遮荫条件下O_3胁迫对冬小麦气孔导度影响的模拟

为了探究在遮荫条件下地表O3浓度增加对冬小麦气孔导度的影响,开展了两种不同强度遮荫与开顶式气室（OTC）相结合的大田试验,设置3个处理组：O3浓度为（100±9）nL.L-1结合（60±5）%遮荫的处理组（T1）;O3浓度为（100±9）nL.L-1结合（20±5）%遮荫的处理组（T2）;O3浓度为（100±9）nL.L-1不作遮荫的处理组（CK）。利用SC-1型气孔导度仪测定了3个处理组冬小麦不同生育期的气孔导度值。综合分析了生育期和O3胁迫,以及水汽压差（VPD）、温度（T）、光照（PAR）环境因子的变化对冬小麦气孔导度的影响,采用修正后的Jarvis非线性气孔导度模型模拟了3个处理组的气孔导度值。结果表明：遮荫对大田环境因子均产生了影响,其中,T1、T2处理组8：00—16：00点的平均温度和水汽压差较CK相比分别下降了5.6℃、4.1℃和0.84kPa、0.74kPa;用该模型得到的气孔导度模拟值与观测值进行了比较,R2=0.88,表明模型模拟效果良好;同时,根据O3吸收通量模型计算出T1、T2和CK处理组在整个O3熏蒸时期,冬小麦O3累积吸收通量分别为14.92、15.52、16.23mmolO3.m-2,并由此建立了O3吸收通量（x）与干物质损失（y）的关系分别为：y=1.0-0.038x和y=1.0-0.022x,表明在相同O3胁迫条件下,遮荫导致了冬小麦O3累积吸收通量的差异,在60%和20%遮荫条件下,O3吸收通量增加10mmol.m-2,与CK相比,其干物质累积损失分别为38.0%和22.0%。     

温度对克氏针茅草原生态系统生长季碳通量的影响

草地生态系统碳通量的驱动机制研究是碳循环研究的重要方面。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统的净生态系统碳交换（NEE）、生态系统初级生产力（GEP）、生态系统呼吸（Reco）的变化,探讨了2010年生长季内温度对该系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2010年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP只出现了1个明显的吸收峰,Reco则呈现倒＂U＂型变化规律。克氏针茅草原空气温度与NEE、GEP和Reco呈极显著相关关系,气温日较差对该系统碳通量的影响程度较小;土壤温度与NEE、GEP和Reco之间也呈极显著相关关系,土壤温度的增加会同时提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。空气温度和土壤温度都是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要驱动因子。     

湿地匍灯藓（Plagiomnium acutum）的防御机制对镉胁迫的响应

采用浸没培养实验研究不同浓度镉溶液（0、2、5、50mg·L-1）对湿地匍灯藓（Plagiomnium acutum）的膜系统、光合系统的损伤情况及其抗氧化酶系统的影响。结果表明：湿地匍灯藓外表伤害症状随Cd胁迫浓度增加而加重;湿地匍灯藓对Cd有较强的生物富集能力,且藓体Cd累积量与溶液Cd浓度显著正相关（P〈0.05）;湿地匍灯藓的总叶绿素含量随Cd浓度增加显著降低,其含量与可溶性蛋白含量显著正相关（P〈0.05）;Cd胁迫引起湿地匍灯藓的丙二醛（MDA）积累,同时伴随可溶性糖和游离脯氨酸含量显著增加,其中可溶性糖含量与MDA含量显著正相关（P〈0.05）;可溶性蛋白含量和过氧化氢酶（CAT）活性随Cd浓度增加均持续下降,而超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性却随Cd浓度增加而呈现逐渐上升趋势,其中可溶性蛋白和CAT活性均与MDA含量显著负相关（P〈0.05）,SOD活性则与MDA含量显著正相关（P〈0.05）,POD活性与MDA含量极显著正相关（P〈0.01）。Cd胁迫抑制或降解光合作用相关酶类、细胞膜质过氧化和蛋白质代谢紊乱可能是湿地匍灯藓遭受Cd毒害的主要原因;湿地匍灯藓通过增加可溶性糖含量、SOD和POD活性来抵御Cd的毒害,但由于CAT活性丧失,使湿地匍灯藓的防御系统崩溃,最终导致了湿地匍灯藓细胞的凋亡。可溶性糖、SOD和POD可以作为湿地匍灯藓防御Cd毒害的指标。     

平原区土壤质地的反射光谱预测与地统计制图

基于地统计方法的土壤属性制图通常需要大量的采样与实验室测定。本研究提出利用可见光近红外(visible-nearinfrared spectroscopy,VNIR)光谱技术测定替代实验室测定,并与地统计方法相结合预测土壤质地的空间变异。通过建立砂粒(0.02 mm),粉粒(0.002~0.02 mm),黏粒(0.002 mm)含量的VNIR光谱预测模型,将模型预测得到的质地数据和建模点实测质地数据一同用于地统计分析和Kriging插值制图。以江苏北部黄淮平原地区为案例的研究结果表明,砂粒、粉粒、黏粒含量的预测值和实测值的均方根误差(RMSE)分别为8.67%、6.90%3、.51%,平均绝对误差(MAE)分别为6.46%、5.60%、3.05%,显示了较高的预测精度。研究为快速获取平原区土壤质地空间分布提供了新的可能的途径。     

稻草不同途径还田对土壤结构及有机质特征的影响

通过3年的田间定位试验,系统的研究了稻草不同途径还田对稻田土壤容重、孔隙度、团聚体、有机碳总量、腐殖质组成及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与无肥(CK)及纯施化肥(NPK)对照相比,稻草直接深埋还田(NPK+S)及利用后的菌渣、牛粪、沼渣深埋还田(NPK+FD、NPK+CD、NPK+BD)均能一定程度的降低土壤容重、增加孔隙度、增加>0.25 mm水稳性团聚体的数量和提高土壤团聚体的稳定性,有利于形成和保持良好的土壤结构;同时能提高土壤腐殖质中胡敏酸含量和HA/FA比值,增加松结态腐殖质含量和提高松/紧腐殖质比值,能一定程度的改善土壤腐殖质的组成、性质及结合形态,提高腐殖质品质,不过这4个处理间的差异不明显。稻草焚烧还田(NPK+S′)在以上方面效果均不显著,且带来严重的大气污染,并不可取。     

添加无机养分对高温堆肥化的影响

为了探讨堆肥过程中添加无机成分制作有机无机复合肥的可行性,利用有效容积为100 L的堆肥反应器,以鸡粪为主要堆肥原料,研究了添加化肥(尿素、过磷酸钙、硫酸钾)对堆肥过程主要指标的影响。结果表明,添加了无机成分的处理温度升高较快,高温期持续时间长,堆体温度下降较慢,含水量明显高于对照,堆肥结束时的含氮量为17.21 g kg-1,比对照高出1.66 g kg-1;有效磷的含量随时间而增加,由0.48 g kg-1升高到2.19 g kg-1;总的活菌数量与对照相比差异显著。根据有机肥国家标准NY525-2002的规定以及堆肥的各项指标测定结果得出,化学肥料的添加不影响堆肥质量,并且能显著提高堆肥的总养分,但是对堆肥内源微生物活性存在一定影响。     

植烟土壤提取物质对烟株生长及根际土壤细菌多样性的影响

对盆栽烟草外源添加不同浓度植烟土壤提取物质(T1:40μg·mL-1;T2:120μg·mL-1;CK:蒸馏水对照),探讨植烟土壤提取物质对烟草生长及土壤细菌多样性的影响。结果表明,植烟土壤提取物处理使烟株生长受抑制,且随处理浓度的增加受抑制程度显著提高,具体表现为烟株变矮,叶面积变小,光合作用能力降低,且烟草的保护酶系统受到破坏,丙二醛含量随处理浓度加大而增加,T2处理的丙二醛含量是对照的3.44倍。对外源添加物质处理后烟草根际土壤微生物T-RFs分析发现,在对照检测到17个门24个纲,T1处理有14个门21个纲,T2有10个门17个纲;丰富度指数的变化也和门纲的变化一致,随着处理浓度的增加而显著降低。可见外源添加物质处理后,根际土壤细菌群落减少,多样性水平下降。对各处理的根际土壤微生物T-RFs变化与烟株生长变化进行相关性分析表明,在外源添加物质处理的土壤中存在较多的负相关T-RFs片段,且这些片段中较多为病原菌;而正相关的T-RFs片段主要存在于对照土壤中,其中有较多与土壤营养元素循环相关的微生物。本研究结果显示,在外源添加植烟土壤提取物质处理下,烟草的生长受抑制,烟草根际土壤的微生态受到破坏,且随浓度的提升而加重。因此,连作土壤中自毒物质的富集是造成烟草连作障碍的主要原因。关键词烟草连作障碍根际细菌自毒作用T-RFLP     

干旱胁迫及复水对棉花幼苗根系氮代谢的影响

以不同耐旱型棉花品种"新陆早7号"和"新陆早24号"幼苗为试材,研究持续干旱胁迫及复水对棉花幼苗根系氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质、总氮和游离氨基酸含量的影响。结果显示:随着干旱胁迫天数的增加,"新陆早7号"和"新陆早24号"硝酸还原酶(NR)活性与对照相比分别降低45.03%和62.37%,谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别降低53.22%和67.23%,谷氨酸合成酶(GOGAT)活性分别降低54.92%和79.28%,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在处理4d达到最大值,5d时下降,可溶性蛋白质含量分别增加了87.38%和77.12%,总氮含量分别增加了14.01%和12.14%,铵离子含量分别增加了232.02%和263.47%。干旱胁迫使"新陆早7号"在胁迫前期游离氨基酸含量增加慢,后期增加快,"新陆早24号"游离氨基酸含量的变化趋势与"新陆早7号"则相反。复水后,"新陆早7号"NR活性、GS活性、GOGAT活性和GDH活性恢复较快,内肽酶活性和游离氨基酸、铵离子、可溶性蛋白质和总氮含量下降也较快。试验表明,耐旱型棉花品种具有较强的铵离子同化能力,可增加渗透调节物质游离氨基酸含量,特别是脯氨酸含量,有助于增强其耐旱性。     

基于Downhill-Simplex算法的观测数据与作物生长模型同化方法研究

以夏玉米叶面积指数（LAI）、贮存器官干重（WSO）、地上总干重（TAGP）以及土壤水分含量（SM）为结合点,建立了基于Downhill—Simplex算法的作物生长模型WOFOST同化多种地面观测数据的一般方法或流程：开展观测数据与作物生长模型同化方法的正确性验证→利用Downhill—Simplex算法进行WOFOST模型的敏感性分析一选择敏感参数组合→通过优化效果确定待优化参数→利用新的观测数据对待优化参数进行优化,从而实现了观测数据与作物生长模型的同化,提升了模型的模拟能力。同化过程中遴选出的WOFOST模型的待优化参数主要包括比叶面积、最大CO2同化速率、初始地上部总干物重、根深最大日增量和初始土壤有效水等。     

基于GIS/RS和USLE鄱阳湖流域土壤侵蚀变化

将空间信息技术（RS和GIS）和通用土壤流失方程（USLE）相结合对鄱阳湖流域土壤侵蚀量进行计算。分别利用1990年和2000年TM/ETM+影像分类得到两期土地利用/覆盖类型图,结合鄱阳湖流域数字高程模型（DEM）、土壤类型分布图和流域降雨资料分别获取USLE模型中各因子值的空间分布,最后计算流域2个年份的土壤侵蚀空间分布图。研究表明：鄱阳湖流域土壤侵蚀区域主要分布在赣江上游,信江上游,抚河上中游和修水上游地区;鄱阳湖流域1990年和2000年大范围土地经受着Ⅰ级微度与Ⅱ级轻度侵蚀,其侵蚀面积之和分别占流域面积的97.38%和97.30%;而流域产沙主要来源于Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀,所占土壤侵蚀总量分别为58.16%和51.20%,其中中度以上等级的侵蚀对产沙量的贡献是不可忽视的;从1990年到2000年土壤侵蚀等级变化呈现了由中等级侵蚀（Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀）向低等级（Ⅰ级微度侵蚀）和高等级侵蚀（Ⅴ级极强度和Ⅵ级剧烈侵蚀）的2个极端演化的趋势。鄱阳湖流域土壤侵蚀量从1990年到2000年增长幅度达6.3%;土壤平均侵蚀模数都约为1 100 t/(km2·a),属于Ⅱ级轻度侵蚀。分析2个年份的土地利用/覆盖变化,发现鄱阳湖流域湿地和农田面积减少,建筑用地增加均是造成土壤侵蚀量增加的因素,而降雨侵蚀力因子空间格局也对土壤侵蚀空间分布具有重要影响,最后提出了鄱阳湖流域水土保持规划措施。