保护性耕作对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响

【目的】探讨免耕及秸秆覆盖等保护性耕作措施对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响。【方法】基于设在陇东黄土高原的长期草田轮作定位试验,试验开始于2001年,包括传统耕作(T,翻耕并移除秸秆)、耕作覆盖(TS,翻耕之后覆盖秸秆)、免耕移除秸秆(NT,不翻耕但除去秸秆)和免耕(NTS,不翻耕且保留秸秆)4个处理。2014年7—8月干湿交替阶段季采用LI-8150多通道土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率、土壤温度和含水量进行连续原位测定。【结果】T、TS、NT和NTS处理干旱阶段的平均土壤呼吸速率分别为2.16、3.56、2.26和2.45μmol·m~(-2)·s~(-1),湿润阶段分别为2.09、5.31、2.80和3.56μmol·m~(-2)·s~(-1)。降雨初期秸秆覆盖处理(TS和NTS)土壤呼吸速率动态变化与无秸秆覆盖处理(NT和T)具有显著差异。干湿交替过程中,干旱阶段土壤呼吸速率与土壤温度(19.1—28.2℃)呈负相关、与土壤含水量呈正相关关系;湿润阶段则相反,且土壤含水量对土壤呼吸速率的解释程度降低。土壤呼吸速率在湿润阶段日动态波动较大,其温度敏感性(Q10)在T、TS、NT和NTS处理下分别为1.37、1.24、1.31和1.25;干旱阶段土壤呼吸速率日动态平缓,Q10值低于1.0。【结论】长期保护性耕作提高了农田的土壤呼吸速率,且秸秆覆盖处理比免耕措施提高土壤呼吸速率的效应更加显著。秸秆覆盖能够有效平抑土壤水分和温度的变化,提高土壤呼吸速率,降低土壤呼吸的温度敏感性。论文明确了干湿条件下旱作农田土壤呼吸动态及其影响因素,对准确量化旱作农田碳通量具有积极意义。     

干湿交替对土壤团聚体特征的影响

为了研究河南省周口市长期耕作土壤团聚体的分布特征和稳定性,设计不同循环的干湿交替,分别为0、1、3和5次。采用干筛法和湿筛法测定不同土层各粒级土壤团聚体含量、平均重量直径（mean weight diameter,MWD）和几何平均直径（geometric mean diameter,GMD）。结果表明,干筛条件下,5次干湿交替显著降低>0.25 mm团聚体含量,干湿交替显著增加各土层MWD值,且1和3次干湿交替显著增加各土层GMD值。湿筛条件下,干湿交替在不同土层对>0.25 mm团聚体含量影响不同,1次干湿交替显著降低各土层的MWD和GMD值;3和5次干湿交替显著增加40-60和60-80 cm土层MWD值;3次干湿交替显著增加80-100 cm土层GMD值,5次干湿交替显著降低0-20、20-40、40-60和80-100 cm土层的GMD值。1次干湿交替的团聚体破坏率显著高于其他处理。综上,干湿交替影响了土壤团聚体状况,且主要表现为>0.25 mm团聚体比例下降。结果对于黄淮地区农田土壤结构稳定性的维持提供一定理论参考价值。     

基于核磁共振干湿循环影响下土壤斥水性分析

为探究干湿循环对土壤斥水性的影响,揭示斥水性随含水率变化内在机理,测定1～3次干湿循环过程中水滴穿透时间(WDPT)和不同含水率土壤核磁共振(T2)曲线,建立孔隙水分布与WDPT内在联系.结果表明,随土壤含水率增加,WDPT值先增后减;相同含水率下,吸湿过程WDPT值略高于脱湿过程;1次循环后,土壤斥水性出现大幅衰减(...     

自然生态条件下不同龄苜蓿-土壤C、N、P化学计量特征的研究

为明确自然生态条件下苜蓿生长过程中限制性元素及与土壤养分供求循环问题,本研究以固原市隆德县不同龄苜蓿、土壤为研究对象,测定其有机C、全N、全P含量,分析不同龄苜蓿、土壤的C、N、P化学计量特征。结果表明:苜蓿茎和叶有机C含量随种植年限变化趋势不明显,且2龄、5龄、7龄间无显著性差异;全N、全P呈上升趋势,且存在显著性差异(P0.05);茎C︰N随种植年限递增呈降低趋势,叶C︰N无显著性变化,综合茎和叶N︰P分析判断,2龄时为P元素限制,5龄和7龄时为N、P元素共同限制。不同种植年限苜蓿地的不同土层土壤养分均存在一定差异,0～10 cm土壤养分明显高于10～20、20～40 cm的,且随苜蓿种植年限增加,土壤有机C、全N、全P呈上升趋势;C︰N、C︰P和N︰P均呈上升趋势。不同种植年限苜蓿地土壤与苜蓿茎叶有机C、全N、全P及计量比在不同土层均存在极显著相关性(P0.01)。     

绿肥翻压年限对植烟土壤微生物量C、N和土壤C、N的影响

通过3年田间定位试验,研究连年翻压绿肥对植烟土壤微生物量C、N和土壤C、N的影响,结果表明:连年翻压绿肥能够显著提高土壤微生物量C、N含量以及土壤C、N含量,这种提高的趋势随着翻压年限的增加而增加。在烟株整个生育期,植烟土壤翻压绿肥3年后与对照相比,土壤微生物量C、N含量分别提高了30.96%～67.13%、22.96%～145.07%,土壤有机碳、全N、碱解氮含量分别提高了27.84%～53.77%、8.85%～40.95%、11.62%～20.94%,表明翻压绿肥后土壤生物过程活跃,有利于土壤有机物质的转化和烤烟正常生长所需的营养供应。相关分析表明,土壤微生物量C、N在大多数生育时期均与土壤C、N呈显著或极显著正相关。     

干湿交替条件下磷镉交互作用在油菜上的生物学效应研究

采用温室土培盆栽方法,研究了干湿交替条件下磷镉交互作用对油菜的生物学效应。结果表明,Cd处理间和P处理间以及磷镉交互处理之间油菜地上部生物量差异都是显著的,油菜根部生物量P处理间差异显著,而Cd处理间和磷镉交互之间无显著性差异。P促进了油菜地上部生物量的积累,而Cd却阻碍了油菜地上部生物量的积累。油菜地上部和根部生物量最大值出现在Cd0P100处理,最小值出现在Cd30P0处理。Cd处理间油菜地上部和根部Cd浓度差异是显著的,而P处理间和磷镉交互之间差异不明显。随着施Cd量的增加油菜吸收Cd的总量增加,高P处理的油菜吸收Cd的总量也随着施P量的增加而增加。P处理间油菜地上部和根部P浓度有显著性差异,Cd处理间和磷镉交互处理之间油菜地上部P浓度差异都不显著,而油菜根部P浓度在Cd处理间和磷镉交互之间差异都显著,各处理地上部P浓度总是小于对应处理的根部P浓度。     

干湿交替条件下铁氧化对水稻土CO_2排放的影响

以湖北省2种典型水稻土[咸宁市的中稻-冬闲水稻土(第四世纪红壤,XR)和潜江市的中稻-冬闲水稻土(钙质潮土,QR)]为材料,研究土壤干湿交替条件下[土壤落干(孔隙含水率55%)到完全淹水(土水比1∶1)]添加Fe2+对土壤Fe3+、可溶性有机碳(DOC)含量及CO2排放的影响,拟揭示水分转变过程中土壤活性铁氧化对土壤有机碳固持的影响。结果表明,整个培养期间,与CK(不添加Fe2+)相比,添加Fe2+促进了XR和QR土壤中活性铁的氧化,XR和QR土壤中Fe3+平均含量分别较CK提高了133.87%和95.66%。落干期间,与CK相比,添加Fe2+促进了CO2的排放,XR和QR土壤CO2累积排放量分别增加了59.77%和124.48%;促进了土壤DOC的积累,XR和QR土壤DOC平均含量分别提高了42.57%和23.71%。淹水期间,与CK相比,添加Fe2+抑制了CO2的排放,XR和QR土壤CO2累积排放量分别降低了54.03%和35.27%;培养前期促进了土壤DOC的积累,培养后期抑制了土壤DOC含量的积累,总体上XR土壤DOC平均含量降低了35.29%,QR土壤DOC含量提高了16.59%。整个培养期间,添加Fe2+后,XR和QR土壤CO2累积排放量分别降低了43.87%和22.14%。综上,我国南方富含铁氧化物的红壤具有更高的固碳减排潜力。     

岩溶区不同土地利用条件下土壤N、K的特征

研究结果表明:石山土壤偏碱性,其pH值比土山土壤高2个单位左右;在自然利用条件下,石山土壤的有机质含量比土山土壤的高,而在人为耕作条件下,石山土壤的有机质含量比土山土壤的低;在自然利用条件下石山土壤有效态氮的含量明显比土山土壤高;在自然利用条件下,土山土壤的全钾含量明显比石山土壤的高得多,石山土壤中钾的总体含量是偏低的;经过长期的耕作后,毛村两种土壤中均出现不同程度的缺乏N、K等营养元素的情况。     

土壤氮循环微生物过程的分子生态学研究进展

固氮作用、硝化作用和反硝化作用是土壤微生物参与氮素循环的三个重要方面。自分子生态学方法应用于土壤学后,土壤微生物作用于氮素循环过程的机理研究取得了若干重要进展。包括:1)利用固氮菌的nifH基因作为分子标记研究有机质、氮素与固氮微生物之间的关系,发现固氮微生物的丰度和群落结构与土壤有机质含量呈正相关。然而,固氮微生物的丰度和群落结构与土壤速效N含量呈负相关,施用氮肥会抑制固氮微生物的生长,施氮土壤固氮微生物数量减少,多样性降低。2)以氨氧化微生物功能基因为探针,揭示了土壤pH与氨氧化微生物分布关系密切,碱性土壤中氨氧化细菌是硝化作用主要参与者,而酸性土壤中氨氧化古菌是硝化作用的主导者。土壤中N素的含量也影响氨氧化微生物的数量和群落结构,施入氮肥后氨氧化微生物的数量和活性增加。3)利用反硝化功能基因为分子标记研究土壤因子对反硝化细菌群落的影响,阐明了土壤可溶性有机碳、pH和土壤水分是影响反硝化细菌数量和群落结构的重要因子,并且发现土壤反硝化细菌与土壤反硝化能力和氧化亚氮释放之间存在着一定的联系,但这种联系在不同研究对象中存在差异,需要进一步确认。目前,利用分子生物学技术解析土壤氮素循环微生物生态功能取得了重要的进展,但还需进一步深入。今后,将采用包括同位素在内的示踪技术与分子生物学方法相结合共同分析氮循环不同代谢过程微生物种群间的相互关系以及氧化亚氮产生与硝化和反硝化微生物之间的关系。     

外源性C、N干扰对林地土壤及其生活叶C、N含量的影响

【目的】探讨不同水平外源性C(蔗糖)、N(硝酸铵)干扰对岷江上游典型林地土壤及其生活叶中C、N含量的影响,为人工纯林的合理经营提供科学的理论指导。【方法】以四川岷江流域上游连香树(Cercidiphyllum ja-ponicum)、云南松(Pinus yunnanensis)、糙皮桦(Betula platyphylla)和云杉(Picea asperata)4种林地为研究对象,对其进行不同水平的外源性C、N干扰(C源为蔗糖,水平分别为:C1.施蔗糖1 500 kg/hm2,C2.施蔗糖2 000 kg/hm2;N源为硝酸铵,水平分别为:N1.施硝酸铵450 kg/hm2,N2.施硝酸铵750 kg/hm2),研究林地土壤及林木生活叶C、N含量的变化情况。【结果】外源性C、N干扰对不同林地土壤C、N含量的影响不同,连香树重度C干扰、云南松轻度C干扰、云杉轻度C干扰均能提高其林地土壤的C、N含量;C、N干扰后连香树、云南松和糙皮桦林地生活叶中有机C含量增加,且连香树林地N干扰效果优于C干扰。C干扰后云杉生活叶中C含量增加,而N干扰后其含量有所下降。N干扰能明显增加连香树生活叶的N含量,轻度C、N干扰可提高云杉叶的N含量,各干扰对云南松叶中N的影响不明显。【结论】连香树林地以C2和N2水平的干扰较好,云南松林地以C1水平干扰较好,云杉林地以C1和N1水平的干扰较好,糙皮桦林地不宜进行干扰。     

干湿交替对土壤碳库和有机碳矿化的影响

\t\t\t\t\t目的\t\t\t\t\t气候变化下降水模式改变对自然生态系统的影响已成为生态学研究的热点,本研究旨在探究降水模式改变下干湿交替强度和频率对土壤无机氮及氮矿化的影响。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t方法\t\t\t\t\t以香菇草为试验材料开展温室控制试验。试验设置了高、中和低3种干湿交替强度和频率共9种处理,测定了土壤铵态氮、硝态氮含量,分析了土壤净氮矿化和硝化速率。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结果\t\t\t\t\t(1)干湿交替强度对香菇草—土壤系统的无机氮含量有极显著影响。干湿交替强度最低时,土壤铵态氮含量最高,而硝态氮含量最低;随干湿交替强度增加,土壤铵态氮含量下降,硝态氮含量增加。(2)干湿交替频率对香菇草—土壤系统的无机氮含量有极显著影响。随干湿交替频率增加,土壤铵态氮含量下降,而硝态氮含量增加。(3)干湿交替强度和频率对土壤无机氮及净氮矿化有显著的交互作用。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结论\t\t\t\t\t干湿交替强度和频率的改变导致了香菇草—土壤系统无机氮含量、净氮矿化速率和硝化速率的变化,影响了土壤中氮素养分的有效性,进而影响植物—土壤系统氮循环。\t\t\t\t     

不同植被恢复阶段土壤温室气体排放对干湿交替的响应

我国已普遍开展南方红壤退化问题的恢复工作,因治理时间的差异形成了不同的植被恢复阶段。通过室内培养实验探讨不同恢复阶段土壤温室气体排放特征及对干湿交替的响应。研究选取了裸地、10年恢复林、20年恢复林、30年恢复林及天然林为研究对象。结果表明:(1)随着恢复年限提高,CO_2的排放量逐渐升高,干湿交替显著增加了裸地CO_2排放量,却降低了其它4种林分土壤排放量;(2)除30年恢复林,其它4林分土壤累积CH_4通量在实验最后都表现出净吸收,干湿交替对裸地、10年恢复林土壤CH_4的吸收影响不大,促使天然林与20年恢复林土壤CH_4由吸收转为排放,30年林由排放转为吸收;(3)实验中只有天然林土壤的N_2O表现出净排放,其它均为净吸收,而干湿交替处理中林分土壤都表现为净吸收。本研究结果为精确科学地评价南方红壤区水土流失区恢复的生态效应、森林土壤碳通量模型估算提供很好的数据支撑。     

土壤干湿交替对长白山阔叶红松林土壤微生物活性与区系的影响

以长白山阔叶红松林地土壤为研究对象,通过室内控制水分变化,模拟研究了不同土壤干湿交替模式下土壤呼吸产生的CO2体积分数和微生物活性及群落区系的动态变化.结果表明:微生物活性随土壤含水量降低而降低,但降低程度随时间推移而逐渐减缓.随土壤水分减少,土壤真菌的数量增加,土壤细菌的数量减少.     

干湿交替灌溉对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质影响的研究进展

干湿交替灌溉作为一项重要的节水灌溉技术,对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质都具有重要影响,且这种影响的正负效应主要由土壤落干的程度决定。本文从稻田土壤理化与生物学性状、水稻根系形态生理特性以及地上部农艺性状与生理特性等方面综述了干湿交替灌溉对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质的作用机制,同时简述了干湿交替灌溉与氮肥互作对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质的影响;提出了研究存在土壤落干程度监测标准不统一、调控机制阐明不深入等问题,建议今后利用多组学技术解析干湿交替灌溉对水稻茎蘖成穗率的调控机制并基于籽粒淀粉、蛋白质和脂肪代谢开展干湿交替灌溉、氮肥施用等栽培措施对稻米品质形成的调控机制研究。     

干湿交替灌溉下沸石对水稻产量、耗水量及氮素吸收的影响

正随着水资源短缺的日益加剧和人口的不断增长,水稻节水、增产这一双重目标已成为世界水稻生产中面临的重要挑战。应用2年蒸渗仪试验,以研究不同沸石量(Z0:0和Z1:15 t ha-1)与灌溉方式(W0:持续淹灌,W1:能量调控灌溉,W2:干湿交替灌溉)对水稻产量、耗水量及总氮吸收的影响。沸石添加到稻田中可显著提高水稻产量、总氮吸收及水分利用效率(WUE),但对耗水量影响     

设施栽培条件下土壤盐分运移研究进展

随着农业技术的发展,设施栽培打破农作物生长的时间限制。实施栽培促进农作物生产发展的同时,造成土壤盐分运移状况。目前,根据国内外研究资料总结分析设施栽培条件下土壤盐分运移的相关情况,是实现农业生产活动顺利开展的重要保证之一。因而本文通过收集资料,定义设施栽培条件,总结当前设施栽培条件下土壤盐分运移的特征表现和原因所在,简要叙述土壤盐分运移的危害,并总结生物调控、农业调控、灌溉方式更改等实现土壤盐分运移情况的改良和调控。并根据当前国内外设施栽培条件下土壤盐分运移研究缺少对现代农业技术的研究、缺少对农作物性质同土壤关系体系的构建等方面的缺失,提出未来应构建设施栽培条件下土壤盐分标准体系,灌溉控制技术等方面入手,实现设施栽培条件下的土壤盐分的有效管理。     

贵州喀斯特山区植物土壤C、N、S的分布特征

该文研究了贵州喀斯特山区植物和土壤C、N、S含量特征、垂直变化特征以及植物与土壤C、N、S之间、植物-土壤间C、N、S 的相互关系。结果表明:该区植物C、N、S平均含量分别为45.13%、2.02%、0.61%,C、N含量在正常范围内,但S含量明显高于我国其他地区;不同植物种C、N、S含量存在显著差异,不同土壤上植物C、N、S含量差异不显著;石灰土C、N、S含量均高于黄壤C、N、S含量,但两者的C、N、S含量差异未达到显著程度;植物C、N、S随海拔的变化不明显,而土壤C、N、S均明显地随着海拔增加而增加。相关分析表明:植物C、N、S之间、垂直变化上植物与土壤之间C、N、S的相关关系基本不显著,而土壤C、N、S之间存在较显著的相关关系。      

畜禽粪肥添加及干湿交替强度对土壤微生物功能多样性的影响

水肥管理是农业土壤田间管理的重要措施,对农业土壤质量和生态稳定性具有重要的影响。以长期施用化肥的稻麦轮作低有机碳含量的犁底层土壤为供试土壤,通过设置添加畜禽粪肥处理和干湿交替强度处理的室内培养实验,研究水肥管理对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,添加畜禽粪肥显著提高了土壤微生物群落对碳源的利用能力,添加鸡粪肥和猪粪肥处理土壤总AWCD值分别为空白对照的4.5倍和5.9 倍;土壤微生物群落丰富度指数、辛普森指数和香农指数均显著高于对照。干湿交替强度对微生物群落功能多样性也产生了明显影响,表现出对土壤微生物群落功能多样性的激发作用,其中强干湿交替最为明显。因子分析、对应分析和聚类分析结果表明,添加畜禽粪肥是土壤微生物群落功能多样性变化的主控因子,而干湿交替胁迫是第二控制因子。综合分析结果表明,添加畜禽粪肥和干湿交替主要是通过改变土壤中碳水化合物和氨基酸类碳源等影响土壤微生物群落功能多样性。     

连续淹水培养条件下土壤氮素的矿化过程

在淹水条件下,采用每隔一定时间取样分析的连续培养方法,研究了土壤有机氮的矿化过程,试验表明,与间歇淋洗相比,连续培养条件下有机氮矿化过程较慢,矿化累积量较少,且达一定程度后明显降低,但该法在反映不同土壤矿化量高低,不同有机质矿化难易,不同土壤对加入有机物的化学速率与间歇淋洗法有同样功效;两种培养方法３２ｄ的矿化量也有密切线性关系。     

不同浓度N营养条件对水稻生长发育和C、N代谢的影响

为了解不同浓度N营养对水稻生长发育和C、N糖代谢影响效果的特点，采用4种浓度N营养在全生育期内处理水稻，分析其农艺性状、可溶性糖和游离氨基酸含量、色素含量和N转运和代谢关键基因的表达响应。结果表明：水稻叶片内蔗糖含量在正常浓度即0.5和2 mmol·L^-1 N营养条件下比高浓度即5 mmol·L^-1条件下，均高出7倍，茎秆内均高出2倍左右；而在低浓度即0.05 mmol·L^-1条件下，叶片和茎秆内蔗糖含量极低。这很可能是由于低N条件导致植株N营养缺乏，光合碳同化作用降低，而高N条件抑制光合作用。同时，水稻各组织中游离氨基酸含量在0.05和0.5 mmol·L^-1 N条件下很低，2和5 mmol·L^-1 N条件下含量显著提高，相较前两者，至少升高1倍以上；总体上看，随着外施N浓度增加均显著增加，N营养促进N代谢。有意思的是，叶片中叶绿素含量在0.05到2 mmol·L^-1 N条件范围内，几乎与水稻组织中游离氨基酸含量的变化趋势一致。在所分析的N转运和代谢的关键基因中，只有在0.05 mmol·L^-1 N条件下表达显著升高，而大部分基因对施N浓度变化没有明显的表达响应。综上，不同浓度N营养对水稻生长发育和C、N代谢的作用效果具有显著差异。这些结果对深入探究水稻生理代谢分子机制和指导作物施肥实现优质高产提供重要理论基础。