改变施肥管理后不同肥力稻田土壤CO2排放特征

利用一个长达30a水稻土长期定位试验,在保证原有定位试验继续正常开展的前提下,将原化肥处理改施有机肥,原有机肥处理改施化肥或者增施有机肥。通过观测田间试验2012—2013年双季稻轮作周期内不同肥力水平稻田土壤施肥管理改变后的土体CO2排放通量(FCO2),研究不同后续施肥管理对不同肥力红壤性水稻土CO2排放的影响。结果表明:变更施肥能明显改变CO2排放动态变化,其中长期施用有机肥处理改施化肥后其FCO2明显减小,长期施用化肥或有机肥处理增施有机肥后其FCO2显著增大。有机肥和土壤有机碳均可促进土体CO2排放,有机肥处理有机物料碳添加量与CO2-C年排放量呈极显著的正相关关系(r=0.9015**,n=21),单施化肥处理土壤有机碳含量与土体CO2-C年排放量符合线性方程:y=10.962x-68.86(R2=0.7507,n=9,P0.01)。长期施用有机肥土壤改施化肥会导致其有机碳矿化损失,土壤有机碳含量越高,矿化损失量越多,最终其有机碳水平将与长期施用化肥的土壤有机碳平衡值一致;长期施用化肥或有机肥土壤改施或增施有机肥可促进土壤有机碳积累,外源添加碳越多,土壤积累碳越多;相同有机肥施用量下土壤有机碳含量越高,有机物料表观分解率越大,积累于土壤中的有机碳越少,不同有机碳水平土壤在相同有机肥管理下其有机碳最终会达到相同的平衡值。在有机碳水平较低(20.46 g/kg)红壤稻田上增施有机肥是提升已培肥水稻土有机碳含量的可持续发展措施,而在有机碳水平较高(14.45 g/kg)红壤稻田上应避免改施化肥。总之,在有机碳含量较高或者较低的中国南方红壤性水稻土上,持续的有机肥施用是保持或者提高其有机碳水平的必要措施。     

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.     

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。     

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.     

蒲河水质空间异质性特征及其对流域土地利用方式的响应

河流水质空间变化特征是流域生态系统健康评价的关键指标,是地形、地貌、气候、水文等自然环境因素及综合反映人类活动强度的土地利用方式对流域生态环境的复合作用,研究河流水质空间异质性特征及其对流域土地利用方式的响应关系对流域生态管理具有十分重要的指导意义,然而水质空间异质性特征及其对土地利用方式的响应机制研究仍不清楚。本文以辽河流域支流蒲河子流域为研究对象,利用GIS技术和地统计学方法,分析蒲河流域水质指标TN、TP、NH4+-N、CODcr、pH、DO和TDS空间变异特征,探讨流域不同土地利用方式对水质空间变化的影响。结果表明:蒲河流域水质指标NH4+-N、DO和TDS受结构性因素影响显著,表现出较强空间变异性;TP、CODcr和pH的空间异质性较弱,主要由随机性因素引起;TN受到结构性因素和随机性因素共同作用,表现出较弱空间变异特征;TN和NH4+-N含量与林地所占比例呈显著负相关,与耕地和建设用地所占比例呈显著正相关;pH和DO与水域面积和未利用地所占比例呈负相关;表明蒲河流域TN和NH4+-N空间异质性的主导因素为林地、耕地和建设用地等土地利用类型,pH和DO空间异质性的主导因素为水域和未利用地土地利用类型,该研究可为流域水环境管理提供数据支持。     

两种农业种植模式对重金属土壤的修复潜力

植物修复农田土壤重金属污染需要经历一个长期的过程,而大部分用来修复的植物都不具备利用价值,不能给当地农民带来经济收入。因此,一些农作物由于其较大的生物量和一定的经济价值,在植物修复土壤重金属污染的应用中受到广泛关注。是在重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg)复合污染的郴州矿区废弃农田种植油菜、玉米和油葵,研究油菜-玉米和油-油葵两种种植模式对土壤重金属污染的修复潜力。实验结果表明:三种作物在复合污染土壤中对重金属都表现出一定的耐性及吸收积累能力。向日葵的根和叶中重金属Cd、Cu的含量都很高,其中Cd在向日葵的各个部位的富集系数(BCF)及Cu在向日葵的根和叶的富集系数(BCF)都大于1。两种轮作模式对作物的产量没有明显的影响,收获得到的干物质量都很高,每年每公顷分别为油菜16.6t、玉米25.29t、油葵22.5t。两种种植模式都可以对土壤中的重金属进行有效的提取,油菜-油葵种植模式下提取重金属Cu、Pb、Cd、As的量较高,分别为:Cu 2408g hm~(-2)a~(-1),Pb 2027g hm~(-2)a~(-1),Cd 658.5g hm~(-2)a~(-1),As 250g hm~(-2)a~(-1),油菜-玉米模式下Zn和Hg的提取量较高,分别为Zn 4987g hm~(-2)a~(-1)和Hg 7.92g hm~(-2)a~(-1);对于多种重金属复合污染的土壤来说,油菜-油葵的种植模式要优于油菜-玉米的种植模式。总的来说,利用3种作物两两轮作的种植模式,在不影响作物产量的前提下大大的提高了作物对重金属的提取总量。3种作物在收获以后又可以用做工业原料,这就使得当地农民充分利用矿区废弃农田修复污染的同时又能从中获得一定经济效益。     

DNA条形码在黄精属药用植物鉴定与遗传多样性分析中的应用

黄精属(Polygonatum)的许多物种具有重要的药用价值,但目前缺乏能够准确、高效地鉴定黄精属药用植物的DNA条形码。本研究通过对ITS、trnK-matK、rbcL、psbA-trnH和psbK-psbI序列进行扩增和测序,并从ITS序列中提取ITS2序列,共获得黄精属7个药用物种23份样品的138条序列。进一步比较6个DNA条形码对黄精属药用植物的鉴定效率,并验证所筛选条形码的可靠性。结果显示：trnK-matK的种内和种间变异重合少且有较明显的条形码间隙,其他5个序列的种内和种间变异重合多且无条形码间隙;BLAST结果表明trnK-matK的鉴定效率最高(85.7%),系统发育树显示trnK-matK的鉴定能力最强,能将全部12个多花黄精样品聚在一支,并能区分黄精、滇黄精、玉竹、点花黄精和湖北黄精;AMOVA分析结果揭示trnK-matK的群体遗传分化指数(F_st)最高,适用于区分黄精属物种间差异。因此,trnK-matK最适用于黄精属药用植物的分子鉴定。     

温度和水分对辽河保护区典型湿地土壤氮矿化的影响

为研究辽河保护区湿地土壤的氮矿化特征, 以采自辽河保护区盘锦辽河口国家级自然保护区(滨海湿地)、石佛寺七星湿地公园(库塘湿地)、福德店东西辽河交汇口(河口湿地)的湿地土壤为研究对象, 采用室内模拟试验研究了温度和水分因子对不同类型湿地土壤氮矿化的影响。结果表明: 温度和湿地类型对土壤氨化速率和硝化速率影响极显著(P<0.01), 三种类型湿地土壤的氨化速率均随温度的升高先上升后下降, 而水分、温度和水分的交互作用影响不显著(P>0.05)。温度对土壤氮矿化量和净氮矿化速率的影响均极显著相关(P<0.01), 温度影响表现为: 10℃<20℃<30℃。土壤含水率为60%—90%时, 水分对辽河保护区湿地土壤氨化、硝化和氮矿化的影响并不显著(P>0.05)。30℃时, 土壤硝化速率随水分的增加而呈减少的趋势。湿地类型对土壤硝化速率、氮矿化量和净氮矿化速率的影响为: 盘锦滨海湿地>福德店河口湿地>七星库塘湿地。试验表明在60%—90%水分范围内, 温度升高将明显促进辽河保护区不同类型湿地土壤中氮的矿化过程。     

大气CO2浓度倍增对油菜韧皮部汁液成分及根部氮素积累的影响

以甘蓝型欧洲油菜(Brassica napus) ‘814’和‘湘油15’两个品种为研究对象, 探寻在两个CO₂浓度(自然CO₂浓度: 400 μmol·mol^-1和高CO₂浓度: (800 ± 20) μmol·mol^-1)和两个氮素水平(低氮和常氮)处理下, 欧洲油菜韧皮部汁液中可溶性糖和游离氨基酸含量, 以及根部干物质量和氮素累积量的变化。结果表明: 1) CO₂浓度升高提高欧洲油菜韧皮部汁液可溶性糖含量, 施氮条件下‘814’在抽薹期达到0.29%, ‘湘油15’在盛花期达到0.25%, 其含量均显著高于自然CO₂浓度处理。2) CO₂浓度对韧皮部汁液游离氨基酸含量的影响因品种而异, 无论施氮与否, CO₂浓度升高使‘814’的游离氨基含量降低; 而‘湘油15’ CO₂浓度升高促使其在低氮条件下含量升高, 在常氮条件下则降低。3)根部干物质量和氮素累积量均随CO₂浓度升高而增加, 且欧洲油菜韧皮部汁液中可溶性糖含量与游离氨基酸含量与根部干物质量和氮素累积量呈显著正相关。     

桂西北喀斯特森林植物-凋落物-土壤生态化学计量特征

探明我国西南喀斯特生态脆弱区植被恢复重建背景下, 森林植物、凋落物与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征有助于深入地认识喀斯特森林生态系统养分循环规律和系统稳定机制。该文选取桂西北典型喀斯特地区域3个原生林群落和3个自然恢复28年的次生林群落, 研究其“植物-凋落物-土壤”连续体的C、N、P化学计量学特征及其内在关联。结果表明: 1)圆果化香树(Platycarya longipes)、伞花木(Eurycorymbus cavaleriei)和青檀(Pteroceltis tatarinowii)以及圆叶乌桕(Sapium rotundifolium)、八角枫(Alangium chinense)和黄荆(Vitex negundo) 6种植物的C、N、P平均含量分别为427.5、21.2、1.2 mg·g^-1; 凋落物C、N、P平均含量分别为396.2、12.7、0.9 mg·g^-1, 而表层土壤(0-10 cm) C、N、P平均含量分别为92.0、6.35和1.5 mg·g^-1。2)原生林N再吸收率(平均值为42.7%)高于次生林(平均值为36.5%), P再吸收率(20.4%)显著低于次生林(32.3%) (p < 0.05); 6个森林群落N的再吸收率均大于P的再吸收率。3)不同群落凋落物的C:N值差异不显著, 原生林植物的C:N值小于次生林、土壤C:N显著大于次生林; 原生林土壤C:P与次生林无显著差异, 植物与凋落物C:P小于次生林; 原生林凋落物与土壤N:P值小于次生林, 植物N:P比平均值均为17.4。4)研究区典型森林群落植物中N和P含量呈显著的正相关关系, 植物C:N与N:P、C:P与N:P比值均无明显相关关系; 经过对数变换后的土壤C:N与N:P呈显著负相关关系, 凋落物的C:P与N:P值呈极显著正相关关系。研究结果可为我国西南典型喀斯特脆弱生态区的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。