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。     

不同施肥方式对桃生长及土壤养分的影响

以盛果期桃为试验材料,将控释肥、硝基复合肥、普通复合肥一次性施入土壤,对土壤、叶片、枝条和果实等相关指标进行测定。结果表明,控释肥提高了土壤中有机质含量、氮、磷、钾含量,降低了pH值;不同施肥方式均提高了土壤中钙、硫、铜、锌、硼含量,降低了镁、铁、锰含量;控释肥促进了叶片生长和枝条充实;不同施肥方式均提高了桃果实平均单果质量、可溶性固形物、维生素C含量,其中以控释肥处理最高,分别为199.17 g、12.5%、37.5 mg·kg~(-1)。由此可见,控释肥可以改良土壤结构,促进桃树生长发育和提高果实品质。     

夜间增温对铅危害下小麦物质积累分配与根系生长的影响

为揭示气候变暖与土壤铅污染对农作物及其地下根系生长的影响,利用夜间增温系统研究了4种土壤铅水平下冬小麦关键生育期的干物质积累及其地上地下分配、收获指数、根系活性的变化。结果表明,夜间增温提升小麦全生育期的土壤温度0.6～1.4℃,增温效果明显。未污染处理的小麦蜡熟期总生物量与籽粒产量在夜间增温下显著提高,但收获指数却显著降低。铅污染加重造成小麦籽粒产量与总生物量下降,但夜间增温使铅污染处理小麦的产量显著增加14.7%～19.1%、总生物量显著增加13.0%～26.5%,其收获指数增加,表明夜间增温提高了小麦抗铅污染危害的能力。增温对提高小麦根干物质积累表现为正效应而铅污染胁迫则表现为负效应,增温具有增加小麦根系干重及根冠比的趋势,但受铅污染程度、作物生长时期制约。小麦根系活性随土壤铅污染加重而下降,而夜间增温具有提高低铅土壤小麦各时期根系活性的趋势,夜间增温在抽穗期显著提高了4个铅处理的小麦根系活性(12.2%～40.2%),增温下根系活性的增强有助于作物抵御铅污染危害。研究结果表明增温对小麦地下系统的正效应影响有助于提高其抵御铅污染胁迫的能力。     

夜间增温对小麦吸持铅素的影响

当前非对称气候变暖及部分农业土壤铅富集潜在影响我国小麦生产,揭示夜间增温对小麦吸持铅素及其分配的影响有助于确保粮食安全生产。利用田间被动式夜间增温系统设置不同铅浓度客土盆栽试验,研究小麦产量与地上部组织的生物量、铅含量与积累量、铅富集系数和迁移系数随温度变化的响应。结果表明,夜间增温显著增加小麦产量8.3%,却显著降低茎叶和地上部总干重;铅污染表现为负效应且随污染程度增加而加大。夜间增温显著降低地上部植株、籽粒与颖壳中铅含量,但对茎、叶中铅含量影响不大;分别显著降低籽粒中铅积累量7.6%(轻度污染)和6.8%(重度污染)、颖壳中铅积累量12.0%(无污染)和13.9%(重度污染)和全部污染处理下小麦地上部(14.0%~23.3%)、茎(22.5%~24.9%)、叶(17.9%~31.8%)中铅积累量。夜间增温显著降低无污染处理铅在茎、叶、籽粒和颖壳中的富集系数和轻污染处理铅在茎、籽粒和颖壳中的富集系数,但未显著影响重度污染处理铅在各器官中的富集系统。增温显著降低了全部污染处理中由茎向籽粒、颖壳转移的铅迁移系数。夜间增温有利于小麦生产且能降低铅胁迫农田粮食遭受铅污染的潜在风险。     

保水剂改良铅污染土壤对小白菜养分利用与生长的影响

以"上海青"小白菜为研究对象,利用田间模拟试验,研究了铅污染不同程度土壤施用不同保水剂用量对小白菜生长与物质产量、氮磷钾养分吸收与利用效率的差异。结果表明:土壤铅污染加重不利于蔬菜生长与养分吸收利用,施用保水剂改良污染土壤能够影响蔬菜的生长和吸收利用氮磷钾养分,但影响程度受污染程度和保水剂用量综合制约。铅污染土壤上施用保水剂可增加蔬菜生物量10.0%~23.3%,在铅污染较轻土壤上加大保水剂用量和污染较重土壤上施用较小剂量保水剂更有利于蔬菜生长。适宜的保水剂用量促进氮磷钾养分吸收积累,且随生长天数增加而表现愈明显;保水剂施用提高了养分利用率,但不同养分种类间有所差异。铅污染较轻土壤施用较大剂量和污染较重土壤上施用较小剂量保水剂改良铅污染土壤能综合提高氮磷钾养分利用效率。保水剂1.2g/kg干土用量相对2.4g/kg干土用量改良铅污染土壤,实现蔬菜提产增效。