外源氮输入对黄河口碱蓬湿地土壤碳氮含量动态的影响

2014年4—11月,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,研究了不同氮输入梯度下(N0,无氮输入;N1,低氮输入;N2,中氮输入;N3,高氮输入)湿地土壤碳氮含量动态特征及其差异。结果表明,不同氮输入处理下土壤的SOC、TN、NH_4~+—N和NO_3~-—N含量整体上均随着土层深度的增加而逐渐降低,各土层的SOC和NO_3~-—N含量在N2处理最高,而TN和NH_4~+—N含量在N3处理最高。尽管不同氮输入处理并未改变湿地土壤中TN和NH_4~+—N含量的动态变化模式,但随氮负荷增强二者含量均呈增加趋势。不同的氮输入处理明显改变了土壤中SOC和NO_3~-—N的动态变化模式,适量氮输入(N1和N2)明显提高了土壤中的NO_3~-—N含量,过量氮输入(N3)则不利于NO_3~-—N的累积;不同氮输入处理下(特别是N2和N3处理)湿地表层土壤(0—20cm)的SOC含量在7月中旬后远大于N0处理(P0.05),说明持续的氮输入可能不利于表层土壤中SOC的转化。研究发现,当未来黄河口湿地氮养分达到N1和N2水平时将有利于土壤氮矿化,而这将使得土壤氮养分的供给更为充足;但氮负荷持续增强可能使土壤表层的SOC转化受到抑制,而这将有助于提升土壤的储碳功能。     

不同林型土壤有机碳及腐殖质组成的分布特征

为探讨不同类型人工固沙林下土壤有机碳的差异,以辽宁省章古台沙地5种林型下土壤为研究对象,运用统计学的方法对0—5,5—10,10—20,20—40cm土层有机碳、全氮、腐殖质组分分布特征进行比较分析。结果表明:在各林型0—40cm土层上,土壤有机碳含量变化特征为樟子松纯林(4.72g/kg)怀槐樟子松(4.48g/kg)榆树樟子松(4.38g/kg)云杉樟子松(4.21g/kg)杨树纯林(3.95g/kg)对照(1.88g/kg);有机碳储量表现为怀槐樟子松(20.00t/hm~2)樟子松纯林(19.92t/hm~2)榆树樟子松(19.06t/hm~2)云杉樟子松(17.31t/hm~2)杨树纯林(16.61t/hm~2)对照(8.44t/hm~2);经腐殖质组分分析发现土壤腐殖质碳含量表现为云杉樟子松(2.04g/kg)榆树樟子松(1.93g/kg)樟子松纯林(1.74g/kg)杨树纯林(1.65g/kg)怀槐樟子松(1.58g/kg)对照(0.75g/kg)。各林型土壤有机碳含量与全氮、腐殖质碳、胡敏酸、富里酸均呈极显著的正相关关系。     

白薇提取液复合涂膜对脐橙冷藏保鲜的影响

以脐橙为试材,用白薇复合提取液(白薇乙醇提取液和壳聚糖混合液)、壳聚糖涂抹果皮,以不作处理为对照,通过测定果实品质及采后生理生化指标考察白薇复合涂膜对脐橙的保鲜效果。结果表明:与对照相比,2个涂膜处理均可以保持较高的可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)、V–C及总糖(TSC)含量;有效抑制果实丙二醛(MDA)含量的积累和降低果实多酚氧化酶(PPO)活性,保持果实较高的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,极显著(P?0.01)降低果实失重率;至贮藏结束时,白薇复合涂膜组果实腐烂率为4.67%,显著(P?0.05)低于对照组果实腐烂率(7.33%),且复合涂膜组果实总糖含量为12.13%,极显著(P?0.01)高于对照组。白薇提取液复合涂膜对脐橙冷藏保鲜的效果较好。     

长期施肥下褐土易氧化有机碳及有机碳库的变化特征

本研究探讨了24年长期施肥对褐土土壤有机碳(TOC)、有机碳储量(TOCs)、净固碳效率(NCSE)和碳库管理指数(CPMI)的影响,为评价褐土土壤碳库变化与质量及科学施肥提供理论依据。研究以褐土肥力与肥料长期定位试验为平台,通过9个处理[A组:不施肥处理(N_0P_0、CK);B组:单施无机肥处理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3和N_4P_4);C组:有机肥与无机肥配施处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3和N_4P_2M_2);D组:单施高量有机肥处理(M_6)]测定土壤TOC与易氧化有机碳(ROOC)含量,并计算TOCs、NCSE及CPMI等相关指标。结果表明,在不同土层不同时期施用较高量有机肥配施无机肥及施用高量有机肥(N_3P_2M_3、N_4P_2M_2和M_6)均可提高TOC和ROOC含量,且随土层深度加深提升作用减弱。TOCs、NCSE与0~20 cm土层TOC含量在时间和空间上的变化规律基本一致。施用高量有机肥(C组、D组)可有效提高TOCs,A组、B组的TOCs均值分别比C组、D组低76.77%与17.36%。长期施肥处理可提高NCSE,尤其是施用有机肥处理可显著提高NCSE。NCSE为D组C组A组=B组;D组NCSE为1 152.27 kg·hm~(-2)·a~(-1),是C组的2.51倍,B组的16.20倍。与试验前相比,C组和D组的CPMI无显著变化,且C组与D组间差异不显著,但A组与B组比试验前降低16.38~40.02。与A组(CK)相比,B组中N1P1处理与C、D组处理显著影响CPMI,提高了23.30~45.67。在0~40 cm土层CPMI与ROOC含量呈显著正相关,CPMI可以很好地指示有机碳的变化。可见,施用高量有机肥或者较高量有机肥与无机肥配施可极显著提高褐土土壤TOCs、NCSE和CPMI,即施用高量有机肥或者较高量有机肥与无机肥配施(N_3P_2M_3和N_4P_2M_2)有利于褐土有机碳的固存,可减少无机肥的施用量,使土壤性质向良性方向发展,培肥土壤。     

滨海盐渍区不同土地利用方式土壤-植被系统碳储量研究

盐渍区土地利用变化与土壤-植被系统固碳潜力耦合关系的研究对以植被建设、增加碳汇为目的的盐渍区最优土地利用方式的实施具有重要的理论和实际意义。本研究以滨海撂荒盐碱裸地为对照,连续观测和定量描述栽植3年和10年的柽柳林、栽植2年和8年的人工枸杞林及冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖下的棉田的土壤有机碳和植被生物量的动态变化过程,探讨滨海盐渍区不同土地利用方式下土壤-植被系统固碳能力,为进一步提升区域碳储量提供理论依据。研究表明:1)柽柳、枸杞的栽植及结冰灌溉结合覆膜等土地利用方式在撂荒盐碱地实施后,土壤-植被系统固碳能力明显增强,且土壤容重显著减小;栽植10年的柽柳林和栽植8年的枸杞林土壤-植被系统碳储量最高,分别为118.24 t·hm~(-2)和96.27 t·hm~(-2),比冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田增加58.51 t·hm~(-2)和36.54 t·hm~(-2),比撂荒盐碱裸地增加83.39 t·hm~(-2)和61.42 t·hm~(-2)。2)对不同土地利用方式固碳趋势研究发现,栽植3年的柽柳林和栽植2年的枸杞林土壤-植物系统固碳速率较高,分别为10.08t·hm~(-2)·a~(-1)和2.71 t·hm~(-2)·a~(-1)。冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田固碳速率较低,仅为0.53 t·hm~(-2)·a~(-1)。栽植10年的柽柳和栽植8年的枸杞样地,植株固碳速率明显减慢,土壤-植被系统表现为一个弱的碳源。春季地表覆膜处理棉花存活率低且植株成熟后秸秆被移除,碳储量每年净减少0.86 t·hm~(-2)。撂荒盐碱裸地在无外源碳补充的条件下表现为碳源,土壤-植被系统碳储量减少速率为1.42 t·hm~(-2)·a~(-1)。综上所述,滨海盐渍区人工栽植柽柳和枸杞是提高区域碳储量的有效途径。     

日光温室自然对流蓄热中空墙体蓄放热效果研究

研究新型自然对流循环蓄热中空墙体的蓄放热效果,采用自计式传感器连续测试墙体内的温度分布及室内表面的热流量,对该墙体的蓄放热特性进行研究。结果表明:新型墙体内部的温度分布规律与传统的实心墙体构造不同,从内表面至外表面,并不是持续下降的趋势;在晴天白天,内部中空层两侧墙体表面的温度高于相邻实心构造部分,但比中空层空气温度的19.2℃分别低2.2和3.7℃,表明墙体深处处于蓄热状态;清晨温度较低时刻,中空层两侧表面温度分别比其中空气温度的11.7℃高出1.3和0.8℃,表明墙体内部直至清晨仍处于放热阶段。墙体内各点的温度波动幅度显示,晴天中空层两侧表面和空气温度的波动幅度分别可达4.9、4.0和8.2℃,表明墙体内部表面蓄热放热作用显著;阴雪天气下也表现出一定的蓄热放热效果。研究表明,该新型自然对流循环蓄热中空墙体构造可以有效调动墙体深处材料参与蓄热放热过程,显著增加墙体的总蓄热放热面积。     

基于进化博弈的农户储备粮食行为研究

针对多年来我国农户粮食储备量连续下降的问题,以及农户群体储粮行为常表现出的"共振效应"现象,利用进化博弈分析方法,对农户群体粮食储备行为进行研究。结果表明:1)农户群体的储粮行为存在3个进化稳定策略。2)在预期粮价与粮食产储成本满足一定关系时,农户群体粮食储备行为常表现出趋同性,出现"共振效应"。3)可以通过调整未来预期粮价与改变农户粮食产储成本的方式,影响农户群体的粮食储备策略,进而将农户群体的储粮行为保持在可调控的合理状态。     

外源磷输入对农区湿地土壤碳库有效性及周转特性的影响

通过添加土壤原总磷(TP)0~60%的过磷酸钙和室内培养的技术手段,研究了外源磷素输入对农区湿地土壤碳库有效性及其周转特性的动态影响。结果表明,随外源磷素输入水平的增加,土壤可溶性有机碳(DOC)含量和微生物量碳(MBC)含量增加;土壤总有机碳(TOC)含量下降,下降率最高达23%。活性有机碳成分中,外源磷输入对高活性有机碳(HLOC)影响最显著,60%磷素输入处理HLOC含量比未施加外源磷素高54%;易氧化有机碳(ROC)含量随外源磷输入水平的增加而下降,最大下降率为22%;中活性有机碳(MLOC)含量、活性有机碳(LOC)含量无明显改变。涉碳循环生物酶中,β-葡聚糖苷酶(βG)和纤维二糖水解酶(CBH)活性均随外源磷素输入水平的增加而显著提升,但脱氢酶(DH)活性并无显著变化。此外,土壤碳矿化强度和潜在矿化势也与外源磷素输入后的土壤TP呈正相关。总体来看,外源磷素输入显著增加了湿地土壤碳库的有效性及周转速率。     

未来30年川东平行岭谷区县域农田SOC动态模拟

以位于川东平行岭谷的典型县——垫江县为研究对象,探讨在特定气候模式下未来30 a研究区农田土壤有机碳(SOC)及其动态变化,为研究区未来耕地可持续利用与管理提供数据支持和科学依据。利用生物地球化学模型DNDC,选取IPCC AR4报告中的BCCR_BCM 2.0的B1模式,在基于研究区土壤性质和农业管理制度等建立的GIS区域数据库的支持下,模拟研究区2011—2041年SOC动态变化。结果表明:1)DNDC模型能够较好地模拟特定气候条件下SOC及其动态变化,模拟值和观测值的相关系数r为0.981,达到0.01水平下的极显著相关关系;模拟值和观测值的RMSE值为16%,模拟结果较好。2)未来30 a研究区农田0~20 cm土层SOC密度和储量均呈显著增加态势,单位面积碳增量2 637.07~8 091.55 kg(C)·hm~(-2),增幅为10%~34%,新增固碳量2.7×10~5~8.3×10~5 t,年均增速87.9~269.7 kg(C)·hm~(-2)·a~(-1)。3)未来30 a川东平行区县域农田土壤总体呈持续碳增汇状态,研究区固碳、丢碳以及相对平衡三者间的差异将逐渐凸显。     

精异丙甲草胺对小麦药害及其安全剂解毒作用初步研究

为了探索精异丙甲草胺在小麦田的应用技术,室内研究了精异丙甲草胺对小麦的安全性,对安全剂进行筛选,并对安全剂作用机制进行初步研究。结果表明,精异丙甲草胺对小麦的生长抑制作用随着土壤含水量增大及温度的下降而上升。对4种安全剂进行筛选,结果表明,解草酮0.5、5g/kg种子处理能够显著降低精异丙甲草胺对小麦的药害,解草啶、二氯丙烯胺、苯叉酰胺在低剂量下能够一定程度缓解精异丙甲草胺药害,但高剂量无缓解作用。进一步研究表明,解草酮0.5~4g/kg种子处理能够有效降低精异丙甲草胺150~600g/hm2(有效成分含量)造成的小麦药害,缓解率均在20%以上,其中1g/kg解草酮种子处理缓解效果最好,提高小麦对精异丙甲草胺的耐药性可达4倍以上。生理指标测定结果表明,解草酮1g/kg种子处理可显著提高小麦出苗期(播后4~6d)GSTs比活力,而GSH含量与对照相当或降低。表明解草酮可能通过提高小麦GSTs活力来增强GSH对精异丙甲草胺的轭合代谢作用,而非通过增加GSH含量来提升精异丙甲草胺降解。