农膜残留对大豆光生理特征及生物量累积的影响

农膜覆盖技术的应用及推广极大地提高了干旱半干旱地区的农业产量,促进了当地农业发展及社会经济效益。然而,由于农膜碎片化程度高、回收难度大、降解周期长,使得残留在土壤中的农膜日益增多,严重威胁着作物生长、土壤健康以及农业可持续发展。尽管农膜残留对土壤质量影响的研究较多,但对于其种类(可降解或不可降解)及残留累积量对作物光生理特征的研究还相对较少。本试验以大豆为研究对象,对比普通聚乙烯(PE)和生物降解(BP)两种农膜(残片大小为0.5～2 cm),研究不同农膜残留累积量(土壤重量的0、0.1%、0.5%、1.0%)下大豆花期及初荚期叶片光合作用光、CO_2响应曲线特征及花期、收获期的植株生物量,探讨塑料类型及残留量对大豆光生理特征及生物量累积的影响。结果表明:PE残留导致大豆叶片光补偿点在花期降低23.96%,而初荚期升高51.38%,说明PE残留导致大豆叶片弱光利用能力在花期提升,但在初荚期被抑制。在初荚期,BP残留使光补偿点降低54.82%,且光饱合点升高58.12%,从而提高了叶片强光适应能力,增大了叶片光能利用范围。同时, PE和BP添加使暗呼吸速率分别增长30.56%和22.28%,从而导致干物质消耗增加。土壤中PE、BP残留量的增加,最大光合力分别降低36.49%和23.56%,表明大豆叶片CO_2利用能力减弱; CO_2补偿点分别降低67.96%和38.91%,从而提高了叶片低浓度CO_2的利用能力,并降低光呼吸速率,从而减少了干物质的消耗。此外,不同农膜及残留量处理下,仅在花期0.1%与0.5%残留量的BP处理中,地下生物量随农膜残留量的增加显著降低,其他各处理间地上及地下生物量无明显变化。光响应及CO_2响应曲线各拟合参数与生物量的Pearson相关性分析结果表明,收获期PE处理下,地上生物量与光补偿点呈显著负相关,而光呼吸速率、CO_2补偿点、初始羧化效率与生物量(地上+地下)的积累有较强相关性。因此,PE农膜残留量增加提高了大豆花期叶片对于弱光的利用能力而减弱初荚期对弱光的利用能力,BP农膜残留量增加则会增强初荚期叶片对弱光的利用,也对大豆叶片适应强光的能力有所提升。     

氮添加对白羊草土壤水溶性碳氮及其光谱特征的影响

大气氮沉降对土壤的影响已成为近年来的研究热点,为了解氮沉降对黄土高原典型草原土壤质量的影响,以白羊草群落为研究对象,以氮添加的方式模拟氮沉降,选取3个氮添加梯度,分别为N1(2.5g/m~2),N2(5g/m~2)和N3(10g/m~2),并选取裸地(BL)和不施氮(CK)作为对照处理,分析了对土壤水溶性碳、氮组分及其光谱学特征的影响。结果表明,氮添加降低了WSOC/TOC和WSOC含量,随着氮添加水平增加均呈降低趋势;而对水溶性氮素组分影响较弱,仅在N2中WSN和WSON显著降低,对WS-NH+4-N,WS-NO-3-N和WSON/WSN没有显著影响。氮添加对土壤水溶性有机物质光谱特性影响显著,紫外可见光谱和荧光发射光谱分析均表明土壤水溶性有机物的主要腐殖质类型均为富里酸,随着施氮水平的增加腐殖化程度增强,结构趋于复杂化。     

黄土丘陵区不同土地利用下土壤碳组分及碳库管理指数特征

采用野外和室内分析相结合的方法,研究了黄土丘陵区基于坡耕地改造或演变的7种土地利用方式的土壤碳组分及碳库各指数的变化。结果表明:与坡耕地相比,其余土地利用方式均能提高土壤碳固持能力,增加土壤碳组分含量、土壤碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI),其中有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)及非活性有机碳(NLOC)含量分别较坡耕地增加了42%~125%,36%~136%和31%~161%,总的来说天然灌木林和人工乔木林的改善作用最强。不同土地利用方式下LOC/TOC为46.00%~57.29%,活度(A)为0.87~1.44,其中果园、天然灌木林和梯田的活度最高。土壤碳组分、碳库管理指数和主要化学指标间具有显著的相关性,表明不同土地利用方式对土壤碳固持能力的影响。     

模拟氮沉降对油松幼苗土壤可溶性氮含量及有机物官能团特征的影响

为研究氮沉降对黄土丘陵区林地土壤可溶性氮及可溶性有机物官能团特征的影响,设置6个不同施氮水平0,2.8,5.6,11.2,22.4,44.8gN/(m~2·a)的盆栽油松,连续培养五年,对油松根际、非根际可溶性氮及其组分进行了研究。结果表明:氮添加会显著增加土壤可溶性总氮、可溶性无机氮和可溶性有机氮含量、可溶性有机氮占可溶性氮的比重随氮沉降的增加而成倍增加,可溶性氮及其组分均未表现出明显的根际效应。与此同时,通过不同紫外特征的研究,发现较低和较高水平氮沉降均能增加根际土水溶性有机物中芳香族化合物的积累,非根际土则无明显差异,说明氮沉降与植物的共同作用改变了土壤水溶性有机物结构。     

恢复措施对皆伐油松林团聚体活性有机碳含量的影响——以黄土丘陵区松峪沟流域为例

团聚体中的活性有机碳对土壤质量改善以及碳库动态平衡具有重要意义.为了研究皆伐后土壤团聚体活性有机碳的分布状况,本实验选取黄土高原典型油松林为对象,以未皆伐人工油松林为对照,采用高锰酸钾氧化法研究皆伐后不同恢复植被群落(幼林、撂荒、灌木)地表0 ～ 20 cm层土壤团聚体中活性有机碳变化特征.结果表明:1)研究区土壤以大团聚体(＞ 250 μm)为主,自然恢复的灌木地以及撂荒地大团聚体质量分数显著增加(P＜0.05).2)有机碳质量分数随团聚体粒径的增大而增加,大团聚体是有机碳积累的主要场所,并且自然恢复的灌木地团聚体有机碳质量分数最高.3)研究区油松林团聚体低活性有机碳质量分数＞中活性有机碳质量分数＞高活性有机碳质量分数,大团聚体活性有机碳质量分数大于微团聚体.研究表明,皆伐会造成团聚体有机碳趋于活化,其中自然恢复的灌木地活性有机碳质量分数显著增加.本研究还进一步发现大团聚体中的高活性有机碳能更好地预测土壤碳库变化.     

模拟氮沉降对油松土壤热水浸提有机物的影响

为了研究黄土高原林区氮沉降对油松土壤热水浸提有机物的影响及其根际效应,选择了6个施氮梯度[0,2.8,5.6,11.2,22.4,44.8g/(m~2·a)],采用油松盆栽模拟试验,连续培养了6年。对油松根际、非根际热水浸提有机物进行了研究,结果表明:不高于5.6g/(m~2·a)的模拟氮沉降量可以显著增加根际热水浸提有机碳含量,5.6g/(m~2·a)及以上的氮沉降对热水浸提有机碳的影响未达到显著水平。热水浸提总氮、热水浸提硝态氮、热水浸提有机氮、热水浸提有机氮占热水浸提总氮和土壤全氮比例均随氮沉降量的增加而升高,且根际与非根际差异明显。紫外特征值的结果表明,氮沉降会增加芳香族化合物及羧基含量,一定水平的氮沉降会增加热水浸提有机物的易降解组分的分解。较低的氮沉降增加了根际热水浸提有机物,非根际则有差别。热水浸提有机物官能团特征发生改变且变化并不一致。SUVA254,E280和ASI可作为指征代谢类型对氮沉降响应的潜在指标。