有机酸对红壤磷素吸附特性的影响

以不同供磷水平的旱地红壤为材料,探讨了柠檬酸、酒石酸和草酸对红壤磷素吸附特性的影响。试验结果表明,经有机酸培育后的红壤磷的吸附曲线与Langmuir方程吻合性很好,相关系数可达0.949~0.999。有机酸可使磷的吸附曲线类型发生转变,柠檬酸可使土壤磷的吸附等温线由第Ⅱ类型转化为第Ⅲ类型,酒石酸可改变CK与NPK处理的吸附类型,而草酸没有影响。柠檬酸可使土壤的Xm降低30%~75.3%,以PM处理中的降低程度最大。酒石酸和草酸却在不同程度上使土壤的Xm增大,二者可使Xm分别增加0.8~2.3倍和0.1~0.3倍。三种有机酸均可减小平衡常数K值,提高土壤磷素的吸附饱和度,对磷素吸附特征值的影响程度大小顺序为:柠檬酸>酒石酸>草酸。在磷素利用率低的红壤中,增施有机肥或配施有机肥是提高土壤磷素生物有效性的最佳途径。     

增温对不同作物秸秆在土壤中分解速率的影响及模拟

  【目的】  研究增温对不同作物秸秆在土壤中分解速率的影响。  【方法】  于2019年11月至2020年10月进行两个生长季的田间填埋试验,观测增温和对照处理下玉米、红薯、大豆秸秆在夏熟作物生长季的分解率以及冬小麦、大蒜、油菜秸秆在秋熟作物生长季的分解率,并以秸秆初始碳含量、氮含量、碳氮比、木质素含量模拟不同处理下不同作物秸秆的分解速率系数。利用模型模拟得到的分解速率系数k值进一步模拟增温和对照处理下不同作物在填埋后不同天数的剩余秸秆质量,将剩余秸秆质量的模拟值与观测值进行回归分析以评估模型模拟效果。  【结果】  增温对玉米、红薯、冬小麦秸秆初期分解率具有显著(P < 0.05)促进作用,而对这3种作物秸秆在其他时间段的分解率无显著影响。增温对油菜秸秆在整个生长季的分解率具有显著(P = 0.029)促进作用。增温对大豆、大蒜秸秆在整个生长季的分解率无显著(P > 0.05)影响。增温对6种作物秸秆分解速率系数均无显著(P > 0.05)影响,而不同作物秸秆分解速率系数之间存在显著(P < 0.05)差异。无论是对照还是增温条件下大蒜秸秆分解速率系数均最高,而大豆秸秆分解速率系数最低,大蒜秸秆分解速率系数超过大豆秸秆2倍。以不同作物秸秆碳含量(C)、氮含量(N)、碳氮比(C/N)、木质素含量(L)为因变量,采用多元线性回归,可得不同处理下不同作物秸秆分解速率系数的模拟方程 (k = ?1.073C+7.315N+0.223C/N?0.004L+33.900),该方程可模拟92.1% (R2 = 0.921, P < 0.001)的秸秆分解速率变异,描述模拟值和观测值之间关系的线性回归方程斜率非常接近1∶1线。利用模拟得到的秸秆分解速率系数k值对本研究填埋试验中观测的不同填埋天数后的剩余秸秆质量进行验证分析,可见增温和对照处理下不同作物剩余秸秆质量模拟值和观测值具有非常好的一致性(R2 = 0.922,P < 0.001),表明该模拟方程可有效模拟秸秆分解动态。  【结论】  增温比对照显著增加了玉米、红薯和冬小麦秸秆在分解初期的分解率,并增加了油菜秸秆在整个生长季的分解率,但对大豆、大蒜秸秆在整个生长季的分解率没有显著影响。作物秸秆的分解速率系数可用秸秆碳氮含量、木质素含量以及碳氮比进行模拟,用分解速率系数的模拟方程可有效估算对照和增温处理下不同作物秸秆在填埋后不同天数的剩余秸秆质量。     

低温对早稻幼穗分化期叶片生理特性的影响及其与产量的关系

为了探讨低温("小满寒")对早稻幼穗分化期水稻叶片生理特性及产量性状的影响,本研究以30℃/25℃为对照,利用人工气候室进行试验,研究低温(22℃/17℃)下水稻叶片的生理生化变化特征,并分析其与产量之间的灰色关联度。结果表明,随低温处理时间的延长,水稻光合色素呈先上升后下降趋势,并在处理后4 d达最大值。水稻光响应曲线的最大光合速率、光饱和点及光能初始利用效率均随着低温胁迫时间的增加逐渐下降,而光补偿点则呈上升趋势。在荧光参数方面,光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ电子传递效率(ETR)及PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)呈先下降后上升的趋势,而非光化学淬灭系数(qN)则随着胁迫时间的延长于处理6 d达最大值。叶片SOD活性、POD活性、MDA含量和可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趋势,而CAT活性随着胁迫时间的延长逐渐下降。另外,水稻产量、穗长、结实率、成穗率及千粒重等均随低温处理时间的延长而减少。通过灰色关联度分析各个性状与产量之间的关联度,依次为每穗实粒穗长二次枝梗数一次枝梗数千粒重CAT活性,且其关联度均大于1。CAT活性、光能初始利用效率、光饱和点、ETR、Fv/Fm及叶绿素a/叶绿素b等生理生化指标也与产量关联度较高,可作为低温影响下产量评价与估算的指标。     

不同遮阴处理下施肥对水稻生长及生理特性的影响

太阳辐射减弱是气候变化的重要特征之一,研究太阳辐射减弱对水稻生产的影响,探讨通过施肥能否减缓太阳辐射减弱对水稻生长及生理代谢影响,具有重要的生产实际意义。采用田间模拟试验探讨了不同生育期遮阴条件下施用复合肥和施用硅肥对水稻生长和光合生理特性的影响。采用3因素3水平正交试验设计,遮阴设3水平,即不遮阴（S0,遮阴率为0）、开花-成熟期遮阴（S1,遮阴率为64%）和分蘖-成熟期遮阴（S2,遮阴率为64%）;施用复合肥（N-P₂O₅-K₂O）设3水平,即100（F1）、200 kg·hm^-2（F2）和300 kg·hm^-2（F3）;施用硅肥设3水平,即不施硅（R0）、钢渣200 kg·hm^-2（R1）和钢渣400 kg·hm^-2（R2）。结果表明,遮阴降低水稻株高、叶面积指数（LAI）和胞间CO₂浓度（Ci）,降低产量。与S0对比,S1、S2分别降低产量43.99%和54.24%。S1增加净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）,降低叶绿素含量（SPAD值）,S2则增加SAPD值和Tr,降低分蘖数、Pn和Gs;施用复合肥可提高水稻株高、分蘖数、SPAD值、Pn和Tr,降低Ci和Gs。与F1相比,F2处理下LAI降低10.13%,F3则增加12.13%。与F2相比,F3处理下株高、分蘖数、SPAD值、Pn增加1.28%、8.21%、4.16%、7.64%,Tr则降低0.64%;施用硅肥可提高LAI、Pn、Gs和Tr,降低SPAD值和Ci。与R0相比,R1处理下株高和分蘖数减少1.27%和5.00%,R2处理下则增加0.50%和13.77%。研究认为,模拟太阳辐射减弱条件下,施用复合肥300 kg·hm^-2和硅肥400 kg·hm^-2,可有效减缓遮阴对水稻植株生长和光合作用的不利影响,保持较高产量。     

电子供体对土壤中多氯代有机化合物厌氧脱氯作用研究进展

多氯代有机化合物(PCOCs)是环境中典型的污染物,其高毒性和持久性使其对生态环境造成严重危害。土壤是PCOCs的主要贮存场所,探索土壤中PCOCs加速降解机制至关重要。氯原子强烈的吸电子性使PCOCs很难在自然条件下发生氧化降解,而在厌氧条件下,PCOCs较易获得电子同时脱去氯取代基,使其毒性和持久性大大降低。本文重点综述PCOCs厌氧脱氯过程中电子供体的作用,比较几种常用电子供体(零价金属、有机物、非金属元素)的还原脱氯效果及其作用机制,最后展望了土壤中PCOCs还原脱氯降解的下一步研究方向。     

短期培养下抑制剂烯丙基硫脲对土壤硝化作用及微生物的影响

硝化抑制剂烯丙基硫脲（ATU）对土壤硝化作用及温室效应的影响及机理尚不清楚。本研究采集典型旱地土壤,进行21天室内微宇宙培养,探究了氮肥与不同剂量ATU（分别为氮素用量的1%, 5%, 10%, 15%和20%）配施对土壤硝化作用及N2O和CO2排放通量的影响,并通过实时荧光定量PCR和高通量测序16S rRNA基因技术监测硝化微生物群落变化,同时与传统硝化抑制剂双氰胺（DCD）进行了保氮减排效果的对比。结果表明,与未施加氮肥的对照相比（CK）,单施氮肥（N）显著提高了土壤硝化强度并促进了N2O排放。DCD能显著抑制硝态氮和N2O的积累,抑制效率分别为68.6%和93.3%。而低浓度ATU对土壤硝化作用无影响,仅在高浓度具有抑制效应,且抑制效率最高仅为14.7%。所有ATU处理N2O排放量均显著降低,降幅为60.3～68.2%,仍远高于DCD处理。处理间N2O和CO2的综合温室效应强弱顺序为N>ATU+N>DCD+N≈CK,且不同ATU施用量处理之间差异不显著。相关分析发现氨氧化细菌（AOB）,而不是氨氧化古菌（AOA）和全程氨氧化细菌（Comammox）,与土壤硝态氮积累和N2O排放显著正相关,与土壤pH显著负相关。高通量测序结果表明Nitrosovibrio tenuis类型AOB对氮肥诱导的硝化过程起主导作用。除此之外,ATU和DCD还能显著提高Cupriavidus,并降低Patulibacter、Aeromicrobium、Actinomycetospora、Defluviicoccus和Acidipila等微生物属在群落中的相对丰度。该研究为深化土壤碳氮循环理论,合理使用硝化抑制剂以及减缓温室气体排放提供科学依据。     

不同品种水稻开花量估算模型

以粳稻、籼稻和不育系3个类型10个水稻品种为试验材料,观测其逐日开花率和逐时开花率、每日始花穗数和开花总颖花数。利用正态分布函数模拟单穗理论开花率,并考虑温度、湿度、降水量、日照时数对开花率的影响,建立了开花率差值的逐步回归方程,进一步估算群体开花量的动态变化。结果表明,水稻的花期、花时性状主要由品种的遗传特性决定。粳稻的开花率峰值最明显,出现时间为11:48-12:22,开花历期较长,平均为7.7d;籼稻的峰值出现时间为9:36-10:53,开花历期平均为6.0d;不育系的开花率峰值不明显,开花历期平均为7.0d。研究同时表明,气象条件会改变水稻的开花习性,使逐日和逐时开花率相对差值分别在-16.85%~28.78%和-66.88%~95.03%的范围内波动,其中籼稻和不育系对气象条件的变化敏感程度较高,多数品种的开花率差值与温度、湿度的相关系数通过了0.05或0.01水平的显著性检验。因此,考虑气象条件对开花率的影响,可明显提高单穗开花量的拟合效果,有助于完善群体开花量模型。研究结果对掌握水稻开花生物学特性、了解气象条件对水稻开花习性的影响以及为水稻杂交育种和雄性不育系研究提供依据具有积极意义。     

不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P〈0.01）,且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。     

不同温度处理下水稻高光谱及红边特征分析

通过田间试验,测定了3个温度处理下2个品种的水稻冠层不同生育期高光谱反射率及水稻叶片叶绿素含量等生物物理参数,对水稻叶绿素浓度与温度进行了相关分析,并对不同生育期不同温度处理下水稻冠层光谱的变化规律及红边特征进行了对比.结果表明:叶绿素浓度随温度升高而下降,水稻均在孕穗期近红外肩区的反射率达到最大,其反射率随温度胁迫的加深而下降,但晚上增温情形除外.国稻6号(杂交稻)在不同生育期不同温度处理下的光谱曲线差异比武运粳7号(粳稻)明显.国稻6号在抽穗期红边面积和红边幅值达最大值,在孕穗期红边位置达最大值;除晚上增温情形外,武运粳7号在孕穗期3个红边参数达最大值,受高温胁迫后,红边位置向短波方向移动.     

基于WOFOST模型的苏南地区春小麦种植适应性分析

[目的]研究春小麦在苏南地区的种植适应性,为增加该地区周年粮食生产的稳定性提供理论依据.[方法]基于2016—2017年的田间分期播种试验和WOFOST作物生长模型(简称WOFOST模型),采用数值模拟方法,分析江苏南部代表地区南京地区1—4月不同播期春小麦的生长发育动态和产量表现.以1980—2010年气象数据驱动WO-FOST模型,对春小麦产量进行动态模拟,分析最佳播期,并计算最佳播期的适宜播种量.[结果]在1—4月随着播期的推迟,春小麦的生育期长度缩短,其中出苗—开花期阶段最大缩短23 d,开花—成熟期最大缩短8 d,出苗—开花阶段缩短的时间大于开花—成熟阶段,导致春小麦叶片和茎秆的干物质积累量明显减少,产量降低.在冬小麦无法播种的条件下,南京地区春小麦的适宜播种时间为1月1—20日,在该时间段内播种,合理的播种量为180 kg/ha,最高产量为4124.80 kg/ha,生育期长度为146 d,对下季水稻种植和生长无影响.[结论]在苏南地区种植春小麦具有可行性,在冬前无法正常播种冬小麦的情况下,可将种植春小麦作为备选方案.