徽县洛坝铅锌矿废渣地植被及优势种竞争强度研究

通过对徽县洛坝铅锌矿废弃时间不同的废渣地化学分析表明,主要污染物类型为重金属Pb、Zn,最高含量Pb为6 298 mg·kg-1、Zn为480 800 mg·kg-1.重金属在废渣地含量随废弃时间增长而减少,对其自然恢复植被的物种调查发现废渣地Pb、Zn浓度是影响植物自然定居的限制因子.本文在现场踏查的基础上对洛坝废渣地进行了生态调查.结果表明,本次调查共记录的35种植物,隶属16个科20个属,多为1～2年生草本植物,优势植物是以野艾蒿为代表的菊科.11年废渣地以野艾蒿 车前草、野艾蒿 小亚麻芥等稳定群落为主;6年废渣地多以野艾蒿、马升塘、灰绿藜等单种群存在;3年废渣地植物则表现为稀少的节节草 苍耳群落和一个不稳定植物斑块;11年废渣地正形成良好的植被.对废渣地的优势植物竞争性分析表明,竞争植株盖度与竞争强度呈正相关;种内和种间竞争总强度分别为4.063、3.031.优势植物的竞争强度来自种内,野艾蒿是可以作为在铅锌矿废渣地植物恢复的优势植物.     

石羊河流域河流系统生态环境需水量概算

通过探讨流域生态环境需水量概念及分析方法,概算了石羊河流域河流基础生态环境需水量、河流输沙需水量、流域湖泊湿地生态环境需水量和下游地下水合理补给需水量。结果表明:石羊河流域河流系统基础生态环境需水量为2.458 6×108m3,约占流域地表水资源来水量的16.93%;输沙需水量为5.30×108m3;流域湖泊湿地需水量为1.53×108m3,下游地下水补给需水量为1.758 6×108m3。生态环境需水量整合后,适宜的生态需水量约占水资源总量的36.49%~48.60%。     

不同耕作措施下旱作农田土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征

以连续进行12年的保护性耕作长期定位试验为研究对象,探索了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕不覆盖(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)4种耕作措施对陇中黄土高原旱作农田豌豆-小麦双序列轮作系统的土壤团聚体中有机碳和全氮分布特征的影响。结果表明:各处理均以≥0.25 mm团聚体为优势团聚体,且≥0.25 mm团聚体含量随土层深度增加而增加,而其他粒径团聚体含量随土层深度的变化并无明显规律。较之T处理,TS、NT、NTS处理均可提升≥0.25 mm团聚体含量和平均重量直径,NTS处理提升效果最明显。TS、NT、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于T处理,其中TS、NTS处理显著高于T处理,NTS处理高于TS处理;各处理土壤有机碳和全氮含量均随土层增加而减小。较之T处理,NT、TS、NTS处理可不同程度提高各粒径团聚体中有机碳和全氮含量,NTS处理的含量最高;各粒径团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小;同时,团聚体中有机碳和全氮含量随粒径减小而增加。2~5 mm和0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应粒径团聚体有机碳含量呈极显著正相关、极显著正相关和极显著负相关;0.25~2 mm和≥5 mm团聚体含量与相应级别团聚体全氮含量分别呈极显著正相关和显著负相关。T处理不同粒径团聚体有机碳和全氮贡献率按其大小排序均为(0.25 mm)(≥5 mm)(0.25~2 mm)(2~5 mm),其他3种耕作措施各粒径团聚体有机碳和全氮贡献率在各土层中的排序各有不同,并无明显规律。     

培肥措施对旱地农田土壤CO2排放和碳库管理指数的影响

阐明长期有机物料施肥下土壤CO₂排放特征及其影响机制以及碳库管理指数对黄土高原旱作农业区固碳减排及施肥模式选择的影响尤为重要。基于2012年设置在陇中黄土高原旱作区的长期定位试验,通过不施肥（CK）、氮肥（NF）、有机肥（OM）、秸秆（ST）、有机肥结合无机肥（OMNF）5个处理,测定并计算了2018年不同施肥措施下全年土壤CO₂排放、作物碳排放效率和碳库管理指数的变化,并运用结构方程模型分析了0~30 cm土壤温度、水分、微生物量碳氮、易氧化有机碳、蔗糖酶、脲酶与土壤CO₂排放速率的关系。结果表明：1）与不施肥相比,秸秆、有机结合无机肥和有机肥处理使生育期土壤CO₂排放平均速率提高了42.72%、30.82%和29.79%,秸秆、有机肥处理分别使生育期土壤CO₂排放量显著提高36.35%、32.45%（P<0.05）,有机结合无机肥处理使碳排放效率显著降低41.10%（P<0.05）;2）有机物料处理均能显著提高0~5 cm土层易氧化有机碳、微生物量碳氮、蔗糖酶活性和碳库管理指数,相比不施肥和氮肥处理,有机结合无机肥处理分别使0~30 cm土壤碳库管理指数提高127.41%,99.33%（P<0.05）;3）结构方程模型表明,环境因子对土壤CO₂排放速率的总解释度为53%,对土壤CO₂排放速率总效应较大的影响因素包括土壤温度（2.36）、微生物量碳（1.59）和土壤水分（1.18）,且均间接地影响着土壤CO₂排放速率,土壤温度促进了微生物量碳和蔗糖酶活性的提高,微生物量碳促进了微生物量氮和易氧化有机碳的增加。综合来看,有机结合无机肥处理可以提升土壤碳库管理指数,保持微生物活性,增加作物产量,降低土壤碳排放效率,是陇中黄土高原旱作农业区比较适宜的农田培肥措施。     

施磷对陇中黄土高原春小麦耕层土壤磷组分及有效性的影响

利用2017年设置在定西市李家堡镇麻子川村的长期定位施肥试验,设置4个施磷水平:P1(0 kg·hm~(-2))、P2(75 kg·hm~(-2))、P3(115 kg·hm~(-2))、P4(190 kg·hm~(-2)),测定收获后耕层土壤(0～20 cm)无机磷组分(Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca_(10)-P)、有机磷组分(LOP、MLOP、MROP、HROP)。研究结果表明:土壤磷组分含量变化顺序为Ca_(10)-P Ca_8-P MLOP O-P HROP Fe-P Al-P Ca_2-P MROP LOP。随着施磷量的增加,Ca_2-P、Ca_8-P、O-P、LOP、MLOP、MROP、HROP、有效磷、全磷含量增加,增幅为8.41%～56.95%;Al-P、Fe-P、Ca_(10)-P含量先增加后降低,最大值分别为43.45(P2)、37.64(P2)、341.63(P3)mg·kg~(-1),最小值分别为28.63、33.06、321.96 mg·kg~(-1)。随着施磷量的增加,Ca_2-P、Ca_8-P和MLOP占比增加,增幅分别为28.00%、24.46%、6.37%;Al-P、LOP先分别增加至6.00%(P2)、2.67%(P2)后减小至4.31%(P4)、2.11%(P4);Fe-P、Ca_(10)-P、MROP、HROP减小,减幅分别为5.75%、12.64%、21.37%、6.75%;O-P由9.17%(P1)先减小至8.08%(P3)之后增加至8.80%(P4);PAC(磷活化系数)增加,增幅最大为26.40%(P4);无机磷占全磷的相对含量和无机磷与有机磷之比先增大后减小,分别由增幅的80.41%、4.10%减小至76.32%、3.21%,有机磷占全磷的相对含量先减小至19.59%后增加至23.75%。土壤磷形态对有效磷的直接影响大小顺序为:Ca_8-PCa_2-PMLOPLOPHROPMROPFe-PAl-PO-PCa_(10)-P。相关分析和逐步回归结果表明,Ca_2-P是陇中黄土高原春小麦农田土壤有效磷的最主要磷源,长期施磷肥主要通过提高可供作物直接利用的Ca_2-P、LOP和具有缓效作用的Ca_8-P、Al-P、MLOP比例,降低土壤中难溶性Fe-P、O-P、Ca_(10)-P、MROP、HROP的比例从而增加有效磷的含量,进而提升了土壤潜在供磷能力。     

几种保护性耕作措施在黄土高原旱作农田的实践

自2001年起,甘肃农业大学的研究者在甘肃省定西市安定区李家堡镇布设了不同保护性耕作措施下春小麦→豌豆和豌豆→春小麦轮作系统的定位试验,以研究免耕不覆盖(NT)、传统耕作秸秆还田(TS)、免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作地膜覆盖(TP)和免耕地膜覆盖(NTP)等保护性耕作措施在黄土高原旱作农田生态系统中的效应。本文就近10年依托该试验获取的相关研究结果进行综述,重点阐述特定土壤、气候、农作制度下土壤理化性状、土壤微生物及其酶活性、土壤温室气体排放、作物生理生态等对上述几种保护性耕作措施的响应。初步得到免耕秸秆覆盖措施有助于形成良好的土壤结构、减少土壤侵蚀、改善土壤持水特性、提高土壤养分利用效率、改善土壤微生物区系、增强作物光合效能、增加作物产量等结论,对筛选出当地适宜的耕作模式、改善区域土壤质量、促进农业可持续发展有重要意义。在此基础上,提出目前该项研究存在的问题和今后重点关注的方向:1)保护性耕作土壤碳循环机理;2)覆盖方式的创新;3)温室气体排放测量方法的改进与完善。     

土壤改良剂对冷浸田土壤特性和水稻群体质量的影响

以南方典型冷浸田为研究对象, 在明沟排水的基础上, 通过田间定位试验, 以不施土壤改良剂为对照, 研究了施用不同土壤改良剂(自研的脱硫灰改良剂、生物活性炭, 市售的土壤改良剂石灰、硅钙肥、腐植酸)对冷浸田氧化还原电位、土壤呼吸强度、土壤微生物数量、水稻群体构建及产量构成因素的影响。结果表明, 施用改良剂能够改善土壤理化性状, 提升土壤速效养分和pH,但除脱硫灰处理外, 其他改良剂处理对土壤Eh未产生显著影响。施用不同土壤改良剂在水稻各生育期均能有效增强土壤微生物呼吸强度和放线菌数量, 并且放线菌数量达到差异性显著水平(P<0.05), 生物活性炭处理下土壤呼吸强度和放线菌数量分别较对照增加67.6%和127.6%。各土壤改良剂处理与CK相比较均有助于提高叶片SPAD、茎蘖数、水稻干物质积累量、成穗数、穗粒数、产量结实率和根系伤流速率。其中以脱硫灰和生物活性炭处理改良效果最佳, 抽穗后29 d时,根系伤流速率较CK分别提高45.4%和39.1%, 叶片SPAD分别增加27.4%和22.5%; 成熟期水稻成穗数较对照提高12.1%和10.7%,干物质积累量增加68.8%和50.5%,产量分别增加12.8%和10.3%。综上所述, 土壤改良剂可有效改善冷浸田土壤特性及水稻群体质量, 脱硫灰和生物活性炭处理的改良效果最明显, 增产幅度最大。     

不同耕作条件下豆麦双序列轮作农田土壤温室气体的排放及影响因素研究

为了研究耕作措施对双序列轮作农田土壤温室气体的排放及影响, 采用CO₂分析仪、静态箱 气相色谱法在陇中黄土高原半干旱区对传统耕作不覆盖、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖和传统耕作+秸秆还田4种耕作措施下豆麦双序列轮作农田土壤温室气体(CO₂、N₂O和CH₄)的排放及影响因素进行了连续测定和分析。结果表明: 测定期内4种耕作措施下农田土壤均表现为CO₂源、N₂O源和CH₄净吸收汇; 除传统耕作不覆盖措施, 其他3种耕作措施不同程度地减少了2种轮作序列土壤的N₂O排放通量, 并显著增加了土壤对CH4的吸收。CO₂和N₂O的排放通量分别与地表、地下5 cm处、地下10 cm处的土壤温度呈极显著和显著正相关关系, 相关系数分别为0.92^**和0.89^**、0.95^**和0.91^**、0.77^*和0.62^*; 而CH₄吸收通量与不同地层的温度之间无明显的相关关系; CO₂和CH₄的通量与0~5 cm、5~10 cm的土壤含水量均呈显著正相关关系, 相关系数分别为0.69^*和0.72^*、0.77^*和0.64^*, 而与10~30 cm土壤含水量无明显相关关系; N₂O排放通量与各层次的土壤含水量之间均呈不显著负相关关系。对2种轮作序列各处理下土壤中排放的3种温室气体的增温潜势计算综合得出: 4种耕作措施中, 免耕不覆盖处理可相对减少土壤温室气体的排放量, 进而降低温室效应。     

定西安家沟流域3种典型农林复合模式的评价研究

针对定西安家沟流域的自然特点,提炼出了3种典型的农林复合模式,即：林-粮复合经营模式、林-草-畜复合经营模式和庭院经济复合经营模式。分别分析了3种模式的组成、结构及功能,对3种模式的经济效益进行了评价。结果表明：与坡地农田系统相比,3种典型的农林复合模式均具有较高的经济效益。其中庭院经济复合经营模式效益最大,林-草-畜复合经营模式效益次之,林-粮复合经营模式效益最低,但均高于对照模式,在实际生产中,应结合具体情况,营建相应的模式,以追求最大的经济效益与生态效益。同时对各种农林复合模式的经营技术进行集成和优化,并提出了科学、高效地开展栽培、经营、管理及利用技术。