黄土高原子午岭天然林与刺槐人工林地土壤干化状况对比

详细调查和对比分析了子午岭(富县)天然林地和人工林地土壤水分状况和植被状况,发现天然林地水分亏缺不严重,只在浅层形成了轻度亏缺,并在雨季后能得到及时的恢复;同时这种亏缺并没有影响到天然植被的发育与演替。人工林地土壤水分则亏缺明显,深层亏缺尤为严重,土壤含水量最低平均达到5.90%,已接近凋萎湿度,且这种水分亏缺严重影响了人工林的生存和发展,部分林地已出现了明显的衰退迹象。在此基础上,说明了天然林地土壤水分状况明显优于人工林地的原因是天然林在林分结构上形成了典型的“乔-灌-草”复层稳定的空间层片结构,具有很强的自我调节能力,使天然林在物种的组成成分上逐渐向喜干物种方向发展,以适应气候旱化的总趋势;而人工林则因其结构简单,物种单一,自我调节能力差,在连续干旱的条件下因植被对土壤水分的过度消耗,形成了严重程度不一的土壤干化层。同时,从天然植被的自然水分状况入手,提出了“林地稳定土壤持水量”的概念,来界定土壤干化现象:依据土壤水分的亏缺现状初步将干化程度分为轻度干层(8%～10%)、中度干层(6%～8%)和严重干层(<6%)3个等级;依据土壤水分的补偿深度又将其划分为临时性干层和持续性干层。研究认为,当前人工林地的土壤水分出现严重亏缺而形成土壤干化层是人为不合理经营造成人工林群落林分结构不完善的结果,如果人为干预适当,能创造出类似于天然植被的生存条件,人工植被完全有可能得到正常的生存和发展。     

黄土高原旱地长期种植作物对土壤微量元素形态和有效性的影响

在长期定位试验的基础上,用连续浸提方法对土壤微量元素进行形态分级,研究了长期种植作物条件下黄土高原旱地土壤中微量元素的形态组成及其在不同土壤组分间的分配特征,探讨了种植系统对土壤微量元素有效性的影响。土壤中有效态微量元素含量的剖面分布除与土壤中微量元素的全量有关外,还与不同的种植系统有关。各种植系统有效锌和有效铜含量均低于休闲土壤,有效锌以小麦连作和苜蓿连作降低最多,有效铜以小麦连作和粮豆轮作降低最多。小麦连作系统40 cm以上土层土壤有效锰含量和休闲土壤接近,40~100cm土层低于休闲土壤,苜蓿连作和粮豆轮作整个剖面土壤有效锰含量均有所增加。各种植系统40cm以上土层土壤有效铁含量均高于休闲土壤,40~100cm土层土壤有效铁分布趋势相同,其含量均随土层深度的增加而增加,并且小麦连作低于休闲土壤,粮豆轮作高于休闲土壤,苜蓿连作与休闲相近,这些结果表明长期种植作物可以显著改善土壤锰素营养和铁素营养状况。苜蓿连作和小麦连作使锌和铁从矿物态向有机结合态转化,增加了土壤有效锌和有效铁的储备,粮豆轮作系统各形态锌低于休闲土壤,并且土壤中锌的总贮量有所减少;各种植系统土壤氧化物结合态铁在耕层增加,在古耕层降低,这也表明种植作物可以活化深层土壤难溶态铁。长期种植作物使耕层土壤各形态铜含量降低,粮豆轮作和小麦连作系统古耕层土壤各形态铜含量较休闲土壤有所增加。3种种植系统碳酸盐结合态、氧化物结合态和有机结合态锰含量均有不同程度的下降,且耕层土壤交换态、碳酸盐结合态和有机结合态锰高于古耕层,氧化物结合态和矿物态锰含量低于古耕层。     

高等植物对环境胁迫的适应与其胁迫信号的转导

高等植物适应环境胁迫有多种水平与尺度的生理与生化方式,但其本质却是分子水平的基因时空表达与调控,它又受到胁迫信号转导途径的多重调控与影响。环境胁迫的主要形式是冷害、干旱、盐碱胁迫与UV-B辐射等,而它们又是影响高等植物生长、发育、繁殖等重要过程的生态因子,同时也是作物高效生产必需重视的因素,对其与植物相互作用的分子机理的认识有重要理论意义与实践意义。从细胞与组织和器官水平获得的分子生物学规律,只有应用到个体,群体,及生态系统中才会更有生命力。如何将这些数据资料成为宝贵的永续资源是21世纪植物系统生物学面临的主要挑战之一。主要从农业生态环境角度阐述环境胁迫信号转导的分子生物学作用方式,新进展资料的整合并建立起它们的可能联系及本领域中存在的相关问题和可能的解决途径,为高效的农业生态可持续发展提供分子生物学方面的理论基础。     

土壤干旱条件下木质部汁液成分变化及其在根冠信号传递中的作用

介绍了植物木质部汁液收集方法和干旱条件下 ,蒸腾流中碳水化合物、蛋白质、pH等的变化 ,并对这些成分变化在根冠信号传递中的可能作用进行了讨论     

植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响

同小流域土壤侵蚀一样,小流域土壤氮素随洪流流失也受到植被覆盖度的影响,通常经过调整小流域内土地利用结构以达到控制水土流失。该研究以8.27 km2纸坊沟流域和1:400比例流域模型为研究对象,研究植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响。结果表明:在模拟降雨下,当流域植被覆盖度分别为60%、40%、20%和0时,流域模型铵态氮流失量分别为87.08、44.31、25.16和13.71 kg/km2,硝态氮为85.50、74.05、63.95和56.23 kg/km2,全氮为0.81、1.18、1.98和7.51 t/km2;在自然降雨下,1998年与1992年相比,全流域年土壤侵蚀量为1 086 t/km2和1 119 t/km2,氮素流失量为8 758.5和7 562.2 kg,减少了15.8%,其中农地减少了52.0%。流域对降水中的矿质氮具有过滤作用,硝态氮的过滤作用明显高于铵态氮。洪流泥沙中<20 mm微团聚体富集造成了泥沙有机质和全氮的富集。植被覆盖虽能有效地减少流域土壤侵蚀和全氮的流失,却能增加土壤矿质氮的流失。坡地退耕还林草可显著减少流域土壤氮素流失。     

半干旱区人工林草地土壤旱化与土壤水分植被承载力

近年来在黄土高原地区多年生林草地。出现了以土壤旱化为主要特征的土壤退化现象。退化土壤反过来影响植物的生长和发育,最终将导致植物群落衰败和生态系统的退化,从而影响到林草植被的长期稳定,经济效益和生态效益的持续稳定发挥,这已成为当前林草植被建设的重大问题之一。分析了土壤旱化现象与土壤干层的关系,探讨了土壤干层的划分标准。认为防止土壤旱化的主要措施就是控制林草地密度和生产力,而控制林草地密度和生产力的理论依据就是土地植被承载力。在黄土高原大部分地区植物吸收和利用的土壤水分主要依靠当地的天然降水。土壤水分是限制植物生长的决定因子,该类地区土地植被承载力实质上为土壤水分的植被承载力。作者定义土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷。它是指在较长时期内,在现有的条件下,当植物根系可吸收和利用土层范围内土壤水分消耗量等于或小于土壤水分补给量时,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。探讨了土壤水分植被承载力的确定方法和影响因素,认为凡是影响林草地土壤水分的补给和消耗,植物群落生长发育和植物水分利用效率的因素,包括地理位置、地形、气候、植被类型及其发育阶段,抚育管理措施都影响土壤水分植被承载力数值。开展土壤水分植被承载力研究对于林草地合理经营与管理具有重要意义。     

小麦籽粒灌浆特征及影响因素的研究进展

本文对小麦籽粒灌浆特征及影响因素研究进展进行了综述。小麦籽粒灌浆过程中,粒重的增长进程(即灌浆进程)呈“S”型变化趋势,目前通常用Logistic生长方程、Richards生长方程和三次多项式方程对该“S”型曲线进行模拟。这些方程中的参数,如灌浆持续期、最大灌浆速率、平均灌浆速率、最大粒重等均表征着一定的生物学意义,其中灌浆速率主要由遗传控制,灌浆持续期主要取决于环境因素。从现有文献看,灌浆速率是决定籽粒重量的关键性参数,而灌浆持续期与籽粒重量间的相互关系仍有待进一步研究。小麦开花时有相当数量的贮藏性物质以非结构碳水化合物形式贮藏在叶片、茎鞘和茎秆中,在籽粒灌浆期间分解并向籽粒转移,对籽粒重量的贡献率达1／3以上,描述物质转移的指标包括干物质转移量、干物质转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率等,小麦遗传特性、养分供应水平和气候条件均影响小麦灌浆期间的物质转移,如杂种小麦的干物质转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率均明显高于亲本,适量增施氮肥能够促进开花后营养器官贮存光合产物向籽粒中的运转,提高籽粒可溶性糖含量,灌浆期间受到干旱胁迫时,转移干物质对籽粒的贡献率明显增加;环境温度、光照、土壤水分和养分(特别是氮素)状况对小麦灌浆过程及相关参数有显著影响。过去虽然对小麦灌浆过程进行了大量卓有成效的研究工作,但是,在籽粒灌浆过程中收获指数的动态变化、植物营养调控对根冠关系、灌浆过程和物质转移的影响、田间个体和群体调控及不同高产栽培模式下灌浆过程及物质转移的差异、灌浆过程和物质转移与品质形成的相互关系等方面的研究资料比较缺乏;在灌浆过程中繁殖体大小等级结构的变化、蘖群中优势蘖穗籽粒灌浆特征与非优势蘖穗籽粒灌浆特征和物质转移的差异、不同穗位籽粒灌浆特征间的差异、灌浆过程与植物体氮素气态损失间的关系等领域的研究资料更加缺乏。而这些问题的研究,对进一步深入了解小麦灌浆过程,丰富小麦籽粒和品质形成理论,指导高产优质小麦育种,实现高产优质高效小麦栽培等具有十分重要的理论和实践意义。     

黄土高原北部人工灌草植被土壤干燥化过程研究

黄土高原北部水蚀风蚀交错区是典型的生态脆弱区,人工灌草植被土壤干燥化发生频繁。土壤干化层的形成影响生物小循环并削弱水文大循环,严重制约植被建设成效和区域生态稳定。为阐明人工灌草植被土壤干燥化过程,并确定适宜的种植年限,选择该区典型人工灌草植被—柠条和苜蓿为研究对象,分析两种植被土壤水分和地上生物量随生长年限的变化特征。结果表明:2—8年生柠条和1—7年生苜蓿对剖面土壤水分消耗强烈,并随生长年限呈快速下降趋势,9—12年生柠条和8—11年生苜蓿1.0—4.0 m剖面含水量分别降低至8.2%—9.0%和8.5%—10.5%之间,并处于相对稳定状态。4—5年生柠条地1—1.4 m开始产生干层,6年生柠条地干层深度达2.4 m,干层厚度为1.4 m;9—12年生柠条地干层深度超过4.0 m。2—4年生苜蓿地无干燥化;5年生苜蓿生长季末土壤干层深度达3.6 m,干层厚度为2.6 m,且7年生以后土壤干层的深度超过4.0 m。因此,为调控土壤干层,减少深层土壤干化的发生,建议柠条和苜蓿的生长年限分别不要超过6年和5年,其对应的地上最大干生物量分别为5050 kg/hm~2和1980 kg/hm~2。研究结果可为黄土高原北部生态脆弱区人工灌草植被管理与土壤干层调控提供科学依据。     

陕北黄土区生物结皮条件下土壤养分的积累及流失风险

分析了陕北黄土高原典型流域生物结皮的形成和发育对土壤养分的积累效应,同时对生物结皮条件下土壤养分的流失风险进行评价.结果表明：生物结皮生长发育后能够迅速增加结皮层及2 cm土层的养分含量,但对深层土壤影响较小;退耕0～20年间结皮层的养分含量与退耕年限之间的关系可用指数函数（y=a［b-exp(-cx)］）拟合,其中有机质、全氮和碱解氮在退耕20年间的增加速度变化不大,而全磷、速效磷和速效钾在退耕初期增加迅速,后期增加缓慢;自然发育生物结皮对土壤养分的年均净贡献量为：有机质50.15 g·m^-2、全氮1.95 g·m^-2、全磷0.44 g·m^-2、碱解氮164.33 mg·m^-2、速效磷9.64 mg·m^-2和速效钾126.21 mg·m^-2,人工培育条件下生物结皮发育更快,对养分尤其是速效养分的贡献速率更高;生物结皮条件下养分含量的提高增加了养分流失风险,尤其是养分随泥沙流失大幅度增加,生物结皮增加的养分中平均有39.06%随泥沙流失,仅有60.94%得以保留.总之,生物结皮可迅速、全面增加表层土壤养分,但同时会加大养分流失风险.尽管如此,土壤养分的净增加量仍相当可观,显示生物结皮具有较好的土壤养分积累效应.     

黄土高原半干旱草地封育后土壤碳氮矿化特征

土壤有机碳和全氮的分布与矿化是退化草地封育后土壤生态效应研究的重要内容和指标。结合野外调查和室内培养实验,研究了半干旱黄土区不同封育年限草地土壤有机碳和全氮的含量变化及其矿化特征。结果表明,封育对半干旱黄土区退化草地土壤有机碳和全氮的影响主要体现在0-40 cm土层封育超过17a后,封育年限的影响逐渐减弱。封育显著增加了土壤有机碳矿化速率和C_(min)/C_0封育对有机碳矿化速率的影响与封育年限和土层深度无关,而对C_(min)/C_0的影响则与封育年限和土层深度有关。封育显著提高了0-40 cm土层土壤氮素矿化速率,但是降低了40-80 cm土层土壤氮矿化速率,并且降低了080 cm土层N_(min)/N_0。碳氮矿化速率与有机碳和全氮之间显著相关,而与碳氮比之间的相关性较小。这些结果表明,退化草地封育后土壤碳氮元素的转化主要受土层深度、封育年限以及土壤碳氮含量的影响。