土壤氮素内循环对生态覆被变化响应的研究进展

随着人口增长对粮食需求的不断提高,人类对自然生态系统扰动频繁,生态覆被/土地利用变化伴随着土壤活性氮库、氮形态组分及氮素内循环过程的改变,直接影响生态系统的持续与稳定,进而引起全球气候变暖,生物多样性减少等诸多生态环境问题。生态覆被/土地利用变化是全球生态系统变化的重要内容。本综述探讨了活性氮的基本概念及其引发的环境效应,国内外自然生态系统中森林与草地间转换、自然生态系统开垦为农田、弃耕撂荒或退耕还林还草、城市化发展等生态覆被/土地利用变化对土壤氮库消长、氮矿化产物形态变化以及影响氮循环的关键土壤微生物影响等,并探讨了制约氮循环的土壤微生物研究进展。指出农业开垦或农田弃耕撂荒会导致土壤全氮大幅度下降,同时引起土壤硝态氮(NO3--N)增加,造成环境活性氮增加的风险;退耕还林修复生态覆被过程中氮库完全恢复需要漫长的时间;运用现代微生物分子生态学的前沿技术是研究土壤氮循环对生态覆被/土地利用变化响应机理的关键。本综述为自然生态系统的保护与开发利用、退化生态系统的修复与重建以及人工生态系统的科学规划等提供了理论依据。     

基于高光谱和参数优化支持向量机的水稻施氮水平分类研究

为探索水稻氮素营养的快速、无损诊断方法以及构建基于高光谱技术的水稻氮素营养状况分类识别模型。本研究以 4种不同施氮水平的“中嘉早 17”水稻分蘖期顶部第三完全展开叶叶片(简称顶三叶)为研究对象,测定各叶片的可见光到近红外波段(350～ 2500 nm)内的光谱数据,对所获取的光谱数据进行平滑处理和归一化处理,以消除噪声及量纲的影响,并采用主成分分析(PCA)的方法进行数据降维至 22维,同时分别选用基于网格搜索算法、粒子群算法和遗传算法优化参数的支持向量机进行水稻氮素营养状况分类识别模型的建立。研究结果表明:1)不同施氮水平下的水稻叶片光谱反射率曲线走势大致相同,但不同施氮水平下 780～ 1 300、1 400～ 1 850及 1 900～ 2500 nm波段光谱反射率存在一定的差别;2)优化参数后的 SVM模型与默认参数下的 SVM模型相比,其训练集与测试集分类识别效果都要优于默认参数下的 SVM模型。其中,以遗传算法优化参数的 SVM模型识别分类效果最佳,训练集和测试集识别准确率分别为 99.375%、98.750%,测试集的4种施氮水平(施氮量从低到高)识别准确率分别为 100%、95%、100%和 100%。结果表明利用高光谱技术能够很好地进行水稻氮素营养状况的定性诊断研究。为快速水稻氮素营养诊断提供了一种新途径,为精确施氮提供了技术支撑和理论依据。     

鳖甲胶原蛋白酶解物的分离纯化及体外抗氧化性研究

为建立中华鳖背甲中胶原蛋白酶解物(CH)的制备条件,并明确其体外抗氧化活性,本研究采用单因素试验探讨鳖甲胶原蛋白酶解物的分离条件。结果表明,其最佳提取工艺参数:胃蛋白酶添加量 4 000 U·g^-1、pH值2.5、酶解温度35℃。通过透析纯化后获得体外抗氧化活性最好的组分为分子量<50 kDa的样品。该样品经Sephadex G-75凝胶色谱分离纯化得到2个组分,其中GP-2组分对O2-·、OH·和DPPH·3种自由基清除能力最强;之后对GP-2组分进行离子交换层析分离同样获得2个组分,其中P1组分体外抗氧化活性高于GP-2,其对DPPH·、OH·、O2-·清除率分别为81.67%、65.45%和6.78%。经SDS-PAGE电泳确定P1组分的分子量约40 kDa。本研究结果为鳖甲的开发利用及鳖源新型抗氧化物质的研发提供了一定的理论基础。     

平原河网水中悬浮颗粒物对金鱼藻、水网藻的影响

研究了水体悬浮颗粒物对修复植物的影响规律,结果揭示了悬浮颗粒物对水生植物影响的两面性以及修复植物对颗粒物胁迫产生自由基进行清除的适应机制。在正常情况下,金鱼藻(Ceratophyllum dem ersumL)体超氧化物歧化酶活性维持在256~280 U/g(鲜重),过氧化物酶活性维持在80~90 U/g(鲜重)的水平,保证了细胞膜脂质氧化的分子标志物MDA的代谢水平低于65μmol/g(鲜重)。当金鱼藻受到大于300 mg/L颗粒物的高强度胁迫时,其体内这两种抗氧化酶活性不仅没有维持在很高的水平,反而均呈下降趋势,致使金鱼藻体内的MDA平均值可达79μmol/g(鲜重)以上,形成了对细胞膜相对损伤率达35%以上的氧化损伤结果。在高浊度水体中水网藻(Hydrodictyon reticulatum)内比金鱼藻具有更强的适应性,因此水网藻更合适作为先锋修复植物。     

高寒草甸退化对土壤电导率变化影响的研究

土壤电导率是表征土壤水溶性盐的一个重要指标,可反映土壤盐渍化程度.为了研究高寒草甸退化对土壤电导率的影响,以三江源区未退化高寒草甸和退化高寒草甸为研究对象,系统分析了退化高寒草甸的植被特征和土壤特征与土壤电导率的相互关系.结果表明:高寒草甸退化会对土壤电导率产生显著负影响,且土壤电导率与评价高寒草甸的退化指标植被盖度、...     

抗旱新品种沧麦15丰产性、稳产性、适应性分析

为了全面了解小麦新品种沧麦15的生产特性,以2 a的区域生产试验产量结果为依据,通过产量、变异系数、高稳系数和回归系数分别对参试品种丰产性、稳定性和适应性进行比较、分析。结果表明：沧麦15表现为较好的丰产性、稳定性和适应性,通过抗性鉴定沧麦15表现为较好的抗旱性,是一个比较理想的高产冬小麦新品种。     

氮肥减量施用对我国三大粮食作物产量的影响

【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系,明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文,按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下(肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等)的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上,氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量,氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量,但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量,减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg^-1时,氮肥减施水稻产量(6.5 t·hm^-2)显著高于常规施氮产量(6.3 t·hm^-2);土壤全氮含量>1 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量(6.9 t·hm^-2)显著低于常规施氮产量(7.4 t·hm^-2);土壤全氮含量>1.5 g·kg^-1时,氮肥减施玉米...     

增施有机肥改善黑土物理特性与促进玉米根系生长的效果

为改善东北黑土区粘重耕层的土壤物理特性,通过玉米秸秆还田基础上增施有机肥试验,拟明确增施有机肥对黑土物理特性和根系生长的提升效果。利用2015～2018年吉林省公主岭市和黑龙江省克山县黑土区的定位试验,测定了玉米抽雄期3种秸秆还田处理及其增施有机肥(旋耕秸秆还田+有机肥RSM、深翻秸秆还田+有机肥DSM、深松秸秆还田+有机肥SSM)处理的土壤物理指标;并采用微根管法原位测定了根系生长指标,计算出增施有机肥后各土壤物理特性与根系生长指标的变化量。结果表明,相比秸秆还田处理,增施有机肥降低了土壤容重、土壤紧实度,提升了土壤含水量,同时根长密度、根尖数密度和根平均直径均显著增加,其中根长密度和根尖数密度各土层平均增加了0.18 cm/cm~2和34.9×10~(-3)个/cm~2。不同秸秆还田方式增施有机肥后对黑土物理特性和根系生长的改善效果不同,其中0～15 cm土层RSM处理改善效果最明显,15～45 cm土层SSM和DSM处理改善效果最明显。有机肥和秸秆还田方式互作对黑土物理特性和促进根系生长指标具有显著的正向互作效应。上述结果表明,深松秸秆还田和深翻秸秆还田基础上增施有机肥模式更有利于改善黑土物理特性和促进根系生长,是改善东北黑土区粘重耕层的技术选择。     

控释氮肥对玉米秸秆腐解及潮土有机碳组分的影响

施肥影响秸秆还田效果,研究不同形态氮肥对秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响可为秸秆还田下氮肥合理施用提供科学依据。以10年小麦-玉米轮作定位施肥试验为基础,采用尼龙网袋田间填埋法,研究了控释掺混尿素和普通尿素不同用量(纯氮120,240,360 kg/hm~2)对潮土中玉米秸秆腐解及土壤有机碳组分的影响。结果表明:与普通尿素相比,控释掺混尿素具有促进秸秆腐解的趋势;在秸秆腐解后期,控释掺混尿素处理较普通尿素显著促进了秸秆氮、磷的释放,而不同氮肥处理对秸秆中钾素的释放影响并不显著。在秸秆腐解后期,相同施氮量条件下,常规施氮量和增施氮量的控释掺混尿素处理较普通尿素显著增加土壤水溶性和热水溶性有机碳含量。在增加土壤微生物量碳、氮含量方面,在秸秆腐解的某些阶段控释掺混尿素处理的促进作用显著高于普通尿素处理。综合来看,与普通尿素相比,控释掺混尿素在秸秆腐解和增加土壤有机碳组分方面具有较好的促进作用。     

烟-稻复种连作对红壤性水稻土团聚体组成及稳定性的影响

红壤性水稻土面临土壤结构退化、土壤养分失衡和酸化等土壤质量问题,制约农业生产和农民增收。本文以南方红壤丘陵区植烟的红壤性水稻土为对象,采用时空替代法、相关及冗余分析等技术方法,研究了烟-稻复种连作(YDLZ)对红壤性水稻土团聚体及其稳定性变化的影响及其关键影响因素。YDLZ后的红壤性水稻土>5 mm团聚体含量、土壤团聚体重量平均直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著降低,<0.25 mm团聚体含量和分形维数(D)则显著升高,土壤团聚体稳定性降低;且以YDLZ 5～10年(YDLZ5～10)对土壤团聚体粒径分布及稳定性影响最大。相关及冗余分析表明,土壤有机质和粘粒含量是引起团聚体分布的关键指标;>5 mm和<0.25 mm的团聚体含量是引起团聚体稳定性变化的关键指标。烟-稻复种连作引起红壤性水稻土有机质和粘粒含量变化,主要导致>5 mm团聚体含量的减少,<0.25 mm团聚体含量增加,从而土壤团聚体稳定性降低。针对YDLZ的红壤性水稻土结构培育和土壤质量保育,需关注土壤有机质及粘粒含量的变化。