淋洗与植物作用耦合对盐渍化土壤的改良效应

以甘肃秦王川引大灌区盐渍化土壤为背景,以当地5种耐盐植物为材料,采用根袋法盆栽试验动态研究了淋洗结合植物种植对盐渍化土壤改良的效应。结果表明:与种前相比,单纯的淋洗作用对土壤pH值影响不大,而淋洗结合植物种植明显降低了土壤pH值,且根际土壤pH值小于非根际土壤的,5种耐盐植物中霸王根际土壤pH值降低幅度最大,达0.6个单位。K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Cl-和SO2-4在5种植物根际土壤中均有不同程度的富集,富集程度因物种的不同而不同,随培养时间的延长而呈波动状态。5种供试植物和对照组土壤中的6种主要的可溶性盐分离子随淋洗次数和培养时间的延长呈下降趋势。在培养120d后,单纯淋洗的土壤中K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Cl-和SO2-4的含量相比种前平均分别降低了33.3%、26.1%、35.6%、32.5%、35.5%和36.3%,植物吸收带走的上述各离子的含量平均分别占种前的46.2%、8.1%、30.2%、7.2%和21.6%,其中霸王吸收带走的盐分离子最多,而淋洗结合种植植物的土壤中上述各离子的含量与种前相比平均分别降低了67.25%、63.73%、83.8%、67.5%、81.55%和78.46%,由此可见,淋洗结合植物种植的脱盐效果优于单纯淋洗,且土壤中主要的盐分离子Na+、Cl-和SO2-4的含量降低幅度最大,通过计算得出,在Cl-、SO2-4和Na+减少的总量中还有37.73%的Na+、38.22%的Cl-和35.14%的SO2-4的减少量是由植物根系的物理化学作用机制引起的。     

耕作方式对绿洲灌区农田土壤有机碳及其分布的影响

依托自2005年开始的田间定位试验,分析了传统平作(CT)、垄作沟灌(FRB)、固定道垄作(PRB)和固定道平作(ZT)4种耕作方式下绿洲灌区农田0～90 cm土层中土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)含量和微生物生物量碳(SMBC)及其分布特征.结果表明: 4种耕作方式下土壤TOC、POC和SMBC在土壤剖面中的垂直分布特征相似,有机碳含量随着土层深度的增加而递减,且处理之间差异逐渐减小.PRB可显著提高TOC、POC含量和SMBC,不同耕作方式下各土层有机碳含量表现为PRB>ZT>FRB>CT.与CT相比,0～10 cm土层中PRB、ZT和FRB处理TOC含量分别增加11.1%～24.8%、9.1%～18.7%和7.8%～8.2%,POC含量分别增加24.1%～26.5%、17.3%～18.7%和-8.2%～10.8%,SMBC分别增加20.5%～28.3%、10.4%～15.2%和3.5%～3.7%.TOC对POC具有明显促进作用.PRB能显著增加土壤POC分配比例,增加有机碳积累.     

盐碱地生境中丛枝菌根真菌多样性与功能变化特征

丛枝菌根(AM)真菌广泛分布于土壤生态系统中,是土壤生物重要的功能组分,对促进土壤演化、保持土壤健康与可持续生产力具有不可替代的作用.盐碱地属于特殊生境之一,在人类活动对自然界的影响、硫和氮沉降增大、臭氧增加、温室效应增强、气候异常、外来生物入侵等一系列因素影响下,盐碱土壤的盐渍化、土壤生物多样性与功能也必然随之变化,进而影响到农林牧业生产和生态系统生产力的可持续发展.在简要介绍全球变化背景下盐碱地面积与次生盐渍化变化特点的基础上,重点综述了盐碱地生境中AM真菌多样性及其功能的变化特征;分析了影响AM真菌多样性与功能的因子及其变化特点,旨在为进一步探讨全球变化背景下盐碱地生境中AM真菌的地位、角色和作用,为有效修复盐碱地农田生态系统提供新的思路和途径.     

绿洲灌区典型种植模式的水热利用与碳排放和能值分析

合理的种植模式可以提高资源利用效率,降低农业生产的生态环境风险,实现资源节约和增产增效的目的.本文运用能值分析的理论和方法,从资源利用、碳排放、经济效益、能值自给率和净能值产出率等方面对干旱灌区典型种植模式的生产效应进行综合分析与评价,以期为建立减投、减排、高产高效、可持续农田高效生产模式提供理论与实践依据.结果表明:集成免耕秸秆覆盖还田及地膜再利用的高效间作生产模式(NTSI)具有明显的增产效应,与地方传统间作(CTI)和单作玉米(CTM)相比,分别增产13.5%～16.9%和13.8%～17.1%.NTSI较CTI模式水分利用效率和光能利用率分别提高12.4%～17.2%和6.1%～8.1%.高效NTSI模式可降低系统碳排放、提高碳排放效率,与CTI和CTM相比,碳排放总量分别降低618～895和1804～2002 kg·hm^-2,降低幅度分别为12.1%～16.4%和28.6%～31.0%;相反,碳排放效率分别提高29.3%～40.1%和58.9%～71.4%.高效NTSI模式具有明显的资源减投潜力,与CTI和CTM相比,总投入分别降低1424～1431和501～1547 元·hm^-2,减投比例分别为12.6%～13.6%和4.9%～14.6%;总产值分别提高11.2%～11.8%和24.4%～36.3%(增加4309～4603和8439～11057元·hm^-2);纯收益分别增加19.6%～22.4%和40.1%～57.7%(增多5740～6027和9544～11558元·hm^-2).因而,NTSI模式具有较高的产投比和单方水效益,与CTI和CTM相比,产投比分别提高27.9%～29.0%和40.5%～45.6%;单方水效益提高幅度分别达到19.9%～23.2%和27.7%～39.3%.高效NTSI模式能值自给率达到57.2%,较CTI和CTM生产模式分别提高4.0%和12.2%,NTSI模式净能值产出率达到0.173,较CTI高10.0%,但比CTM低11.7%.从资源利用、碳减排、经济效益、可持续发展角度综合考虑,集成免耕秸秆覆盖还田及地膜两年利用的高效小麦间作玉米模式具有较高的经济活力,农业系统整体功能较好,运转效率较高,能值回报率较高,是适用于干旱绿洲灌区的资源减投、减排、高产高效的种植模式.     

氮、磷、钾肥不同用量对花生生理特性及产量品质的影响

在田间条件下研究了氮、磷、钾肥不同用量对花生叶片生理特性及产量品质的影响.结果表明:与不施肥处理相比,花生分别单独施用氮、磷、钾肥可提高叶片叶绿素、可溶性蛋白质含量和光合速率,增加SOD、POD和CAT活性,降低MDA积累量,以施N300～450kg.hm-2、施P5O2150～225kg.hm-2、施K2O300～450kg.hm-2的效果最显著;对叶片光合性能的改善,氮肥的作用主要在前期,磷在中后期,钾肥前后期比较一致.施肥可显著提高花生荚果产量,随施氮量的增加花生产量显著提高,施磷、钾肥以中等施肥量(P5O2150kg.hm-2、K2O300kg.hm-2)花生产量最高,钾肥的增产作用大于氮、磷肥.少量施用磷、钾肥(P2O575kg.hm-2、K2O150kg.hm-2)可显著增加花生籽仁蛋白质和脂肪含量,少量施用氮肥(N150kg.hm-2)可显著增加蛋白质含量,大量施用氮肥(N450kg.hm-2)才可显著增加脂肪含量;磷肥对提高籽仁蛋白质和脂肪含量效果明显,氮肥对增加蛋白质含量作用较大,钾肥主要提高了可溶性糖含量.施用氮、磷、钾肥可增加花生籽仁的赖氨酸、蛋氨酸和油酸、亚油酸含量,提高油酸/亚油酸比值,从而改善花生营养品质,延长花生制品的货价寿命.     

试论三峡工程对农业生态系统的影响

本文探讨了三峡工程对长江流域农业生态系统的影响。这些影响可分为2类:(1)淹没土地,移民搬迁,在已脆弱的库区生态环境中又增加了环境压力,属突变性;(2)随着水文水势的改变,可增加中下游地区低洼稻田的沼泽化与潜育化潜在威胁,三角洲地区土壤盐渍亦有加重趋势。为此,需封山育林,保水保土,合理安排农林用地,强化治水改土,以及防治土壤沼泽化潜育化等措施,方能改善流域生态系统,提高土地承载能力。     

盐渍化土壤根际微生物群落及土壤因子对AM真菌的影响

为探明盐渍化土壤影响下AM真菌与根际土壤间的关系,试验选取宁夏碱化龟裂土、草甸盐土、盐化灌淤土3种类型4个样地上典型植被群落,测定了植物根际土壤养分含量、微生物群落结构、AM真菌侵染率以及孢子密度。结果显示:盐渍化土壤根际微生物碳源利用类型显著不同,对芳香类化合物的代谢能力整体较弱;红寺堡草甸盐土上微生物优势群落为氨基酸代谢类群,惠农盐化灌淤土为多聚化合物代谢群,西大滩碱化龟裂土为碳水化合物代谢群。AM真菌孢子密度与微生物碳源代谢群间的关系比较复杂。其中,惠农样点根际土壤孢子密度与多聚化合物微生物代谢群呈显著正相关,西大滩地区孢子密度与碳水化合物微生物代谢群呈显著正相关。土壤有机质、全盐、全氮、碱解氮等土壤肥力因子及土壤中的HCO-3、Na+、Cl-等盐基离子含量能解释AM真菌孢子密度与土壤环境因子之间相互关系的大部分信息。较高的HCO-3浓度促进了AM真菌侵染率的提高,但高盐浓度下Na+和Cl-降低了菌根侵染率。土壤对AM真菌孢子密度、侵染率的影响因土壤盐分组成类型的不同而异。研究结果为深入了解AM真菌多样性,促进宁夏盐碱地的合理开发与利用提供了理论依据。     

盐渍化灌区土壤盐分的时空变异特征及其与地下水埋深的关系

土壤盐分空间变异特征和地下水埋深状况是指导灌区合理用水和防治土壤盐碱化的重要依据。运用经典统计学和地质统计学方法,结合GIS技术,分析了河套灌区沙壕渠灌域0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm土壤EC值的空间变异特征及地下水埋深对土壤盐分分布的影响。结果表明:沙壕渠灌域土壤盐分Cv值在不同灌溉时期和不同土壤深度均大于36%,表现为强变异特征;各灌水时期和不同土壤深度土壤EC值均表现为中等强度的空间自相关性,表层0-20 cm土壤空间自相关程度最高;秋浇前不同层次土壤EC值的空间分布在灌域内从南到北呈增大趋势,秋浇后土壤含盐量的高值区在西北部或东北部;土壤盐分受地下水埋深影响显著,灌域内地下水埋深南深北浅,土壤盐分随地下水埋深的增大而减小,二者之间满足指数关系。因此,应采取合理措施控制地下水埋深,防止区域土壤盐渍化加剧。     

不同土壤深度对宁夏石嘴山盐碱地细菌菌群多样性的影响

宁夏自治区是我国受到土壤次生盐渍化危害的重点区域,然而对该地区盐碱化形成机制及影响因素的研究资料较少。在宁夏石嘴山地区采集土壤样本,采用基于16S rRNA的PCR-DGGE技术对不同深度土壤的细菌群落多样性和优势种群进行分析,以期从土壤生态角度探索该地盐渍化成因及改良措施。带谱相似性和UPGMA聚类结果表明,表层(D20 cm)土壤和底层(D80 cm)土壤样本中细菌菌群相似程度较高;而中间层(20 cmD80 cm)土壤样本中细菌菌群相似程度很低。多样性指数分析显示,随着地层深度的增加,菌落的丰富度和多样性均趋于下降;而均匀程度变化幅度不大。对其中5个优势条带进行测序比对的结果表明,该地区土壤可识别优势细菌菌群为变形细菌门Proteobacteria和拟杆菌门Bacteroidetes,但大部分条带未可识别。结果表明该地区盐碱土壤中的细菌菌群多样性程度较高,且优势菌群不尽相同;土壤深度与细菌菌落多样性在一定程度上存在线性关系。为深入研究次生盐渍化土壤的形成机制以及影响因素提供理论参考。     

准噶尔盆地植被与土壤盐渍化关联性变化趋势分析

准噶尔盆地作为北疆地区主要的气候单元其环境变化会影响北疆地区整体的的生态环境变化。植被作为衡量区域生态环境的重要指标直接反映了准噶尔盆地的生态状况,近年来受到全球气候变化的影响准噶尔盆地地区气候格局发生改变,盆地相比于往年降水和气温明显升高,这种改变影响了盆地的植被变化同时也会在部分地区诱发土壤盐渍化灾害。土壤盐渍化是我国西北地区常见的导致植被退化的因素,其生成原因与地形和气候因素有关。为了探究准噶尔盆地植被变化与土壤盐渍化的关联性,基于2002-2019年生长季MOD09A1遥感影像数据,利用最大值合成法、Mann-Kendall趋势分析,Hurst趋势分析法、相关性分析等方法对准噶尔盆地植被和土壤盐渍化变化趋势以及两者的关联性进行了分析。结果表明,受区域降水和气温升高的影响,近20年来准噶尔盆地生长季植被整体呈增加趋势,各季节增加区域面积占比为63.50%-90.93%,平均为77.98%。土壤盐渍化呈减少趋势,各季减少区域面积占比为46.50%-86.78%,平均为70.68%。在地形低洼、排水不畅的区域土壤盐渍化程度加重,植被因盐分胁迫导致衰退,植被减少及巨大的蒸发降水比使得该地区土壤进一步变干,湿度降低。关联性分析结果表明各季植被与土壤盐渍化的变化中呈显著负相关的区域面积占比为37.36%-57.83%,平均为51.75%。Hurst趋势预测结果表明,当前植被和土壤盐渍化两者呈显著性变化的区域未来预测与当前变化方向相同,两者呈一般性变化的区域未来预测与当前相反。研究有助于在全球气候变化背景下了解准噶尔盆地近年来生态环境变化,结果为区域生态环境的可持续发展提供参考。