绿洲农田土壤粒径分布特征及其影响因素分析──以策勒绿洲为例

以塔里木盆地南缘策勒绿洲为例,重点探讨了绿洲农田土壤粒径分布特征及其主要影响因素。基于2008年9月对策勒绿洲范围内农田表层土壤粒度测定数据,首先通过土壤粒径分布体积分形维数分析,表明绿洲农田土壤粒径分布差异性显著,并根据分析结果提出假设,认为农田利用年限及空间位置的不同是土壤粒径分布产生差异性的主要因素;其次利用排序方法对影响因素的贡献率进行定量分析,并与分维值结果进行相互验证。研究结果表明在影响土壤粒径分布差异性方面,利用年限为主导因素,其相对贡献率达67%。因此,保证农田长期合理的耕作管理方式将有助于土壤粒径分布属性的稳定及改善。     

不同灌溉方式下耕作土壤的分形特征研究

通过对西安北郊污灌区耕地土壤与正常耕地土壤粒径分布的分形维数分析,结果表明:土壤颗粒表面分形维数D与粒径<0.002mm颗粒的百分含量呈极显著正相关。污灌土壤的分形维数大于正常土壤,其值2.7448～2.8449之间,平均2.785。而正常土壤在2.7253～2.7746之间,平均2.755。这表明污水灌溉对土壤粒度分布和结构有重要影响,增大了土壤粒径<0.002mm颗粒的百分含量,进而影响到土壤粒径的分形分维。     

岷江上游干旱河谷土壤粒径分布分形维数特征

具有分形特征是土壤的客观属性之一,为了探讨分形维数与土壤性质之间的关系与影响因素。运用土壤体积粒径分布分维模型计算了岷江上游干旱河谷不同土地利用方式下土壤表层(0～20cm)161个样品的分形维数,分析了分形维数的空间变化特点及其与粒度组成、有机质和土壤养分之间的相关性。土壤粒径分布分形维数可以作为表征土壤结构和性质的重要指标。结果表明:不同土地利用方式下土壤的粒径分布具有不同的分形特征,分形维数在2.5011～2.7825之间,粉壤土>壤土>砂壤土,耕地大于灌林地。土壤颗粒体积分形维数与黏粒(<0.002mm)和粉粒(0.002～0.05mm)的体积百分含量以及土壤全钾含量呈极显著正相关关系,与砂粒(>0.05mm)的体积百分含量呈极显著负相关关系,而与土壤有机质,全氮,全磷,速效磷和速效钾含量的相关性未达到显著水平。研究结果可以为研究区植被恢复和土地利用开发提供一定的依据。     

不同土地利用/土地覆盖下土壤粒径分布的分维特征

自相似和分形是许多自然事物和现象的客观特征之一。土壤是一种具有自相似结构的多孔介质,因此可以利用分形几何学来研究土壤的性状特征。研究者可以通过分形维(分维)来描述、刻画土壤颗粒的粒径及孔隙分布状况,由此可进一步研究土壤的其他物理化学性状及其对周边生态环境的指示意义。研究表明：土壤粒径分布分维数不仅能够表征土壤粒径大小,还能反映质地的均一程度以及土壤的通透性;分形维数与土壤水稳性团聚体含量有着明显对应关系,可以表征土壤的肥力状况;     

城市地表灰尘的分形特性分析

城市地表灰尘在城市环境中无处不在,其对人体和环境造成危害的程度与灰尘颗粒物的粒径有着直接关系.本文运用分形和多重分形的方法探讨了采样区地表灰尘粒径分布特征,发现城市地表灰尘颗粒分布较分散,但也存在颗粒分布相对集中且较粗的特点;地表灰尘粒径分布、pH值以及有机质含量受城市功能区划影响;熵维数D1和熵维数/容量维数D1/D0与城市地表灰尘的pH值成负相关,与有机质含量成正相关,分维数D与pH值及有机质含量之间无相关性.多重分形参数比简单的分维数更能表征地表灰尘颗粒的分布特征,能够提供更多的信息.     

新疆绿洲农田不同开垦年限土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳变化

研究不同开垦年限新疆绿洲农田土壤有机碳及不同粒径土壤颗粒有机碳的变化规律,评价长期垦殖对新疆绿洲农田土壤有机碳的影响。以相应未开垦地为对照,选取南北疆兰州湾、31团和普惠农场三个典型绿洲不同开垦年限土壤为研究对象,应用物理分组方法研究不同粒径土壤颗粒中有机碳含量及分布。结果表明:(1)开垦有利于新疆绿洲农田土壤总有机碳的积累,开垦初期(0～5a)增加迅速,年均增加0·5gkg-1,10a后增加趋于平缓。(2)垦殖增加了不同粒径土壤颗粒有机碳的含量,砂粒有机碳在垦殖10a间达到最大值后趋于相对稳定的水平;粉砂粒和黏粒有机碳随垦殖年限延长增加。(3)开垦提高了POC/MOC值,表现为开垦初期(0～5a)增加迅速,10a左右达到最大值后开始下降。研究说明,新疆绿洲区域未开垦地开垦增加了土壤总有机碳和不同粒径土壤颗粒有机碳含量,随垦殖年限延长,粉砂粒和黏粒有机碳成为绿洲农田土壤主要碳库,土壤自身生产力存在下降可能,土壤质量存在潜在退化风险。     

排序方法在土壤粒径分布研究中的应用——以策勒河流域为例

基于土壤结构的自相似性,分形理论目前被广泛用于土壤粒径分布(particle size distribution,简称PSD)研究中[1],即以相对较多的土壤粒级数据,利用单重或多重分形技术获取参数(分形维)形式揭示PSD特征。量化得出的分维值,能较全面反映土壤PSD特征及其之间的差异性,但会受限于PSD差     

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带风沙运动沙尘物质粒径分形特征

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带风沙活动频繁,对其近地表风沙运动规律的研究具有重要意义。采用实验测定分析、线性回归分析、相关统计分析等研究方法,对策勒绿洲—沙漠过渡带不同地貌部位表面及近地表输沙和降尘物质粒度及粒径分形特征进行了研究。结果表明:策勒不同风沙运动形式沙尘物质组成主要为极粗粉砂和极细砂,大气降尘物的粗粉砂含量偏高,分形维数介于0.25~2.25;五种沙尘物质平均分维值介于1.03~1.67,灌丛沙堆表面沙物质粒径分形维数平均值最大,其次依次为大气降尘、裸平沙地、地表输沙物质和流动沙丘的沙尘物质,标准偏差值大小变化趋势与之相反。灌丛沙堆表面沙物质的粒径分形维数与沙物质平均粒径、分选系数等指标呈显著线性相关性,流动沙丘表面沙物质平均粒径的分形维数与粒度参数之间线性相关性不显著。灌丛沙堆、流动沙丘、地表输沙物质的黏粒含量与分形维数均呈极显著正相关性(p0.01),灌丛沙堆与地表输沙物质的砂粒级含量与分形维数呈显著负相关,大气降尘物的粉砂含量与分形维数呈显著负相关(p0.05)。流动沙丘表面沙物质的粉砂和砂百分含量与分维值无显著相关性。沙物质的粒级组成、运动形式、植被覆盖度、风力及地形等均是导致绿洲—沙漠过渡带沙尘粒度及分形特征差异的主要原因。     

不同母质类型发育土壤颗粒组成分形特征

为探讨母质类型对土壤粒径分布非均匀性和土壤结构异质性的影响,采用激光粒度分析方法和分形理论,研究了冲积物﹑花岗岩残积物﹑第四纪红黏土及浅海沉积物四种母质类型发育土壤的颗粒组成﹑分形特征及土壤理化性质对颗粒组成及分形参数的影响。结果表明:(1)花岗岩残积物以及浅海沉积物发育的土壤粒径分布范围大,大颗粒含量高,非均匀性较小。冲积物和第四纪红黏土发育的土壤颗粒集中分布在2～200μm的细颗粒区域,异质性较大。(2)从土壤颗粒体积单分形维数(D值)看,母质类型对不同发生层颗粒组成的均匀性影响有所差异。冲积物和花岗岩残积物发育的土壤颗粒分布的不均匀性从A层向C层递减,浅海沉积物发育的土壤从A层向C层,颗粒分布的不均匀性递增,第四纪红黏土发育的土壤三个发生层颗粒分布的均匀性相近;从D0值看,母质类型对不同发生层颗粒组成的分布范围影响较小。(3)不同母质类型土壤的pH﹑CEC﹑游离氧化物﹑蛭石及高岭石含量等与土壤粒径分布的异质性和分布范围表现出的差异一致(P0.05)。以上结论表明,母质类型对土壤粒径分布及分形特征影响显著。     

杨树低效林下土壤粒径分布与分形特征

[目的]研究鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤粒径分布与分形特征,为该地区杨树低效林的成因分析及改造提供基础依据,并为杨树人工林的科学管理提供参考与决策支持。[方法]使用Mastersizer3000激光衍射粒度分析仪测量土壤粒径,采用土壤颗粒体积分形维数模型计算分形维数D值,并测定土壤养分。[结果]①鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤颗粒组成主要以细砂粒(42.33%)、极细砂粒(15.72%)、中砂粒(19.77%)为主;主要土壤质地类型为砂土;土壤颗粒的分形维数D值在1.222 5～2.204 5范围内,处于较低水平。②土壤颗粒分形维数D值与粉粒、极细砂粒、细砂粒含量呈显著正相关关系,与中砂粒、粗砂粒、极粗砂粒呈显著负相关关系。③随着土层加深,粒径250μm的土壤颗粒含量增加,粒径250μm的土壤颗粒含量减少;土壤颗粒分形维数D值随土层加深而增大,增大幅度不大。④土壤颗粒分形维数D值与土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量的关系均未达到显著水平,土壤各养分含量的变化对分形维数D值没有显著影响。[结论]鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤颗粒组成以砂粒为主,土壤分形维数较低,土壤结构极不均匀,这样的土壤结构对杨树的正常生长发育极为不利,不良的土壤结构也在一定程度上导致了低效林的形成,因此在对杨树低效林进行预防和改造时也要改善林下土壤结构。     

Role of selenium in mitigation of cadmium toxicity in pepper grown in hydroponic condition

Selenium (Se) is an essential element for humans but is not considered as essential for plants. However, its beneficial role in improving plant growth and stress tolerances is well established. In order to study the role of Se in cadmium (Cd) toxicity in pepper (Capsicum frutescens cv. Suryankhi Cluster), this experiment was carried out in greenhouse conditions. Treatments comprised Cd [0, 0.25, and 0.5 mM cadmium chloride (CdCl₂)] and Se [0, 3, and 7 µM sodium selenite (Na₂SeO₃)] with three replications. The result showed that Cd decreased chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids, whereas Se supplementation diminished Cd toxicity on photosynthetic pigment. Selenium at 7 µM significantly increased the leaf area in the plants grown at 0.25 mM Cd. The application of Se at 3 µM with 0.25 mM Cd and Se at 3 µM and Se at 7 µM with 0.5 mM Cd increased the activity of catalase (CAT). Selenium at 7 µM decreased the proline content of pepper leaves exposed to Cd at 0.5 mM (30%). Selenium significantly enhanced the antioxidant activity of leaves, which was diminished by Cd toxicity. In general, Se has a beneficial effect on plant growth and is an antioxidant enzyme of pepper cv. Suryankhi Cluster under Cd stress and non-stress conditions.     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

Meta-analysis in the Selection of Groups in Varieties of Citrus

Brazil is the largest producer of oranges (Citrus sinensis) in the world. The nutrient management of tree orchards is designed from experiments with a limited number of varieties. This knowledge is transferred to other varieties by diagnosing tissue nutrient composition and tree demand. Compositional data analysis has been first applied to tissue analysis of agricultural crops using centered log ratios with compositional nutrient diagnosis (CND-clr). The isometric log ratio (ilr) transformation is a new approach based on binary nutrient ratios and the principle of orthogonality (CND-ilr). We analyzed eleven nutrients: nitrogen (N), sulfur (S), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), boron (B), copper (Cu), zinc (Zn), manganese (Mn), and iron (Fe) in leaf tissue samples across 108 commercial plots (thirty-one grow Valencia, twenty-two Hamlim, twenty Pera, and thirty-five Natal). Nutrients were partitioned between macro- and micronutrients as well as anionic and cationic species. The effect size of varieties over Valencia was quantified by the mean and standard deviation of ilr values across ilr coordinates. Specific varietal nutrient profiles and ilr norms were defined. The nutrient profile of orange varieties could be classified into homogeneous groups to take advantage of fertilizer trials conducted on varieties of the same group. The Aitchison distance and a perturbation vector could be instrumental for diagnostic purposes and nutrient management.     

Possible role of ectomycorrhizal fungi in cycling of aluminium in podzols

Budget studies in boreal podzols indicate a considerable upward transport of aluminium (Al) from the mineral soil into the organic horizon. In this paper we studied if ectomycorrhizal (EcM) fungi can be involved in this upward transport via their extramatrical hyphae. We tested the use of gallium (Ga) as proxy for Al. Transport of Al through EcM hyphae was studied in vitro in a two-compartment Petri dish system. Two of the five fungal isolates tested transported Al. Using Ga instead of Al revealed the same trend in these systems, confirming the use of Ga as proxy for Al. Upward transport of Ga was studied in an artificial podzol. Pinus sylvestris seedlings were colonised by a natural community of EcM fungi from fresh forest soil. Gallium addition to the mineral soil led to increased Ga content in roots in the organic horizon and in the shoot. Upward Ga allocation was significantly higher when roots were excluded from the mineral soil by a mesh, only allowing fungal mycelium to grow through. We conclude that at least some EcM fungi transport Al and that Ga, and probably also Al, can be transported upwards by EcM fungal hyphae in a podzol system. These findings support the hypothesis that EcM fungi play a role in upward transport of Al in podzols.     

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。     

重庆三峡库区农业气候变化的研究

对重庆三峡库区 1961～ 2 0 0 0年气候周期性和非周期性变化研究分析发现 ,各种气温、日照均具有 2 0年的主要周期 ,库区东部气温非周期性变化平均增加 2 .0℃ ,东部降水量平均减少 181.5mm ,较中、西部变化显著。建立了GM (1,1)灰色系统模型 ,对未来 10年库区各段农业气候生态变化进行预测 ,库区东部和西部生长季气温将升高 0 .5～ 1.0℃ ,中部则略有下降 ,东部日照将增加 2 0 0h左右 ,中、西部将减少 0～ 2 0 0h ,降水量中部将减少2 0 0mm左右 ,东、西部将增加 10 0～ 50 0mm。并提出适应策略     

东北黑土土壤磷的纬向分异

以中国东北的中纬度黑土区为样带，研究了有机磷浓度与有机质、全氮浓度的关系；全磷、有机磷、无机磷及有机磷和无机磷的比率与纬度分布的关系。结果表明，有机磷和有机质、全氮浓度具有良好的相关性，它们之间的相关系数分别为0.90和0.92，呈极显著正相关(P<0.01)。全磷、有机磷、无机磷、P_o/P_i在纬度上都存在不同程度的分异规律，即随着纬度的升高，其浓度或比率均有逐渐升高的趋势；其相关系数分别为0.68、0.77、0.26和0.60，相关分析表明，这些纬向分异规律都达极显著水平(P<0.01)。除了无机磷的纬向分异原因尚不明确之外，其他纬向分异的原因可能是由于黑土南北样带气候热量上的差异和人类活动的影响所致，从而造成南北样带之间有机质的矿化程度和速率产生差异。     

Acidification of soils in five catchments in Norway

Soil plots were established in catchments within the frame of the Norwegian Monitoring Programme for Long-Range Transported Air Pollutants. Four soil plots of about 10 m by 20 m were established within each catchment in areas with relatively homogeneous soil and vegetation. Multiple soil cores were taken at 50 points in a grid from each plot (repeated 4 times) and the samples were pooled by depths. Each soil core was divided by soil horizon, by predefined depths or by a combination of these, usually giving one soil sample for each 2-cm-depth down to about 15 cm. The soil pH measured in water suspension varied for all soils between 3.5 and 4.9. Base saturation measured at pH 7 varied between 2% and 22% with the highest values in the upper, more humus rich layers. All of the monitored catchments include acid soils poor in base cations. After 8 years the plots were resampled using the same procedure as for the first sampling. In most of the plots a decreasing pH trend from the first to the second sampling was measured. However, the base saturation was generally higher in all plots at the second sampling compared with the first. There are no clear effects of the different pollution regimes in the various catchments. It must be emphasized, however, that 8 years is a short period for measuring long-term soil changes.     

响应面设计法在温室番茄栽培中的应用

为优化温室番茄的栽培条件,试验研究了不同栽培密度、施氮量和施钾量对日光温室番茄产量的影响。通过中心复合试验设计,构建三因素（栽培密度,氮肥,钾肥）五水平的响应面设计方法并建立番茄产量与三因子的二次回归数学模型。结果表明:三因素对温室番茄产量均有显著的影响（p0.01）,影响的大小顺序为栽培密度施钾量施氮量;栽培密度与施氮量、施钾量之间存在显著的交互作用（p0.01）,施氮量与施钾量之间的相互作用对番茄产量影响不显著（p0.05）;多元二次回归分析结果显示,栽培密度、施氮量、施钾量与番茄产量之间的回归模型高度显著（p0.01）。统计分析确定温室番茄的最佳栽培条件为:栽培密度4.83万株/hm2,施氮量262 kg/hm2,施钾量513kg/hm2;在此条件下,温室番茄产量的预测值为119381kg/hm2,验证试验所得产量为121005kg/hm2。本研究为日光温室番茄高产、稳产和优质提供了理论依据。     

DMPP农业应用研究进展

本文对新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)的特性作了介绍,对DMPP提高作物产量,改善品质,提高氮肥利用率。降低氮温室气体的释放,减少NO3-淋失,促进环境保护方面的作用及其影响因素作了评述。