长期施肥对典型壤质潮土中汞的影响

利用典型壤质潮土上的田间试验,分析长期不同施肥处理条件下土壤中汞(Hg)含量的变化,探讨了Hg在该类型农田生态系统中的来源、去向及累积趋势。结果表明,经过长期不同施肥处理,Hg在表层土壤(0 ~ 20 cm)中的含量呈现先增加后减少的趋势,不同处理间则表现为NPK≈NP≈PK≈OM+NPK(有机肥及无机肥各占一半)＞OM(有机肥)＞NK≈CK(对照,不施肥)。Hg在土层中以向下迁移为主,0 ~ 40 cm土层中Hg的含量变化明显,但底层土壤(40 ~ 60 cm)中的含量变化较小。Hg在次表层土壤(20 ~ 40 cm)中的持续累积是表层土壤中Hg的重要去向,也致使Hg的生态风险更为隐蔽。Hg在壤质潮土中的含量,主要受到磷肥、有机肥、及灌溉水的影响,受到氮肥和钾肥的影响相对较小。其中,磷肥的施用是目前造成Hg在壤质潮土中累积的主要原因。     

基于GIS的黄淮海平原典型潮土区土壤重金属积累研究

以黄淮海平原典型潮土区——河南省封丘县为例,基于GIS数据统计分析方法和地统计学空间插值方法,其目的是为了:(1)明确土壤重金属Cr、Hg、As、Cu、Zn的当前含量水平及其历史变化趋势;(2)通过与潮土自然背景值(背景值)、国家土壤环境质量标准一级标准(一级标准)和绿色食品产地环境质量标准(绿色标准)的比较,阐明各重金属元素符合不同标准的土壤面积及其空间分布;(3)在上述研究基础上采用内梅罗综合指数法定量评价基于一级标准的土壤重金属综合环境质量及其县域分布.结果表明,5种重金属含量平均值除Hg与背景值相当外,其余均略高于背景值而远低于一级标准,除As外,土壤Cr、Hg、Cu、Zn含量均有随年限增加的趋势;占全县土壤总面积98％以上的Cr、As、Zn含量,100％的Hg含量,91％以上的Cu含量符合一级标准,超过99％以上的土壤符合绿色标准;基于一级标准的内梅罗综合指数进一步表明封丘地区土壤综合环境质量良好,仅有不足3％的土壤受到轻度污染.表明就重金属污染角度,当前状况下的封丘土壤适宜种植各类农作物,但个别超过绿色标准的地点应引起重视并及时采取防治措施.     

不同深度土壤水分对黄淮海封丘地区小麦的贡献

作物水源是土壤—植物—大气连续体(Soil Plant Atmosphere Continuum,SPAC)中水分循环及节水农业的重要研究方面。传统方法很难确定不同水源对作物的贡献。本研究通过封丘地区冬小麦田间试验和稳定性氢氧同位素技术,建立了线性混合模型和δD-δ18O曲线的耦合模型,并采用该耦合模型计算了各水源对各生育期冬小麦的贡献。结果表明:各水源对冬小麦的贡献随着生育期的变化而变化。分蘖、返青和拔节期冬小麦的主要水源为表层土壤水,且对各层土壤水分的利用随着深度的增加而减少;在孕穗期,冬小麦对80 cm处土壤水利用最多;开花期80和180 cm处土壤水是冬小麦的重要水源;乳熟期40和80 cm土壤水分分别贡献了47.5%和39.5%。地下水在孕穗期和开花期对冬小麦的贡献较大,分别为9.0%和16.4%。     

不同灌溉处理对玉米生长及水分利用效率的影响

通过温室试验,研究了不同灌溉处理对玉米的生长状况,生理特性及产量和水分利用率的影响。结果表明,充分灌溉处理(FI)的植株株高、茎粗与叶面积长势优于其它处理,而地上部分及根系的干物质累积量低于其它处理。相同的灌溉量条件下,分根交替灌溉处理(PRD)的植株产生的脯氨酸含量高于调亏灌溉处理(DI),说明PRD处理能够使植株提高渗透调节能力。在产量构成中,FI处理的植株产量最高,PRD 75%(灌水量为充分灌溉的75%)处理的植株产量略低于FI处理,二者差异不显著,其次为D I75%处理(灌水量为充分灌溉的75%)。尽管FI处理的植株绝对产量最高,但是以牺牲水分利用率为代价的,而其它处理尽管绝对产量较FI处理略低,但由于其耗水量也低,水分利用率反而高于FI处理。特别是PRD 75%处理的植株绝对产量和水分利用率都有较好的表现。     

不同施氮量和施氮方式下田间氨挥发损失及其影响因素

为明确干旱、半干旱区农田氨挥发损失规律及其影响因素,采用通气法研究黄淮海平原地区河南封丘国家农业生态实验站冬小麦季不同施氮量与不同施氮方式下基、追肥施用后的土壤氨挥发损失情况,同时测定了表层土壤(0~5 cm)的NH+4-N浓度、pH值和温度等氨挥发影响因素的动态变化。结果表明:肥料氮素的氨挥发损失主要发生在施肥后的1周内。不同施氮方式下土壤氨挥发速率、氨挥发累积量及其占施氮量的比率均随施氮量的增大而增大。氮肥在土壤中的深度对氨挥发有显著影响,基肥时期除150 kg/hm2施N量外,氨挥发累积量沟施法明显大于传统施氮法;追肥期不同施氮量均为传统施氮法大于沟施法。传统施氮法在整个冬小麦季节氨挥发损失累积量占施N量的4.78%~6.72%,沟施法为4.31%~11.24%。相关分析显示,施肥后表层土壤NH+4-N浓度与氨挥发速率呈正相关关系,而pH值则与其呈负相关关系。另外,气温、降雨气候条件对氨挥发速率也有一定程度的影响。     

不同提取方法对土壤中病毒回收率的比较

以MS2和X174作为指示病毒,系统比较了4种不同提取方法对4种不同性质土壤中的病毒回收率。最终选择含有0.04 mol L-1焦磷酸钠的3%牛肉浸膏(pH 9.4)作为最有效提取剂;提取剂与含有病毒的土壤充分混合后,离心前调节pH 7.2~7.4,然后测上清液病毒含量为最优操作步骤。该提取方法在红壤土、红黏土、潮土上的回收率达到62.9%~97.7%,但在黄泥土上的回收率为30%左右,这可能与黄泥土较高的无定形Fe、Al氧化物含量有关。病毒类型对回收率结果没有显著影响。因此,该方法为研究病毒在我国大部分土壤上的去向和行为提供了平台。     

不同施肥水平及玉米种植对土壤微生物生物量碳氮的影响

以裸地(不种植作物)和玉米种植的田间小区试验为平台,研究不同施肥水平及玉米种植对土壤微生物生物量碳氮的影响。结果表明,当不施肥时,土壤微生物生物量碳氮含量裸地平均值分别为175.98 mg/kg和26.04 mg/kg,种植玉米小区的平均值分别为161.65 mg/kg和22.70 mg/kg,土壤微生物生物量碳氮低于裸地;而施肥时,裸地的土壤微生物生物量碳氮平均值的变化范围分别为182.27~206.27 mg/kg和27.41~31.22 mg/kg,种植玉米小区的变化范围分别为194.70~235.58 mg/kg和35.76~44.66 mg/kg,土壤微生物生物量碳氮高于裸地,可见土壤碳氮的平衡对于土壤微生物生物量碳氮极为重要。裸地和玉米种植小区土壤微生物生物量碳氮均随着施肥量的增加呈现出先增加后降低的趋势,其施氮水平拐点分别为70 kg/hm2和150kg/hm2,表明施肥水平对土壤微生物生物量碳氮具有显著影响。另外,玉米各生育期间土壤微生物生物量碳氮也存在着显著差异,其中,土壤微生物生物量碳氮含量在拔节期处于最低,变动范围分别为154.46~229.09 mg/kg和18.84~31.44 mg/kg;抽雄期处于最高,变动范围分别为171.71~242.48 mg/kg和30.01~50.54 mg/kg。     

无机氮和葡萄糖添加对土壤微生物生物量和活性的影响

以黄淮海平原潮土为研究对象,通过室内恒温恒湿培养方法,比较研究了土壤中纤维素是否存在时,外源无机氮和葡萄糖添加对土壤微生物生物量及其活性的影响变化。实验设8个处理,包括不加任何物质的对照(CK)、添加无机氮(N)、葡萄糖(G)、纤维素(C)处理及葡萄糖和无机氮同时添加(G+N)处理,以及在纤维素存在基础上添加无机氮(C+N)、葡萄糖(C+G)、葡萄糖和无机氮同时添加(C+G+N)处理。在33天培养时间内,分别在不同的时间间隔内测定了土壤CO2累积释放量、微生物生物量碳(Cmic)、及脱氢酶(DHD)、β-葡萄糖苷酶(GLU)、过氧化氢酶(CAT)、碱性磷酸酶(APH)活性。结果表明,所有测定的微生物性质在CK与C处理间均没有显著性差异。与CK和C处理相比,其他所有处理的土壤CO2累积释放量均显著增加,其中C+G+N处理达最大值;G、G+N、C+G、C+G+N处理的土壤Cmic含量及DHD和APH活性显著提升,尤其在培养的前14天,而N和C+N处理则与CK处理相似,表示添加葡萄糖可显著增加上述处理生物活性水平,而添加无机氮则不能。添加无机氮和葡萄糖对GLU和CAT的影响不明显,大部分情况下它们在处理间没有表现出显著性差异。相关性分析表明,CO2释放速率始终与APH活性成显著正相关,但与Cmic和其他酶活性之间的相关关系则随着培养时间的不同而发生变化,这可能与不同培养时间的微生物组成或微生物利用底物的模式发生改变有关。聚类分析结果进一步表明,8个处理的土壤微生物活性水平可明显分成3组,其中活性水平最高的组只包含C+G+N处理,该结果提示在难分解纤维素存在时,无机氮和易利用有机碳的同时添加对提升土壤微生物活性的重要性。     

不同品种夏玉米光谱特征差异及其与农学参量相关性研究

研究测定了不同品种夏玉米在六个典型生育期地上部分全氮、叶绿素含量、干生物量、叶面积指数(LAI)以及冠层光谱反射率,利用不同方法比较了不同品种玉米光谱特征的差异,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的8种常见植被指数与相应时期不同农学参量的相关性。结果表明:不同品种夏玉整个生育期不同品种冠层在可见光范围内反射率差异一直没有达到显著水平,苗期和拔节期在近红外区域反射率也无显著差异,从孕穗期到乳熟期在近红外区域反射率差异增大,普遍呈显著性差异。采用F检验法可以准确地反映不同品种在不同波段反射率的差异。常见光谱植被指数从拔节期到孕穗期绝大部分都可以准确反映不同品种夏玉米的农学参量,以GRVI最佳,它不仅可以区分不同品种夏玉米在中后期的长势,又可以准确拟合这段时期作物的农学参量。     

基于冬小麦植被指数的氮肥调控技术研究

施用氮肥是提高作物产量的重要措施，但不合理施用是导致氮肥利用率偏低的主要原因之一，减少农田中氮肥的损失是提高利用率和降低环境污染的共同基础。寻求一种快速、可靠、廉价、非破坏性的作物氮素营养水平田间诊断方法，然后建立一个通用的施氮模型，对指导作物氮肥管理具有重要意义。