低温胁迫时间对4种幼苗生理生化及光合特性的影响

以盐肤木(Rhus chinensis)、假连翘(Duranta repens)、老鸭嘴(Thunbergia erecta)和葛藤(Pueraria lobata)4种幼苗为试验材料,研究了人工模拟下的低温胁迫环境(6 ℃)对幼苗叶片生理生化及光合特性的影响。结果表明:(1) 随低温胁迫的延长,假连翘幼苗的叶绿素含量先升后降,其余3种幼苗持续下降,低温解除后均显著回升;4种幼苗的脯氨酸含量持续上升或波动;葛藤幼苗的可溶性蛋白质含量先升后降,其余幼苗显著上升, 且低温解除后有所增加;4种幼苗叶片可溶性糖含量以及丙二醛含量呈增加趋势,SOD活性持续上升或先升后降。低温解除后,盐肤木幼苗的SOD活性略有上升,其余幼苗显著下降。(2) 随低温胁迫的延长,4种幼苗的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)均持续下降,假连翘的胞间CO₂浓度(C_i)持续上升,其余幼苗先降后升。低温解除后4种幼苗叶片P_n、G_s、T_r均有不同程度的回升,C_i有不同程度的下降。低温胁迫和恢复48 h期间,4种幼苗的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量的增加和SOD活性的稳定或增加,减轻了幼苗叶片细胞的膜脂过氧化程度, 维持了细胞膜的完整性,是幼苗对低温胁迫适应性反应的重要调节机制。恢复48 h时的P_n、G_s和Tr均有不同程度的回升,C_i有不同程度的下降,说明4种幼苗有一定的抗寒能力。(3)用主成分分析法分别对生理生化指标和光合生理指标进行分析,均得出4种幼苗的抗寒性顺序为葛藤>盐肤木>老鸭嘴>假连翘,这一结果可为采矿石废弃地生态恢复的植物筛选提供科学依据。     

荒漠区植物光合器官解剖结构对水分利用效率的指示作用

植物生理功能的发挥以结构为基础,因此,植物光合器官(叶片或同化枝)解剖结构会对水分利用效率(WUE)有一定的指示作用。通过对黑河流域优势种灌木光合器官的解剖特征和表征WUE的稳定碳同位素比率(δ¹³C)进行分析,试图从解剖结构的角度为荒漠植物WUE寻求一个有效的指示指标。结果显示:(1)除花棒外,轴状光合器官植物的δ¹³C值均高于叶状。(2)不同荒漠植物光合器官及不同组织厚度变化范围较广,叶厚度(Tl)或轴直径(Da)、角质层厚度(Tc)、表皮厚度(Te)、栅栏组织厚度(Tp)、海绵组织厚度(Ts)、贮水组织厚度(Ta)的最大值分别约为最小值的6.9、5.8、11、4、3.5和3.5倍。荒漠区多数轴状光合器官植物的Da以及Te高于叶状。(3)所研究优势种灌木的δ¹³C值与Tl或Da之间存在极显著的正相关关系(r=0.719,P<0.01),与不同组织厚度(Tc、Te、Tp、Ts和Ta)之间相关性不显著。由此可知,从植物光合器官的解剖结构来看,荒漠区植物的WUE可以用Tl或Da来表征,叶片越厚,越有利于植物高效利用水分,且轴状光合器官植物的WUE高于叶状。     

不同降水及氮添加对浙江古田山4种树木幼苗光合生理生态特征与生物量的影响

氮沉降和降水变化的不确定是目前全球变化背景下亚热带地区倍受关注的热点生态学课题,因此,探究降水变化及氮添加对亚热带森林植物生理生态特征及生长的影响可以为探讨全球变化背景下中国亚热带森林动态变化机制及保护和管理提供实验依据。在野外自然条件下,设置了3a的降水与氮添加控制实验,研究降水变化与氮添加对亚热带树木幼苗秃瓣杜英(Elaeocarpus glabripetalus)、枫香(Liquidambar formosana)、木荷(Schima superba)、青冈(Cyclobalanopsis glauca) 生理生态特征及生长的影响。降水处理有3个水平:自然降水(对照,CK),增加30%降水(+H)及减少30%降水(－H);氮素处理有两个水平:自然状态(对照)及添加NH₄NO₃ 10g·m^-2·a^-1(+N)。由于亚热带地区土壤pH值偏低,大多数植物生长可能会受到土壤有效磷的限制而非氮限制,所以探讨在亚热带地区氮添加是否会影响树木的光合生理生态特征及生长,同时讨论降水变化与氮素的交互作用对4种树木幼苗的光合特征及生长的影响。实验结果表明:降水与氮素对树木光合生理生态特征及生长是有一定影响的。10 g·m^-2·a^-1 NH₄NO₃氮添加水平可以提高4种树木幼苗叶片叶绿素含量(P<0.05)、光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)(P<0.01)、光化学性能指数(PI_ABS)(P<0.01)以及净光合速率(P<0.05),4种树木幼苗总生物量在氮添加后显著提高了33.06%(P<0.01),因此古田山亚热带常绿阔叶林氮添加可以提高植物的光合性能,促进植物生长;降水变化对树种生理生态特征及总生物量的影响相对氮添加的影响较小,但是在古田山亚热带地区干季,降水对净光合速率(P<0.05)、气孔导度和蒸腾速率(P<0.001)的影响均达到显著水平,同时发现气孔导度对降水的变化更加敏感;降水与氮素的交互作用对树木光合生理生态特征(除PI_ABS)及总生物量的影响均没有达到显著水平(P>0.05);不同树种间生理指标的差异是由树种生物学特性差异造成,不同树种间总生物量的差异受到氮添加与降水的影响,并且达到极显著水平(P<0.01)。     

水因子对东北铁线莲光合特性的影响

【目的】研究水因子对东北铁线莲光合特性的影响。【方法】采用室外盆栽法,在东北铁线莲生长季节设3种供水处理(312,468和624 mm),研究水分供给量对东北铁线莲净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)和水分利用效率(WUE)日变化的影响。【结果】水分供给量为312,468 和624 mm时,P_n日均值为分别为2.83,4.05和3.56 μmol/(m²·s),三者间差异显著（P＜0.05）;不同水分供给量东北铁线莲Pn出现了“光合午休”现象,呈明显双峰曲线。供水量为468 mm处理东北铁线莲日平均G_s与供水量为312和624 mm处理间存在显著差异(P＜0.05)。供水量为312 mm处理的日平均T_r和WUE与供水量为624 mm处理间的差异极显著(P＜0.01)。不同供水量对C_i和L_s日平均值均未产生显著影响。【结论】东北铁线莲的“光合午休”现象主要由非气孔因素引起;吉林省东北铁线莲规模种植区应选择在东北铁线莲生长季节降水量达468 mm 的地区。     

24个白蜡品种（系）生长及光合适应性灰色关联度评价

探讨伊犁地区引种白蜡生长状况和光合特性规律,为进一步引种白蜡良种筛选提供理论依据。以22个引种白蜡和本地小叶白蜡、大叶白蜡为研究对象,常规方法测定其生长量和光合参数。采用灰色关联度分析法对参试对象生长状况、光合适应性进行综合评价。结果表明：参试白蜡Pn日变化以单峰曲线为主导,部分存在光合午休现象,11-X、15-X、927、欧洲白蜡和园蜡1号P_n值全天较高。T_r日变化全部为单峰曲线,峰值主要集中在15:00左右,大叶白蜡全天T_r值较低,M-3、欧洲白蜡T_r日均值较大。WUE日变化呈先降低后缓慢上升趋势,鲁蜡3号水分利用效率最高,为2.8 μmol·mol^-1,金枝白蜡WUE日值最低,为1.4 μmol·mol^-1。灰色关联度分析结果显示园蜡1号、鲁蜡3号、11-X、鲁蜡2号、鲁蜡6号和15-X等参试白蜡综合适应性较优,美国白蜡1号、SQL和秋紫蜡适应性较差,其他品种（系）适应性居中,且各指标与参试白蜡适应性关联程度大小为树高>P_n>胸径>WUE>地径>冠幅>T_r。     

晴空条件下光合有效辐射中散射辐射的测量模型

为了解决散射辐射地面测量中难以摆脱遮光装置的问题,本研究通过调整传统的直接测量方法,拟建立晴空条件下的散射辐射估算模型。具体方法是,选择晴朗无云的天气条件,在美国华盛顿州普罗瑟市郊无绿色植物覆盖的空旷场地上测试07:30—19:30(间隔15 min)的北向局部散射辐射数据(PAR_f-N)和总体散射辐射数据(PAR_f)。测试同时拍摄天空图像,并计算其灰度特征值(H)和颜色特征值(B)。结果分析表明:1)PAR_f-N与PAR_f之间呈指数函数关系,决定系数r²为0.768;2)天空图像的H值与PAR_f之间呈三次函数关系,r²为0.688;3)结合PAR_f-N、H和B值,及常见气象因素,构建多元线性回归模型,最优模型引入了7个变量,其校正和预测相关系数及校正和预测均方根误差分别为0.951、0.958和27.897、25.526。研究表明该估算模型可在较大程度上提高预测性能及其稳定性。     

甘蔗光合指标与抗旱性关系研究

 利用因子分析方法研究了甘蔗叶片净光合速率（P_n）、胞间CO₂浓度（C_i）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、水分利用率（WUE）、PSⅡ原初光能转换效率（F_v/F_m）、PSⅡ潜在活性（F_v/F_o）等光合参数与抗旱性的关系。结果表明,通过因子分析将7个甘蔗光合性状指标用2个因子表示,累加方差贡献率达到87.6%。因子l主要是反映F_v/F_o,P_n,F_v/F_m,G_s,T_r对甘蔗品种抗旱性起支配作用;因子2中,C_i,WUE对甘蔗品种抗旱性起主导作用。甘蔗参试品种的因子分析结果与农艺性状基本一致,表明利用因子分析甘蔗光合性状指标是可行的。     

喀斯特适生植物土人参的光合日变化

为探明喀斯特适生植物土人参光合作用日进程特征及其关键影响因子,为土人参的科学栽培提供理论依据,采用Li 6400光合作用测定系统测定土人参叶片光合生理生态特性及环境因子日变化,并进行系统分析。结果表明,一天中,土人参气孔导度（G_s）为3峰曲线;胞间CO₂摩尔分数（C_i）大致为“V”字型曲线;蒸腾速率（T_r）为双峰曲线;水分利用效率（WUE）与光能利用效率（LUE）早间最高,总体上逐渐下降。土人参净光合速率（P_n）日进程大致表现为双峰曲线,第1峰（峰值9.82 μmol·m^-2·s^-1）出现在9:00左右,第2峰（峰值9.25 μmol·m^-2·s^-1）出现在16:00左右,光合“午休”现象较为明显。相关分析、回归分析及通径分析表明,土人参P_n与空气相对湿度（RH）、G_s、T_r以及光合有效辐射（PAR）显著正相关,而与C_i显著负相关;光合“午休”的原因主要为气孔关闭引起的气孔限制因素;G_s、C_i及T_r是P_n的关键影响因子,G_s影响最大,C_i与T_r次之。     

兴安落叶松天然林蒸腾特征及其影响因素研究

【目的】了解兴安落叶松(Larix gmelinii)林分日蒸腾变化及其对环境因子的响应,进一步阐明环境条件调控林分蒸腾的机理。【方法】以兴安落叶松林为研究对象,在2018年生长季6—8月份对样地内林木根据胸径大小划分为3个径级,每个径级选取一株样树,利用热探针技术测定其树干液流密度,经尺度扩展得到林分蒸腾量,同步观测太阳净辐射量（R_n）、空气温度(T_a)、相对湿度（RH）、土壤含水量(SWC)、光合有效辐射量（PAR）等环境因子,利用Pearson相关分析、主成分分析、多元回归拟合等方法分析林分蒸腾对环境因子的响应,基于脱耦联系数（Ω）与林分日内蒸腾变化曲线确定太阳净辐射量（R_n）和水汽压亏缺（VPD）主导林分蒸腾的时段。【结果】（1）6—8月兴安落叶松林分日蒸腾量为0.41～1.44 mm,各月日蒸腾量均值为7月（0.85 mm）＞8月（0.65 mm）＞6月（0.64 mm）。（2）Pearson相关分析发现,影响林分日蒸腾量的环境因子主要为R_n、T_a、SWC,相关系数绝对值大小分别为SWC（0.657）＞T_a（0.383）＞R_n（0.318）。（3）通过主成分分析将影响兴安落叶松林分蒸腾的环境因子综合为植物生长因子(WS、SWC、PAR)、水分变化因子(R_n、RH、SWC)、日蒸腾量驱动因子(T_a、R_n),日蒸腾量驱动因子中T_a和R_n对林分日蒸腾量的贡献率大小表现为R_n（61.36%）＞T_a（38.64%）。（4）基于脱耦联系数与林分蒸腾量日内变化曲线得到R_n主导林分蒸腾的时间段为05：30—13：00,VPD主导林分蒸腾的时间段为13：00至翌日02：50。【结论】影响兴安落叶松林分日蒸腾量的环境因子主要为R_n和T_a,在日内尺度上影响林分蒸腾的环境因子是R_n和VPD,且二者主导的时段不同。     

水分对番茄不同叶龄叶片光合作用的影响

以番茄品种"金棚1号"为材料,采用盆栽方式,按照蒸腾蒸发量(ET)的50%、75%、100%和125%作为补充灌溉量研究了不同水分下番茄结果期叶片气体交换特性和光响应特征参数随叶龄的变化。结果表明:番茄叶片随着叶龄的增加,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)逐渐降低,水分利用效率(WUE)呈先上升后下降趋势;叶龄为18 d 和29 d的叶片最大净光合速率(P_max)随灌溉量的增加均先增加后降低,分别在75%ET和100%ET处理达到最大值。叶龄为38 d和47 d的叶片P_max均以125%ET处理最大。表观量子效率(α)随叶龄的增大也先升高后下降,在叶龄为38 d 时最大;番茄叶片的光饱和点(LSP)随叶龄的加大而减小。不同水分处理下不同叶龄叶片的光响应特征参数为:叶片在叶龄为18 d时,P_max为20.64-26.73 μmol·m^-2·s^-1,α为0.0518-0.0556;叶龄为29 d时,P_max为11.00-24.24 μmol·m^-2·s^-1,α为0.0522-0.0594;叶龄为38 d 时,P_max为11.77-18.18 μmol·m^-2·s^-1,α为0.0619-0.0693;叶龄为47 d时,P_max为9.09-18.17 μmol·m^-2·s^-1,α为0.0538-0.0606。随叶龄加大,增加补充灌溉量有利于延缓叶片光合能力的降低。气孔限制是水分影响番茄叶片光合作用的主要因素,气孔限制与非气孔限制因素是番茄叶片Pn随叶龄变化的原因。     

秸秆和植被覆盖对江苏滨海盐土土壤盐分变化的影响

研究秸秆覆盖和植被（田菁）覆盖条件下滨海盐土土壤水盐的动态变化规律,为沿海滩涂盐碱地脱盐改良提供依据。本研究以含盐量6.98 g·kg^-1的滨海盐土为研究对象,设置秸秆覆盖和种植田菁2种覆盖处理,以裸地为对照,研究不同覆盖处理对滨海盐土土壤含水量和土壤盐分动态变化的影响。结果表明：秸秆覆盖下的土壤含水量（27.58%）显著高于田菁覆盖（26.70%）和裸地（26.61%）,后两者差异未达显著水平。处理1年后0~20、20~40 cm土层的秸秆覆盖、田菁覆盖和裸地不同处理间土壤含盐量的差异均达显著或极显著水平;秸秆覆盖处理的脱盐率为田菁覆盖处理的2倍。回归分析表明裸地和田菁覆盖下土壤盐分含量与累积降雨量的关系可用二次多项式拟合,田菁覆盖下的淋洗方程（EC_a/EC_i与D_w/D_s间的关系）可用三次多项式拟合;而秸秆覆盖条件下土壤盐分含量与累积降雨量的关系、淋洗方程均表现为指数函数关系y=ae^bx（P<0.01）。秸秆覆盖条件下滨海滩涂0~40 cm土层脱盐80%需要386.8 mm的累积降雨量。结果表明秸秆和植被覆盖技术在江苏滨海盐土可获得较好的脱盐效果,具有较好的应用前景。     

秸秆隔层对盐碱土水盐运移及食葵光合特性的影响

在内蒙古河套灌区通过微区试验,研究了秸秆深埋(S)、上盖秸秆下埋秸秆(简称上秸下秸,S+S)、上盖地膜下埋秸秆(简称上膜下秸,P+S)和地膜覆盖(对照,CK)4种耕作措施对0-40 cm土层水盐运移及食葵光合特性的影响。结果表明:(1)不同措施对土壤水盐调控的效果与作用时期差异较大。P+S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度较低,控盐效果显著;S+S仅在苗期能保墒控盐,但控盐效果比P+S差,后期出现水减盐增现象,保墒控盐效果也不佳;S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度最高,控盐效果最差;CK在整个生育期内土壤水分含量变化不大,而盐分含量较高,控盐效果也不明显。(2)不同措施对土壤水盐运移调控程度的差异,导致食葵光合特性也有明显变化。与CK、S、S+S相比,P+S由于其较低的盐溶质浓度环境,明显改善了其光合特性,在苗期、蕾期和花期能提高净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr),增加气孔导度(Gs),降低胞间CO₂浓度(Ci),从而使其作物长势和干物质积累明显高于其它措施。综合试验结果,P+S是内蒙古河套灌区盐碱地改良中优选的控抑盐耕作措施。     

不同光照条件下大叶黄杨叶生理生态特征的研究

[目的]研究不同光照条件下大叶黄杨叶片的生理生态特征。[方法]选择了河北农业大学西校区2块样地的大叶黄杨,通过近2个月的观测,测定样本叶片的长和宽、叶绿素含量等,并对对结果进行统计分析,比较不同光照对大叶黄杨叶片包括叶形态、气孔数量、含水量特征的影响。[结果]光强减弱,气孔数量减小、叶绿素含量增加、含水量增加;阴面大叶黄杨叶片叶绿素含量高于阳面,阳面叶绿素a/b的值高于阴面。[结论]叶片叶绿素含量变化幅度可判断植物对光照强度的敏感程度。     

覆盖方式对干热河谷区枣园土壤温度和树体光合特性及果实品质的影响

为研究不同覆盖方式对枣园土壤温度、树体光合特性及果实品质的影响,设置清耕(CK)、人工种植花生(T_1)、黑麦草(T_2)、树枝秸秆碎屑(T_3)、人工种植黄豆(T_4)、黑膜(T_5)6种土壤管理模式处理,采用主成分分析综合评价,筛选最佳土壤管理方式。结果表明:7月份,与CK相比,各处理对不同土层土壤温度均有明显的降温作用,在5 cm土层,T_4分别较T_2、T_5、CK降低2.87%、10.96%、12.77%,而T_5较明显地增加土层土壤温度。不同覆盖方式均不同程度地提高叶片净光合速率,T_4处理最为显著,在6、7、8月份较CK分别提高21.67%、40.05%、36.08%;且T_4处理对维生素含量、可溶性糖含量、枣果横径的影响显著高于其他处理,较CK分别增加25.00%、10.70%、9.45%。对16个指标进行相关性与主成分分析,提取3个主成分后的综合分析结果表明,不同覆盖方式对枣树的效果为T_4T_1T_5T_3T_2CK。综上所述,采用人工种植黄豆覆盖处理是促进甘肃白龙江干热河区枣园最佳的土壤管理方式。     

Alternate row mulching optimizes soil temperature and water conditions and improves wheat yield in dryland farming

Straw mulching allows for effective water storage in dryland wheat production. Finding a suitable straw mulching model that facilitates wheat growth was the objective of this study. A 2-year field experiment was conducted to investigate the effects of two straw mulching patterns(FM, full coverage within all the rows; HM, half coverage within alternate rows) and two mulching rates(4.5 and 9.0 t ha~(–1)) on soil moisture, soil temperature, grain yield, and water use efficiency(WUE) of winter wheat in northern China, with no mulching(M0) as the control. Results showed that mulching increased the soil water storage in all growth stages under high mulching rates, with a stronger effect in later growth stages. Water storage under the HM model was greater in later stages than under the FM model. Soil water content of HM groups was higher than that of FM groups, especially in surface soil layers. Evapotranspiration decreased in mulched groups and was higher under high mulching rates. Aboveground biomass during each growth stage under the HM model was higher than that under M0 and FM models with the same mulched rate, leading to a relatively higher grain yield under the HM model. Mulching increased WUE, a trend that was more obvious under HM9.0 treatment. Warming effect of soil temperature under the HM pattern persisted longer than under the FM model with the same mulching rates. Accumulated soil temperature under mulched treatments increased, and the period of negative soil temperature decreased by 9–12 days under FM and by 10–20 days under HM. Thus, the HM pattern with 9.0 t ha–1 mulching rate is beneficial for both soil temperature and water content management and can contribute to high yields and high WUE for wheat production in China.     

4℃胁迫过程中大叶黄杨和北海道黄杨叶片抗寒生理生化指标的变化

以大叶黄杨（Euonymus japonicus Thunb．）和北海道黄杨（Euonymus japonicus．CV．‘CuZhi’）的扦插植株为试验材料,测定4℃低温胁迫过程中,叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性以及脯氨酸和丙二醛含量的变化。结果表明,大叶黄杨和北海道黄杨叶片POD活性随低温胁迫时间延长先升后降,并在低温胁迫的第2天达到最高值;在低温胁迫过程中,两种植物叶片SOD活性随低温胁迫时间延长而逐渐升高;在低温胁迫过程中,北海道黄杨叶片CAT活性明显高于大叶黄杨,大叶黄杨叶片MDA含量明显高于北海道黄杨;而且大叶黄杨叶片脯氨酸含量变化明显,北海道黄杨叶片脯氨酸含量较稳定。     

沟垄集雨种植模式下灌溉量对关中地区冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探讨在灌溉区沟垄集雨模式对冬小麦产量和水分利用效率及土壤水热特征的影响设置田间试验。试验设置沟垄集雨种植(R)和传统平作(F)2种种植方式,每种种植方式下设置0 m3/hm~2(N)、400m3/hm~2(L)、1 200m3/hm~2(M)和2 000m3/hm~2(H)4种灌水量。结果表明:同一灌溉量下沟垄集雨种植0~10cm土层的土壤温度在小麦生长前期较平作高,同时沟垄集雨种植模式0~100cm土层的平均含水量在拔节期、开花期较平作种植高,其具有较好的蓄水保墒作用。各处理的总耗水量随灌溉量增加而增加,表现为RHFHRMFMRLFLRNFN。沟垄集雨种植能促进小麦对土壤水分的利用,显著提高小麦产量,在小麦全生育季不灌溉、灌溉量为400、1 200和2 000m~3/hm~2的情况下,沟垄集雨种植处理产量分别较平作相同灌溉量处理高41.52%、70.00%、27.54%和14.35%。同时在8个处理中RM、RL处理的水分利用效率最高。因此,通过发挥沟垄集雨种植蓄水保墒以及改善水分分配的作用能够在灌溉农区小麦生产上达到节水增产增效的效果。     

不同覆盖方式对黄土高原地区苹果园土壤 有机碳组分及微生物的影响

【目的】研究不同覆盖方式对黄土高原地区苹果园土壤有机碳各组分及微生物群落活性的影响。【方法】通过野外果园定位试验,分层采集0—100 cm土层的土样,对麦草覆盖、起垄黑地膜覆盖及清耕3个不同处理方式下,土壤有机碳各组分及微生物群落功能多样性进行研究。【结果】麦草覆盖可显著增加0—60 cm土壤总有机碳（TOC）、颗粒有机碳（POC）、轻质有机碳（LFOC）、易氧化有机碳（ROC）和可溶性有机碳（DOC）含量,在1—3年内随着覆盖年限的增加而增加,其中在0—20 cm土层中TOC含量每年约增加1.9 g•kg-1,而微生物量碳（MBC）的含量表现出逐年降低的趋势。起垄黑地膜覆盖的土壤TOC含量低于对照,而POC、LFOC、ROC、DOC、MBC的含量高于对照,但均随着覆盖年限的增加而降低,3年后0—20 cm土层中TOC含量降低0.91 g•kg-1。麦草覆盖和黑地膜覆盖处理的微生物群落碳源利用率（AWCD）、微生物群落Shannon 指数（H）和微生物群落丰富度指数（S）均高于对照处理,同样也表现出逐年降低的趋势,其中覆膜处理下降更加剧烈。【结论】麦草覆盖提高了土壤有机碳各组分的含量,而起垄黑地膜覆盖逐年降低有机碳各组分含量。两处理开始均可提高土壤微生物群落碳源利用率、微生物群落的丰富度和功能多样性,但同样出现了逐年降低的趋势,而覆膜处理降低得更加迅速。     

旱作地膜玉米密植增产用水效应及土壤水分时空变化

【目的】干旱缺水是黄土高原旱作农业最大的限制因素,研究覆膜、增密和品种对旱作玉米增产和水分利用的影响,有助于揭示未来旱作粮食持续增产与水环境的关系。【方法】试验于2012—2015年在黄土高原丘陵沟壑区的宁夏彭阳进行,在全膜双垄沟(FPRF)和半膜平铺盖(HPFC)2种种植方式下,选择耐密中晚熟先玉335和吉祥1号及不耐密早熟酒单4号3个杂交种,低密度(4.5万株/hm~2)、中密度(6.75万株/hm~2)和高密度(9.0万株/hm~2)3个水平,随机区组设计,玉米连作定位观测。采用烘干法监测不同降水年型玉米生育时期0—200 cm土层土壤水分,通过Surfer软件绘制土壤水分等值线图,研究旱作覆膜连作玉米产量、水分利用效率(WUE)及土壤水分时空变化。【结果】在地膜覆盖条件下各因素对旱作玉米产量和水分利用的影响达到极显著或显著水平,对籽粒产量和WUE的影响顺序依次为降水年型密度覆膜方式品种,降水年型从干旱、正常、丰水年的变化,玉米产量由7.72和8.79 t·hm~(-2)增加到11.86和11.15 t·hm~(-2),但WUE最高值并不在降水较多的年份,而在正常年型。密度由4.5万株/hm~2增加到6.67万株/hm~2,耗水量、产量、WUE增加10.6 mm、20.0%和3.45 kg·mm~(-1)·hm~(-2),但密度从6.67万株/hm~2增加到9.0万株/hm~2时,耗水量不再增加,而产量和WUE提高12.0%和2.97 kg·mm~(-1)·hm~(-2);FPRF处理较HPFC处理平均增产15.72%,WUE提高21.09%;耐密中晚熟品种吉祥1号和先玉335较耐密性弱早熟品种酒单4号增产15.46%—24.45%,WUE提高13.35%—15.55%。在全膜双垄沟种植条件下,玉米生育期内土壤剖面水分含量始终高于半膜平覆盖种植,尤其是玉米灌浆期0—200 cm土层多蓄积了50—90 mm的土壤水分,在严重伏旱年份发挥了明显的抗旱增产作用。不论降雨年型如何,4年期间全膜双垄沟播玉米产量增加和WUE提高并没有多消耗土壤水分,土壤深层未形成低湿层,也未观察到增密增产对土壤剖面水分循环的负效应,而干旱年份半膜平铺盖形成了一个土壤水分8%的明显干土层,并且随着玉米生长时间的推后干土层厚度增加、范围扩大。【结论】在目前地膜覆盖和生产平均密度5.3万株/hm~2基础上,"全膜双垄沟播+耐密品种+增密1.5万株/hm~2"是年降雨450 mm以上旱作区玉米持续增产和水分高效利用的技术关键,增密增产不会导致土壤深层形成干土层。     

不同坡位火力楠人工林水源涵养能力的比较

通过野外调查和试验测定,研究了不同坡位火力楠人工林林冠层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤层的水源涵养能力差异。研究表明:(1)不同坡位火力楠人工林不同层次持水量表现为土壤层>林冠层>凋落物层>林下植被层,林分总持水量主要集中在土壤层,0-60 cm土层持水量占林分总持水量的98%以上;(2)下坡位火力楠人工林林冠层、林下植被层、凋落物层生物量最大,其次为中坡位,上坡位则最低;(3)下坡位火力楠人工林林冠层、林下植被层、凋落物层及土壤层最大持水量最大,上坡位最低;(4)下坡位火力楠人工林综合水源涵养能力最大,其次为中坡位和上坡位。