岩溶湿地和稻田的土壤酶活性与CO2和CH4排放特征

【目的】探究土地利用变化对湿地土壤酶活性和温室气体排放之间关系的影响。【方法】以会仙岩溶湿地为研究样点,以湖泊湿地和其相邻的稻田为研究对象,采用比色法和静态暗箱法分别测定水稻整个生育期内主要土壤酶的活性及CO₂和CH₄的排放,并对二者之间的关系进行分析。【结果】稻田土壤的β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、蔗糖酶、几丁质酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均高于湖泊湿地,高出幅度为11.8%—32.7%。稻田CO₂和CH₄排放通量分别为255.9—789.7和-0.41—1.74 mg·m^-2·h^-1,平均值分别为445.8和0.42 mg·m^-2·h^-1,低于天然湖泊湿地。与湖泊湿地相比,稻田CO₂和CH₄排放总量分别降低了22.3%和83.3%,而增温潜势（GHGs,含N₂O）降低了29.6%。相关性结果显示,CO₂排放通量与β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、蔗糖酶和几丁质酶活性呈显著负相关关系,CH₄排放通量与6种土壤酶活性显著负相关（P<0.05）。【结论】在会仙岩溶湿地系统中,天然的湖泊湿地转变为稻田可显著提高土壤酶活性,同时降低CO₂和CH₄的排放量,有利于微生物碳利用率的提高和土壤碳的封存。     

秸秆还田配施氮肥对稻田土壤活性碳氮动态变化的影响

【目的】土壤微生物量碳氮和水溶性有机碳氮是土壤中最活跃的碳氮组分,是衡量土壤碳氮周转与养分有效性的重要指标。探讨秸秆配施氮肥、氮肥用量及基追比例对稻田土壤微生物量碳氮、水溶性有机碳氮、易氧化有机碳和速效氮的影响,明确秸秆还田条件下水稻生长季不同氮肥用量与基追比的土壤活性碳氮变化特征,为稻麦轮作区秸秆还田的氮肥管理提供理论依据。【方法】2012—2015年在湖北省荆门市田间试验中设置施氮量、秸秆配施氮肥和施氮时期3个大田试验。施氮量：不施氮（N0）,推荐施氮（165 kg·hm ^-2,N165）,习惯施氮（195 kg·hm ^-2,N195）;秸秆配施氮肥：秸秆移除（CK）,秸秆还田（移栽前将上季小麦秸秆全部还田,S）,秸秆还田+习惯施氮量（SN）,秸秆还田+推荐施氮量（SF）,秸秆还田+推荐施氮量+腐解菌剂（SM）;施氮时期：基施﹕拔节期﹕抽穗期氮肥施用比例为7﹕3﹕0（R1）,5﹕3﹕2（R2）,10﹕0﹕0（R3）。【结果】秸秆还田+习惯施氮量（SN）显著提高了水稻拔节期土壤微生物量碳（SMBC）含量,但是其成熟期水溶性有机碳含量（DOC）显著降低。秸秆还田+推荐施氮量（SF）显著提高了水稻拔节期土壤水溶性有机氮含量（DON）。腐解菌剂的施用显著降低了水稻成熟期DON含量,拔节期易氧化有机碳含量（ROC）也显著降低。秸秆还田下增加氮肥用量显著提高了水稻抽穗期和灌浆期土壤速效氮含量（AN）;推荐施氮处理（165 kg N·hm ^-2）的DON和AN含量显著升高;农民习惯施氮处理（195 kg N·hm ^-2）降低了DON和AN含量;增加追施氮肥比例对土壤SMBC和DOC含量无明显影响,但提高了水稻拔节期SMBN和ROC含量。【结论】施氮量及其基追比是影响秸秆还田下稻田土壤活性碳氮含量的主要因素,合理配施氮肥能提高土壤微生物量碳、速效氮及水溶性有机氮等活性碳氮组分含量,增加追肥比例也能提高水稻生育期内土壤活性碳氮含量。     

不同施肥模式下的稻-克氏原螯虾田块水体菌群初探

为研究不同施肥模式对稻田养殖克氏原螯虾(Procambarus clarkii)田块水体细菌的影响,通过采用Illumina高通量测序技术针对施用化肥(CF)、有机肥(OF)和有机肥加腐熟鸡粪(OM)等3种施肥模式的水体细菌进行检测。高通量测序结果显示在3种不同施肥模式下的稻田中主要细菌门类均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝藻门(Cyanobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。主要优势菌属为Sporichthyaceae hgcl_clade、Limnohabitans、Polynucleobacter、Alpinimonas、Comamonadacea和Hydrogenophaga。在3种模式中,施用有机肥的田块细菌丰度显著高于施用化肥和有机肥加腐熟鸡粪的田块,细菌物种多样性显著高于施用有机肥加腐熟鸡粪田块,与施用化肥田块差异不显著。结果表明在施用有机肥模式下,水体微生物具有更好的多样性,生态系统更加稳定。有机肥与腐熟鸡粪配施虽然会降低水体细菌的物种多样性,但是腐熟鸡粪与有机肥配施会大大降低蓝藻细菌的丰度。聚类分析结果显示有机肥组与有机肥加腐熟鸡粪组水体细菌群落相似度更高。对稻田水体细菌与水体理化因子关联分析发现,对水体细菌影响最主要的环境因子是溶氧、总氮、pH和总磷。研究结果为不同施肥处理对稻田水体生态环境的影响以及为稻田综合种养施肥模式优化提供理论依据。     

不同施肥方式对红壤蔬菜田氨氧化细菌和氨氧化古菌群落的影响

通过构建氨单加氧酶基因(amoA)克隆文库,研究在红壤蔬菜田上只施用磷钾化肥(PK)、只施氮磷钾化肥(NPK)、施用腐熟有机肥(DNPK)和施用新鲜有机肥(FNPK)等4种不同施肥处理的土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)群落多样性及与土壤脲酶活性的相关性。结果表明:施加有机肥处理(DNPK和FNPK)的蔬菜田土壤的AOB文库和AOA文库OTU数量和Shannon指数高于只施用无机肥(NPK和PK)处理的蔬菜田土壤;DNPK和FNPK处理的土壤优势AOB菌群为多形亚硝化叶菌(Nitrosolobus multiformis),比例分别为88.5%和68.5%,NPK和PK处理的土壤优势AOB菌群为亚硝化单胞菌属(Nitrosospirasp.),比例分别为54.8%和65.5%;DNPK、FNPK、NPK和PK处理土壤优势AOA菌群均为阿伯丁土壤亚硝化细杆菌侯选种(CandidatusNitrosotalea devanaterra),比例分别为90.9%、84.4%、77.8%和45.2%;施加有机肥处理(DNPK和FNPK)的土壤脲酶活性和氨氧化微生物的多样性指数都高于只施用无机肥处理(NPK和PK);AOA群落多样性指数与土壤脲酶活性呈显著正相关,而AOB群落多样性与土壤脲酶活性相关性不显著。总体来看,有机肥比无机肥处理提高了AOA和AOB群落多样性,且AOA在红壤蔬菜田土壤氨氧化过程中起着更为重要的作用。     

基于DTW距离的拖拉机传动轴载荷样本长度计算方法

针对工程领域载荷样本长度确定方法对农业机械载荷适用性较差的问题,提出了一种基于动态时间扭曲(DTW,Dynamic Time Warping)距离计算载荷样本长度的方法。首先,运用无线扭矩传感器获取犁耕作业下拖拉机传动轴的动态载荷,结合传动轴犁耕作业下的载荷特点,划分作业工况;再将作业循环叠加并经过归一化处理后进行DTW距离计算,确定传动轴载荷样本长度;最后,计算参数外推中均值混合正态分布函数的拟合参数相对误差。结果表明,运用DTW距离方法确定的载荷样本长度,能够使均值双正态分布函数拟合得到的参数相对误差保证在10%以内。近似均值精度估计法和均值曲线拟合法的拟合参数相对误差最大值分别为126.06%和80.62%,而基于DTW距离计算方法的拟合参数相对误差最大值为5.43%,验证了基于DTW距离的载荷样本长度计算方法的适用性。研究结果可为拖拉机传动轴田间试验载荷样本长度确定提供参考。     

一种橡胶小蠹虫自制粘捕装置的研制及其田间诱捕参数筛选

橡胶小蠹虫为害重,防治困难。为了探索更加高效的田间防治方法,本研究通过将“牛皮纸+粘虫胶+诱集剂”组配,研究集成了一种橡胶小蠹虫粘捕装置,对其诱捕参数（粘捕装置材质、诱集剂药袋悬挂数量、药液暴露面积以及粘捕装置的间距、悬挂高度）进行了筛选,并与常规诱捕器在重量、成本和诱捕效果方面进行比较。结果表明,在月桂烯、2-甲基-3-丁烯-2-醇、S-(-)-柠檬烯、莰烯、顺式-马鞭草烯醇5种诱集剂的诱集下,自制粘捕带对橡胶小蠹虫的粘捕总数分别为：554、445、341、381、367头;普通粘虫带对橡胶小蠹虫的粘捕总数分别为：260、230、179、202、199头。其中月桂烯、2-甲基-3-丁烯-2-醇、S-(-)-柠檬烯,自制粘捕带的粘捕数量均显著高于普通粘虫带,表现出较好的粘捕效果。采用挂袋法的最佳药袋数为2袋,诱集剂的最佳药液暴露面积为6.6 mm²,粘捕装置的最佳相互间距为50 m,最佳悬挂高度建议在2.5 m。自制粘捕装置在重量、成本以及诱集数量上均优于常规诱捕器,对橡胶小蠹虫防控具有高效成本低、环保可降解、简单易操作等特点。     

基于科学计量的天然橡胶学科领域前沿热点分析

当前天然橡胶产业持续低迷,追踪国际天然橡胶研究前沿热点对于我国天然橡胶产业发展和升级具有重要参考价值。本研究采用科学计量方法结合CiteSpace技术,对Web of Science数据库的天然橡胶文献进行共被引、共词和聚类分析,概述了该领域重要的基础文献,揭示其学科领域研究前沿和热点。结果表明,共探测出6个前沿热点,高度聚合在三大学科领域。其中,在化学与材料科学领域,领先优势十分明显,共遴选出4个前沿热点：（1）功能化改性石墨烯或氧化石墨/天然橡胶纳米复合材料;（2）生物基体/天然橡胶纳米复合材料;（3）弹性体或天然橡胶纳米复合材料的应变诱导结晶行为;（4）废旧橡胶的自修复与回收加工。在生物科学领域,遴选出1个前沿热点,即橡胶树基因组测序、橡胶生物合成路径与关键基因。在生态与环境科学领域,遴选出1个前沿热点,即橡胶林的扩张及其对生态环境的影响。高频和高突现关键词在三大学科呈现由多到少分布,反映了当前天然橡胶研究领域发展趋于多方向性,但其前沿热点相对集中在天然橡胶全产业链的下游。     

砂田抑制蒸发功能随覆砂年限的演变规律

【目的】研究压砂覆盖(砂田)保温及抑制蒸发功能随砂田退化程度的演变规律。【方法】基于多年Landsat卫星数据,使用辐射传输方程法反演香山地区砂田地表温度(LST),结合田间地表温度监测,对比砂田与裸地的地表温度变化,分析了砂田抑制土壤蒸发的机理,并探讨了砂田的功效与砂田使用年限的关系。【结果】砂田在LST-NDVI梯形空间中贴近于暖边,其土壤水分比耕地少,接近于干土层。因此,砂田可以隔离辐射与土壤表层,从而减小潜热通量,抑制土壤蒸发。砂田昼夜温差明显比裸地大,且对于西瓜等作物,砂田的有效地表积温也比裸地提高了10%。【结论】砂田退化过程可分为纯砾石阶段、砂土混合阶段和砂土连通阶段,从砂田的保温及抑制蒸发功能来看,砂田的有效使用年限为25～30 a。     

磁场对柴胡种子萌发及幼苗抗逆性的影响

研究不同强度、不同作用时间的磁场处理对柴胡种子萌发及幼苗抗逆性的影响,为柴胡人工栽培提供科学依据。采用双层滤纸培养法,将处理后的柴胡种子置于25℃恒温40%光照的培养箱中培养,观察柴胡种子的发芽率、发芽势、株高,测定幼苗幼叶中叶绿素含量、CAT、POD、SOD酶活性。多数经磁场处理的柴胡种子发芽率、发芽势及幼叶中的CAT、POD、SOD活性高于对照,100 mT 55 min处理的发芽率、POD、SOD活性最高。柴胡种子放置时间越长,种子活力越低。适当的磁场处理,能显著促进柴胡种子的萌发,提高柴胡幼苗的抗逆性,对柴胡的人工栽培有一定的指导意义。     

氯虫苯甲酰胺水分散粒剂对桃小食心虫的防治效果研究

本试验比较了不同浓度氯虫苯甲酰胺水分散粒剂对桃小食心虫的防治效果。结果表明:试验药剂35%氯虫苯甲酰胺水分散粒剂在水中分散性良好,700倍用药量(有效成分量为41.2 g/hm^2)防治桃小食心虫的速效性和持效性均良好,14 d后防效达到最大值,为99.1%。试验证明,氯虫苯甲酰胺水分散粒剂可用来防治果树桃小食心虫。