坡耕地土壤有机碳再分布特征及其迁移累积平衡

利用137Cs和飞灰示踪技术,研究坡耕地黑土近50年和近100年来土壤再分布过程,计算坡耕地土壤有机碳(SOC)迁移和累积平衡。结果表明:利用SOC的深度分布特征鉴定坡脚和坡足原始埋藏土壤的表面分别位于地表下70和80cm,其埋藏层的SOC含量分别比与其接壤的上覆土层SOC含量高5.2和0.4gkg。坡顶、坡肩和坡背均遭受侵蚀,年平均侵蚀的土壤厚度为0.2、5.0和2.2mmyr。坡脚和坡足部位飞灰到达的深度分别为70和80cm,与埋藏层表面相吻合。坡脚飞灰出现于埋藏A层之中,表明沉积区在蒸汽机车开始使用前已被开垦为农田(或已有侵蚀和堆积发生)。根据137Cs和飞灰分布深度构建了不同年代的坡型,结果表明侵蚀部位剥蚀的土壤多堆积在坡脚和坡足,且搬运的土壤物质先累积于坡脚,随着景观坡度变缓,土壤累积逐渐向坡足过渡。研究区(1m宽)坡顶、坡肩和坡背近百年来由于土壤侵蚀共失去683kgSOC,其中60%(418kgSOC)沉积在坡脚和坡足等低洼部位,其中有257kgSOC是近50年累积的。     

硬粒小麦缺失4A蜡质蛋白对直链淀粉含量及淀粉品质特性的影响

为了明确硬粒小麦缺失不同Wx蛋白对直链淀粉含量的效应和Wx-B1 缺失型(缺失4A蜡质蛋白)的淀粉特性,利用SDS-PAGE电泳分析技术对1个硬粒小麦F2分离群体(来源于以硬粒小麦品系B413Wx-B1缺失型为母本、PI435045Wx-A1缺失型为父本的杂交组合)的102个单籽粒进行了Wx蛋白的筛选,并测定了其中72个单籽粒(其中Wx-B1 缺失型21粒,Wx-A1 缺失型10粒,正常型41粒)的直链淀粉含量;同时测定了11个Wx-B1 缺失型和7个正常型硬粒小麦品系面粉的直链淀粉含量、膨胀势和RVA黏度.结果表明,硬粒小麦2对Wx基因的分离符合9∶3∶3∶1的分离模式,Wx-B1 缺失型籽粒的直链淀粉含量比正常型低4.78%.Wx-B1 缺失型的面粉直链淀粉含量比正常型低5.76%,RVA高峰黏度和膨胀势比正常型分别高116.02 RVU和3.69 g/g.相关分析表明,直链淀粉含量与RVA高峰黏度和膨胀势均呈极显著负相关.     

小麦品种抗梭条花叶病性的遗传研究

以抗梭条花叶病的宁麦9 号、苏麦3 号、宁麦7 号及高感梭条花叶病的扬麦5 号、扬麦158、宁9415 为亲本,配制成13 个组合,在田间病圃鉴定了亲本、F1 、F2 和回交后代对小麦梭条花叶病的抗性表现。结果表明,小麦品种对梭条花叶病的抗性为细胞核遗传,这一性状受1～2 对基因控制,宁麦9 号和苏麦3 号各含有2 对抗病基因,宁麦7 号含有1 对抗病基因。抗病性为显性,感病性为隐性。并提出通过常规育种手段选育抗梭条花叶病的小麦品种是可行的     

小麦收获指数遗传及其与农艺性状的相关分析

利用8个不同收获指数小麦品种双列杂交的F1及其亲本,探讨小麦收获指数的遗传及其与主要农艺性状的相关。结果表明:宁麦9号收获指数的一般配合力最好,能极显著地提高杂种后代的收获指数;小麦收获指数的遗传符合加性-显性模型,受加性和显性效应的作用,显性程度为完全显性到超显性;控制收获指数遗传的增效等位基因为显性,增减效等位基因频率在亲本中的分配无明显差异;扬麦9号和郑9023具有最多控制收获指数遗传的显性基因,收获指数可能受1对主效基因的控制,狭义遗传力较高。相关分析表明,收获指数与株高、主穗长、每穗粒数、千粒重、生物量呈极显著正相关。     

小麦纹枯病抗性QTL分析

小麦纹枯病是世界性的小麦重要病害之一,培育和使用抗病品种是减轻纹枯病危害最经济和有效的手段。为了挖掘更多的小麦纹枯病抗性QTL用于小麦标记辅助育种,本研究构建了CI12633和扬麦158重组自交系群体,采用二代测序方法开发SNP分子标记,并对群体中的94个家系进行基因型分析,构建遗传连锁图;采用牙签接种和病麦粒接种的方法鉴定重组自交系群体纹枯病抗性,进而对小麦纹枯病抗性QTL进行定位。结果显示,构建的遗传连锁图包含3 355个分子标记,遗传距离为2 510.66 cM,共有31个连锁群,均能分配到相应的染色体;在5A(2)、6A、1B、2B、3B、4B、5B、6B(2)、7B、1D、2D(2)、4D和7D染色体共发现16个与小麦纹枯病抗性相关的QTL,单个QTL可解释9.0%～26.8%的表型变异;除了7B染色体的QTL来源于感病品种扬麦158,其余QTL均来自抗病品种CI12633;3B、7D和5A(Chr5A_564101963)染色体的QTL与已有报道一致,其余均为新发现的QTL。发现的QTL和紧密连锁分子标记为今后小麦抗纹枯病分子标记辅助育种以及抗纹枯病基因的克隆提供帮助。     

坡耕地黑土有机碳空间异质性及其格局

在250m×100m研究区域上以10cm间隔网格采样,用地球同步技术卫星自动聚焦水准仪测定采样点位置及坡度,用重铬酸钾—硫酸容量法测定SOC含量。用地统计学理论(半方差函数及Kriging插值)对SOC数据进行分析,结果表明坡耕地SOC在不同方向上存在很大的空间异质性。不同土层SOC的空间相关性存在很大的差异,随着土壤深度增加空间相关性减弱,主要原因是土壤发生因素,尤其是地形因素起着决定性作用。施肥,纵向打垄及耕翻等土壤管理方式降低了SOC空间的相关性,使其随机性增强,SOC呈均一化方向发展。用克立格(Kriging)插值法绘制坡耕地SOC含量分布图,发现SOC含量与地形及土壤发生过程尤其是土壤再分布过程密切相关。坡肩部位侵蚀最为严重,SOC含量最低;坡度相似的坡顶和坡背SOC含量相近。就整个研究区来看,高含量的SOC转变为中等含量和低含量的SOC,充分揭示SOC在量上的变化机理。     

免耕对黑土春夏季节温度和水分的影响

通过田间定位试验,研究免耕与常规耕作对东北黑土区玉米和大豆生长早期土壤温度和水分的影响。研究结果表明:播种前,由于免耕与常规耕作(秋翻)覆盖率和含水量不同,免耕处理的玉米和大豆小区土壤的白天5cm地温均低于常规耕作处理,夜间差异不大;相同深度的玉米和大豆秋翻处理土壤日平均温度分别比免耕高0. 7℃和0. 5℃;随土壤深度的增加,土壤温度的差异逐渐减小。播种后,除了下午免耕5cm地温略低于秋翻外,下午至夜间免耕的10cm和15cm地温,均略高于秋翻的土壤温度。这是由于免耕下土壤水分增高引起的土壤热容量加大,从而缓解夜间降温和寒流影响,减缓土壤温度下降的结果。播种前,免耕处理的玉米和大豆地土壤水分分别比秋翻处理高2. 4%和1. 8%。播种后的一个月期间,免耕大豆土壤含水量比秋翻高2. 3%。初步的研究结果表明,免耕可以在一定程度上缓解春季黑土墒情不好的问题,这对保证出苗和幼苗的健康生长非常重要。     

利用燃煤飞灰作为时间标记物评价坡耕地黑土侵蚀物质和有机碳的再分配

燃煤飞灰(以下简称飞灰)作为时间标记物克服了放射性同位素137Cs示踪方法不能鉴定大气核爆炸之前的土壤再分布过程这一缺陷。本文利用土体中的飞灰研究坡耕地黑土有机碳的时空再分布特征。尝试建立飞灰在土壤中分层的方法,根据飞灰和土壤有机碳(SOC)随土壤深度的分布特征鉴定土壤堆积厚度,以及堆积土壤的相对年代。结果表明:用飞灰示踪技术鉴定的埋藏土壤表层与SOC含量随深度变化确定的埋藏表层吻合较好,景观中低洼部位在飞灰出现前就有一定的土壤堆积。各地貌部位坡肩侵蚀最为严重,有机碳含量最低;坡顶坡度较小,侵蚀微弱;坡脚和坡足发生沉积。土壤沉积速率在1.01~5.56mm a-1之间。研究结果还表明堆积部位埋藏层的SOC含量较高,说明有相当数量的有机碳被隐遁在目前的耕作层之下。因此,在评价农田土壤作为大气CO2“源”或“汇”时应该考虑景观中土壤物质迁移和埋藏作用的影响。     

黑土坡耕地侵蚀和沉积对物理性组分有机碳积累与损耗的影响

以侵蚀和沉积过程明显的黑土坡耕地为研究对象,通过测定不同地形部位表层和典型剖面土壤不同粒级的水稳性团聚体、颗粒态有机碳（POC）以及团聚体结合态有机碳含量,探讨土壤侵蚀和沉积对土壤有机碳（SOC）损失、迁移和累积过程的影响。研究结果表明：上坡三个侵蚀部位表层土壤大团聚体、矿质结合态有机碳（MOC）以及团聚体结合态有机碳含量随侵蚀速率增加而减小;沉积部位（尤其是坡脚）POC含量和POC/SOC较低,而MOC含量和MOC/SOC较高。始终处于沉积状态的坡脚部位,各粒级有机碳组分的深度分布均表现出土壤累积和埋藏特征,并随着粒级的减小累积现象趋于明显。上述结果反映了土壤侵蚀优先使与细颗粒和微团聚体结合的SOC迁移流失,并在低洼的沉积区累积;埋藏层中的侵蚀物质（如微团聚体、颗粒态有机质）通过深埋作用和重新团聚作用形成稳定的大团聚体,最终促进SOC的固定。     

坡耕地黑土活性有机碳空间分布及生物有效性

以一东北黑土区典型漫岗坡耕地为研究对象，测定不同侵蚀程度地形部位的活性碳组分，以分析土壤侵蚀对活性碳组分的影响以及沉积区侵蚀碳的归宿。研究结果表明：各地形部位表层黑土（0～20cm）水溶性有机碳（WSOC）含量介于14．6～20．0mg／kg之间，低于总SOC含量的0．15％WSOC在沿坡迁移的同时，向下淋溶也很显著。MBC含量为121．5～583．6mg／kg，占总SOC的1．0%～4．7％。Min—C变化范围为52．8～115．3mg／kg，土壤Min-C差异主要集中在表层。土壤侵蚀显著降低侵蚀部位表层土壤Min-C、WSOC和MBC含量，沉积区土壤MBC、Min—C含量及其商值较高，而WSOC却无显著累积。相关关系表明，表层土壤Min—C、WSOC和MBC均于总SOC含量呈显著正相关。初步的研究结果认为侵蚀物质的输入增加沉积区表层土壤微生物活性和土壤碳的矿化潜力，常年处于氧化环境中的侵蚀碳可能被矿化而难以累积。