菜稻菜轮作模式对土壤Cd形态分布的影响研究

菜稻菜轮作模式是由广东省农业科学院提出的一种高效利用并能改善土壤环境的耕作模式。为探讨菜稻菜模式对农田土壤重金属的影响,以蔬菜连作、水稻连作作为对照,在东莞市开展大田试验,研究菜稻菜模式下土壤Cd各赋存形态的分布特征、变化规律以及农作物可食部分对Cd含量的影响。结果表明,菜稻菜轮作和蔬菜连作对Cd全量及赋存形态无明显影响,水稻连作处理能降低耕层土壤Cd全量、可交换态、可氧化态、残渣态含量;土壤中Cd大多以活性较高的形态存在,各赋存形态的含量高低顺序为可交换态可还原态可氧化态残渣态,土壤中Cd可还原态能与可氧化态、残渣态进行相互转化;水稻对Cd的富集能力要远高于蔬菜,在推广菜稻菜模式时要慎重考虑水稻Cd的超标风险。     

基于水文连通性的流域输沙量评估——以堵河流域为例

水文连通性是指泥沙、营养盐等各种物质以水为载体,在空间异质景观或斑块间进行迁移、传输或扩散的便利程度,对流域产沙具有重要影响。为评估基于水文连通性模拟流域输沙量的可行性,以堵河流域为研究对象,分析了1990—2010年流域土壤侵蚀、水文连通性的时空变化特征,并以此估算了流域输沙量。结果表明:1990—2000年流域土壤侵蚀模数与连通程度不断增加,连通性等级主要由低和中低连通性转变为中高和高连通性。2000—2010年流域连通程度和土壤侵蚀模数均呈现不断减小的趋势。此外,输沙量估算值与实测值具有显著的线性关系(R²=0.92),但由于未考虑水库、湖泊等对泥沙输移的拦截效应,输沙量估算值要高于实测值,后续研究需将其纳入模型以更准确地评估流域输沙量。研究结果对于提高模型的适用性以及理解流域泥沙输移过程具有重要意义。     

氮钾配施对冬油菜角果皮光合作用及光合器官氮分配的影响

  【目的】  角果皮作为典型的非叶器官,其光合作用不仅是油菜(Brassica napus L.)光合作用的重要补充,更是生育后期产量建成的重要碳源。我们研究了氮、钾营养及氮钾配施对冬油菜角果形态、角果皮光合特性、光合器官氮分配的影响及光合氮利用效率(PNUE)差异机制。  【方法】  采用双因素田间试验,设4个施氮量(N 0、90、180、270 kg/hm2,分别以 N₀、N₉₀、N₁₈₀、N₂₇₀表示),两个钾用量(K₂O 0、120 kg/hm2,分别以K₀、K₁₂₀表示),试验共计8个处理:N₀K₀、N₀K₁₂₀、N₉₀K₀、N₉₀K₁₂₀、N₁₈₀K₀、N₁₈₀K₁₂₀、N₂₇₀K₀、N₂₇₀K₁₂₀,每个处理3次重复。在角果期测定角果形态参数、净光合速率(A_n)、角果皮氮钾养分含量、光合氮利用效率（PNUE）以及最大羧化速率(V_cmax)等相关光合、生理参数,并计算角果皮氮素在光合器官(羧化系统、电子传递系统和捕光系统)的分配比例。  【结果】  与N₀K₀处理相比,氮钾配施处理单株角果数增加了1.7～3.0倍,角果长和角果面积分别提高了12.1%～30.2%和9.9%～43.8%。在不同氮肥施用量下,施钾后角果皮氮含量平均降低了19.5%;在不同施钾量下,氮肥施用后角果皮钾含量平均降低了20.9%。氮钾配施处理角果皮气孔导度(g_s)、叶肉导度(g_m)、V_cmax及A_n较N₀K₀处理平均提高了11.1%、158.8%、88.2%和115.0%。与N₀处理相比,施氮后角果皮光合系统氮库平均增加了51.1%,但羧化系统(N_cb)和电子传递系统(N_et)中氮分配比例分别下降了8.4和2.5个百分点,PNUE降低了21.1%;相反,施钾后角果皮光合氮库和分配比例分别较K₀处理提高了28.7%和15.6个百分点,其中N_cb和N_et氮库分别提高了35.9%和31.4%,PNUE增幅高达65.7%。与N₀K₀处理相比,尽管氮钾配施对角果皮光合系统氮分配比例的提升作用较小,但光合系统氮库容量增加了90.7%,远高于单施氮肥或钾肥对角果皮光合氮库的提升幅度。PNUE与角果皮钾含量和光合系统中各组分氮分配比例呈极显著正相关关系,而与角果皮氮含量及氮钾比呈显著负相关。  【结论】  氮钾配施一方面提高了角果皮光合面积、协调氮钾营养平衡、降低CO₂传输阻力,另一方面增加了角果皮光合氮库、改善了光合系统中氮分配比例,从而提高了角果光合能力、优化了PNUE。因此,在实际生产中氮钾肥要合理配施,最大化个体光合潜能,进而提高群体生产力达到增产增效的目的。     

基于CSLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征

以湖北省为研究区,利用CSLE模型计算1990—2015年的土壤侵蚀模数,借助GIS空间分析方法揭示多时期土壤侵蚀的时空变化特征。结果表明：（1）湖北省主要为微度侵蚀,其次为轻度侵蚀,中度侵蚀及以上等级侵蚀所占面积较小,轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积25年间分别减少11 267.0,497.6,176.9,307.7,313.7 km²,减幅分别为27.39%,13.85%,11.79%,24.88%和56.04%。（2）总侵蚀面积先减再增后持续减少,其中极剧烈和剧烈侵蚀面积下降明显。侵蚀强度在不同时期的变化呈现空间异质性。1990—1995年、2000—2005年和2010—2015年土壤侵蚀以好转为主,土壤侵蚀强度降低区域1990—1995年集中在恩施、咸宁,1995—2000年集中在恩施、十堰,2000—2005年集中在神农架林区、宜昌市和秭归县周边,2005—2010年集中在黄冈和黄石市,2010—2015年集中在神农架林区和宜昌市;其中旱地与裸地好转情况最为明显。在1995—2000年和2005—2010年土壤侵蚀加剧,土壤侵蚀强度加剧区域1990—2000年集中在神农架局部地区,2000—2005年集中在十堰市,2005—2010年集中在竹溪县;2010—2015年集中在恩施市、宣恩县和鹤峰县,其中林地与旱地表现最为明显。土壤侵蚀主要变化区域表现在25年间,坡度<8°区域轻度以上等级侵蚀面积逐年增加,这与人类活动对地表负面扰动（生产建设项目、坡耕地农业生产、其他人类活动导致的土地利用类型转换）等主要集中在地形较为平缓的区域有很大关系。坡度在8°~35°区域轻度以上等级侵蚀面积明显减少,主要表现在退耕还林和水保工程治理的实施取得成效明显。     

油-稻轮作制中供氮水平对作物及土壤氮磷钾含量的影响

田间试验条件下探究了不同供氮水平(0、90、180、270、360 kg/hm2)对油(华油杂9号)-稻(丰两优香1号)轮作下作物及土壤中氮磷钾含量的影响。结果表明,油菜生育前期氮磷钾积累量无显著变化,120 d后氮磷钾积累量随施氮量增加而增加,各处理差异显著。磷素积累量在直播180 d后呈先增加后降低趋势,以180 kg/hm2处理积累量变化最大,与270、360 kg/hm2处理相比无显著差异。水稻氮积累量随施氮量增加而增加,但270 kg/hm2与360 kg/hm2处理无显著差异,而磷钾积累量呈先增加后降低趋势,磷素积累量以270 kg/hm2处理最大,180、270、360 kg/hm2处理下,钾积累量在整个生育期内无显著差异,说明在油菜季施用较高氮肥来保证油菜对氮磷钾吸收基础上,后季水稻适当减少氮肥用量便可保证其对氮磷钾的吸收;从整个轮作周期农田氮磷钾平衡状况看,除不施氮肥外,其他处理农田土壤氮素均处于盈余状态,盈余量随施氮量的增加而增加,各处理在投入相同磷钾肥情况下,土壤磷素盈余量随施氮量增加呈降低趋势,施氮量为270、360 kg/hm2时,磷素出现亏缺,不同氮处理的农田钾素均处亏缺状态,且亏缺量随施氮量增加而增加。     

土壤环境中的小分子有机酸及其环境效应

小分子有机酸是土壤环境中一类重要的活性物质。土壤中的小分子有机酸主要来源于植物根系的分泌、动植物残体的分解、微生物的分泌与合成、土壤中有机物的转化等,其组成比较复杂,主要为脂肪族和芳香族羧酸,且在土壤中的含量较低(小于10 mmol/kg)。土壤中的小分子有机酸具有重要的环境效应,除对土壤中重金属的迁移、毒性和生物有效性有影响外,同时还对有机污染物的迁移、转化和降解也有一定的影响,其作用机制不同。本文对土壤环境中的小分子有机酸的来源、种类及其环境效应等进行综合阐述,并对小分子有机酸的进一步研究进行展望。     

菹草对微污水中重金属复合污染的净化效果

采用小型围隔中的沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.)研究其对微污水中Cd2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+等重金属复合污染的累积和去除效果。结果表明:在有沉水植物菹草生长的情况下,上覆水中重金属去除效果明显高于没有菹草生长时的情况;菹草对不同重金属有着不同的吸收富集能力,对重金属Cd2+、Mn2+、Ni2+具有超积累的富集作用,其中对Mn2+的富集作用最为显著,即菹草是一种喜锰和耐锰的水生植物;菹草不同部位重金属积累量也大不相同,菹草茎叶对Cd2+的单位富集能力很强,新叶中Cr3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Mn2+等重金属单位含量高于老叶、根部和茎。     

湖北省绿肥种植技术要点

本文根据湖北省种植业结构和气象特征,对绿肥种植技术进行了总结,指导农民充分利用冬闲田种植绿肥,减少化肥施用量,达到"以小肥换大肥",提高土壤肥力。     

氮肥配施下不同C/N作物残渣还田对红壤温室气体排放的影响

氮肥配施能够促进还田秸秆的分解,为了解其对不同C/N秸秆还田下温室气体排放的影响,采用培养实验方法,研究了油菜饼(C/N为4)、玉米秸秆(C/N为28)、水稻秸秆(C/N为41)和小麦秸秆(C/N为71)等4种不同C/N植物残渣在不同量氮肥(无氮、低氮和高氮)配施下对红壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果显示,氮肥配施增加了不同植物残渣的CO2-C累积排放量,且仅在高C/N的小麦秸秆处理中发现存在显著性差异,在低氮和高氮下CO2-C累积排放量分别达到1 271.44、1 212.83 mg·kg-1,显著高于无氮肥配施的883.40 mg·kg-1。土壤N2O累积排放量最大的为油菜饼处理组,低氮量的配施进一步增强了N2O的产生,其累积排放量达到5 550.42μg·kg-1,显著高于无氮肥配施的4 430.44μg·kg-1,然而当氮肥施用量进一步增加时却抑制了N2O的排放(3752.84μg·kg-1)。氮肥配施并未显著影响玉米秸秆和小麦秸秆处理组的N2O累积排放量。在培养期内,每一个处理均表现为CH4的吸收现象,氮肥施用能够增加土壤对CH4的累积吸收量,但差异显著性仅在对照和油菜饼处理中发现。     

氮水平对水稻植株氮素损失的影响

利用15N差值法,在溶液培养条件下研究了不同氮肥水平对水稻植株氮损失的影响,并就影响水稻氮损失的因素进行了分析。结果表明,对前期正常供氮的水稻幼苗做为期10 d的不同氮(N 04、0、801、60 mg/L)处理,水稻植株生物量未受显著影响,表明前期吸收氮可维持水稻生长。但是,随着供氮水平的提高,叶片及根的含氮量显著增加,而15N的丰度却显著下降,叶片15N的丰度显著高于根。说明高氮处理增加了水稻植株吸氮量并稀释了前期吸收的15N,而且根系累积的氮向地上部转移。缺氮(N 0 mg/L)与过量供氮(N 160 mg/L)均显著增加植株氮的损失率,而适量供氮(N 80 mg/L)则氮肥利用率显著提高。水稻的生长期显著影响植物氮的损失率,在N 80 mg/L的条件下,随着水稻生长期的延长,植株氮损失从11.6%增加到22.3%。同时,随着供氮水平的增加,叶片中NH4+-N含量和谷草转氨酶(GOT)活性均显著增加,叶片组织pH也随之增加。表明植物体内铵浓度增加而引起的氨挥发是导致植物氮损失增加的原因之一。