土壤呼吸温度敏感性的影响因素和不确定性

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一, 其对温度升高的敏感程度在很大程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。为了深刻理解地下生态过程对气候变化的响应和适应,本文综述了土壤呼吸温度敏感性（Q10）的影响因子及其内在机制,并分析了当前研究存在的不确定性。土壤生物、底物质量和底物供应显著调控着土壤呼吸的Q10值,但研究结论仍然有很大差异。温度和水分等环境因子则通过对土壤生物和底物的影响而作用于土壤呼吸的温度敏感性,一般情况下,随着温度的升高,土壤呼吸的Q10值下降;水分过高或过低时Q10值降低。另外本文从土壤温度测定深度、时空尺度、土壤呼吸不同组分温度敏感性差异、激发效应以及采用方法的不同等几方面分析了温度敏感性研究存在的不确定性。并在此基础上, 指出了未来拟重点加强的研究方向:（1）土壤呼吸不同组分温度敏感性差异的机理;（2）底物质量和底物供应对温度敏感性的交互影响;（3）生物因子对土壤呼吸温度敏感性的影响。     

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     

NaCl分根胁迫对羊草幼苗生长及其生理生化特性的影响

在自动控制的遮雨棚中,研究了200 mmol·L-1NaCl胁迫对不同分根处理羊草幼苗生物量、活性氧代谢以及渗透调节物质含量的影响.结果表明:单一胁迫根茎(RHS)、单一胁迫根系(ROS)以及同时胁迫根茎和根系(RHSS)3种处理方式下羊草幼苗各器官干重均低于对照,且大体呈现RHSS>ROS>RHS趋势.在RHS和ROS处理下,羊草叶片和根茎SOD、POD、CAT活性及MDA含量均无显著差异;RHSS处理时根系中SOD、CAT活性相比ROS处理显著降低.3种处理下根茎和根系MDA、可溶性糖、脯氨酸含量均显著高于对照,可溶性糖、脯氨酸含量在RHS和ROS处理间存在显著差异.可见,根茎在羊草响应盐胁迫的生理过程中与根系具有类似的功能;盐胁迫下羊草不同器官同一抗氧化酶对活性氧淬灭具有不同的作用,与POD相比不同器官SOD和CAT作用可能更大;根茎可能参与光合同化物——可溶性糖在羊草地上部和地下部的调节运输,且协同根系增强了羊草对盐胁迫的耐性作用.     

青藏高原草地地下生物量与环境因子的关系

青藏高原草地生物量大部分分布于地下,地下生物量在其碳循环研究中起着重要的作用.基于大规模野外样地调查数据,分析比较了青藏高原南北和东西样带上草地地下生物量与环境因子的相关关系,探讨了环境因子对地下生物量控制作用的区域差异.研究结果表明:对于所有采样点而言,青藏高原草地地下生物量的环境控制因素主要有土壤含水量、表层土壤有机碳和全氮含量.通过比较南北和东西样带研究结果发现,草地地下生物量与土壤含水量、土壤表层有机碳和全氮含量相关的显著性水平,在东西样带上明显高于南北样带.同时,东西样带上草地地下生物量与降水量有显著正相关关系,这种关系在南北样带上不显著,表明水分对东西样带草地地下生物量的控制作用较强.气温与南北样带草地地下生物量呈显著负相关,但与东西样带草地地下生物量相关不显著,由此说明环境因子对青藏高原草地地下生物量的控制存在显著区域差异.     

水分胁迫下春小麦根系吸水功能效率的研究

对水分胁迫下不同根系大小的春小麦籽粒产量与水分利用效率、相对生长速度和根系功能效率之间的关系进行了研究。实验分为3个水分处理和3个根系大小处理,3个水分处理分别是土壤含水量保持在田间持水量的80％-90％(H),50％-60％(M)和30％-40％(L)。根系大小的处理是(1)大根系处理(B),(2)中根系处理(M)和(3)小根系处理(S)。实验结果表明,在中度和重度干旱条件下小根系处理(MS和LS)的作物具有较高的WEUg,WUEdm、相对生长速度、根系功能效率和籽粒产量;在高水分处理中,上述参数的数值在大根系处理中相对较高。根呼吸耗C量在作物的整个生育期中都占有十分重要的地位,尽管根呼吸耗C比例随作物的生长而呈同步增加的趋势,但实际耗C量却呈逐步下降的趋势,同一时期作物的根呼吸速率与土壤含水量之间存在正相关关系,说明适当降低土壤含水量可以有效地减少根呼吸耗C量,有利于提高作物的存活率。在干旱半干旱地区,春小麦的根功能效率尚未达到最高值,作物产量仍有潜力可挖,通过适时补灌和减少同化物向根系分配的比例和根系对同化产物的消耗量来达到提高春小麦籽粒产量的方法是可行的,但不是长久之计。     

黄腐酸拌种对春小麦产量和水分利用效率的影响

在大田研究了黄腐酸拌种对春小麦产量形成和水分利用效率的影响。实验设４个处理：对照（ＣＫ）,播种前种子不处理;ＦＡ处理：播种前用ＦＡ拌种;ＷＭ处理：浇３０ｍｍ底墒水,覆膜;处理ＷＭＦＡ：浇３０ｍｍ底墒水,覆膜,播种前用ＦＡ拌种。２个覆膜处理均在播种后６２ｄ揭膜。同ＣＫ相比,ＦＡ拌种后,根系生长良好,吸收利用了更多的土壤水分,增加了穗重、单穗籽粒重和收获指数,产量和水分利用效率均显著提高。ＷＭ和ＷＭＦ     

不同水分条件下春小麦根系耗碳及其与产量形成的关系

 在自动控制的遮雨棚中,用盆栽法研究了不同水分条件下春小麦(Triticum aestivum)根系耗碳过程及与籽粒产量的关系。设高(W)、中(M)、低(S)3个水分处理,试验品种为`陇春8139-2'(L)和`定西24'(D)。在开花期及之前,根系的日生物量碳、日呼吸耗碳和日分泌耗碳量占根系日总耗碳量的比例平均为26%、58%和16%。在成熟期,W、M处理的根日生物量碳的下降(负值)在两品种之间没有显著差异,而在S处理中,D品种根生物量碳日下降幅度显著高于L品种,日呼吸耗碳量和日分泌耗碳量也最低,致使其根日生物量碳下降超过根总耗碳量的100倍,而根日呼吸耗碳量和日分泌耗碳量分别是根日总耗碳量的7.89倍和3.75倍,与其它处理/品种形成了鲜明对比。以根系日呼吸和日分泌耗碳之和占日光合固碳量的百分比来看,L品种在W、M和S处理中分别为53%、52%和83%,D品种分别为58%、49%和55%。两个品种根系碳消耗比例最低的是M处理,S处理的D品种远低于L品种。两品种产量水平接近,湿润条件下,L品种产量略高于D品种。籽粒产量与平均产量之比（Y/Ym）L品种在3个处理中分别为1.34, 1.14和0.53;D品种分别为1.04, 1.06和0.90。干旱条件下D品种保持了良好的产量稳定性。对D品种而言,中、重度干旱条件下光合固碳的相对稳定和根系耗碳量的降低是植物既能提高水分利用效率又能保持较高籽粒产量的主要原因。     

根分泌物对根际矿物营养及根际微生物的效应

综述了根系分泌物对植物生长的生理生态学效应,并就根系分泌物的定义、产生机制、组成成分和影响因素等方面进行了讨论。指出根系分泌物在缓解低矿物营养胁迫对植株造成的伤害及决定根际微生物的种群密度和数量方面起着重要的作用;根系分泌物的产生机制多样,组成成分复杂,影响因素繁多。对根分泌物的深入研究有助于进一步了解植物体与土壤间进行的生理生化过程及其调控机制。     

黄土区地膜覆盖对麦田土壤微生物体碳的影响

研究了1999年(丰水年)和2000年(干旱年)旱地条件下不同时间覆膜(不覆膜、覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜)对春小麦(Triticum aestivum)农田土壤微生物体碳的影响．结果表明,1999年土壤微生物体碳平均为335．3mg·kg^-1干土,2000年平均为259．3mg·kg^-1干土,前者高出后者29．37％．2年中最高微生物体碳均出现在全程覆膜处理．1999年。土壤微生物体碳在覆膜60d时即接近最高值。该处理籽粒产量也最高．2000年。由于春小麦生育后期降水丰富。在整个生育期中,微生物体碳增长表现为“增长-平稳甚至出现下降-再增长”的梯形方式,到生育后期,各处理之间才出现显著差异。全程覆膜处理的微生物体碳后期大幅度增加。与1999年接近．2年中各处理的C／N处于7．732～9．042之间。远低于11．3的临界值,C／P处于300．8～719．6之间,均高于300的临界值,不利于土壤微生物体碳的增加．微生物和作物对土壤有效态氮和磷的吸收处于竞争状态,表明该农田生态系统有机质严重不足。已经构成了限制作物生产力发挥的雷耍因素．长期地膜覆蔫和大量伸用化肥将加剧这一问题的严重性。     

根茎在羊草响应短期NaCl胁迫过程中的作用

根茎是根状茎型克隆植物的特有结构,在养分储存、运输和分蘖茎的形成等方面起关键性作用。然而有关根茎生理学方面的研究却十分匮乏。为了探讨根茎在植物感应环境胁迫中的作用, 本文以羊草(Leymus chinensis)为实验材料,研究和比较了短期NaCl胁迫根、根茎、根和根茎3种处理方式下羊草对盐胁迫的响应。试验结果表明:200 mmol·L^-1 NaCl处理羊草根、根茎、根和根茎24 h,显著(p<0.05)降低羊草叶片净光合速率和蒸腾速率,增加叶片渗透浓度与脯氨酸含量;其中同时处理根和根茎叶片,蒸腾速率和净光合速率的降低程度显著高于分别处理根和根茎。在分别处理根与根茎的情况下,叶片含水量、脯氨酸含量、净光合速率、蒸腾速率均无显著性差异。不论单独胁迫根、根茎还是同时胁迫根和根茎,羊草根、根茎和叶片内Na⁺含量都显著高于对照,而羊草根、根茎和叶片内K⁺含量都显著低于对照。这些结果显示:1)根茎在羊草响应盐胁迫的生理过程中与根系具有类似的功能;2)羊草根茎在盐胁迫条件下能够有效地吸收Na⁺;3)鉴于根茎的生物量和表面积都明显地低于根系,在盐胁迫下羊草根茎吸收Na⁺的效率高于根系。