稻蟹生态种养模式对稻田土壤肥力及生产效益的影响

试验通过对稻蟹生态种养田连续多年进行定位监测,探讨不同种植方式对稻田土壤基本理化性质以及生态系统经济效益的影响。试验设置在辽河三角洲中心地带,处理为稻蟹种养处理（CR）和单一稻田处理（FP）,13年内连续监测土壤基本理化生物学性质、水稻与河蟹的产量,计算其经济效益。结果表明,相对于单一种稻模式而言,稻蟹生态种养模式土壤物理化学性质得到明显改善,尤其在最初的3 ~ 4年内变化显著,后续的10年内变化较小,达到了相对稳定的状态。总的来说,土壤容重降低了0.05 g cm?3,土壤孔隙度增加了2.1%。土壤有机质含量从25.5 g kg?1提高到了28.4 g kg?1,增加了2.90 g kg?1;土壤全氮含量增加了0.19 g kg?1,速效氮磷钾含量分别增加了21.2 mg kg?1、2.23 mg kg?1、29.0 mg kg?1;土壤微生物量碳增加了128%。从氮肥利用率来看,CR处理比FP处理氮肥利用率提高了10.3%,增幅显著。从水稻及河蟹经济效益来看,水稻产量无显著差异,稻米品质优化促使稻米价格上涨13.8%,加之河蟹的产出,每公顷纯经济效益增加18269元,实现了稻蟹双收的目的。综上所述,稻蟹生态种养模式不但使土壤性质得到明显改善,提高了氮肥利用效率,还保证了水稻产量和河蟹的经济效益,是兼顾经济效益和生态效益的最佳生态种养模式。     

磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环中的应用

磷是土壤生态系统中的重要组成元素,开展土壤磷循环研究对提高磷肥利用效率和降低磷的生态环境风险具有重要意义。磷酸盐氧同位素技术已经被证明是一种示踪环境中磷生物地球化学行为的有效方法。本文系统综述了磷酸盐氧同位素技术的研究进展和未来发展方向。详细介绍了磷酸盐氧同位素的技术原理、样品处理和测定方法;阐述了无机磷和有机磷的氧同位素特征及时空分布特征;从评估土壤磷微生物利用状况和示踪土壤磷循环两个方面探讨了磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环研究中的应用前景,分析了磷来源、环境条件、生物活动和样品前处理过程对土壤磷酸盐氧同位素特征的影响,最后展望了该技术未来的研究方向。以期为磷酸盐氧同位素技术在土壤学和环境科学领域的发展和应用提供新的视角和科学指导。     

利用农田表层(0～20cm)有机碳估算1m土体有机碳的可靠性

<正>土壤有机碳(SOC)是近年来全球变化研究的热点之一,表层(0~20cm)和1m土体的SOC是评估农田SOC的两个重要指标[1]。很多研究利用第二次土壤普查资料来估算农田SOC[2-6],一些研究已表明近20年来我国耕作土壤,尤其是表层(一般为0~20cm)的SOC基本呈增加的趋势[5-8],这与秸秆还田、有机肥与化肥合理施用以及少(免)耕技术推广有关[9-10]。但由于农田SOC,至少是表层SOC,是     

江西退化红壤人工重建森林土壤微生物碳源代谢功能研究

应用MicroResp方法研究4种重建森林土壤微生物对不同类型碳源的代谢特征,自然恢复地为对照处理。结果表明,不同培养时间(6 h和继续培养18 h)和不同土壤深度(0~10和10~20 cm),土壤微生物对单一碳源的利用能力差异显著。4种重建森林土壤微生物对碳源利用能力有显著差异,表现为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林。多样性指数和均匀度指数表明4种重建森林土壤微生物群落多样性的变化趋势为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林,除自然恢复地外,土壤微生物的多样性和均匀度在4种不同重建森林类型之间差异不显著。主成分分析结果表明,所选15种碳源能够阐述4种不同重建森林土壤微生物功能多样性的差异,森林土壤微生物的敏感碳源主要为糖类。     

发芽绿豆苗的生理指标和抗氧化特性对邻苯二甲酸酯的响应特征

Single phytotoxicity of two representative phthalate esters （PAEs）, di-n-butyl phthalate （DnBP） and bis（2-ethylhexyl） phthalate （DEHP）, was tested in mung bean （Vigna radiata） seedlings germinated for 72 h in soils spiked with varying concentrations （0-500 mg kg-1 soil） of DnBP or DEHP. PAEs added at up to 500 mg kg-1 soil exerted no significant effect on germination but both pollutants significantly inhibited root elongation （P 〈 0.01）; DEHP inhibited shoot elongation （P 〈 0.01） and DnBP depressed biomass on a fresh weight basis （P 〈 0.05）. Seedling shoot and root malondialdehyde （MDA） Contents tended to be stimulated by DnBP but inhibited by DEHP. However, increases in superoxide dismutase, peroxidase, ascorbate peroxidase and polyphenol oxidase activities, as well as glutathione （GSH） content, were induced at higher concentrations （e.g., 20 mg kg-1） of both compounds. Accumulation of proline in both roots and shoots and the storage compounds, such as free amino acids and total soluble sugars, in whole plant was induced under the stress exerted by both PAEs. The general responses of mung bean seedlings indicated higher toxicity of DnBP than DEHP on primary growth, during which root elongation was a more responsive index. MDA and GSH were more sensitive parameters in the roots than in the shoots and they might be recommended as physiologically sensitive parameters to assess the toxicity of PAE compounds in soils in future long-term studies.     

温室土壤食物网静态和动态结构特征

Soil food web structure is fundamental to ecosystem process and function; most studies on soil food web structure have focused on agro-ecosystems under different management practices and natural terrestrial ecosystems, but seldom on greenhouses. This study explored the static and temporal variability of soil food structure in two greenhouses of Shandong Province, North China over a two-year period. The static properties were measured directly by surveying functional group composition and a series of parameters portraying the species properties, link properties, chain properties and omnivory properties of the web, as well as indirectly through calculation of nematode indices, enrichment index （EI）, structure index （SI）, and channel index （CI）. The dynamic variability of greenhouse soil food structure was described by the dynamics of functional groups, Bray-Curtis （BC） similarity and cluster analysis. The results showed that the greenhouse soil food web contained 14 functional groups, with microbes having the highest mean biomass, followed by protozoa. Of the three functional groups of protozoa, flagellates were the dominant group on most sampling dates, amoebae only became the dominant group during the summer, while ciliates were the least prevalent group. All nematodes were assigned into one of the four functional groups, bacterivorous, fungivorous, herbivorous and omnivorous, and the fungivorous nematodes had the lowest mean biomass. Mites were assigned into three functional groups and the omnivorous noncryptostigmatic mites were the dominant group. All the functional groups showed significant seasonal changes. The soil food web connectance was 0.15, the maximum food chain length was 5, and the average food chain length was 3.6. The profiles of the EI and SI showed that the food web was resource- depleted with minimal structure. The results of CI indicated that the bacterial decomposition pathway was the dominant pathway in the food web of the greenhouse soils studied and the results of BC similarity showed that the soil food web had higher variability and instability over time. The cluster analysis showed that the functional groups located at high trophic levels with low biomass were in a cluster, whereas those at low trophic levels with high biomass were closer. Compared with the food web structure of agroecosystem and natural terrestrial ecosystem soils, the structure of greenhouse soil food web was simple and unstable, which was likely driven by high agricultural intensification, particularly over application of fertilizers.     

覆膜抑制土壤呼吸提高旱作春玉米产量

为从农田碳通量角度揭示地膜覆盖种植方式的增产增效机理,于2011年在山西寿阳旱作农业野外试验站对覆膜和露地春玉米田,进行了表层土壤温湿度、土壤呼吸和净碳交换规律及作物生长发育规律的研究和分析。结果表明:与露地处理相比较,覆膜处理全生育期表层土壤含水率提高了18.7%,前期可平均提高表层土壤温度1.67℃。覆膜和露地处理土壤呼吸变化规律总体一致,但前者的温度敏感系数Q10比后者低,且中后期前者排放的碳仅为后者的61.7%,说明采用覆盖地膜种植方式有利于农田土壤碳管理。前期和中期覆膜处理绿叶面积指数比露地处理平均高0.81 m2/m2,后期覆膜处理衰老较快,收获时比露地处理低1.00 m2/m2;露地处理在前期和中期日均净碳通量平均比覆膜处理大0.04 mg/(m2·s),而后期仅小0.02 mg/(m2·s),这是造成2处理最终生物产量和经济产量差异的根本原因。在地上干物质积累和地下干物质积累方面,覆膜处理始终比露地处理高,收获时差值分别为269.7和38.6 g/m2。露地处理每公顷少收春玉米籽粒1 348 kg。由此可见,覆膜种植可提高表层土壤温湿度,促进作物生长发育,抑制土壤呼吸,促进碳积累,增加农民收入的同时更有利于土壤碳管理。     

黄土坡面细沟形态变化及其与流速之间的关系

研究细沟的形态变化特征是认识细沟侵蚀的重要基础,细沟发育过程中细沟形态变化与水流动力学特性之间存在相互影响和相互作用的关系,研究细沟发育过程中细沟形态与水动力学之间的关系,有利于更好地了解细沟侵蚀过程和侵蚀机理。该研究通过室内人工模拟降雨试验,对黄土坡面细沟发育过程中的细沟形态变化及其与流速的关系进行了研究。结果表明:坡面侵蚀过程呈明显的阶段性,坡面细沟形态变化过程与坡面径流含沙量的变化情况基本一致;坡面跌坎发生的临界流速为0.19~0.21 m/s,当坡面径流流速大于这个临界值的时候,坡面会出现跌坎;细沟发育初期,细沟间的距离一定程度上影响细沟的分布,最早出现的细沟之间不会再出现新的跌坎,这一间距范围在12.5~17.5 cm之间;细沟侵蚀过程主要以下切侵蚀和溯源侵蚀为主,沟壁坍塌的侵蚀作用相对较小;细沟流速随时间的变化大致呈先增后减的趋势,细沟流速随细沟宽度的增加而显著减小,这一趋势在4 m坡段尤为明显,二者之间存在显著负相关关系(r=-0.348,P=0.04)。受试验条件所限没有研究细沟深度和流速等其他水动力学参数,以后需要不断改进试验方法来准确测量流速、水深等指标,进一步研究细沟发育过程。     

基于电阻抗成像的植物单根断层图像重建

为了实现植物根系结构形态的原位检测,植物根系单根的断层图像重建研究非常必要。该文应用动态电阻抗成像技术对土壤-树根模拟系统进行了图像重建,对重建图像进行二值化处理并求出树根在该系统中的位置坐标、面积和形状,并以树根的位置坐标、面积及形状的相对偏差为指标,分析了图像重建算法、土壤含水率2个因素对成像质量的影响。结果表明：电阻抗成像技术能够实现树木单根断层图像重建;将重建图像进行二值化处理,所得图像更加直观,便于定量评价成像质量;基于Newton单步残差正则化的一步牛顿误差重构（Newton's one-step error reconsruction,NOSER）算法,比基于全变差正则化的主双-内点模式（primal dual-interior point method,PD-IPM）算法的成像质量好;土壤含水率越高成像质量越好。该研究为基于电阻抗成像技术的植物根系结构形态的图像重建提供参考。     

大兴安岭天然林不同林分溶解有机碳变化特征

为确定不同林分和季节变化对森林碳库影响。在内蒙古大兴安岭根河林业局境内选取具有代表性的林分,即白桦林、白桦落叶松混交林以及落叶松林为研究对象。收集并测定了树干径流、有机质层和0-30 cm土层中DOC浓度,并分析了DOC变化特征以及不同月份对DOC的影响。结果表明:不同林分中树干径流中DOC平均浓度分别为60.12,172.77,205.02 mg/L;有机质层中DOC平均浓度分别为35.32,39.64,34.45 mg/L;0-30 cm土层中DOC平均浓度分别为26.23,37.08,26.53 mg/L。结果表明:不同林分中DOC浓度表现为树干径流 > 有机质层 > 0-30 cm土层,落叶松林树干径流DOC浓度明显高于白桦林（p<0.05）,且落叶松树干比白桦树干淋溶DOC强;不同林分中有机质层和0-30 cm土层表现为白桦落叶松混交林>白桦林、落叶松林,但无明显的差异（p>0.05）,而且有机质层和土层对DOC有吸附固定作用;不同林分6-9月份树干径流中DOC浓度呈现先升高后降低的趋势,7月份达到最大,机质层和0-30 cm土层中DOC浓度6月份最高,7月、8月最低,而9月份又升高。不同林分和月份的变化,影响了天然林中DOC浓度分布。