中国不同生态系统土壤硅的研究进展

硅是土壤和岩石的一种基本成分,具有促进植物的生长、增强植物抗性、参与生物地球化学循环过程、调节全球碳循环和缓解全球气候变暖趋势等方面的作用。本文在全面介绍土壤硅的形态、有效性及生物循环特征基础上,分析了我国不同生态系统中土壤硅及植硅体含量状况,阐明了影响土壤有效硅及植硅体的因素,重点阐述了近年来有关稻田土壤有效硅与水稻生长及森林土壤有效硅与林分植硅体形成关系,以及植硅体的形成机制及其在全球土壤碳汇中的重要作用,并提出需要进一步研究的问题,可为未来我国开展土壤有效硅与植硅体研究提供借鉴。     

我国不同生态系统中土壤硅的研究进展

硅是土壤和岩石的一种基本成分，具有促进植物的生长、增强植物抗性、参与生物地球化学循环过程、调节全球碳循环和缓解全球气候变暖趋势等方面的作用。本文在全面介绍土壤硅的形态、有效性及生物循环特征基础上，分析了我国不同生态系统中土壤硅及植硅体含量状况，阐明了影响土壤有效硅及植硅体的因素，重点阐述了近年来有关稻田土壤有效硅与水稻生长及森林土壤有效硅与林分植硅体形成关系，以及植硅体的形成机制及其在全球土壤碳汇中的重要作用，并提出需要进一步研究的问题，可为未来我国开展土壤有效硅与植硅体研究提供借鉴。     

中国不同生态系统土壤硅的研究进展

硅是土壤和岩石的一种基本成分,具有促进植物的生长、增强植物抗性、参与生物地球化学循环过程、调节全球碳循环和缓解全球气候变暖趋势等方面的作用.本文在全面介绍土壤硅的形态、有效性及生物循环特征基础上,分析了我国不同生态系统中土壤硅及植硅体含量状况,阐明了影响土壤有效硅及植硅体的因素,重点阐述了近年来有关稻田土壤有效硅与水稻...     

作物植硅体形态的应用及其封存有机碳研究进展

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，在维系生命的生长发育和环境的动态平衡等方面起着至关重要的作用，在其生长发育和环境演变的过程中储存大量的环境变化信息，能够反映古农业的发展变迁。植硅体是一种长期稳定存在于土壤中的非晶质二氧化硅颗粒物，它可以指示气候变化。近年来，植硅体分析主要应用在农业考古、古气候重建、生物地球化学循环和全球碳汇潜力估算的研究中。世界上作物分布广泛，作物栽培历史悠久，研究作物植硅体与植硅体碳，对探讨农业起源与发展，估算农田生态系统植硅体碳汇潜力，应对全球气候变化具有重要意义。本文在查阅国内外与作物植硅体研究相关文献的基础上，综述了作物植硅体的形态研究、植硅体在考古学中的应用、作物植硅体碳含量与分布、碳汇潜力以及植硅体碳汇在全球碳汇中的贡献，阐明了作物植硅体未来的研究方向。1）不同作物产生的植硅体形态不同，而且对作物植硅体形态的研究较多处于优势的禾本科中，其他作物的研究较少；2）作物植硅体碳含量与其本身的固碳能力和效率有关，不完全由植硅体含量的多少决定，此外，植硅体碳含量的多少也可能受生长环境和植物基因型的影响；3）不同生态系统中气候、地表植被、土壤环境等诸多因素直接或间接地影响区域植硅体的碳汇潜力；4）农田生态系统不同作物植硅体碳汇存在显著差异，施加硅肥或硅-磷复合肥、种植高植硅体含量和高植硅体碳含量的作物等均可显著提高农田生态系统碳汇潜力。今后应进一步研究不同作物植硅体碳汇，以帮助识别过去的农业碳汇，评估当前农业碳汇潜力；加强植物、根系、土壤迁移规律的探讨，进一步分析不同作物植硅体积累与碳汇效应；阐明不同植物吸硅机制、植物根系硅化过程与其植硅体含量、植硅体碳含量间的关系；了解西南喀斯特生态脆弱区农业碳汇潜力，以期为作物科学种植、农田生态系统碳汇估算等提供参考。     

黄河口湿地土壤中生物硅的分布与植硅体的形态特征

硅是地壳中重要元素之一,深刻影响着地表物质循环。湿地是全球碳、硅循环和气候变化研究的重要组成部分,然而针对湿地硅循环方面的研究较少。本文分别运用化学提取法和无损提取法,得出了黄河口三角洲湿地地表土壤中生物硅的含量、组成,并对湿地硅的分布特征与影响因素进行了研究。结果发现:黄河口湿地生物硅含量介于2.48~19.3 g/kg之间,并具有冬季高、秋季低的特点;生物硅与颗粒有机碳和颗粒有机氮含量具有显著的正相关关系,表明三者具有相似的来源;生物硅和植物可利用硅之间显著的相关性表明生物硅在土壤硅循环中起着主要作用。土壤中生物硅的含量与距离河道和海岸的长度均呈负相关关系,在生物硅的"距离效应"中海洋的作用较为显著。湿地表层土壤中植硅体的形态丰富,在黄河沿岸分别以哑铃形或突起棒形为主要植硅体形态,这与其植被特点有关;在II区域则主要以平滑棒形为主,且硅藻对生物硅的贡献比例明显增加。I区大部分站位发现的硅藻为圆筛藻,而在II区发现的硅藻主要为月形藻和舟形藻(羽纹硅藻纲),这与湿地水陆相互作用有关。植硅体主要来源于本地植物,是土壤中生物硅的最主要贡献者,同时黄河泥沙携带的来自上游流域的植硅体也对湿地生物硅含量和组成有一定的贡献。黄河口湿地土壤中生物硅的含量和组成受到河流和海洋的共同影响,具有一定的区域特性,并可能对河流和海洋硅循环产生重大影响。     

土壤植硅体碳积累潜力影响因素分析

土壤植硅体封存有机碳(phytolith-occluded organic carbon,PhytOC)是植物在地质历史时期固碳的重要形式之一,不同植物、不同器官、不同组织、不同生长时期的植硅体形态、含量、大小、分布、组合有所不同。土壤中植硅体碳积累潜力主要受气候变化、植物生产力、植硅体固碳效率、植硅体碳稳定性、土地利用方式、农艺措施、国家宏观政策等因素的影响。本文对各因素进行了较深入的分析。同时指出,固碳机理、植硅体固碳高效品种选育、人为干扰下农林生态系统植硅体碳循环过程为今后植硅体碳汇研究的重点。     

缙云山4种林分土壤植硅体碳分布特征

森林生态系统中丰富的植硅体可以将部分有机碳封存于土壤中,形成稳定的碳库,对全球碳平衡起到重要作用。以重庆市缙云山的竹林、阔叶林、针叶林和针阔叶混交林4种亚热带森林植被为研究对象,研究不同林分下土壤植硅体及植硅体碳在0～20、20～40、40～60和60～100 cm土壤剖面上的分布规律。结果表明,整个土壤剖面(0～100 cm)上,不同林分下竹林土壤有机碳含量和储量、土壤植硅体和植硅体碳含量及植硅体碳储量均最高,显著高于其他3种林分(P0.05)。4种林分下有机碳和植硅体碳含量呈现一定的表层(0～20 cm)富集现象,并呈现随土层深度增加含量减少的趋势。相关性分析发现,植硅体和植硅体中的有机碳存在显著的负相关关系(P0.05),而与植硅体碳存在极显著的正相关关系(P0.01)。缙云山4种林分中,竹林土壤有机碳含量、储量,植硅体、植硅体碳含量、储量均为最高,是较好的富碳森林类型。     

大别山区江子河流域土壤有机质的空间变异及其影响因素

土壤有机质(Soil organic matter,SOM)是土壤的重要组成部分,是反映土壤肥力的重要指标,是全球碳循环的重要源和汇,目前已成为土壤学和环境学的研究热点之一[1].土壤空间异质性是系统的某种属性在空间上的复杂性和变异性,是土壤重要的属性之一[2-6].土壤有机质的空间分布具有空间变异性.土壤有机质的空间变异既是母质、生物、气候、时间和地形等五大自然成土因素综合作用的结果[7],又受人为因素如施肥、耕作措施、种植制度等影响[8-10].     

不同化感物质对入侵植物五爪金龙保护酶系统的影响

五爪金龙[lpomoea cairica (Linn.) Sweet]属旋花科(Convolvulaceae)番薯属多年生草质藤本植物,原产美洲,上世纪早期引入中国[l].该植物有很强的攀援能力,其生态适应性广泛,生长迅速,繁殖力强,常在路旁、林缘、河岸滩涂、撂荒地及果园等生境中形成群落优势种群,影响农林业生产[1],破坏生物多样性,已成为华南地区的主要入侵杂草.目前对五爪金龙的主要防除措施是使用化学除草剂或人工拔除.众所周知,化学除草剂不仅会导致降解残毒在环境中累积,并通过物质循环进入生物链,而且长期使用化学除草剂往往会使杂草产生抗性;而人工拔除效率低,费工费力.因此筛选有效的植物源除草剂十分必要[2-4],而利用单体化感物质是筛选和开发植物源除草剂的重要途径[5-6].     

闽江河口典型植被群落带及交错带植物—土壤体系中硅素的分布特征

为研究闽江河口湿地典型植被群落带及交错带硅素空间分布特征,以鳝鱼滩湿地为研究对象,于2015年7月由陆向海方向设置2条样带,对植物生物硅含量及储量分配比、表层土壤生物硅及有效硅含量进行测定分析。结果表明:(1)闽江河口湿地典型植被群落带植物生物硅含量均低于交错带,且不同类型植物硅含量差异较大(p0.05),其中芦苇、短叶江芏、互花米草和扁穗莎草硅含量分别为15.66,9.09,7.17,7.77mg/g。从空间来看,高潮滩不同植物生物硅含量均高于低潮滩。就不同器官而言,不同植物地上部分均高于地下部分,具体表现为枯体茎叶根,其含量分别为13.40,12.49,11.72,6.58mg/g。(2)交错带植物(短叶茳芏与芦苇)地下根系生物硅分配比大于地上各器官,而典型群落带植物生物硅分配比则与之相反。(3)湿地表层土壤近岸方向2条样带生物硅含量变化趋势基本一致,近海方向2条样带则呈现相反的变化趋势;由岸及海方向2条样带表层土壤有效硅含量变化趋势基本一致。研究表明,植物的生态学特性及其生长环境条件不同、地形条件和潮汐作用带来水文条件的差异对湿地硅素的空间分布具有一定的影响,这对研究河口潮汐湿地硅素生物地球化学循环有重要意义。     

麦田感热通量和潜热通量的测定与计算方法探讨

根据麦田微气象测定资料,用梯度法和地表面能量平衡方程计算感热通量和潜热通量,与热通量测定仪的实测值相比较,其结果非常一致.麦田能量传输主要表现在潜热通量和感热通量,而以潜热通量的方式为主,在有植被覆盖的麦田里潜热通量数值普遍大于麦茬田.这为计算田间能量平衡提供一个有效途径.     

土壤热通量板测量误差及Philip修正公式的适用性

土壤热通量的测量是地表热量平衡研究中重要的一部分。测量土壤热通量有很多种方法,其中热通量板法简单易行但准确度无法判定。采用计算机模拟与室内实验相结合的方法,研究土壤热通量板测量误差及影响因素;将土壤作为均匀介质,将热通量板作为复合材料,研究复合材料在均匀介质中对温度场和热流分布的影响。此外,本文还对Philip在1961年提出的修正公式的效果进行了分析。结果表明,当土壤与热通量板的热导率接近时,热通量的测量误差较小;Philip修正公式在瞬态条件下的适用性较差。本研究表明,由于热通量板与土壤二者热导率的差异,热流在板边缘处会扭曲,从而导致热通量测量误差;由于Philip公式在推导过程中存在简化运算的处理,在土壤温度随时间波动的情况下,校正值与理论值间仍存在差异的现象,表明该公式的适用范围有限。     

青海湖2种高寒嵩草湿草甸湿地生态系统水热通量比较

基于涡度相关技术,研究了2015年青海湖2种高寒嵩草湿草甸湿地生态系统水热通量的特征。结果表明:(1)2015年青海湖高寒藏嵩草和小嵩草湿草甸湿地生态系统日平均水汽通量分别为1.74,0.99mm,年水汽通量分别为633.3,362.1mm。(2)青海湖2种高寒嵩草湿草甸湿地生态系统感热、潜热和净辐射日变化均呈单峰曲线,感热和潜热月平均日变化最大值出现的时间均晚于净辐射。藏嵩草湿草甸湿地生态系统感热月均日变化最大值最大为179.06W/m~2,最小为46.02W/m~2;潜热最大为312.55W/m~2,最小为30.58 W/m~2;小嵩草湿草甸湿地生态系统感热月均日变化最大值最大为161.86 W/m~2,最小为31.60 W/m~2;潜热最大为215.44 W/m~2;最小为14.08 W/m~2。(3)通过波文比分析发现,2种高寒嵩草湿草甸湿地生态系统生长季能量分配以潜热为主,非生长季小嵩草湿草甸湿地生态系统能量分配以感热为主,藏嵩草湿草甸湿地生态系统则较为复杂。藏嵩草湿草甸湿地生态系统全年能量平衡率为0.82,小嵩草湿草甸湿地生态系统为0.89,增加土壤热通量项能改善能量平衡状况。     

河口泥沙通量的研究现状

文章介绍了国内外河口泥沙通量的研究现状及方法,河口泥沙通量的研究方法有:仪器直接测量法、数学模型法、元素跟踪法、地理信息系统研究法及多种研究方法相结合等。由于大多数模型不能对河口泥沙通量的未来的趋势进行预测且精度不够等,笔者提出分析河口泥沙通量的研究方法-内插法研究河口泥沙通量。     

Use of a greenhouse as an open chamber for canopy gas exchange measurements: Methodology and validation

Measurements of whole-canopy gas exchange - of CO₂ and H₂O - are important for agricultural and ecological reasons. The objective of this study was to investigate the use of a full-size greenhouse as an open-chamber system for measuring canopy-scale gas exchange. Measurements were validated by comparison with gas exchange scaled up from leaf- and plant-level measurements. Leaf-level measurements used a conventional hand-held cuvette gas exchange system at many points in the greenhouse. The experiments were done in a greenhouse with an area of (15 × 24) m² in which a pepper crop was grown. Within the canopy photosynthetic activity and transpiration changed with height, as expected. In addition, it was shown both theoretically and experimentally that in the absence of air mixing within the chamber, gradients of CO₂ and H₂O developed along the airflow direction. Theoretical estimates of the gradients were in good agreement with measured values. In spite of the gradients, canopy photosynthesis and transpiration could be estimated relatively accurately. For instance, the values of canopy photosynthesis and transpiration, during the course of the day, as measured with the open-chamber approach, were in good agreement with mean values obtained from measurements on individual leaves. However, transpiration values obtained both from open-chamber measurements and from individual leaves were generally a little lower than those obtained with lysimeters.     

振动气吸式穴盘播种机的吸种性能研究

为了促进精量播种机的开发与应用,该文对振动气吸式穴盘播种机的吸种性能进行了理论分析。在种子盘近似单频被激振动的情况下,忽略种子空气阻力,使被抛掷的种子“沸腾”起来,以减少种子间的内摩擦力,提高吸种,固种能力。此时把空气流看作等熵流动,从而得出数学模型。试验结果与数学模型基本吻合。结果表明：在一定的真空度下,随着吸嘴直径的增大,吸种能力也随之上升,但吸嘴直径一定要小于种子的直径。吸种质量随吸嘴真空度的增加而提高,真空度较小时,对吸种高度的影响比较明显,真空度较大时,影响较小。真空度有一极限值48 kPa,在此真空度以上不能改善吸种质量;而在一定的真空度下,吸种高度随吸嘴直径变化比较明显均匀。     

Small lateral air pressure gradients generated by a large chamber system have a strong effect on CO2 transport in soil

Gas transport in soils is usually assumed to be purely diffusive, although several studies have shown that non-diffusive processes can significantly enhance soil gas transport. These processes include barometric air pressure changes, wind-induced pressure pumping and static air pressure fields generated by wind interacting with obstacles. The associated pressure gradients in the soil can cause advective gas fluxes that are much larger than diffusive fluxes. However, the contributions of the respective transport processes are difficult to separate. We developed a large chamber system to simulate pressure fields and investigate their influence on soil gas transport. The chamber consists of four subspaces in which pressure is regulated by fans that blow air in or out of the chamber. With this setup, we conducted experiments with oscillating and static pressure fields. CO₂ concentrations were measured along two soil profiles beneath the chamber. We found a significant relationship between static lateral pressure gradients and the change in the CO₂ profiles (R² = 0.53; p-value <2e-16). Even small pressure gradients between −1 and 1 Pa relative to ambient pressure resulted in an increase or decrease in CO₂ concentrations of 8% on average in the upper soil, indicating advective flow of air in the pore space. Positive pressure gradients resulted in decreasing, negative pressure gradients in increasing CO₂ concentrations. The concentration changes were probably caused by an advective flow field in the soil beneath the chamber generated by the pressure gradients. No effect of oscillating pressure fields was observed in this study. The results indicate that static lateral pressure gradients have a substantial impact on soil gas transport and therefore are an important driver of gas exchange between soil and atmosphere. Lateral pressure gradients in a comparable range can be induced under windy conditions when wind interacts with terrain features. They can also be caused by chambers used for flux measurements at high wind speed or by fans used for head-space mixing within the chambers, which yields biased flux estimates.     

两种不同配置灌木林防风固沙效益

[目的]探讨退化梭梭(Haloxylon ammodendron)林和仿真灌木+梭梭灌木林对风沙流的风速、输沙通量及其沙粒的分布影响,为干旱区退化的防风固沙林功能恢复和建立提供参考。[方法]同时测定不同高度下裸沙地、仿真灌木+梭梭林和梭梭林的风速、输沙通量及其沙粒径,比较分析其风速消减率、输沙通量变化及沙粒度随高度分布。[结果]在风速3.0~8.9m/s范围,仿真灌木+梭梭林内的20cm高度的风速平均削减率达到61.35%。梭梭林的输沙通量是仿真灌木+梭梭林的1.5倍,裸沙地平均输沙通量是仿真灌木+梭梭林输沙通量的4.13倍。梭梭林与仿真灌木+梭梭林的输沙通量随高度变化都呈指数递减,其风沙流含沙量及沙粒度的空间变化在10cm以下较大。[结论]仿真灌木+梭梭林降低了林地风沙流中黏粉粒(≤0.02mm)向空气中输送量,改变了风沙流的沙粒度空间结构,迫使风沙流的输沙集中在较低层。     

耕种制度对西南地区冬水田甲烷排放的影响

1995年5月15日～1997年5月15日两年在田间条件下研究我国西南地区冬水田甲烷排放量及耕种制度的影响。结果表明冬水田水稻生长期甲烷排放通量在0．47～171．12mg／m2     

咸水非充分灌溉条件下土壤水盐运动SWAP模型模拟

为了研究咸水非充分灌溉条件下土壤水盐动态变化规律,该文在2013年田间试验的基础上,利用试验观测数据,对SWAP模型进行了率定和验证,并对咸水非充分灌溉条件下土壤剖面水分和盐分通量变化过程进行了模拟和分析。研究结果表明:SWAP模型模拟值较好地反映了实测值的变化趋势,经过率定和验证后的SWAP模型能够较好地模拟土壤水盐的动态变化规律以及制种玉米的产量情况。在制种玉米苗期阶段,3种灌水处理40 cm以上土壤剖面的水分通量主要以向上为主;在灌水和降雨阶段,各处理土壤剖面的水分通量主要向下,且灌水量越大的处理,向下的水分通量越大;在土壤蒸发阶段,各处理60 cm以下土壤剖面的水分通量向下,且向下的水分通量逐渐减小。土壤盐分通量模拟结果与土壤水分通量具有类似的规律,60 cm以下土壤剖面的盐分通量主要向下,表明土壤盐分主要向深层土壤运移。研究结果可为该研究区域咸水非充分灌溉制度的制定提供理论依据。