不同浓度CO2施肥对温室番茄果实积硒效应的影响

试验以"兴海12号"番茄为研究对象,在施用4种不同浓度的CO_2的基础上,又对每个CO_2浓度处理下的番茄做了4个不同浓度的硒处理。研究了不同浓度CO_2施肥对番茄积硒效应的影响。设各独立隔间CO_2浓度依次为大气浓度(CK)、(600±25)μmol·mol~(-1)(T1)、(800±25)μmol·mol~(-1)(T2)、(1 000±25)μmol·mol~(-1)(T3)。在此基础上每个隔间的番茄材料实施包括空白在内的4个硒水平的处理L0(空白)、L1(2 mg·L~(-1))、L2(4 mg·L~(-1))、 L3(6 mg·L~(-1))。在相同的CO_2条件下叶面喷硒,随着施硒浓度的升高,使番茄果实内总硒和有机硒含量均有所升高,并且当施硒浓度相同时,随着CO_2浓度升高,番茄果实内总硒及有机硒都有显著的提升,且800μmol·mol~(-1)处理下效果最佳。本次试验在研究了CO_2施肥对番茄硒积累及转化的同时也比较了不同CO_2与亚硒酸钠的不同组合配施下成熟果实主要营养物质含量,结果为单独施硒与CO_2以及硒与CO_2的配施均使番茄营养品质得到提升。果实内维生素C、番茄红素及可溶性总糖在组合T2L3(CO_2浓度为800μmol·mol~(-1),硒浓度为6 mg·kg~(-1))时含量最高,提升显著。在T3L2(CO_2浓度为1 000μmol·mol~(-1),硒浓度为4 mg·kg~(-1))时有较高的糖酸比。     

喀斯特地区土壤-洞穴CO_2时空迁移变化特征

为研究土壤-洞穴CO_2含量动态变化特征,选择织金洞及其岩溶表层3个样地进行监测。研究表明:土壤CO_2与洞穴CO_2变化规律具有一致性,均表现为春升、夏高、秋降,冬稳定的特征。夏季至秋季土壤-洞穴CO_2均呈上升趋势,土壤CO_2为0.13 mmol mol~(-1),洞穴CO_2为0.44 mmol mol~(-1),存在累积效应。织金洞为多进口洞穴,随着距洞口不断的深入,在灵霄殿至飞鸟觅食CO_2达到高值区为1.51 mmol mol~(-1),两端分别为:1.34 mmol mol~(-1)、1.05 mmol mol~(-1),呈现两端低中间高的分布趋势。织金洞上覆土壤CO_2含量是大气CO_2含量的22~27倍,是洞内CO_2含量的7~9倍。随着大气CO_2进入到土壤,土壤CO_2含量呈直线上升,直到60 cm处开始下降,经过基岩溶管、溶隙等进入洞穴内部。另一部分洞穴空气CO_2由大气降水-土壤水-洞穴水PCO_2转化而来,研究区为重碳酸盐钙型水和硫酸盐钙型水。研究发现:洞穴CO_2高值区自1月随时间变化分布特征为:中部→中部、前半段过渡带→前半段→前半段、中部过渡带→中部的迁移过程。这种新发现对喀斯特地区洞穴气候环境研究与洞穴开发保护具有重要的理论意义和实践指导价值。     

亚热带地区蔬菜地甲烷净交换通量研究

农田土壤是大气甲烷(CH_4)的重要源和汇,以往关于农田CH_4净交换通量的研究多关注水稻、小麦、玉米等作物,而蔬菜地的观测研究不足。本研究采用静态暗箱-气相色谱法对亚热带地区一块种植包菜的典型露天蔬菜地开展将近1年的田间原位CH_4通量观测,以揭示蔬菜地CH_4净交换通量的周年变化特征及其影响因素,估算CH_4年累积净交换通量,并定量评估CH_4净交换通量的误差。本试验在包菜地的垄上和垄间同时布设观测点进行CH_4通量观测,并对环境因子进行同步测量,观测期为2016年1月1日至12月8日。结果表明,所研究的蔬菜地为大气CH_4的微弱汇,年平均通量为(-9.9±7.0)μg(C)×m~(-2)×h~(-1),全年累积通量为-0.84kg(C)×hm~(-2),较高的土壤水分条件和高施氮量可能是导致本研究蔬菜地CH_4吸收较弱的主要原因。全年CH_4累积通量的总体误差为-48%~-16%,其中,由于通量计算方法引起的系统误差会使估算的通量偏低32%,年尺度上的随机误差大小为16%,主要来自CH_4通量的空间差异,因此可适当增加空间重复,以减小空间随机误差。研究还发现垄上的CH_4吸收通量显著高于垄间(P0.01),因此在开展农田温室气体通量观测时应兼顾垄上和垄间、种植行和行间等农田管理措施存在显著差异的区域,均布设观测点,避免对通量观测结果造成系统性偏差。     

制图尺度对CO_2浓度升高情景下旱地土壤有机碳模拟的影响

基于土壤数据库的动态模型预测未来二氧化碳(CO_2)浓度升高下农田有机碳变化是实施农业固碳的基础,但目前基于不同制图尺度土壤数据库对旱地有机碳模拟结果的影响尚不清晰,一定程度上增加了农业管理措施制定的风险性。基于此,选择江苏北部(简称"苏北地区")3.90×10~6 hm~2旱地为例,运用生物地球化学过程模型(Denitrification and Decomposition,DNDC)模拟未来CO_2浓度升高下该地区1:5万、1:25万、1:50万、1:100万、1:400万、和1:1000万制图尺度的土壤有机碳变化。结果表明:2010—2039年间CO_2浓度在目前正常增加速率(1.9ppm a~(-1))的基础上提高0.5倍、1倍和2倍,苏北旱地数据最详细的1:5万尺度年均固碳速率分别为357 kg hm~(-2)、360 kg hm~(-2)和365 kg hm~(-2)。但进一步从其他制图尺度来看,由于使用的土壤数据库不同导致有机碳模拟结果差异很大。以1:5万尺度年均固碳速率为基准,3种CO_2浓度情景处理下1:25万~1:1000万尺度的模拟误差分别在0.89%~60.55%、0.81%~60.71%和0.15%~61.02%之间,这说明未来CO_2浓度升高的大背景下我国旱地土壤有机碳模拟中选择适宜的制图尺度非常重要。     

麦田CO_2通量密度和水分利用效率研究

本文利用红外CO_2分析系统,对麦田CO_2浓度和通量密度进行观测。计算了光合作用效率和水分利用效率,分析了CO_2通量密度与净辐射、风、交换系数之间的关系,取得了满意的结果。     

大气CO2浓度升高和干旱互作对谷子光合及抗旱生理特性的影响

为明确谷子光合作用以及抗旱生理过程对高大气CO_2浓度和干旱交互作用的响应机制,在开顶式气室中(OTC)开展大气CO_2浓度和干旱交互对谷子影响的研究。设置两个CO_2浓度:环境CO_2浓度(400μmol·mol~(-1))和高CO_2浓度(600μmol·mol~(-1));两个水分处理:正常水分(70%～80%田间持水量)和干旱(45%～55%田间持水量),对高CO_2浓度和干旱互作下谷子光合气体交换参数、荧光动力学参数及抗旱相关生理指标的变化进行了研究。结果表明:高CO_2浓度可降低干旱条件下光合色素含量,加剧孕穗期谷子气孔关闭,减轻灌浆期干旱对谷子净光合速率的负效应并增加其水分利用效率。孕穗期高CO_2处理使正常水分处理下谷子气孔导度下降66.7%,而干旱处理下减少77.7%;灌浆期高CO_2使正常水分处理和干旱处理下谷子净光合速率分别增加19.0%和87.7%,水分利用效率增加37.1%和39.2%。干旱处理显著降低谷子除非光化学淬灭系数(NPQ)以外所有荧光动力学参数值,灌浆期高CO_2能缓解该作用。高CO_2处理显著减少纤维素含量和正常水分处理下过氧化物酶活性。干旱极显著升高POD活性(高CO_2浓度)及脯氨酸含量、可溶性总糖、淀粉含量(环境CO_2浓度)和纤维素含量(高CO_2浓度)。因此CO_2浓度升高能够改善谷子的PSⅡ光化学效率和提高抗氧化酶活性来增强谷子的抗旱性。     

供磷水平对平邑甜茶幼苗NO3-吸收、利用特性的影响

运用~(15)N示踪及非损伤微测技术,研究了不同供磷水平(0 mmol×L~(-1)、1.0 mmol×L~(-1)、2.0 mmol×L~(-1)、3.0 mmol×L~(-1)、4.0 mmol×L~(-1)、6.0 mmol×L~(-1)、8.0 mmol×L~(-1)、12.0 mmol×L~(-1)和16.0 mmol×L~(-1) H_2PO_4~-)对平邑甜茶幼苗NO_3~--N吸收及利用特性的影响,为提高果园氮肥利用效率提供理论依据。结果表明,在低磷水平(0~1.0 mmol×L~(-1))时,平邑甜茶根系长度、根系总表面积较小,且根尖数较少。随着供磷水平的增加,在2.0~4.0 mmol×L~(-1)磷浓度处理时,平邑甜茶幼苗生物量、根系长度、根系总表面积及根尖数显著高于其他处理。而在6.0~16.0 mmol×L~(-1)时,过量供磷抑制了根系的生长,使平邑甜茶幼苗根系长度、表面积均大幅降低,根尖数量骤降。非损伤扫描离子选择电极测试表明,当生长介质磷浓度在3.0~6.0 mmol×L~(-1)时,平邑甜茶对NO_3~-有吸收作用,并在3.0 mmol×L~(-1)磷浓度时其吸收速率最高。而在0~2 mmol×L~(-1)及8.0~16.0 mmol×L~(-1)磷浓度处理下,平邑甜茶对NO_3~-有外排作用。随供磷水平的增加,各器官从肥料中吸收分配到的~(15)N量对该器官全氮量的贡献率(Ndff)及植株氮素利用率呈现先升高后降低的趋势,4.0 mmol×L~(-1)磷浓度时植株氮素利用率最大,为42.24%,超过4.0 mmol×L~(-1)植株氮素利用率显著降低。适当充足的供磷刺激了幼苗根系生长,从而促进平邑甜茶对氮素的获取,过量的NO_3~-抑制了平邑甜茶根系的生长,同时叶片硝酸还原酶的活性受到抑制,因此其氮素吸收和利用效率较低。因此,磷浓度在3.0~4.0 mmol×L~(-1)时最有利于平邑甜茶幼苗的生长及氮素的吸收利用。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm~(-2)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m~(-2)·h~(-1)、7.82mg·m~(-2)·h~(-1)、6.57mg·m~(-2)·h~(-1)、-0.10mg·m~(-2)·h~(-1)、1.05mg·m~(-2)·h~(-1)和2.89mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m~(-2)·h~(-1)、201.78mg·m~(-2)·h~(-1)、157.14mg·m~(-2)·h~(-1)、112.06mg·m~(-2)·h~(-1)、154.60mg·m~(-2)·h~(-1)和164.02mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m~(-2)·h~(-1)、80.91 mg·m~(-2)·h~(-1)、76.49 mg·m~(-2)·h~(-1)、65.29 mg·m~(-2)·h~(-1)、67.19 mg·m~(-2)·h~(-1)和69.10 mg·m~(-2)·h~(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R~2=0.302 6,r=-0.55,P0.05)和y=0.056 5x+13.626(R~2=0.815 1,r=0.903,P0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭输入水平下春小麦农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放通量进行全生育期连续观测,并分析其影响因子。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下[0 t·hm~(-2)(CK)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2)],旱作农田土壤在春小麦全生育期内均表现为CH_4弱源、N_2O源和CO_2源。全生育期各处理CH_4平均排放通量依次为:0.005 7 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.0047 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 6 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.002 7 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.000 4 mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:0.230 5 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.144 1 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.135 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.098 9 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.125 0 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.151 3mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:0.449 2μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.447 0μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.430 3μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.391 4μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.408 0μmol·m~(-2)·s~(-1)和0.416 4μmol·m~(-2)·s~(-1)。土壤CH_4排放通量随生物质炭输入量的增加而减小;当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,N_2O、CO_2排放通量则呈显著增大趋势。各处理在5~15 cm土层平均土壤温度差异显著(P0.05),在5~10 cm土层平均土壤含水量差异显著(P0.05),土壤温度及含水量受生物质炭影响明显;且CK处理不同土层的土壤温度及含水量波动最大,生物质炭输入可在一定程度上降低不同土层土壤的水热变化幅度;N_2O、CO_2排放通量与10~15 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与20~25 cm土壤温度呈显著性正相关;CH_4平均排放通量与5~10 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与其含水量呈显著性正相关;N_2O平均排放通量与15~20 cm土层土壤温度呈显著性正相关;CH_4、N_2O、CO_2平均排放通量与0~5 cm土层土壤水分呈显著性负相关。生物质炭的输入能够减小温室气体的排放,且会因其输入量的不同而异,因此适量应用生物质炭有利于旱作农田生育期内增汇减排。     

高浓度CO_2地下泄漏对土壤微生物群落结构的影响

通过模拟高浓度CO_2在农田土壤中的地下泄漏,研究了不同浓度CO_2泄漏情景下土壤微生物多样性的变化。实验设置了400 g m~(-2) d~(-1)、800 g m~(-2) d~(-1)、1 200 g m~(-2) d~(-1)和2 000 g m~(-2) d~(-1)持续CO_2通气60 d共计4个处理,并与对照组、恢复组(2 000 g m~(-2) d~(-1)组停止通气60 d后)分期采集土壤样品,分析土壤理化性质、土壤闭蓄的气体浓度、微生物多样性指数及主要类群变化规律。结果表明,4种处理均提高了土壤中CO_2浓度,分别为1.60%、4.80%、10.80%和19.60%。土壤微生物多样性Chao指数和Shannon指数随CO_2通入量增加而减少,降幅分别达17.00%~27.80%和6.10%~9.50%。相反,非度量多维尺度(NMDS)分析显示土壤微生物β多样性在中、低浓度升高,在高、极端浓度表现为降低。拟杆菌属(Bacteroidales)相对丰度随CO_2泄漏量增加从3.09%上升至21.20%,可作为高浓度CO_2泄漏生态安全性评估的敏感性指标。基于高通量序列相似度OTU分类的RDA分析表明土壤环境因子的变化能够较好地解释微生物多样性演替。研究结果为评估和监测地下CO_2泄漏对近地表生态系统环境风险提供科学依据。     

江汉平原稻-油连作系统冠层CO2通量变化特征

采用涡度相关法,于2010年和2011年对江汉平原水稻-油菜连作田冠层CO2通量进行周年观测,研究该系统CO2源、汇的季节和日变化规律。结果表明,CO2通量的日变化特征明显,各生育期平均CO2通量日变化幅度较大。将观测期通量数据插值后得到CO2净交换通量(NEE)的逐日变化过程,油菜收割后闲置期-中稻移栽期、分蘖期、拔节-抽穗期、乳熟期的平均NEE分别为1.63、-11.86、-20.61、-4.65g.m-2.d-1;水稻收割后的闲置期、油菜苗期-现蕾期、抽薹期、开花期、绿熟期平均NEE值分别为2.18、0.43、-5.00、-11.70、-13.91g.m-2.d-1。全年稻-油连作农田生态系统净CO2吸收量为19.26 t.hm-2。     

生态修复模式对淮南矿区重构土壤CO2通量日变化的影响

[目的]探讨淮南矿区不同生态修复模式(植被类型和覆土厚度)对土壤CO_2通量的影响,以期为该区域以及相似矿区的生态修复提供理论依据及参数。[方法]采用静态箱—碱液吸收法对淮南市采煤沉陷生态修复区土壤CO_2通量进行动态测定,分析土壤CO_2通量日变化特征,以及土壤呼吸速率对地表温度、地下5cm土壤温度和土壤含水量的敏感性。[结果]不同生态修复模式下土壤CO_2通量日变化格局均表现为单峰曲线,最高峰出现在14∶00,最低值出现在6∶00,其均值大小依次为:B区(灌木林)C区(灌木林)D区(乔木林)A区(草地),且B,C与A区差异显著(p0.05),其他区之间差异不显著(p0.05)。不同覆土厚度下土壤表层CO_2通量平均值的大小依次为:40—80cm0—20cm20—40cm80—100cm。其最大值和变幅的大小顺序也遵循平均值大小顺序。4种修复模式下土壤CO_2通量与地下5cm土壤温度、地表温度均呈指数方程关系,R2值分别在0.34~0.70,0.48~0.83之间,与土壤含水量呈二次方函数关系,R2值在0.08~0.44之间。[结论]不同植被类型条件下,土壤CO_2通量大小表现为:灌木林乔木林草地;不同覆土厚度条件下,除了覆土40—80cm的样地外,土壤CO_2通量随覆土厚度的增加而减少。植被类型对土壤CO_2通量的影响较覆土厚度显著。     

淮河流域典型农田生态系统碳通量变化特征

为了准确评价农田生态系统在全球碳平衡中的作用,利用涡度相关技术对安徽省寿县冬小麦／水稻生态系统进行了碳通量的监测,并在数据校正、剔除和插补的基础上,研究生长季农田净生态系统碳交换（NEE）的变化特征。结果显示,2008年寿县农田生态系统CO2通量的日变化进程为单峰型,冬小麦和水稻最大的CO2吸收速率分别为2．45和2．48mg·m^-2·s^-1。从物候期的角度来看,冬小麦在抽穗期碳通量值最小,乳熟期最大;水稻拔节时期碳通量值最小,即固碳能力最强。冬小麦,水稻生态系统不同月份碳通量月均日变化也呈U型曲线,作物生命活动越旺盛,NEE峰值越高,夜间CO2排放则在8月份达到最高值。2008年冬小麦和水稻月平均最大日CO2吸收峰分别出现在4月和8月,分别为1．30和1．07mg·m^-2．s^-1。冬小麦生态系统NEE的日最大累积吸收量出现在4月16日．可达11．76gC·m^-2·d^-1,水稻生态系统的出现在8月3日,为10．40gC·m^-2·d^-1。冬小麦从拔节到成熟时间段内的固碳能力为326．87gC·m^-1,水稻从返青到成熟时间段内的固碳能力也达到了300．05gC·m^-2。     

克氏针茅草原生态系统生长季碳通量变化特征

植被和大气之间CO2通量的观测有助于理解陆地生态系统的碳循环及其控制机理。以中国北方典型草原克氏针茅草原为研究对象,以涡度相关法为主要技术手段,探讨了2008年生长季内克氏针茅草原净生态系统碳交换（NEE）的变化特征。结果表明,克氏针茅草原生态系统CO2通量的日变化进程可以依据高峰出现的时间分为两种,一种具有一个吸收高峰,出现在11：00左右,另一种则具有两个吸收高峰,在正午前后出现碳释放现象。2008年克氏针茅草原生态系统最大的CO2吸收速率为-0．4mg·m^-2·s^-1。克氏针茅草原在4月和10月的NEE昼夜变化比较平缓,在5—9月日间CO2吸收量和夜间CO2排放量都开始增大,出现了明显的CO2日吸收峰值,但各月的日动态格局差异较大。2008年生长季中7—9月白天碳吸收活动最强,6—9月夜间CO2释放量较大。克氏针茅草原碳通量日累积量在2008年出现了3个明显的碳吸收峰;NEE的日最大累积吸收量和最大累积释放量分别为-2．38和1．47gC·m^-2·d^-1,并且出现在植被生长最旺盛的7、8月份。研究表明,温度和水分是影响克氏针茅草原生态系统碳通量变化的重要因子。     

两种不同矮蔓型西葫芦冠层光合特性的差异分析

在日光温室自然光照下,对2个半矮蔓和2个矮蔓西葫芦品种的光合速率与光合参数的变化及光响应进行了研究。结果表明,西葫芦净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化皆呈单峰曲线,水分利用率(WUE)变化呈双峰曲线,其中半矮蔓品种不同生育期的Pn、午后Tr及WUE都高于矮蔓品种。不同矮蔓型西葫芦冠层的光合速率的差异可以用光合叶位差(PDLP)和光合时间差(PDDT)来表示,半矮蔓品种的PDLP和PDDT显著低于矮蔓品种(苗期除外),表明半矮蔓品种耐强光,植株碳同化能力强于矮蔓品种;结瓜期半矮蔓品种午后强光下叶温低于矮蔓品种,是其Pn较高的原因之一。半矮蔓品种C3的光饱和点为1265.0μmol·m-2·s-1,补偿点为30.4μmol·m-2·s-1,最大光合速率为31.4μmol·m-2·s-1,表观量子效率(AQY)为0.0524mol·mol-1,矮蔓品种D4的光饱和点为1162.5μmol·m-2·s-1,补偿点为44.8μmol·m-2·s-1,最大光合速率为25.6μmol·m-2·s-1,表观量子效率为(AQY)0.0457mol·mol-1。与矮蔓品种相比,半矮蔓品种冠层耐强光和弱光的能力强。     

高CO2浓度和剪叶疏花对水稻‘Y两优2号’ 产量形成的影响

利用稻田FACE(Free Air CO_2 Enrichment)平台,以创造世界高产纪录的超级稻组合‘Y两优2号’为试验材料,CO_2处理设环境CO_2浓度[(382.5±2.0)μmol·mol-1]和高CO_2浓度(增200μmol·mol-1)两个水平,齐穗期源库改变设对照、剪除剑叶(剪1叶)、剪除所有功能叶(剪3叶)以及相间剪除一次枝梗(疏花),研究开放条件下高CO_2浓度对不同源库处理水稻产量及其构成因子的影响。结果表明,对没有进行剪叶疏花处理的水稻(即对照)而言,高CO_2浓度使‘Y两优2号’籽粒产量平均增加12%,这主要与每穗颖花数和结实能力均略有增加有关。高CO_2浓度使剪1叶、剪3叶处理水稻的产量分别增加26%和57%,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均大幅增加有关。对齐穗期疏花处理水稻而言,高CO_2浓度导致的产量增幅与对照水稻接近。与对照相比,齐穗期剪1叶、剪3叶处理使水稻籽粒产量分别降低17%和52%,均达极显著水平,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均显著下降有关;尽管齐穗期疏花处理使水稻结实能力显著增加,但因每穗颖花数减半,产量大幅下降(-29%)。籽粒最终产量对高CO_2浓度的响应与饱粒率和所有籽粒平均粒重的响应呈显著正相关。以上结果表明,水稻齐穗期人为改变源库比例(特别是剪叶)可以改变籽粒结实能力和最终产量对高CO_2浓度的响应。     

生物炭对干旱区绿洲农田土壤呼吸的影响

为探究不同粒径秸秆生物炭添加对绿洲农田土壤CO2排放及Q10的影响,以新疆典型绿洲农田土壤灰漠土为供试材料,采用室内土柱培养的方法,研究添加＞5、1～5、0.25～1和＜0.25mm共4种粒径棉花秸秆生物炭和葡萄藤生物炭对农田土壤CO2释放的影响。结果表明：（1）试验周期内（0～85d）,添加生物炭处理土壤呼吸速率呈先增加后降低的趋势,前10d土壤呼吸增速较高;添加生物炭的土壤呼吸速率（1.27μmol·m-2·s-1）高于不添加生物炭的对照处理（1.01μmol·m-2·s-1）,棉花秸秆生物炭处理土壤呼吸速率（1.43μmol·m-2·s-1）高于添加葡萄藤生物炭处理（1.08μmol·m-2·s-1）。培养期内土壤CO2累积过程符合一级反应动力学方程,生物炭添加改变了土壤CO2潜在排放量、周转速率和半周转期。（2）添加棉花秸秆和葡萄藤两种生物炭处理与土壤CO2累积排放量（y）分别符合y=7.51x+88.53和y=2.68x+75.85的线性关系（x为生物炭粒径）。（3）添加生物炭处理土壤呼吸速率与空气温度和土壤温度显著相关,棉花秸秆生物炭处理土壤呼吸速率与温度的相关性高于葡萄藤生物炭处理,土壤温度敏感系数随粒径的减小而增加。综合土壤呼吸速率和温度敏感系数考虑,建议绿洲农田施用1～5mm中等粒径生物炭。     

不同氮效率基因型冬小麦物质生产对CO2浓度升高的响应研究

采用开顶式气室,以不同氮效率基因型冬小麦品种"小偃6号"(氮低效)和"小偃22号"(氮高效)为供试材料,通过盆栽方法,研究不同施氮水平下大气CO2浓度倍增对冬小麦叶面积、株高、生物量和产量的影响。结果表明,在CO2浓度倍增条件下,施氮后氮高效小麦基因型"小偃22号"穗长、株高显著高于氮低效小麦"小偃6号",但叶面积、茎长则相反。施氮水平、基因型和大气CO2浓度水平均不同程度地影响冬小麦生物量、产量及产量构成。同一施氮条件下,大气CO2浓度倍增使两种氮效率基因型冬小麦产量均显著增加,但增加量不尽一致:N1[0.15 g(N).kg-1(土)]处理时,氮低效"小偃6号"和氮高效"小偃22号"产量分别增加90.5%和52.9%,N2[0.30 g(N).kg-1(土)]处理时分别增加73.9%和93.6%。同一施氮条件下,大气CO2浓度倍增使两种氮效率基因型冬小麦地上部、根系、总生物量、每盆穗数、穗粒数和产量也均显著增加。从不同施氮水平看,大气CO2浓度倍增下(750μmol.mol–1)两种氮效率基因型冬小麦地上部、总生物量、穗粒数和产量均表现为N2>N1>N0。说明在该试验条件下,CO2浓度倍增及氮肥投入对作物生长及产量形成存在显著正交互效应。因此,在未来大气CO2浓度增加条件下,增加氮肥投入应有利于促进作物对大气CO2浓度升高的正效应,增加冬小麦的物质生产及提高产量。     

大气CO2浓度的升高、施氮及土壤水分对春小麦干物质积累和氮吸收的影响

Spring wheat (Thiticum aestivum L.cv.Dingxi No.8654) was treated with two concentrations of atmospheric CO2 (350 and 700 μmol mol^-1),two levels of soil moisture (well-watered and drought) and five rates of nitrogen fertilizer(0,50,100,150,and 200 mg kg^-1 soil) to study the atmospheric CO2 concentration effect on dry matter accumulation and N uptake of spring wheat.The effects of CO2 enrichment of the shoot and total mass depended largely on soil nitrogen level,and the shoot and total mass increased significantly in the moderate to high N treatments but did not increase significantly in the low N treatment.Enriched CO2 concentration did not increase more shoot and total mass in the drought treatment than in the well-watered treatment.Thus,elevated CO2 did not ameliorate the depressive effects of drought and nitrogen stress.In addition,root mass decreased slightly and root/shoot ratio decreased significantly due to CO2 enrichment in no N treatment under well-watered condition.Enriched CO2 decreased shoot N content and shoot and total N uptake;but it reduced root N content and uptake slightly.Shoot critical N concentration was lower for spring wheat grown at 700 μmol mol^-1 CO2 than at 350μmol mol^-1 CO2 in both well-watered and drought treatments. The critical N concentrations were 16 and 19 g kg^-1 for the well-watered treatment and drought treatment at elevated CO2 and 21 and 26 g kg^-1 at ambient CO2,respectively. The reductions in the movement of nutrients to the plant roots through mass flow due to the enhancement in WUE (water use efficiency) and the increase in N use efficiency at elevated CO2 could elucidate the reduction of shoot and root N concentrations.