生物炭土壤结皮覆盖垄沟集雨种植对红豆草根系和根瘤特征的影响

本试验为寻求垄沟集雨种植适宜覆盖材料,探究生物炭土壤结皮增产机理,以传统平作为对照,研究了不同垄覆盖材料和不同沟垄比对红豆草（Onobrychis viciifolia Scop）根系特征值（根干重、根长、根表面积、根体积）和根瘤特征值（根瘤数量和重量）的影响。结果表明,红豆草根系和根瘤集中分布于表层（0~20 cm）土壤,红豆草根系特征值和根瘤特征值随垄宽度增加而增加,随土壤深度增加而减少,沟边的根系和根瘤特征值明显大于沟中。与对照相比,土垄、玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的红豆草总根干重分别增加18%,113%和56%,总根瘤数分别增加180%,860%和313%,总根瘤重分别增加86%,489%和198%;但红豆草总根长分别减少37%,33%和27%,总根表面积分别减少53%,27%和44%,总根体积分别减少54%,14%和34%。适宜土壤湿度促进红豆草根干重、根瘤数量和根瘤重量提高;适宜土壤水分胁迫有利于红豆草根长、根表面积和根体积增加。     

生物土壤结皮对东祁连山高寒草甸土壤特性的影响

为阐明生物土壤结皮(Biological soil crusts, BSCs)在东祁连山高寒草甸生态系统中的生态功能,分土层(0～2、2～5、5～10、10～20和20～30 cm)比较了BSCs覆盖区和草本(Herbaceous, Herbs)植物覆盖区的土壤特性(含水率、全氮、全磷、全钾、有机碳、速效氮、速效磷、速效钾、微生物量碳氮含量、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性)。结果表明：与Herbs覆盖区相比,1)BSCs可改善高寒草甸的土壤理化性质,土壤含水率、全氮、全磷、速效磷、速效氮和有机碳含量最高可分别提高9.83%、55.8%、23.36%、39.29%、18.64%和5.43%;2)BSCs使0～2、5～20 cm土层蔗糖酶活性升高,降低0～20 cm土层脲酶活性,且显著增加2～5 cm土层的碱性磷酸酶活性(P<0.01);3)BSCs降低了0～20 cm土层土壤微生物生物量氮和0～5 cm土层的微生物生物量碳含量;4)结构方程模型表明,BSCs对土壤特性的影响大于Herbs, Herbs仅对速效钾含量和脲酶活性影响显著,而BSCs对参试指标均为显著的正效影响(P<0.01),尤其是对土壤微生物生物量碳氮的影响。以上结果表明BSCs具有改善高寒草甸土壤环境质量的生态功能,对高寒草甸生境的恢复与改善有促进作用。     

生物炭施加打结垄沟集雨对土壤水分动态和紫花苜蓿生长特征的影响

【目的】探究生物炭施加垄沟集雨种植模式对土壤水分时空动态和紫花苜蓿生长特征的影响。【方法】采用裂区试验设计,主区模式为施加生物炭和不施加,副区耕作措施为打结垄、开敞垄和平作,探究不同生物炭施加模式和不同垄沟集雨耕作措施的影响效应。【结果】施加生物炭明显提高了土壤总贮水量和空间水分含量,促进紫花苜蓿生长、提高紫花苜蓿产量和品质;打结垄显著增加土壤贮水量,促进紫花苜蓿生长,提高产量。与不施加生物炭相比较,施加生物炭的 0~200 cm 土层土壤贮水量、 平均土壤含水量、干草产量、株高、分枝数、根颈粗、粗蛋白含量、酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量分别增加 39. 38 mm、15. 46%、95 kg/hm² 、25. 19%、5. 80%、29. 24%、9. 3%、12. 3% 和 3. 4%。与平作相比,打结垄的 0~200 cm 土层平均土壤贮水量、平均紫花苜蓿干草产量、平均株高、分枝数和根颈粗、平均粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量分别增加 69. 09 mm、332 kg/hm² 、24. 0%、21. 0%、 14. 2%、17. 7%、7. 7% 和 4. 0%;开敞垄的分别增加 26. 16 mm、267 kg/hm² 、16. 8%、10. 2%、10. 1%、 14. 2%、7. 3% 和 3. 4%。【结论】生物炭施加坡地打结垄沟集雨模式是雨养农业区紫花苜蓿种植的有效模式,也是雨养农业可持续种植饲草作物的推荐模式,该模式为我国西北黄土高原地区栽培饲草作物提供科学指导和理论依据。     

降水水平对荒漠草原生物土壤结皮碳、氮和微生物的影响

生物土壤结皮是荒漠化地区地表景观的基本组成部分和土壤养分的主要供给来源,降水格局影响该区域生态系统的稳定性.以自然降水为对照,通过使用遮雨棚和喷灌系统控制降水输入,探究降水量对生物土壤结皮及下层土壤碳、氮和微生物的影响,为气候变化对荒漠草原生态系统稳定性的影响提供基础数据.结果表明:1)-50％降水处理有利于土壤有机碳...     

生物土壤结皮发育及其影响因素研究进展

生物土壤结皮在干旱、半干旱地区分布较为广泛,约占陆地总面积的40%,生物土壤结皮是支撑该区生态系统主要的生物表面特征,在改善生态环境和草地土壤养分调控方面起着重要作用。自1960年以来,国内外许多学者对其生态功能进行了大量研究,但对生物土壤结皮演替机制及其微生境土壤养分变异特征的研究尚不明确。为此,本文就国内外该领域近50年来的研究进展和成果进行了详细阐述,以期了解生物土壤结皮发育对土壤肥力的作用过程;同时,也为研究干旱半干旱区退化草地生态系统的恢复与重建提供一定的科学思路。     

草地和荒漠生态系统生物土壤结皮对土壤养分及酶活性的影响

为探讨在草地和荒漠生态系统中生物土壤结皮(Biological soli crusts, BSCs)对土壤养分及酶活性的影响,本研究选取国内外30篇中英文文献当中11个指标进行Meta分析,通过亚组分析对草地与荒漠两种生态系统下不同类型BSCs对土壤养分及酶活性的影响,并通过土壤养分恢复指数(NRI)和随机森林分析对其影响程度做出统一评价。结果表明：在荒漠生态系统中BSCs对NRI的作用大于在草地生态系统中;地衣结皮>混合结皮>苔藓结皮>藻结皮。并且通过随机森林分析和对年平均降雨量(MAP)与年平均温度(MAT)的拟合回归分析发现磷酸酶、脲酶和蔗糖酶对NRI贡献显著高于其余所选指标,其中磷酸酶与MAP、蔗糖酶与MAT均呈极显著正相关关系,而脲酶与MAP,磷酸酶与MAT均呈显著负相关关系。在今后的研究中,可以考虑将不同生态系统与BSCs类型匹配,从而更有效的利用BSCs进行土地退化和荒漠化的治理。     

生物炭与秸秆还田对风沙土壤-微生物-胞外酶化学计量特征的影响

以宁夏贺兰山东路风沙土壤为研究对象,分析等碳量秸秆、生物炭还田后土壤、微生物、胞外酶及其化学计量特征,为农田养分调控和土壤可持续利用提供科学依据.结果表明,随着秸秆和生物炭还田量的增加土壤有机碳(C)、全磷(P)、速效氮(AN)、速效磷(AP)浓度显著增加,且生物炭还田优于等碳量秸秆处理.而秸秆与生物炭还田对土壤全氮(N)浓度影响不显著.土壤C/N、C/P、N/P、AN/AP变化范围在10.1～10.9、7.4～8.2、0.7、2.7～3.4.且N/P、AN/AP随秸秆还田量的增加显著增加,随生物炭还田量的增加显著降低.生物炭还田后土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)含量显著高于等碳量秸秆还田.而秸秆还田后土壤微生物与胞外酶化学计量比均显著高于等碳量生物炭还田.相关性分析表明,秸秆还田后土壤AN与碱性磷酸酶(AKP)极显著负相关,与β-葡糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)、MBC、(BG+CBH)/AKP、(NAG+LAP)/AKP、MBN/MBP极显著正相关.生物炭还田后土壤AP与BG、α-纤维素酶(CBH)、LAP、NAG、MBC、MBN、(BG+CBH)/AKP极显著正相关,与MNC/MBN极显著负相关.综上,生物炭还田有利于提高土壤养分浓度和微生物量,而秸秆还田更有利于维持土壤养分平衡.     

黑麦草和生物炭对喀斯特地区黄壤养分影响研究

为探究黑麦草和生物炭组合模式对喀斯特地区黄壤养分的影响,以贵州省播州区黄壤为研究对象,在温室进行盆栽试验,设置12个处理:裸地对照(CK),单植黑麦草(R),单施不同比例(1%、3%、5%、7%、9%)生物炭(BLB₁、BLB₃、BLB₅、BLB₇、BLB₉),黑麦草+不同比例生物炭组合模式(RB₁、RB₃、RB₅、RB₇、RB₉)。45 d后采集土样,测定土壤有机质、pH值、全磷、速效磷以及全钾和速效钾含量。结果表明:单植黑麦草处理会降低有机质、全磷、全钾和速效钾含量,黑麦草对养分的消耗量大于积累量;单施生物炭处理、黑麦草+生物炭组合模式处理均能提高养分含量,且生物炭比例和土壤各养分含量均呈极显著正相关(P<0.01),相关系数最低为0.78;除7%时,其他比例下单施生物炭对各养分含量的增益效应均高于黑麦草+生物炭组合模式处理。考虑到黑麦草生长最适pH值和喀斯特地区水土流失现状,确定现阶段黑麦草+7%生物炭组合模式是有效缓解黄壤肥力低下、质地黏重的最佳布设方式。本研究结果可为改良喀斯特地区黄壤养分限制因子提供科学依据。     

生物炭和接种剂配施对紫花苜蓿生物量和土壤特征的影响

本文以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究对象,采用盆栽试验,设置对照(Control, CK)、添加生物炭(Biochar, B)、添加微生物接种剂(Inoculate, I)、生物炭和接种剂配施(Biochar+inoculate, BI)4个处理,研究对紫花苜蓿生物量和土壤特征的影响,以期为优化苜蓿栽培管理提供理论依据。结果表明：B降低了地上生物量,根系生物量比重增加,土壤酶活性降低。I增加地上生物量但未达显著水平,土壤养分降低。BI较B和I养分增加,较B土壤酶活增加。B增加了细菌群落多样性,I和BI多样性降低。各处理均降低芽单胞菌门(Gemmatimonadota)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度,氮循环相关功能降低。B增加球囊菌门(Glomeromycota)丰度,丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal)功能增加。生物炭抑制紫花苜蓿地上生物量,但根系生物量比重增加。接种增加了地上生物量,但微生物生长吸收大量养分。两者配施缓解了生物炭对紫花苜蓿的抑制作用。     

不同结皮破坏对退化梭梭林地土壤水分及梭梭生长的影响

在甘肃民勤对20世纪60年代建植的人工梭梭林进行植被恢复研究试验,结果表明,结皮破坏可以增加林地水分入渗深度,降低地表径流,提高土壤含水率,对退化梭梭有恢复作用。3种改造措施中,土壤水分储存效果以处理Ⅰ和处理Ⅱ较好;结皮的存在易造成坡面径流,而结皮破坏则阻止了坡面径流的产生,并增加了土壤水分入渗;退化梭梭恢复以处理Ⅰ和处理Ⅱ梭梭的枝条成活率最大,达到6.67%,新枝枝数、枝长、基部粗度以处理Ⅰ占优势;新结皮形成方面,处理Ⅰ不易形成新结皮,处理Ⅰ,处理Ⅱ和处理Ⅲ形成的新结皮厚度分别为0.22 cm,0.27 cm和0.38 cm。     

再生水灌溉对绿地植物及土壤环境的影响

为探讨再生水短期灌溉对绿地植物生理指标、矿质元素及土壤理化性状的影响,用清水、混合水和再生水分别对沟叶结缕草、海滨雀稗、叶子花及黄金香柳进行了为期3个月的灌溉试验。结果表明:混合水灌溉增加了草坪草的叶绿素含量,对草坪草电解质渗透率、丙二醛含量和矿质元素及土壤环境无显著影响。再生水灌溉降低了土壤pH,增加了土壤电导率、速效K及Na含量,对Cu和Zn含量无显著影响,而全N和速效P含量在不同土壤中存在一定的差异;其次,再生水灌溉对4种草坪草均未造成显著伤害,增加了部分植物电解质渗透率、丙二醛含量、叶片全N和Na含量,但对草坪草叶绿素含量、速效P、速效K、Cu及Zn含量无显著影响。因此,混合水可以做为城市绿地灌溉的优质水源,再生水亦可短期用于城市绿地灌溉。     

地膜覆盖对高寒地区燕麦＋豌豆人工草地土壤温度和水分的影响

通过对高寒牧区燕麦＋豌 工草地在地膜覆盖条件下不同时间、不同层次土壤温度和土壤水分的连续观测,得出结论,高寒牧区人工草地地膜覆盖不仅可增加前期的土壤温度和地温积温、而且对增加土壤浅层的温度效果明显。同时,地膜覆盖后土壤浅层的含水量和保墒能力显著大于露睦对照,在降水量低较时差距更加明显,地膜覆盖后地温的增加与太阳辐射呈正相关。地膜覆盖有效地缓解了５月、６月间水温不同期的矛盾。     

水分胁迫对两种荒漠灌木幼苗生长与水分利用效率的影响

通过盆栽试验测定了不同水分胁迫下霸王和柠条幼苗的生长生理特性,长期水分利用效率(WUE_L)和叶片碳同位素组成(δ¹³C 值),并对各生长指标、δ¹³C 值与WUE_L进行了相关性分析。结果表明,1)重度水分胁迫显著降低霸王和柠条的总生物量、地上生物量、总叶面积、叶数;2)随水分胁迫程度增加,霸王和柠条的WUE_L与叶片δ¹³C值逐渐提高,且WUE_L与δ¹³C 值呈显著正相关(P<0.05);3)霸王和柠条的WUE_L与总叶面积、总叶数呈极显著负相关(P<0.01),与总生物量呈显著负相关(P<0.05);4)柠条的生物量和总叶面积显著小于霸王,但其根冠比较高,且在水分胁迫时,生物量、叶面积、叶数大幅度降低,对水分胁迫反应更敏感;5)同一水分梯度,柠条的WUE_L较低,但δ¹³C值相对较高。     

土壤水分胁迫对荻光合生理特性的影响

本研究对荻（Miscanthus sacchariflorus）的实生苗进行了4种土壤水分胁迫[对照（保持田间最大持水量的80%,下同）、轻度水分胁迫（65%）、中度水分胁迫（45%）和重度水分胁迫（30%）]的盆栽试验,以研究不同程度土壤水分胁迫对荻光合生理特性的影响。在胁迫过程中,随着水分胁迫程度的增加,荻的叶片相对含水量（RWC）、比叶重（SLW）、叶绿素（Chl）含量、最大净光合速率(Pmax)、表观量子效率(AQE)、暗呼吸速率(Rd)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)呈下降趋势,各胁迫处理与对照差异显著(P＜0.05);气孔限制值(Ls)呈上升趋势,各处理间差异显著(P＜0.05);水分利用效率(WUE)先上升后下降,各处理间差异显著(P＜0.05)。荻叶片的气体交换参数与生理指标对水分胁迫的适应能力较差,可塑性较低。     

黄土高原不同发育阶段生物结皮的导水和持水特征

为探明黄土高原不同发育阶段生物结皮对土壤导水和持水特性的影响,以裸沙和不同发育阶段生物结皮(藻结皮、藻-藓混生结皮、藓结皮)为研究对象,分别采用定水头法和威尔科克斯法对其导水和持水特性进行了测定.结果表明,在0～10 cm土层,生物结皮显著降低了土壤饱和导水率,藻结皮、藻-藓混生结皮和藓结皮土壤的饱和导水率较裸沙分别平...     

中水灌溉对草坪绿地土壤理化性状及肥力的影响

采用大田定位调查的方法,对浇灌中水(灌溉清水为对照)经过7年的草坪绿地理化性状及肥力进行测定分析,结果表明,在长期中水浇灌下,与清水对照相比,中水灌溉使绿地土壤pH降低,孔隙度增大;全氮、全磷含量均有高于清水对照的趋势,且与清水对照之间差异不显著(P＞0.05);碱解氮、有效磷和速效钾含量均高于对照,且差异显著(P＜0...     

兰州地区再生水灌溉对冷季型草坪草土壤养分的影响

本试验以兰州地区常见冷季型草坪草黑麦草(Lolium perenne)品种首相(Premier)、潘多拉(Panterra),草地早熟禾(Poa pratensis)品种百斯特(Barrister)、百胜(Barvictor),高羊茅(Festuca arundinacea)品种凌志(Barlexas)、易凯(Easy Care),以及白三叶(Trifolium repens)品种努克(Nanouk)和紫花苜蓿(Medicago sativa)品种阿尔冈金(Algonguin)为研究对象,利用兰州大学榆中校区污水处理中心的再生水对其灌溉,以自来水灌溉为对照。通过温室盆栽试验,研究了再生水灌溉处理下冷季型草坪草的土壤特性变化。试验发现,再生水灌溉处理的土壤有机质含量极显著高于对照(P0.01),土壤速效钾、碱解氮和土壤全氮含量均显著高于对照(P0.05)。除首相、潘多拉外,其他6种供试植物的土壤全磷含量均显著高于对照(P0.05)。除紫花苜蓿外,其他7种绿地植物的土壤全钾、全钠含量均高于对照,差异显著(P0.05)。综上研究表明,再生水中富含的营养元素不仅能显著提高土壤的有机质含量而且还能有效改善土壤速效养分供应状况。因此,在兰州地区合理利用再生水对绿地进行灌溉具有可行性。     

科尔沁沙地玉米叶面蒸腾与棵间蒸发特性

利用Dynamax包裹式茎流测量系统、小型蒸渗仪和LI-6400光合作用系统分别测定了科尔沁沙地玉米(Zeamays)的茎秆液流、棵间土面蒸发和叶面蒸腾速率.结果表明.拔节至成熟期间,科尔沁沙地玉米的逐日平均茎秆液流量为7.3～29.8 g/h,叶面蒸腾量为0.9～3.6mm,棵间蒸发量约占同期总蒸散量的20%,但灌溉...     

覆盖对枸杞根系土壤环境和水分利用的影响

耐旱枸杞作为西北干旱地区重要的经济作物,为进一步了解枸杞根系吸水特性,提高对土壤水分利用效率,在甘肃省古浪县农业示范基地(37.30° N,103.29° E)以4年生枸杞‘宁杞1号’植株为材料,设置4个处理:地布FM、地膜PM和秸秆SM,以裸地为对照CK,通过测定不同处理枸杞根系水力学特性和根际土壤含水量、电导率、有机碳以及微生物数量和多样性等土壤理化性质,了解覆盖使枸杞土壤微环境变化对植株根系水分运输利用的影响。覆盖处理使植株比导率均有不同程度的提高,地膜覆盖使冠层和根系比导率最大,达到裸地对照的109.7%和102.8%;地膜覆盖植物水分利用效率最小,秸秆覆盖水分利用效率最大;覆盖处理使土壤含水量均显著升高,其中地膜覆盖土壤含水量最高,在土层0~60 cm处比裸地对照高1.93%;随着土壤含水量升高,根系对土壤水分的利用也逐渐偏向于浅层,深层土壤水分贡献率由裸地对照的81.81%降低到地膜覆盖的47.06%;覆盖处理后土壤平均温度为地膜>地布>对照>秸秆;秸秆覆盖处理土壤有机碳含量、微生物数量和香浓指数分别为14.69 mg·g^-1、618.8×10⁶ CFU·g^-1和3.13(H),均高于其他处理;地膜覆盖使土壤微生物数量和多样性升高,但使总有机碳含量降低到裸地对照的97.98%;土壤温度和土壤含水量与植株导水率和水分利用效率具有显著的相关性,能够直接影响植株水分利用特性。根系水分利用效率与覆盖材料有关,秸秆覆盖较其他覆盖措施对植株生长和改良土壤环境的作用更显著,当前干旱地区农业生产中,可以通过秸秆覆盖提高枸杞根系水分利用效率。