449 lines
39 KiB
Plaintext
449 lines
39 KiB
Plaintext
序言
|
||
前言
|
||
第一章 引言
|
||
1.1 台站简介
|
||
阿克苏绿洲农田生态系统国家野外科学观测研究站（简称“阿克苏站”）位于新疆阿克苏，地理坐标：80°45′E，40°37′N，海拔1028m。站区多年平均气温11.2℃，年均降水量45.7mm，无霜期207天。
|
||
阿克苏站的前身为阿克苏水平衡试验站，成立于1982年，2002年成为新疆五大灌溉试验站和中国科学院特殊环境与灾害网络研究站，2005年进入农田生态系统国家野外研究站网络，2008年进入中国科学院生态系统网络，隶属于中国科学院新疆生态与地理研究所。
|
||
阿克苏站位于我国最大内陆河——塔里木河的平原荒漠—绿洲区内，所在区域是塔里木盆地极端干旱背景条件下分布的新型绿洲，最大的棉花生产区，是塔里木盆地水系变迁最剧烈、农田水分消耗最大的区域，是监测与研究干旱区绿洲农田生态系统水分、盐分和养分过程变化规律、节水灌溉理论和技术示范以及绿洲农业可持续发展的理想场所，极具典型性。
|
||
阿克苏站所在的绿洲代表了暖温带干旱区绿洲农田生态系统类型，是世界极端干旱区的代表区域，是世界盐碱土博物馆，也是欧亚大陆胡杨林分布保存最完整的区域和塔里木河干流的源头，属于我国最大的棉花生产基地和唯一的长绒棉生产基地。在CERN的农田生态站中，极具代表。
|
||
试验站建有气象观测场、水面蒸发观测场、潜水蒸发观测场、综合观测场、农业节水灌溉试验场、土壤养分循环长期试验场、农田轮作观测场、盐碱地改良试验场、34m高气象观测铁塔、激光雷达发射仪等先进设施。阿克苏站自1982年以来积累有常规气象、水面蒸发、潜水蒸发和地下水位等长期观测资料，目前已经出版数据集3部。
|
||
1.2 研究方向
|
||
瞄准国际极端干旱区研究发展前沿，面向绿洲农业可持续发展的战略需求，以水循环过程为核心，开展资源生态环境相关要素（包括水、土、气、生）的长期定位监测、基础数据的积累与绿洲资源生态环境演化趋势分析和预测；研究绿洲农业生态系统的结构、功能和生产率以及各种亚系统（水、土、气、生）中及之间的物质循环过程与能量转换规律和相关调控理论；开发节水、节肥、节地新技术体系；构建绿洲农业可持续发展模式，并进行试验示范。为干旱区绿洲生态环境建设、资源持续利用、农业结构和布局的优化及其相关技术的发展提供理论依据和示范优化模式。
|
||
1.3 基本任务
|
||
1.3.1 绿洲农田生态系统水、热、盐交换过程与规律
|
||
通过试验站点的观测实验、长期生态断面监测，研究不同植被、土地利用条件下物质和能量迁移及交换过程；建立“地下水—土壤—植被—大气”的水、热、溶质迁移模型；揭示植物蒸腾及土壤蒸发规律。针对绿洲农业节水问题，研究提出农田水分、养分循环与农业节水新理论新方法。
|
||
（1）以水分、盐分、养分循环过程为核心，开展膜下滴灌的农田水分、盐分、养分循环过程与调控技术集成研究。以国家棉花战略需求下的农业节水灌溉为目标，研究不同作物种植结构、不同灌溉（地面灌溉、喷灌和微灌）方式下，绿洲农田水分、盐分和养分迁移过程和交换规律。重点研究膜下滴灌绿洲农田盐碱地改良技术。
|
||
（2）在深刻认识土壤—植物—大气各水文界面过程关系的基础上，通过尺度转换，把点的GSPAC水分传输模型扩展到流域尺度的SVAT水循环模型，模拟绿洲农业发展对流域尺度地表水和地下水的影响，提出绿洲节水与提高绿洲生产力的水土资源高效利用关键技术。
|
||
（3）研究流域尺度地表水—地下水联合调度对流域水循环过程的改变而产生的生态环境效应，探索在流域尺度“自然—人工”二元模式下生态过程变化与水循环过程因素之间的定量关系，建立流域尺度地表水—地下水联合调度对流域水循环过程改变而产生的生态环境效应定量评估指标体系和方法，评估绿洲灌溉农业发展对流域尺度水循环影响的生态效应，预测未来流域水循环过程改变的生态效应，为流域的水资源合理分配提供科学依据。
|
||
1.3.2 绿洲农田关键生态过程规律与调控机制
|
||
（1）重点研究不同节水措施下绿洲农田水盐运移过程及区域水盐运移规律，分析影响水盐运移的主要因素，研发节水灌溉条件下土壤盐分运移的调控技术，探索在不同时空尺度上各影响要素的动态变化规律，提出绿洲水盐平衡控制及盐碱地改良技术。
|
||
（2）研究主要作物的水分生产函数、作物耗水与光合作用的耦合关系，建立灌溉水—土壤水—植物水间转化效率的计算模式，在减小作物水分散失、提高光合效率和产量及高效利用水资源的目标下，提出适合于流域尺度提高各个水文循环过程水量转化效率的最佳调控途径与节水技术措施。
|
||
（3）研究主要作物产量形成的生理生态学过程、农田生态系统养分循环、水肥耦合效应及界面传输过程，重点探索作物—土壤系统水肥热最优配置模式、土—水界面碳/氮通量与迁移规律，提出环境友好的水肥优化管理模式，筛选农田生态系统健康诊断指标，集成农田生态系统稳定高效管理技术体系与示范模式。
|
||
（4）研究不同土地利用方式下土壤环境质量演变规律，重点研究绿洲农田土壤生态过程与动态变化，分析农田土壤微生物的作用与影响因素，探索在不同时空尺度上绿洲农田生态系统的稳定性，提出绿洲可持续发展的模式。
|
||
1.3.3 绿洲—荒漠区生态水文过程变化研究
|
||
以主要植物个体为研究对象，通过长期观测与试验，在个体—群落—景观层次上，研究主要植物的耗水规律，探索区域生态需水的计算方法，尤其是荒漠区生态植被恢复与重建所需生态需水量计算方法，建立流域尺度生态需水的优化计算模式，为流域水资源优化配置提供可能的定量依据。
|
||
（1）利用同位素示踪技术、数学模拟技术，研究植物生长与地表水—地下水的相互关系，重点探讨区域尺度地表水—土壤水—地下水的转化过程与调控途径，探讨区域地表水—土壤水—地下水联合调度的模式与技术，揭示内陆河流域尺度水—经济—生态的协调关系。
|
||
（2）以塔里木河干流荒漠河岸林为研究对象，研究胡杨和柽柳幼苗生长和存活对水文过程的响应；阐明胡杨和柽柳的繁殖格局和对策；揭示荒漠植被格局与水文过程的耦合机理，为荒漠河岸林生态系统的管理和恢复提供科学依据。
|
||
1.3.4 气候变化对流域水循环影响与适应技术研究
|
||
研究气候变化对流域水循环的影响，诊断气候变化与极端气候事件发生的关系，确定区域气候变化适应的关键问题，建立区域气候模式驱动的流域水资源系统和生态系统综合适应性评价模型，评估已有水资源利用与管理等方面的适应技术与措施。
|
||
通过上述学科建设，构建并发展绿洲农田生态学理论。
|
||
1.4 研究成果
|
||
经过20多年的建设和管理，阿克苏站已经建成了站区农田生态系统不同类型观测场、塔里木灌区水盐动态长期监测样带、区域河流生态监测断面，形成了由点到面、特色鲜明的生态监测网络，积累了20多年的观测与试验资料，初步构建成了研究极端干旱区绿洲水、土、气、生过程与变化规律、绿洲水土资源开发与利用、绿洲生态安全与绿洲农业可持续发展的研究、试验示范和人才培养平台。目前，站区的观测场与试验场地布局科学、合理，科研条件与生活设施良好。加入CERN后，依此平台可以扩展和延伸中国科学院新疆生态与地理研究所在塔里木河流域乃至极端干旱区的研究空间，大大增强该研究所在内陆河流域水资源利用与综合管理试验示范、绿洲农业可持续发展、干旱区生态高效农业综合技术等方面研究的优势和能力，增强该研究所在地方经济建设中的服务功能。
|
||
近6年来，阿克苏站先后完成40多项国家“973”、国家“863”、中国科学院和地方政府研究项目；获得国家发明专利12项；发表论文200多篇，其中SCI 收录20篇、EI收录10篇、国际会议论文15篇。依托该站完成的“塔里木河流域水资源与生态环境综合整治研究”获2002年国家科技进步二等奖，自治区科技进步一等奖。另外，“绿洲生态系统结构、功能与稳定性研究”获2004年自治区科技进步二等奖；“渭干河灌区生态农业系统的研究与示范”获2003年自治区科技进步二等奖等。
|
||
阿克苏站在长期观测试验、干旱区水面蒸发和荒漠—绿洲界面的水热交换理论、土壤水盐运动与植被演化试验模拟等领域，取得了一批重要的研究成果，推动了干旱区水热平衡理论研究和绿洲农田节水灌溉技术的应用。
|
||
1.5 合作交流
|
||
阿克苏站严格按照国家站的要求实行对外开放，制定有专门的站开放、来站研究人员及研究项目数据共享管理条例等制度，专门制定有吸引来站进行研究工作的优惠政策和条件。
|
||
本站与新疆水利厅、塔里木河流域管理局建立了合作关系，实现了与塔里木农业大学的研—学—产的协同关系，阿克苏站已经成为塔里木大学的教学、科研、实习基地。
|
||
2007年继续完成与以色列专家在干旱区植物水分生理生态方面的合作。进一步开展了与德国霍因海姆大学、美国拉莫斯国家实验室在河道生态系统水文过程模拟研究的合作。
|
||
具体国际合作项目：
|
||
①与美国加州大学Riverside分校开展农田节水灌溉与流域水循环研究；
|
||
②与美国拉莫斯国家实验室郑力博士开展生态水文过程研究；
|
||
③与德国霍因海姆大学开展流域溶质迁移过程同位素示踪研究；
|
||
④与加拿大孙宗嘉开展植物生理耗水研究；
|
||
⑤与美国环保局环境评价中心Dr.Li开展了河流污染物运移模拟研究。
|
||
第二章 数据资源目录
|
||
2.1 生物数据资源目录
|
||
数据集名称
|
||
作物种类与产值
|
||
数据集摘要
|
||
棉花播种面积、单产、产值等的统计数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
农田主要作物农药、除草剂、生长剂等投入情况
|
||
数据集摘要
|
||
关于对农田主要作物使用农药、除草剂、生长剂的情况记录
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
农田复种指数
|
||
数据集摘要
|
||
记录农田关于复种指数的调查数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
农田灌溉制度
|
||
数据集摘要
|
||
记录农田灌溉方式及灌溉量数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
肥料投入量
|
||
数据集摘要
|
||
记录各种化肥施用量、养分折合量
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
作物叶面积与生物量动态
|
||
数据集摘要
|
||
记录农田作物叶面积指数与生物量动态变化的数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
耕作层作物根生物量
|
||
数据集摘要
|
||
记录作物根部位的生物量
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
作物根系分布
|
||
数据集摘要
|
||
记录作物不同层次根系的根生物量数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
棉花生育期调查
|
||
数据集摘要
|
||
记录棉花生育动态观测的数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
棉花植株性状与产量调查
|
||
数据集摘要
|
||
关于棉花各种生育指标与产量因子的测定数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
农田作物矿质元素含量与能值
|
||
数据集摘要
|
||
记录农田作物矿质元素含量与能值数据
|
||
数据集时间范围
|
||
2007年
|
||
2.2 土壤数据资源目录
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤交换量
|
||
数据集摘要
|
||
农田土壤交换性阳离子总量、交换性酸总量、各阳离子交换量
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
数据集名称
|
||
农田表层土壤养分
|
||
数据集摘要
|
||
农田表层土壤养分、有机质、全氮、pH
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤矿质全量
|
||
数据集摘要
|
||
农田土壤各矿质元素的全量组成
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤微量元素和重金属元素
|
||
数据集摘要
|
||
农田土壤微量元素以及重金属元素的含量，例如全硼，全钼，全锰等
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤速效微量元素
|
||
数据集摘要
|
||
农田土壤速效微量元素含量
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤机械组成
|
||
数据集摘要
|
||
农田土壤机械组成，包括各级别颗粒的百分比组成
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤容重
|
||
数据集摘要
|
||
农田土壤容重
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤空间变异调查
|
||
数据集摘要
|
||
长期采样地空间变异
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
2.3 水分数据资源目录
|
||
数据集名称
|
||
土壤体积含水率
|
||
数据集摘要
|
||
中子仪测量的综合观测场农田和气象观测场裸地土壤体积含水率
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
农田土壤质量含水量
|
||
数据集摘要
|
||
烘干法测量的综合观测场农田土壤质量含水量
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
地表水、地下水质
|
||
数据集摘要
|
||
综合观测场农田和气象观测场裸地地表水和地下水的水质
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
潜水水位埋深
|
||
数据集摘要
|
||
综合观测场农田和气象观测场裸地潜水水位埋深
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
农田蒸散发
|
||
数据集摘要
|
||
水量平衡法测量的综合观测场棉田蒸散强度
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
雨水水质
|
||
数据集摘要
|
||
雨水水质
|
||
数据集时间范围
|
||
2006年
|
||
2.4 大气数据资源目录
|
||
数据集名称
|
||
农田站站区人工气象观测站气象要素月平均值表
|
||
数据集摘要
|
||
记录阿克苏站气象常规观测要素的月平均值
|
||
数据集时间范围
|
||
2006—2007年
|
||
数据集名称
|
||
人工气象观测数据表
|
||
数据集摘要
|
||
记录阿克苏站逐日人工气象观测数据，包括水面蒸发、地温、降水量、风速、气温、水汽压、相对湿度
|
||
数据集时间范围
|
||
1999—2006年
|
||
第三章 观测场和采样地
|
||
3.1 概述
|
||
阿克苏农田生态系统研究站共设有6个观测场，14个采样地（表3-1），各个观测场的空间位置见图3-1，长期观测的作物是棉花。
|
||
表3-1 阿克苏站观测场、采样地一览表
|
||
图3-1 阿克苏站观测场布局平面图
|
||
3.2 观测场介绍
|
||
3.2.1 综合观测场（AKAZH01）
|
||
3.2.1.1 综合观测场土壤生物采样地（AKAZH01ABC_01）
|
||
样地中心点经纬度：80°49′47.1″E，40°37′05.2″N。样地四角点经纬度：80°49′46.0″E，40°37′04.9″N；80°49′47.6″E，40°37′04.3″N；80°49′48.3″E，40°37′05.5″N；80°49′46.7″E，40°37′06.1″N。1600m2（40m×40m），正方形。
|
||
生物要素采样地的设置方法：对每一次采样点的地理位置、采样情况和采样条件做定位记录，并在相应的土壤或地形图上做出标识。监测区地面上的作物和土壤尽可能不受干扰。采样区面积40m×40m，按10m×10m面积划分为16个采样区（图3-2），每次采样从6个采样区内取得6份样品，即6次重复。观测时间为棉花生长的各个时期。生物观测项目包括以下几个方面：
|
||
图3-2 长期观测采样地生物要素采样区分布图
|
||
（1）耕作制度：①农田复种指数与作物轮作体系：农田类型，复种指数，轮作制（1次/年：12月）；②主要作物肥料、农药、除草剂等投入量：作物名称，施用时间，施用方式，肥料（农药/除草剂等）名称，施用量，肥料含纯氮量，肥料含纯磷量，肥料含纯钾量（每年监测：作物季动态记录）；③灌溉制度：作物名称、灌水时间（作物发育期）、灌溉水源、灌溉方式、灌溉量（每年监测：作物季动态记录）。
|
||
（2）作物（棉花）物候：品种、播种期、出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期、收获期、生长期（天）。
|
||
（3）作物（棉花）植株性状与生物量：品种、 播种量、调查株数、株高、第一果枝着生位、果枝数、单株铃数、脱铃率、铃重、衣分、籽指、霜前花百分率、叶面积指数、地上部分鲜重、籽棉鲜重、地上部分干重、茎干重、叶干重、籽棉干重、皮棉干重、根系干重、植株总干重、根系深度（每年监测：调查株数、株高、叶面积指数、地上部分鲜重、籽棉鲜重、地上部分干重、茎干重、叶干重、籽棉干重、植株总干重等；根系干重、深度，作物收获期测定；其他在作物收获后考种测定）。
|
||
（4）病虫害记录：病虫种、危害程度（事件发生记录）。
|
||
（5）植物元素含量：全碳、全氮、全磷、全钾、全硫、全钙、全镁、全铁、全锰、全铜、全锌、全钼、全硼、全硅（每5年2次：收获期样品）。
|
||
（6）微生物：微生物碳量（每5年1次）。
|
||
土壤采样分区设计见图3-3。每隔5年采一次剖面样：BLOCK A～F中的1，2，3～16；每隔10年采一次剖面样：BLOCK A～D中的 A，B～P；BLOCK E～F 中的 A，B～I。表层土壤混合样的采集和植物样的采集用A、B两种方式，隔年两种方式交换（图3-4）。
|
||
图3-3 综合长期观测采样地土壤剖面采样区示意图
|
||
图3-4 综合长期观测采样地表层土壤要素采样区分布图
|
||
综合长期观测采样地采用系统布点的网格法采集土壤剖面样，其布设的基本原则是保证采样点不重复，满足100年采样的要求。2006年在该样地上分别设置6个土壤剖面（每5年和10年采样一次的剖面各3个）、按5个层次（分别为0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～100cm）进行土壤采样，以进行剖面土壤养分全量、微量元素、机械组成和容重等各项内容的分析。
|
||
3.2.1.2 综合观测场中子管采样地（AKAZH01CTS_01）
|
||
在150m×90m的综合观测场内，划出40m×40m的水分观测场。样地中心点经纬度：80°49′47.1″E，40°37′05.2″N。样地四角点经纬度：80°49′46.0″E，40°37′04.9″N；80°49′47.6″E，40°37′04.3″N；80°49′48.3″E，40°37′05.5″N；80°49′46.7″E，40°37′06.1″N。阿克苏站棉田综合观测场土壤水分观测点与地下水观测井相对位置示意图及编号见图3-5。在该样地上设置3根中子管（1、2、3号），可反映该样地的土壤水分变化情况。
|
||
图3-5 阿克苏站棉田综合观测场土壤水分观测点与地下水观测井相对位置示意图及编号
|
||
土壤水分每月5日、10日、15日、20日、25日、30日或31日采用中子水分仪观测，灌水前后加测。观测深度：土壤表面以下10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、70cm、90cm、110cm、130cm、150cm共十层。
|
||
3.2.1.3 综合观测场烘干法采样地（AKAZH01CHG_01）
|
||
在对应于1号、2号和3号中子管周围1m处采样（图3-5），频率为1次/2个月，采样时间和深度与对应的中子管测定同步。
|
||
3.2.1.4 综合观测场地下水位井观测采样地（AKAZH01CDX_01）
|
||
在该样地上设置了2个地下水位观测点Ⅰ、Ⅱ号（见图3-5），可反映该区域地下水位的变化情况。潜水埋深采用人工观测，观测时间与土壤水分观测同步。
|
||
3.2.1.5 综合观测场地下潜水水质井观测采样地（AKAZH01CQS_01）
|
||
潜水水样从观测井中人工采取，每季度一次，送分析测试中心按要求分析。
|
||
3.2.2 气象要素观测场（AKAQX01）
|
||
3.2.2.1 气象要素观测场中子管采样地（AKAQX01CTS_01）
|
||
按气象观测场水分观测设施布置的要求进行设置，其具体布置见图3-6。土壤水分每月5日、10日、15日、20日、25日、30日或31日采用中子水分仪观测，观测深度：土壤表面以下10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、70cm、90cm、110cm、130cm、150cm共十层。
|
||
图3-6 气象观测场土壤水分观测点与地下水观测井相对位置示意图及编号
|
||
3.2.2.2 气象要素观测场地下水位井采样地（AKAQX01CDX_01）
|
||
按气象观测场地下水位观测设施布置的要求进行设置，其具体布置见图3-6。潜水水样从观测井中人工采取，每季度一次。
|
||
3.2.2.3 气象要素观测场地下潜水水质井采样地（AKAQX01CQS_01）
|
||
按气象观测场潜水水质观测设施布置的要求进行设置，其具体布置见图3-6。潜水水质从观测井中人工采取，每季度测定一次，送分析测试中心按要求分析。
|
||
3.2.3 辅助长期观测采样地（不施肥）（AKAFZ01BOO_01）
|
||
样地中心点经纬度：80°49′41.8″E，40°37′05.0″N。2006年建立，长方形，1000m2（50m×20m），可以满足100年尺度的采样要求。该样地位于阿克苏站区内，从建站至今都是作为耕地使用，且种植作物以棉花为主。观测场建立后，作为不施肥的辅助长期观测采样地，从2006年开始减除化肥的施用，秸秆仍然还田，原土地利用和种植方式不变，管理方式也没有变更，观测场由专人进行监测管理。根据全国第二次土壤普查，土类为草甸土，亚类为盐化草甸土；根据中国土壤系统分类属于灌漠土，亚类为盐化灌漠土。土壤母质为砂质冲积物。土壤剖面发育层次包括耕作层、犁底层、心土层、过渡层和砂土层。
|
||
根据监测手册的要求，表层土样在长方形样地上划分六条对角线段，分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG。在每条线段上均匀选取5点混合样，共6个重复，样品编码分别为：AKAFZ01A00_01_AB、AKAFZ01B00_01_BC、AKAFZ01B00_01_CD、AKAFZ01B00_01_DE、AKAFZ01B00_01_EF、AKAFZ01B00_01_FG（见图3-7）。在整块地中随机选取三点挖剖面，按5个层次（分别为0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～100cm）取样，进行土壤采样，以进行剖面土壤养分全量、微量元素、机械组成和容重等各项内容的分析。
|
||
图3-7 阿克苏站绿洲农田生态系统辅助长期观测采样地（不施肥）
|
||
3.2.4 辅助长期观测采样地（化肥+秸秆还田）（AKAFZ02ABO_01）
|
||
样地中心点经纬度：40°37′03.7″N，80°49′45.8″E。2006年建立，长方形，3600m2（90m×40m），可以满足100年尺度的采样要求。该样地位于阿克苏站区内，从建站至今都是作为耕地使用，且种植作物以棉花为主。观测场建立后，作为不施肥的辅助长期观测采样地，从2006年开始减除化肥的施用，秸秆仍然还田，原土地利用和种植方式不变，管理方式也没有变更，观测场由专人进行监测管理。根据全国第二次土壤普查，土类为草甸土，亚类为盐化草甸土；根据中国土壤系统分类属于灌漠土，亚类为盐化灌漠土。土壤母质为砂质冲积物。土壤剖面发育层次包括耕作层、犁底层、心土层、过渡层和砂土层。
|
||
生物要素采样地的设置方法：采样区面积40m×40m，按10m×10m面积划分为16个采样区，每次采样从6个采样区内取得6份样品，即6次重复（图3-2）。
|
||
观测时间为棉花生长的各个时期。生物观测项目包括以下几个方面：
|
||
（1）耕作制度：①农田复种指数与作物轮作体系：农田类型，复种指数，轮作制（1次/年：12月）；②主要作物肥料、农药、除草剂等投入量：作物名称，施用时间，施用方式，肥料（农药/除草剂等）名称，施用量，肥料含纯氮量，肥料含纯磷量，肥料含纯钾量（每年监测：作物季动态记录）；③灌溉制度：作物名称、灌水时间（作物发育期）、灌溉水源、灌溉方式、灌溉量（每年监测：作物季动态记录）。
|
||
（2）作物（棉花）物候：品种、播种期、出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期、收获期、生长期（天）。
|
||
（3）作物（棉花）植株性状与生物量：品种、 播种量、调查株数、株高、第一果枝着生位、果枝数、单株铃数、脱铃率、铃重、衣分、籽指、霜前花百分率、叶面积指数、地上部分鲜重、籽棉鲜重、地上部分干重、茎干重、叶干重、籽棉干重、皮棉干重、根系干重、植株总干重、根系深度（每年监测：调查株数、株高、叶面积指数、地上部分鲜重、籽棉鲜重、地上部分干重、茎干重、叶干重、籽棉干重、植株总干重等；根系干重、深度，作物收获期测定；其他在作物收获后考种测定）。
|
||
（4）病虫害记录：病虫种、危害程度（事件发生记录）。
|
||
（5）植物元素含量：全碳、全氮、全磷、全钾、全硫、全钙、全镁、全铁、全锰、全铜、全锌、全钼、全硼、全硅（每5年2次：收获期样品）。
|
||
（6）微生物：微生物碳量（每5年1次）。
|
||
根据监测手册的要求，表层土样在长方形样地上划分六条对角线段，分别为HI、IJ、JK、KL、LM、MN。在每条线段上均匀选取5点混合样，共6个重复，样品编码分别为：AKAFZ02AB0_01_HI、AKAFZ02AB0_01_IJ、AKAFZ02AB0_01_JK、AKAFZ02AB0_01_KL、AKAFZ02AB0_01_LM、AKAFZ02AB0_01_MN（图3-8）。
|
||
图3-8 阿克苏站绿洲农田生态系统辅助长期观测采样地（化肥+秸秆还田）
|
||
在整块地中随机选取三点挖剖面，按5个层次（分别为0～10cm、10～20cm、20～40cm、40～60cm、60～100cm）取样，进行土壤采样，以进行剖面土壤养分全量、微量元素、机械组成和容重等各项内容的分析。
|
||
3.2.5 站区调查点1号采样地（AKAZQ01BOO_01）
|
||
2006年选取站区北部约9hm2耕地设置了300m×300m站区调查点1号采样地，长期观测（至少100年）。目的是为了和长期观测采样地相互验证，并了解本地区可能的变异情况，以使观测的数据较好地代表和反映当地绿洲农田生态系统土壤养分平衡和土壤性质的变化。样地中心点经纬度：40°37′13.7″N，80°49′51.5″E，从建站至今都是作为耕地使用，且种植作物以棉花为主。观测场建立后，原土地利用和种植方式不变，管理方式也没有变更，观测场由专人进行监测管理。根据全国第二次土壤普查，土类为草甸土，亚类为盐化草甸土；根据中国土壤系统分类属于灌漠土，亚类为盐化灌漠土。土壤母质为砂质冲积物。土壤剖面发育层次包括耕作层、犁底层、心土层、过渡层和砂土层。
|
||
生物采样区面积40m×40m，按10m×10m面积划分为16个采样区（图3-2），每次采样从6个采样区内取得6份样品，即6次重复。观测时间为棉花生长的各个时期。生物观测项目包括以下几个方面：
|
||
（1）耕作制度：①农田复种指数与作物轮作体系：农田类型，复种指数，轮作制（1次/年：12月）；②主要作物肥料、农药、除草剂等投入量：作物名称，施用时间，施用方式，肥料（农药/除草剂等）名称，施用量，肥料含纯氮量，肥料含纯磷量，肥料含纯钾量（每年监测：作物季动态记录）；③灌溉制度：作物名称、灌溉时间（作物发育期）、灌溉水源、灌溉方式、灌溉量（每年监测：作物季动态记录）。
|
||
（2）作物（棉花）物候：品种、播种期、出苗期、现蕾期、开花期、吐絮期、收获期、生长期（天）。
|
||
（3）作物（棉花）植株性状与生物量：品种、 播种量、调查株数、株高、第一果枝着生位、果枝数、单株铃数、脱铃率、铃重、衣分、籽指、霜前花百分率、叶面积指数、地上部分鲜重、籽棉鲜重、地上部分干重、茎干重、叶干重、籽棉干重、皮棉干重、根系干重、植株总干重、根系深度（每年监测：调查株数、株高、叶面积指数、地上部分鲜重、籽棉鲜重、地上部分干重、茎干重、叶干重、籽棉干重、植株总干重等；根系干重、深度，作物收获期测定；其他在作物收获后考种测定）。
|
||
（4）病虫害记录：病虫种、危害程度（事件发生记录）。
|
||
（5）植物元素含量：全碳、全氮、全磷、全钾、全硫、全钙、全镁、全铁、全锰、全铜、全锌、全钼、全硼、全硅（每5年2次：收获期样品）。
|
||
（6）微生物：微生物碳量（每5年1次）。
|
||
观测表层土壤速效养分：碱解氮、速效磷、速效钾（1次/年）；表层土壤养分：有机质、全氮、pH、缓效钾（每2～3年1次）。所有样品取样时间为10月中下旬。
|
||
地表层土样采用梅花状均匀布点法采集（监测手册要求），分0～10cm、10～20cm两个层次。
|
||
3.2.6 站区调查点2号采样地（AKAZQ02BOO_01）
|
||
2006年，选取东临站区的整块农田约20hm2耕地（2006年种植作物为棉花）设置了450m×450m站区调查点2号采样地，长期观测（至少100年）。目的是为了和长期观测采样地相互验证，并了解本地区可能的变异情况，以使观测的数据较好地代表和反映当地绿洲农田生态系统土壤养分平衡和土壤性质的变化。该样地位于阿克苏站东面，与站区相临，中心点经纬度：40°36′31.7″N，80°49′48.8″E，从建时就已作为耕地使用，且种植作物以棉花为主。观测场建立后，原土地利用和种植方式不变，管理方式也没有变更，农作方式没有任何变动，只做记录和土壤采样。根据全国第二次土壤普查，土类为草甸土，亚类为盐化草甸土；根据中国土壤系统分类属于灌漠土，亚类为盐化灌漠土。土壤母质为砂质冲积物。土壤剖面发育层次包括耕作层、犁底层、心土层、过渡层和砂土层。
|
||
主要观测表层土壤速效养分：碱解氮、速效磷、速效钾（1次/年）；表层土壤养分：有机质、全氮、pH、缓效钾（每2～3年1次）。所有样品取样时间为10月中下旬。
|
||
地表层土样采用梅花状均匀布点法采集（监测手册要求），分0～10cm、10～20cm两个层次。
|
||
3.2.7 蒸发观测场
|
||
靠近气象观测场，60m×30m。主要进行20m2蒸发池、20cm口径小型蒸发皿、A型、E601水面蒸发量和潜水蒸发的观测。
|
||
3.2.8 长期土壤养分循环观测场
|
||
紧邻综合观测场，300m×160m。可以满足100年尺度的采样要求。作物种植、灌溉、施肥等其他人为管理措施与周围农田一样。主要进行土壤养分循环的综合观测。
|
||
3.2.9 农田轮作观测场
|
||
紧邻长期养分循环观测场，300m×160m。可以满足100年尺度的采样要求。按照周围农田的耕作制度，主要进行5年、10年一次的作物轮作制度，作物种植、灌溉、施肥等其他人为管理措施与周围农田一样。主要进行作物轮作下的土壤养分循环等的综合观测。
|
||
同时配备灌溉渠道、观测道路。
|
||
3.2.10 农田节水灌溉观测场
|
||
紧邻蒸发观测场，150m×90m。可以满足100年尺度的采样要求。主要进行作物节水灌溉试验，节水灌溉条件下土壤水分、盐分、养分变化规律及作物生长规律等的综合观测。
|
||
同时配备灌溉渠道、观测道路。
|
||
第四章 长期监测数据
|
||
4.1 生物监测数据
|
||
表4-1 棉花产值
|
||
表4-2 农田复种指数与典型地块作物轮作体系
|
||
表4-3 综合观测场土壤生物采样地棉花肥料投入情况
|
||
表4-3 综合观测场土壤生物采样地棉花肥料投入情况（续）-1
|
||
表4-4 辅助观测场土壤生物采样地棉花肥料投入情况
|
||
表4-5 棉花农药、除草剂、生长剂等投入情况
|
||
表4-5 棉花农药、除草剂、生长剂等投入情况（续）-1
|
||
表4-6 棉花灌溉制度
|
||
表4-6 棉花灌溉制度（续）-1
|
||
表4-7 综合观测场土壤生物采样地物候观测
|
||
表4-8 辅助观测场土壤生物采样地物候观测
|
||
表4-9 作物叶面积与生物量动态（一）
|
||
表4-9 作物叶面积与生物量动态（一）（续）-1
|
||
表4-9 作物叶面积与生物量动态（一）（续）-2
|
||
表4-9 作物叶面积与生物量动态（一）（续）-3
|
||
表4-9 作物叶面积与生物量动态（一）（续）-4
|
||
表4-10 作物叶面积与生物量动态（二）
|
||
表4-10 作物叶面积与生物量动态（二）（续）-1
|
||
表4-10 作物叶面积与生物量动态（二）（续）-2
|
||
表4-10 作物叶面积与生物量动态（二）（续）-3
|
||
表4-10 作物叶面积与生物量动态（二）（续）-4
|
||
表4-11 耕作层作物根生物量
|
||
表4-11 耕作层作物根生物量（续）-1
|
||
表4-12 作物根系分布
|
||
表4-12 作物根系分布（续）-1
|
||
表4-13 棉花收获期植株性状与产量（一）
|
||
表4-14 棉花收获期植株性状与产量（二）
|
||
表4-15 作物矿质元素含量与能值（一）
|
||
表4-15 作物矿质元素含量与能值（一）（续）-1
|
||
表4-16 作物矿质元素含量与能值（二）
|
||
表4-16 作物矿质元素含量与能值（二）（续）-1
|
||
4.2 土壤监测数据
|
||
4.2.1 土壤交换量
|
||
4.2.1.1 综合观测场
|
||
表4-17 综合观测场土壤交换量
|
||
4.2.1.2 辅助观测场（化肥+秸秆还田）
|
||
表4-18 辅助观测场（化肥+秸秆还田）土壤交换量
|
||
4.2.1.3 辅助观测场（不施肥）
|
||
表4-19 辅助观测场（不施肥）土壤交换量
|
||
4.2.1.4 站区调查点
|
||
表4-20 站区调查点土壤交换量
|
||
4.2.2 土壤养分
|
||
4.2.2.1 综合观测场
|
||
表4-21 综合观测场土壤养分
|
||
4.2.2.2 辅助观测场（化肥+秸秆还田）
|
||
表4-22 辅助观测场（化肥+秸秆还田）土壤养分
|
||
4.2.2.3 辅助观测场（不施肥）
|
||
表4-23 辅助观测场（不施肥）土壤养分
|
||
4.2.2.4 站区调查点
|
||
表4-24 站区调查点土壤养分
|
||
4.2.3 土壤矿质全量
|
||
4.2.3.1 综合观测场
|
||
表4-25 综合观测场土壤矿质全量
|
||
4.2.3.2 辅助观测场（化肥+秸秆还田）
|
||
表4-26 辅助观测场（化肥+秸秆还田）土壤矿质全量
|
||
4.2.3.3 辅助观测场（不施肥）
|
||
表4-27 辅助观测场（不施肥）土壤矿质全量
|
||
4.2.4 土壤微量元素和重金属元素
|
||
4.2.4.1 综合观测场
|
||
表4-28 综合观测场土壤微量元素和重金属元素
|
||
4.2.4.2 辅助观测场（化肥+秸秆还田）
|
||
表4-29 辅助观测场（化肥+秸秆还田）土壤微量元素和重金属元素
|
||
4.2.4.3 辅助观测场（不施肥）
|
||
表4-30 辅助观测场（不施肥）土壤微量元素和重金属元素
|
||
表4-30 辅助观测场（不施肥）土壤微量元素和重金属元素（续）-1
|
||
4.2.5 土壤速效微量元素
|
||
4.2.5.1 综合观测场
|
||
表4-31 综合观测场土壤速效微量元素
|
||
4.2.5.2 辅助观测场（化肥+秸秆还田）
|
||
表4-32 辅助观测场（化肥+秸秆还田）土壤速效微量元素
|
||
4.2.5.3 辅助观测场（不施肥）
|
||
表4-33 辅助观测场（不施肥）土壤速效微量元素
|
||
4.2.5.4 站区调查点
|
||
表4-34 站区调查点土壤速效微量元素
|
||
4.2.6 土壤机械组成
|
||
4.2.6.1 综合观测场
|
||
表4-35 综合观测场土壤机械组成
|
||
表4-36 辅助观测场（化肥+秸秆还田）土壤机械组成
|
||
4.2.6.2 辅助观测场（不施肥）
|
||
表4-37 辅助观测场（不施肥）土壤机械组成
|
||
4.2.7 土壤容重
|
||
4.2.7.1 综合观测场
|
||
表4-38 综合观测场土壤容重
|
||
表4-38 综合观测场土壤容重（续）-1
|
||
4.2.7.2 辅助观测场（化肥+秸秆还田）
|
||
表4-39 辅助观测场（化肥+秸秆还田）土壤容重
|
||
4.2.7.3 辅助观测场（不施肥）
|
||
表4-40 辅助观测场（不施肥）土壤容重
|
||
4.2.8 长期采样地空间变异调查
|
||
表4-41 综合观测场长期采样地空间变异调查
|
||
表4-41 综合观测场长期采样地空间变异调查（续）-1
|
||
4.2.9 土壤理化分析方法
|
||
表4-42 土壤理化分析方法
|
||
表4-42 土壤理化分析方法（续）-1
|
||
4.3 水分监测数据
|
||
4.3.1 土壤含水量
|
||
4.3.1.1 气象观测场土壤含水率
|
||
表4-43 气象观测场土壤体积含水率（AKAQX01CTS_01_01）
|
||
表4-43 气象观测场土壤体积含水率（AKAQX01CTS_01_01）（续）-1
|
||
表4-43 气象观测场土壤体积含水率（AKAQX01CTS_01_01）（续）-2
|
||
4.3.1.2 综合观测场土壤含水率
|
||
表4-44 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_01）
|
||
表4-44 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_01）（续）-1
|
||
表4-44 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_01）（续）-2
|
||
表4-45 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_02）
|
||
表4-45 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_02）（续）-1
|
||
表4-45 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_02）（续）-2
|
||
表4-45 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_02）（续）-3
|
||
表4-46 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_03）
|
||
表4-46 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_03）（续）-1
|
||
表4-46 综合观测场土壤体积含水率（AKAZH01CTS_01_03）（续）-2
|
||
表4-47 综合观测场土壤质量含水率（AKAZH01CTS_01_02）
|
||
4.3.2 地表水、地下水水质
|
||
表4-48 灌溉用地表水水质（站区进水闸口）（AKAZQ01CGB_01）
|
||
表4-49 气象观测场地下潜水Ⅰ号观测井水质
|
||
表4-50 气象观测场地下潜水Ⅱ号观测井水质
|
||
表4-50 气象观测场地下潜水Ⅱ号观测井水质（续）-1
|
||
表4-51 综合观测场地下潜水Ⅰ号观测井水质
|
||
表4-51 综合观测场地下潜水Ⅰ号观测井水质（续）-1
|
||
表4-52 综合观测场地下潜水Ⅱ号观测井水质
|
||
4.3.3 地下水埋深
|
||
表4-53 气象观测场Ⅰ号观测井地下水埋深
|
||
表4-53 气象观测场Ⅰ号观测井地下水埋深（续）-1
|
||
表4-54 气象观测场Ⅱ号观测井地下水埋深
|
||
表4-54 气象观测场Ⅱ号观测井地下水埋深（续）-1
|
||
表4-55 综合观测场Ⅰ号观测井地下水埋深
|
||
表4-55 综合观测场Ⅰ号观测井地下水埋深（续）-1
|
||
表4-56 综合观测场Ⅱ号观测井地下水埋深
|
||
表4-56 综合观测场Ⅱ号观测井地下水埋深（续）-1
|
||
4.3.4 农田蒸散量（水量平衡原理）
|
||
表4-57 综合观测场棉田蒸散量
|
||
表4-57 综合观测场棉田蒸散量（续）-1
|
||
表4-57 综合观测场棉田蒸散量（续）-2
|
||
4.3.5 雨水水质
|
||
表4-58 雨水水质（AKAQX01CYS_01）
|
||
4.3.6 水质分析方法
|
||
表4-59 水质分析方法
|
||
4.4 气象监测数据
|
||
4.4.1 气温
|
||
表4-60 人工观测气象要素——气温
|
||
表4-60 人工观测气象要素——气温（续）-1
|
||
4.4.2 相对湿度
|
||
表4-61 人工观测气象要素——相对湿度
|
||
4.4.3 气压
|
||
表4-62 人工观测气象要素——气压
|
||
表4-62 人工观测气象要素——气压（续）-1
|
||
4.4.4 降水
|
||
表4-63 人工观测气象要素——降水
|
||
4.4.5 风速
|
||
表4-64 人工观测气象要素——风速
|
||
4.4.6 地表温度
|
||
表4-65 人工观测气象要素——地表温度
|
||
表4-65 人工观测气象要素——地表温度（续）-1
|
||
4.4.7 日照时数
|
||
表4-66 人工观测记录表——日照时数
|