干旱对夏玉米根冠生长的影响

利用大型活动式防雨旱棚,人工严格控制不同的土壤含水量,全生育期系统研究了夏玉米根冠生长对水分的响应,结果表明:干旱并不影响夏玉米根系、冠层干物质累积、株高增加、茎(基)粗增大等过程的总趋势。但随胁迫的增强,根、冠干物质累积速率、干物质累积总量降低,根条数变少、株高降低、茎(基)粗变细,但它们并不呈线性相关关系;水分供应量的减少延长了夏玉米的生育周期,随胁迫的增强,根系生物量最大值、最大根条数、冠层最大株高出现的时间延后;根冠比(R／S)随土壤水分的改变而改变;不同水分处理的夏玉米,R／S值影响最小的时期是开花-灌浆盛期,最大的时期是在拔节-抽雄,此阶段充分供水处理H的R／S是严重水分胁迫处理L的125.77％。充分供水的处理则有最大的根冠比(R／S=0.173)。在干旱条件下,协调夏玉米根冠平衡,最大程度发挥根系和地上部叶片的功能,才有利于提高产量。     

中科院亚热带生态所外籍特聘研究员入选中科院高端外国专家项目

<正>4月22日,2014年度国家外国专家局"高端外国专家项目"审批结果揭晓,中国科学院亚热带农业生态研究所外国专家特聘研究员、德国哥廷根大学Yakov Kuzyakov教授申报的"根际碳氮过程"合作项目成功获批。Yakov Kuzyakov教授是该所首位受聘的国家高端外国专家,标志着该所在高层次外国专家引进方面实现了新突破,对提升研究所国际化水平具有重要意义。     

针铁矿吸附态和包裹态有机碳在稻田土壤中的矿化及其激发效应

南方水稻土富含铁氧化物,土壤有机碳通过与铁氧化物结合的形式长期固存于土壤中;由于土壤中氧化铁和有机碳主要通过吸附、键和与包裹等形式存在,所以不同的碳铁复合物的稳定性存在一定的差异。尽管已有较多研究分析了土壤中有机碳与铁矿的结合与赋存形式,但是有机碳与铁矿间的结合方式对有机碳在水稻土中矿化及其激发效应的影响机制尚不明确。以葡萄糖为典型小分子外源有机碳,通过制备针铁矿吸附态葡萄糖和包裹态葡萄糖,采用室内模拟培养实验,研究了两种铁矿结合态葡萄糖在淹水水稻土中的矿化特征及其激发效应。结果表明：与单独添加葡萄糖处理相比,碳铁复合物的添加分别使CO2和13CO2释放量增加了0.39倍~0.53倍和0.87倍~1.07倍,却使CH4和13CH4释放量分别降低了0.44倍~0.59倍和0.25倍~0.44倍。相对于针铁矿吸附态葡萄糖,针铁矿包裹态葡萄糖显著抑制了CH4释放。而且,碳铁复合物的添加均在一定程度上促进了土壤原有有机碳矿化释放CO2,但抑制了来源于土壤原有有机碳的CH4释放。其中,针铁矿包裹态葡萄糖对来源于土壤原有有机碳的CH4释放量是针铁矿吸附态葡萄糖的1.33倍。针铁矿包裹态葡萄糖的快速矿化的碳库比例显著高于针铁矿吸附态葡萄糖,且其半衰期（T1/2）比针铁矿吸附态葡萄糖大10.85倍,其快库转化速率（k1）和慢库转化速率（k2）比铁矿吸附态葡萄糖的小10.74倍和19倍。其次,针铁矿包裹态葡萄糖对土壤有机质CO2累积激发效应表现为较弱的正激发(6.44 mg?kg-1),而对土壤有机质CH4累积激发效应则表现为负激发(-15.49 mg?kg-1),即针铁矿包裹态葡萄糖的添加抑制了土壤原有有机碳的矿化(-9.05 mg?kg-1),从而增强了土壤有机碳的固持潜力。因此,不同结构碳铁复合物的添加抑制了土壤原有有机碳的矿化,且针铁矿包裹态有机碳比针铁矿吸附态有机碳在水稻土中具有更强的稳定性和固碳效应。该研究结果也表明,水稻土中与铁氧化结合的小分子有机碳相对于游离态的有机碳,具有更强的生物稳定性,更低的矿化速率,而且能够抑制土壤有机碳的矿化,产生负激发效应,有利于增加土壤的长期固碳效应。     

有机和常规蔬菜生产系统土壤可溶性有机氮含量及特征

可溶性有机氮(SON)是反映耕作土壤氮矿化能力的重要指标,与氮营养供应能力密切相关.本文通过分析土壤SON、游离氨基酸(FAA)、可溶性全氮(TSN)含量,比较上海郊区有机和常规蔬菜生产系统、设施和露地栽培模式下的土壤氮素含量及特征差异.结果表明:有机蔬菜生产系统土壤中的SON (51.1±10.2 mg·kg-1,CV=19.9%)含量均高于常规生产系统(39.8±7.2 mg·kg-1CV=18.0%),并表现为夏季>春季>冬季>秋季.设施栽培土壤的SON和FAA含量均高于露地,不同季节有机露地和大棚FAA含量、FAA/SON和FAA/TN均差异显著(P<0.05),并表现为夏季>春季>冬季>秋季.土壤SON与全氮、全碳、C/N、pH和NO3--N均存在显著的相关性.因此,有机和常规生产系统以及设施和露地栽培模式中,土壤SON的含量及其特性存在显著差异.     

不同土壤水分对玉米光合特性和产量的影响

利用大型活动式防雨旱棚，人工控制土壤含水量，研究全生育期不同土壤水分对夏玉米光舍特性和产量的影响。结果表明：水分胁迫下，夏玉米叶片叶绿素含量、光舍面积、光合速率、蒸腾速率减少，引起果穗性状恶化，导致经济产量大幅下降。造成减产的主要原因是每穗粒数的减少和百粒重的下降。严重水分胁迫可使收获期玉米籽粒、苞叶、穗轴、花丝含水量较充分供水约高20％～60％，从而导致玉米成熟期推迟。     

有机和常规生产系统中甜瓜的生长发育和产量分析

在有机和常规两种生产系统中,研究了不同施肥水平对春秋两季甜瓜生长发育和产量的影响。结果表明:在施肥水平较高的春季,甜瓜伸蔓期至果实发育中期,两种系统对甜瓜生物量没有显著影响;在果实成熟期,有机生产系统中甜瓜的生物量较高,但经济产量与常规系统差异不显著。秋季生产试验降低了施肥量,在发育前期,有机生产的甜瓜生物量显著小于常规生产,果实成熟期差异不显著,但经济产量降低了9.8%。在同一生产系统内,施肥量对植株生物量和产量均无影响。不同生产季节对甜瓜的生长发育影响显著,春季甜瓜的生育前期生长缓慢,后期迅速,秋季相反;春季植株的总生物量和经济产量大于秋季。甜瓜干物质分配在伸蔓期以叶片为主,中后期以果实为主,不同生产系统和施肥水平不影响干物质在各器官的分配比例。     

光照与黑暗培养对亚热带区稻田及旱地土壤有机碳及其活性组分的影响

农田土壤的固碳潜力对于理解陆地生态系统碳循环和气候变化至关重要.分别选取亚热带区4种典型稻田和旱地土壤,设置裸土光照和裸土黑暗处理,探讨土壤有机碳(SOC)及其活性组分(可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC))对光照和黑暗条件的响应。结果表明,与培养前相比,培养80 d后,光照和黑暗培养下稻田及旱地土壤SOC含量差异不显著,这可能与土壤SOC含量变化是一个缓慢的过程有关.光照和黑暗培养均显著提高了土壤DOC含量(与培养前相比,光照和遮光培养平均分别提高73.37%和80.58%),而MBC显著降低(与培养前相比,光照和遮光培养平均分别降低35.58%和32.32%)。相关分析表明,培养后的土壤DOC含量与土壤粘粒含量呈极显著正相关性(P<0.01),而与土壤原有碳氮水平呈极显著负相关;土壤MBC则恰好相反,MBC与土壤粘粒含量呈极显著负相关,而与土壤原有碳氮水平呈极显著正相关.本研究表明,短期(80d)的光照和黑暗培养对稻田及旱地土壤SOC含量变化影响不大,而显著改变了有机碳活性组分(DOC和MBC)含量,进一步说明了土壤活性有机碳是土壤中活性化学组分,随环境条件变化表现出强烈的变化趋势。     

稻田秸秆还田的土壤增碳及温室气体排放效应和机理研究进展

秸秆还田是水稻生产中普遍采用的一项措施,具有固碳和促进养分元素循环、减少生产中的化肥施用等生态环境功能,但亦存在温室气体排放问题。鉴于秸秆还田对稻田产生固碳和温室气体增排的双重效果,本文综述了稻田生态系统秸秆资源利用现状,探讨了秸秆还田的土壤增碳效应,总结了秸秆还田下的温室气体(CO2、N2O和CH4)排放过程及其微生物过程机理。提出了应加强秸秆还田增碳过程中的物理–化学过程与微生物过程的耦合机理及其对固碳功能的作用机理、稻田温室气体产生机制与控制途径的研究,以实现稻田土壤固碳减排增汇和增产的共轭双赢作用。     

易利用态有机物质对水稻土甲烷排放的激发作用

为探讨外源有机物质对淹水稻田土壤CH4排放的激发作用,对比不同外源有机物质对土壤CH4排放的贡献差别,本研究选取3种标记的易利用态有机物(葡萄糖、乙酸和草酸)分别加入水稻土,进行了为期1个月的培养。结果表明:培养30 d后不同处理CH4的累计排放量差异显著(P0.05),其中,乙酸葡萄糖草酸对照;双因素方差分析结果显示,外源有机物质的添加加速了土壤易利用态有机质的矿化(即产生正激发效应);不同处理条件下激发作用产生的CH4分别占各处理CH4总累计排放量的73.3%(葡萄糖处理)、71.5%(乙酸处理)和40.9%(草酸处理),且CH4排放量与CH4激发效应之间极显著正相关关系说明土壤CH4排放主要要来自于土壤原有机质的分解,外源有机物质可能主要对土壤微生物活性及代谢途径有影响。     

不同栽培管理方式下土壤交换性盐基特征差异分析

为探讨不同栽培管理方式下土壤交换性盐基含量的特征,采用NH4OAC(pH 7.0)浸提-原子吸收分光光度法测定分析了上海郊区大棚及露地栽培体系下有机和常规农业生产系统中土壤不同土层交换性盐基离子(K,Na,Ca,Mg)含量。结果表明,各盐基离子浓度为Ca>Mg>Na>K,有机园艺生产系统K、Na、Ca和Mg/K值及盐基总量(SEB)高于常规生产方式。露地有机园艺管理耕作层各盐基离子浓度高于常规管理,大棚有机生产方式下各盐基含量均显著高于常规生产方式(P<0.05),但容易引起土壤酸化。统计分析结果表明,不同园艺生产系统对Na、Ca和Mg/K值具有显著性影响,且大棚条件下更为明显。因此,不同园艺生产系统的管理方式改变了土壤盐基离子分布及其特性。