华北平原春玉米季土壤硝态氮动态及氮素矿化的特征

为进一步明确推荐施氮的优势所在,并为春玉米制定合理的施氮策略,本文在高肥力土壤条件下,通过设计不同氮肥管理模式.研究了春玉米季0—150 cm土体土壤NO_3~-—N动态和氮素矿化的特征。结果表明,经验施氮0—90 cm土层NO_3~-—N含量呈单峰曲线变化,峰值一般在400 kg/hm~2以上,90—150 cm土层则富积了大量的NO_3~-—N,潜在淋洗量很大。不施氮条件下,土壤表现出较强的净矿化势,并且净矿化速率和玉米生长速率有较好的协同性,二者同在大喇叭口至吐丝期达到最大值,但土壤供氮能力逐年下降。推荐施氮使得0—90 cm土层NO_3~-—N总体保持在100～200 kg/hm~2范围内,既确保作物的吸收又减少了氮素淋洗损失。研究表明,三年来推荐施氮共节省氮肥475 kg/hm~2,氮肥利用率提高了14%。     

红壤性水稻土不同粒级团聚体有机碳矿化及其温度敏感性

采用室内培养方法,研究不同温度(15℃、25℃和35℃)条件下红壤性水稻土不同粒级团聚体(2 mm、1～2 mm、 0.25～1 mm、0.053～0.25 mm和0.053 mm)中有机碳矿化特征,分析团聚体有机碳矿化对全土有机碳矿化的贡献并探讨团聚体有机碳矿化的温度敏感性。结果表明:0.25 mm大团聚体较0.25 mm微团聚体含有更多的有机碳和全氮,碳氮比随团聚体粒级减小而降低。全土和各粒级团聚体有机碳矿化速率在培养的前7d快速下降,之后缓慢降低并在培养后期趋于稳定。25℃和35℃培养时,有机碳累积矿化量在1 mm团聚体中最高,在0.053～0.25 mm团聚体中最低,且有机碳累积矿化量与有机碳和全氮含量显著或极显著正相关。2 mm和0.25～1 mm团聚体对全土有机碳矿化的贡献最大,贡献率分别为34.6%和28.8%。培养温度的升高显著提高了全土和团聚体的有机碳矿化速率、累积矿化量和矿化率。不同粒级团聚体有机碳矿化的温度敏感性系数为1.38～2.00,与有机碳、全氮和碳氮比均极显著正相关。综上所述,0.25 mm大团聚体在红壤性水稻土有机碳矿化中发挥主导作用,升温促进了不同粒级团聚体有机碳的矿化,团聚体有机碳矿化的温度敏感性与有机质的数量和质量密切相关。     

尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘肃省甘南尕海则岔自然保护区内的未退化、轻度退化、中度退化及重度退化的湿地为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,应用室内矿化培养实验,分析了植被退化过程中土壤在不同土层(0～10、10～20、20～40 cm)中的有机碳矿化特征。结果表明,植被退化程度、培养时长、温度高低和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着土层加深而降低,未退化[475.74 CO2/(mgC/g)]重度退化[329.302 CO2/mgC/g)]轻度退化[291.50 CO2/(mgC/g)]中度退化[253.11 CO2/mgC/g)]。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着培养时间的变长而降低,且平均在2～6 d下降速度较快,平均在13 d左右后下降速度平缓,基本保持不变。按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约12 d)、缓慢矿化(平均约26 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。双库一级动力学方程可以较好的拟合植被退化中土壤有机碳矿化过程,不同退化程度土壤有机碳矿化量均随土层加深而降低,浅层和未退化土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力,在研究全球碳循环时应给予重视。     

油茶饼粕生物炭和有机肥对红壤矿化的影响

以油茶饼粕为原料,分别在300℃和600℃条件下热解制备成生物炭,以及发酵成为有机肥,研究不同温度生物炭和有机肥元素含量和表面特征的差异。通过室内培养试验研究生物炭和有机肥对土壤呼吸以及有机碳组分的影响。结果表明:随着热解温度的升高,生物炭pH值和灰分含量升高,矿质元素含量增加,C、N、H含量和H/C比值降低,表面官能团减少。在添加有机肥条件下,施用生物炭处理的土壤CO2排放量普遍较高。300℃生物炭的土壤呼吸强于600℃生物炭,600℃生物炭的CO2累计排放量小于对照土壤。300℃生物炭对土壤中的SOC、MBC、DOC的贡献率要高于600℃生物炭。单独添加生物炭的土壤矿化强度比较低。通径分析结果表明:MBC和DOC对土壤CO2累计排放量的直接影响达到极显著水平。     

土壤基质势调控对温室滴灌番茄土壤水分分布和产量的影响

【目的】指导设施蔬菜生产中科学合理地利用滴灌技术进行灌溉。【方法】采用小区试验的方法,以冬春茬番茄为研究对象,布置了7个不同土壤基质势阈值的试验,在番茄开花坐果期和结果期分别控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势在-15和-15 kPa(S1)、-15和-30 kPa(S2)、-15和-45 kPa(S3)、-25和-25 kPa(S4)、-30和-15 kPa(S5)、-30和-30 kPa(S6)以及-30和-45 kPa(S7),研究了日光温室滴灌土壤基质势调控下土壤水分随时间变化及空间分布的规律,以及番茄产量、畸形果率和灌溉水利用效率等。【结果】①控制滴头正下方20 cm深度土壤基质势可以明显影响0～100 cm深度土壤水分状况。②在番茄开花坐果期,当土壤基质势阈值控制在-30 kPa或更高时,番茄根系主要吸收利用0～60 cm深度以上范围的土壤水分,70 cm深度以下土壤水分基本不变,0～60 cm深度土壤体积含水率平均为28.6%,为田间持水率的84%,60～100 cm土壤体积含水率平均为36.2%,为田间持水率的90%。③番茄进入结果期后,当土壤基质势阈值控制在-25～-15 kPa时,整个土体土壤含水率基本保持在田间持水率的77%～91%,根系主要吸收利用0～60 cm深度以上范围的土壤水分,70 cm深度以下土壤水分消耗缓慢;当土壤基质势阈值降低到-45～-30 kPa时,根系吸收利用到80～100 cm深度的土壤水分,整个土体土壤含水率不断降低,降低到田间持水率的60%～66%。④不同处理番茄产量、畸形果率和灌溉水利用效率有明显差异,其中S3和S7处理番茄产量高,S5处理产量低;S1、S3和S4处理的畸形果率大,S6和S7处理的畸形果率低;S1处理的灌溉水利用效率最低,S7处理的灌溉水利用效率最高。【结论】日光温室少量高频滴灌条件下,当滴头正下方20 cm深度土壤基质势阈值开花坐果期控制在-30 kPa、结果期控制在-45 kPa时,整个土体土壤水分状况基本良好,番茄的产量高,畸形果率低,灌溉水利用效率高。     

辽棉19号转化耐盐基因AlNHX1的研究

为提高辽宁棉花品种的耐盐性,利用农杆菌介导上胚轴外植体转化法,将来源于盐生植物獐茅的Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AlNHX1)导入棉花辽棉19号中,分析影响棉花上胚轴外植体农杆菌转化的几个重要因素,建立并优化了该品种的转化体系,结果表明:1)农杆菌侵染的最佳时间为90s,共培养过程中乙酰丁香酮最适浓度为100 mg/L,筛选培养基中潮霉素最适浓度为30 mg/L,生根培养基中吲哚乙酸IBA的最适浓度为10mg/L;2)对转化植株进行PCR检测,表明耐盐基因AlNHX1已导入辽棉19号中;3)在盐胁迫下,转基因植株的电导率,渗透势都显著低于未转化植株。结果表明,通过筛选并优化转化体系,辽棉19号品种的耐盐性有较明显的提升,为沿海滩涂地区种植棉花提供了一定的参考。     

长期定位施肥对旱作农田土壤有机碳及其组分的影响

基于田间定位试验,研究了长期施肥对旱作冬小麦农田土壤有机碳及其组分的影响,试验包括4个处理:不施肥(CK)、氮磷配施(NP)、化肥与有机肥配施(NPM)以及长期休闲地(BL)。结果表明:长期持续施肥30年后,在0~30 cm土层,NPM处理土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳以及碳库管理指数分别较CK提高了42.2%、55.9%、40.9%和40.0%(P0.05),NP处理土壤有机碳和微生物量碳与CK差异不显著,潜在矿化碳和碳库管理指数分别提高了29.1%和20.0%(P0.05),施肥对两种活性有机碳含量的影响在15~30 cm土层表现更加显著;与种植作物相比,长期休闲显著降低了土壤潜在矿化碳含量,BL处理较CK降低了20.5%(P0.05)。相关性分析表明,土壤有机碳、潜在矿化碳、微生物量碳以及碳库管理指数两两之间存在着显著的相关性,且有机碳组分含量与土壤有机碳含量在处理间变化具有一致性(除NP处理外),两种活性有机碳相对含量在各处理间差异均不显著。总的来说,长期持续施入有机肥能够有效地增加旱作农田土壤有机碳同时增加其活性组分,有助于培肥地力和土壤固碳。     

过筛处理对小兴安岭2种森林类型土壤有机碳矿化的影响

采用室内培养法研究了过筛处理对小兴安岭阔叶次生林和原始红松林土壤有机碳(SOC)矿化的影响,测定了土壤有机碳矿化速率和累积矿化量(C_m),以及培养前后土壤冷水提取碳水化合物(CWEC)和热水提取碳水化合物(HWEC),利用一级动力学模型拟合土壤有机碳矿化参数:潜在可矿化碳(C₀)、易矿化有机碳(C₁)等,并分析了土壤C_m与冷水提取碳水化合物和热水提取碳水化合物的关系。结果表明:阔叶次生林土壤有机碳矿化速率和C_m均大于原始红松林。过筛处理使2种森林类型土壤有机碳矿化速率和累积矿化量增加,其中1 mm过筛土壤有机碳矿化增加量大于2 mm过筛土。过筛处理对2种森林类型土壤有机碳矿化速率的影响随着培养时间延长而减小。过筛处理对土壤C₀无影响,却使土壤C₁增加,其中2 mm过筛土C₁增加49.09%~68.06%,1 mm过筛土C₁增加91.03%~133.83%。过筛处理使土壤CWEC增加,但对HWEC无影响。土壤C_m与CWEC和HWEC的初始含量及变化量均呈极显著正相关,表明水提取碳水化合物是土壤有机碳矿化的关键组成部分,碳水化合物的损耗可以在很大程度上解释土壤矿化释放的CO₂。综上,过筛处理破坏土壤结构,释放出部分胶结团聚体的碳水化合物,增加土壤有机碳矿化。      

基于动特性分析法的海上养殖平台多点系泊系统设计

养殖平台是深水养殖过程中的浮式管理基站,对其在海面位置进行约束是正常使用的先决条件,系泊系统是平台安全且准确定位的关键所在。针对使用海域浅水深、多种限制条件下的小尺度、浅吃水海上养殖平台,对其系泊系统进行了设计,采用以三维势流理论及非线性时域耦合分析法的数值计算方法对其位移、锚泊系统预张力、最大张力等方面进行仿真校核。结果表明:浅水情况下,单一钢链的悬链式系泊系统和单一纤维绳的张紧式系泊系统不能满足该平台的系泊要求;重新设计的系泊系统采用1?6的布置方式可以较均匀分配环境载荷,系泊半径95 m的情况下,选用95 m(15 m锚链+80 m纤维绳)锚腿组成的系统较好地满足了该平台的系泊要求;通过验算,传统的悬挂小质量水泥块(约15 kg/块)的方式对所设计系泊系统的产生的效果不显著,不建议对设计的系泊系统增配质量;浅水效应对系泊系统安全性的影响以及系泊平台六自由度的运动响应情况还有待深入研究。     

半干旱区土地利用方式对土壤碳氮矿化的影响

通过研究云雾山草原自然保护区草地、农地、灌木林土壤有机碳和氮的含量和矿化特征,分析了半干旱黄土区不同土地利用方式对土壤碳氮循环的影响。结果表明,土壤有机碳和全氮平均含量在草地转变为农地后分别降低了53%和64%,在转变为灌木林地后分别降低了54%和44%。不同土地利用方式下土壤有机碳矿化速率均随土层深度的增加逐渐降低,降幅介于29%~46%之间;有机碳矿化比例则逐渐增加,增幅介于45%~67%之间。土壤氮素矿化速率、矿化比例和硝化速率均随土层加深逐渐降低,而且0~20 cm土层氮素矿化体现为硝化过程和铵态氮的固定作用,且硝化过程占主导作用;40~80 cm土层硝化过程和铵化过程的比例接近,表明深层土壤氮素矿化由硝化过程和铵化过程共同主导。草地转化为农地和灌木林地后有机碳矿化速率显著降低,其降低幅度随土层加深逐渐减小;但有机碳矿化比例则有所增加,其增幅随土层加深而增大。草地利用方式发生变化后,土壤氮素矿化速率和矿化比例、硝化速率和铵化速率均显著降低,这些指标在表层土壤以草地转变为农地后降低较多,在深层土壤以草地转变为灌木林地降低较多。综上,半干旱黄土区草地转变为农地和灌木林地后,土壤碳氮循环强度和有效性显著降低,因此应避免草地向其它利用方式的转变。