夜间增温与铜污染对麦田土壤无机氮库的影响

基于夜间增温（设增温、常温两个水平）与铜污染 \[设CK（6 mg·kg^-1）、LP(43 mg·kg^-1）、MP（155 mg·kg^-1）、SP（209 mg·kg^-1）4个梯度\] 复合因素的7 a旱地定位试验,结合室内20℃和30℃下恒温培养91 d,分析了麦田土壤硝态氮、铵态氮和无机态氮含量的变化及其稳定特征。研究结果表明：土壤硝态氮、铵态氮和无机态氮随着土壤中铜含量的增加均表现为先增后降趋势,夜间增温下CK土壤硝态氮和无机态氮含量分别显著降低10.8%和5.7%,在LP、MP处理下硝态氮含量分别显著下降17.4%、15.2%,但在SP处理下土壤硝态氮、铵态氮分别显著增加6.9%和15.1%,增温与铜含量对土壤无机态氮和硝态氮的影响呈现显著的交互效应。20℃和30℃恒温培养使无机态氮含量增加1.6~4.6倍、铵态氮含量增加5.2~13.3倍,却使硝态氮含量减少40.3%~65.1%,20℃比30℃恒温培养后土壤中有较高的无机态氮、铵态氮含量和铵/硝比。夜间增温使土壤净氮矿化作用、氨化作用的Q₁₀值均有所提高,但硝化作用的Q₁₀值显著降低16.8%,适当的铜含量（LP：43 mg·kg^-1）将加快土壤氮的氨化、矿化和硝化速率。因此,夜间增温提高了旱地麦田土壤氮矿化作用温度敏感性,降低了无机态氮库稳定性,土壤铜污染与土壤氮库转化和增温响应的关系具有浓度效应。     

夜间增温对小麦-土壤系统影响的研究进展

目前,我国粮食生产正遭受以非对称性增温为特征的气候变暖影响,以春冬季和夜间升温明显为特征的非对称性增温过程与我国主要粮食作物小麦的生育期基本重叠,因此,亟须明确夜间增温对小麦优质高产的影响,为准确判断和预测全球气候变暖背景下农田生态系统对夜间增温的响应程度与趋势以及制定对策提供科学依据。综述了夜间增温对小麦物候期、农艺性状、产量、品质及土壤微生物、养分含量、呼吸等方面的影响,并对夜间增温对小麦-土壤系统影响的未来研究方向进行展望,以期为气候变暖背景下小麦安全生产研究方向的确立及粮食安全生产措施的制定提供理论依据。     

不同氮素水平下冬小麦叶片酚酸类物质代谢对FACE的响应

利用开放式空气CO2浓度升高(Free Air Carbon-dioxide Enrichment, FACE)平台, 研究了低氮(LN)和常氮(NN)水平下, 大气CO2浓度升高对冬小麦叶片酚酸类物质代谢的影响.结果表明, CO2浓度升高对小麦叶片水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸含量的影响随供氮水平的不同而有所差异.低氮下小麦通过提高叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性(30.1%)而使其含量均显著增加, 增幅分别达33.7%、119.6%、26.7%、39.9%和28.6%; 而常氮下PAL活性和酚酸类含量变化均未达显著水平.可见, 大气CO2浓度升高对冬小麦酚酸类物质代谢的影响受氮水平的调控, 在未来CO2浓度升高条件下, 选择适宜的施肥水平将显得更为重要.此外, 总酚含量与水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸等含量变化趋势基本一致, 且总酚含量变化的79.6%～151.4%是由这几种酚酸含量变化引起的, 说明CO2浓度升高使水杨酸、对羟基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸和香草酸等含量增加是总酚含量增加的直接原因.低氮条件下大气CO2浓度升高将通过改变酚酸类物质代谢而间接影响小麦与伴生杂草的关系.     

豫西地区红富士苹果叶片营养诊断

通过22个有代表性果园苹果叶片矿质营养分析，采用诊断施肥综合法（DRIS）对豫西红富士苹果进行了叶片营养诊断。结果表明，豫西红富士苹果叶片N、P、K、Fe、Mn、Cu、Zn的适宜含量分别为:22.54±3.00 g/kg、2.42±0.28 g/kg、9.31±1.40 g/kg、104.47±15.03 mg/kg、33.89±5.77 mg/kg、3.38±0.39 mg/kg、29.71±4.91 mg/kg，N:P:K的适宜比例为1:0.08～0.14:0.31～0.55。DRIS诊断参数确定为N/P、K/N、K/P、Cu/N、P/Mn、Cu/P、P/Zn、K/Fe、K/Cu、Zn/N和K/Zn，这11种比例关系的变异程度均表现出低产园（变异系数范围为20.44％～40.82％）明显高于高产园（变异系数范围为8.69％～23.95％）；高产园和低产园的营养不平衡指数（NII）分别为39和88。对Fe、Mn和Zn元素需求强度较大的果园分别占供试果园的86％、82％和50％。相对于高产园，低产园元素间关系较不平衡；总体而言，豫西红富士苹果园需求强度较大的元素是Fe、Mn或Zn，其次是N或P。     

高CO2浓度对稻田CO2排放影响的初步分析

大气CO2浓度升高显著增加作物生物量，从而使进入土壤的有机碳增加，这势必会影响土壤碳的稳定和积累。此项研究主要通过高CO2浓度对作物生物量的直接影响，利用δ13C技术间接地初步分析土壤呼吸CO2排放不同来源贡献的差异。研究表明，在水稻生长季，高CO2浓度降低田间CO2的排放，但不显著；种有水稻，根系对土壤总的呼吸影响主要体现在成熟期之前，且有相互消长的现象。在种有水稻的情况下抽穗期之前分解新有机质为主；高CO2浓度促进土壤原有有机质的分解，在水稻生长的中后期分解更为明显，且高N水平对老有机质的分解有促进作用。鉴于此项研究中的不足之处，将会不断得到完善。     

水稻拔节期根系呼吸对臭氧污染和厌氧—有氧环境变化的响应

依托O3FACE(Free-Air O3 Enrichment)研究平台,研究了大气臭氧(O3)浓度增加对拔节期水稻根系呼吸和生物量积累分配的影响,利用特制集气装置分析了厌氧—有氧条件对根系呼吸的影响。结果表明,O3浓度升高水稻冠层和总生物量略有降低,而根干物重和根/冠比分别显著降低14.7%和10.4%。9∶1和9.5∶0.5的纯N2∶O2配比利于根系呼吸,纯N2或空气、CO2饱和蒸馏水条件不同程度降低了根系呼吸速率;高臭氧处理、对照处理的水稻根系呼吸速率分别在CO2饱和蒸馏水、纯N2条件下最小,表明尽管不同根系测定条件影响根系呼吸速率,但影响程度也受植物生长的大气环境制约。臭氧污染处理水稻根系的呼吸速率在气态测定条件下显著高于正常大气处理23.6%～52.7%,在CO2饱和蒸馏水测定条件下未达到显著水平,臭氧污染效应明显降低。两个环境生长的水稻根系呼吸均随测定根系气态环境供氧量的增加呈凸二次函数变化,5%～10%比例的氧气供应促进了根系呼吸,较强的厌氧环境(纯N2)和有氧环境(Air)均不利于水稻根系呼吸。     

土壤有效磷Mehlich3和Olsen测定值的相关性研究

以洛阳市郊农田土壤为对象,比较研究了Mehlich 3和Olsen这2种有效磷测定方法测定值与土壤全磷、水提取磷及相互间的关系.结果表明,2种有效磷提取方法的测定值与土壤全磷具有相似的关系;Olsen提取法测定值与水提取磷间存在线性相关,而Mehlich 3提取法测定值与水提取磷间存在分段相关关系;2种方法有效磷测定值间存在显著的线性相关,但以指数方程进行拟合效果更好.     

粮田改种蔬菜对水稻土土壤结构与有机质含量的影响

利用江苏省江都市马凌村良种场多年粮田（对照）和粮田改种蔬菜20年以上田块,研究粮改蔬对0～60 cm土层团聚体、土壤容重、孔隙度、固液气三相比和有机质含量与分配的影响。结果表明,与对照相比,长期蔬菜种植减少了0～20 cm土层中0.250～1.000 mm和0.053～0.250 mm粒径团聚体的数量,却增加了〈0.053 mm微团聚体的数量;增加了20～60 cm土层中0.053～0.250 mm小团聚体的数量,降低了〈0.053 mm微团聚体的数量。长期蔬菜种植使0～20 cm耕层土壤容重显著降低21.0%、气孔度显著增加29.6%,20～40 cm土层气孔度显著降低了42.3%,固、液相所占比例在0～20 cm土层降低但在20～40 cm土层增加。两种利用方式下,0～20 cm土层中有机质含量分别占0～60 cm土层有机质含量的58.9%和63.3%,长期蔬菜种植下0～20 cm耕层土壤有机质含量显著降低了20.8%。粮改蔬多年耕种可改善土壤的物理结构却减少了耕层土壤有机碳固储数量。     

保水剂对玉米生长和土壤养分转化供应的影响研究

利用盆栽试验研究了砂薄土壤中施用保水剂对作物的生长性状及生物量和施入保水剂后对土壤养分转化与供应的影响，研究结果表明，施用保水剂能显著提高株高，增加总叶面积，增加作物的生物学产量和提高肥料利用率，改变土壤的固、液、气相比，使之更趋于合理，同时保水剂的施用使得土壤有效水贮量增加，在提高土壤田间持水量和速效钾含量的同时。也促进了土壤中有机物质分解与矿化，从而降低土壤中有机质的含量。     

臭氧污染对水稻土物理结构和氮磷钾含量的影响

利用中国稻-麦轮作O3FACE(Free-air O3 concentration enrichment)试验平台,研究了连续3年大气O3浓度升高(比周围大气高50%)对稻田表层(0~20 cm)土壤团聚体、土壤容重及孔隙度和氮磷钾养分含量的影响。结果表明,大气O3浓度升高显著增加耕层土壤0.25~0.053 mm团聚体23.5%和降低<0.053 mm团聚体24.6%。O3污染具有增大0~10 cm土层和降低10~20 cm土层土壤容重的趋势,0~10 cm土壤中气体孔隙度显著减小39.8%,10~20 cm土壤中毛管孔隙度显著增加9.1%和气体孔隙度显著减小32.4%,改变了固、液、气三相比。长期O3污染显著降低土壤全氮含量10.5%和速效钾13.3%,显著增加有效磷40.8%,但对有效氮未产生显著影响。结果表明,长期臭氧污染将改变土壤物理结构和养分物质的生物地球化学循环。