沿黄盐渍化灌区农膜残留对土壤-作物系统的影响研究

前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 农膜残留污染产生的原因 3
1.2.1 地膜生产标准较低 3
1.2.2 农民地膜回收意识较差 3
1.2.3 地膜回收技术及机械发展较慢 3
1.2.4 农膜回收处理存在制约条件 4
1.3农膜残留对土壤影响的国内外研究进展 4
1.3.1 我国农膜残留现状及分布特征 4
1.3.2 农膜残留污染的发展趋势 5
1.3.3 农膜残留对土壤物理性质的影响 6
1.3.4 农膜残留对土壤化学性质的影响 7
1.3.5 农膜残留对土壤水力参数的影响 8
1.3.6 农膜残留对土壤水分入渗及蒸发的影响 10
1.3.7 农膜残留对土壤微生物的影响 10
1.4 农膜残留对农田作物系统影响的国内外研究进展 12
1.4.1 农膜残留对农田水盐运移的影响 12
1.4.2 农膜残留对作物生长发育的影响 13
1.5 农田残膜的有效解决措施 14
1.6 研究内容及目标 15
第2章 农田残膜的采集和识别方法 17
2.1 引言 17
2.2 传统人工实地采样法 17
2.2.1 采样点的选择 17
2.2.2 残膜样品的采集 17
2.2.3 残膜样品分类处理 18
2.3 基于无人机的农田残膜识别方法 18
2.3.1 农业监测无人机技术研究现状 18
2.3.2 无人机采集农田残膜图像 20
2.3.3 残膜图像的识别方法 20
2.3.4 残膜图像的分割算法 24
2.4 基于分层随机中心四分法的农田残膜采集方法 26
2.4.1 操作流程 26
2.4.2 地膜采样试验 28
第3章 沿黄盐渍化灌区地膜覆盖及农膜残留时空分布特征 30
3.1 引言 30
3.2 农膜残留量田间调查 30
3.2.1 查阅资料与问卷调研 30
3.2.2 定点试验 30
3.2.3 农膜残留指标计算 31
3.3 沿黄盐渍化灌区典型研究区地膜覆盖现状分析 32
3.4 覆膜年限及灌水方法对农膜残留强度和破碎率的影响 34
3.5 覆膜年限及灌水方法对残膜在土壤中分布的影响 35
3.6 覆膜年限及灌水方法对残膜碎片面积的影响 36
3.7 讨论 37
3.8 结论 39
第4章 农膜残留微塑料在土壤 -排水沟中的赋存特征及估算 40
4.1 引言 40
4.2 农膜残留量微塑料分布特征试验 40
4.2.1 研究区概况 40
4.2.2 样品采集 40
4.2.3 微塑料分离与提取 41
4.2.4 微塑料的鉴别 42
4.2.5 总排干微塑料质量估算方法 42
4.3 河套灌区各排干微塑料的丰度与分布差异 43
4.4 河套灌区各排干微塑料外形特征与聚合物分析 45
4.5 总排干微塑料质量估算 48
4.6 讨论 49
4.7 结论 50
第5章 农膜残留对土壤结构的影响及基于CT断层扫描分析 52
5.1 引言 52
5.2 研究方法 52
5.3 土壤中的形态特征对不同残膜量的响应 54
5.4 土壤结构对不同残膜量的响应 55
5.5 土壤孔隙比重对不同残膜量的响应 56
5.6 讨论 57
5.7 结论 58
第6章 农膜残留对土壤物理和水力参数的影响 59
6.1 引言 59
6.2 研究方法 59
6.2.1 测定及计算项目 60
6.2.2 模型描述和构建 62
6.2.3 模型评价指标计算 65
6.3 土壤物理参数对不同残膜量的响应 66
6.3.1 农膜残留对不同质地土壤饱和含水率的影响 66
6.3.2 农膜残留对不同质地土壤毛管持水率的影响 67
6.3.3 农膜残留对不同质地土壤田间持水率的影响 67
6.3.4 农膜残留对不同质地土壤毛管孔隙率的影响 68
6.3.5 农膜残留对不同质地土壤总孔隙率的影响 69
6.4 土壤水力参数对不同残膜量的响应 70
6.4.1 农膜残留对不同质地土壤饱和导水率的影响 70
6.4.2 农膜残留对不同质地土壤 Boltzmann参数的影响 71
6.4.3 不同残膜量对同种质地土壤水分特征曲线的影响 72
6.4.4 相同残膜量对不同质地土壤水分特征曲线的影响 73
6.4.5 农膜残留对土壤当量孔径的影响 73
6.5 不同残膜量条件下土壤水力参数模拟及评价 75
6.5.1 不同模型比较 75
6.5.2 RPF-SWCC模型参数估计 77
6.6 讨论 79
6.7 结论 81
第7章 土壤水分入渗和蒸发对农膜残留的响应及模拟 83
7.1 引言 83
7.2 研究方法 83
7.2.1 供试材料 83
7.2.2 试验设计与方法 83
7.2.3 入渗、蒸发和不确定性分析模型及方法 87
7.2.4 数据处理与分析 89
7.3 土壤水分入渗与蒸发对土质和残膜量的响应 90
7.3.1 农膜残留对不同质地土壤水分入渗湿润锋的影响 90
7.3.2 农膜残留对不同质地土壤累积入渗量的影响 92
7.3.3 农膜残留对不同质地土壤入渗后含水率的影响 93
7.3.4 农膜残留对不同质地土壤蒸发的影响 94
7.4 不同残膜量条件下土壤入渗与蒸发模型比较和筛选 96
7.5 不同残膜量对滴灌水分入渗的影响及不确定性分析 98
7.5.1 土壤中残膜含量对滴灌入渗湿润锋的影响 98
7.5.2 土壤中残膜量对滴灌湿润体分布的影响 99
7.5.3 土壤水分入渗的不确定性分析 101
7.6 不同残膜埋深对滴灌水分入渗的影响 102
7.6.1 农膜残留对不同残膜埋深土壤湿润锋运移的影响 102
7.6.2 农膜残留对不同残膜埋深土壤入渗速度的影响 104
7.6.3 农膜残留对滴灌结束土体含水率分布的影响 106
7.7 讨论 107
7.8 结论 109
第8章 土壤剖面水分入渗对农膜残留的响应及染色示踪 111
8.1 引言 111
8.2 染色示踪田间试验 111
8.2.1 试验材料与设计 111
8.2.2 染色试验 112
8.2.3 染色图像处理112
8.2.4 优先流评价指数 113
8.3 不同残膜量对土壤水非均匀流动的影响 114
8.4 不同残膜量对土壤剖面优先流特征指数的影响 116
8.5 讨论 121
8.6 结论 121
第9章 农膜残留田间试验材料与方法 123
9.1 试验区概况 123
9.2 试验区土壤资料 123
9.3 试验区气象资料 123
9.4 试验材料 125
9.5 试验设计 126
9.6 观测项目与方法 126
9.6.1 土壤相关指标的测定 126
9.6.2 玉米地上部生长指标的测定 127
9.6.3 玉米根系生长指标的测定 128
9.6.4 玉米水分利用效率计算 129
第10章 农膜残留对农田生育期土壤水盐动态的影响 130
10.1 引言 130
10.2 不同残膜量和灌水定额对生育期土壤水分的影响 130
10.2.1 高水灌溉下不同残膜量对土壤水分变化的影响 130
10.2.2 中水灌溉下不同残膜量对土壤水分变化的影响 131
10.2.3 低水灌溉下不同残膜量对土壤水分变化的影响 133
10.3 不同残膜量和灌水定额对土壤含水率的交互影响 134
10.4 不同残膜量和灌水定额对生育期土壤盐分的影响 135
10.4.1 高水灌溉下不同残膜量对土壤盐分变化的影响 135
10.4.2 中水灌溉下不同残膜量对土壤盐分变化的影响 136
10.4.3 低水灌溉下不同残膜量对土壤盐分变化的影响 138
10.5 不同残膜量和灌水定额对土壤盐分的交互影响 140
10.6 讨论 141
10.7 结论 142
第11章 农膜残留对玉米生长和光合特性的影响 144
11.1 引言 144
11.2 不同残膜量对玉米出苗率与株高的影响 144
11.3 不同残膜量对玉米茎粗与叶面积的影响 145
11.4 不同残膜量对玉米干物质量与干物质分配率的影响 146
11.5 不同残膜量对玉米叶片光合特性的影响 148
11.6 讨论 150
11.7 结论 151
第12章 农膜残留对玉米根系的影响 153
12.1 引言 153
12.2 不同残膜量对玉米根干重与根冠比的影响 153
12.3 不同残膜量对玉米根长密度的影响 154
12.4 不同残膜量对玉米根重密度的影响 156
12.5 不同残膜量对玉米根体积比的影响 158
12.6 不同残膜量对玉米不同径级根系的影响 159
12.7 农膜残留条件下根系分布模型的构建 161
12.7.1 不同残膜量对玉米根长密度二维分布的影响 161
12.7.2 不同残膜量对不同径级根系分配比例的影响 162
12.7.3 不同残膜量下玉米相对根长密度分布模型构建 164
12.7.4 考虑残膜量玉米根系分布模型估算根长密度分布 166
12.8 讨论 168
12.9 结论 169
第13章 农膜残留对玉米产量和水分利用效率的影响 171
13.1 引言 171
13.2 不同残膜量和灌水定额下玉米产量构成因素变化规律 171
13.3 不同残膜量和灌水定额下玉米水分利用效率变化规律 172
13.4 讨论 174
13.5 结论 174
第14章 不同揭膜时间对土壤水、热、氮运移的影响及模拟研究 176
14.1 引言 176
14.2 研究方法 176
14.3 不同揭膜时间下土壤水分运移特征 177
14.4 不同揭膜时间下农田剖面土壤水分分布规律 178
14.5 不同揭膜时间下农田土壤温度差异 180
14.6 不同揭膜时间下农田剖面土壤温度分布规律 181
14.7 不同揭膜时间下农田土壤硝态氮动态 182
14.8 不同揭膜时间下农田剖面土壤硝态氮分布规律 184
14.9 不同揭膜时间下农田作物生长指标差异 185
14.10 不同揭膜时间下农田作物产量及经济效益 186
14.11 不同揭膜处理农田水-热-氮迁移模型构建 187
14.11.1 模型介绍 187
14.11.2 模型构建 187
14.11.3 初始及边界条件 190
14.11.4 模型参数 191
14.12 水-热-氮迁移模型率定与验证 193
14.13 不同揭膜处理对农田土壤水分动态模拟研究 195
14.14不同揭膜处理对农田土壤热动态模拟研究 197
14.15 不同揭膜处理对农田土壤硝态氮动态模拟研究 198
14.16 讨论 200
14.16.1 不同揭膜时间对农田土壤水、热、氮的影响 200
14.16.2 农田效益 201
14.17 结论 202
第15章 总结与展望 203
15.1 总结 203
15.1.1 农膜残留对土壤水分运移的影响及模拟研究 203
15.1.2 农膜残留对农田水盐运移和玉米生长的影响机制研究 204
15.1.3 农膜残留污染防控技术对土壤水热氮影响及模拟研究 205
15.2 展望 206
参考文献 207