海涂土壤结构改良对水稻叶绿素荧光参数和产量的影响

为探索添加生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)改良海涂围垦区土壤结构对水稻叶片叶绿素荧光特性和产量的影响,开展测坑栽培试验.试验供试土壤分别设置3个水平生物炭(0%、2%、5%,分别表示为B₁、B₂和B₃,占表层0~20 cm土重比)和PAM(0‰、0.4‰、1‰,分别表示为P₁、P₂和P₃,占表层0~20 cm土重比)添加量处理.3年试验结果表明: 添加适宜生物炭和PAM有利于改善水稻叶片荧光特性,而高浓度生物碳和PAM对其影响不明显,甚至出现抑制现象.各生育期水稻叶片最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际量子产量(Φ_PSⅡ)、光化学淬灭(q_P)和非光化学淬灭(NPQ)均在B₂P₂组合处理下达到峰值.生物炭添加量处理间水稻叶片叶绿素量(SPAD值)无明显差异,而PAM添加量不同导致水稻叶片SPAD值差异显著,添加0.4‰PAM(P₂)下水稻叶片SPAD值最高.添加生物炭和PAM改良盐渍土对水稻产量影响显著,在B₂P₂组合处理下产量最高,达到7236 kg·hm^-2;与对照组(B₁P₁)相比,产量提高了28.5%.添加生物炭和PAM改良海涂盐渍土对水稻产量的影响主要是通过对水稻千粒重、每穴穗数、每穗粒数和结实率的影响而实现的.添加适量生物炭和PAM改良滩涂围垦区土壤结构有利于提高水稻叶绿素荧光特性和产量.     

调亏灌溉和生物炭对大豆生长、产量及水分利用效率的影响

为了解生物炭及调亏灌溉对大豆的影响,以大豆"开育12号"为试验材料,采用随机区组试验设计,利用盆栽栽培条件,研究不同生物炭添加量B_0(0 t·hm~(-2))、B_1(6t·hm~(-2))、B_2(12 t·hm~(-2))和不同程度调亏灌溉W_1(充分灌溉,70%田间持水量)、W_2(轻度调亏,55%～60%田间持水量)、W_3(重度调亏,45%～50%田间持水量)对大豆生长、产量及水分利用的影响。结果表明:轻度调亏灌溉不会影响大豆叶面积指数及地下部分干物质累积量,而大豆叶面积指数和地下部分干物质累积量随着生物炭使用量的增加而增加;地上部分干物质累积量随着调亏程度的加重而降低,而生物炭施用量为12 t·hm-2时,才会提高地上部分干物质累积量。调亏灌溉和生物炭均能影响大豆的耗水量,其中耗水量随着调亏程度的加剧而减少,而添加6 t·hm~(-2)生物炭耗水量最高,但有利于产量的形成。与充分灌溉不施用生物炭相比,在轻度调亏灌溉下添加6 t·hm~(-2)生物炭可提高产量16%和水分利用效率21.4%。因此,在轻度调亏灌溉下,施加6 t·hm~(-2)生物炭可以有效提高水分利用效率,提高大豆产量。     

生物炭对不同土壤化学性质、小麦和糜子产量的影响

以小麦和糜子为供试作物,利用室外盆栽试验,研究了不同添加量生物炭与矿质肥配施对两种不同土壤化学性质及小麦和糜子产量的影响。生物炭当季用量设5个水平：B0 (0 t/hm2)、B5 (5 t/hm2)、B10 (10 t/hm2)、B15 (15 t/hm2)和B20 (20 t/hm2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明：1.与对照相比,施用生物炭可以显著增加新积土糜子季土壤pH值,其他处理随生物炭用量的增加虽有增加趋势但差异不显著;显著增加新积土土壤阳离子交换量,增幅为1.5 %—58.2 %;显著增加两种土壤有机碳含量,增幅为31.1 %—272.2 %;2.两种土壤的矿质态氮含量、新积土土壤有效磷和速效钾含量随生物炭用量的增加而显著提高,氮磷钾增幅分别为6.0 %—112.8 %、3.8 %—38.5 %和6.1 %—47.2 %;3.生物炭可显著提高塿土上作物氮吸收量,而作物磷、钾吸收量虽有增加,但差异不显著。生物炭对小麦和糜子的增产效应尚不稳定,在试验最高用量时甚至产生轻微抑制作用。总之,施用生物炭在一定程度上可以改善土壤化学性质,提高土壤有效养分含量,但生物炭对土壤和作物的影响与土壤、作物类型及土壤肥力密切相关。     

生物质炭化还田对稻田温室气体排放及土壤理化性质的影响

通过水稻种植田间试验,研究了水稻秸秆直接还田、水稻秸秆与生活垃圾炭化后还田对稻田温室气体CH4、CO2和N2O排放及土壤理化性质和水稻产量的影响.结果表明:与直接还田相比,秸秆炭化后还田可显著降低稻田CH4和N2O的累积排放量,降幅分别为64.2%～78.5%和16.3%～18.4%.与不添加生物炭相比,无论种植水稻与否,添加秸秆炭和垃圾炭均显著降低了稻田N2O的累积排放量;不种植水稻情况下,添加垃圾炭显著降低了稻田CO2的累积排放量,降幅为25.3%.秸秆炭对提高稻田土壤pH和速效钾含量的作用优于垃圾炭.两种生物炭均能显著提高稻田土壤有机碳含量,但对土壤容重、全氮、有效磷、阳离子交换量及水稻籽粒产量均未产生显著影响.与秸秆直接还田相比,秸秆炭化后还田对水稻增产的效果更佳.     

生物炭配施氮肥对典型黄河故道区土壤理化性质和冬小麦产量的影响

探讨典型黄河故道区生物炭配施氮肥对耕层土壤理化性质和作物产量的影响,阐明生物炭配施氮肥后土壤碳氮含量和理化性质的变化规律,可为合理培肥土壤、提升耕地质量、提高冬小麦产量提供科学依据。本研究以黄河故道典型区域潮土和中性生物炭为供试材料,连续两年进行田间定位试验,开展不同生物炭用量(0、15、30 t·hm^-2)配施氮肥(N 270、330 kg·hm^-2)对土壤理化性质的影响研究。结果表明: 生物炭施入2年后,土壤广义土壤结构指数(GSSI)增大、土壤三相结构距离指数(STPSD)减小,显著改善了土壤三相比,其中在30 t·hm^-2施炭量条件下土壤三相比最接近理想状态;土壤紧实度和容重降低,土壤总孔隙度和毛管孔隙度增加,田间持水量和透水透气性增大,土壤板结状况得到缓解;>0.25 mm粒径团聚体显著增加(增幅70.6%～94.4%),团聚体平均重量直径(MWD)增大(增幅24.0%～48.0%),土壤团聚体结构得到改善。施加生物炭可显著增加土壤有机碳含量(增幅15.8%～67.0%),并可调节土壤C/N,降低氮素释放强度,提高氮肥利用率,显著增加土壤肥力,但未提高土壤pH值,其中10～20 cm土层土壤pH值呈显著下降趋势。在相同施氮条件下,施用生物炭比不施用处理的冬小麦产量2年平均增加9.6%～25.6%,增产效果显著;在相同生物炭施用量下,高氮处理比常规氮处理的冬小麦平均增产2.5%～4.4%,但差异不显著。综上,生物炭配施氮肥能够改善土壤微生态环境,提高土壤肥力,增加作物产量。从改善土壤理化性质、作物增产效果和投入成本等方面综合考虑,推荐在黄河故道区耕作层施入生物炭30 t·hm^-2并配施氮肥330 kg·hm^-2较为适宜。     

施用生物炭6年后对稻田土壤酶活性及肥力的影响

利用田间定位试验,研究0(BC₀)、7.5(BC₁)、15(BC₂)和22.5(BC₃)t·hm^-2水稻秸秆生物炭及3.75 t·hm^-2水稻秸秆(STR)一次性施加6年后对稻田土壤肥力及酶活性的影响.结果表明: 施用生物炭6年后土壤有机碳、有效磷和速效钾含量显著增加,增幅分别为34.6%、12.4%和26.2%,土壤pH值和容重显著降低,但对土壤全氮含量无显著影响.土壤脲酶和酸性磷酸酶的活性显著增加,土壤荧光素二乙酸酯酶(FDA水解酶)和芳基硫酸酯酶的活性受到不同程度的抑制,其中,BC₂处理的土壤脲酶活性增加量最大,增幅为36.5%.土壤酸性磷酸酶活性随着生物炭施加量的增加而增加,与土壤速效磷含量呈显著正相关关系;土壤FDA水解酶和脲酶主要与土壤速效钾含量有关;酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶与土壤容重呈显著正相关.施用生物炭6年后土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性明显升高,增幅分别为48.8%和27.5%,而过氧化氢酶活性逐渐下降,且显著低于对照BC₀.STR处理显著增加了土壤脲酶、FDA水解酶、脱氢酶、酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶的活性,降低了过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性,降幅分别为23.4%和15.9%.     

氮肥减量配施生物炭对黄壤稻田土壤有机碳活性组分和矿化的影响

化肥减施增效有助于农业的可持续发展。本研究用等氮量生物炭替代化肥氮,设置0、10%、20%、30%、40%(CK,T₁～T₄) 5个替代比例,在水稻收获后采集土壤样品进行室内分析,研究氮肥减量配施生物炭对黄壤稻田土壤有机碳活性组分和矿化的影响。结果表明: 氮肥减量配施生物炭均可显著提高土壤有机碳(SOC)含量,且与生物炭配施量呈正比。氮肥减施20%条件下,土壤微生物生物量碳(MBC)和易氧化碳(ROC)含量均最高,分别为293.68和250.00 mg·kg^-1,土壤可溶性碳(DOC)含量最低。SOC矿化速率在培养的第3天达到最高,前期(第3~6天)迅速下降,中期(第6~18天)缓慢下降,后期(第18~30天)趋于稳定,矿化速率随时间的动态变化符合对数函数;SOC累积矿化量和累积矿化率分别为0.66～0.86 g·kg^-1和2.9%～4.0%,均以T₂处理最低。稻谷产量随氮肥减施比例的增加呈先增加后下降趋势,T₂处理最高,比CK显著增加了13.4%。本试验条件下,化学氮肥减量20%配施适量生物炭(5 t·hm^-2)可有效提高SOC、MBC、ROC含量和水稻产量,降低SOC累积矿化量和累积矿化率,增强土壤固碳能力,是贵州黄壤稻田土壤固碳培肥的较好选择。     

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B₃)和新施入生物炭(B₀)对稻麦轮作系统CH₄和N₂O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB₀)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB₃)处理.结果表明: NB₀和NB₃处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB₃处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH₄和N₂O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB₀处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N₂O排放,降幅38.6%,但增加了CH₄排放,增幅4.7%;同时NB₀和NB₃处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB₃处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.     

秸秆生物炭对两种典型土壤的养分特性及硅的化学形态的影响

研究选择华南地区两种典型土壤(水稻土和赤红壤),通过土壤培养试验,研究施用不同剂量(0%, 1%, 2%, 4%水稻秸秆生物炭处理对土壤养分及不同化学形态的硅含量随时间变化的动态影响。结果表明,不同剂量生物炭均能显著增加水稻土和赤红壤的pH值、总碳和速效钾含量,且随添加量的增加而增加。生物炭处理增加水稻土的碱解氮含量,但却降低赤红壤而的碱解氮含量。不同剂量生物炭添加均能显著提高两种土壤硅的不同化学形态的含量,其中4%的生物炭添加量效果最为明显。与对照相比, 4%的生物炭处理在培养第10 d时水稻土的CaCl₂-Si、Acetic-Si、H₂O₂-Si、Oxalate-Si、Na₂CO₃-Si含量分别增加300.3%、419.4%、91.9%、115.0%和82.5%,赤红壤则分别增加864.9%、1463.4%、646.4%、186.5%、80.2%。综上,秸秆生物炭对土壤养分及不同硅形态的影响与生物炭添加量以及土壤种类有关,赤红壤影响效果要优于水稻土。     

施用南荻生物炭对不同类型土壤氨挥发的影响

在洞庭湖区农田施用秸秆生物炭不仅能实现秸秆资源化利用,还可降低环境污染压力。本研究于2020年采用水稻盆栽试验,研究了不同南荻秸秆生物炭施用量对土壤氨挥发速率、累积氨挥发量、表面水pH值和NH₄⁺-N浓度的影响。供试土壤为第四纪红土发育的红黄泥和花岗岩发育的麻砂泥水稻土,设置6个南荻秸秆生物炭添加处理,即分别以土柱0～20 cm土壤重量的0%、1%、2%、4%、6%和8%比例添加生物炭,每盆施用复合肥200 kg N·hm^-2。结果表明: 施用生物炭导致两种土壤之间或不同生物炭处理之间的氨挥发速率和累积量均存在显著差异。麻砂泥施用生物炭处理在施肥后第2天出现氨挥发峰值,且较不施生物炭处理峰值降低了23.6%～53.4%;红黄泥氨挥发峰值出现在施肥后第7～13天,且其峰值随着生物炭添加量的增加而升高。整体上,麻砂泥土壤的氨挥发速率均高于红黄泥。麻砂泥土壤＜4%生物炭添加量能抑制土壤氨挥发速率及累积量,其中以2%处理降幅最大(46.9%),但生物炭添加对水稻生长前期表面水pH值的影响不显著;红黄泥土壤随着南荻生物炭用量的增加,表面水中pH值和NH₄⁺-N浓度增加,导致氨挥发速率及累积量增幅达1.3～10.5倍。回归分析显示,生物炭添加量是影响两种土壤氨挥发的关键因素。Elo-vich方程能较好地拟合两种土壤的氨挥发累积量随时间的变化动态,各施炭处理的相关系数均达极显著水平。总体上,对于偏中性的麻砂泥土壤,施用一定量的南荻生物炭对氨排放有一定的抑制作用,而对于酸性的红黄泥土壤,增施南荻生物炭会通过提高表面水的pH值和NH₄⁺-N浓度促进氨挥发,因此针对不同类型土壤施用南荻秸秆生物炭应注意选择适宜用量,以降低氮素损失。     

Degrees of field experience

Field Studies Council centres have much to offer staff and students in higher education, particularly as bases for field courses but also for research facilities. The centres provide combinations of local experience, available habitats, published background material, laboratory and library facilities allowing pursuit of 'Field Studies' in the widest interpretation.     

The cell in the field of gravity and the centrifugal field

It appears that the literature and logic that the earth's gravity has been one factor in the limitation of cell size, as well as being an important influence on the diversity of cell types and sizes throughout biological evolution. Analysis of the literature reveals an inverse relationship between the centrifugal force needed for intracellular stratification and cell size. The cells studied ranged in size from approximately 1 mm (amphibian eggs, Pelomyxa) to 0.01 mm (erythrocyte, lymphocyte), and g-forces ranged from about 100 g to 100 000 g respectively. Stratification within cell nuclei and organelles requires even greater forces, presumably because of their smaller size. Extrapolation from centrifugal forces to the force of gravity, and from the full stratification to the initial sedimentation of cell parts suggests a hypothesis for the evolutionary survival and existence of cells in the field of gravity. Average cell size results, in part, from the physical equilibrium between the destructive influence of the force of gravity and the protective role of diffusion and the cytoskeleton. At increased forces of gravity the cell size would thus be decreased, whereas at lower gravitational forces and weightlessness cell size would be expected to increase. Mechanisms of protection of giant cells against internal sedimentation are based on protoplasmic motion, thin and elongated shape of the cell body, increased cytoplasmic viscosity, and a reduced range of specific gravity of cell components, relative to the ground-plasm. The nucleolus, due to its higher density, is considered as a possible trigger of mitosis.     

Stability of neural field

The main purpose of this paper is to investigate the case that neurons can not be considered as individuals in the system, so they need to be treated as a continuum. In this paper, we have proved that if the interconnection of neural field is symmetric, then every trajectory of the system converges to an equilibrium. For the case that the interconnection is asymmetric, we give a sufficient condition which can guarantee that the equilibria of the neural field is unique and it also a global attractor.     

Addition of magnetic field capability to existing extremely-low-frequency electric field exposure systems

Magnetic field systems were added to existing electric field exposure apparatuses for exposing cell suspensions in vitro and small animals in vivo. Two horizontally oriented, rectangular coils, stacked one directly above the other, have opposite electric currents. This configuration minimizes leakage fields and allows sham- and field-exposure systems to be placed in the same room or incubator. For the in vitro system, copper plates formed the loop-pair, with up to 900 A supplied by a 180:1 transformer. Electric fields were supplied via electrodes at the ends of cell-culture tubes, eight of which can be accommodated by each exposure system. Two complete systems are situated in an incubator to allow simultaneous sham and field exposure up to 1 mT. For the in vivo system, four pairs of 0.8 x 2.7-m coils made of copper bus bar are employed. This arrangement is energized from the power grid via a 30:1 transformer; horizontal magnetic flux densities up to 1 mT can be generated. Pairs of electrode plates spaced 30.5 cm apart provide electric field exposure of up to 130 kV/m. Four systems with a capacity of 48 rats each are located in one room. For both the in vitro and in vivo systems, magnetic exposure fields are uniform to within +/- 2.5%, and sham levels are at least 2,500-fold lower than exposure levels. Potential confounding factors, such as heating and vibration, were examined and found to be minimal.     

A field theory of neural nets: I: Derivation of field equations

A model is described in which neural activity is represented by a field quantity ϕ, with the neurons as the sources of ϕ. It is shown that, with certain physically realistic assumptions, ϕ satisfies a moderately nonlinear differential equation. It is also found that this equation is isotropic and of second order if and only if the neuronal connectivity has a dependence on distance,p, of the formp ⁻¹ e ^−1/2βp .