长期施氮对谷子根系内生真菌群落特征的影响

为探讨长期施氮对作物运输根和吸收根内生真菌群落特征的影响及其机制。以农田长期定位施肥试验(1995—2019年)为基础,通过高通量测序技术,研究长期5个施氮肥处理(CK、N1、N2、N1P、N2P。其中CK、N1、N2施氮量分别为0,55.2,110.4 kg/hm~2)对谷子不同功能根内生真菌群落组成和结构的影响。结果表明:CK处理中吸收根的OTUs数和真菌多样性(shannon指数和Chao 1指数)均显著高于运输根(P0.05)。门水平上,吸收根的Ascomycota和Glomeromycota丰度显著高于运输根(P0.05),但Mortierellomycota和Basidiomycota丰度显著低于运输根(P0.05)。在属水平上,优势菌属Mortierella和Bipolaris在吸收根内的相对丰度显著低于运输根(P0.05),但Fusarium和Minimedusa显著高于运输根(P0.05)。高氮施肥吸收根和运输根的OTUs数、Chao 1指数分别提高了23.62%,23.87%,其他施肥则相反。施肥运输根的shannon指数提高了7.12%～19.62%,吸收根则相反。施肥吸收根致病菌属(Bipolaris、Fusarium、Magnaporthiopsis、Microdochium)的相对丰度分别增加了52.99%,40.74%,133.06%,200.00%,运输根中抗病菌属(Minimedusa)的相对丰度提高了40.16%～97.11%。施肥谷子根系碳、氮、磷含量分别提高了2.33%～11.63%,13.30%～94.66%,3.89%～263.92%,氮磷肥配施处理的影响尤为显著(P0.05)。施肥运输根生物量提高了106.67%～336.41%,吸收根的生物量降低了35.20%～60.20%。长期施肥通过提高土壤速效磷、全磷、可溶性氮和根系碳含量而提高吸收根内生真菌丰度,通过提高根系生物量而降低运输根内生真菌丰度,低氮磷配施肥(N1P)对土壤养分含量及菌群发展影响最大。探明长期施氮肥对黄土丘陵区谷子不同功能根系内生真菌分布格局变化的影响,为作物的高产优质及农田土壤生态环境的良好构建提供理论依据。     

保水剂对风沙土水分垂直入渗和含水量的影响

使用保水剂是有效利用和改良风沙土的重要途径。通过研究垂直入渗率、累积入渗量、渗吸持续时间、渗透系数4项入渗特征量以说明在5-7cm深度处层施保水剂对于风沙土水分垂直入渗的影响,测定入渗结束后土壤各层含水量以研究受试体系的水分垂直分布。结果表明,试验处理可使垂直入渗率在各时间点有不同程度减小,有3种保水剂处理累积入渗量均增加了42%左右(1%处理),渗吸持续时间增长了134%~390%,渗透系数减小了65%~85%,且4种变化趋势均随保水剂用量的增加而加剧。入渗结束后土壤水分垂直分布也发生明显变化：保水剂-土壤混合层含水量上升52%~178%,上层土壤含水量明显增加但下层土壤略微降低。研究表明,保水剂对风沙土水分垂直入渗和含水量影响十分明显。     

黄土坡面细沟水流剪切力及其侵蚀效应研究

采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验方法,对黄土坡面细沟水流剪切力及其侵蚀效应进行了试验研究。结果表明:(1)细沟水流切应力随径流历时的变化,各雨强条件均表现出增大趋势,可用线性方程很好地描述,增大速率在产流6min之后略有减小。(2)细沟水流切应力随径流历时的变化,不同坡度下也不断增大,可用直线方程进行描述,产流过程中变化趋势较为一致,其中两个大坡度下增加速率较小坡度下稍大,产流12min以后更大。(3)坡面细沟水流平均切应力随雨强增大而增大,可用对数方程描述。随坡度增加而迅速增大,可用幂函数方程描述。随雨强及坡度的变化可用二元幂函数方程描述。(4)不同雨强及坡度下,细沟侵蚀率随细沟水流切应力的增大而增大,可用线性方程描述。研究表明,细沟水流剪切力具有显著的侵蚀效应,是产生细沟侵蚀的重要水力学参数和水动力学根源。     

黄土高原坡面水土保持措施减沙水代价分析

不同的水土保持措施在减少侵蚀泥沙的同时对径流量的影响不同.以裸坡地水土流失为对照,分析了不同水土保持措施减水减沙比(Rrs),并以其作为减沙水代价指标,根据黄土高原土壤侵蚀严重的丘陵沟壑区(西峰、绥德、天水等3个典型区)的农地径流小区多年观测资料,分析了不同耕作措施及生物措施的减沙水代价(Rrs).结果表明,不同耕作方式Rrs差异很大,变化幅度在8.5～36.4 m3/t;在耕作措施上,横向耕作的Rrs大于防冲沟和浅耕,深耕Rrs最小;生物措施方面,低秆与高秆作物间作措施Rrs大于单作低秆作物和中高秆作物轮作,牧草(草木樨、苜蓿)轮作的Rrs较农作物轮作大,且草木樨与农作物轮作的Rrs大于苜蓿与农作物轮作.随着雨量的增加和坡度的增大,耕作措施和生物措施Rrs呈减小趋势.Rrs较大的措施在减少相同的坡面侵蚀泥沙时,有利于增加土壤水分,但是不利于径流形成.     

一维马尔可夫链模拟黑河中游流域土壤质地垂向变异

黑河中游地区土壤剖面砂、黏层次相间排列的特点及部分区域剖面中出现的不透水层对土壤中的水分运动和溶质迁移具有重要影响。该研究调查了黑河中游100km2区域内土壤剖面的质地分层情况,运用一维嵌入马尔可夫链模型模拟该地区的土壤质地剖面。研究表明,研究区土壤剖面共出现砂土、壤质砂土、砂质壤土、壤土、黏质壤土、粉黏壤土和粉黏土7种质地类型,层次厚度呈对数正态分布。粉黏土未在表层土壤出现,而砂土在表层出现的概率明显高于其余质地类型,剖面某一质地层之下多出现细粒含量比其高的下一质地类型。剖面上相邻两质地层之间的转移具有明显的马尔可夫链特征(简称马氏性),且马氏链是平稳的。一维嵌入马尔可夫链模型能够较好地描述研究区土壤质地层次的垂向变化,剖面主要的质地层次组合为:砂—壤、壤—砂、壤—黏、黏—壤。对土壤质地剖面的定量模拟,可以为开展该区域土壤水循环、转化和溶质迁移等相关研究提供参考。     

黄土丘陵沟壑区退耕林生态系统服务价值评估——以陕西省安塞县为例

基于安塞县12 a的统计资料,定量评价了安塞县1999-2010年的退耕林生态系统服务价值,并对其外部性价值进行了权重分析和计算,结果表明:安塞县退耕还林已基本达到改善生态环境的首要目的,为区域生态经济发展提供了巨大的生态系统服务价值,总价值为1 027 352万元,其中外部性价值为540 550万元,占总价值的52.62％;各项功能的价值量排序为:固碳释氧＞涵养水源＞保育土壤＞保护生物多样性＞净化环境＞森林防护.其中最为重要的固碳释氧主要作用于全国范围内,且总的外部性价值超过了总价值的一半,这表明黄土丘陵沟壑区为黄河中下游地区的生态修复和水土保持贡献了巨大的力量.通过本文的外部性价值计算,估算出安塞县的退耕还林补偿上限应为12 325.5元/(hm2·a).     

2010年中国西南特大干旱灾害:从生态学视角的审视

从生态学视角审视2010年发生在中国西南五省(区、市)历史罕见的跨季度、持续性特大干旱灾害.主要探讨了3个重要科学问题:(1)旱灾的成因.综合不同社会群体如公众、政府、学者、媒体等关于此次旱灾形成的认识,分析了此次旱灾的成因,阐明了笔者对此次旱灾成因的见解.指出西南特大旱灾不是单纯的自然灾害,而是自然因素与社会因素综合作用的结果.(2)旱灾的影响.主要包括:①旱灾对自然环境的直接破坏和潜在威胁;②旱灾对农业生产所造成的严重影响和巨大损失;③旱灾对社会经济的广泛冲击.(3)旱灾的启示.主要包括:①短视行为的惨痛代价及生态理念的强化与普及;②灾害科学研究的相对滞后及其跟进与深化;③灾害防范长远规划的缺失及其制定与落实.强调在相关研究领域应重点探索几个重要科学问题,分别是:水资源大省总缺水的根本性原因,区域水资源的科学配置与高效利用,重大工程建设对生态环境的影响,区域典型人工植被的生态需水,灾区生态退化机理与植被恢复技术.以期对西南特大干旱灾害的后续研究提供新的思路.     

侵蚀环境退耕撂荒地土壤活性有机碳与碳库管理指数演变

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的撂荒地为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为对照,分析了植被恢复过程中土壤有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、非活性有机碳(NLOC)及碳库管理指数的演变特征.结果表明:侵蚀环境的坡耕地土壤碳库各组分含量较低,土壤碳库处于高速低效率运转;撂荒后可以显著增加土壤碳库各组分含量,并随恢复年限呈显著线性关系,50 a时,TOC、LOC和NLOC分别较坡耕地增加169%、144%和201%,为侧柏林的35%、39%和33%;碳库指数和碳库管理指数较坡耕地明显增加,增幅分别达到169%和117%,仅为侧柏林的35%和42%.表明坡耕地撂荒后,土壤碳库转化效率逐步提高,土壤管理经营更趋于健康科学,但相对于破坏前天然林水平还有很大的差距.有机碳、活性有机碳、非活性有机碳、碳库指数、碳库管理指数与土壤主要肥力因子密切相关,可以作为反映生态恢复过程土壤质量演变的指标.     

旱区限量灌水造林对幼苗建成的影响

以阳坡为主,采用小区对比试验的方法,对限量灌水造林进行了研究.结果表明,限量灌水通过增加土壤水分有利于幼苗建成,可促进幼苗早期萌发、成活及生长.覆盖对灌水有增进作用,其中地膜覆盖优于土壤覆盖.但与阳坡相比,阴坡灌水量较高时存在例外.表明阴坡造林以少灌为宜,而阳坡造林可适当多灌.幼苗根系深度以及叶片含水量与其地上部分的生长相一致.灌水使得根系向下延伸是幼苗成活及稳定生长的关键因素.     

不同生长时期沙打旺不同部位及其植株的化感作用研究

研究了营养生长期、花果期、成熟期沙打旺(3年生)不同部位及其植株的化感作用.结果显示,1)不同生长时期沙打旺各个部位(如根、茎、叶)及其植株的水提液(1:60 g/mL,下同)均对受体萝卜的幼苗生长显示化感活性.表明沙打旺释放化感物质可能有多种途径(如地上部淋溶、根系分泌等).2)各个生长时期沙打旺的不同部位及其植株的水提液通常对受体植物的幼苗生长显示化感抑制作用,而且以叶的抑制作用最为显著.表明叶片是整个生长周期内集中表现沙打旺化感作用的特定部位.3)沙打旺的单一部位(地下部除外)及其完整植株的水提液在花果期的化感作用较成熟期强烈,而成熟期的化感作用强度又较营养生长期为高.表明花果期可能是沙打旺表达化感作用的关键时期.本研究对农业生产实践中沙打旺草地的管理与应用具有积极意义.