水氮用量对设施栽培蔬菜地土壤氨挥发损失的影响

【目的】针对我国设施蔬菜生产中存在的水肥过量施用问题,研究不同水氮条件下黄瓜-番茄种植体系内的土壤氨挥发特征,探讨影响设施菜地土壤氨挥发的重要因子,为降低氮肥的氨挥发损失、 建立合理的灌溉和施肥制度提供参考。【方法】以华北平原设施黄瓜-番茄轮作菜地为研究对象,设常规灌溉(W1)和减量灌溉(W2)2个灌溉水平,每种灌溉水平下设不施氮(N0)、 减量施氮(N1)和常规施氮(N2)3个氮水平,共6个处理组合(W1N0、 W1N1、 W1N2、 W2N0、 W2N1、 W2N2)。采用通气法监测不同水氮条件下黄瓜-番茄轮作体系内的土壤氨挥发动态,分析与土壤氨挥发相关的主要影响因子。【结果】设施黄瓜-番茄种植体系内表层(0—10 cm)土壤铵态氮受施肥的影响波动较大,与常规施氮(N2)相比,相同灌水条件下减量施氮(N1)处理的0—10 cm土层铵态氮浓度最高值降低了25.1%~30.3%(P 0.05)。减量施氮可显著降低土壤氨挥发速率。与常规施氮(N2)相比,减量施氮处理(N1)在黄瓜季和番茄季内的氨挥发速率均值分别降低了21.1%~22.8%(P0.05)和16.5%~17.9%(P0.05)。整个黄瓜-番茄轮作周期内,土壤氨挥发损失量和氮肥的氨挥发损失率分别为17.8~48.1 kg/hm2和1.23%~1.44%。与常规施氮(N2)相比,减量施氮处理(N1)的土壤氨挥发损失量及氮肥的氨挥发损失率分别降低了19.3%~20.0%(P0.05)和0.85~0.92个百分点。各处理土壤氨挥发速率与0—10 cm土壤铵态氮浓度呈显著或极显著正相关,说明0—10 cm土壤铵态氮浓度是土壤氨挥发的重要驱动因子。与常规灌溉(W1)相比,减量灌溉(W2)条件下设施菜地土壤氨挥发速率及氨挥发损失量略有增加(P0.05)。适宜减少氮肥及灌溉量不仅能够维持较高的蔬菜产量,而且显著提高了灌溉水和氮肥的利用效率。其中减量施氮处理(N1)的氮肥农学效率比常规施氮(N2)提高了95.4%~146.4%; 减量灌溉(W2)的灌溉水农学效率比常规灌溉(W1)提高了27.7%~54.0%。【结论】通过合理的节水减氮措施可达到抑制氮肥氨挥发损失、 增加产量以及提高水氮利用效率的目的。在供试条件下,节水30%左右、 减施氮量25%的水氮组合(W2N1)具有较佳的经济效益与环境效应。     

辽宁地区两种菊科入侵植物与本地植物光合特性比较

为明确外来植物生理生态学性状及其与其强入侵性的关系,本研究采用野外原位气体交换参数测定的方法,分析了菊科入侵植物豚草、三裂叶豚草与其共生本地植物紫菀光合特性和叶片性状的差异。结果表明,豚草、三裂叶豚草、紫菀3种植物的光饱和点(LSP)均高于800μmol·m~(-2)·s~(-1),且两种入侵植物的LSP显著高于紫菀,表观量子效率(AQY)则显著低于紫菀;3种植物的最大净光合速率(P_(nmax))大小顺序为豚草三裂叶豚草紫菀,其中,豚草和三裂叶豚草的P_(nmax)分别比紫菀高出151.28%、82.80%,且差异显著。两种入侵植物的比叶面积(SLA)、叶片的单位质量氮含量(N_(mass))、叶片单位质量磷含量(P_(mass))、光合能量利用效率(PEUE)、光合氮利用效率(PNUE)均显著高于紫菀,但3者叶片单位质量建成成本(CC_(_(mass)))差异不显著。综上所述,辽宁的两种菊科入侵植物相对于本地共生种来说有着较高的气体交换参数和叶片特性指标,且其光合特性和叶片特性也存在着密切的联系,表现在这些菊科入侵植物有着更高的P_(nmax)、PNUE、PEUE和水分利用效率(WUE)等光合特性指标和能量利用指标,使得入侵植物能够更有效地捕获和利用环境资源,成为其得以成功入侵的原因之一。     

地形对黑土区典型坡面侵蚀—沉积空间分布特征的影响

研究地形对黑土区坡面侵蚀-沉积空间分布特征的影响可以为水土保持措施配置提供科学依据。以典型黑土区——黑龙江省宾县东山沟小流域为研究区域,在流域上游、中游和下游各选取2个典型坡面,坡面种植作物均为玉米。典型坡面坡顶、坡上、坡中、坡下和坡脚的平均坡度分别为3.1°,3.0°,4.0°,2.8°,1.2°。利用137Cs示踪技术,分析了坡度、坡长和坡形对坡面侵蚀—沉积空间分布特征的影响。结果表明:研究流域农耕地坡面以侵蚀为主,平均侵蚀速率为448 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) ;坡面不同部位土壤侵蚀—沉积分布特征差异明显,坡顶、坡上、坡中和坡下主要表现为侵蚀,平均侵蚀速率分别为819、376、1 000和634 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) ,而坡脚表现为明显的沉积,平均沉积速率为~(~(-1)) 382 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) 。不同坡形坡面侵蚀-沉积分布存在差异,凸形坡坡面表现为先侵蚀后沉积的分布特征,而复合坡坡面呈现出侵蚀-沉积交错分布特征;坡面土壤侵蚀速率与坡度和坡长均呈极显著的幂函数关系,而坡度对黑土区坡面侵蚀的影响明显大于坡长,反映了即使在长坡缓地形的黑土区坡度对侵蚀的影响仍然有重要作用。因此,在黑土区配置合理的水土保持措施时,应尽量削弱坡度对坡耕地土壤侵蚀的影响。     

准东煤田露天矿区土壤~(137)Cs剖面分布特征及侵蚀速率估算

为定量测算准东煤田露天矿区土壤风蚀量,采用放射性元素137Cs示踪法,对研究区各样点剖面土壤放射性活度进行分析。结果表明:非耕地137Cs分布于0—15cm的土层中,耕地达20cm土层;7个样点中,YN7、YN15为典型的侵蚀型剖面,YN5为沉积型剖面,YN18为典型的耕地型剖面,YN2分布层比较完整,呈负指数形式的分布曲线,是理想的背景值样点,YN19137Cs分布较浅,但表层却有较高的活度,表现为侵蚀—沉积复合型剖面。各样点的侵蚀速率分析表明:农田受人类耕作影响,侵蚀速率极小,为0.240t/(hm2·a);发生侵蚀的样点几乎都达到了剧烈侵蚀的标准;在半固定沙丘,由于地形作用,有风蚀颗粒的堆积;土壤表面板结在很大程度上阻止了风蚀现象的发生,甚至可能发生堆积,这主要取决于土壤类型。在干旱区,利用137Cs估算土壤侵蚀速率要综合考虑植被盖度、土地利用类型、地形、土壤类型等因子。     

适于猪场污水中快速生长富油微藻的筛选

微藻的大规模培养以及生产生物燃料在很大程度上依赖于所使用的微藻藻株性能.为了从自然水域中筛选、分离能够异养生长并同步处理养猪废水和实现油脂积累的高油脂产率微藻,本研究采用平板划线、单胞分离和毛细管分离3种方法,对51个采样点的样品进行分离、纯化,获得了118株藻,71株能够进行异养生长,其中33株能够在猪场污水中生长,且17株藻生长良好.根据形态特征对分离得到的部分藻株初步鉴定为小球藻(Chlorella sp.)和栅藻(Scenedesmus sp.).比较这17株藻在猪场污水中的生长速率和油脂含量,藻株13-6、19-4、20-6和34-2的比生长速率分别为0.147、0.162、0.177和0.154 d-1,较其他藻株生长更快;19-4、24-1和34-2的油脂含量分别为19.7％、22.9％和28.8％,高于其他藻株.从中选取生长快且油脂含量高的藻株19-4和34-2经18S rDNA鉴定为Chlorella sorokinlana和Chlorella sp.,分别命名为C.sorokinlana 19-4 (GenBank登录号:KU948990)和Chlorella sp.34-2 (GenBank登录号:KU948991).将微藻培养体系扩大至30 L反应器,利用稀释猪场污水培养C.sorokinlana 19-4和Chlorella sp.34-2,最大比生长速率分别达到0.153和0.149 d-1;油脂含量分别达到18.73％和29.27％;最大生物量浓度分别达到0.78和1.12 g/L.C.sorokinlana 19-4对废水培养基中总氮、总磷的最高去除率分别高达70.56％和90.98％,34-2则分别为60.24％和85.07％.脂肪酸组分分析表明,Chlorella sp.34-2主要含有Cl6∶0、C18∶2n6c及C18∶3n3,其脂肪酸组分含量符合生物柴油生产的原料要求标准.结果说明这两株微藻在净化废水和生产生物柴油中具有潜在的应用前景.利用猪场污水养殖微藻,既可以节约大量营养盐成本,促进微藻生物柴油产业的推进,又可以净化污水,促进水资源再利用,实现能源与环境的双赢.     

高温对茶树叶片光合及抗逆特性的影响和恢复*3

以4个茶树品种福鼎大白茶、鸠坑、龙井43和乌牛早7a生植株为研究对象,采用人工气候箱模拟高温（35℃和40℃）处理6、12、18、24、48h,取出后置于人工气候箱中（25℃）恢复3、6、9d,以未经高温处理置于人工气候箱中（温度25℃）的各品种茶树为对照（CK）,测定茶树叶片的最大净光合速率、荧光参数、抗氧化酶活性以及细胞伤害率。结果表明：高温胁迫显著抑制了茶树的最大净光合速率（Pnmax）和最大光化学效率（Fv/Fm）,处理时间越长、温度越高,Pnmax和Fv/Fm下降越快,除35℃处理的福鼎大白茶外,其它3种茶树经过高温处理后,在恢复期间其Fv/Fm无法恢复至正常水平;茶树叶片的SOD酶活性在高温处理的前12h迅速上升,随着处理时间的延长,其活性降低;叶片MDA含量的平均值在高温处理第48小时达到最大,恢复期间缓慢下降;随着处理温度的升高和处理时间的延长,各茶树叶片的细胞伤害率均呈增加趋势。4种茶树耐热性的强弱由高到低依次为福鼎大白茶＞乌牛早＞鸠坑＞龙井43。     

东江中上游3种造林树种的光合-光响应特征

 以东江中上游6年生的山乌桕、枫香和南酸枣为材料,采用LI-COR公司L i-6400光合作用测定系统测定光合、蒸腾、水分利用效率等生理参数及其光响应过程,探讨3树种在自然生境条件下的光合-光响应特征。结果表明:3树种光合-光响应曲线均符合非直角双曲线模型(R2>0.98)和指数模型(R2>0.98);3树种表观量子效率和暗呼吸速率均表现为山乌桕>南酸枣>枫香,山乌桕在弱光下光合能力要高于枫香和南酸枣,但对光合产物消耗大;山乌桕最大净光合速率与枫香、南酸枣间差异显著(0.05);3树种介于阴生植物和阳生植物之间,山乌桕对强光的适应能力较好,对光照强度表现出一定的适应性和可塑性,具有较宽的光照生态幅,对弱光与强光的利用能力较高;3树种净光合速率光响应均值表现为山乌桕>南酸枣>枫香,耗水能力表现为山乌桕>南酸枣>枫香,而水分利用效率表现为枫香>山乌桕>南酸枣。     

晋北半干旱区免耕对玉米光合和蒸腾特性的影响

采用田间小区试验,对覆盖免耕、留茬免耕和传统翻耕三种耕作方式下玉米不同生育期土壤温度、土壤含水量以及玉米蒸腾速率和净光合速率进行观测。结果表明:与翻耕相比,免耕可降低0-20cm土层的土壤温度;覆盖免耕玉米地土壤温度的降低幅度较大,而留茬免耕地则较小;免耕对土壤温度的降低作用随着玉米的生长发育而减弱。免耕能够提高土壤含水量,尤其是0-60cm土层。免耕与翻耕相比,在玉米苗期,叶片的蒸腾和光合速率降低,其中覆盖免耕玉米日平均蒸腾与光合速率比翻耕分别降低了8.5%和9.7%,差异显著;留茬免耕略有降低,但差异不显著。在拔节前期,免耕与翻耕田玉米的蒸腾和光合速率无显著差异;在拔节后期、抽穗期和灌浆期,覆盖免耕玉米蒸腾和光合速率均比翻耕显著提高;留茬免耕在灌浆期玉米的蒸腾与光合速率均比翻耕显著提高,其它时期与翻耕差异不显著。     

我国主要植烟土壤氮素矿化潜力研究

为研究我国植烟土壤潜在供氮能力及其分布状况,从18个烤烟主产省的317个县采集了500多个土壤样品,采用Stanford的间歇淋洗好气培养法,测定了土壤氮素矿化势和矿化速率常数。结果表明,植烟土壤氮素矿化速率常数（k）平均为0.017/d,土壤氮素矿化势（No）平均为130.6 mg/kg,变幅为5.5～372.0 mg/kg,0—30 cm土壤累积潜在供氮量达到了470.2 kg/hm2。不同植烟区土壤矿化势差异显著,黄淮烟区、北部西部烟区、东北烟区、南部烟区、长江中上游烟区、长江中下游烟区、西南烟区土壤矿化势的分别为:64.1、78.8、99.0、119.9、127.8、135.0 和160.5 mg/kg。其中南方烟区（南部烟区、长江中上游烟区、长江中下游烟区、西南烟区）的矿化势显著高于北方烟区（北部西部烟区和东北烟区）和黄淮烟区。不同类型土壤矿化势存在显著差异,即使是同一类型土壤,其矿化势变异仍很大。因此应从宏观上把握全国植烟土壤的供氮潜力,对于土壤供氮潜力过高的区域,在植烟土壤区划中应考虑进行调整,而对较高的区域,可以考虑采用农艺措施进行调控,减少烟株生育后期氮素供应;而对于土壤供氮适量的区域,应作为优先发展烤烟生产的区域。     

不同高度层冬小麦叶片水分利用效率对CO2浓度变化的响应

大气CO2浓度升高会给地球生态系统带来一系列环境问题,植物能够通过气孔调节光合作用和蒸腾作用,对环境变化做出响应。本研究以评价植物光合作用和蒸腾作用相互关系的指标水分利用效率为切入点,以冬小麦为研究对象,在灌浆期将冠层按距离地面高度分上、中、下三层,采用LI-6400便携式光合作用测量系统测定数据对各层叶片光合、蒸腾特性随CO2浓度变化的响应进行了对比分析。结果表明：随着CO2浓度的增加,（1）各层叶片净光合速率呈直角双曲线形式增加,不同层叶片之间净光合速率对CO2浓度响应的差异不显著（P〉0.05）,但各层羧化速率、光合能力、光呼吸表现不一致,均为上层〉中层〉下层;（2）各层叶片蒸腾速率总体下降,不同层叶片之间蒸腾速率对CO2浓度响应的差异显著（P〈0.01）,蒸腾速率的变化是气孔导度随CO2浓度变化的结果,两者呈显著正相关（P〈0.01）;（3）净光合速率提高与蒸腾速率降低,共同使叶片水平水分利用效率提高。研究工作有利于加深气候变化对农业影响的认识,也为农田生态系统碳、水耦合循环的多层模型研究奠定基础。