8种珍珠菜属植物碳氮生态化学计量特征

[目的]以8种珍珠菜属植物为研究对象,分析该属植物根、茎、叶的碳、氮生态化学计量分布特征。[方法]通过盆栽试验,测定碳、氮和碳氮比,分析生态化学计量特征在不同营养器官间的差异性及其相关性。[结果]在属级水平上,碳、氮生态化学计量在三大营养器官中总体分布为:叶碳含量根碳含量茎碳含量;叶氮含量茎氮含量根氮含量;根碳氮比茎碳氮比叶碳氮比。在物种水平上,8种珍珠菜属植物的叶碳含量均显著高于茎碳含量与根碳含量,除了疏头过路黄和轮叶过路黄的叶氮含量与茎和根的氮含量差异未达到显著性水平外,其他6种珍珠菜属植物叶氮含量也均显著高于茎氮含量与根氮含量,贯叶过路黄、过路黄、疏头过路黄与黑腺珍珠菜的叶碳氮比与茎碳氮比之间无显著性差异,但两者均显著低于根碳氮比,星宿菜与矮桃的茎碳氮比与根碳氮比之间却无显著性差异,但两者均显著高于叶碳氮比,轮叶过路黄与繸瓣珍珠菜的叶、茎与根中的碳氮比均无显著性差异;叶氮含量和叶碳氮比与茎或根的碳含量、氮含量及碳氮比之间均表现为极显著性相关关系。[结论]珍珠菜属植物根茎叶中的碳含量、氮含量与碳氮比具有物种特异性,变化是协同的。     

模拟氮沉降对季风常绿阔叶林凋落物碳氮组分的影响

【目的】探究季风常绿阔叶林凋落物对氮沉降增加的响应规律。【方法】设置4个氮添加水平:对照、低氮、中氮和高氮,其年添加氮量分别为0、35、70和105 kg·hm~(–2),分干、湿季收集凋落物样品,并进行碳、氮组分含量分析。【结果】随氮添加量的上升,凋落物总有机碳(TOC)和水溶性有机碳(WSOC)含量显著增加,且WSOC/TOC质量比具有上升趋势。氮添加未显著改变酸不溶组分碳(AIFC)含量以及AIFC/TOC质量比,但与对照比较均具有下降趋势。不同的氮添加处理均未显著改变凋落物总氮(TN)、水溶性氮(WSN)和酸不溶组分氮(AIFN)含量,以及WSN和AIFN占TN的比例。短期氮添加对凋落物C/N质量比和AIFC/AIFN质量比无显著影响,但显著增加干季的WSOC/WSN质量比。【结论】氮沉降促进了季风常绿阔叶林凋落物中可溶性有机碳的积累,这可能有利于可溶性有机物转入土壤中,从而影响生态系统中的养分循环。     

碳离子束辐照水稻诱变效应及突变体的筛选

【目的】丰富水稻Oryza sativa L.突变体库,快速创造稳定遗传的新种质,为重离子辐照诱变机理研究和水稻遗传育种提供丰富的基础材料。【方法】利用碳离子束辐照水稻品种‘IR-55’、‘IR-60’、‘三粒寸’和‘云南陆稻’原种进行诱变,并对诱变后代的多个农艺性状进行多代跟踪调查。【结果】4个水稻品种突变株系株高、剑叶长、穗长和粒长宽比等性状呈现出较大变异幅度,且具有明显的正向或负向性,结实率表现出明显的下降趋势,最低为2%。利用随机选取的SSR分子标记引物对突变体进行遗传多样性检测发现,突变株系与原种的遗传多样性表现出明显的差异,表明重离子辐照诱变引起DNA序列较大片段的改变,而不是微小的点突变。【结论】碳离子束辐照对水稻株高、剑叶长和粒型等多个农艺性状产生正向或负向的诱变效应,在诱变后代中可以筛选出一批农艺性状变异的水稻新种质。     

基于高光谱的土壤有机碳含量预测研究

[目的]对土壤有机碳含量进行预测研究。[方法]利用高光谱仪对表层土壤进行光谱测定并且进行光谱数据的预处理,通过多元线性逐步回归(SMLR)和偏最小二乘回归(PLSR)方法对土壤有机碳含量进行预测,并对2种模型的精度进行比较。[结果]LSR模型的精度高于SMLR模型。[结论]偏最小二乘回归法优于多元逐步回归法,对有机碳的预测具有更好的效果。     

长期施肥模式对双季水稻生理特性与产量的影响

为探明双季稻区不同施肥模式下双季水稻生理特性及产量的变化,本研究依托设置在湖南宁乡的长期大田定位试验,自1986年—至今,共设化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥(LOM)、60%有机肥(HOM)和无肥对照(CK)5种施肥处理,于2015—2016年取样,系统分析不同处理双季水稻植株叶片保护性酶活性、光合特性及产量的变化。结果表明,施肥条件下,早、晚稻各生育时期叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性提高,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量降低,叶片净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)大小顺序分别表现为LOMHOMRFMFCK和RFLOMHOMMFCK;叶片气孔导度(Gs)均表现为HOMLOMRF MFCK。2个年份的早稻产量均以LOM和HOM处理为最高,分别比CK处理增加3 582.5~3 650.0kg/hm~2和2 569.5~2 641.5kg/hm~2;晚稻产量均以RF和LOM处理为最高,分别比CK处理增加2 480.0~2 757.5kg/hm~2和2 827.5~3 118.5kg/hm~2。总的来说,有机肥与化肥配合施用有利于提高双季水稻叶片保护性酶活性和光合特性。     

氮、磷添加对不同种植密度樟树幼苗碳储量及其分配的影响

【目的】对氮(N)、磷(P)添加条件下4种种植密度的樟树Cinnamomum camphora幼苗各器官碳(C)含量、储量和分配比例进行研究,以期为氮沉降和磷添加背景下森林碳储量分配格局的变化提供参考。【方法】以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH4Cl)作为氮肥模拟氮沉降,以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)作为磷添加,设置4个水平:不加N和P(对照,CK),加N,加P,加N和P(N+P)。N、P及N+P每年的添加量分别为NH4Cl40 g·m-2、NaH_2PO_4·2H2O 20 g·m~(-2)和NH4Cl 40 g·m~(-2)+NaH_2PO_4·2H_2O 20 g·m~(-2);种植密度设置4个水平,即10、20、40和80株·m-2。【结果】各氮、磷添加和密度处理下幼苗的根、茎和枝的C含量基本上差异不显著,而添加N和N+P能够促使樟树幼苗叶的C含量上升。随着种植密度的增大,樟树幼苗叶片C含量表现出下降的趋势;N、P添加处理基本上能够促进幼苗单株C储量和单位面积C储量的增加;随着种植密度的增大,单株幼苗C储量呈现下降的趋势。【结论】樟树幼苗叶的单株C储量和单位面积C储量分配比例随着种植密度的增大逐渐减小。高密度种植有利于茎的分配比例增加。N+P添加处理对幼苗C储量的促进效果大于单一N或P添加处理。     

旱作农田种植碳排放主要因素 及减排措施研究

农业生产是温室气体排放第二大排放源,降低农业生产的碳排放具有意义重大。本文梳理了种植生产过程中碳排放相关的文献,发现种植过程产生碳排放的主要因素之一是化肥的生产和使用。通过优化秸秆和肥料利用模式成为化肥减施和替代的重要途径,综合考虑了农田碳排放和土壤固碳,为进一步研究旱作农田减排措施提供参考。     

高州油茶人工林碳储量分布特征

【目的】探明高州油茶Camellia gauchowensi人工林碳储量及分布特征,并估算评价其固碳效应。【方法】根据样地植株径级分布特征,选取不同径级样株各2～3株,取树叶、树干、树枝、树根、果实、花芽各器官测定生物量和碳含量,并建立各器官生物量模型;在标准地内按"S"形选取8个样点,沿土壤剖面分层采集0～20、20～40、40～60和60～100 cm土层的土壤样品,测定土壤容重与碳含量,计算碳储量。【结果】高州油茶中龄林植株各器官生物量分配比例依次为树干树根树叶树枝果实花芽,各器官生物量均随地径的增大而增大。试验林分总生物量为26.902 t·hm~(-2),树体平均碳质量分数为483.45 g·kg-1。同径级各器官的碳含量不同,其中,果实平均碳含量最高。林地100 cm深土层中,土壤碳含量随着土层深度的增加呈明显递减规律,其中,0～20 cm土层碳含量最高,碳质量分数为26.550 g·kg-1。高州油茶林地总碳储量为144.538 t·hm~(-2),其中,树体碳储量为12.857 t·hm~(-2),占总碳储量的8.90%;林地土壤碳储量为131.681 t·hm~(-2),占总碳储量的91.10%。根据中国生物多样性国情报告编写组数据,碳价格为260.90元·t-1,则本试验高州油茶林的碳汇经济效益约为3.8万元·hm~(-2)。【结论】高州油茶林分碳储量高于广东省经济林平均碳储量,林地土壤碳储量高于广东省平均土壤碳储量,林分总碳储量高于珠三角森林生态系统碳储量,具有较高的生态效益。高州油茶不仅有较好的生产效益,而且具有十分广阔的固碳前景。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

秸秆还田方式和数量对棕壤有机碳活性的影响

【目的】探讨玉米秸秆还田方式和数量对土壤有机碳组分的影响。【方法】以沈阳农业大学棕壤长期定位试验站为平台,设计大田小区试验,采用玉米秸秆半量和全量还田、直接和腐熟还田处理,研究了春玉米拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期土壤有机碳含量及其活性和惰性指数的动态变化状况。【结果】①在春玉米生长期内,秸秆还田处理均能增加土壤有机碳含量,且腐熟还田比直接还田的增加量更多,更有利于土壤有机碳累积和培肥地力;在不施化肥条件下,无论秸秆直接还田还是腐熟还田,半量还田处理的土壤有机碳增加量比全量还田处理增加的要多,而在配施化肥后,全量秸秆还田处理的土壤有机碳增加量大于半量秸秆还田处理。②秸秆还田处理均可以提高土壤有机碳活性指数。秸秆单独还田处理能提高土壤有机碳活性指数,但只有在成熟期效果明显;而秸秆与化肥配施后,直接还田处理以及半量还田处理对土壤有机碳活性指数的提高最明显。③单施化肥处理会导致土壤有机碳含量及其惰性指数降低,不利于土壤有机碳的保持和提高。【结论】秸秆还田有利于增加土壤有机碳含量,秸秆腐熟还田配施化肥处理更有利于培肥地力,增加土壤有机碳积累;而单施化肥不利于土壤有机碳的保持和提高;秸秆直接还田和单独还田提高了土壤活性有机碳指数。