CO2浓度和磷对不同种植方式玉米大豆生长效应研究

通过顶置光源植物生长室控制380和760 μmol·mol-1 2个CO2浓度水平,研究了磷缺乏与正常供磷条件下,CO2浓度升高对玉米/大豆间作、玉米单作和大豆单作3种种植模式下作物株高、茎粗、叶面积及干物质积累的影响.结果表明:(1)CO2浓度升高能显著增加单/间作玉米、大豆的株高、茎粗、叶面积、根干重、地上部干重及总干重.(2)CO2浓度升高对供磷水平下单、间作玉米大豆的株高、茎粗、叶面积及干物质积累量增加的正效应均大于缺磷处理.(3)两种CO2浓度下,间作大豆与单作大豆生长差异不显著,而间作玉米较单作玉米有明显的生长优势,且供磷和CO2浓度的升高均能够促进这种优势.     

黄土高原不同土壤结构体有机碳库的分布

根据不同植被类型和土壤类型,分别从黄土高原不同地域分层（0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm）采集22个土壤剖面样品,研究土壤有机碳库在不同结构体中的分布特征.结果表明,所有结构体,从表层向下有机碳含量和贮量皆呈递减趋势;而各土层,从＞5 mm、2～5 mm、1～2 mm到0.25～1 mm结构体有机碳含量呈递增趋势,而从0.25～1 mm到＜0.25 mm呈下降趋势,以0.25～1 mm结构体中有机碳含量最高.由于不同大小结构体所占比例不同,因此不同结构体中的有机碳贮量与含量并不完全一致：从＞5 mm、2～5 mm到1～2 mm结构体中有机碳贮量呈递减趋势,而从1～2 mm、0.25～1 mm到＜0.25 mm呈递增趋势,以1～2 mm结构体有机碳贮量最低.有机碳含量除土垫旱耕人为土在＜0.25 mm结构体中最大外,干湿砂质新成土、黄土正常新成土和简育干润均腐土在0.25～1 mm结构体中最高;但有机碳贮量在干湿砂质新成土和黄土正常新成土中以＜0.25 mm结构体所占比例最大,在简育干润均腐土和土垫旱耕人为土中以＞5 mm结构体所占比例最大.在不同植被下有机碳含量、贮量不同,表现为自然林地＞裸地＞人工林地＞农地.     

植物冠层与大气氨交换的研究进展

对植物与大气间NH3交换的研究进展进行了综述。大量研究表明,植物冠层能够与大气进行NH3交换．交换的大小和方向取决于细胞间隙与大气NH3分压的差异,即NH3补偿点。大部分农田植物的NH3补偿点大致在1～6nmol NH3／mol air范围内;在自然条件下,NH3补偿点可能接近气孔下腔中的NH3分压,也可能接近大气中的NH3浓度;生长在低氮输入生态系统(如沼泽地和森林)中植物的NH3补偿点几乎为零。当外界大气NH3浓度低于补偿点时,生长的植被会释放NH3：否则,植被就会吸收NH3。影响NH3补偿点的因素主要包括叶温、光照强度和空气湿度等环境因素以及质外体pH、光呼吸速率及谷氨酰胺合成酶活性等内部因素。在植物生长前期,与大气间的NH3交换以吸收为主。后期则以释放为主。植物吸收或释放NH3的大小．因研究者、试验材料和试验条件等不同而有很大差异。植物地上部分对NH3的吸收途径主要有2条,一是通过表皮层吸收;一是通过气孔吸收．通过表皮层吸收的NH3占气态NH3吸收的3％,不是主要吸收途径;NH3吸收丰要通过气孔进行,其吸收量和吸收速率取决于气孔导度、温度及光照等。目前对植物NH3释放机理的解释主要是光呼吸氮循环途径和植物衰老时的蛋白质降解途径．但有关光呼吸氮循环途径在植物体NH3挥发中的作用远末搞清。当前国内、外研究重点主要集中在植物与大气间NH3、交换的方向、强度、NH3补偿点及其影响因素,植物与大气间发生NH3交换的生理机制,人气NH3浓度增加对植物代谢和生理特征的影响等方面,而忽视了对植物生态学特征、源库特征、根系分泌物、养分利用效率和不同植物种群间竞争的影响。因此．进一步深入研究植物与大气间NH3交换。不仅可以丰富植物氮素营养理论,而且也具有十分重要的环境和生态学意义。     

半湿润农田生态系统长期施肥对土壤团聚体中有机氮组分的影响

通过对黄土高原半湿润农田生态系统25年的田间肥料定位试验,研究了长期不同施肥模式对土壤有机氮组分及其在各级团聚体中分布的影响.结果表明:长期施肥对水解氨态氮、水解未知氮在土壤各级团聚体中分布的影响最大,对氨基酸态氮的分布有一定影响,而对氨基糖态氮分布的影响较小.长期施用化肥和有机肥能有效地影响水解氨态氮和水解未知氮与团聚体的结合作用,而氨基糖态氮在土壤氮循环转化过程中具有较强的稳定性.长期施肥条件下土壤水解全氮与有机碳、全氮以及团聚体分形维数均呈极显著正相关,其r分别为0.942,0.981,0.910(P<0.001),说明土壤有机氮组分对土壤团聚体的形成和性质具有显著影响.相关分析表明,土壤全氮或有机质对1～2mm和0.25～1mm土壤团聚体中各有机氮组分的影响较大.     

大气CO2浓度倍增和施氮对冬小麦光合及叶绿素荧光特性的影响

采用开顶式气室,通过土培盆栽实验研究了不同大气CO2浓度(背景空气浓度375μmol·mol-1和倍增浓度750μmol·mol-1)和氮素水平(不施氮和施氮0.25 g/kg)下两个冬小麦品种(小偃6号和小偃22)主要生育期(拔节、孕穗、扬花、灌浆期)叶片叶绿素含量和荧光动力学参数的变化.结果显示,与背景CO2浓度相比,在不施氮条件下大气CO2浓度倍增处理的小麦叶片出现明显的光合下调现象,而施氮时变化不明显;同时,CO2浓度倍增后小麦各主要生育期叶片叶绿素含量均有不同程度地下降,荧光参数初始荧光(F0)值明显提高,最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、最大光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)值均显著降低.施氮可提高冬小麦各个时期叶片叶绿素含量、Fm、Fv、和Fv/F0值,降低F0值;不施氮条件下,大气CO2浓度倍增对冬小麦各主要生育时期叶绿素含量和荧光参数的影响明显,而施氮后影响微弱.研究表明,大气CO2浓度升高对冬小麦光合速率、叶绿素含量和光系统Ⅱ(PSⅡ)的光合电子传递和潜在活性具有一定抑制作用,通过施氮可以有效地缓解其负面效应.     

覆膜对春小麦农田微生物数量和土壤养分的影响

研究了黄绵土区不同覆膜时期对旱作麦田土壤微生物数量及其与土壤碳、氮、磷含量的关系。丰水的 1 999年 ,土壤微生物数量增长早 ,延续时间长 ,覆膜 60 d微生物数量最高 (3 3 .93 8× 1 0 6 /g dry soil) ,其次为全程覆膜 (3 2 .2 5 9× 1 0 6 ) ;干旱的 2 0 0 0年微生物平均数量只有 1 999年的 3 6.5 % ,在后期有一定降水后微生物数量才出现高峰 ,以全程覆膜数量最高(1 4.83 6× 1 0 6 ) ,覆膜 60 d次之 (1 1 .5 2 9× 1 0 6 )。 1 999年各类群微生物数量同土壤有机碳之间均呈显著或极显著负相关。2 0 0 0年相关系数几乎全面下降 ,氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌 ,甚至微生物总量同土壤有机碳之间都已不再显著相关。 1 999年土壤全氮同氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、解磷细菌及微生物总量均呈显著或极显著负相关 ,2 0 0 0年只与氨化细菌、亚硝化细菌、微生物总数显著负相关。土壤速效磷含量在 1 999年与解磷细菌显著负相关 ,而在 2 0 0 0年相关已不再显著。两年试验结束后 ,全程覆膜处理有机质下降 2 1 .2 % ,覆膜 60 d处理下降 1 7.2 % ,覆膜 3 0 d和不覆膜处理下降相对较小 (4 .3 %和 6.7% )。由于施用化肥 ,土壤全氮有明显升高。速效磷在 1 999生长季和随后的休闲期都有升高 ,在干旱的 2 0 0 0     

半干旱黄土高原地区春小麦地膜覆盖研究概述

在黄土高原半干旱地区春小麦上进行的地膜覆盖试验表明,地膜覆盖通过改善耕层土壤生态环境条件,即通过改善水,热状况,活化土壤养分,对提高水分和养分利用效率,实现粮食增产具有重要作用,但近年来在生产实践和科学实验中发现,不合理的长期全生育期地膜覆盖,因在作物生长前期和中期覆膜作物较不覆膜作物生长好,覆膜作物在生长期水分蒸腾损失严重,土壤水分的蒸散（蒸发＋蒸腾）损失远比不覆膜土壤严重,在作物生长后期降水少或没有补充灌溉时,会产生严重的水分肋迫现象,显著抑制小穗分化和灌浆,最终导致收获得指数和产量下降,同时,地膜覆盖的增产作用在一定程度上是以耗竭土壤肥力,特别是在有机物质为代 的,因此,不正确的地膜覆盖（如全生育期的地膜覆盖）,不仅有时起不到显著的增产作用,而且易造成土壤养分,特别是土壤中硝态氮的累积和损失,肥料利用效率降低,土壤生态条件恶化,下降,难以持续高产,因此在确定地膜覆盖范式时,必须要考虑底墒,作物生育期降水,地膜覆盖的阶段性和氮肥的施用等。     

地膜覆盖和施氮量对旱作春玉米农田净温室效应的影响

以旱作雨养条件下的春玉米为试验对象,在长武黄土高原农业生态试验站进行田间试验,研究了地膜覆盖和施氮量对农田净温室效应和温室气体排放强度的影响.结果表明:采用地膜覆盖与增加施氮量都会影响净温室效应与温室气体排放强度,地膜覆盖条件下(FM),不同施氮量的春玉米产量为1643~16699 kg·hm-2,净温室效应(CO_2当量,下同)为595~4376 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为213~358 kg·t^-1;无覆膜条件下(UM),不同施氮量的春玉米产量为956~8821 kg·hm-2,净温室效应为342~4004 kg·hm^-2·a^-1,温室气体排放强度为204~520 kg·t^-1.研究表明,对于旱作春玉米农田系统,地膜覆盖可以有效降低温室气体排放强度,增加作物产量,地膜覆盖下施氮250 kg·hm-2可以实现高产与降低环境代价的双赢.     

黄土高原不同土壤微生物量碳、氮与氮素矿化势的差异

以采自于黄土高原差异较大的25个农田石灰性耕层土壤为供试土样,对黄土高原主要类型土壤中微生物量碳(Bc)、微生物量氮(BN)和氮素矿化势(NO)的差异性进行了比较研究.结果表明,Bc、BN和NO在不同类型土壤间存在显著差异,由关中平原至陕北风沙区,BC、Bn和NO总体呈现下降趋势,其中以土垫旱耕人为土最高,简育干润均腐土最低,黄土正常新成土和干润砂质新成土居中:土垫旱耕人为土、简育干润均腐土、黄土正常新成土和干润砂质新成土等各土类平均BC分别为305.2μg·g-1,108.4μg·g-1,161.7μg·g-1和125.4μg·g-1,BN分别为43.8μg·g-1,20.3μg·g-1,26.0μg·g-1和30.6μg·g-1,NO分别为223μ·g-1,75μg·g-1,163μg·g-1和193μg·g-1.土壤氮素矿化速率(k)则以简育干润均腐土最大,干润砂质新成土最低,土垫旱耕人为土和黄土正常新成土居中:土垫旱耕人为土、简育干润均腐土、黄土正常新成土和干润砂质新成土的k分别为0.039w-1,0.044w-1,0.031w-1和0.019w-1.不同类型土壤BC、BN与NO的差异,主要与土壤形成过程、输入土壤的植物同化产物和土壤有机质的差异等有关,从较大尺度进一步证明了在黄土高原,土壤有机质是影响BC、BN的主要因子.研究结果对分析黄土高原土壤生产力形成过程具有一定参考价值.     

施氮对半湿润农田冬小麦冠层叶片氮素含量和叶绿素相对值垂直分布的影响

选用半湿润地区土垫旱耕人为土和冬小麦品种‘小偃22’,通过田间试验研究了在不同施氮水平下冬小麦不同生育期冠层叶片含氮量、叶绿素相对值的垂直分布规律,并分析了它们与小麦穗粒重的相关性。结果表明,小麦各生育期冠层叶片含氮量从上至下呈明显递减规律,并且均随施氮量增加含氮量逐渐提高,倒一叶平均比倒二叶高15.83%,倒二叶平均比倒三叶高25.79%;随着施氮量增加,各叶位间叶片含氮量梯度差在拔节期和孕穗期相对稳定,而倒二叶与倒三叶含氮量梯度在成熟期逐渐加大。冠层叶片叶绿素相对值的垂直分布规律与含氮量相似,倒一叶平均比倒二叶高6.5%,倒二叶平均比倒三叶高27.43%。叶片叶绿素相对值与其含氮量呈极显著正相关(r=0.744**,n=234),其间的一元饱和回归方程为ySPAD=87.90xN/(2.29 xN)(R2=0.710);各叶位叶绿素相对值、叶片含氮量均与其穗粒重大多呈显著正相关,并以倒一叶的相关性最密切。研究发现,施氮能提高小麦冠层叶片的含氮量和叶绿素相对值以及它们在叶片间的梯度差,但不能改变它们自上而下逐渐递减的垂直分布规律。