土壤CO2浓度的动态观测、模拟和应用

土壤CO₂浓度不仅是地上、地下生物活动的反映,其变化对未来大气CO₂浓度和气候变化也有重要影响.本文综述了国内外土壤CO₂浓度的原位测定方法及其优缺点,分析了不同时(昼夜、几天、季节、年际)空(剖面、立地、景观)尺度上土壤CO₂浓度的变化规律和影响因素,概括了现有土壤CO₂浓度的模拟模型和发展态势,并总结了土壤CO₂浓度梯度法在土壤呼吸研究中的应用和限制因素.最后展望了未来有待研究的4个领域：1)研发适于恶劣土壤环境(如淹水、石质土)的土壤CO₂气体采集、测定技术;2)探讨土壤CO₂浓度对天气变化的响应及其调控机理;3)加强土壤CO₂浓度空间异质性的研究;4)扩大通量梯度法在热带、亚热带土壤呼吸测定中的应用.     

氮磷钾配比与用量对湘杂油763产量和经济效益的影响

为了筛选出冬油菜新品种"湘杂油763"在湖南油菜主产区推广的适宜氮磷钾配比及用量,于2008—2010年连续进行了2次该品种的氮磷钾配比及用量的大田小区试验,研究了不同氮磷钾配比及用量对其生物产量、籽粒产量、油分产量和经济效益的影响。结果表明:氮磷钾配比(N:P2O5:K2O)为1:0.50:0.50(处理B)和氮磷钾配比(N:P2O5:K2O)为1:0.43:0.57(处理G)的处理籽粒产量较高,分别达到2231和2065kg.hm-2,处理B显著高于除G外的其他处理;氮磷钾3种养分中,以氮肥对提高油菜籽粒产量的作用最大,其次为磷肥,作用最小者为钾肥;油分产量及植株生物产量变化规律与籽粒产量基本一致;按照处理B配比,籽粒产值为9816.97元.hm-2、施肥仅1641.23元.hm-2、施肥效益为6741.34元.hm-2,产投比达4.11;研究区域内N:P2O5:K2O=1:0.50:0.50,用量分别180(N)、90(P2O5)和90kg.hm-2(K2O)为较适宜施肥比例及用量。     

镉胁迫下大豆生长发育的生理生态特征

采用土壤盆栽试验方法,研究了不同浓度Cd2+胁迫对大豆整个生长发育周期的生长以及叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的生理生态适应性变化过程。结果表明,(1)Cd2+胁迫对大豆整个生活周期的叶绿素含量、POD活性、SOD活性及MDA含量的影响都是极显著的(P0.01);(2)短时间、低浓度的Cd2+胁迫对大豆植株的生长发育有刺激效应,高浓度、长时间的Cd2+胁迫对大豆植株构成明显的抑制效应;大豆株高增长开始受到抑制的Cd2+浓度为1.00mg·kg-1,远低于大豆生物量的增长开始受抑制的Cd2+浓度(2.50mg·kg-1);(3)当Cd2+浓度超过一定水平时,大豆植株生物量和株高的抑制程度与外源Cd2+浓度呈极显著的正相关(P0.01),对土壤Cd2+污染程度具有指示作用,且大豆植株高度与其生物量相比,株高对Cd2+污染具有更好的指示作用;大豆幼苗期叶绿素含量对镉的敏感性高于开花结荚期和成熟期的敏感性;(4)大豆POD、SOD活性的增加,能在一定程度上减轻Cd2+胁迫引起的膜脂过氧化造成的伤害作用;在Cd2+达到2.50mg·kg-1水平时,植物保护性酶系统活性的提高已经不足以弥补因Cd2+胁迫对大豆植株造成的伤害;大豆幼苗期和花荚期叶片的POD活性对土壤Cd2+污染程度具有较好的指示作用,而大豆花荚期和成熟期叶片的SOD活性对土壤Cd2+污染程度具有较好的指示作用;在Cd2+胁迫下大豆MDA含量增加,表明细胞膜脂过氧化作用加强。     

湖南省耕地土壤硒空间分布及其影响因素

为合理开展富硒(Se)土壤资源利用与富硒农产品开发，进行了湖南省耕地土壤硒含量的空间分布特征及其影响因素等研究。结果表明：湖南省耕地土壤硒平均含量为0.56 mg·kg^-1,是全国土壤硒元素背景值(0.29 mg·kg^-1)的1.93倍；湘西南区土壤硒平均含量最高、湘北洞庭湖区平均含量最低；湘西南区变异系数最大，离散程度高，分布不均匀；湘南区变异系数最小，离散程度低，分布相对均匀；全省富硒耕地面积224.96万hm²,占耕地面积的60.7%;水田富硒面积为185.63万hm²,占全省耕地面积的50.1%;旱地富硒面积为39.33万hm²,占全省耕地面积的10.6%。成土母质发育的土壤硒含量大小顺序为：板页岩风化物>石灰岩风化物>第四纪红色黏土>砂岩风化物>花岗岩风化物>河湖冲(沉)积物>紫色砂页岩风化物；不同类型土壤硒含量大小顺序为：黄棕壤>黄壤>红壤>石灰(岩)土>水稻土>潮土>紫色土；当pH<5....     

桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落物储量及持水特性

对桂西北典型喀斯特区3种原生林--青檀(Pteroceltis tatarinowii)林、白花檵木(Loropetalum chinensis)林和枫香(Liquidambarformosana)林与3种次生林--圆叶乌桕(Sapium rotundifolium)、八角枫(Alangium chinense)和黄荆(Vitex negundo)的凋落物储量、持水量、持水率及凋落物吸水速率进行了比较.结果表明,八角枫林的凋落物储量(3.3t·hm-2)最大,其次为圆叶乌桕和枫香林(3.2和2.9 t·hm-2),青檀林最小(1.8 t·hm-2)o不同林型的凋落物持水量大小依次为八角枫＞白花檵木＞黄荆＞圆叶乌桕＞枫香＞青檀.青檀、白花檵木、枫香、圆叶乌桕、八角枫和黄荆林的凋落物最大持水率分别为301%、342%、224%、253%、288%和328%.凋落物的持水量及持水率随浸泡时间的增加呈对数增长.6种林型中,白花檵木林凋落物的吸水速率最大,黄荆、青檀和八角枫次之,而圆叶乌桕和枫香较小,凋落物的吸水速率随浸泡时间的增长而降低.综合比较得出,研究区次生林凋落物的持水量大于原生林,但原生林凋落物的持水率与吸水速率大于次生林,可见原生林凋落物的累积更具生态水文意义.     

长期有机无机肥配施对稻田杂草生长动态的影响

利用中国农业科学院红壤实验站红壤稻田长期定位试验,于2011年研究了在以无机肥(化肥NPK)与有机肥(M)氮磷钾养分等量条件下,长期有机无机肥配施水稻生育期间杂草种类和生物量变化。结果表明:30a后,早稻和晚稻施肥处理中:PK+M处理下杂草种类最多,NPK+M处理下杂草种类和优势杂草种类较少,且种类数量稳定,早稻和晚稻杂草种类数量前者比后者分别高出19.7%和9.8%;施肥处理中:两季杂草总生物量NPK+M处理最高,NP+M处理最低,且NPK+M、NK+M、PK+M和CK处理比NP+M处理分别高出31.3%、26.5%、8.3%和5.6%,早稻NPK+M处理杂草总生物量和浮生杂草总生物量最多,NK+M处理湿生杂草总生物量最多,晚稻NK+M处理杂草总生物量和湿生杂草总生物量最多,NPK+M处理浮生杂草总生物量最多;土壤碱解氮和有效磷与杂草总生物量、湿生杂草总生物量、浮生杂草总生物量显著正相关(相关系数依次分别为0.508*和0.578**、0.552*和0.453*、0.410*和0.802**),p H值与三者显著负相关(相关系数依次分别为-0.516*、-0.531*和-0.698*)。土壤p H受土壤有效磷和碱解氮及其他因子的共同作用对杂草总生物量产生影响。通过施肥措施调节土壤适宜p H及碱解氮和有效磷含量,能有效调控农田中湿生和浮生杂草生长,使杂草种类和生物量在农业生产中达到有益平衡。     

中亚热带山区深层土壤有机碳库对土地利用变化的响应

通过对中亚热带丘陵山区4种典型的土地利用方式(天然林以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地)1 m深土壤剖面碳储量、δ13C值和细根生物量的研究,结果表明:土地利用变化7a后,土壤剖面(1 m)有机碳储量与天然林相比降低了26%—36%,且40 cm以下深层矿质土壤碳储量下降了19%—45%。1 m深土壤δ13C平均则升高1‰—3‰,说明植物群落的光合类型发生了变化,C4植物种对土壤有机碳的贡献增加。天然林转变后,严重的水土流失、人为扰动和植物物种组成的变化,诱发深层土壤碳输入减少以及碳流失和矿化损失增加,是导致深层土壤碳储量大幅下降的主因。土地利用变化后,60 cm深细根生物量锐减50%—99%,且细根主要集中于表土层。这主要与土壤理化性状劣化、资源有效性大幅降低及天然林转变后植被幼龄化有关,反映土地利用变化后土地生产力大幅退化。上述研究结果揭示在中亚热带山地开发、利用和土地转变过程中,加强天然林保育和中幼林抚育,创新减轻坡土扰动的农艺措施和加强陡坡地退耕,严控水土流失,科学施肥补充损失的土壤有机质和养分,对于维系山地土壤生产力和山区可持续经营具有长远意义。     

中国南方双季稻田转菜地对CO2和CH4通量的影响

采用静态箱-气相色谱法观测了我国南方亚热带水稻田转为旱作蔬菜地后第1年的CO2和CH4通量变化,旨在探索稻田转菜地初期对CO2和CH4通量的影响.结果表明:CO2通量因蔬菜种类、生长状况及生长季节的不同而不同.种植豇豆菜地CO2通量显著高于稻田,种植辣椒菜地CO2通量则显著低于稻田.稻田转菜地CH4通量从6.96 mg C·m-2·h-1显著下降到-0.004 mg C·m-2·h-1(P<0.001).转菜地后CO2和CH4的净累积碳吸收为543kg C·hm-2,显著低于稻田的3641 kg C·hm-2,但由净CO2和CH4排放造成的增温效应无显著差异.转成菜地1年后的土壤有机碳含量有所升高,且10~20 cm土层显著高于对照水稻田.     

基于系统动力学的辽宁省水环境承载力模拟与预测

应用系统动力学方法建立了水环境承载力模型,并结合层次分析法和向量模法,模拟了辽宁省水环境系统的动态变化,预测了2000-2050年辽宁省水环境在不同发展方案下的承载能力.结果表明：若保持现行发展方案不变,2000-2050年,辽宁省水环境承载力将呈逐年下降趋势;仅增加水资源供给、不进行科学合理的水环境保护与治理,将无法提高该区域水环境承载能力;只有将开源、节流、治污、减排等多种手段相结合,才能有效提高辽宁省水环境承载能力,促进该地区经济、社会和环境的协调发展.     

洞庭湖区不同利用方式对土壤微生物生物量碳氮磷的影响

以湖南省沅江市典型湖垸为代表,通过密集取样分析,研究了洞庭湖区不同利用方式条件下农田土壤微生物生物量碳、氮、磷的变化及其和土壤碳、氮、磷的关系,发现水田土壤碳、氮和微生物生物量碳、氮明显高于旱地,水田土壤中双季稻高于一季稻;土壤磷的含量旱地稍高于水田,但土壤微生物生物量磷水田稍高于旱地.尽管在水田土壤中微生物生物量碳、氮有明显的不同,但水田土壤微生物生物量磷维持在相对稳定的水平.典型样区土壤微生物生物量碳占有机碳的比例为0.65%～7.24%,平均3.00%;土壤微生物生物量氮占全氮的比例为0.98%～7.41%,平均3.81%;土壤微生物生物量磷占全磷的比例为0.16%～7.54%,平均2.80%.土壤C/N为3.87～17.31,平均9.15;BC/BN为4.06～9.29,平均7.26.土壤微生物生物量碳、氮与土壤碳、氮之间存在极其显著的线性相关关系,但土壤微生物生物量磷占全磷之间相关关系不显著.土壤微生物生物量碳、氮、磷之间的相关关系达到了极显著水平.不同的利用方式和耕作制度导致了土壤碳、氮和微生物生物量碳、氮的差异,土壤微生物生物量碳、氮能够很好地反映洞庭湖区农田土壤碳、氮水平.