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沿黃鹽漬化灌區(qū)農(nóng)膜殘留對土壤-作物系統(tǒng)的影響研究
沿黃鹽漬化灌區(qū)農(nóng)膜殘留對土壤-作物系統(tǒng)的影響研究 版權(quán)信息
- ISBN：9787030745873
- 條形碼：9787030745873 ; 978-7-03-074587-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
沿黃鹽漬化灌區(qū)農(nóng)膜殘留對土壤-作物系統(tǒng)的影響研究 內(nèi)容簡介
地膜覆蓋具有增產(chǎn)、節(jié)水、保墑等優(yōu)點，已成為西北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的農(nóng)藝技術(shù)。但農(nóng)膜殘留回收技術(shù)和機制不完善，大量農(nóng)膜殘留在土壤中，形成了嚴(yán)重的“白色污染”，對土壤水肥高效利用及作物產(chǎn)量等造成了嚴(yán)重的危害。本書針對內(nèi)蒙古河套灌區(qū)農(nóng)膜殘留特征，探索了農(nóng)膜殘留對土壤物理及水力性質(zhì)、土壤水鹽運移及作物生長等的影響。通過設(shè)置不同殘膜量、不同殘膜位置、不同土壤質(zhì)地等因子對土壤結(jié)構(gòu)變化、土壤水力特性、土壤水分特征曲線、土壤水分入滲及蒸發(fā)特性以及玉米生長發(fā)育等方面的影響進行相關(guān)研究。通過本研究，可為殘膜存在條件下合理灌溉制度的制定，優(yōu)良種植制度的確立提供科學(xué)依據(jù)。
沿黃鹽漬化灌區(qū)農(nóng)膜殘留對土壤-作物系統(tǒng)的影響研究 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 農(nóng)膜殘留污染產(chǎn)生的原因 3
1.2.1 地膜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)較低 3
1.2.2 農(nóng)民地膜回收意識較差 3
1.2.3 地膜回收技術(shù)及機械發(fā)展較慢 3
1.2.4 農(nóng)膜回收處理存在制約條件 4
1.3農(nóng)膜殘留對土壤影響的國內(nèi)外研究進展 4
1.3.1 我國農(nóng)膜殘留現(xiàn)狀及分布特征 4
1.3.2 農(nóng)膜殘留污染的發(fā)展趨勢 5
1.3.3 農(nóng)膜殘留對土壤物理性質(zhì)的影響 6
1.3.4 農(nóng)膜殘留對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響 7
1.3.5 農(nóng)膜殘留對土壤水力參數(shù)的影響 8
1.3.6 農(nóng)膜殘留對土壤水分入滲及蒸發(fā)的影響 10
1.3.7 農(nóng)膜殘留對土壤微生物的影響 10
1.4 農(nóng)膜殘留對農(nóng)田作物系統(tǒng)影響的國內(nèi)外研究進展 12
1.4.1 農(nóng)膜殘留對農(nóng)田水鹽運移的影響 12
1.4.2 農(nóng)膜殘留對作物生長發(fā)育的影響 13
1.5 農(nóng)田殘膜的有效解決措施 14
1.6 研究內(nèi)容及目標(biāo) 15
第2章 農(nóng)田殘膜的采集和識別方法 17
2.1 引言 17
2.2 傳統(tǒng)人工實地采樣法 17
2.2.1 采樣點的選擇 17
2.2.2 殘膜樣品的采集 17
2.2.3 殘膜樣品分類處理 18
2.3 基于無人機的農(nóng)田殘膜識別方法 18
2.3.1 農(nóng)業(yè)監(jiān)測無人機技術(shù)研究現(xiàn)狀 18
2.3.2 無人機采集農(nóng)田殘膜圖像 20
2.3.3 殘膜圖像的識別方法 20
2.3.4 殘膜圖像的分割算法 24
2.4 基于分層隨機中心四分法的農(nóng)田殘膜采集方法 26
2.4.1 操作流程 26
2.4.2 地膜采樣試驗 28
第3章 沿黃鹽漬化灌區(qū)地膜覆蓋及農(nóng)膜殘留時空分布特征 30
3.1 引言 30
3.2 農(nóng)膜殘留量田間調(diào)查 30
3.2.1 查閱資料與問卷調(diào)研 30
3.2.2 定點試驗 30
3.2.3 農(nóng)膜殘留指標(biāo)計算 31
3.3 沿黃鹽漬化灌區(qū)典型研究區(qū)地膜覆蓋現(xiàn)狀分析 32
3.4 覆膜年限及灌水方法對農(nóng)膜殘留強度和破碎率的影響 34
3.5 覆膜年限及灌水方法對殘膜在土壤中分布的影響 35
3.6 覆膜年限及灌水方法對殘膜碎片面積的影響 36
3.7 討論 37
3.8 結(jié)論 39
第4章 農(nóng)膜殘留微塑料在土壤 -排水溝中的賦存特征及估算 40
4.1 引言 40
4.2 農(nóng)膜殘留量微塑料分布特征試驗 40
4.2.1 研究區(qū)概況 40
4.2.2 樣品采集 40
4.2.3 微塑料分離與提取 41
4.2.4 微塑料的鑒別 42
4.2.5 總排干微塑料質(zhì)量估算方法 42
4.3 河套灌區(qū)各排干微塑料的豐度與分布差異 43
4.4 河套灌區(qū)各排干微塑料外形特征與聚合物分析 45
4.5 總排干微塑料質(zhì)量估算 48
4.6 討論 49
4.7 結(jié)論 50
第5章 農(nóng)膜殘留對土壤結(jié)構(gòu)的影響及基于CT斷層掃描分析 52
5.1 引言 52
5.2 研究方法 52
5.3 土壤中的形態(tài)特征對不同殘膜量的響應(yīng) 54
5.4 土壤結(jié)構(gòu)對不同殘膜量的響應(yīng) 55
5.5 土壤孔隙比重對不同殘膜量的響應(yīng) 56
5.6 討論 57
5.7 結(jié)論 58
第6章 農(nóng)膜殘留對土壤物理和水力參數(shù)的影響 59
6.1 引言 59
6.2 研究方法 59
6.2.1 測定及計算項目 60
6.2.2 模型描述和構(gòu)建 62
6.2.3 模型評價指標(biāo)計算 65
6.3 土壤物理參數(shù)對不同殘膜量的響應(yīng) 66
6.3.1 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤飽和含水率的影響 66
6.3.2 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤毛管持水率的影響 67
6.3.3 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤田間持水率的影響 67
6.3.4 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤毛管孔隙率的影響 68
6.3.5 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤總孔隙率的影響 69
6.4 土壤水力參數(shù)對不同殘膜量的響應(yīng) 70
6.4.1 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤飽和導(dǎo)水率的影響 70
6.4.2 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤 Boltzmann參數(shù)的影響 71
6.4.3 不同殘膜量對同種質(zhì)地土壤水分特征曲線的影響 72
6.4.4 相同殘膜量對不同質(zhì)地土壤水分特征曲線的影響 73
6.4.5 農(nóng)膜殘留對土壤當(dāng)量孔徑的影響 73
6.5 不同殘膜量條件下土壤水力參數(shù)模擬及評價 75
6.5.1 不同模型比較 75
6.5.2 RPF-SWCC模型參數(shù)估計 77
6.6 討論 79
6.7 結(jié)論 81
第7章 土壤水分入滲和蒸發(fā)對農(nóng)膜殘留的響應(yīng)及模擬 83
7.1 引言 83
7.2 研究方法 83
7.2.1 供試材料 83
7.2.2 試驗設(shè)計與方法 83
7.2.3 入滲、蒸發(fā)和不確定性分析模型及方法 87
7.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析 89
7.3 土壤水分入滲與蒸發(fā)對土質(zhì)和殘膜量的響應(yīng) 90
7.3.1 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤水分入滲濕潤鋒的影響 90
7.3.2 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤累積入滲量的影響 92
7.3.3 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤入滲后含水率的影響 93
7.3.4 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤蒸發(fā)的影響 94
7.4 不同殘膜量條件下土壤入滲與蒸發(fā)模型比較和篩選 96
7.5 不同殘膜量對滴灌水分入滲的影響及不確定性分析 98
7.5.1 土壤中殘膜含量對滴灌入滲濕潤鋒的影響 98
7.5.2 土壤中殘膜量對滴灌濕潤體分布的影響 99
7.5.3 土壤水分入滲的不確定性分析 101
7.6 不同殘膜埋深對滴灌水分入滲的影響 102
7.6.1 農(nóng)膜殘留對不同殘膜埋深土壤濕潤鋒運移的影響 102
7.6.2 農(nóng)膜殘留對不同殘膜埋深土壤入滲速度的影響 104
7.6.3 農(nóng)膜殘留對滴灌結(jié)束土體含水率分布的影響 106
7.7 討論 107
7.8 結(jié)論 109
第8章 土壤剖面水分入滲對農(nóng)膜殘留的響應(yīng)及染色示蹤 111
8.1 引言 111
8.2 染色示蹤田間試驗 111
8.2.1 試驗材料與設(shè)計 111
8.2.2 染色試驗 112
8.2.3 染色圖像處理112
8.2.4 優(yōu)先流評價指數(shù) 113
8.3 不同殘膜量對土壤水非均勻流動的影響 114
8.4 不同殘膜量對土壤剖面優(yōu)先流特征指數(shù)的影響 116
8.5 討論 121
8.6 結(jié)論 121
第9章 農(nóng)膜殘留田間試驗材料與方法 123
9.1 試驗區(qū)概況 123
9.2 試驗區(qū)土壤資料 123
9.3 試驗區(qū)氣象資料 123
9.4 試驗材料 125
9.5 試驗設(shè)計 126
9.6 觀測項目與方法 126
9.6.1 土壤相關(guān)指標(biāo)的測定 126
9.6.2 玉米地上部生長指標(biāo)的測定 127
9.6.3 玉米根系生長指標(biāo)的測定 128
9.6.4 玉米水分利用效率計算 129
第10章 農(nóng)膜殘留對農(nóng)田生育期土壤水鹽動態(tài)的影響 130
10.1 引言 130
10.2 不同殘膜量和灌水定額對生育期土壤水分的影響 130
10.2.1 高水灌溉下不同殘膜量對土壤水分變化的影響 130
10.2.2 中水灌溉下不同殘膜量對土壤水分變化的影響 131
10.2.3 低水灌溉下不同殘膜量對土壤水分變化的影響 133
10.3 不同殘膜量和灌水定額對土壤含水率的交互影響 134
10.4 不同殘膜量和灌水定額對生育期土壤鹽分的影響 135
10.4.1 高水灌溉下不同殘膜量對土壤鹽分變化的影響 135
10.4.2 中水灌溉下不同殘膜量對土壤鹽分變化的影響 136
10.4.3 低水灌溉下不同殘膜量對土壤鹽分變化的影響 138
10.5 不同殘膜量和灌水定額對土壤鹽分的交互影響 140
10.6 討論 141
10.7 結(jié)論 142
第11章 農(nóng)膜殘留對玉米生長和光合特性的影響 144
11.1 引言 144
11.2 不同殘膜量對玉米出苗率與株高的影響 144
11.3 不同殘膜量對玉米莖粗與葉面積的影響 145
11.4 不同殘膜量對玉米干物質(zhì)量與干物質(zhì)分配率的影響 146
11.5 不同殘膜量對玉米葉片光合特性的影響 148
11.6 討論 150
11.7 結(jié)論 151
第12章 農(nóng)膜殘留對玉米根系的影響 153
12.1 引言 153
12.2 不同殘膜量對玉米根干重與根冠比的影響 153
12.3 不同殘膜量對玉米根長密度的影響 154
12.4 不同殘膜量對玉米根重密度的影響 156
12.5 不同殘膜量對玉米根體積比的影響 158
12.6 不同殘膜量對玉米不同徑級根系的影響 159
12.7 農(nóng)膜殘留條件下根系分布模型的構(gòu)建 161
12.7.1 不同殘膜量對玉米根長密度二維分布的影響 161
12.7.2 不同殘膜量對不同徑級根系分配比例的影響 162
12.7.3 不同殘膜量下玉米相對根長密度分布模型構(gòu)建 164
12.7.4 考慮殘膜量玉米根系分布模型估算根長密度分布 166
12.8 討論 168
12.9 結(jié)論 169
第13章 農(nóng)膜殘留對玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響 171
13.1 引言 171
13.2 不同殘膜量和灌水定額下玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素變化規(guī)律 171
13.3 不同殘膜量和灌水定額下玉米水分利用效率變化規(guī)律 172
13.4 討論 174
13.5 結(jié)論 174
第14章 不同揭膜時間對土壤水、熱、氮運移的影響及模擬研究 176
14.1 引言 176
14.2 研究方法 176
14.3 不同揭膜時間下土壤水分運移特征 177
14.4 不同揭膜時間下農(nóng)田剖面土壤水分分布規(guī)律 178
14.5 不同揭膜時間下農(nóng)田土壤溫度差異 180
14.6 不同揭膜時間下農(nóng)田剖面土壤溫度分布規(guī)律 181
14.7 不同揭膜時間下農(nóng)田土壤硝態(tài)氮動態(tài) 182
14.8 不同揭膜時間下農(nóng)田剖面土壤硝態(tài)氮分布規(guī)律 184
14.9 不同揭膜時間下農(nóng)田作物生長指標(biāo)差異 185
14.10 不同揭膜時間下農(nóng)田作物產(chǎn)量及經(jīng)濟效益 186
14.11 不同揭膜處理農(nóng)田水-熱-氮遷移模型構(gòu)建 187
14.11.1 模型介紹 187
14.11.2 模型構(gòu)建 187
14.11.3 初始及邊界條件 190
14.11.4 模型參數(shù) 191
14.12 水-熱-氮遷移模型率定與驗證 193
14.13
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 農(nóng)膜殘留污染產(chǎn)生的原因 3
1.2.1 地膜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)較低 3
1.2.2 農(nóng)民地膜回收意識較差 3
1.2.3 地膜回收技術(shù)及機械發(fā)展較慢 3
1.2.4 農(nóng)膜回收處理存在制約條件 4
1.3農(nóng)膜殘留對土壤影響的國內(nèi)外研究進展 4
1.3.1 我國農(nóng)膜殘留現(xiàn)狀及分布特征 4
1.3.2 農(nóng)膜殘留污染的發(fā)展趨勢 5
1.3.3 農(nóng)膜殘留對土壤物理性質(zhì)的影響 6
1.3.4 農(nóng)膜殘留對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響 7
1.3.5 農(nóng)膜殘留對土壤水力參數(shù)的影響 8
1.3.6 農(nóng)膜殘留對土壤水分入滲及蒸發(fā)的影響 10
1.3.7 農(nóng)膜殘留對土壤微生物的影響 10
1.4 農(nóng)膜殘留對農(nóng)田作物系統(tǒng)影響的國內(nèi)外研究進展 12
1.4.1 農(nóng)膜殘留對農(nóng)田水鹽運移的影響 12
1.4.2 農(nóng)膜殘留對作物生長發(fā)育的影響 13
1.5 農(nóng)田殘膜的有效解決措施 14
1.6 研究內(nèi)容及目標(biāo) 15
第2章 農(nóng)田殘膜的采集和識別方法 17
2.1 引言 17
2.2 傳統(tǒng)人工實地采樣法 17
2.2.1 采樣點的選擇 17
2.2.2 殘膜樣品的采集 17
2.2.3 殘膜樣品分類處理 18
2.3 基于無人機的農(nóng)田殘膜識別方法 18
2.3.1 農(nóng)業(yè)監(jiān)測無人機技術(shù)研究現(xiàn)狀 18
2.3.2 無人機采集農(nóng)田殘膜圖像 20
2.3.3 殘膜圖像的識別方法 20
2.3.4 殘膜圖像的分割算法 24
2.4 基于分層隨機中心四分法的農(nóng)田殘膜采集方法 26
2.4.1 操作流程 26
2.4.2 地膜采樣試驗 28
第3章 沿黃鹽漬化灌區(qū)地膜覆蓋及農(nóng)膜殘留時空分布特征 30
3.1 引言 30
3.2 農(nóng)膜殘留量田間調(diào)查 30
3.2.1 查閱資料與問卷調(diào)研 30
3.2.2 定點試驗 30
3.2.3 農(nóng)膜殘留指標(biāo)計算 31
3.3 沿黃鹽漬化灌區(qū)典型研究區(qū)地膜覆蓋現(xiàn)狀分析 32
3.4 覆膜年限及灌水方法對農(nóng)膜殘留強度和破碎率的影響 34
3.5 覆膜年限及灌水方法對殘膜在土壤中分布的影響 35
3.6 覆膜年限及灌水方法對殘膜碎片面積的影響 36
3.7 討論 37
3.8 結(jié)論 39
第4章 農(nóng)膜殘留微塑料在土壤 -排水溝中的賦存特征及估算 40
4.1 引言 40
4.2 農(nóng)膜殘留量微塑料分布特征試驗 40
4.2.1 研究區(qū)概況 40
4.2.2 樣品采集 40
4.2.3 微塑料分離與提取 41
4.2.4 微塑料的鑒別 42
4.2.5 總排干微塑料質(zhì)量估算方法 42
4.3 河套灌區(qū)各排干微塑料的豐度與分布差異 43
4.4 河套灌區(qū)各排干微塑料外形特征與聚合物分析 45
4.5 總排干微塑料質(zhì)量估算 48
4.6 討論 49
4.7 結(jié)論 50
第5章 農(nóng)膜殘留對土壤結(jié)構(gòu)的影響及基于CT斷層掃描分析 52
5.1 引言 52
5.2 研究方法 52
5.3 土壤中的形態(tài)特征對不同殘膜量的響應(yīng) 54
5.4 土壤結(jié)構(gòu)對不同殘膜量的響應(yīng) 55
5.5 土壤孔隙比重對不同殘膜量的響應(yīng) 56
5.6 討論 57
5.7 結(jié)論 58
第6章 農(nóng)膜殘留對土壤物理和水力參數(shù)的影響 59
6.1 引言 59
6.2 研究方法 59
6.2.1 測定及計算項目 60
6.2.2 模型描述和構(gòu)建 62
6.2.3 模型評價指標(biāo)計算 65
6.3 土壤物理參數(shù)對不同殘膜量的響應(yīng) 66
6.3.1 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤飽和含水率的影響 66
6.3.2 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤毛管持水率的影響 67
6.3.3 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤田間持水率的影響 67
6.3.4 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤毛管孔隙率的影響 68
6.3.5 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤總孔隙率的影響 69
6.4 土壤水力參數(shù)對不同殘膜量的響應(yīng) 70
6.4.1 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤飽和導(dǎo)水率的影響 70
6.4.2 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤 Boltzmann參數(shù)的影響 71
6.4.3 不同殘膜量對同種質(zhì)地土壤水分特征曲線的影響 72
6.4.4 相同殘膜量對不同質(zhì)地土壤水分特征曲線的影響 73
6.4.5 農(nóng)膜殘留對土壤當(dāng)量孔徑的影響 73
6.5 不同殘膜量條件下土壤水力參數(shù)模擬及評價 75
6.5.1 不同模型比較 75
6.5.2 RPF-SWCC模型參數(shù)估計 77
6.6 討論 79
6.7 結(jié)論 81
第7章 土壤水分入滲和蒸發(fā)對農(nóng)膜殘留的響應(yīng)及模擬 83
7.1 引言 83
7.2 研究方法 83
7.2.1 供試材料 83
7.2.2 試驗設(shè)計與方法 83
7.2.3 入滲、蒸發(fā)和不確定性分析模型及方法 87
7.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析 89
7.3 土壤水分入滲與蒸發(fā)對土質(zhì)和殘膜量的響應(yīng) 90
7.3.1 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤水分入滲濕潤鋒的影響 90
7.3.2 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤累積入滲量的影響 92
7.3.3 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤入滲后含水率的影響 93
7.3.4 農(nóng)膜殘留對不同質(zhì)地土壤蒸發(fā)的影響 94
7.4 不同殘膜量條件下土壤入滲與蒸發(fā)模型比較和篩選 96
7.5 不同殘膜量對滴灌水分入滲的影響及不確定性分析 98
7.5.1 土壤中殘膜含量對滴灌入滲濕潤鋒的影響 98
7.5.2 土壤中殘膜量對滴灌濕潤體分布的影響 99
7.5.3 土壤水分入滲的不確定性分析 101
7.6 不同殘膜埋深對滴灌水分入滲的影響 102
7.6.1 農(nóng)膜殘留對不同殘膜埋深土壤濕潤鋒運移的影響 102
7.6.2 農(nóng)膜殘留對不同殘膜埋深土壤入滲速度的影響 104
7.6.3 農(nóng)膜殘留對滴灌結(jié)束土體含水率分布的影響 106
7.7 討論 107
7.8 結(jié)論 109
第8章 土壤剖面水分入滲對農(nóng)膜殘留的響應(yīng)及染色示蹤 111
8.1 引言 111
8.2 染色示蹤田間試驗 111
8.2.1 試驗材料與設(shè)計 111
8.2.2 染色試驗 112
8.2.3 染色圖像處理112
8.2.4 優(yōu)先流評價指數(shù) 113
8.3 不同殘膜量對土壤水非均勻流動的影響 114
8.4 不同殘膜量對土壤剖面優(yōu)先流特征指數(shù)的影響 116
8.5 討論 121
8.6 結(jié)論 121
第9章 農(nóng)膜殘留田間試驗材料與方法 123
9.1 試驗區(qū)概況 123
9.2 試驗區(qū)土壤資料 123
9.3 試驗區(qū)氣象資料 123
9.4 試驗材料 125
9.5 試驗設(shè)計 126
9.6 觀測項目與方法 126
9.6.1 土壤相關(guān)指標(biāo)的測定 126
9.6.2 玉米地上部生長指標(biāo)的測定 127
9.6.3 玉米根系生長指標(biāo)的測定 128
9.6.4 玉米水分利用效率計算 129
第10章 農(nóng)膜殘留對農(nóng)田生育期土壤水鹽動態(tài)的影響 130
10.1 引言 130
10.2 不同殘膜量和灌水定額對生育期土壤水分的影響 130
10.2.1 高水灌溉下不同殘膜量對土壤水分變化的影響 130
10.2.2 中水灌溉下不同殘膜量對土壤水分變化的影響 131
10.2.3 低水灌溉下不同殘膜量對土壤水分變化的影響 133
10.3 不同殘膜量和灌水定額對土壤含水率的交互影響 134
10.4 不同殘膜量和灌水定額對生育期土壤鹽分的影響 135
10.4.1 高水灌溉下不同殘膜量對土壤鹽分變化的影響 135
10.4.2 中水灌溉下不同殘膜量對土壤鹽分變化的影響 136
10.4.3 低水灌溉下不同殘膜量對土壤鹽分變化的影響 138
10.5 不同殘膜量和灌水定額對土壤鹽分的交互影響 140
10.6 討論 141
10.7 結(jié)論 142
第11章 農(nóng)膜殘留對玉米生長和光合特性的影響 144
11.1 引言 144
11.2 不同殘膜量對玉米出苗率與株高的影響 144
11.3 不同殘膜量對玉米莖粗與葉面積的影響 145
11.4 不同殘膜量對玉米干物質(zhì)量與干物質(zhì)分配率的影響 146
11.5 不同殘膜量對玉米葉片光合特性的影響 148
11.6 討論 150
11.7 結(jié)論 151
第12章 農(nóng)膜殘留對玉米根系的影響 153
12.1 引言 153
12.2 不同殘膜量對玉米根干重與根冠比的影響 153
12.3 不同殘膜量對玉米根長密度的影響 154
12.4 不同殘膜量對玉米根重密度的影響 156
12.5 不同殘膜量對玉米根體積比的影響 158
12.6 不同殘膜量對玉米不同徑級根系的影響 159
12.7 農(nóng)膜殘留條件下根系分布模型的構(gòu)建 161
12.7.1 不同殘膜量對玉米根長密度二維分布的影響 161
12.7.2 不同殘膜量對不同徑級根系分配比例的影響 162
12.7.3 不同殘膜量下玉米相對根長密度分布模型構(gòu)建 164
12.7.4 考慮殘膜量玉米根系分布模型估算根長密度分布 166
12.8 討論 168
12.9 結(jié)論 169
第13章 農(nóng)膜殘留對玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響 171
13.1 引言 171
13.2 不同殘膜量和灌水定額下玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素變化規(guī)律 171
13.3 不同殘膜量和灌水定額下玉米水分利用效率變化規(guī)律 172
13.4 討論 174
13.5 結(jié)論 174
第14章 不同揭膜時間對土壤水、熱、氮運移的影響及模擬研究 176
14.1 引言 176
14.2 研究方法 176
14.3 不同揭膜時間下土壤水分運移特征 177
14.4 不同揭膜時間下農(nóng)田剖面土壤水分分布規(guī)律 178
14.5 不同揭膜時間下農(nóng)田土壤溫度差異 180
14.6 不同揭膜時間下農(nóng)田剖面土壤溫度分布規(guī)律 181
14.7 不同揭膜時間下農(nóng)田土壤硝態(tài)氮動態(tài) 182
14.8 不同揭膜時間下農(nóng)田剖面土壤硝態(tài)氮分布規(guī)律 184
14.9 不同揭膜時間下農(nóng)田作物生長指標(biāo)差異 185
14.10 不同揭膜時間下農(nóng)田作物產(chǎn)量及經(jīng)濟效益 186
14.11 不同揭膜處理農(nóng)田水-熱-氮遷移模型構(gòu)建 187
14.11.1 模型介紹 187
14.11.2 模型構(gòu)建 187
14.11.3 初始及邊界條件 190
14.11.4 模型參數(shù) 191
14.12 水-熱-氮遷移模型率定與驗證 193
14.13
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沿黃鹽漬化灌區(qū)農(nóng)膜殘留對土壤-作物系統(tǒng)的影響研究 節(jié)選
第1章緒論 1.1研究背景及意義 農(nóng)膜覆蓋技術(shù)是指用聚乙烯（PE）塑料薄膜作為一種覆蓋物防止或降低土壤蒸發(fā)的農(nóng)藝技術(shù)。由于農(nóng)膜覆蓋具有提高土壤溫度、保持土壤水分、防止害蟲侵襲、促進農(nóng)作物生長等功能，自1978年農(nóng)林部從日本引進該技術(shù)后，與我國農(nóng)業(yè)耕作相結(jié)合后形成了一套高產(chǎn)、早熟、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，農(nóng)膜成為繼化肥、農(nóng)藥之后的第三大生產(chǎn)資料，并在我國掀起了一場農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“白色革命”，對保障我國農(nóng)產(chǎn)品供給和糧食安全作出了重大貢獻。目前，農(nóng)膜覆蓋栽培在80多種作物上均獲得成功，有實用價值與經(jīng)濟效益的覆蓋栽培作物亦有40多種。農(nóng)膜覆蓋栽培技術(shù)在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用，據(jù)1992～2020年《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》顯示，我國農(nóng)用地膜使用量增加了256.70%，地膜覆蓋面積增加了182.96%（圖1.1）。2017年我國地膜覆蓋面積高達(dá)1865.72萬hm2，已成為世界上地膜使用量和覆蓋面積*大的國家。 然而，農(nóng)膜的廣泛使用在帶來經(jīng)濟效益的同時也帶來了新的問題，由于目前使用的農(nóng)膜主要是聚乙烯，在自然環(huán)境下降解速度相當(dāng)緩慢，大約需要100年。由于農(nóng)膜用量逐漸增加、農(nóng)膜質(zhì)量較差、老化易碎難以回收，且回收成本高，缺乏有效的管理措施，使農(nóng)田中的農(nóng)膜殘留逐年增加。據(jù)統(tǒng)計，我國每年會增加20萬～30萬t不能降解的殘留農(nóng)膜。農(nóng)膜老化破碎和回收不夠，造成大量農(nóng)膜殘留在土壤，影響田間機械化耕作，破壞了耕作層土壤結(jié)構(gòu)，使土壤孔隙減少，降低了土壤通氣性和透水性，影響水分和營養(yǎng)物質(zhì)在土壤中的傳輸，使土壤微生物的活力受到抑制，導(dǎo)致土壤水難于下滲，引起土壤次生鹽堿化等嚴(yán)重后果。除此之外，還影響農(nóng)作物對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，阻礙了農(nóng)作物種子發(fā)芽、出苗和根系生長，*終導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，“白色革命”已經(jīng)逐漸演變?yōu)橐粓鰢?yán)重蔓延的“白色污染”，如果再不加以治理將嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。近幾年全國各地都在進行減膜控膜技術(shù)的推廣，地膜使用量和覆蓋面積均有所下降。 2014年全國農(nóng)業(yè)工作會議上首次明確提出了農(nóng)業(yè)面源污染治理目標(biāo)，要求2020年農(nóng)膜回收率基本達(dá)到80%以上。2015年發(fā)布的《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》提出，到2030年農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)農(nóng)膜廢棄物實現(xiàn)基本回收利用。2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家發(fā)改委等6部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推進農(nóng)用地膜污染防治的意見》，2020年國家發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部等九部委發(fā)布了《關(guān)于扎實推進塑料污染治理工作的通知》進一步明確了地膜污染防治的總體要求、制度措施、重點任務(wù)和政策保障。在政策支持下，部分省（區(qū)，市）農(nóng)膜污染治理也取得了初步成效，如甘肅全省地膜回收率由57%（2011年）提高到80.1%（2017年），2017年新疆40個覆膜大縣回收率已接近80%，內(nèi)蒙古14個農(nóng)膜回收示范項目建設(shè)旗縣的農(nóng)膜回收率超過80%。但總體上，全國農(nóng)膜污染形勢依然嚴(yán)峻，離當(dāng)季農(nóng)膜回收率80%的目標(biāo)，還有一定的距離。 目前大多研究主要集中在農(nóng)膜殘留的現(xiàn)狀及其產(chǎn)生的危害，在農(nóng)膜殘留對土壤理化性質(zhì)、作物生長發(fā)育及作物產(chǎn)量的影響等方面，很少進行系統(tǒng)的歸納和總結(jié)。所以系統(tǒng)研究農(nóng)膜殘留對土壤-作物系統(tǒng)的影響，并提出響應(yīng)的對策，對于大規(guī)模農(nóng)膜覆蓋地區(qū)地膜的使用方式、控膜制度的推行等均有重要意義。內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是我國三個特大型灌區(qū)之一，是典型的鹽漬化灌區(qū)且地膜使用量約占內(nèi)蒙古地區(qū)的30%，覆膜面積占整個內(nèi)蒙古地區(qū)的40%以上，是典型的鹽漬化農(nóng)膜殘留嚴(yán)重區(qū)域。本書以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)為研究區(qū)域，以促進灌區(qū)農(nóng)膜覆蓋技術(shù)合理、安全、可持續(xù)使用提供合理依據(jù)為研究目的，考慮覆膜年限、灌溉制度、灌水方法、農(nóng)膜殘留量等影響因素，綜合區(qū)域水土環(huán)境、土壤結(jié)構(gòu)、物理、水力參數(shù)、土壤入滲蒸發(fā)、農(nóng)田水鹽運移、作物生長等農(nóng)膜殘留影響的水土環(huán)境和作物生長問題，運用區(qū)域調(diào)查、野外典型試驗、室內(nèi)模擬驗證、CT掃描、染色示蹤、數(shù)值模擬等多種試驗方法，系統(tǒng)地開展了河套灌區(qū)地膜覆蓋及農(nóng)膜殘留時空分布特征、農(nóng)膜殘留微塑料在土壤-排水溝中的賦存特征及估算、農(nóng)膜殘留對土壤結(jié)構(gòu)的影響、農(nóng)膜殘留對土壤物理和水力參數(shù)的影響、農(nóng)膜殘留土壤水分入滲和蒸發(fā)室內(nèi)試驗與模擬、土壤剖面水分入滲對農(nóng)膜殘留的響應(yīng)及染色示蹤、農(nóng)膜殘留對農(nóng)田生育期土壤水鹽動態(tài)的影響、農(nóng)膜殘留對玉米生長和光合特性的影響、農(nóng)膜殘留對玉米根系生長的影響、農(nóng)膜殘留對玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響等方面研究，并提出通過揭膜技術(shù)以降低農(nóng)膜殘留率，以此明確農(nóng)膜殘留現(xiàn)狀及環(huán)境污染問題，剖析農(nóng)膜殘留對土壤水分運移的影響機理，明確農(nóng)膜殘留和灌溉定額對水鹽運行的交互作用，探明殘膜量對玉米生長發(fā)育的脅迫規(guī)律，并提出降低農(nóng)膜殘留污染的技術(shù)和對策，為農(nóng)膜殘留地區(qū)農(nóng)膜殘留治理和地膜覆蓋技術(shù)的合理、安全、可持續(xù)使用提供數(shù)據(jù)支撐。 1.2農(nóng)膜殘留污染產(chǎn)生的原因 1.2.1地膜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)較低 自20世紀(jì)90年代以來，我國地膜生產(chǎn)以《農(nóng)業(yè)用聚乙烯吹塑薄膜》（GB4455—1994）、《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》（GB13735—1992）等為標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定我國地膜生產(chǎn)厚度為0.008±0.003mm；2017年國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會頒布了《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》（GB13735—2017）新國家標(biāo)準(zhǔn)，地膜厚度下限由0.008mm提高到0.010mm，增加了0.015mm、0.016mm、0.018mm、0.025mm和0.03mm五種推薦厚度規(guī)格。然而，目前世界上大多數(shù)國家規(guī)定地膜生產(chǎn)厚度為0.012mm，其中歐美國家規(guī)定為0.020mm，日本規(guī)定為0.015mm，厚度要求均高于我國的0.010mm。眾所周知，地膜厚度是影響地膜回收率的一項非常重要的因素，我國目前廣泛使用的低厚度地膜，在經(jīng)過一年的使用后，加上風(fēng)化，日曬等原因，破碎率非常高，給殘膜回收帶來了巨大的困難（宋克森，2007）。 1.2.2農(nóng)民地膜回收意識較差 盡管農(nóng)民對殘膜污染的巨大危害有了一些認(rèn)識，但對危害的認(rèn)識程度不夠，對于殘膜回收的意識仍然不高。大部分農(nóng)民不會對殘膜進行專門的回收，只是在耕地、犁地過程中“順路”將面積較大的殘膜進行回收，很少有人利用專門的殘膜回收機械進行回收，進而導(dǎo)致農(nóng)田中的殘膜越積越多，對土壤及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大危害。除此之外，由于環(huán)保意識不強加之沒有合理的處理設(shè)施，大多數(shù)農(nóng)民將回收來的殘膜進行集中焚燒，對空氣環(huán)境造成了惡劣影響，形成“二次污染”（謝靜，2009）。 1.2.3地膜回收技術(shù)及機械發(fā)展較慢 雖然地膜覆蓋技術(shù)在我國應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史，但是截至目前還沒有比較完整、可操作的地膜覆蓋及回收技術(shù)，如根據(jù)當(dāng)?shù)靥赜械耐寥兰皻夂蛞蛩兀诓挥绊懽魑锂a(chǎn)量的情況下采取什么樣的覆膜方式、多大的覆膜量更適宜，更能減少地膜的使用量；特別是當(dāng)前還沒有比較完整、成熟的地膜回收技術(shù)，如由于地膜老化及作物秸稈的影響，農(nóng)田中殘膜回收難度大，同時殘膜下面土壤易板結(jié)，容易造成殘膜撿拾裝置損壞（王向麗，2018）；殘膜回收過程中由于土壤不斷壓實，不利于土壤保水保墑，苗期揭膜技術(shù)不完備，不利于作物繼續(xù)生長（顓孫玉琦等，2022）；在進行殘膜回收時，殘膜與雜草、殘茬等極易混合在一起，如果不能很好地將它們分開，將不利于殘膜的回收，甚至?xí)霈F(xiàn)二次污染（哈力甫 阿布拉哈提，2020）。另外要根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖魑镱愋汀⑷照諒姸鹊却_定什么時候回收地膜更合適，而不是等到作物完全成熟后地膜已經(jīng)破碎后再進行回收等，這些都需要經(jīng)過研究進行確定。地膜回收機械也有待進一步發(fā)展，很多農(nóng)民只利用機械進行耕地、平地，很少單獨利用殘膜回收機械回收殘膜，既增加了成本又費時費力，同時部分殘膜回收機回收率不高，回收土層深度不深，目前我國用于機械化殘膜回收的設(shè)備功能還比較單一，質(zhì)量也參差不齊，實際的殘膜回收能力差別較大，且無法應(yīng)對多變的土壤情況，很多時候都需要進行多次反復(fù)的回收才能達(dá)到比較滿意的效果（田娟，2020），這也是造成目前殘膜回收機得不到大規(guī)模推廣的原因之一（曹肆林等，2009；薛文瑾等，2005）。 1.2.4農(nóng)膜回收處理存在制約條件 政府是治理“白色污染”的重要環(huán)節(jié)，但目前在農(nóng)膜回收政策的制定與落實方面尚存在局限性，如缺乏健全的殘膜回收服務(wù)體系，導(dǎo)致回收效果不佳，也沒有對殘膜后處理的延續(xù)對策或政策，對回收的標(biāo)準(zhǔn)要求不高。故政府要加強殘膜回收利用政策、資金等支持，積極爭取相關(guān)項目資金，加強對殘膜回收加工企業(yè)的扶持力度；強化相關(guān)職能部門的配合協(xié)作，相關(guān)職能部門要切實做好農(nóng)膜回收利用的規(guī)劃指導(dǎo)、協(xié)調(diào)服務(wù)、宣傳引導(dǎo)等，必要時采取以獎代補的辦法，形成殘膜回收利用的良好氛圍（楊薇，2022）。 1.3農(nóng)膜殘留對土壤影響的國內(nèi)外研究進展 1.3.1我國農(nóng)膜殘留現(xiàn)狀及分布特征 隨著不合格農(nóng)用塑料薄膜的大量使用，農(nóng)田土壤中殘膜碎片的累積量也越來越大，但由于我國不同地區(qū)的種植作物、種植方式及地膜類型等因素的影響，導(dǎo)致我國不同地區(qū)殘膜的分布特征存在明顯差異。根據(jù)調(diào)查顯示（嚴(yán)昌榮等，2014），我國各省份在過去20年的地膜使用量都大幅增加，增幅一般在3～10倍。但不同省份地膜使用量的增幅有明顯差異，北方地區(qū)地膜使用量的增幅是我國*大的區(qū)域。例如，甘肅從1991～2011年地膜使用量的增幅為92.31%；新疆從1991～2011年地膜使用量的增幅為79.89%；黑龍江和吉林1991～2011年地膜使用量的增幅為72.00%～77.14%。據(jù)鄒小陽等（2017）調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，河南省在華南地區(qū)的殘膜量*高。河北省在華北地區(qū)殘膜量*高為81.25kg/hm2。西南地區(qū)的殘膜量較低，其中云南省的旱地農(nóng)業(yè)面積較大，所以云南省的殘膜污染較為嚴(yán)重。西北內(nèi)陸地區(qū)的殘膜量在全國范圍內(nèi)*高，其中新疆殘膜量*高（Zhangetal.，2016），同時也是我國農(nóng)膜殘留量*高的地區(qū)。總體上，隨著農(nóng)膜覆蓋面積越來越大，農(nóng)膜殘留也會越來越嚴(yán)重。 土壤中殘留地膜受農(nóng)事活動和農(nóng)業(yè)機械耕作的影響呈現(xiàn)出多種多樣的形狀和大小，形狀主要有片狀、球狀、卷曲狀等，以水平、垂直和傾斜三種方向存在于土壤中。馬輝等（2008）研究發(fā)現(xiàn)，殘膜以面積為標(biāo)準(zhǔn)可分為大膜（>25cm2）、中膜（4～25cm2）和小膜（10cm2以上的殘膜量下降。 1.3.2農(nóng)膜殘留污染的發(fā)展趨勢 農(nóng)膜殘留是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的新型的面源污染問題，而我國目前尚未對殘膜污染問題有系統(tǒng)的研究和有效的舉措。這說明我國殘膜污染仍有擴大的趨勢，具體來說，我國殘膜污染的發(fā)展趨勢有以下特征：一方面，農(nóng)膜殘留問題在短期內(nèi)不會消除，殘膜量也會持續(xù)增加。但由于我國大多數(shù)地區(qū)的地膜回收率較低，且對于地膜回收的相關(guān)法律法規(guī)不健全，殘膜污染問題十分嚴(yán)峻。另一方面，隨著時間的推移，以及國家對農(nóng)業(yè)污染問題的高度重視，殘膜污染的問題將會逐漸被解決。農(nóng)業(yè)部提出“一控、兩減、三基本”的重點整治農(nóng)業(yè)污染的
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