寒地稻田不同灌溉模式下稻株生长与水分消耗利用

为揭示不同灌溉模式下水稻植株生长与水分消耗利用,通过蒸渗仪与田间小区结合的方法,以常规淹灌模式作为对比,研究了三种灌溉模式的水稻植株生长与水分消耗利用。试验结果表明：水稻植株体通过水分的自我调解来适应稻田生态系统变化,灌溉模式对水稻植株各器官的湿基含水率产生显著影响（P<0.05）,控制灌溉模式能够有效地延缓水稻生育后期的根系衰老;作为水分的载体,水稻植株干物质积累量直接影响水稻的耗水量,控制灌溉模式下稻田生态系统的水稻耗水量较间歇灌溉和常规淹灌都有大幅度的降低,而水分利用效率大幅度提高;控制灌溉模式可以通过生长补偿效应来增加后期干物质的积累,从而提高籽粒产量。根据各灌溉模式水稻的腾发量结合实际降雨量,来调控稻田灌溉水量,能够有效地维持SPAC稻田生态系统平衡,保证农业和生态系统的可持续发展。研究结果可为寒地黑土区稻田生态系统水分消耗利用研究提供理论依据和技术支撑。     

施肥措施对不同母质发育的稻田生态系统土壤微生物量碳、氮的影响

以湖南省稻田土壤肥力监测点为基础,研究了稻田生态系统土壤微生物量碳、氮的特性.结果表明,不同施肥措施对不同地域和母质发育的稻田生态系统土壤微生物量碳、氮的影响程度不同.经过18年的不同施肥处理,不同母质发育的稻田生态系统土壤微生物量碳、氮的变化趋势基本一致,变化顺序为湖积物发育的水稻土>河流冲积物和第四纪红土发育的水稻土>石灰岩发育的水稻土>板页岩发育的水稻土.土壤微生物量碳为259.5～864.4 mg·kg^-1,土壤微生物量氮为8.7～70.7 mg·kg^-1.施肥可以明显提高稻田生态系统土壤微生物量碳、氮含量;有机肥是改善土壤微生物量碳、氮的主要基础物质,但以有机无机配合施用效果最好.与对照相比,施化肥和有机无机配施处理土壤微生物量碳、氮最大增量分别为407.6和59.2 mg·kg^-1,最大增长率分别为102.8%和514.8%.     

模拟降雨对草地贪夜蛾羽化出土的影响

为了探究降雨对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda羽化出土的影响,本试验在室内条件下模拟不同级别降雨,研究不同质地土壤在不同模拟降雨量下的水分状况对草地贪夜蛾土中蛹历期和羽化率的影响.结果表明:不同土壤相对含水量对于草地贪夜蛾土中蛹历期无显著性影响;蛹期模拟降雨处理对草地贪夜蛾蛹羽化率的影响显著,蛹期土...     

铜、锌污染对油菜生长和土壤酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了Cu、Zn污染对油菜幼苗生长和土壤酶活性的影响.结果表明:Cu、Zn污染对水稻土中土壤酶活性的影响表现不同,Cu对土壤脲酶活性的影响最为强烈,且对脲酶活性的抑制能力强于Zn;Zn对过氧化氢酶活性的影响最为强烈.Cu对油菜生长的毒害及对油菜干质量的影响程度也高于Zn.Cu、Zn主要通过抑制根的生长及其物质积累来抑制油菜幼苗生长.因子分析发现,根干质量较其他生长指标对Cu、Zn更敏感,可作为Cu、Zn污染检测指标.     

不同养分和水分管理模式对水稻土质量的影响及其综合评价

田间小区试验下 ,通过对土壤理化和生物学特性指标的测定和分析 ,系统比较和研究了不同养分和水分管理模式对水稻土质量的影响及其综合评价。研究结果表明 :在干湿交替和控水模式下 ,有机无机肥配施可明显改善水稻土壤物理特性 ,提高土壤的有效养分含量 ,增加土壤酶的活性和土壤微生物生物量。在连续淹水下 ,土壤中加入有机物料 ,特别是厩肥 ,加剧了土壤的还原过程 ,削弱了有机肥料对水稻土理化特性和生物学特性的改善效果。模糊综合评判显示 ,有机无机肥配施的水稻土在干湿交替的水分模式下 ,其质量指标综合表现较好 ,特别是厩肥与化肥配施和干湿交替的水肥模式组合的隶属度为 0 .74 78,其土壤质量指标综合表现为最好。单施化肥和连续淹水的肥水模式组合的隶属度最低 ,为 0 .4 112     

基于容器分区处理探究黑麦草生长对喀斯特不同土壤生境和水分的响应

为了探究不同水分条件下喀斯特地区分布不均、厚薄不一土壤小生境对禾本科草本植物生长的影响,用3种不同深度的容器(对照深度CK,深土D和浅土S)两两组合为6种复合容器(CK-CK、CK-S、CK-D、D-D、S-D和S-S)以实现容器分区,研究了黑麦草的根系生长、生物量积累及其分配特征。结果表明:1)在水分充足(W_0)条件下,组合了浅土容器和深土容器的处理中,黑麦草的根系生长(根长、根直径、根表面积和根生物量)均低于对照容器(CK-CK),且有浅土容器的组合处理(S-S,S-D,CK-S)受抑制程度大于有深土容器的组合处理(CK-D,D-D);当水分含量降低后,即中水(W_1)和低水(W_2)条件下,有深土容器的组合[D-D和(或)CK-D]根系生长与对照相比显著增加,而有浅土容器的组合[S-S和(或)CK-S]根系生长与对照相比显著降低。2)对比同一处理不同容器分区中黑麦草生长指标发现,在水分充足情况下,深土容器和浅土容器均会抑制植物生长,而当水分减少,S区根系生长被严重抑制,但D区根系增长优势明显。3)水分充足条件下,根冠比未受到显著影响;当水分降低时,组合了深土容器的处理根冠比均有升高的趋势,组合了浅土容器的处理根冠比有降低趋势。由此可见,不同土壤生境带来的物理空间限制会影响植物根系生长和生物量积累与分配,但水分的减少会改变根系生长及生物量积累对不同土壤生境的响应:在水分充足时,土壤物理空间是影响根系生长和生物量积累与分配的主要因子,黑麦草主要发展浅层根系。而当水分减少时,黑麦草根系在浅层土壤中无法获取供给生长代谢活动的足量水分,更倾向于将有限的有机物分配给根,通过根系伸长、表面积和体积增大、直径增粗等策略加强水分吸收,从而增强对干旱的抗逆性,提高对土壤和水分异质性的适应。     

富营养化河水灌溉对稻田土壤氮磷养分贡献的影响——以太湖地区黄泥土为例

以太湖地区主要稻田土壤类型黄泥土为对象,利用当地富营养化河水对回填土柱和植稻原状土渗漏池进行模拟稻田灌溉试验,系统研究了灌溉水对稻田土壤氮磷营养的贡献.在回填土柱灌溉试验中,在试验初期,不同形态的氮素均有较高的淋失量,以后逐渐降低,表明初期淋失的氮素主要来自土壤,而不是灌溉河水.在整个水稻生长季,均观测到有可溶性有机氮淋失,表明富营养化河水灌溉条件下可溶性有机氮是稻田土壤主要的氮素淋失形态.在本试验中,磷素的淋失动态与氮素的淋失动态截然相反,淹水后很长一段时间内均没有土壤磷素淋失,但在淹水灌溉后期有大量的土壤磷素淋失损失,这可能是淹水后期土壤对磷的吸持已达到饱和状态,不能继续固持土壤中多余的磷所致.与回填土柱模拟灌溉淋洗试验相比,在当前供肥条件下,原状土渗漏池试验氮磷淋失量远低于回填土柱试验,而灌溉水对土壤氮磷养分的贡献远高于回填土柱.通过富营养化河水灌溉带入当季稻田的N量达到每公顷56.3 kg,其中有55.8 kg N可被土壤吸持和作物吸收,表明太湖地区稻田土壤对氮磷养分来说是一个环境友好的生态系统.在利用当地富营养化河水进行稻田土壤灌溉时可适量减少肥料施用量、优化氮磷肥料管理.     

根际中硅、铁、锰和铝的状况与水稻生长

本文以根盒试验与盆栽试验相结合的方法,研究了红壤性水稻土、淀浆白土、第四纪红土和赤红壤植稻后根际微生态系统中Si、Fe、Mn和Al等元素的状况及其与水稻生长的关系。结果表明,新垦红壤植稻后根际中活性Fe和Al富集;活性Mn量降低,但亏缺率小;活性Si则亏缺不明显,有时甚至富集。而熟化水稻土植稻后根际中活性Fe和Al则出现亏缺;Mn的亏缺较大,且差值明显;活性Si的亏缺现象更为显著。由于新垦红壤植稻后Fe和Al在根际微生态系统中富集,根茎叶中累积量较高,从而使Si、P和Mn等元素的吸收受阻,导致新垦红壤上水稻生长明显比熟化水稻土上的水稻要差。     

模拟增温对土壤呼吸影响机制的研究进展与展望

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3～4.8 ℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述了不同时空格局下土壤呼吸对模拟增温的响应特征,指出短期增温能提高土壤呼吸,而长期增温下无统一规律,并且不同生态系统之间也存在差异;重点讨论了模拟增温对土壤呼吸的影响机制,指出增温能直接影响土壤呼吸,同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响;另外,分析了土壤呼吸对增温产生适应性的形成机制,主要包括微生物、根、酶的温度适应性、水分限制、氮素过量以及呼吸底物限制.在此基础上对今后的研究方向加以展望:加强根际微生态系统的研究;重点研究不对称增温下土壤呼吸的特征及机制;关注典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定;构建土壤呼吸响应模拟增温试验的研究网络,进行联网试验.     

根际中硅,铁,锰和铝的状况与水稻生长

本文以根盒试验与盆栽试验相结合的方法,研究了红壤性水稻土、淀浆白土、第四纪红土和赤红壤植稻后根际微生态系统中Si、Fe、Mn和Al等元素的状况及其与水稻生长的关系。结果表明,新垦红壤植稻后根际中活性Fe和Al富集;活性Mn量降低,但亏缺率小;活性Si则亏缺不明显,有时甚至富集。而熟化水稻土植稻后根际中活性Fe和Al则出现亏缺;Mn的亏缺较大,且差值明显;活性Si的亏缺现象更为显著。由于新垦红壤植稻后Fe和Al在根际微生态系统中富集,根茎叶中累积量较高,从而使Si、P和Mn等元素的吸收受阻,导致新垦红壤上水稻生长明显比熟化水稻土上的水稻要差。     

接种泡囊假单胞菌对土壤生物性质及A. corsicum吸收Ni的影响

采用室内模拟试验方法,研究了在水稻土、元江土和墨江土中添加泡囊假单胞菌（Pseulormanas vesicularis）后土壤中微生物种群数量、土壤酶活性和镍超积累植物Alyssum corsicum对土壤镍的富集效果.土壤接种泡囊假单胞菌70d后,水稻土中DTPA提取态镍较对照土中的明显减少、元江土和墨江土中的有所减少;土壤中细菌、真菌和放线菌数量增加,5种土壤酶活性提高.试验结果表明,水稻土、元江土、墨江土添加泡囊假单菌后植物地上部生物量较对照分别增加了29%、309%和43%,进而提高了A.corsicum自土壤中富集镍的效率：水稻土中增加54%,元江土中增加306%,墨江土中增加32%.泡囊假单胞菌这一新用途的发现,可为植物修复微生物制剂和基因工程菌的开发提供本土的微生物的菌种资源.     

模拟增温对西藏高原高寒草甸土壤供氮潜力的影响

过去几十年青藏高原呈现显著的增温趋势,冬季增温幅度显著高于生长季的季节非对称特征。气候变暖会对生态系统氮素循环产生重要影响,但关于全年增温与冬季增温对高寒生态系统氮循环的不同影响仍缺乏研究。在青藏高原高寒草甸区开展模拟增温试验,研究季节非对称增温对高寒草甸生态系统氮循环的影响。该试验布设于2010年7月,设置3种处理(不增温、冬季增温与全年增温)。研究结果发现,开顶箱增温装置造成了小环境的暖干化:显著提高了地表空气温度和表层土壤温度,降低了表层土壤含水量。冬季增温会加剧土壤中氮素的流失,所以在经历了冬季增温后土壤氮含量显著降低;在生长季节,土壤氮素周转速率受土壤水分的调控,在降雨较少的季节,增温引起的土壤含水量降低会抑制土壤氮周转速率。对于土壤微生物量而言,高寒草甸土壤微生物量碳表现出明显的季节动态,在生长季旺盛期较低,在生长季末期和初冬季节反而较高,这说明为了降低对土壤养分的竞争,高寒草甸植物氮吸收与土壤微生物氮固持在时间上存在分离。研究结果表明,冬季增温导致的土壤养分含量变化会影响随后生长季植物群落的生产力、结构组成与碳氮循环等过程,对生态系统过程产生深远的影响。     

基于OTCs模拟增温方式探讨气候变暖对青藏高原草地生态系统的影响

开顶式生长室(OTCs)增温实验是研究全球气候变化与陆地生态系统关系的主要方法之一,已广泛应用于青藏高原地区。该文通过对近些年国内外研究文献的回顾,分别从植物物候、群落结构、生物量和土壤方面综合分析青藏高原草地生态系统对OTCs模拟增温实验的响应。研究发现:增温使群落返青期提前、枯黄期延迟,生长季延长;有利于禾本科植物的生长;高寒草甸地下生物量分配格局向深层转移;高寒草地生态系统对模拟增温的响应存在不确定性,受到地域、群落类型和实验时间的影响;在增温条件下,降雨和冻土融化引起的土壤水分变化通过调控生态系统的物候、生产力、土壤等途径控制着生态系统对气候变暖的响应。并在此基础上,提出了将来应着重研究的几个方面。     

模拟酸雨对不同土壤有机碳和作物秸秆分解的影响

为研究酸雨对不同pH值水稻土中有机碳分解的影响,选择酸性（pH 5.48）、碱性（pH 8.18）和中性（pH 6.70）水稻土（分别设置施用秸秆0、15 g·kg^-1土处理）在20 ℃条件下进行40 d的培养试验,各土壤组分别用pH值为6.0、4.5、3.0的模拟雨水将土壤含水量调为400 g·kg^-1(以风干土计).结果表明：秸秆、酸雨和土壤共同对土壤系统CO₂释放产生影响,秸秆的添加可显著提高土壤CO₂释放速率.培养期间,酸雨未显著影响土壤有机碳分解,但对土壤中作物秸秆的分解影响显著. pH 3.0酸雨处理下酸性和碱性土壤中秸秆40 d总分解量比pH 6.0处理高8%;酸雨抑制了中性水稻土中秸秆的分解,pH 3.0酸雨处理下秸秆40 d总分解量比pH 6.0处理低15%.pH 3.0酸雨处理下,酸性水稻土有机碳分解速率分别比中性和碱性水稻土高43%和50%（P<0.05）,秸秆在中性水稻土中分解量分别比其在酸性和碱性水稻土中低17%和16%（P<0.05）.     

干旱半干旱区不同环境因素对土壤呼吸影响研究进展

土壤呼吸是全球陆地生态系统碳循环的重要环节,也是全球气候变化的关键生态过程。阐明和探讨影响土壤呼吸的各类环境因素,对准确评估陆地生态系统碳收支具有重要意义。干旱半干旱区是陆地生态系统的重要组成部分,研究该区域影响土壤呼吸的环境因素有助于深刻了解干旱半干旱区土壤碳循环过程。就土壤温度、土壤水分、降水、土壤有机质等非生物因子及植被类型、地上、地下生物量、土壤凋落物等生物因子两个方面对土壤呼吸的影响进行了综述。以干旱半干旱区的研究进展为主要论述对象,在上述因素中重点阐述了土壤温度、水分及其耦合作用下土壤呼吸的响应,并就土壤呼吸的Q10值及各影响因素间的交互作用进行归纳总结。在此基础上,说明了土壤温度和水分是影响干旱半干旱区土壤呼吸的主要因素。为了更准确的估算干旱半干旱区土壤呼吸速率,综合分析多种因子的交互影响,提出目前土壤呼吸研究存在的问题和今后重点关注的方向:1)不同尺度下干旱半干旱区土壤呼吸的研究;2)荒漠生态系统土壤呼吸研究;3)非生长季土壤呼吸研究;4)多因素协同作用土壤呼吸模型建立;5)测量方法的改进与完善。     

太湖地区典型水稻土稻-麦轮作地表径流中磷的变动规律

为了了解来自农田土壤径流磷浓度对太湖水体富营养化的贡献状况,采用田间小区试验的方法,研究了太湖地区安镇爽水型水稻土和常熟囊水型水稻土2000～2002年度磷素流失浓度变化及其原因。结果表明:太湖地区农田水稻土磷素流失的主要形态是颗粒态磷;施磷处理对地表径流磷浓度有显著影响;两种水稻土的径流中磷浓度呈现出随时间而降低的趋势;稻季土壤磷素流失的最大风险时期约在水稻移栽后一个月内,而麦季约在磷肥施用后1～2个月内;对于同期地表径流事件,囊水型水稻土径流中DP和TP浓度均高于爽水型水稻土;土壤类型对地表径流次数有明显的影响,并且随季节表现不同。     

平衡施肥对缺磷红壤性水稻土的生态效应

为了研究平衡施肥对缺磷水稻土的生态效应,对长期缺施磷肥水稻土进行了3.5年平衡施肥试验。试验采取盆栽水稻的方式,在长期缺施磷肥的红壤性水稻土上比较不施磷肥（NK）、平衡施用氮磷钾无机肥（NPK）、无机氮磷钾肥配施硅肥（NPKSi）、无机氮磷钾肥配施有机肥（无机肥占3/5）、NPK基础上增施磷肥（NKhP）、NPKM基础上增施磷肥（NKhPM）处理的土壤肥力、土壤微生物特性、土壤磷的渗漏量以及地上部水稻产量、养分利用率、磷肥利用率的变化。试验表明,平衡施肥处理NPK、NPKSi、NPKM、NKhPM显著提高水稻产量,比不施磷肥（NK）平均增产147%,其中NPKM提高152%;能提高土壤肥力,比不施磷肥土壤有机质含量平均提高18.5%,其中NPKM提高30.1%;显著提高土壤微生物生物量,比不施磷肥土壤微生物生物量碳（MBC）平均提高57.2%,其中NPKM提高87.1%;提高氮素、钾素养分利用率,比不施磷肥平均分别提高120.3%、33.6%,其中NPKM分别提高152%、43%。而长期重施无机磷肥处理（NKhP）虽然水稻产量比不施磷肥处理提高125.1%,但因土壤中磷酸根离子含量过高影响土壤微生物正常生长,土壤微生物活度比不施磷处理降低9.4%,土壤微生物量碳（MBC）降低2.4%,稻田土壤微生物生态系统质量劣化。此外,重施磷肥处理（包括NKhP、NKhPM）易导致稻田水体的磷污染。各处理比较,NPKM综合生态效应最佳,以下依次是NKhPM、NPKSi、NPK,NKhP,NKhP对稻田土壤微生物生态系统产生负效应。根据试验结果,平衡施肥是恢复缺磷水稻土的有效措施,其中在平衡施用氮磷钾化肥的基础上增施有机肥或硅肥效果较好。     

水土盐度与有机污染物对稻苗生长的交互影响

2017年,抚顺市望花区五老村部分水稻田,利用盐度和有机污染物指标不佳的杨柏河水灌溉后水稻秧苗出现不同程度的萎蔫问题。针对这一现象,本研究开展原位和模拟试验,以期揭示水土盐度和有机物对水稻幼苗生长的交互影响。原位测定显示,当地灌溉水(杨柏河水)和耕作(萎蔫田块)土壤的盐分超标,部分地块重金属汞和多环芳烃含量也超出相关农业标准。耕作土壤和灌溉水为变量的交叉模拟试验结果表明:利用萎蔫田块土壤插秧,灌溉自来水、模拟盐水、杨柏河水时水稻萎蔫率分别为0.67%、79.3%、89.7%;而利用周边未污染水稻田土壤插秧,相应的水稻萎蔫率分别为0、34.7%、42.3%。模拟盐水与杨柏河水的区别在于有机类污染物的含量;多环芳烃含量是两种试验土壤除全盐量外的主要差异。由此推断:长期低浓度含盐污水灌溉促使受灾田块耕作土壤盐分累积,在此条件下高盐度(0.35%)水灌溉,迅速提高土壤盐度至盐渍化水平(0.25%~0.58%),是水稻幼苗萎蔫的主要原因;而灌溉水中有机类污染物在表土中的累积与盐分对水稻幼苗产生共同胁迫,进一步加剧水稻萎蔫。     

水分对土壤呼吸的影响及机理

土壤呼吸是陆地碳循环的重要环节,在全球变化的背景下,研究水分对土壤呼吸的影响,能为探索陆地生态系统在碳循环方面的源—汇功能和揭示碳的失汇之迷提供有力的证据。综述了水分对土壤呼吸的影响及其机理。土壤呼吸是一个复杂的生态学过程,大气降水对土壤呼吸的影响结果是因时、因地而异,在湿润的生态系统或者干湿交替的生态系统中比较湿润的季节．降水事件对土壤呼吸可能会产生比较明显的抑制现象;而在干旱的生态系统或有干湿交替季节的生态系统中比较干旱的季节里,降水事件可能会强烈地激发土壤呼吸。其对土壤呼吸的影响机理包括水分对土壤孔隙中CO2替代、对CO2扩散的阻滞、对微生物活动的刺激和对微生物生物量的影响等。由于实验方法和标准的不一致以及影响土壤呼吸的因素的多样性。水分量的变化对土壤呼吸的影响很难以一个统一的方程来描述,总的来说,最优的水分状况通常是接近最大田间持水力,当土壤处于过于或过湿状态时,土壤呼吸会受到抑制。水分量的变化对土壤呼吸的影响机制在于可溶性有机质、土壤的通透性、微生物与植物根系生命活动等都随土壤水分状况不同而发生相应的改变。关于水分与土壤呼吸的关系研究今后应该主要集中在：(1)水分对根系呼吸和土壤微生物呼吸分别产生的影响;(2)全球变化后水分格局的变化对全球陆地生态系统土壤呼吸格局的潜在影响;(3)人类活动通过直接或间接改变水分状况而对土壤释放CO2的贡献率。     

不同土壤环境对黄花蒿生长和青蒿素含量的影响研究

通过田间小区试验,比较研究了施肥与不施肥条件下,4种土壤环境（沙土、旱地土、水稻土和棕色石灰土）对黄花蒿的生长、生物量分配和青蒿素含量的影响。结果表明：黄花蒿对土壤养分的适应性较强,在沙土、旱地土、水稻土和石灰土上均能生长发育,养分水平低时,分配更多的生物量到根,根生物量分数和根/冠比增大;养分水平高时,分配更多的生物量到叶,叶生物量分数增加。黄花蒿的生长和青蒿素含量显著受土壤养分的影响,不施肥时,石灰土和水稻土栽培黄花蒿的株高、地径、总生物量、叶生物量和青蒿素含量显著大于旱地土,而旱地土又显著大于沙土。但在施肥条件下,以上参数不同土壤间无显著差异,且显著高于不施肥。因此,只要根据土壤养分状况合理施肥,黄花蒿在不同养分土壤栽培均能获得较高的青蒿素产量。