施硅对增温稻田CH4和N2O排放的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖的显著特征。夜间增温影响水稻生产及CH4和N2O排放。硅是作物有益元素,施硅可提高产量,减少稻田CH4排放。增温或施硅单因子对稻田CH4和N2O排放影响已有报道,但二者耦合如何影响水稻生产及稻田CH4和N2O排放,尚不清楚。通过田间模拟试验,研究了夜间增温下施硅对水稻生长、产量及温室气体持续增温/冷却潜势和排放强度的影响。采用铝箔反光膜夜间(19:00-6:00)覆盖水稻冠层进行模拟夜间增温试验。增温设2水平,即常温对照(CK)和夜间增温(NW);施硅量设2水平,即Si0(不施硅)和Si1(钢渣硅肥,200 kgSiO2/ha)。结果表明,施硅可缓解夜间增温对水稻根系活力的抑制作用,降低夜间增温对水稻地上部、地下部干重和产量的抑制作用。夜间增温显著提高CH4累计排放量,而施硅显著降低CH4累计排放量。夜间增温下施硅处理稻田CH4累计排放量在分蘖期、拔节期、抽穗-扬花期和灌浆成熟期比未施硅处理分别低48.12%、49.16%、61.59%和39.13%。夜间增温或施硅均促进稻田N2O排放,夜间增温下施硅在上述生育期以及全生育期的累计排放量依次比对照高78.17%、51.45%、52.01%、26.14%和40.70%。研究认为,施硅可缓解夜间增温对稻田综合增温潜势和排放强度的促进作用。     

天山林区土壤总氮矿化过程对季节性冻融的响应

森林土壤总氮矿化对冻融过程的响应机制尚不明确,氮矿化速率和转化情况尚缺乏定量刻画。通过土壤原位法与室内培养分析相结合,利用~(15)N同位素稀释技术,研究冻融期间天山林区乔木林地、灌丛、草地3种群落类型土壤总氮矿化及转化累积量的动态,分析土壤总氮矿化速率与土壤温度、含水率及微生物量氮(MBN)的相互关系。结果表明:(1)冻融过程及群落类型对总氮矿化速率和MBN含量有极显著的影响(P0.01),秋、春季冻融期的总氮矿化速率相比冻结期更高;(2)季节性冻融期间,乔木林地土壤总氨化累积量在3种群落类型中最高(163.9 kg N hm~(-2) a~(-1)),秋、春冻融期占整个时期的比值约为66%;而总硝化累积量在3种群落类型中相差较小,秋、春冻融期占比均约为77.4%;(3)土壤温度和含水率显著影响总氮矿化速率、净氮矿化速率和MBN速率,随土壤温度增加,总氨化速率(林地和灌丛)显著升高(P0.05);随土壤含水率增加,净氨化速率(灌丛)和净硝化速率(灌丛)显著降低(P0.05)。通过揭示天山林区土壤总氮矿化速率(总氨化速率和总硝化速率)及转化累积量对冻融过程的响应情况,本研究为天山森林土壤中氮的生物地球化学过程提供了有价值的基础数据。     

荒漠土壤微生物量碳、氮变化对降水的响应

以腾格里沙漠东南缘的典型荒漠植被为研究对象,通过遮雨棚和滴灌系统设置5个降水梯度,即极端干旱处理、中度干旱处理、对照、增水处理I和增水处理II,研究了荒漠土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和微生物碳氮比(MBC/MBN)对季节、降水和土壤深度的响应规律,以期为极端降水事件影响干旱荒漠区土壤微生物量碳、氮及其循环规律的深入研究提供科学依据。结果表明:(1)MBC、MBN和MBC/MBN对降水处理的响应存在差异,三者的变化范围为:230.14-272.87 mg/kg,13.82-17.58 mg/kg,19.78-36.06。其中,降水处理对MBC、MBN的影响显著,对MBC/MBN的影响不显著,在极端干旱处理下,MBC、MBN均显著高于其他降水处理;(2)两年间的MBC、MBN和MBC/MBN差异显著,2017年较2016年MBC、MNB显著减少,MBC/MBN显著增加;(3)MBC、MBN和MBC/MBN变化均表现季节性差异,变化范围分别为:153.31-337.09 mg/kg,7.89-22.29 mg/kg,14.82-46.04,其中MBC、MBN为春季最高、秋季最低,MBC/MBN为夏季最低、冬季最高;(4)MBC、MBN和MBC/MBN在土壤0-20 cm的变化范围为:232.57-265.15 mg/kg,14.00-17.93 mg/kg,24.37-32.07,其中土壤表层(0-5 cm)MBC、MBN显著高于中层土壤(5-10 cm)和下层土壤(10-20 cm),而不同土壤深度的MBC/MBN差异不显著。因此,在极端降水事件频发的全球气候背景下,极端干旱将影响荒漠生态系统MBC、MBN水平,进而对碳、氮平衡和循环过程产生影响,对这一问题的确切回答尚需长期系统监测研究。     

不同类型高寒草地群落结构与生产对施氮的响应及其敏感性

大气氮沉降增加被认为是目前重要的环境问题,会引起生物多样性的丧失和生态系统稳定性的降低。但作为草地改良的管理措施,养分添加被广泛应用于退化草地的恢复。但由于不同类型草地所处气候与群落组成的差异,对氮输入的响应可能不同。通过在藏北高原高寒草甸与高寒草甸草原设定长期氮添加梯度试验(对照, 25, 50, 100, 200 kg N hm~(-2) a~(-1)),来探讨氮输入对生物多样性与生产的影响,并估算不同类型高寒草地的氮饱和阈值。施氮对高寒草甸物种多样性指数无影响,而随着施氮量的提高高寒草甸草原植物物种数和多样性指数均逐渐降低。开始施肥前两年,随着施氮量提高高寒草甸地上生物量呈现逐渐增加趋势,随着施肥时间的延长地上生物量呈现先增加后降低的趋势。在高寒草甸草原随着施氮量提高地上生物量均呈现先增加后降低的趋势。随着施氮量提高,开始施氮前三年高寒草甸禾草植物地上生物量逐渐提高;随着施氮时间的延长,禾草和豆科植物地上生物量呈现先增加后降低的趋势。高寒草甸莎草植物地上生物量由施氮开始时的逐渐增加转变为先增加后降低趋势,最后变为逐渐降低的趋势,这说明施氮不利于莎草植物的生长。施氮只在施肥第四年显著提高杂草植物地上生物量。高寒草甸草原呈现不同的规律,开始施氮前三年随着施氮量提高,禾草植物地上生物量呈现先增加后降低的趋势;随着施氮时间的延长,禾草地上生物量逐渐提高。莎草和杂草植物地上生物量呈现先增加后降低趋势。利用对氮输入响应最敏感的植物功能群禾草生物量估算的高寒草甸和高寒草甸草原的氮饱和阈值分别是109.5、125.8 kg N hm~(-2) a~(-1),这说明高寒草甸氮敏感性显著高于高寒草甸草原。由此可见,未来氮沉降增加会对不同类型高寒草地产生不同的影响,在不同类型高寒草地进行施肥恢复时也应将氮饱和阈值的差异考虑在内。     

长期不同施氮水平对草原植物群落结构的影响

为探讨施氮对贝加尔针茅草原植物群落结构的影响,该研究于内蒙古贝加尔针茅草原设置不同施氮水平0(N0)、15(N15)、30(N30)、50(N50)、100(N100)、150(N150)、200(N200)和300(N300)kg·hm-2·a-1,研究连续施氮9年后贝加尔针茅草原群落物种组成、重要值、多样性及生物量等指标对不同施氮水平的响应。结果表明:(1)长期施氮导致植物群落物种组成发生了明显的变化,在高浓度氮素添加量下群落物种数最低,但可显著提高优势种在群落中的重要值(P<0.05)。(2)长期施氮使贝加尔针茅草原植物多样性指数不同程度地降低,使优势度指数增加,其中N300添加水平效果最为明显(P<0.05)。(3)长期施氮使草原植被生产力(地上、地下生物量)整体呈先上升后下降的趋势,地上生物量在N100水平时出现峰值,地下生物量在N50水平时出现最大值(P<0.05),且根系分布具有明显的表聚特征(0~10 cm)。(4)RDA分析表明,寸草苔和狭叶柴胡地上生物量与土壤pH呈显著正相关关系(P<0.05);展枝唐松草和二裂委陵菜地上生物量与土壤有机质含量呈显著正相关关系(P<0.05)。研究认为,长期不同施氮水平均可改变贝加尔针茅草原群落物种组成,降低物种多样性,对植物群落结构有着明显的影响。     

短时高温对绿豆象各虫态生长发育的影响

【目的】为明确短时高温对绿豆象Callosobruchus chinensis (L.)各虫态及其后虫态生长发育与繁殖能力的影响。【方法】以27℃饲养的绿豆象为对照,在30、33、36、39、42和45℃条件下分别对绿豆象卵、幼虫、蛹和成虫进行3 h的短时高温处理。【结果】短时高温对绿豆象卵的孵化率、幼虫的化蛹率和蛹的羽化率均有显著影响,但对卵和幼虫的后续发育影响不显著;幼虫耐高温的能力最强,经短时高温处理后化蛹率均在90%以上;蛹经45℃短时高温处理后虽表现出较高的羽化率,但羽化后成虫的寿命和产卵量均显著降低。卵期、幼虫期和成虫期绿豆象对短时高温的耐受性均有性别差异,其中,卵期和蛹期雄虫耐热性强于雌虫,成虫期雌虫强于雄虫。短时高温处理对绿豆象成虫的繁殖能力影响显著,经45℃处理后成虫的产卵量为32.30粒/头,显著低于对照。【结论】39℃以上的短时高温对绿豆象处理虫态及雌雄性别比有明显的影响,对其后虫态发育的影响仅见高温处理蛹后导致成虫繁殖能力下降。     

施钾对苜蓿上牛角花齿蓟马产卵选择、生长发育、 成虫寿命和繁殖力的影响

【目的】为了探讨施钾对苜蓿上牛角花齿蓟马Odontothrips loti的产卵选择、生长发育、成虫寿命和繁殖力的影响,明确施钾苜蓿叶片营养物含量与牛角花齿蓟马生命参数的关系。【方法】在不同钾量(40, 60, 80和100 mg/kg)处理下(以不施钾作为对照),观察记录牛角花齿蓟马在紫花苜蓿品种甘农3号Medicago sativa cv. Gannong No. 3叶片上的产卵量,幼期各龄期发育历期和存活率以及二代成虫的寿命和繁殖力,同时测定不同施钾量下苜蓿叶片的可溶性糖、游离氨基酸及钾含量。【结果】随着施钾量的增加,牛角花齿蓟马在苜蓿叶片上的产卵量(粒/复叶)先降低后升高,在60 mg/kg钾处理降幅最大,较对照降低了45.58%;卵孵化率和1-2龄若虫的存活率变化不显著,但3-4龄若虫的存活率和幼期总存活率显著下降,分别在100 mg/kg 和80 mg/kg钾处理下降幅最大,较对照分别下降了54.36%和48.48%。不同施钾量下苜蓿叶片上牛角花齿蓟马卵和1-2龄若虫发育历期无显著变化,3-4龄若虫及幼期总发育历期均延长;牛角花齿蓟马二代成虫的繁殖力均显著下降,成虫寿命显著缩短(40 mg/kg钾处理除外)。施钾后,苜蓿叶片可溶性糖含量、钾含量和糖氮比增大,游离氨基酸含量减少。相关关系分析表明,苜蓿叶片钾含量与牛角花齿蓟马幼期总存活率和成虫繁殖力无显著相关性,而苜蓿叶片可溶性糖含量和糖氮比均与3-4龄若虫存活率和繁殖力极显著负相关,与幼期总存活率呈显著负相关。【结论】施钾苜蓿对牛角花齿蓟马成虫产卵产生显著的排趋性;施钾提高了苜蓿叶片的可溶性糖含量及糖氮比,不利于若虫的生长发育,并使成虫寿命缩短、繁殖力下降,对牛角花齿蓟马产生了显著的抗生作用。     

不同水深养殖栉孔扇贝的形态测量学研究和比较

为了探究远岸深水海区和近岸浅水海区养殖的栉孔扇贝(Chlamys farreri)形态上的差异, 运用传统形态测量学和几何形态测量学的方法, 对来自近岸浅水海区(15 m水深)和远岸深水海区(30 m水深)底栖养殖的2龄栉孔扇贝进行形态测量学研究和比较分析。结果表明: 深水养殖的栉孔扇贝的壳高(SH)、壳长(SL)和壳宽(SW)都极显著大于浅水养殖的栉孔扇贝(P<0.01); 通过界标点(Landmarks)和半界标点(Semi-landmarks)的方法, 及广义普鲁克分析(GPA)、主成分分析(PCA)和典型变量分析(CVA), 结果表明深水养殖的栉孔扇贝的整体壳形尺寸大于浅水养殖的栉孔扇贝, 除去尺寸大小因素后两者的壳耳和壳体扇形边缘存在显著差异。文章为栉孔扇贝深水养殖的选育和增养殖工作提供基于形态学研究的理论依据, 同时比较分析了传统形态测量学和几何形态测量学的原理和分析方法, 为研究生物体形态差异时选择合适的研究方法提供新参考。     

翻压山黧豆绿肥与氮肥减施对水稻生长及其养分吸收与产量的影响

为探明种植翻压山黧豆绿肥与减施氮肥下的水稻生产潜力,通过3年田间定位试验,设置冬闲+不施肥(NF)、山黧豆绿肥(GM)、冬闲+常规氮肥(100%N,CK)、山黧豆绿肥+80%常规氮肥(GM+80%N)、山黧豆绿肥+70%常规氮肥(GM+70%N)、山黧豆绿肥+60%常规氮肥(GM+60%N)6个处理,研究不同处理对水稻生长、养分吸收及产量的影响。结果表明：(1)与CK相比,翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理均能够显著提升水稻株高、增加水稻分蘖数、提高水稻干物质积累量,其中以GM+70%N施肥处理提升效果最为明显。(2)GM+70%N施肥处理下,不同生育时期水稻株高、有效分蘖数分别较对照常规施肥(100%N)提升了13.32%~ 15.73%和33.98%~59.47%,水稻干物质积累量提高了23.19%~144.18%,且随着生育时期的推进增加速率依次降低。(3)种植翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理下水稻产量均有所提高,其中GM+70%N和GM+80%N处理显著提高,增产分别达13.84%,7.25%,且GM+70%N处理下水稻植株和籽粒养分吸收更为全面。研究发现,种植翻压山黧豆并适量减施氮肥能有效促进水稻生长和养分的吸收积累,显著提高水稻产量,说明翻压山黧豆绿肥可替代稻田30%~40%的氮肥施入量,并可在避免水稻旺长的同时实现水稻高产,是四川水稻种植较好的耕作措施。     

辽西北沙地苹果-大豆间作对土壤养分和微生物量分布的影响

为了解辽西北沙地果农间作系统中土壤养分及微生物量分布特征,选取研究区具有代表性的苹果(Malus pumila)-大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,对间作系统0~60 cm土层、0~300 cm水平距离范围内的土壤养分和微生物量进行了测定,并与大豆单作、苹果单作进行对比。结果表明:辽西北沙地苹果与大豆间作系统中土壤养分十分匮乏,全氮、碱解氮、有效磷极缺乏;在水平方向上,随距苹果树距离的增加,间作系统中土壤有机质、碱解氮、全磷、有效磷总体上呈现先降低再升高后趋于平稳的变化规律;各养分竞争激烈区位于果树带区[0,100 cm);在垂直方向上,苹果与大豆间作系统各土壤养分均表现出表聚性,表土层(0~20 cm)土壤养分含量显著高于深土层(20~60 cm);土壤微生物量碳、氮在果树带区及表土层含量高,且在该区域细菌数量高;间作与单作各土壤养分、微生物量在表土层差异较大,差异性随土层加深而缩小,间作系统除碱解氮外对土壤养分表现为负效应,不能满足间作系统对土壤养分的需求,尤其对土壤氮素、磷素竞争需求量较大。综上所述,辽西北沙地苹果-大豆间作系统中存在明显的竞争关系,竞争激烈区域位于果树带区,应在此处加强氮肥和磷肥施加。