白浆土 植物系统营养物质转化机制及其有效性研究Ⅴ.有机物对磷根际有效性的影响

采用根盒试验研究了施用紫花苜蓿腐解物对白浆土小麦根际P素形态转化、有效性及小麦植株P素吸收的影响。结果表明,施用有机物料使土壤有效磷显着上升,铝磷、铁磷含量也显着升高,且培养时间越长,效果越明显。小麦植株含P量明显上升,且与非根际土壤铝磷、铁磷的变化显着相关.     

长期施肥对红壤旱地作物产量和土壤肥力的影响

历时14年的田间定位试验表明,红壤旱地磷素最为缺乏,施用磷肥对提高作物产量效果最好;施用石灰和微量元素对作物产量没有明显增产作用．施肥可以提高花生植株磷、钾的浓度,表明作物的养分含量受土壤养分供应水平的影响．土壤中赢余(亏损)的养分在养分库重建中的作用可以用速效养分库重建效率来表示．研究表明,当红壤旱地N、P2O5、K2O养分赢余1kg·hm^-2时,可分别使土壤中水解氮、有效磷、交换性钾含量提高0．6～6．26、0．20～0．28和1．1～8．5mg·kg^-1．红壤旱地氮和磷通过径流等损失较大,不同处理之间的变化幅度也较大．红壤每年可固定磷43．5kg·hm^-2,通过自身风化作用每年可提供氮48．1kg·hm^-2和钾40．5kg·hm^-2,以满足作物生长所需．     

杀灭土壤中线虫对小麦生长和吸收N、P的影响

盆栽条件下研究了施用杀线剂(克线磷,67mg·kg^-1干土)和干热(105℃,2h)两种杀线措施对小麦生长和N、P养分吸收的影响。杀线剂对土壤中线虫的平均杀灭率约为80%, 干热处理的杀灭率为100%. 在杀线剂处理中,苗期至抽穗期小麦生物量、拔节期至成熟期植株含N量、全生育期植株吸N量以及抽穗和成熟期吸P量均显着低于对照。土壤干热处理后抽穗和成熟期小麦的生物量、含N量及N、P吸收量也比对照显着降低。两种杀线处理植株地上部生物量和N、P吸收量与相应处理全株变化趋势基本一致。但杀灭线虫对植株含P量影响较小。分析杀线虫后小麦生长和养分吸收受抑主要与土壤有机氮的矿化作用减弱、微生物活动产生的植物生长促进物质降低有关     

模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗体内可溶性糖和含氮量的影响

以小麦为试材,采用盆栽方法研究了模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗体内可溶性糖和含N量的影响.结果表明,pH值为5.6、4.5、3.5、3.0和2.5的系列模拟酸雨引起了土壤酸化和盐基流失.当模拟酸雨的pH值由5.6下降到2.5时,被淋溶土壤的pH值由.0下降到3.41,土壤中交换性盐基总量从56.5下降到41.1mmol·kg^-1.将小麦幼苗栽培在该系列酸化土壤上,并分别用5种不同pH值的模拟酸雨喷淋地上器官,导致小麦幼苗体内的可溶性糖含量、含N量迅速下降,某些生理活动降低.其中,模拟酸雨喷淋对小麦幼苗茎叶可溶性糖含量、含N量、叶绿素含量以及光合速率的影响大于酸化土壤对其产生的影响.而酸化土壤对小麦幼苗根系中可溶性糖含量、含N量、硝酸还原酶(NR)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性的影响大于模拟酸雨喷淋的影响.pH≤3.0的高强度酸雨以及由其产生的酸化土壤(T₄、T₅土壤)对小麦幼苗的碳素代谢和氮素代谢具有明显的抑制作用.     

不同磷水平配施生物炭对土壤磷有效性

生物炭在提高土壤磷素有效性及促进作物生长方面具有显著作用,但其效果因土壤类型不同存在较大差异。试验以赤红壤(pH 4.91)和褐土(pH 7.24)为供试土壤,设置3种磷肥水平(0、30、90 kg P·hm^-2,分别以不施磷、低磷、高磷表示)配施稻秆生物炭(0、4%)的大豆盆栽试验,研究了不同磷水平下配施生物炭对土壤磷有效性、磷酸单酯酶活性和植株磷吸收的影响。结果表明: 不同磷水平配施生物炭显著提高了两种土壤的速效磷和全磷含量,且低磷水平添加生物炭处理速效磷增幅最大,在赤红壤和褐土的增幅分别为192.6%和237.1%。与低磷相比,赤红壤中低磷配施生物炭处理的碱性磷酸单酯酶活性显著增加78.9%,活性有机磷含量降低39.3%,同时显著促进了植株生长与磷吸收;生物炭添加显著降低了褐土活性有机磷含量,但不同处理对土壤磷酸单酯酶活性和植株生长无显著影响。土壤活性有机磷含量与速效磷含量均呈显著负相关。综上,生物炭对土壤磷有效性的作用因土壤类型和磷肥水平差异而不同,其在赤红壤上对植株生长和磷吸收的促进效应强于褐土,且在低磷条件下效果更佳。本研究为生物炭在减施磷肥和促进大豆磷吸收,特别是在赤红壤上的应用提供了科学依据。     

不同促腐条件下秸秆还田对土壤微生物量碳氮磷动态变化的影响

通过2年田间定位试验,研究了冀东地区小麦 玉米轮作制度下,不同促腐条件下玉米秸秆配施化肥直接还田对土壤微生物量C、N、P动态变化的影响,并讨论了其与土壤养分和酶活性的关系.结果表明,秸秆配施化肥并调节其C/N条件下,施用促腐剂处理作物各生育期土壤微生物量C、N、P均表现出高于未施用处理的趋势,并使微生物量N、P达到高峰期的时间提前,对土壤养分调控效果较好.土壤微生物量C、N、P与土壤酶活性在作物各生育期均表现为显著和极显著正相关关系,但与土壤碱解氮、有效磷的相关性受到施肥制度和作物生长的强烈影响.     

白浆土植物系统营养物质转化机制及其有效性研究Ⅴ.有机物对磷根际有效性的影响

采用根盒试验研究了施用紫花苜蓿腐解物对白浆土小麦根际Ｐ 素形态转化、有效性及小麦植株Ｐ 素吸收的影响．结果表明,施用有机物料使土壤有效磷显著上升,铝磷、铁磷含量也显著升高,且培养时间越长,效果越明显．小麦植株含Ｐ 量明显上升,且与非根际土壤铝磷、铁磷的变化显著相关     

白浆土-植物系统营养物质转化机制及其有效性研究Ⅴ.有机物对磷根际有效性的影响

采用根盒试验研究了施用紫花苜蓿腐解物对白浆土-小麦根际P素形态转化、有效性及小麦植株P素吸收的影响.结果表明,施用有机物料使土壤有效磷显著上升,铝磷、铁磷含量也显著升高,且培养时间越长,效果越明显.小麦植株含P量明显上升,且与非根际土壤铝磷、铁磷的变化显著相关.     

黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅲ.土壤养分收支

许了1985－1999年试验期间各模拟施肥模型的作物移出养分量和施肥输入养分量,结果表明,施用N肥可加剧土壤P收支赤字,而施用N,P肥则加剧土壤K收支赤字,实验展示了我国在20世纪70年代大面积贫P土壤和80年代大面积缺K土壤出现的原因,保持养分循环再利用可缓解土壤养分收支赤字,但不能满足丰产作物的养分需求,在保持养分循环利用基础上根据土壤肥力适当施用化肥,可满足丰产作物的养分需求和平衡土壤养分收支,不致发生大量过剩N进入环境。     

不同肥料对稻田红壤碳、氮、磷循环相关酶活性的影响

采用中国科学院千烟洲生态站1998年开始的定位试验数据,研究不同肥料(猪粪、秸秆、化肥)对稻田红壤碳、氮、磷养分及相关酶活性\[β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β 1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)\]的影响.结果表明：施用猪粪(OM)土壤中的βG、NAG和LAP活性显著高于其他处理,比对照(不施任何肥料)分别高1.4、2.6和1.9倍;土壤C/N提高、βG/(NAG+LAP)降低,说明施用猪粪有利于土壤中纤维素的降解和有机碳的积累.施用化肥提高了土壤中βG、NAG和LAP活性,而AP活性比对照低34%;土壤βG/AP和(NAG+LAP)/AP较高,而C/P和N/P较低,说明施用化肥导致稻田红壤无机磷的积累,抑制了土壤中分解磷酸多糖和磷脂的微生物功能.     

模拟酸雨对农作物种子萌发和幼苗生长的影响

研究模拟酸雨对3种农作物种子萌发年和幼苗生长的影响。结果表明：不同pH值(2．5,4．5,5．6)的模拟酸雨对水稻和小麦的种子萌发没有影响,但明显抑制了玉米种子萌发。模拟酸雨条件下,3种农作物幼苗的生长受到抑制,生物量减少,叶绿素和类胡萝卜素含量下降,而叶绿素a/b的变化却不明显。pH4．5和5．6的模拟酸雨对玉米Fv／Fm、光化学猝灭(qP)的影响较小,非光化学猝灭(NPQ)却明显下降,表明酸雨伤害了植物PSⅡ天线对激发能的非辐射耗散能力。     

模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗膜脂过氧化水平的影响

以小麦为试材,采用盆栽的方法研究了模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗膜脂过氧化水平的影响。结果表明以黄棕壤为材料通过模拟酸雨的淋溶,引起了土壤酸化和盐基流失。当模拟酸雨的pH值由5.6下降到2.5时,土壤pH值由6.06下降到3.41,土壤中交换性盐基总量便从56.5mmol/kg下降到41.1mmol/kg。将小麦幼苗栽培在该酸化土壤上,并分别用5种不同pH值的模拟酸雨喷淋地上器官,导致小麦幼苗体内的膜脂过氧化水平增高和保护酶的活性变化。其中模拟酸雨喷淋小麦幼苗对叶片中的膜脂过氧化水平及保护酶活性的影响大于酸化土壤对其产生的影响。而酸化土壤对小麦幼苗根系中的膜脂过氧化水平和保护酶活性的影响大于模拟酸雨喷淋对其产生的影响。同时,pH≤3.0的高强度酸雨以及由其产生的酸化土壤(T4、T5土壤)对小麦幼苗的膜脂过氧化水平和保护酶的活性产生了严重的影响。     

凋落物对土壤酸化的缓冲及其对根系生长的影响

凋落物层是森林生态系统中一个十分活跃的界面,一方面环境因素影响凋落物的积累和分解,另一方面凋落物的动态反过来又影响到系统内的水热收支平衡、土壤的理化特性以至森林生产力。值得注意的是,在高度工业化的现代社会,大气污染作为一种新生的环境因子不同程度地作用于森林生态系统,凋落物层则是大气污染物(如酸雨)作用于森林土壤亚系     

模拟酸雨对我国亚热带毛竹林土壤呼吸及微生物多样性的影响

酸沉降造成的土壤持续酸化对毛竹林生态系统碳循环具有重要的影响,为量化酸沉降我国亚热带毛竹林土壤的影响,于2016年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区毛竹林持续开展了2年野外模拟酸雨淋溶土壤实验,设置pH 4.0(T1)和pH 2.0(T2)两个模拟酸雨处理,以pH 5.8天然湖水为对照(CK),分析酸雨作用下土壤CO_2排放及土壤微生物多样性的变化趋势,并明确毛竹林土壤呼吸、土壤微生物及土壤理化性质三者之间的关系。结果表明:土壤呼吸速率在酸雨作用下经过缓冲期后呈现先促进后抑制的变化,作用强度表现为:T2T1。不同处理的土壤呼吸对温度的敏感性由高到低依次是:T2、CK、T1。PCR-DGGE分析表明,模拟酸雨改变了土壤微生物菌群结构,T2处理抑制了土壤细菌的多样性和丰富度,而T1处理对土壤真菌多样性和丰富度具有促进作用。土壤pH值、有效钾、可溶有机碳、微生物量碳、碱解氮和有效磷对土壤微生物群落结构及土壤呼吸具有显著的影响(P0.05)。综上所述,模拟酸雨能够显著抑制毛竹林的土壤呼吸,并改变土壤微生物群落结构及多样性,这些结果为进一步研究毛竹林土壤生态系统对环境问题响应机制提供理论基础。     

磷元素和土壤酸化交互作用对核桃幼苗光合特性的影响

核桃(Juglans regia)向南推广种植不可避免地会遇到土壤酸化和缺磷的环境, 这种环境如何影响核桃的生长是生产中需要知晓的基础问题。该文研究了土壤不同pH值对核桃的磷素营养影响以及缺磷对核桃幼苗水分平衡、光合特性和生长的影响。在温室内采用砂培盆栽试验, 研究一年生核桃嫁接幼苗在不同pH值、磷水平基质中的水分关系、光合特性和生长的应对机制。研究设4种处理, 即: 对照(正常供应磷素+ pH 6.0); 正常供应磷素+ pH 3.0; 不添加磷素+ pH 6.0; 不添加磷素+ pH 3.0。结果显示: pH值与磷素对核桃幼苗的影响是两个相互独立的过程, 酸性(pH值3.0)条件下, 核桃幼苗根系生物量降低、根冠比减小, 根系导水率降低, 对磷素的吸收利用减少, 尽管其供磷正常, 但各生长指标及生理指标与磷胁迫条件下反应相似; 两因素具有一定的叠加性, 在磷胁迫条件下, 酸化(pH值3.0)对核桃幼苗的损害进一步加剧。各指标具体变化如下: 酸化及磷胁迫条件下核桃根系水分导度降低, 叶柄木质部结构改变, 导管密度降低, 木质部导管栓塞程度增加, 叶柄导水率下降, 植株水分运输效率降低, 叶片水势降低, 诱导气孔关闭; 气孔导度降低, 光合作用能力下降; 胁迫条件下, 叶绿素荧光参数最大光化学效率低于0.8, 实际光化学效率、光化学淬灭下降, 非光化学淬灭增加, 核桃幼苗受胁迫环境损害, 叶片光系统II光合电子传递活性受到抑制, 光合能力下降。总之, 土壤酸化抑制了核桃幼苗对磷元素的吸收利用, 造成体内缺磷; 磷胁迫及酸化抑制了叶柄木质部的发育, 降低了根系水分导度和叶柄导水率, 干扰了核桃幼苗水分平衡, 通过气孔与非气孔共同调节, 限制了核桃幼苗光合作用, 抑制了核桃幼苗高生长、直径生长及叶面积增加; 但并没有发现土壤酸化和缺磷之间有明显的交互作用。     

中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响。结果表明,在所有测试的元素和施用方法中,硅酸钠叶面喷施显著增加稻谷产量,而碳酸钙、硼酸、硅酸钠土施和亚硒酸钠显著降低了稻谷产量。镁、锌、铁的盐酸盐形态对水稻籽粒的增产效果优于硫酸盐形态,而钙、铜的硫酸盐形态增产效果略高于盐酸盐形态。在钙、镁、硫三种中量元素中,钙增加了水稻籽粒中的Cd浓度和吸收量,而镁和硫则降低了籽粒中的Cd浓度和吸收量,以硫磺粉处理为最低。稻草中的Cd浓度和总量均以氯化镁处理为最高,硫磺粉处理最低。镁能有效抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,其盐酸盐优于硫酸盐。在微量元素中,锌对水稻Cd的吸收抑制作用最为显著,其次是铜,而有益元素肥料硅酸钠叶面喷施则显著增加了稻谷中的Cd浓度和吸收量。硫酸亚铁、氯化锰、氯化铜、硼酸和硼砂处理都能有效地抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,而硅酸钠叶面喷施和锌处理则促进了Cd的转移,表明硅酸钠抑制水稻吸收Cd的机制很可能发生在土壤中,而非在植株体内或地上部分。在Cd污染土壤上选用适宜的中微量和有益元素肥料及其施用方法,能有效降低水稻对镉的吸收和稻米中的Cd含量。     

钙对植物抗逆能力的影响及其生态学意义

随着酸雨的蔓延和化学氮肥用量的增加,土壤酸化日趋严重,钙流失不断加剧,而含钙肥料却因高浓度复合肥比重的增加(磷铵取代含钙磷肥)而不断下降,使钙供应与植物需要的矛盾日渐突出.文中简述了钙对植物抗酸、盐、氨、重金属、渍害、冷害、热害、病害及酸雨等能力的影响,以及维持土壤钙供应的措施,指出植物生长过程中分泌的酸是施肥引起土壤酸化的主要原因.根系分泌酸能力强的田菁改良盐碱土的重要机理之一是促进土壤钙的活化,增强后季作物的抗盐能力.降水中氮素含量的增加,促进了林木的生长,并使其他元素缺乏,易加剧根际酸化,可能是一些工业化地区森林退化的重要机制.基于钙在植物抗逆中的作用,建议在肥料试验设计中增加施钙的空白对照区,以便将钙的效应从其它处理效应中区分出来.磷铵不应作为我国磷肥工业的发展方向.     

模拟酸雨对土壤呼吸影响的研究进展

土壤呼吸是陆地生态系统与大气环境之间进行碳交换的主要途径,在全球碳循环和碳平衡中占有极其重要的地位。全球变化背景下,由于人类活动而导致日益严重的酸雨问题,其对土壤呼吸的影响越来越受到国内外学者的广泛关注。酸雨导致土壤酸化,对土壤微生物代谢活动、植物地上地下生长以及凋落物分解等产生影响,进而影响土壤呼吸。该文综述了模拟酸雨对森林生态系统和农田生态系统土壤呼吸影响的三种结果,即抑制、促进和无影响;酸雨影响土壤呼吸的差异受到酸雨酸性、酸雨处理持续时间以及植被类型、植物生长季节、植被演替阶段以及土壤理化性质等生物和非生物因素的综合影响。低强度和高强度酸雨都倾向于降低土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。从影响土壤呼吸的四个关键的生物因子,即光合作用、凋落物、微生物、根系生物量,分析了模拟酸雨影响土壤呼吸的潜在机制;但是酸雨影响土壤呼吸的过程复杂,使得土壤呼吸对酸雨的部分响应机理仍存在不确定性。在此基础上总结了现有研究存在的不足,提出了今后需要给予重点关注的四个方面的研究:(1)不同类型生态系统对酸雨响应的研究;(2)土壤各组分呼吸对酸雨响应的研究;(3)模拟酸雨与其他外界因素的共同作用研究;(4)与土壤呼吸相关的生物因子对酸雨响应的研究。     

长期施肥和增水对半干旱草地土壤性质和植物性状的影响

本文对内蒙古多伦退化草地2005年建立的长期野外控制试验中施肥和增水对土壤性质和植物群落特征的影响进行了总结和综合评述.结果表明:加氮导致了表土酸化并降低酸缓冲容量,提高了表土中碳氮磷硫有效性及DTPA-浸提态铁锰铜含量,导致盐基离子钙镁钾钠总量的消耗,降低了土壤微生物群落多样性,促进了优势植物物种叶片对氮磷硫钾及锰铜锌的吸收,抑制植物叶片对铁的吸收,而对钙镁吸收无显著影响,增加了植物地上净初级生产力(ANPP),降低了植物物种多样性和群落稳定性.单独加磷增加了表土全磷和Olsen-P含量及真菌丰度,促进了植物叶片对氮、磷、硫的吸收,但对其他土壤基本化学性质及ANPP、物种多样性无显著影响.增水提高了植物群落对干旱的抵抗力,但对ANPP增长的贡献受到土壤氮有效性的限制.增水对于加氮导致的土壤酸化、植物和微生物多样性降低等具有一定的缓冲作用;加氮增水和加磷增水下,土壤微生物多样性及功能受地上植物群落结构及功能变化的影响.长期野外控制试验对于深入理解草地生态系统结构和功能对环境变化的响应具有重要意义,但单点的研究结果仍需与不同区域多点控制试验的联网研究相结合,深入开展地上与地下生态过程的关联研究,才能深入理解草地生态系统生态学的相关机制.