煤矸石栽培基质在农业中资源化利用研究现状

随着煤矸石在农业方面研究的不断深入,其作为栽培基质的开发和应用已成为重要的研究领域.该研究在梳理和分析国内外研究成果的基础上,综述了煤矸石理化及生物学特性、利用途径、已取得的主要成果及存在的问题,指出今后煤矸石在农业资源化利用中的发展趋势.     

外源钙离子对红掌叶片气孔特征及气体交换参数的影响

以红掌叶片为试材,采用不同浓度Ca(NO_3)_2(0、2、4、6、8mmol·L~(-1))溶液对红掌进行2周的培养,对气孔密度、气孔解剖结构(气孔长度、宽度、周长、面积、形状指数和面积指数),气孔空间分布格局和叶片气体交换进行了测定,以探究外源Ca~(2+)对红掌叶片气孔特征及气体交换参数的影响。结果表明:当Ca~(2+)浓度为4mmol·L~(-1)时,气孔的周长达到最大值,且此时气孔变得最为扁长。另外,Ca~(2+)浓度的升高使得气孔的宽度增加约10%。当Ca~(2+)浓度为6mmol·L~(-1)时气孔密度最高,但气孔空间格局却最不规则。然而,该研究中设置的5个Ca~(2+)浓度均没有对气孔开口面积产生显著的影响(P0.05)。另外,随着外源钙离子浓度的增加红掌的净光合反应速率(Pn)呈现出升高的趋势,但各处理间Pn差异不显著,且均低于对照组。此外,红掌叶片的蒸腾速率和气孔导度在不同外源钙离子处理下也没有发生显著的变化。说明外源钙处理对于红掌气孔特征和生理过程的影响非常有限,这可能是由于外源钙提高气孔密度有利于气体交换的正效应同减弱气孔分布格局规则性不利于气体交换的负相应相抵消,从而导致红掌的生理参数没有发生显著的变化。     

秸秆还田下水肥管理模式对冬小麦气体交换参数及产量的影响

为探讨秸秆还田下冬小麦气体交换参数及产量对水肥处理的响应,通过大田试验研究了秸秆还田下灌水时期、施肥时期、灌水量和施肥量对冬小麦气体交换过程及产量构成的影响.研究结果表明:在抽穗期和灌浆期,无论增加灌水量还是减少灌水量均导致冬小麦叶片净光合速率上升;减少灌水量明显提高抽穗期叶片水平上的水分利用效率,但随着灌水量的增加,千粒重反而降低.抽穗期和成熟期的越冬水+拔节水+扬花水处理增加叶片净光合速率,且提高水分利用效率和千粒重.与对照相比,施肥处理叶片净光合速率呈现出增加的趋势,但增加幅度并不显著.在生长初期(拔节期+抽穗期)减少施肥量,光合速率增加;越冬期施肥较多、拔节期施肥较少(S3S1)的处理下,冬小麦的千粒重增加.本研究结果将为黄淮海平原粮食产区冬小麦水肥管理措施和政策的制定提供数据支撑和理论依据.     

保水剂对土壤水分运移和水吸力变化的影响

为了研究保水剂对土壤水分入渗性能和土壤水吸力变化过程的影响.通过室内土柱试验,对保水剂不同层施深度和施用量进行模拟试验.设置不施保水剂(CK)、施用量0.1％、施用量0.3％、施用量0.5％,分别层施在土层深度5 cm(W)和10 cm(S),并用T5(微型张力计)测定土壤水吸力值.结果表明;保水剂对土壤入渗特性有影响.随着保水剂施用量增加,累积入渗量和湿润锋运移不断减小;保水剂对湿润锋运移的影响较大.施用保水剂层的土壤含水量高于对照组;相同层施深度下,保水剂层施量越大,上层土壤含水率越高,下层土壤含水率越低.保水剂对土壤水吸力有重要影响.随着保水剂含量越大,上层土壤在T5释水阶段所测土壤水吸力偏大,在T5吸水阶段所测土壤水吸力偏小,下层土壤两阶段所测土壤水吸力越大.相同层施深度下,保水剂影响上层土壤水吸力峰值大小,并不影响到达峰值的时间,对于下层土壤水吸力峰值时间和大小都有影响且随着保水剂含量的增加,土壤水吸力峰值越大,达到峰值的时间越长.研究结果反映了保水剂的层施位置和施用量对土壤水吸力影响,可为保水剂在农田灌溉和科学施用上提供一定理论支撑.     

水分和CO2对玉米光合性能及水分利用率的影响

利用环境生长室探讨不同CO₂浓度和土壤水分亏缺处理下玉米植株生物量、气孔形态与分布特征、叶片气体交换参数、叶绿素荧光参数等生长及生理指标的变化规律。以‘郑单958’ 玉米品种为试材,利用环境生长室设置2个CO₂浓度和4个土壤水分梯度对玉米进行CO₂浓度和水分处理。结果表明：1）不同程度土壤水分亏缺均显著降低玉米地上生物量（P<0.05）,但CO₂浓度升高增加了轻度水分亏缺条件下玉米地上生物量（P<0.01）和总生物量（P<0.01）。2）大气CO₂浓度升高导致轻度和中度水分亏缺条件下玉米的净光合速率（P_n）分别提高15.8%（P<0.05）和25.7%（P=0.001）,而CO₂浓度升高却降低了玉米叶片蒸腾速率（P<0.001）和气孔导度（P<0.001）,最终导致玉米瞬时水分利用效率均显著提高（P<0.001）。3）不同水分处理对玉米叶片气孔密度和单个气孔形态特征均造成显著影响（P<0.01）。因此,大气CO₂浓度升高可以增加轻度水分亏缺条件下玉米叶片氮含量、叶片非结构性碳水化合物含量和光合电子传递速率,从而提高玉米植株的生物量累积以及叶片碳同化能力和水分利用效率。研究结果将为深入理解气候变化背景下玉米对大气CO₂浓度升高和土壤水分亏缺的生理生态响应机制提供科学依据。     

不同温度对3种北高丛蓝莓气孔特征和气体交换参数的影响

为探讨不同温度对北高丛蓝莓品种叶片气孔特征及其气体交换参数的影响机理,以2年生北高丛蓝莓(Vaccinium corymbosum L.)‘蓝丰’、‘公爵’和‘布里吉塔’幼苗为试验材料,利用人工气候箱设置4个温度处理,即对照(25℃)、轻度高温(30℃)、中度高温(35℃)和重度高温(40℃),研究不同温度对北高丛蓝莓叶片气孔的结构和功能、空间分布格局及气体交换的影响。结果显示,高温显著提高‘布里吉塔’叶片的气孔密度,但却没有改变‘公爵’和‘蓝丰’叶片的气孔密度。同时,中度高温增加‘蓝丰’和‘布里吉塔’叶片气孔的长度、宽度和面积,但是对‘公爵’叶片气孔开度的影响不大;且高温导致‘布里吉塔’气孔在叶片上的空间分布变得比对照更加规则,而对‘公爵’和‘蓝丰’2个品种的影响却很有限。此外,不同强度的温度处理导致3个北高丛蓝莓品种叶片的净光合反应速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率均呈现先升高后降低的趋势,但其最大值随着品种的不同而发生变化。高温条件下北高丛蓝莓主要通过增加气孔的宽度和规则化气孔的空间分布提高光合效率。然而,不同蓝莓品种对叶片气孔结构和功能进行调整和优化的能力存在一定的差异,最终导致蓝莓叶片气体交换对增温的响应存在种间差异。     

秸秆施入深度对土壤水分运移和水吸力变化的影响

为了研究秸秆还田下秸秆施入深度对土壤水分运移和水吸力变化的影响,通过室内模拟试验,对不同秸秆施入深度条件下土壤水分运移分布特性进行了模拟。玉米秸秆粉碎成<5 mm的小段且干燥放置,在秸秆施入深度内按干土重的1%配比均匀混施。设置无秸秆还田(CK)、秸秆施入深度15 cm(S15)、秸秆施入深度20 cm(S20)、秸秆施入深度25 cm(S25)、秸秆施入深度30 cm(S30)5个处理,并用微型张力计(T5)测定土壤水吸力值。结果表明:秸秆施入深度对土壤水分入渗特性有影响。随着秸秆施入深度的增加,土壤湿润锋运移距离和累积入渗量减小;秸秆施入深度对湿润锋运移影响较明显;相同入渗深度下,含有秸秆土层的含水量比不含有秸秆土层的含水量明显增加。秸秆施入深度对土壤水吸力有重要影响,土壤水吸力的变化反映了土层中水分的变化,不同土层深度下,土壤水吸力的变化趋势大致相同。不同秸秆施入深度,导致各处理在同一土层深度下,土壤水吸力峰值和达到峰值的时间出现差异,秸秆施入深度越深,土壤水吸力的峰值相对较大,达到峰值的时间相对较长。     

秸秆还田下基肥施用方式与肥量对土壤水分及玉米产量的影响

为探讨基肥施用方式和肥量对土壤水分及作物生长状况的影响,进行了夏玉米大田试验,设置耕前施肥(A方式)和耕后施肥(B方式) 2种基肥施用方式,3种施肥水平450、600和750 kg/hm~2,测定了夏玉米各生育期的土壤含水量、生长因子和产量。结果表明:(1)与耕后施肥相比较,耕前施肥在不同生育期土壤剖面含水量变化程度较大,尤其0~30 cm土层,表明上层土壤受入渗和蒸发影响较明显;(2)不同施肥量对土壤水分影响显著,随着施肥量增加,土壤持水能力增加;(3)A施肥方式配750 kg/hm~2施肥量的水肥交互效应最优,在玉米的穗长、穗重、穗粗和百粒重方面均有所增加,平均增幅分别为4.00%、9.19%、2.58%和5.48%。     

石羊河流域地下水化学演变对水循环更新响应及模拟

采用水文地质调查和水化学技术,通过对石羊河流域山前和中游武威盆地地下水的补径排关系及水化学模拟研究,探讨了该地区地下水化学演化规律对水循环更新的响应。研究结果表明,流域地下水从上游到下游矿化度逐渐升高,溶解性总固体(TDS)质量浓度在131~1 750 mg/L之间;水化学类型呈现明显分带特征,从HCO-3-SO2-4-Ca2+-Mg2+型逐渐转换为SO2-4-HCO-3-Mg2+-Ca2+型。利用GIS软件中的Kriging空间插值方法对研究区1989—2009年TDS进行模拟,结果显示:在时间上,随着年份增加,盆地南部地下水TDS值由于降水和融水的冲释,呈减小趋势,中部先升高后下降;在空间上,自山口沿径流方向,TDS质量浓度逐渐增大。由于河流渗漏对地下水的补给作用,石羊河河床带TDS质量浓度明显偏低。地下水储水量和地下水埋深下降速率分别为3.04×108m3/a和0.47 m/a。随着地下水位埋深的增大,TDS质量浓度呈减小趋势,降低速率在11.12~50.41 mg/(L·a)之间。