不同施肥模式对玉米各器官碳氮累积和分配的影响

以长期定位试验为依托,选取:1)不施肥(CK);2)农民习惯施肥(FP);3)推荐施肥(OP);4)有机肥氮替代100%化肥氮(OM);5)有机肥氮替代50%化肥氮(MF)5个处理,研究不同施肥模式对玉米植株及各器官碳氮含量、碳氮分配比例及C/N的影响,为西南紫色土地区合理施肥、作物增产提供科学依据。结果表明,与FP处理相比,MF处理显著增加了玉米植株生物量,达26.2%。相比OM和OP处理,MF处理显著增加玉米苞叶和根茬中碳浓度,分别增加5.4、4.2 g·kg^-1和7.4、21.3 g·kg^-1,同时增加玉米苞叶、根茬、穗轴和籽粒中的碳储量,玉米茎秆和籽粒中的氮储量也有增加。此外,相比FP处理,MF处理能显著增加玉米整株的碳储量和氮储量,达29.1%和16.9%。等氮水平下,MF、OP处理均能增加玉米苞叶和籽粒中碳同化物的分配比例,MF处理玉米籽粒中氮素的分配比例较OP和OM处理分别增加1.7%和3.6%,同时MF处理能使玉米维持较高的C/N。综上,有机肥氮替代50%化肥氮能增加玉米植株的生物量,同时提高玉米对氮素的吸收和碳素的累积,增加玉米籽粒中碳同化物和氮素的分配比例,同时,有机肥氮替代50%化肥氮能使玉米植株维持较高的C/N,有利于产量的形成,该施肥方式不仅能够促进氮素的高效利用,减少化肥的投入,还能够减少化肥损失,降低氮素损失引发的环境风险。     

不同轮作序列对旱地胡麻土壤有机碳稳定性的影响

为了探索陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻轮作序列对土壤碳库的影响,2012-2016年通过4年定位试验,以连作为对照,研究了不同胡麻频率下的轮作序列(F:休闲;PWFW:25%Flax、马铃薯-小麦-胡麻-小麦;WFWP:25%Flax、小麦-胡麻-小麦-马铃薯;FWPF:50%Flax、胡麻-小麦-马铃薯-胡麻;WPFF:50%Flax、小麦-马铃薯-胡麻-胡麻;FFFF:100%Flax、胡麻-胡麻-胡麻-胡麻)对土壤团聚体、总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、土壤微生物碳(MBC)和氮(MBN)的影响。结果表明,休闲、不同轮作序列和低胡麻频率显著增加了030 cm土层<0.25 mm粒级的土壤团聚体含量、TOC和POC含量,而随胡麻频率的增加三者的含量呈下降趋势。其中,25%Flax处理下土壤团聚体含量较播前和休闲处理分别显著增加了2.02%4.04%和9.56%11.73%;土壤有机碳(SOC)较连作显著增加5.95%7.48%。50%Flax处理下胡麻位置对土壤SOC影响显著,且轮作(FWPF)显著高于连作(WPFF)。060 cm土层土壤SOC含量表现为休闲>播前≈25%Flax>50%Flax>100%Flax。与连作相比,轮作显著提高了010 cm土层土壤TOC和POC含量,呈现表层富集现象。土壤POC含量表现为25%Flax≈休闲>50%Flax>100%Flax。此外,轮作换茬显著增加了土壤MBC含量,且随着胡麻频率的增加,030 cm土层土壤MBC含量逐渐降低。与播前、休闲、轮作相比,连作显著降低土壤微生物碳氮比,50%Flax(WPFF)轮作序列和土层深度对土壤有机碳和微生物量的互作效应显著。综合来看,休闲可以显著改善土壤理化性状,25%胡麻频率的轮作序列利于保持土壤团聚体稳定性,增加土壤TOC、SOC和POC含量,而50%Flax轮作序列(WPFF)能够提高土壤微生物量和微生物碳氮比。表明25%胡麻频率的轮作序列均可维持土壤有机碳的稳定性,是旱地胡麻比较理想的轮作序列。     

土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对荒漠草地沙漠化过程中土壤碳库变异的表征

以干旱、半干旱地区荒漠草地不同沙漠化阶段土壤为研究对象,研究不同沙漠化阶段土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳含量和分配比例变异规律,分析不同沙漠化阶段土壤碳库指数变化,探讨荒漠草地沙漠化过程中土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对土壤碳库的表征作用。结果表明,随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,易氧化有机碳含量表现出一定的波动性,但整体呈下降趋势,溶解性有机碳含量呈线性下降。易氧化有机碳和溶解性有机碳分配比例均在荒漠草地达到最大值,在半固定沙地达到最小值。利用易氧化有机碳含量计算的土壤碳库管理指数随荒漠草地沙漠化程度增加表现出先下降后上升趋势,利用溶解性有机碳含量计算的土壤碳库管理指数呈线性下降趋势。易氧化有机碳、溶解性有机碳含量与土壤有机碳均显著正相关,但溶解性有机碳的相关系数略高于易氧化有机碳。通过比较活度敏感指数和碳库管理指数敏感指数发现,荒漠草地逆向演替至固定沙地过程中,易氧化有机碳的各项敏感指数均高于溶解性有机碳。固定沙地演替至流动沙地过程中,溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,表明易氧化有机碳能够较好地表征荒漠草地沙漠化前期土壤碳库变化,而荒漠草地沙漠化中期和后期利用溶解性有机碳表征效果更好。     

Long-term fertilization effects on active ammonia oxidizers in an acidic upland soil in China

The effects of long-term fertilization of acidic soils on ammonia-oxidizing archaea (AOA) and bacteria (AOB) communities and its ecological implications remain poorly understood. We chose an acidic upland soil site under long-term (27-year) fertilization to investigate ammonia oxidizer communities under four different regimes: mineral N fertilizer (N), mineral NPK fertilizer (NPK), organic manure (OM) and an unfertilized control (CK). Soil net nitrification rates were significantly higher in OM soils than in CK, N or NPK soils. Quantitative analysis of the distribution of amoA genes by DNA-based stable isotope probing revealed that AOA dominate in CK, N and NPK soils, while AOB dominate in OM soils. Denaturing gradient gel electrophoresis and clone library analyses of amoA genes revealed that Group 1.1a-associated AOA (also referred to as Nitrosotalea) were the most dominant active AOA population (>92%), while Nitrosospira Cluster 3 and Cluster 9 were predominant among active AOB communities. The functional diversity of active ammonia oxidizers in acidic soils is affected by long-term fertilization practices, and the responses of active ammonia oxidizers to mineral fertilizer and organic manure are clearly different. Our results provide strong evidence that AOA are more highly adapted to growth at low pH and low substrate availability than AOB, and they suggest that the niche differentiation and metabolic diversity of ammonia oxidizers in acidic soils are more complex than previously thought.     

Black carbon estimation in French calcareous soils using chemo‐thermal oxidation method

We studied the black carbon (BC) content of ca. 405 samples from French topsoil and artificial soil and carbonate mixtures. Our protocol involved three main steps: (i) decarbonation by HCl, (ii) elimination of non‐pyrogenic organic carbon in a furnace at 375 °C, and (iii) quantification of residual carbon by CHN analysis. BC content increased for calcareous soils according to their carbonates content. Subsequent analyses confirmed the existence of a methodological artefact for BC determination only in calcareous soils. Decarbonation changes the thermal properties of organic matter, creating more recalcitrant carbon than in the initial sample. Higher CaCO₃ and organic carbon content results in a more pronounced artefact. The reversal of the first two steps of the chemo‐thermal oxidation method (i.e. thermal oxidation before soil decarbonation) eliminates this artefact. Overall, our results suggest that BC content may have been overestimated in a large number of studies on calcareous soils.     

保护性耕作对土壤团聚体、微生物及线虫群落的影响研究进展

保护性耕作具有良好的生态效益，有利于农业生态系统的可持续发展。本文对比分析了国内外有关常规耕作和保护性耕作措施对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫影响的研究进展。结果表明：保护性耕作减少土壤大团聚体的破坏，降低团聚体周转速率，提高土壤结构的稳定性；保护性耕作提高表层土壤总有机碳及活性有机碳含量；保护性耕作可以提高耕层微生物生物量，尤其对真菌生物量影响显著；保护性耕作不同程度地提高了团聚体中微生物量和微生物多样性，但并未改变微生物在团聚体中的分布模式；保护性耕作可提高土壤线虫多度，提高原状土壤和土壤各粒级团聚体中线虫群落的成熟度指数和结构指数，但并未改变线虫总数、营养类群、功能团及生态指数在团聚体中的分布模式。针对目前国内外研究现状，展望了保护性耕作今后的研究重点，以期为因地制宜选取保护性耕作措施提供理论支持，推进我国农业可持续发展。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

引入科研前沿对植物生理学教学方法的改进和效果分析

大学生普遍存在科研创新意识差、缺乏科研热情的现象.补充相关科研进展,将科研前沿引进课堂成为一种趋势,笔者对植物生理学光合作用这一章关于补充光合碳同化科研进展与否的教学实践结果进行对比分析,采用调查问卷的形式,围绕已讲授和未讲授光合碳同化适应性进化这一科研前沿进行调查,旨在实现学生对光合碳同化途径多元化发展进化的理解和深化,启发学生对固有知识的质疑和求解热情,达到提升科研兴趣和创新能力,实现精品课程培养满足国家和地方发展需要的高素质人才的目的.     

不同耕作模式下水稻产量与器官多要素响应的比较研究

认识和理解水稻产量影响要素是实现水稻高产稳产的关键。选取冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作3种处理,采用相关分析、主成分分析与主成分多元线性回归3种方法对水稻产量与成熟期根、茎、叶、籽粒碳同位素组成,根系特征以及养分的响应关系进行比较与综合分析。结果表明不同耕作模式下垄作免耕的水稻产量最高,根、茎、叶、籽粒的碳同位素组成与水稻产量有极显著的负相关关系(P0.01);主成分分析提取的6个主成分累计贡献率超过80%;主成分多元线性回归模型能够解释冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作水稻产量67%、73%和97%的变异;与常规水旱轮作相比,冬水田和垄作免耕水稻产量与碳同位素组成及磷的关系更密切。该研究表明,垄作免耕具有较好的推广应用价值。     

对我国LULUCF碳计量监测方法的探讨

围绕我国林业编制温室气体清单这一重要工作,介绍了IPCC关于LULUCF温室气体清单编制系列技术指南的技术要点和要求,阐明了我国林业温室气体清单编制工作的进展,提出了林业开展LULUCF碳监测工作未来面临的需求。同时,在分析美国、欧盟、加拿大等发达国家LULUCF温室气体清单编制做法和经验的基础上,提出了"在森林资源清查样地系统上构建"、"新布设LULUCF大样地系统"等2种开展LULUCF碳监测的思路,目的是为推动我国林业LULUCF碳监测达到国际先进水平提供建议。