干旱季节不同耕作制度下作物─红壤水势关系及其对干旱胁迫响应

季节性干旱是南方红壤地区旱地农业生产中的主要障碍因素。本文报道了田间条件下作物土壤水势关系及其对干旱胁迫响应。结果表明ＳＰＡＣ中水势梯度为：叶气系统〉叶土系统〉７０ｃｍ以上土层,且约以１００倍左右递减,水势日变化结果表明免耕较常耕,窄垄较宽垄叶土水势差下降,水分胁迫更强,花生的耐旱性较强,大豆和玉米的则较弱;作物叶水势与土壤基质势呈正相关,可以用二项式表示。作物叶水势与不同土层土壤基质势关系表明,     

土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应

为探究土壤-刺槐系统水流阻力对水分胁迫的响应情况,通过盆栽试验方法设置8个水分梯度(田间持水量的30%～100%),研究了两年生刺槐在生长季内的蒸腾速率、根水势、叶水势及土壤-刺槐系统水流阻力等的变化。结果表明:(1)刺槐蒸腾速率、根水势及叶水势随水分含量的增加表现出先增大后保持稳定的趋势。蒸腾速率在30%～70%的田间持水量范围随水分含量的增加而迅速增大,根、叶水势在30%～50%的田间持水量范围增长最快,此后基本稳定;(2)土壤阻力、根系总阻力、植物传导阻力及叶-气阻力均随水分含量的增加而减小,均在30%～50%的田间持水量范围减小最快,其在生长季内大小为7月>10月>8月>9月;(3)土壤-刺槐系统总阻力的变化趋势与叶-气阻力相近,是由于叶-气阻力占总阻力的96.0%以上,并对总阻力的调节起主导作用。根据我们的研究结果推测刺槐在大于50%田间持水量范围,可保持健康、可持续生长。     

土壤—植物—大气连续体水分运移阻力的田间试验与模拟研究

根据对大田冬小麦生长期间土水势、根水势和农田气象条件的连续测定，研究ＳＰＡＣ系统中水分传输的势能变化和水分运行中各环节的阻力变化；并用模型对根系吸水阻力进行了模拟研究。     

极端干旱区葡萄SPAC系统水流阻力规律研究

在极端干旱条件下,以成龄无核白葡萄为研究材料,采用滴灌技术研究不同水分处理下气孔阻力连日变化及其与蒸腾速率、土壤水势、叶水势的关系,并分析水流阻力的分布及变化规律。结果表明：各水分处理在灌水后均随着时间的推移,蒸腾速率缓慢下降,其中高水处理的蒸腾速率最大,低水居中,中水最低,气孔阻力与蒸腾速率的变化趋势相反,表现为随灌水时间的延伸而增大;气孔阻力随着叶水势的减小而增大,呈显著负相关关系,且在高水与中水处理中,气孔阻力仅与20cm土层以上土壤水势呈极显著相关,而低水处理气孔阻力与20-30cm土层土壤水势呈极显著相关;在各水流阻力中,叶-气系统水流阻力最大,占该连续体中水流总阻力的98.8%～99.0%,植株体内水流传输阻力次之,占该连续体中水流总阻力的1.0%～1.2%。不同水分处理SPAC系统中的水流阻力变化规律一致,均为叶-气系统水流阻力最大,植株体内水流传输阻力次之,而土壤阻力最小,占该连续体中水流总阻力的比例小到可忽略不计。     

温室作物叶-气系统水流阻力研究初探

温室作物叶-气系统水流阻力的确定对计算作物蒸腾量、制定温室作物灌溉制度以及调控温室小气候具有重要意义,但测量难度较大。该文通过对温室作物周围环境微气象条件的连续观测，计算分析了温室作物叶-气系统水流阻力各分项即叶片周围层流副层边界层阻力(r_b)、冠层上方湍流边界层阻力(r_g)、空气动力学阻力(r_e)和叶片气孔阻力(r_i)的变化规律。结果表明：温室内r_b比较稳定，平均约235 s/m，且与环境因素关系不甚密切；温室内黄瓜、西红柿类植物生殖生长期r_g<b，在计算r_e时，r_g的影响可忽略，取r_e≈r_b；利用基于能量平衡方程和空气动力学方程得出的叶-气温差计算公式计算得到r_i，符合其变化的一般规律；在此基础上计算了温室黄瓜的蒸腾速率，与实测值的一致性较好。     

集中水流内红壤分离速率与团聚体特征及抗剪强度定量关系

为明确红壤结构特征与抗剪强度对坡面土壤分离能力的影响,选取8种典型红壤为研究对象,通过团聚体稳定性分析,饱和抗剪强度测定,和室内模拟冲刷试验,就各参数间定量关系进行了初步探讨。研究结果表明:团聚体稳定性特征参数As集合了红壤团聚体破碎的主要机制,与不同水流剪切力中红壤分离速率有较好的相关性;红壤饱和抗剪强度(σs)与集中水流内临界水流剪切力(τc)呈较好的线性关系。基于WEPP细沟侵蚀模型,将团聚体稳定性特征参数As代替可蚀性因子Kc,饱和抗剪强度(σs)代替临界水流剪切力(τc),得出新的预测方程。结果显示预测方程能准确的预测坡面集中水流内红壤分离速率(R2=0.887 1)。该结果为深入研究红壤侵蚀机理提供了新思路,对完善侵蚀物理过程模型具有重要的意义。     

坡面水流中不同层次红壤团聚体剥蚀程度研究

为了明确坡面水流中运移距离对不同层次红壤团聚体自身剥蚀程度的影响,选取3个地区(咸宁、进贤、长沙)典型红壤为研究对象,通过团聚体稳定性分析和室内冲刷水槽试验,就不同层次红壤团聚体稳定性与坡面水流中自身剥蚀程度间定量关系进行了初步探讨。研究结果表明,湿筛法及Le Bissonnais法中的快速湿润、预湿润振荡测得不同层次团聚体稳定性为表层红壤最弱,其次为网纹层,铁锰淀积层最强,而慢速湿润无明显规律,消散作用和机械破碎作用是不同层次红壤团聚体的主要破碎机制;不同层次红壤团聚体在5个运移距离后的剥蚀程度均表现为铁锰淀积层<网纹层<表层;描述团聚体相对机械破碎指数的RMI与5种运移距离后的团聚体剥蚀程度Wr/Wi、剥蚀系数α相关关系显著,利用RMI和运移距离x2个参数建立了坡面水流中不同层次红壤团聚体剥蚀程度预测方程,方程决定系数较高(R2=0.88),显示了较好的预测性能。该结果为研究红壤侵蚀机理提供了参考,对完善土壤侵蚀模型具有一定的参考价值。     

不同模拟糙度集中水流内红壤团聚体剥蚀特征研究

研究了5种模拟糙度和6种不同冲刷距离组合下3种粒径的红壤团聚体在集中水流内的剥蚀破坏规律,分析了糙度、运移距离以及相关水力学参数对团聚体剥蚀破坏的影响。结果表明,在相同运移距离条件下,随粒径和糙度的增加团聚体剥蚀破坏程度呈增加趋势,与粒径相比,糙度对剥蚀破坏程度的影响更大。相同模拟糙度下,随着运移距离的增加,剥蚀率均呈抛物线形先增大后减小的趋势;各运移距离下,7~5 mm粒径团聚体的剥蚀率随糙度的增加而增加;5~3 mm和3~1 mm粒径团聚体在各运移距离内随糙度的增加变化规律不一致。在不同糙度情况下,以运移距离等于36 m为例,团聚体与原始团聚体质量比(Wr/Wi)随径流水深、阻力系数、水流剪切力的增加均呈幂函数减小之后趋于平缓的趋势。该结果为研究红壤团聚体破碎理论机制提供了参考,对于完善土壤侵蚀过程模型,具有重要的理论意义。     

退化红壤不同植被恢复下土壤微生物量季节动态及其指示意义

不同植被恢复下退化红壤恢复 1 0a后土壤微生物生物量 (C、N)的季节动态分析表明 :相比侵蚀裸地 ,植被恢复显著提高了土壤微生物量。不同植被对微生物量的影响具有极显著差异 (p <0 0 1 ) ,0～5cm土层的季节平均值顺序为 :保护荒草地 >干扰荒草地 >小叶栎 >混交林≥木荷 >马尾松 ;不同植被下微生物量N的差异更为明显。土壤微生物量呈高度季节变异 ,植被与季节存在极显著的交互作用 (p<0 0 1 ) ,但季节的影响低于植被 ;植被和季节的影响主要反映在 0～ 5cm土层。微生物量与土壤有机质及其它生物活性指标高度相关 (p<0 0 1 ) ,且能很好地区分不同植被间的差异 ,在红壤质量指示方面潜力很大。利用微生物量监测红壤质量恢复 ,建议春季为采样期 ,至少单独分析 0～ 1 0cm土层     

不同沟灌方式下玉米叶片气孔阻力差异

气孔调节在作物适应不同水分环境中起着重要作用,为了阐明作物在不同沟灌措施下的气孔活动规律,在大田分区试验中研究了交替非充分供水与常规沟灌下玉米叶片气孔阻力差异及气孔对水汽传导的贡献。结果表明,在叶片尺度上,玉米叶片气孔阻力自叶基至叶尖处梯度递减;在群体上,叶片气孔阻力自冠层上层向下层呈垂直递增趋势;群体上层叶片气孔阻力相对较小。玉米叶片正面气孔对CO2和水汽的传导贡献大于反面;除玉米苗期外,气孔对CO2和水汽传导贡献的80%以上来自于冠层上、中部叶片。在玉米营养生长阶段,不同叶序的叶片气孔阻力随叶龄的增大而增大,交替非充分供水加大了不同叶龄叶片之间的气孔阻力差异。在玉米生殖生长阶段,较为成熟的玉米叶片气孔阻力受叶龄的影响不明显。与常规沟灌比较,交替非充分供水增大了叶片反面气孔收缩程度,对水分亏缺反应更为敏感,冠层由顶叶至底叶的叶片气孔阻力呈垂直梯度递增,引起气孔导度快速衰减,从而提高了群体上层气孔对水汽的传导贡献。因此,玉米气孔阻力大小受到沟灌方式和土壤水分状况的调控,还与叶龄、叶面积指数等环境因素及气孔自身特性有关,其研究对控制灌溉及土壤—植物—大气连续体(Soil—plant—atmosphere continuum,SPAC)水汽循环研究具有理论意义。     

红壤生态系统下芽孢杆菌的物种多样性

红壤地区不同生态系统下芽孢杆菌的物种多样性有所不同。初步结果表明,在多样性指数中,无论是Shannon-Wiener指数H捇故荢impson指数D都有如下规律:林地>旱地>水田>侵蚀地。物种的丰富度指数、均匀度指数也有类似规律。也就是说,芽孢杆菌属内物种多样性程度最高的是林地,最低的是侵蚀地。另外,作为物种多样性指数Shannon-Wiener指数H挶萐impson指数D在本实验中具有更大的差异区别能力。     

土壤──植物系统中水流阻力的变性

本文依据生长箱内模拟试验资料，借助于瞬态流方程，从蒸腾速度的日变化和长期变化两个方面，分析了冬小麦和玉米水流阻力的变性。     

丘陵红壤重金属复合污染的空间变异分析

本文以江西省贵溪市江西铜冶炼厂周围的土壤重金属污染区(面积7.7km2)为例,研究了基于GIS的地统计学方法在丘陵红壤区土壤重金属复合污染空间变异分析上的应用,提出了一个空间变异分析步骤:(1)利用DGPS定位,以50~200m的随机网格采集土壤样品;(2)分析土壤重金属含量数据的分布类型和空间分布趋势,通过数据转换去除数据趋势;(3)计算半方差函数并选择最佳的拟合模型和参数;(4)通过交叉验证选择合适的克立格方法;(5)通过空间插值,绘制重金属污染空间分布图,分析空间变异规律和影响因素。空间分析结果表明,Cu和Cd的复合污染是铜冶炼厂污染区的主要污染特征,基于ArcGIS的地统计学分析模块可以较准确地分析丘陵区土壤重金属复合污染的空间变异特征。     

红壤中铝的形态

以改进的连续分级提取方法,用１ｍｏｌ／Ｌ,ＫＣｌ,０．２ｍｏｌ／Ｌ,ＨＣｌ,０．１ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ４Ｐ２Ｏ７（ｐＨ８．５）,ＤＣＢ溶液,０．３３ｍｏｌ／Ｌ,柠檬酸钠和０．５ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ为提取剂,把红壤中可提取的非晶态铝区分为交换态铝,肿附态无机羟基铝,有机配合态铝,氧化铁结合态铝,层间铝和非晶态铝硅酸盐。     

土壤-植物系统中稳态水流阻力和瞬态水流阻力的差异性

本文以田间试验和生长箱内的模拟试验资料，分别讨论了土壤－植物系统（含冬小麦和玉米）中稳态水流阻力和瞬态水流阻力的差别，结果指出，在瞬变环境条件下，用稳态流来近似是不准确的，瞬态流的描述应受重视。     

红壤区不同生态模式的“土壤水库”特征及其防洪减灾效能

本文在江西红壤区选择 5种具有代表性的红壤生态利用模式 :稀疏林生态 (Ⅰ )、林草生态(Ⅱ )、草灌生态 (Ⅲ )、经果生态 (Ⅳ )、农田生态 (Ⅴ )和对照模式侵蚀裸地 (Ⅵ ) ,利用人工模拟降雨仪研究和分析了不同生态模式“土壤水库”调节雨水的特征及其防洪减灾效能。结果表明 ,红壤区土壤入水通道受阻是“土壤水库”发挥防洪减灾效能的主要障碍因子 ;人工草灌生态模式 (Ⅲ )的防洪减灾效能最好 ;经果生态模式 (Ⅳ )不但具有较高的防洪减沙效能 ,而且具有较高的经济效益 ,是该区首选模式。     

四种不同母质发育的红壤水分状况研究

在相同的地形和气候条件下,研究了我国东南部地区红砂岩、花岗岩、玄武岩和第四纪红粘土发育的4种典型红壤水分状况及其透水性能。结果表明,4种红壤的持水和透水性能存在不同程度差异,其原因是不同成土母质的土壤机械组成、土壤结构的变化造成的。除玄武岩和红砂岩发育红壤的某些层外,其他土壤各层的土壤渗漏量不随时间变化而变化。4种土壤含水量的年动态变化一般可划分为3个时期:土壤湿润期、土壤水分耗竭期和土壤水分恢复期,但不同年份的时间划分也不尽相同。     

不同利用方式和肥力红壤中水稳性团聚体分布及物理性质特征

研究了不同土地利用方式和土壤肥力对红壤水稳性团聚体及土壤物理性质的影响。结果表明,同一肥力水平下不同土地利用方式的土壤中,>0.25 mm水稳性团聚体含量变化趋势相同,均以旱地土壤含量最低,林地土壤最高。不同肥力水平下,林地、果园、水田中>5 mm水稳性团聚体含量变化均为:高肥力>低肥力。说明随土壤肥力的逐渐增高,有机质胶结物质含量增加,有利于形成更多的水稳性大团聚体。土壤团聚体稳定性与>0.25 mm水稳性团聚体含量呈极显著正相关,这表明>0.25 mm水稳性团聚体含量是影响土壤团聚体稳定性的主要因素。不同土地利用方式下的土壤物理性质(土壤容重、土粒密度、土壤孔隙度)存在较大差异,变化规律也不一致。但土壤容重和土壤孔隙度与>0.25 mm水稳性团聚体含量有很好的相关性。     

红壤丘岗区人工林恢复过程中的土壤养分状况

针对红壤丘岗区的自然条件和地形特点,在岗地上坡布置了一组人工林恢复实验,研究植被恢复过程中林地土壤的养分状况。12年的研究结果表明:人工恢复的阔叶林和混交林土壤养分前期下降,3年以后一直上升,总体出现赢余;原状的稀疏马尾松林和自然恢复植被土壤养分一直处于下降状况,前期(1~3年)下降快,后期较慢,目前仍在缓慢下降,特别是自然恢复植被,土壤养分处于严重的退化状况。在开发利用红壤丘岗地过程中,必须注意增加地表覆盖度,避免盲目开垦,减少水分和养分流失,使这类土壤资源得以持续利用。