农业干旱事件的发生特征，可为区域农业生产、干旱风险管理以及防灾减灾决策提供科学支撑。

关键词：农业干旱事件时空连通性 CWSI 华北地区时空特征

一年施与两年连施生物炭对稻田土壤磷素稳定性及有效性的影响

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生态与农村环境学报 2024年

作者：高博涵马长林王艳玲南京信息工程大学应用气象学院

本文以酸性水稻土为研究对象，通过水稻盆栽试验，分析了在不施加生物炭(CK)、只施加一年生物炭(B1)和连续两年施加生物炭(B2)处理下，不同生育期稻田土壤全磷(TP)，活性磷(PSOL、PM3)，中稳态磷(PiOH、PoOH、PHCl)，高稳态磷(PCL、POCL... 详细信息

本文以酸性水稻土为研究对象，通过水稻盆栽试验，分析了在不施加生物炭(CK)、只施加一年生物炭(B1)和连续两年施加生物炭(B2)处理下，不同生育期稻田土壤全磷(TP)，活性磷(PSOL、PM3)，中稳态磷(PiOH、PoOH、PHCl)，高稳态磷(PCL、POCL)含量及占比的动态变化差异，讨论了稻田土壤遗存磷指数(PLGC)、磷饱和度(DPS)、磷吸附容量(PSOR)对生物炭添加施用的响应特征。结果表明，与CK相比，B1处理的土壤活性磷在分蘖期显著降低、成熟期显著增加，中稳态磷在分蘖期显著增加，高稳态磷含量各时期均无显著变化(P < 0.05，下同)。B2土壤活性磷在抽穗期和成熟期均显著增加，中稳态磷在分蘖期和成熟期显著增加，高稳态磷含量无显著变化，但占比在抽穗期与成熟期分别显著降低了18.8%和27.8%。B1和B2处理PLGC和DPS均显著增加，且B1处理土壤PSOR在抽穗期显著增加。因此，生物炭添加显著增加了稻田土壤活性磷和中稳态磷的含量与占比，降低了植物利用率较低的高稳态磷的占比，说明生物炭施加增加了稻田土壤遗存磷和生物有效磷含量。研究结果明确了稻秆生物炭施用后稻田土壤磷的稳定性及有效性的变化特征，为稻田土壤磷素管理提供合理化建议。

关键词：生物炭稻田土壤磷组分磷流失风险

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短期低温对大豆苗期生长和结瘤固氮的影响

中国农业气象 2024年第2期45卷 159-169页

作者：李天余洁乔云发苗淑杰南京信息工程大学生态与应用气象学院南京210044

采用早熟大豆品种“黑河43”、晚熟大豆品种“东农53”进行盆栽试验,出苗后进行连续7d的低温处理(LT),昼夜温度设定为13℃/3℃,以25℃/10℃为对照,从大豆出苗28d开始,每7d进行破坏性取样共4次,测定地上部和根干物质量、根瘤生物量、全... 详细信息

采用早熟大豆品种“黑河43”、晚熟大豆品种“东农53”进行盆栽试验,出苗后进行连续7d的低温处理(LT),昼夜温度设定为13℃/3℃,以25℃/10℃为对照,从大豆出苗28d开始,每7d进行破坏性取样共4次,测定地上部和根干物质量、根瘤生物量、全氮含量及根瘤固氮量,研究苗期短期低温对大豆生长、结瘤和固氮能力的影响。结果表明:(1)大豆出苗后7d短期低温胁迫会延缓大豆生长发育。出苗后28~42d大豆生物量显著低于CK处理,出苗后49d低温胁迫对两个大豆品种生物量均无显著影响。(2)与CK相比,低温对“东农53”和“黑河43”根瘤形成的显著抑制作用分别出现在苗后42d和35d,根瘤数量分别降低了58.8%和72.0%。出苗后49d,低温使“东农53”和“黑河43”根瘤干重分别减少48.9%和48.5%。(3)低温刺激了两个品种大豆的生物固氮能力。在出苗后49d,低温处理“东农53”和“黑河43”的生物固氮量、单位根瘤生物量的固氮量和单个根瘤的固氮量分别增加了89.9%、118.9%,249.3%、172.6%,150.6%、114.2%。生物固氮百分率分别增加了26.4个和24.5个百分点。综合来看,大豆出苗后遭遇低温冷害会延缓生长发育,并抑制根瘤的形成与生长。低温胁迫解除后大豆生长逐步恢复。短期低温对大豆根瘤固氮量和根瘤固氮能力有刺激作用,对早熟品种“黑河43”刺激作用更明显。为了更好地适应东北大豆产区早春低温环境,推荐选用早熟品种大豆。

关键词：早晚熟大豆低温根瘤 15N自然丰度法生物固氮

增温背景下不同土壤对冬小麦产量品质影响评价

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中国农业气象 2024年第3期45卷 293-307页

作者：金丽惠杨海超王校益苗淑杰乔云发南京信息工程大学生态与应用气象学院南京210044

利用冬小麦品种‘镇麦168’,以黄棕壤、砂礓黑土、风沙土、红壤、潮土、黑土、黄土、灰钙土、紫色土、砖红壤、盐碱土和棕壤共12种典型农田土壤为基质,在开放式增温系统开展模拟大气增温框栽试验。试验设置常温对照(CK)和增温1.5℃(eT)... 详细信息

利用冬小麦品种‘镇麦168’,以黄棕壤、砂礓黑土、风沙土、红壤、潮土、黑土、黄土、灰钙土、紫色土、砖红壤、盐碱土和棕壤共12种典型农田土壤为基质,在开放式增温系统开展模拟大气增温框栽试验。试验设置常温对照(CK)和增温1.5℃(eT)两个处理,增温处理为冬小麦全生育期增温。以成熟期冬小麦单穗粒数、千粒重等表征产量变化,籽粒淀粉、蛋白质及其组分等营养指标体现品质构成。结果表明:(1)全生育期增温分别使黄棕壤、风沙土、黑土、黄土、灰钙土和紫色土冬小麦较常温对照减产33.82%、20.96%、16.60%、55.92%、28.45%和21.19%,但潮土冬小麦增产16.13%(P<0.05),其他土壤条件下冬小麦产量无明显变化。(2)就冬小麦营养品质,直链淀粉和支链淀粉含量在增温作用下较常温对照存在不同程度下降,且直链淀粉降幅大于支链淀粉,在红壤、黑土、黄土、灰钙土、紫色土、盐碱土和棕壤条件下冬小麦总淀粉含量显著降低(P<0.05)。籽粒蛋白质及其组分,清蛋白和球蛋白呈显著增加趋势,而醇溶蛋白和谷蛋白显著下降,且降幅大于前两者增幅,除红壤冬小麦总蛋白含量无显著变化以外,其他11种土壤条件下冬小麦总蛋白含量均较常温对照显著降低(P<0.05)。冬小麦可溶性总糖仅在潮土、灰钙土和紫色土条件下显示出显著增加趋势(P<0.05)。(3)利用隶属函数对常温对照和增温各处理进行综合品质排名,表现最好的为常温组黑土冬小麦(U=0.707),常温组中棕壤(U=0.691)、灰钙土(U=0.647)、紫色土(U=0.644)和黄土冬小麦(U=0.644)次之,品质最差的是常温下红壤冬小麦(U=0.364)和增温下红壤冬小麦(U=0.368)。除潮土冬小麦以外,其他11种土壤冬小麦品质均表现为增温劣于对照。(4)常温条件下冬小麦产量最大影响因素为单穗粒数,直接通径系数为0.630,其次为有效穗数和球蛋白,均体现为直接作用,直接通径系数分别为0.538和-0.118;增温条件下冬小麦产量最大影响因素也是单穗粒数,直接通径系数为0.603,其次为有效穗数、千粒重和总淀粉,有效穗数和总淀粉通过与单穗粒数的间接作用对冬小麦产量产生影响,间接通径系数分别为0.322和0.381。综合而言,增温通过对冬小麦产量构成和籽粒营养成分的综合作用影响品质,12种典型农田土壤中,潮土冬小麦对增温表现为正效应,其他土壤为负效应,冬小麦产量品质形成对气候变暖响应受到土壤类型的调控。

关键词：冬小麦全生育期增温土壤类型产量品质评价

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秸秆添加对不同类型土壤有机碳矿化的影响

农业环境科学学报 2024年

作者：余洁苗淑杰乔云发李天王校益赵玉蝶南京信息工程大学生态与应用气象学院

为探究相同培养条件下，小麦秸秆添加对不同类型土壤有机碳矿化的影响，本研究采用室内培养法，向黑土、风沙土、紫色土和黄棕壤添加小麦秸秆，以揭示不同类型土壤有机碳矿化对外源碳添加的响应机制差异。结果表明：与未添加秸秆处理相... 详细信息

为探究相同培养条件下，小麦秸秆添加对不同类型土壤有机碳矿化的影响，本研究采用室内培养法，向黑土、风沙土、紫色土和黄棕壤添加小麦秸秆，以揭示不同类型土壤有机碳矿化对外源碳添加的响应机制差异。结果表明：与未添加秸秆处理相比，添加秸秆处理的4种土壤有机碳矿化速率均表现为前21 d显著增加，之后趋于稳定。在培养的前7 d，土壤CO2累积排放量迅速增加2.41～3.87倍，此后持续稳步增加；培养结束后，未添加秸秆的4种土壤CO2累积排放量未见显著差异；添加秸秆处理各土壤CO2累积排放量显著增加，较未添加秸秆提升2.52～3.41倍，其中紫色土CO2累积排放量显著低于其他3种类型土壤，为2 760.74 mg·kg-1，黑土增加最显著，为4 168.99 mg·kg-1。相关分析表明，无论是否添加秸秆，土壤有机碳的矿化率均受到TN的主导作用，且二者具有显著负相关关系。无论是否添加秸秆，土壤CO2累积排放量均主要受到土壤pH的影响，且与pH呈显著负相关；添加秸秆处理中CO2累积排放量还同时受到土壤C/N的正向作用。研究表明，同一种秸秆添加到不同类型土壤中时会因土壤本身性质的差异，导致土壤有机碳矿化对其的响应也存在差异，因此在实际秸秆还田时需要依据不同土壤特性，制定合理的秸秆还田措施。

关键词：有机碳土壤类型秸秆动态变化理化性质