光氮互作对草地早熟禾碳氮代谢的影响

以草地早熟禾的3个品种为试验材料,研究了高低光照下不同的施氮水平对植株体内碳氮代谢的影响。对可溶性糖和硝酸还原酶的含量测定结果显示:高低光强下早熟禾的氮素同化能力均随着氮水平的升高呈现先升高后降低的趋势,碳代谢的中间产物可溶性糖随着氮水平的升高呈现先降低后升高的趋势,高低光下糖的含量随着氮水平的升高其品种间差异逐渐减小;在低氮条件下,植物的氮素同化能力较弱,光合碳代谢相对较强,糖含量较高,随着氮水平的增大,光合产物逐渐流向氮素代谢,硝酸还原酶含量升高。     

三峡库区消落带不同海拔狗牙根草地土壤微生物生物量碳氮磷含量特征

为探究库区消落带优势草本植物狗牙根人工植被恢复后土壤质量及肥力的变化,选择三峡库区消落带150, 160和170 m海拔人工构建狗牙根植被土壤为研究对象,并以裸地作为对照,测定土壤微生物生物量碳、氮、磷和相关理化性质。结果表明:(1)各海拔狗牙根微生物生物量均显著高于裸地,表明狗牙根人工植被构建对土壤微生物恢复具有重要意义。(2)土壤微生物生物量碳、氮含量160 m高程显著高于150和170 m高程,但土壤微生物生物量磷(SMBP)却显著低于150和170 m高程,需要特别注意P元素的下移,加强水体P含量的检测。(3)土壤微生物生物量碳氮比和碳磷比变化范围分别为5.93~15.62和7.11~19.99,土壤微生物生物量碳、氮、磷占土壤有机碳、全氮、全磷百分比的范围分别为0.68%~2.57%、0.68%~3.33%、1.95%~5.23%。狗牙根土壤微生物生物量碳氮比和碳磷比显著低于裸地,表明狗牙根土壤有效氮、有效磷高于裸地;土壤微生物生物量碳、氮、磷占土壤有机碳、全氮、全磷百分比显著高于裸地,表明狗牙根土壤营养元素周转速率快于裸地。(4)微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率有显著或极显著相关性,与土壤pH值呈不同程度的负相关。因此,在三峡库区消落带进行狗牙根草地恢复重建能显著提高土壤微生物生物量及土壤质量,对加强三峡库岸生态系统的稳定性具有重要意义。     

秋末刈割处理对沙地苜蓿冬季根颈非结构碳氮的影响

为解决科尔沁沙地紫花苜蓿秋末是否应该刈割及最佳刈割时期的争议,对秋末不同时期刈割处理和未刈割的8个紫花苜蓿品种根颈中非结构碳氮物质变化进行了测定。结果表明,未刈割紫花苜蓿根颈中可溶性糖含量、淀粉含量均显著高于不同时期刈割的紫花苜蓿根颈中含量(P<0.05);土壤冻融交替期(11月1日),秋末晚割(10月15日)紫花苜蓿根颈中可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量与未刈割相比均显著增加(P<0.05)。土壤封冻期(12月1日),未刈割紫花苜蓿根颈中可溶性蛋白、游离氨基酸含量均高于不同时期刈割根颈中含量,其中游离氨基酸含量晚割(10月15日)均显著低于未刈割根颈中含量(P<0.05),可溶性蛋白含量10月1日刈割均显著低于未刈割根颈中含量(P<0.05),且10月1日刈割后苜蓿根颈中游离氨基酸、可溶性蛋白含量经过“增长-降低-稳定”过程。两时期测定结果不同,可能与刈割后苜蓿再生长有关;未刈割与刈割处理不同紫花苜蓿品种间根颈中可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白、游离氨基酸含量存在差异;未刈割紫花苜蓿根颈中C/N显著大于不同时期刈割处理的根颈中C/N。初步结论为:科尔沁地区冬季寒冷、降雪少,秋末刈割导致地上碳水化合物无法向根系运输,且刈割后苜蓿再生长消耗根系营养物质。为确保紫花苜蓿安全越冬保障苜蓿根系中积累大量储藏物质,不适宜秋末敏感期刈割或选择种植刈割后根颈中C/N高的紫花苜蓿品种如东苜1号等。     

不同施肥模式对玉米各器官碳氮累积和分配的影响

以长期定位试验为依托,选取:1)不施肥(CK);2)农民习惯施肥(FP);3)推荐施肥(OP);4)有机肥氮替代100%化肥氮(OM);5)有机肥氮替代50%化肥氮(MF)5个处理,研究不同施肥模式对玉米植株及各器官碳氮含量、碳氮分配比例及C/N的影响,为西南紫色土地区合理施肥、作物增产提供科学依据。结果表明,与FP处理相比,MF处理显著增加了玉米植株生物量,达26.2%。相比OM和OP处理,MF处理显著增加玉米苞叶和根茬中碳浓度,分别增加5.4、4.2 g·kg^-1和7.4、21.3 g·kg^-1,同时增加玉米苞叶、根茬、穗轴和籽粒中的碳储量,玉米茎秆和籽粒中的氮储量也有增加。此外,相比FP处理,MF处理能显著增加玉米整株的碳储量和氮储量,达29.1%和16.9%。等氮水平下,MF、OP处理均能增加玉米苞叶和籽粒中碳同化物的分配比例,MF处理玉米籽粒中氮素的分配比例较OP和OM处理分别增加1.7%和3.6%,同时MF处理能使玉米维持较高的C/N。综上,有机肥氮替代50%化肥氮能增加玉米植株的生物量,同时提高玉米对氮素的吸收和碳素的累积,增加玉米籽粒中碳同化物和氮素的分配比例,同时,有机肥氮替代50%化肥氮能使玉米植株维持较高的C/N,有利于产量的形成,该施肥方式不仅能够促进氮素的高效利用,减少化肥的投入,还能够减少化肥损失,降低氮素损失引发的环境风险。     

不同轮作序列对旱地胡麻土壤有机碳稳定性的影响

为了探索陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻轮作序列对土壤碳库的影响,2012-2016年通过4年定位试验,以连作为对照,研究了不同胡麻频率下的轮作序列(F:休闲;PWFW:25%Flax、马铃薯-小麦-胡麻-小麦;WFWP:25%Flax、小麦-胡麻-小麦-马铃薯;FWPF:50%Flax、胡麻-小麦-马铃薯-胡麻;WPFF:50%Flax、小麦-马铃薯-胡麻-胡麻;FFFF:100%Flax、胡麻-胡麻-胡麻-胡麻)对土壤团聚体、总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、土壤微生物碳(MBC)和氮(MBN)的影响。结果表明,休闲、不同轮作序列和低胡麻频率显著增加了030 cm土层<0.25 mm粒级的土壤团聚体含量、TOC和POC含量,而随胡麻频率的增加三者的含量呈下降趋势。其中,25%Flax处理下土壤团聚体含量较播前和休闲处理分别显著增加了2.02%4.04%和9.56%11.73%;土壤有机碳(SOC)较连作显著增加5.95%7.48%。50%Flax处理下胡麻位置对土壤SOC影响显著,且轮作(FWPF)显著高于连作(WPFF)。060 cm土层土壤SOC含量表现为休闲>播前≈25%Flax>50%Flax>100%Flax。与连作相比,轮作显著提高了010 cm土层土壤TOC和POC含量,呈现表层富集现象。土壤POC含量表现为25%Flax≈休闲>50%Flax>100%Flax。此外,轮作换茬显著增加了土壤MBC含量,且随着胡麻频率的增加,030 cm土层土壤MBC含量逐渐降低。与播前、休闲、轮作相比,连作显著降低土壤微生物碳氮比,50%Flax(WPFF)轮作序列和土层深度对土壤有机碳和微生物量的互作效应显著。综合来看,休闲可以显著改善土壤理化性状,25%胡麻频率的轮作序列利于保持土壤团聚体稳定性,增加土壤TOC、SOC和POC含量,而50%Flax轮作序列(WPFF)能够提高土壤微生物量和微生物碳氮比。表明25%胡麻频率的轮作序列均可维持土壤有机碳的稳定性,是旱地胡麻比较理想的轮作序列。     

土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对荒漠草地沙漠化过程中土壤碳库变异的表征

以干旱、半干旱地区荒漠草地不同沙漠化阶段土壤为研究对象,研究不同沙漠化阶段土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳含量和分配比例变异规律,分析不同沙漠化阶段土壤碳库指数变化,探讨荒漠草地沙漠化过程中土壤易氧化有机碳与溶解性有机碳对土壤碳库的表征作用。结果表明,随着荒漠草地沙漠化程度的加剧,易氧化有机碳含量表现出一定的波动性,但整体呈下降趋势,溶解性有机碳含量呈线性下降。易氧化有机碳和溶解性有机碳分配比例均在荒漠草地达到最大值,在半固定沙地达到最小值。利用易氧化有机碳含量计算的土壤碳库管理指数随荒漠草地沙漠化程度增加表现出先下降后上升趋势,利用溶解性有机碳含量计算的土壤碳库管理指数呈线性下降趋势。易氧化有机碳、溶解性有机碳含量与土壤有机碳均显著正相关,但溶解性有机碳的相关系数略高于易氧化有机碳。通过比较活度敏感指数和碳库管理指数敏感指数发现,荒漠草地逆向演替至固定沙地过程中,易氧化有机碳的各项敏感指数均高于溶解性有机碳。固定沙地演替至流动沙地过程中,溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,表明易氧化有机碳能够较好地表征荒漠草地沙漠化前期土壤碳库变化,而荒漠草地沙漠化中期和后期利用溶解性有机碳表征效果更好。     

面向多类型土壤有机碳定量反演的天基高光谱探测参数研究

星载高光谱仪器的光谱通道以及光谱分辨率和信噪比等核心参数设置直接影响土壤有机碳定量反演精度。本研究开展了卫星载荷光谱分辨率、信噪比、光谱特征波段对不同土壤类型有机碳反演影响的研究,提出了基于大气传输模型、光谱分辨率分析模型、信噪比分析模型、特征波段的提取分析模型以及偏最小二乘回归反演模型的面向不同土壤类型有机碳监测的高光谱卫星“地面–大气–仪器–观测–反演”全链路仿真分析方法,实现了土壤类型、大气效应、仪器特性参数、反演方法的耦合影响分析。结果表明：①3种类型土壤有机碳反演的最佳光谱分辨率均在10~20 nm。②不同土壤类型对观测的信噪比需求不同。对于Phaeozem的有机碳监测,较另外两种土壤有更高的信噪比需求。③在不同特征波段提取分析方法下所需的最佳光谱分辨率和信噪比一致。不同类型土壤光谱数据提取出的特征波段不同,其中反演效果最佳的土壤类型为Chernozem,特征波段数为26个,R²=0.826 5,RMSE=3.438 9 g/kg。④反演模型与仪器特性参数无耦合关系,同一类型土壤不同反演算法的最佳光谱分辨率和信噪比需求一致。⑤Chernozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率15 nm,信噪比大于506.66,特征波段提取数为26个;Kastanozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率17 nm,信噪比大于331.42,特征波段提取数为22个;Phaeozem有机碳最佳反演参数需求为光谱分辨率15 nm,信噪比大于432.51,特征波段提取数为19个。     

西北太平洋公海柔鱼和日本爪乌贼个体发育期营养生态位变化分析

为了更好的了解柔鱼和日本爪乌贼个体发育期营养生态位变化,根据2021-2022年“淞航”号渔业资源调查船所采集36尾柔鱼和30尾日本爪乌贼样本,对其眼睛晶体进行了碳氮稳定同位素分析。结果表明：柔鱼个体δ13C、δ15N值变化幅度分别为0.10‰-1.68‰、0.79‰-7.51‰;日本爪乌贼个体δ13C、δ15N值变化幅度分别为0.15‰-1.20‰、0.81‰-7.05‰。柔鱼、日本爪乌贼生态位面积变化范围分别为0.40‰2-5.85‰2、0.27‰2-5.36‰2。GAM模型分析显示：柔鱼眼睛晶体δ13C、δ15N与晶体直径均具有显著的相关性（P<0.01）,偏差解释率分别为31.9%和34.3%。日本爪乌贼眼睛晶体δ13C、δ15N与晶体直径均具有显著的相关性（P<0.01）,偏差解释率分别为12.9%和19.4%。分析认为,个体营养生态位的变化幅度较大,侧面反映了西北太平洋黑潮-亲潮过渡区同位素基线值变化幅度较大;该海域的柔鱼、日本爪乌贼个体摄食水平存在很大差异;个体发育和基线值是影响组织δ13C、δ15N值的因素。