不同耕作方式对内蒙古旱作农田土壤微生物量和作物指标的影响

研究了不同耕作方式下土壤微生物量碳、氮、磷及玉米全生育期叶面积指数、株高和干物质积累量的动态变化,并对土壤指标与作物指标之间的关系进行分析.结果表明:免耕有利于提高土壤微生物量碳、氮、磷含量.不同处理微生物量均表现为:免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕翻;土壤微生物量碳、氮、磷含量随土层深度的增加而呈降低趋势.除传统耕翻微生物量碳在10～20 cm土层深度含量提高外,其他处理微生物量碳、氮、磷均表现为0～10 cm>10～20 cm>20～30 cm>30～40cm土层深度;土壤生物量碳、氮、磷随季节的变化趋势基本一致,不同处理土壤生物量含量均为7月份含量最高、6月份次之、10月份最低;叶面积指数全生育期呈单峰曲线变化,株高和干物质积累呈S曲线变化.不同处理之间作物指标均表现为免耕留高茬覆盖>免耕留低茬覆盖>免耕留高茬>免耕留低茬>传统耕翻;土壤微生物量与作物指标之间的相关度较高,特别是微生物量磷,土壤微生物量在一定程度上可以反映作物的生长状况.研究结果能够很好地揭示在黄河流域内蒙古农田旱作区实施免耕的优势.

Abstract：

This paper studied the dynamic changes of soil microbial biomass and crop indices on a degraded rain-fed maize field in the Qingshuihe County of Inner Mongolia under no tillage with low stubble (NL), no tillage with high stubble (NH), no tillage with low stubble and residues (NLS), no tillage with high stubble and residues (NHS), and conventional tillage (CT). No tillage increased the soil microbial biomass C, N, and P, with the sequence of treatments NHS > NLS > NH > NL > CT. Except that the soil microbial biomass C in CT had an increase in 10-20 cm soil layer, the soil microbial biomass C, N, and P in all treatments decreased with soil depth. The soil microbial biomass C, N, and P had the same seasonal pattern, being the highest in July, secondly in June, and the lowest in October. The LAI in whole growth period varied in unimodal form, while the plant height and dry matter accumulation were in "S" form. All the crop indices followed the order of NHS > NLS > NH > NL > CT. Soil microbial biomass, its P in particular, had positive correlations with crop indices. Our results revealed the advantages of no tillage on rain-fed farmlands in Inner Mongolia.     

基于田间尺度的东北农田防护林防护效应分析

选择了东北农田防护林的典型区域--吉林西部平原农田防护林区的榆树、农安、德惠和扶余作为研究地区,在各地区内根据防护林的内部结构和长势状况等,分别选择了好、中、差3个研究样区,对各样区内农田的地表温度、土壤湿度、气温和作物产量等进行了观测.结果表明:较好防护林内5 cm、10 cm土壤水分比较差防护林均有所增加,其中德惠增加1.03个百分点、0.89个百分点,榆树增加0.21个百分点、0.23个百分点,扶余增加1.48个百分点、1.42个百分点,农安增加0.85个百分点、0.65个百分点;5 cm土壤最高温度、10 cm土壤最高温度、气温在德惠减少1.42℃、1.86℃、1.29、℃、在农安减少0.89℃、2.27℃、0.88℃,在榆树增加2.52℃、3.93℃、0.95℃、在扶余增加1.6 ℃、4 ℃、0.36℃;产量增加不明显.由此可知,农防林对小气候的改善较为明显,可增加土壤水分,降低温度变化幅度.     

不同林龄杨树农田防护林土壤微生物生物量碳、氮和微生物活性

以辽宁省建平县5、10、15和20年生4个林龄的杨树农田防护林为对象,以农田作为对照,研究了农田营造防护林对土壤微生物生物量碳、氮及微生物活性的影响.结果表明：农田营造防护林后,0～15 cm层土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、氮含量和土壤基础呼吸均呈现出先降低后升高的趋势,在造林20年后达到或超过未造林农田的水平;而代谢熵在造林5年后显著增加,然后随着林龄的增加而降低.上述结果表明,农田营造杨树防护林后,土壤微生物生物量和活性均发生了明显的变化.     

不同土壤培肥措施下农田有机物分解的生态过程

通过在河北曲周实验站的田间试验,研究了4种不同土壤培肥措施条件下农田生态系统中几种主要土壤生物随有机物分解的变化规律、有机物的分解及其主要影响因素。研究结果表明：除土壤线虫外,其他几种主要的土壤生物的分布规律基本上是堆肥区〉原貌区〉对照区〉化肥区,与施入的有机物（小麦秸秆）的分解规律一致。在受人为扰动的堆肥区、化肥区和对照区土壤中,细菌占绝对优势,而在未开垦的原貌区中,真菌起着重要作用。 在有机物分解初期,土壤微生物能比较快地迁移到秸秆表面,秸秆表面的生物数量最多的是细菌,随着细菌的数量增加,原生动物数量亦呈现增加趋势,蚯蚓数量增多,而线虫的数量则减少。而有机物分解后期,真菌的数量逐渐减少,蚯蚓的数量也呈下降趋势,有机物的分解速度减慢。通过灰色关联度分析,9种外界因素（生物因素和环境因素）对小麦秸秆分解作用的相对重要程度排序：土壤温度（0．844）〉蚯蚓（0．777）〉真菌（0．764）〉全氮（0．754）〉线虫（0．753）〉有机质（0．742）〉细菌（O．738）〉原生动物（0．693）〉土壤含水量（0．661）,其中土壤温度和蚯蚓是影响土壤有机物分解的最重要的两个因素。     

氮素对不同品种烤烟叶片衰老、光合特性及产量和品质的影响

以豫烟5号、豫烟7号和NC89为材料,研究氮素对不同品种烤烟叶片衰老、光合特性及产量和品质的影响.结果表明：增施氮素可显著增强烤烟叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,降低丙二醛(MDA)含量,提高叶绿素含量,增强光合性能,从而延缓烤烟叶片衰老.与豫烟5号和NC89相比,豫烟7号叶片叶绿素含量较低,光合性能较弱,SOD活性低,MDA含量高,叶片衰老较快.与60和75 kg·hm^-2施N处理相比,45 kg·hm^-2 施N处理的烟叶均价、产值、上等烟比例均最高,且化学品质指标较好,符合优质烟叶要求.表明不同品种烤烟衰老生理特性有明显差异;氮素营养对烤烟叶片衰老、产量和品质有明显的调节作用;适量施氮可提高烟叶品质,获得较高的经济效益.     

花卉植物对Cd、As、Pb污染农田的修复及其精油应用

为提高植物修复的经济价值,该文选取孔雀草、波斯菊和矢车菊三种附加值较高的花卉植物,考察其对广西某矿区Cd、As、Pb复合污染农田的修复潜力,测定分析三种花卉植物对重金属的富集和转运能力,并从修复后植物的地上部提取精油,研究植物精油对病原菌埃希氏大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)、伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)的生长抑制效果,进一步探索植物精油作为洗手液添加剂的应用能力。结果表明:(1)试验区域内土壤污染严重,Cd、As全量超过风险管制值,Pb全量超过风险筛选值,属于Cd、As、Pb重度污染。(2)选取的三种花卉植物均可在试验区域较好地生长,其中孔雀草和波斯菊对Cd、Pb的富集与转运能力较强,对As的富集能力最弱但转运能力较强。与孔雀草和波斯菊相比,矢车菊除对Cd的转运能力较强外,对其他重金属的富集和转运能力均较弱。三种植物重金属富集能力大小排序为孔雀草>波斯菊>矢车菊,不同花卉对重金属富集偏好顺序依次为Cd>Pb>As。(3)从修复后的植物地上部提取精油进行研究分析发现,孔雀草精油对三种病原菌都具有良好的生长抑制效果(<10 CFU·mL^-1),且孔雀草体内富集的重金属并未影响精油中的重金属含量。另外,添加了孔雀草精油的洗手液,对金黄色葡萄球菌的生长抑制效果可延长至480 min。因此,孔雀草不仅可作为重金属复合污染农田的修复植物,而且修复后还可从植物体内提取精油作为抑菌剂。该研究结果为修复后重金属富集生物质的新型资源化利用提供了理论基础。     

三江平原农田土壤跳虫多尺度空间自相关性

土壤动物多尺度空间自相关性特征是土壤动物空间异质性和空间共存格局研究的重要基础。以土壤跳虫为研究对象,以中国科学院三江平原沼泽湿地生态实验站为研究区,于2011年8月和10月,选取具30 a以上耕作历史的旱地为实验样地,以5 m为步长设置一个50 m×50 m的实验样地,采用地统计中的全局Moran's I指数和局部Moran's I指数相结合的方法,研究土壤跳虫多尺度空间自相关性特征。全局空间自相关结果表明,土壤跳虫群落总密度和多数跳虫种类存在显著的多尺度空间自相关特征,多数为显著的正的空间自相关性,形成明显的空间集群。局部空间自相关结果表明,土壤跳虫群落总密度和所有跳虫种类均存在显著的局部空间自相关性,在局部地区形成"高—高"和/或"低—低"的空间集群,并和"高—低"和/或"低—高"的空间孤立区相伴发生,即形成"斑块"和"孔隙"相间分布的水平镶嵌格局;这种镶嵌格局具一定的时间动态特征,从夏季到秋季斑块大小和空间分布范围略有变化。研究表明,土壤跳虫具有明显的多尺度空间自相关性;空间集群是土壤跳虫的常见空间分布格局,在样地内形成"斑块"和"孔隙"相间分布的水平镶嵌格局,这种格局具年内时间变异性。     

紫胶林-农田复合生态系统地表甲虫多样性——以云南绿春为例

为揭示紫胶林-农田复合生态系统地表甲虫多样性, 于2006-2007年在云南省绿春县牛孔乡采用陷阱法调查了天然紫胶林、人工紫胶林和旱地的地表甲虫群落。共采集标本1 678头, 分别隶属于24科120种, 其中步甲科(Carabidae)和金龟科(Scarabaeidae)种类最丰富, 均占全部种类的12.50%。拟步甲科(Tenebrionidae)个体数量最丰富, 占个体总数的64.48%; 金龟科次之, 占个体总数的17.58%。大多数科的物种数和个体数在不同土地利用生境中的分布没有显著差异, 而步甲科、隐翅甲科(Staphylinidae)、叩甲科(Elateridae)、拟步甲科、瓢虫科(Coccinellidae)和小蠧科(Scolytidae)在不同土地利用生境中的分布有显著差异。天然紫胶林地表甲虫个体数量最少, 物种较丰富, 优势度最低, 多样性最高; 人工紫胶林个体数和物种数均丰富, 优势度和多样性居中; 旱地个体数量最多, 物种最贫乏, 优势度最高, 多样性最低。种级水平的聚类分析体现出人工紫胶林与旱地之间在种类组成上距离较近; 而科级水平的聚类反映出人工紫胶林和天然紫胶林更接近。结果提示, 紫胶林-农田复合生态系统具有区域内土地利用方式多样化的特点; 天然紫胶林在维持地表甲虫多样性水平上具有重要作用, 而人工紫胶林虽具有积极作用, 但仍需进一步恢复。     

濒危植物长叶榧群体遗传多样性的RAPD分析

借助随机扩增多态DNA方法,分析了中国特有的濒危植物长叶榧的遗传多样性和遗传分化．结果表明：12个随机引物在9个长叶榧自然群体180个样品中可检测到180个可重复位点,其中多态位点119个．长叶榧物种水平的遗传多样性较高,多态位点百分率（P）为66．11％,Shannon信息指数（,）为0．3087,Nei指数（h）为0．2015;而群体水平的遗传多样性较低,P、I和h分别平均为23．76％、0．1221和0．0813．AMOVA分子变异显示,42．57％变异来源于群体内,57．43％变异来源于群体间,群体间的遗传分化系数（Gst）为0．5965,群体间的遗传分化程度高．长叶榧群体间的基因流很低,为0．3382．瓶颈效应、群体隔离和群体间基因流低等因素都加剧了长叶榧群体间的遗传分化．9个长叶榧群体间的平均遗传距离为0．1630．通过UPGMA进行聚类,可将9个长叶榧群体分为浙江和福建两大类群．建议在迁地保护时应尽量避免在群体之间实施种质迁移．     

滇池流域居民-农田混合区面源污染控制集成技术

以滇池流域六甲乡金家村为研究对象,该区为城郊典型的居民-农田混合区,总面积14万m²,其中居民区面积为7.7万m²,常驻人口780口,区内有一家约120头的养猪场,一个具有9家洗涤企业的金家村工业园区,居民区和养殖、工业废水直接排向就近的90%种植韭菜的农田区。针对该区村庄-小企业-农田-养殖业呈复区分布,污染源复杂,雨污混流污染严重,污水管网建设滞后,化肥施用过量,沟渠湿地系统破碎等现状,研发出兼顾水质净化和农田排灌的居民-农田混合区面源污染控制集成技术,包括改良化粪池与组合基质床,生态支沟,生态干渠,A/O生物处理系统,复合人工湿地等污水处理技术,以及农田内部的节氮控磷技术,如精确施肥,施用硝化抑制剂抑制氮向水体迁移,垄沟内浮萍的氮磷滞留与养分循环利用。通过12个月的连续监测表明:在非降雨日负荷为500m³/d的工况下,改良化粪池与组合基质床对COD,TP,TN的去除率分别为61.3%,50.50%,44.4%;A/O生物处理系统对COD,TP,TN的去除率分别为65.8%,55.2%,55.2%;生态支沟由于进水量小浓度高,水力停留时间长,其对COD,TP,TN的去除率均比生态干渠的高,分别高29.0%,17.5%,28.4%;系统末端复合人工湿地对污染物质的去除效果分别为COD 50.6%,TP44.9%,TN36.4%。一年内依托集成技术建设的生态工程去除污染物的总量为COD 143.71t,TP2.43t和TN16.99t,对氮磷的去除量相当于一座负荷为350～620m³/d 的市政污水处理厂去除的量。经济效益分析得出,整个系统日耗电量18度,由一名工人即可管护。传统施肥减量20%+叶面肥,每年每公顷可减少氮肥投入约2400元,增加叶面肥投入约500元,减少收入约1300元,合计增收3200元。浮萍滞留与养分循环利用,每年每公顷韭菜地相当于少施用151kg尿素和93kg过磷酸钙的氮磷含量。施用DCD和元素硫,淋溶水中硝态氮的浓度降低了59.2%,测渗水中则降低了62.2%。可见,居民-农田混合区面源污染控制集成技术不但可以有效去除污染物,而且在保证产量的情况下,增加农民收益。技术适用于城市郊区、城乡结合部及广大农村等城市污水管网未覆盖地区推广使用,具有巨大的推广潜力。