不同有机物料对灌漠土重金属累积特征及作物效应的影响

【目的】 探讨长期施用有机物料对灌漠土中重金属含量、形态赋存特征及作物重金属含量的影响,为有机物料农业安全利用及土壤有机培肥中重金属累积控制提供理论依据和技术支持。【方法】 利用田间长期定位试验,研究鸡粪、牛粪、猪粪、菌渣、污泥和沼渣对灌漠土几种典型重金属元素含量、赋存形态及小麦植株中重金属含量的影响。【结果】 长期（7年）施用鸡粪、猪粪、污泥的处理显著增加了灌漠土中Cu、Zn含量,增加量为猪粪＞鸡粪＞污泥,其中Cu含量分别增加了62.20%、20.10%和10.26%,Zn含量分别增加了79.98%、39.24%和18.31%,并与施用年限呈显著正相关关系。3种有机物料施用下Cu平均每年累积速率为4.16、1.25和0.97 mg·kg ^-1·a ^-1,Zn平均每年累积速率为11.04、4.86和2.59 mg·kg ^-1·a ^-1。但施用上述3种有机物料对Cd、Cr、Pb和Ni含量没有显著影响。施用牛粪、菌渣和沼渣对灌漠土中重金属含量亦无显著影响。施用鸡粪、猪粪、污泥还显著影响了土壤中Cu、Zn赋存形态,增加了土壤中Cu、Zn各有效赋存形态的含量和占总量的比例,显著提高了灌漠土中Cu、Zn有效态的含量,显著增加了小麦根和秸秆中Cu、Zn的含量,其中猪粪影响最大。【结论】 猪粪、鸡粪、污泥长期施用可导致灌漠土中Cu、Zn快速累积并提高Cu、Zn的生物有效性,其中猪粪的作用尤为明显。在施用有机物料培肥土壤时,要特别关注其中Cu、Zn的含量,以确保土壤健康和可持续利用。     

控释氮肥全量基施对宁夏引黄灌区水稻氮素利用效率和淋失的影响

利用田间小区试验研究了控释氮肥全量基施对宁夏水稻产量、氮素利用效率和淋洗损失的影响,为控释氮肥全量基施技术在宁夏引黄灌区应用提供技术依据。以"宁粳50号"水稻品种为研究对象,以不施氮肥(CK)为对照,参考农民常规施肥(FP)施氮量,设置了4个控释氮肥减量施用处理:控释氮肥135 kg/hm~2(C-135)、控释氮肥180 kg/hm~2(C-180)、控释氮肥225 kghm~2(C-225)和控释氮肥270 kg/hm~2(C-270)。对水稻产量、氮素吸收和利用效率、水稻生育期不同深度淋溶水浓度和淋失量进行测定和分析。结果表明:C-180处理和C-225处理在氮肥用量分别降低了25%和40%的条件下,水稻籽粒产量没有降低,原因在于提高了水稻的有效穗数和穗粒数。与FP比较,控释氮肥施氮量控制在270 kg/hm~2以下时,控释氮肥全量施用各处理氮肥利用率显著提高,C-135、C-180、C-225处理氮肥利用率分别比FP处理提高了10.22,11.10,12.75个百分点。控释氮肥各处理水稻生育期内田面水和不同土体深度淋溶水中的TN浓度均低于FP处理,且延迟了田面水中TN浓度峰值出现的时间,减少了因稻田排水和径流导致的氮素损失。FP处理全生育期氮素淋洗损失总量为24.57 kg/hm~2,控释氮肥各处理素淋洗损失总量在11.54～17.35 kg/hm~2,其中C-180,C-225处理总氮淋失量分别比常规施肥降低了46.17%和49.40%。综合考虑水稻产量和氮素损失因素,宁夏水稻控释氮肥全量基施适宜施氮量在180～225 kg/hm~2。     

植物工厂生菜根际通风对冠层和根际环境影响

随着植物工厂规模的不断扩大,传统环控方式难以实现各处均匀通风,环控效果难以保证,能源利用效率较低。该研究针对这一问题,提出了根际通风方法,使植物工厂环境空气流经水培系统中营养液面与栽培板之间的空气层后进入植物冠层下部,实现高效的通风。该文以成熟期的生菜作为试材,在同一环境条件下对低速连续通风(LCRV)、高速间隔通风(HIRV)与传统通风方式(CEC)下生菜冠层及根际环境参数变化进行对照,测试其通风调温效果。结果表明,各处理空气层温度均低于环境温度,湿度则普遍高于环境。其中,LCRV温度最低,与环境温差能够达到4.07℃;CEC湿度最高,可达100%。在冠层下部,LCRV温度低于环境3.47℃;CEC湿度较环境提高27.56%;该区域CO2浓度在LCRV作用下较CEC高139×10~(-6)。随着高度的增加与冠层遮挡的减小,根际通风对冠层上部环境参数的影响逐渐削弱,LCRV温度仍为最低,但其温差已经缩小至0.75℃,CEC温度则高于环境0.84℃;各处理相对湿度与环境的差异也有所减小,数值最高的LCRV较环境高15.8%。在营养液中,LCRV液温较CEC降低4.03℃;HIRV大幅减缓了溶解氧下降趋势,试验结束时仍维持在3.8 mg/L,同期LCRV和CEC处理只有1.8 mg/L。由此可见,传统环控方式下冠层与环境参数差异明显,以环境参数作为调控依据不够准确;相比之下,根际通风在解决传统环控方式通风温控不均匀的同时,对地上部及地下部多种微环境参数调控起到了积极作用,降低环控要求,提高空调温控效率,具有推广价值。     

模拟降水氮沉降对藏北高寒草甸土壤呼吸的影响

全球范围内大气氮沉降量的升高,增加了陆地生态系统的氮输入,从而影响土壤CO₂的排放。2014年采用生长季（6-8月）喷洒添加定量NH4NO3液体的方式模拟降水氮沉降,参照中国氮沉降分布格局决定氮素添加剂量为40kgN·hm^-2·a^-1（N40）,以喷洒等量清水为对照（CK）。生长季内定期测定植物群落生物量,并利用LI-8100土壤碳通量测量系统,选两个典型晴天进行土壤呼吸速率日动态变化过程测定,同时在6月下旬-9月初定期测定土壤呼吸速率,以探究氮沉降增加对藏北高寒草甸土壤呼吸的影响。结果表明：（1）氮沉降使高寒草甸地上生物量显著增加（P<0.05）。（2）高寒草甸生长季土壤呼吸具有明显的典型日动态变化和生长季变化。典型日动态呈双峰曲线,土壤呼吸速率最大值出现在13：00-14：00和16：00;生长季变化呈单峰曲线,最大值出现在8月,生长季初期和末期土壤呼吸速率较低。（3）氮沉降极显著促进了高寒草甸的土壤呼吸,与对照相比,生长季平均土壤呼吸速率增加66.1%（P<0.001）。（4）土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度和地上生物量呈极显著正相关关系（P<0.001）。（5）氮沉降对土壤呼吸的温度敏感性无显著影响。研究结果说明在高寒草甸,由于氮沉降导致地上地下生物量增加,从而导致土壤呼吸速率的增加。     

叶面喷施寡糖对生菜生长和品质的调节作用

为探究不同单一寡糖和复配寡糖对作物生长发育、产量及品质的影响,选择生长周期较短的生菜品种“意大利耐抽薹”作为研究对象,以80mg·L-1的纤维寡糖（ZH-A）、低聚木糖（ZH-B）、甲壳低聚糖（ZH-C）和以上3种寡糖等质量比的复配寡糖（ZH-M）以及多糖海藻酸钠（GY-D）对定植后的生菜进行4次叶面喷施处理,以喷清水为对照（CK）。从定植后的第3天（三叶一心）开始,每隔2d连续喷施4次,至采收期（定植23d）测定生菜的生长特征（生物量、叶面积、荧光光合）、根系表型特征（根长、根表面积、根体积）以及品质特征（可溶性糖、叶绿素、Vc、硝酸盐）。结果表明：单一寡糖、复配寡糖及海藻酸钠多糖处理均能显著增加生菜生物量;纤维寡糖（ZH-A）对促进根系生长及降低硝酸盐含量具有显著效果;甲壳低聚糖（ZH-C）对叶绿素含量、最大光化学效率Fv/Fm及可溶性糖含量有显著的提高作用;复配寡糖对生菜地上部、地下部及品质的增长和提升效果明显优于单一寡糖和多糖,采收期地上部鲜重及叶面积分别增加52.58%和57.60%,根干重、总根长、总体积及总表面积分别增加35.07%、89.10%、49.23%和40.68%,可溶性糖增加25.20%,叶绿素含量增加21.50%,Vc含量提高12.08%,硝酸盐含量降低27.65%。综上可知,不同寡糖对生菜生长特征和生理性状的作用效果和调控机制具有明显差异;复配寡糖对生菜促生长和提品质的调节效果显著优于单一寡糖。     

气候变化背景下中国苹果适宜种植区北移西扩：基于高分辨率格点气象数据的区划分析

利用1981-2010年5km×5km格点气象数据,基于前人研究指标,采用气候倾向率、ArcGIS空间插值等方法,对影响苹果种植的气温、降水、相对湿度等主要气候指标分布特征进行分析。首先利用一票否决式指标剔除不能满足苹果生长基本要求的不可种植区域,然后结合苹果气候区划因子评分标准,对可种植区进行适宜性评价,并分析年际间适宜区的变化特征。结果表明,总体来看,苹果可种植区为华北、西北、西南以及华东、华南的部分地区。在可种植区中,适宜区主要位于黄土高原大部分地区和环渤海地区,次适宜区主要位于华北平原和黄土高原少部分地区以及塔里木盆地和云贵高原地区,不适宜区主要分布在东北地区、长江以南大部分地区、青藏高原地区以及新疆北部部分地区。与20世纪80年代相比,90年代、21世纪00年代山东半岛、黄土高原南部由适宜种植区转变为次适宜种植区,辽蒙交界地区、云贵川交界地区、黄土高原北部以及陕甘交界处由次适宜种植区转变为适宜种植区,苹果适宜种植区变化呈现明显北移西扩的特点。     

The effects of acid nitrogen and acid sulphur deposition on CH4 oxidation in a forest soil: a laboratory study

Sieved soil and soil core experiments were performed to determine the potential sensitivity of forest soil CH₄ oxidation to oxidised N, reduced N and oxidised S atmospheric deposition. Ammonium sulphate was used to simulate reduced N deposition, HNO₃ oxidised N deposition and H₂SO₄ oxidised S deposition. The effects of NH₄⁺, NO₃⁻, SO₄²⁻ and H⁺ on soil CH₄ flux were shown to be governed by the associated counter-anion or cation of the investigated ions. Ammonium sulphate, at concentrations greater than those that would be experienced in polluted throughfall, showed a low potential to cause inhibition of CH₄ oxidation. In contrast, HNO₃ strongly inhibited net CH₄ oxidation in sieved soils and also in soil cores. In addition, soil CO₂ production was inhibited and the organic and mineral soil horizons acidified in HNO₃ treated soil cores. This suggested that the HNO₃ effect on CH₄ flux might be indirectly mediated through aluminium toxicity. Sulphuric acid only inhibited CH₄ oxidation when added at pH 1. At concentrations more representative of heavily polluted throughfall, H₂SO₄ had no effect on soil CH₄ flux or CO₂ production from soil cores, even after 210 days of repeated addition. In contrast to HNO₃ additions, acidification of the soil was not marked and was only significant for the mineral soil. The findings suggest that the response of forest soil CH₄ oxidation to atmospheric acid deposition is strongly dependent on the form of acid deposition.     

Budgets for root-derived C and litter-derived C: comparison between conventional tillage and no tillage soils

Placement of plant residues in conventional tillage (CT) and no-tillage (NT) soils affects organic matter accumulation and the organization of the associated soil food webs. Root-derived C inputs can be considerable and may also influence soil organic matter dynamics and soil food web organization. In order to differentiate and quantify C contributions from either roots or litter in CT and NT soils, a ¹⁴C tracer method was used.To follow root-derived C, maize plants growing in the field were ¹⁴C pulse-labeled, while the plant litter in those plots remained unlabeled. The ¹⁴C was measured in NT and CT soils for the different C pools (shoots, roots, soil, soil respiration, microbial biomass). Litter-derived C was followed by applying ¹⁴C labeled maize litter to plots which had previously grown unlabeled maize plants. The ¹⁴C pools measured for the litter-derived CT and NT plots included organic matter, microbial biomass, soil respiration, and soil organic C.Of the applied label in the root-derived C plots, 35–55, 6–8, 3, 1.6, and 0.4–2.4% was recovered in the shoots, roots, soil, cumulative soil respiration, and microbial biomass, respectively. The ¹⁴C recovered in these pools did not differ between CT and NT treatments, supporting the hypothesis that the rhizosphere microbial biomass in NT and CT may be similar in utilization of root-derived C. Root exudates were estimated to be 8–13% of the applied label. In litter-derived C plots, the percentage of applied label recovered in the particulate organic matter (3.2–82%), microbial biomass (4–6%), or cumulative soil respiration (12.5–14.7%) was the same for CT and NT soils. But the percentage of ¹⁴C recovered in CT soil organic C (18–69%) was higher than that in NT (12–43%), suggesting that particulate organic matter (POM) leaching and decomposition occurred at a higher rate in CT than in NT. Results indicate faster turnover of litter-derived C in the CT plots.     

开顶式气室的内外环境差异及其对小麦生长的影响

为探究开顶式气室（Open top chamber,OTC）内外环境差异及其对植物生长的影响,通过对比观测OTC内外的温度、湿度、光合有效辐射以及小麦的净光合速率、生物量、产量,评价了OTC对小麦生长的环境条件及叶片光合速率和产量的影响程度。结果表明：实验通气时间段（9：00-17：00）,OTC内部温度比外部高4.8 ℃（P<0.05）,相对湿度低0.6个百分点（P<0.05）,光合有效辐射低 32.3%（P<0.05）。OTC内小麦的净光合速率显著高于 OTC外（P<0.05）,且最大影响出现在小麦灌浆阶段。OTC内的小麦单株生物量增加了 13.3%,其中穗生物量增加最多（35.2%）;小麦单株产量增加了 49.2%,其中籽粒数和千粒质量均增加了 34.5%。实验结果不仅表明 OTC增温能够促进农作物生产并提高产量,而且也提示,若采用 OTC开展空气 CO₂和 O₃等浓度增加对植物影响模拟实验时,应该尽量减少OTC内外的微气候差异,并考虑OTC增温可能对实验结果的影响。     

海底大型垃圾对海洋生物的影响及其潜在生态效应

海底大型垃圾是海洋垃圾的重要组成部分,但目前关于海洋垃圾的研究主要集中于漂浮垃圾,而针对海底大型垃圾的研究较少。海底大型垃圾通常不易分解和迁移,这使其不仅能直接改变海洋环境和底质,还能通过影响海洋生物生存与生长进而威胁海洋生态系统健康。本文从定殖、缠绕、围困和摄食等4个角度系统地总结了目前海底大型垃圾对海洋生物的影响及其潜在生态效应的研究现状及进展,并对未来研究方向进行了展望。本文旨在从生物角度客观、全面地综述海底大型垃圾对底栖海洋生态系统的影响,以期为评估海底大型垃圾对海洋生物多样性的作用机制,及海底大型垃圾综合管控与治理提供科学依据。