Salinity and sodicity effects on respiration and microbial biomass of soil

An understanding of the effects of salinity and sodicity on soil carbon (C) stocks and fluxes is critical in environmental management, as the areal extents of salinity and sodicity are predicted to increase. The effects of salinity and sodicity on the soil microbial biomass (SMB) and soil respiration were assessed over 12weeks under controlled conditions by subjecting disturbed soil samples from a vegetated soil profile to leaching with one of six salt solutions; a combination of low-salinity (0.5dSm⁻¹), mid-salinity (10dSm⁻¹), or high-salinity (30dSm⁻¹), with either low-sodicity (sodium adsorption ratio, SAR, 1), or high-sodicity (SAR 30) to give six treatments: control (low-salinity low-sodicity); low-salinity high-sodicity; mid-salinity low-sodicity; mid-salinity high-sodicity; high-salinity low-sodicity; and high-salinity high-sodicity. Soil respiration rate was highest (56–80mg CO₂-C kg⁻¹ soil) in the low-salinity treatments and lowest (1–5mg CO₂-C kg⁻¹ soil) in the mid-salinity treatments, while the SMB was highest in the high-salinity treatments (459–565mg kg⁻¹ soil) and lowest in the low-salinity treatments (158–172mg kg⁻¹ soil). This was attributed to increased substrate availability with high salt concentrations through either increased dispersion of soil aggregates or dissolution or hydrolysis of soil organic matter, which may offset some of the stresses placed on the microbial population from high salt concentrations. The apparent disparity in trends in respiration and the SMB may be due to an induced shift in the microbial population, from one dominated by more active microorganisms to one dominated by less active microorganisms.     

等高反坡阶对滇中云南松林乔木层碳储量及碳增量分配格局的影响

通过标准地调查和生物量实测相结合的方法,对布设等高反坡阶后滇中云南松林乔木层碳含量、生物量、碳储量及分配特征进行了估算,并分析了8年后各器官碳增量及分配格局特征。结果表明:布设等高反坡阶后云南松各器官碳含量变幅为41.01%～47.35%,平均碳含量高低排列依次为干叶枝皮粗根中根细根。10～15龄的云南松林在布设等高反坡阶后地上部分总生物量比对照高32.75%,等高反坡阶显著提高了10～15龄和15～30龄地下部分生物量(30.73%和35.71%),总生物量随着龄组的增加而显著增加。等高反坡阶显著提高了10～15龄云南松林地上部分碳储量(32.79%)和15～30龄地下部分碳储量(35.60%);布设等高反坡阶8年后显著增加了10～15龄、15～30龄地上部分碳增量(53.33%和20.45%)和地下部分碳增量(53.70%和73.43%)。综上,人工造林时应对等高反坡阶予以高度关注,适度发展等高反坡阶措施,在等高反坡阶基础上因地制宜地进行人工造林,增加山地造林面积和植被碳储量,从而保护当地生态环境。     

河南省成土母质与土壤空间分布多样性的特征

成土母质作为土壤发育的主要形成因素,二者间的关系密切。选取河南省作为研究区,从多样性的角度运用经典的仙农熵测度方法分析成土母质和土壤要素的构成组分多样性、不同母质基础上各土壤分类级别的多样性特征,并运用改进的仙农熵公式研究5 km×5 km网格尺度下不同成土母质对土类空间分布离散程度的影响及不同成土母质和土壤的空间分布多样性特征和相关性。结果表明:(1)成土母质类型虽少,但其构成组分多样性高于土类,这与二者分类系统的分支率有关;(2)6类母质类型中,残积、坡积物母质面积最大且发育土壤类型最为复杂;15种土壤类型与6类母质之间的关系有一对多、一对一和多对一3种类型;(3)不同母质上发育的土类的空间分布离散性程度不同,残积、坡积物母质上分布的优势土类为粗骨土,河流冲积物和河湖相沉积物母质上的优势土类分别是潮土和砂姜黑土,洪积物和黄土与红土母质上发育较好的两种土类为黄褐土和褐土,风积物母质上仅发育了风砂土一种土类;(4)潮土和河流冲积物母质分别是是河南省面积最大、空间分布多样性值最高的土类类型和成土母质类型,且成土母质与土类空间分布多样性间存在不同程度的相关性。综上,河南省的6大类成土母质与15种土类的构成组分多样性和空间分布离散性程度存在差异,且二者的空间分布多样性间存在一定的相关性。     

基于本构模型的颗粒饲料成型特性研究

为研究饲料原料挤压成型特性,构建了非线性黏弹塑性颗粒饲料成型本构模型,针对主要饲料原料小麦,通过分析成型试验因素对其本构模型系数及其表征的流变学特性的影响,研究物料特性、加工参数等对小麦原料成型特性的影响规律,并分析了模型系数与颗粒成型质量的相关性关系。黏弹塑性本构模型由牛顿黏滞体(Newton viscous dashpot element)、应变硬化弹簧元件(strain hardening spring element)和库伦摩擦元件(Coulomb friction element)构成,基于小麦原料的实际成型试验完成模型构建;模型验证结果显示:数值结果中各应力区间模型决定系数R2在0.99以上,模型值与试验值较为吻合,相对误差总平均值为3.378%,并通过χ2检验进一步证明模型有效性;应用本构模型对小麦原料成型特性的分析结果显示,表征其流变学特性的模型系数表现出明显的应力函数规律,黏性系数绝对值随着挤压过程的进行逐渐减小,弹性模量值逐渐增大,集成塑性系数值则表现为先增后降,而各成型试验因素对模型系数产生了显著规律性影响,与宏观试验现象比较吻合;通过Pearson相关性分析可知颗粒成型密度、颗粒成型率、颗粒成型硬度等成型质量指标分别与黏性系数、塑性模量与弹性模量间达到了最高的相关系数,数值皆在0.80以上且为极显著相关性水平(P0.001),为基于本构模型对颗粒成型质量进行分析和控制提供依据。研究结果为颗粒饲料挤压成型特性研究提供了一种新方法和新角度,也为颗粒饲料的高效低耗生产和产品质量的改善提供基础数据和理论参考。     

Root development of winter wheat in erosion‐affected soils depending on the position in a hummocky ground moraine soil landscape

Agricultural soil landscapes of hummocky ground moraines are characterized by 3D spatial patterns of soil types that result from profile modifications due to the combined effect of water and tillage erosion. We hypothesize that crops reflect such soil landscape patterns by increased or reduced plant and root growth. Root development may depend on the thickness and vertical sequence of soil horizons as well as on the structural development state of these horizons at different landscape positions. The hypotheses were tested using field data of the root density (RD) and the root lengths (RL) of winter wheat using the minirhizotron technique. We compared data from plots at the CarboZALF‐D site (NE Germany) that are representing a non‐eroded reference soil profile (Albic Luvisol) at a plateau position, a strongly eroded profile at steep slope (Calcaric Regosol), and a depositional profile at the footslope (Anocolluvic Regosol). At each of these plots, three Plexiglas access tubes were installed down to approx. 1.5 m soil depth. Root measurements were carried out during the growing season of winter wheat (September 2014–August 2015) on six dates. The root length density (RLD) and the root biomass density were derived from RD values assuming a mean specific root length of 100 m g^?1. Values of RD and RLD were highest for the Anocolluvic Regosol and lowest for the Calcaric Regosol. The maximum root penetration depth was lower in the Anocolluvic Regosol because of a relatively high and fluctuating water table at this landscape position. Results revealed positive relations between below‐ground (root) and above‐ground crop parameters (i.e., leaf area index, plant height, biomass, and yield) for the three soil types. Observed root densities and root lengths in soils at the three landscape positions corroborated the hypothesis that the root system was reflecting erosion‐induced soil profile modifications. Soil landscape position dependent root growth should be considered when attempting to quantify landscape scale water and element balances as well as agricultural productivity.     

长期施用氮磷肥对(土娄)土钾素的影响

以长期定位施肥与小麦一玉米轮作田间试验为平台,研究了施肥对(土娄)土土壤钾素的影响以及冬小麦生育期内(土娄)土土壤速效钾、缓效钾及微生物量钾的变化.结果表明:氮磷肥不同施用量对土壤全钾基本没影响,而对速效钾、缓效钾及微生物量钾的影响较大.土壤速效钾和缓效钾均随施肥量的增加而减少,而微生物量钾随施肥量的增加而增加,且0-20 cm土层土壤速效钾、缓效钾及微生物量钾含量均高于20-40 cm土层.小麦生育期内,土壤速效钾和微生物量钾含量的变化一致,均是先上升再下降,再上升,又下降的变化.土壤中微生物量钾与有机碳、全氮均呈显著正相关关系,而与土壤速效钾和缓效钾无显著相关关系.氮磷肥在一定施用量范围内,促进了土壤无机态钾素的消耗,而提高了土壤微生物量钾的含量.土壤钾素的这种变化是作物吸收、施肥等因素共同作用的结果.     

秸秆覆盖对冬小麦农田土壤有机碳及其组分的影响

通过对黄土高原旱塬区冬小麦地4种覆盖方式下(无覆盖对照处理(CK)、全生育期9 000kg/hm~2秸秆覆盖(M1)、全生育期4 500kg/hm~2秸秆覆盖(M2)和夏闲期9 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM))土壤的田间定位试验和室内分析,探讨不同秸秆覆方式对冬小麦地土壤有机碳及其组分含量以及各组分之间相关性的影响。结果表明:(1)较CK(无覆盖对照)处理,M1(全生育期9 000kg/hm~2)、M2(全生育期4 500kg/hm~2)和SM(夏闲期9 000kg/hm~2)处理,均显著增加0—10cm和10—20cm土层的土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳含量(p0.05),而20—40cm土层差异不明显,其中M1(全生育期9 000kg/hm~2)处理效果最佳,SM(夏闲期9 000kg/hm~2)处理作用相对较弱。(2)不同覆盖方式影响土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳在总有机碳中的分配比例,土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳的相对含量变化范围分别为1.96%~3.31%,2.83%~3.78%,18.13%~37.25%。(3)各覆盖方式下土壤有机碳及其组分含量都随着土层的逐渐深入而下降,且土层越深,变化越趋于缓慢。(4)不同覆盖方式下的土壤有机碳及其组分含量两两之间均达到了极显著正相关关系(p0.01),颗粒有机碳、微生物量碳和潜在矿化碳与土壤有机碳的相关系数依次为:0.847,0.700,0.614,可见微生物量碳、潜在矿化碳、颗粒有机碳含量在一定程度上决定于土壤有机碳的贮存量。综上所述,秸秆覆盖对土壤有机碳及其组分含量具有增加效应,全生育期9 000kg/hm~2秸秆覆盖方式实际运用价值较高。颗粒有机碳和微生物量碳的动态变化更能反映土壤有机碳的早期变化,是土壤肥力变化更加敏感的指标。     

无压灌溉埋管深度的机理性研究及大田试验

通过室内试验和大田试验,研究了无压灌溉方式下埋管深度对水分运移和作物生长的影响机理。结果表明,在不同埋深时湿润体形状均为球冠,但球冠高度不同;湿润体内含水率均在埋管深度附近达到最大值,并以灌水器所在平面为对称面对称分布;埋管深度对番茄根系的生长分布、早期生物量的积累和后期干物质在果实和茎叶中的分配比例都有影响;埋深10 cm时,番茄的水分利用效率、产量和品质最大,是温室番茄的最佳埋深。     

草类物料压缩试验研究中的突破性进展

在国内外草物料压缩试验研究的基础上,对新鲜草物料压缩流变进行试验研究,总结出了草物料压缩试验研究过程中几个带有突破性的进展,较系统地展示了草物料压缩研究逐步深入的历程和规律,对草物料压缩基础研究的发展有重要意义。在国外研究“闭式压缩”很长时间后,我国开始了“开式压缩”试验研究。从实验室的局部过程的试验研究,发展到压缩工程全过程的试验研究;从一般工程力学的研究,推进入到压缩过程流变学试验研究;从理论上的阶跃历程的流变学试验研究,跨越到工程上任意历程的流变学试验研究,将草物料压缩流变研究推向新阶段。最后又提出了变断面积的压缩流变试验研究,继续推进草物料压缩工程和草物料加工流变学发展。     

生物质与石英砂组成双组分混合物的流化特性分析

通过流化床转化生物质是获取生物质能的重要方法之一。为此,选用秸秆和稻壳两种生物质原料,分别与石英砂组成双组分混合体系,然后在冷态条件下,在小型流化床上采用降速法进行流化特性的实验研究。结果表明:在双组分混合物中,改变生物质的种类对流化效果几乎没有影响。当粒径相同时,影响流化效果的关键取决于石英砂在混合物中所占的比例;当石英砂所占比例低于混合物的60%时,混合体系基本不能实现流化,而当石英砂单独流化时,流化效果呈理想状态;当石英砂所占比例为80%以上时,双组分混合物均可实现正常流化,且流化效果无明显差别。最终的分析结论认为,生物质与石英砂组成双组分混合物流化时,石英砂在混合物中的比例不少于80%时就可以正常流化,这一结论也为生物质流化床转化过程中进料速率的选择提供了依据。