水氮管理及品种对冬小麦光能利用率的影响

提高光能利用率(RUE)是作物获得高产的重要因素之一。遗传特性和栽培管理措施等因素通过影响作物冠层结构及冠层形成过程,进而影响作物的光能利用率。为探讨不同冬小麦品种在不同水氮管理条件下的光能利用率,于2012—2013年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,进行了3个冬小麦品种(‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’)在3个氮水平[135 kg(N)·hm?2,180 kg(N)·hm?2,225 kg(N)·hm?2]和3个灌溉水平(70 mm,140 mm,210 mm)下的大田试验,对关键生育期光合有效辐射截获、生物量和叶面积等参数进行了测定和分析。结果表明:不同冬小麦品种的光能利用率存在显著差异(P0.05),‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’的光能利用率分别为2.10 g?MJ?1、2.05 g?MJ?1和1.93 g?MJ?1。不同水氮处理对冬小麦光能利用率有一定的影响,其值为1.80~2.20 g?MJ?1;水氮因素对冬小麦光能利用率的影响不同,随着施氮水平的增加,光能利用率增加,适度的水分亏缺会产生较高的光能利用率。光能利用率增加与生物量形成呈正相关,但当生物量增加到一定程度后冬小麦产量并不随生物量的增加而增加,这与干物质量转移率随着生物量增加而降低有关。结果还显示:从拔节期到灌浆期冬小麦的光能利用率与气温存在明显的曲线关系,其在水氮条件下表现不一致。综合上述分析结果,需要适宜水氮供应才能获得适度干物质积累,提高光能利用率和有效干物质运转,最终提升冬小麦产量。     

半干旱区玉米水肥空间耦合效应Ⅱ.土壤水分和速效氮的动态分布

在灌水量为300m3/hm2、施N肥量为248.1kg/hm2的条件下,模拟大田条件研究了两种水肥空间耦合方式下的土壤水分、速效N的动态运移规律。试验表明,在半干旱地区隔沟灌溉水肥异区、隔沟灌溉水肥同区两种处理方式的灌溉水在剖面上均以垂直运动为主,同时存在水平运动。隔沟灌溉水肥同区处理的速效N在剖面上垂直运动明显,处理后15天速效N基本均匀地分布于0~100cm土层内,速效N含量在施肥区和未施肥区之间差异较小;而隔沟灌溉水肥异区处理的速效N垂直运动程度小,速效N主要分布在60cm以上土层,速效N水平运动不明显,施肥区速效N含量远高于未施肥区。水肥异区养分的淋溶深度较小,淋失的可能性小,有利于养分长期在剖面较浅层次中分布,为作物吸收创造了条件。     

Global forest systems: An uncertain response to atmospheric pollutants and global climate change?

Forest systems cover more than 4.1×10⁹ ha of the Earth's land area. The future response and feedbacks of forest systems to atmospheric pollutants and projected climate change may be significant. Boreal, temperate and tropical forest systems play a prominent role in carbon (C), nitrogen (N) and sulfur (S) biogeochemical cycles at regional and global scales. The timing and magnitude of future changes in forest systems will depend on environmental factors such as a changing global climate, an accumulation of CO₂ in the atmosphere, and increase global mineralization of nutrients such as N and S. The interactive effects of all these factors on the world's forest regions are complex and not intuitively obvious and are likely to differ among geographic regions. Although the potential effects of some atmospheric pollutants on forest systems have been observed or simulated, large uncertainty exists in our ability to project future forest distribution, composition and productivity under transient or nontransient global climate change scenarios. The potential to manage and adapt forests to future global environmental conditions varies widely among nations. Mitigation practices, such as liming or fertilization to ameliorate excess NO_x or SO_x or forest management to sequester CO₂ are now being applied in selected nations worldwide.The U.S. Government's right to a non-exclusive, royalty free licence in and to any copyright is acknowledged.     

长期不同施肥措施水稻土可矿化氮与微生物量氮关系的研究

采用短期淹水密闭培养法、长期淹水密闭培养-间歇淋洗法及氯仿薰蒸法,探讨不施氮肥、施氮肥、氮肥 有机肥、氮肥 有机肥 放萍4种施肥措施,连续16年长期定位试验水稻土的可矿化氮及微生物量氮的变化.结果表明:经过16年培肥及水稻种植,与不施氮肥相比,单施化学氮肥使水稻土可矿化氮数量极显著下降(p＜0.01),化学氮肥与有机肥配施可极显著地提高水稻土可矿化氮数量(p＜0.01);而化学氮肥及化学氮肥与有机肥配施均可极显著增加水稻土微生物量氮的数量(p＜0.01),但以单施化学氮肥增加的幅度最大.与氮肥和有机肥配施相比,在此基础上,连续7年水稻插秧后接种“Azolla“固氮菌体,水稻土可矿化氮及微生物量氮数量均无显著变化.两种培养方法,水稻土可矿化氮量与微生物氮量之间无密切联系,但水稻土可矿化氮和矿化氮与微生物量氮比率之间则有密切正相关关系.     

侵蚀型红壤植被恢复后土壤微生物量碳、氮的演变

为了解侵蚀型红壤植被恢复后土壤生物学肥力的变化,采集了持续时间为17年和9年的2个定位试验点土壤样品。分析结果表明:侵蚀型红壤上木荷、杉木造林17年后,土壤微生物量碳、氮上升明显,木荷、杉木林表层(0～0.2m)土壤微生物碳、氮分别比对照增加了11.94,8.85,7.53,4.34倍。种植9年的黑麦草、杉木和胡柚3个处理表层土壤(0～0.2m)微生物量碳也比对照高出2.3～2.7倍,微生物量氮比对照高出0.7～1.4倍。从不同植被土壤比较来看,木荷、黑麦草土壤微生物碳氮比较低,表层土壤分别为7.03和7.24,而杉木土壤其微生物碳氮比相对较高,表层土分别为8.55(17年生)和8.68(9年生)。     

肥液氮素浓度在线检测装置研制

为实现肥液自动混合过程中氮素浓度的实时检测,设计了一个检测装置,该装置主要由硝酸根离子选择电极、电极信号调理电路、温度传感器、数据采集以及显示电路组成。在10-6~10-1 mol/L范围内配制了一系列标准浓度的NO3-溶液,对该检测装置进行了性能测试试验:1)以标准毫伏计PHS-3CT作为对比,测试了装置对电极响应电势的测量准确性,其相对误差最大为5.2%;2)在5~45℃范围内,分析了离子选择电极的温度变异性,结果表明电极响应电势随着待测溶液温度升高而呈线性变化,在此基础上采用最小二乘法的逐步拟合方法建立了温度参数模型,并对模型进行了验证,其测量误差最大为9.2%;3)采用固定干扰法分析了Cl-、SO42-、H2PO4-和HPO42-等4种干扰离子对装置测量结果的影响,结果表明Cl-引起的干扰最大,电极对Cl-的敏感性是NO3-的0.2%,因而肥液中少量的干扰离子对测量结果的影响不大。因此,该装置可满足工程上自动混肥过程中氮素浓度检测的应用要求。     

适宜节水灌溉模式抑制寒地稻田N_2O排放增加水稻产量

2014年在大田试验条件下,设置控制灌溉、间歇灌溉、浅湿灌溉及淹灌4种水分管理模式,采用静态暗箱-气相色谱法田间观测寒地水稻生长季N2O排放特征,研究不同灌溉模式对寒地稻田N2O排放的影响及N2O排放对土壤环境要素的响应,同时测定水稻产量,以期为寒地稻田N2O排放特征研究提供对策。结果表明:不同灌溉模式下N2O排放的高峰均出现在水分交替频繁阶段,水稻生育阶段前期,各处理N2O排放都处于较低水平,泡田期几乎无N2O排放。与淹灌相比,间歇灌溉使N2O排放总量增加47.3%,控制灌溉和浅湿灌溉使N2O排放总量减少40.7%和39.6%。寒地稻田N2O排放通量与土壤硝态氮含量关系密切,与土壤10 cm温度显著相关(P0.05)。水稻生长期间各处理N2O排放顺序间歇灌溉淹灌,二者均显著高于浅湿灌溉和控制灌溉(P0.05)。各处理水稻产量以浅湿灌溉最低、其他方式差异不显著。可见,间歇灌溉有助于提高水稻产量,但会促进稻田N2O的排放。在综合考虑水稻产量及稻田温室效应的需求下,控制灌溉为最佳灌溉方式,应予以高度重视。该研究可为黑龙江寒地稻作区选择节水减排模式提供科学支撑。     

川西南常绿阔叶林土壤呼吸及其对氮沉降的响应

通过原位进行低氮(LN,50 kg N/hm2.a)、中氮(MN,100 kg N/hm2.a)和高氮(HN,150 kg N/hm2.a)处理,研究了川西南天然常绿阔叶林土壤呼吸及其对模拟N沉降的响应。结果表明:(1)该森林土壤呼吸速率最大值612.21±77.82 mg CO2/m2.h出现在7月份,最小值108.95±17.01 mg CO2/m2.h出现在2月,年均土壤呼吸速率为348.00±157.83 mg CO2/m2.h,年均土壤呼吸通量为8.31±3.77 t C/hm2.a。采用双因素关系模型(Rs=aebTWc),土壤温度和土壤湿度共同解释了该常绿阔叶林2005年10月~2006年7月土壤呼吸速率季节变化的68.6%~73.9%,其拟合结果优于以土壤湿度或温度为参数的单因素关系模型。影响土壤呼吸速率的主导因子是温度,其地表温度变化响应的敏感程度Q10值为2.12,以土壤5 cm深处的温度为参数时,Q10值为2.51。(2)N沉降处理3个月后,该森林中HN和MN处理的土壤呼吸速率(309.43±17.24 mg CO2/m2.h,303.82±11.50 mgCO2/m2.h)均显著高于CK(269.28±13.78 mg CO2/m2.h)(P<0.05);处理4个月后,HN的土壤呼吸速率(272.42±13.25 mg CO2/m2.h)均显著高于MN(239.65±10.33 mg CO2/m2.h)、LN(229.10±9.90 mg CO2/m2.h)和CK(234.51±12.77 mg CO2/m2.h)(P<0.05);但处理7~10个月时,各处理之间无显著差异。研究表明,N沉降初期明显促进了常绿阔叶林土壤呼吸,后期无明显影响。     

施用苹果酸对烤烟氮代谢的影响

选择饼肥发酵产物和烟草中含量较高的苹果酸,研究其对烤烟氮代谢的影响。盆栽试验设置4种浓度的苹果酸溶液处理(g/L):0、1、2、3,分别在移栽后20和40.d灌根。移栽50.d后,各处理取3株进行生理特性和化学成分测定。结果表明,适量的苹果酸促进了土壤氮素的释放,增加烟株氮积累量,一定范围内随着苹果酸用量的增加,根系活力提高,根部氮代谢加强,表现为硝酸还原酶活性增强,硝态氮含量降低,铵态氮含量升高;而氮素在叶部还原量减少,表现为硝态氮含量的减少和硝酸还原酶活性的降低。说明施用苹果酸改变了氮在根部和叶部代谢的状况,使氮在根部还原和同化的比例增加,在叶中还原的比例减小,总体上促进了烤烟氮代谢。     

土壤中可溶性有机氮含量及其影响因素研究

研究了农田和日光温室2个生态系统土壤中可溶性有机氮(SON)的含量及施肥和栽培模式对其含量的影响。结果表明,农田和日光温室土壤中SON的含量平均分别为39.19 mg kg-1和320.16 mg kg-1,分别占可溶性总氮(TSN)的80%和73%,说明SON是土壤氮素中不可忽视的氮素组分。不同栽培模式对土壤中SON的含量及其占TSN的比例的影响因生育时期的不同而异。覆草显著增加了小麦拔节期0~5 cm土层土壤中SON的含量,覆膜各土层SON含量均较常规模式有所提高;开花期覆草和覆膜模式土壤中TSN和SON含量较拔节期的显著下降。施用无机氮肥对土壤中SON的含量无显著影响。