地膜覆盖和秸秆还田对半干旱区玉米地土壤氮素矿化的影响

【目的】研究地膜覆盖和秸秆还田对半干旱区玉米地土壤氮素矿化的影响,为探索土壤氮素循环影响机制和优化田间管理措施提供理论依据.【方法】采用大田试验和室内试验相结合的方法,在玉米生长发育最旺盛的时期(开花期),在田间取样测定土壤微生物量碳、氮和无机氮的含量,采用室内培养的方法测定土壤氮素的矿化量和矿化速率,对比地膜覆盖、秸秆还田处理下土壤氮素矿化的差异.【结果】在玉米生长发育的开花期,地膜覆盖结合秸秆还田处理显著降低了土壤温度和土壤含水量;地膜覆盖和秸秆还田均不同程度的增加了土壤微生物量碳和微生物量氮的含量;0～14 d培养期间,地膜覆盖处理较没有地膜覆盖土壤氮素净消化量和净矿化量分别增加了122.17%和112.37%,秸秆还田处理较没有秸秆还田处理土壤氮素净消化量和净矿化量分别增加了22.46%和21.32%;14～28 d培养期间,地膜覆盖处理较没有地膜覆盖土壤氮素净消化量和净矿化量分别增加了83.34%和81.46%,地膜覆盖和秸秆还田显著增加了土壤氮素净矿化速率,从而增加了土壤无机氮的含量.【结论】地膜覆盖改善了土壤的水热条件,秸秆还田为微生物提供营养,二者均增加了土壤微生物活性,从而加快了土壤氮素的矿化速率,增加了土壤氮素的有效性.     

地膜覆盖对旱作玉米农田土壤氮素矿化的影响

【目的】研究地膜覆盖对半干旱区玉米地土壤氮素矿化的影响,为优化田间氮肥管理措施提供理论依据.【方法】采用大田试验和室内试验相结合的方法,在玉米生长发育最旺盛的时期,在田间取样测定土壤微生物量碳、氮和无机氮的含量,采用室内培养的方法测定土壤氮素的矿化量和矿化速率,对比地膜覆盖和裸地土壤氮素矿化的差异.【结果】覆膜不种玉米处理较覆膜种玉米处理显著的增加了土壤含水量和土壤温度;地膜覆盖和种植玉米均增加了土壤微生物量碳和微生物量氮的含量;地膜覆盖、种植玉米和培养时间对土壤氮素的净硝化量和净矿化量均有显著的影响,0～14 d培养期间,覆膜处理(F和MF)较不覆膜处理(CK和M),土壤净矿化量分别增加了21.85%和44.75%,14～28 d培养期间,分别增加了150.55%和194.99%;地膜覆盖和种植玉米显著增加了土壤氮素净矿化速率,从而增加了土壤无机氮的含量.【结论】地膜覆盖改善了土壤的水热条件,增加了土壤微生物活性,从而加快了土壤氮素的矿化速率,增加了土壤氮素的有效性;种植玉米增加了土壤氮素的矿化速率.     

外源脯氨酸对缓解红砂干旱胁迫的机理研究

红砂属于干旱半干旱荒漠区生态系统中重要的超抗旱树种,对维护荒漠区植物群落的稳定性具有重要的作用。近年来由于极端干旱气候的频发,导致以红砂为建群种的荒漠植物群落出现大面积死亡以及退化的趋势。因此,采用人工措施提高干旱荒漠区植物的抗旱能力显得尤为重要。通过对干旱胁迫中的红砂苗木喷施外源脯氨酸（Pro）以减缓干旱胁迫对其造成的伤害。研究设置5个Pro浓度,分别为50,100,150,200,250 mg·L^-1,对红砂植株进行喷施处理,于处理前第0天（CK）,处理后第1,3, 6和9天对叶片抗氧化酶系统、代谢调节系统、光合色素、光合性能进行测定,第9天对生长状况进行测定,以期揭示干旱胁迫下Pro的作用机理。结果表明,外源Pro处理红砂植株后,对其抗氧化酶系统、代谢调节系统、光合色素、光合性能以及生长状况均有显著影响。除叶绿素a/b（Chl a/b）在处理年份间差异不显著,可溶性糖含量在处理浓度间差异不显著外,其他指标在处理年份之间、处理浓度之间、处理后作用时间之间以及处理浓度与处理后作用时间交互作用之间均差异显著,其中以100 mg·L^-1 Pro处理效果最佳。100 mg·L^-1 Pro处理后第9天和CK相比,可溶性蛋白（SP）、脯氨酸（Pro）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）分别提高了4.48%、131.07%、30.66%、12.30%,可溶性糖（SS）、超氧化物歧化酶（SOD）分别下降了6.42%、1.95%;总叶绿素含量Chl（a+b）、叶绿素a含量（Chla）、叶绿素b含量（Chlb）分别较CK降低了5.81%、1.47%和22.22%;净光合速率（P_n）、气孔导度（G_S）、蒸腾速率（T_r）、胞间二氧化碳浓度（C_i）以及水分利用效率（WUE）分别比CK降低了16.07%、10.00%、6.44%、7.68%和9.92%;红砂苗木的生长特性在处理后第9天,株高净生长量为2.48 cm,侧芽萌发数量为3.67个,侧芽净生长量为1.87 cm,地径净生长量为0.27 mm,比处理效果最差的250 mg·L^-1处理分别高出0.68 cm,0.34个,0.32 cm,0.07 mm。因此,100 mg·L^-1 Pro处理干旱胁迫中的红砂植株,能显著提高其抗旱性。     

不同熟期小麦籽粒灌浆特性的研究

为了解河西地区不同熟期类型小麦品种籽粒灌浆特性及其对粒质量的影响,对6个不同熟期类型(早、中、晚)春小麦品种的籽粒灌浆特性进行了比较研究.用logistic方程拟合籽粒灌浆过程,并推导出了次级参数,同时对粒质量与不同参数进行了相关和回归分析.结果表明:晚熟品种平均灌浆速率(R)高、灌浆期(T)较长、灌浆高峰灌浆强度大且持续时间长,缓增期灌浆速率(R3)急剧下降.早熟品种灌浆期短,灌浆高峰灌浆强度小、持续时间短,缓增期灌浆速率高于中、晚熟品种.回归分析结果表明:从整个灌浆过程来看,平均灌浆速率对粒质量的影响大于整个灌浆持续时间.从阶段灌浆参数分析来看,渐增期灌浆速率(R1)、快增期灌浆速率(R2)和缓增期灌浆持续时间(T3)是影响河西地区不同熟期春小麦粒质量的主要参数,其中快增期灌浆速率对粒质量的作用更大一些.     

水分胁迫下新疆大叶苜蓿水分代谢指标变化及相互关系研究

应用盆栽试验,对新疆大叶苜蓿（Medicago sativa ‘Xinjiangdaye’）用人工控制土壤含水量分别为田间持水量的90%（充分供水TA）、70%（轻度土壤水分胁迫TB）、50%（中度土壤水分胁迫TC）、30%（重度土壤水分胁迫TD）条件下的水分代谢响应进行了研究。结果表明,随干旱胁迫程度加剧,叶片相对含水量、自由水含量及叶水势呈下降趋势;随干旱胁迫程度的加剧和干旱时间的延长,水分饱和亏、束缚水含量及束缚水/自由水上升且叶片持水力不断增强,轻度土壤水分胁迫并未使以上指标发生显著变化;叶片相对含水量与束缚水/自由水相关系数为-0.94,呈极显著负相关,与叶水势相关系数为0.89,呈显著正相关;叶水势与束缚水/自由水呈显著负相关。     

兰州市南北两山不同灌丛土壤渗透特性

为了探讨不同灌丛类型对土壤渗透特性的影响,通过双环渗透法对兰州市南北两山4种灌木类型(千头柏、红砂、红花锦鸡儿、柽柳)的土壤渗透特性(土壤初渗率、稳渗率、平均渗透速率和渗透总量)进行了研究。结果表明:(1)随着土层深度(0—80 cm)的增加,土壤的渗透性逐渐降低。(2)不同灌丛类型间土壤渗透性表现为红花锦鸡儿>红砂>千头柏>柽柳,主成分分析评价土壤的渗透能力,排序为红花锦鸡儿>红砂>千头柏>柽柳;(3)Horton模型方程对各灌丛类型土壤渗透性的拟合效果最好,比较适合于描述本研究区4种灌丛土壤水分入渗过程。(4)土壤渗透性和土壤理化性质的相关性分析表明,土壤渗透性与总孔隙度、土壤有机质含量、土壤全氮、土壤无机氮、土壤速效磷、土壤速效钾之间分别呈极显著正相关; 与土壤初始含水率、土壤非毛管孔隙度之间分别呈显著或极显著正相关; 与土壤容重呈极显著负相关。(5)结合相关性分析,筛选出9个极显著或显著影响土壤渗透性的土壤理化性质因子,综上,结果为今后该区域在人工林营建过程中树种的选择及现有林分抚育管理提供一定的理论依据。     

兰州市南北两山5种典型人工林土壤的渗透特性

[目的] 探讨不同树种组成的人工纯林和混交林在生长过程中对土壤渗透特性的改良程度,为该区域人工林营建过程中树种选择及现有林分的抚育管理提供科学依据。[方法] 采用双环渗透法对甘肃省兰州市南北两山5种典型人工林分类型（侧柏林、新疆杨林、刺槐林、侧柏+刺槐混交林和新疆杨+刺槐混交林）的土壤渗透特性（土壤初渗速率、稳渗速率、平均渗透速率和渗透总量）进行了研究。[结果] 随土层深度（0—80 cm）的增加,土壤渗透性逐渐降低。不同林分类型土壤渗透性均表现为：新疆杨+刺槐混交林 > 侧柏+刺槐混交林 > 刺槐林 > 侧柏林 > 新疆杨林,混交林大于纯林;通用经验方程对各林分土壤渗透性的拟合效果最好,比较适合于描述研究区5种人工林土壤水分入渗过程,Horton方程次之,Kostiakov方程最差。土壤渗透性与土壤初始含水率、总孔隙度、有机质含量、全氮、无机氮呈极显著正相关,与毛管孔隙度、非毛管孔隙度呈显著或极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关。[结论] 在今后兰州市南北两山植被重建过程中,应营造不同树种所组成的混交林人工植被,不宜大面积营造人工纯林植被类型。     

基于APSIM的黄土丘陵区旱地小麦气候适宜性评价

为提高旱地小麦气候适宜程度动态分析的能力,利用黄土丘陵典型区域定西1971-2005年逐日气象资料及大田资料,建立小麦日气候适宜度模型,计算各生长阶段(营养生长阶段、营养与生殖生长并进阶段、生殖生长阶段)及全生育期综合气候适宜度,确定气候适宜性综合评价标准。通过本土化APSIM(Agricultural Production System Simulator)平台,模拟小麦逐日生物量,采用动态逼近误差平方和方法,确定气候适宜性诊断分析标准。通过等级百分比比较的方法,检验诊断分析标准,并定量、动态分析2002-2005年旱地小麦各生长阶段及全生育期气候适宜程度。结果表明,基于APSIM的诊断分析标准评价结果与基于综合评价标准的结果相比,气候适宜性等级相同和级差为1的占86%~90%;2002-2005年旱地小麦各生长阶段及全生育期诊断分析结果均为较适宜,与研究区实际情况基本相符。该优化方法为旱地小麦气候适宜性分析的动态跟踪提供了一定技术支持。     

兰州市南北两山典型灌丛土壤理化性质

采用野外实地观测和室内测定相结合的方法,以兰州市南北两山4种典型灌丛（红花锦鸡儿、柽柳、红砂、千头柏）0~80 cm土壤层为研究对象,探讨不同灌丛土壤理化性质的变化规律,为该地区今后灌丛营造中树种选择提供理论依据。研究表明：1）红花锦鸡儿灌丛的土壤容重、持水量、孔隙度、渗透速率均好于其他灌丛类型;各灌丛的土壤pH在7.63~8.19之间;红花锦鸡儿灌丛的土壤有机质、全氮、无机氮含量均大于其他灌丛,柽柳次之;各灌丛土壤磷素和钾素变化各不相同。2）在0~80 cm土壤层,随着土壤深度的增加,土壤容重逐渐增加,土壤持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、渗透速率、土壤有机质、全氮、无机氮、全磷、速效磷、速效钾逐渐降低;土壤pH和全钾在土壤层之间差异不显著。3）土壤理化性质相关性分析发现,土壤有机质与土壤全氮、持水量、毛管孔隙度、总孔隙度呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤容重与持水量、毛管孔隙度、总孔隙度呈极显著负相关。本研究结果表明红花锦鸡儿灌丛在改善土壤理化性质,增加土壤持水量和渗透能力等方面有更好的效果。因此该区域在今后的灌丛营造中考虑以红花锦鸡儿为主,能更好地发挥其保持水土的作用。