盐渍化胁迫下油葵对土壤原油污染的适应性及其改良措施

为了探究植物在盐渍化胁迫下对原油污染的适应性及改良措施,本研究以油葵作为研究对象,进行了原油-氯化钠-脱硫石膏盆栽正交试验和煤渣-沸石-脱硫石膏-锯沫盆栽正交试验.结果表明: 在盐渍化条件下,随着原油浓度的增大,油葵幼苗株高相对生长率(RGR)、地上生物量RGR、根氮磷比均显著减小,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈先增加后显著降低的趋势;随着锯沫体积分数的加大,油葵株高RGR和地上生物量RGR均显著增加,SOD活性逐渐降低,说明锯沫在改良盐渍化原油污染土壤方面比煤渣、沸石和脱硫石膏效果显著.在盐渍化条件下,原油污染能够降低油葵幼苗的生长率,锯沫对改良原油污染有较好的效果.     

外源H_2S对NO_3~-胁迫下番茄幼苗生理生化特性的影响

采用营养液水培方法,通过外源施加H2S供体NaHS(100μmol/L),研究了信号分子H2S对100mmol/L NO3-胁迫下番茄幼苗生理生化特性的影响。结果表明:(1)NO3-胁迫下,随着处理时间的延长,番茄幼苗的株高、根长、鲜重和干重显著降低,叶绿素(a、b)含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均显著降低,而胞间CO2浓度以及丙二醛(MDA)、H2O2含量增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著降低,抗坏血酸(AsA)和还原性谷胱甘肽(GSH)含量显著降低。(2)与NO3-胁迫处理相比,外源NaHS处理1、3、5d后,番茄幼苗的株高、根长、鲜重和干重显著增加,叶绿素(a、b)含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均显著升高,而胞间CO2浓度显著降低;MDA和H2O2含量降低,SOD、POD、CAT和APX活性显著增强,AsA和GSH含量显著增加,而且幼苗的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶的活性显著增强;L-半胱氨酸脱巯基酶活性和内源H2S含量增加。研究认为,外源H2S可能通过提高抗氧化物酶的活性和增加抗氧化物质含量来缓解NO3-对番茄幼苗造成的伤害,从而增强其对NO3-胁迫耐性。     

土壤盐渍化对尿素与磷酸脲氨挥发的影响

氨挥发是肥料氮素损失的重要途径之一,肥料类型、土壤类型、肥料用量以及土壤全盐量均影响氨挥发损失率及挥发特征。本文采用通气法测定了磷酸脲和尿素两种肥料六个施肥量处理分别施入六个不同盐渍化程度（1.7、9.9、16.4、23.2、29.1、37.9 g/kg）的土壤后氨挥发累积状况和动力学特性,以及土壤氨挥发累积量与土壤电导值之间的相关性。结果表明：（1）在土壤总盐介于1.66 -37.9 g/kg的范围内,随着土壤含盐量增加,尿素与磷酸脲处理的氨挥发累积量显著增加;土壤含盐量对氨挥发速率有显著的促进作用。（2）各处理二次线性函数拟合的二项式系数a均为负值,表明：在不同盐渍化条件下肥料的挥发速率是随着时间增长而降低的;一次线性函数和Elovich 方程的斜率a随土壤含盐量增加而增大,表明：土壤盐渍化将加剧土壤的氨挥发速率。（3）土壤氨挥发累积量与电导值拟合结果符合logistic方程（︱R︱分别为0.9732,0.9815,0.965,0.9182,0.9817,0.9971︱R︱>r0.01=0.9172, n=6）,氨挥发累积量随土壤电导值呈“S”型增长。     

黄河上游灌区稻田N2O排放特征

黄河上游灌区稻田高产区过量施肥现象十分突出,氮肥过量施用引起土壤氮素盈余,导致N₂O排放量增大,由此引起的温室效应引起广泛关注。采用静态箱-气相色谱法研究黄河上游灌区稻田不同施肥处理下N₂O排放特征。试验设置5个施肥处理,包括常规氮肥300 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N300和N300-OM代表;优化氮肥240 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N240和N240-OM代表;对照不施氮肥用N0代表。试验结果得出,灌区水稻生长季稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖前及水稻生长的中后期,稻田氮肥施用、灌水及土壤温度的变化对N₂O排放通量影响较大,不同处理水稻各生育阶段N₂O累积排放量与稻田土壤耕层NO^-₃-N含量动态变化显著相关。稻田N₂O排放不是黄河上游灌区稻田氮素损失的主要途径,但灌区稻田N₂O排放的增温潜势较大;稻田氮肥过量施用会显著增加N₂O排放量,在相同氮素水平下,有机肥配施会显著增加稻田土壤N₂O的排放量(P＜0.01)。优化施氮能有效减少灌区稻田水稻生长季N₂O排放量。稻田不同处理的水稻整个生长季土壤N₂O排放总量为2.69-3.87 kg/hm²,肥料氮通过N₂O排放损失的百分率仅为0.43%-0.64%。在灌区习惯灌水和高氮肥300 kg/hm²时,N300-OM处理的稻田N₂O排放量达3.87 kg/hm²,在100 a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)为20.76×10⁷ kg CO₂/hm²;优化施氮240 kg/hm²水平下,N240和N240-OM处理的N₂O累计排放量较N300-OM处理,分别降低了1.18 kg/hm²和0.57 kg/hm²,在100 a尺度上每年由稻田N₂O排放引起的GWPs分别降低了6.33×10⁷ kg CO₂/hm²和3.06×10⁷ kg CO₂/hm²。     

华北盐渍化改造区农田步甲群落及其动态研究:以河北省曲周县为例

1996与1997年在河北省曲周县盐渍化改造区,采用陷阱法调查了农田中步甲的物种组成与数量分布。共记录到步甲19个种,分隶于8个属。其中婪步甲属(Harpalus)在数量上占绝对优势。总体来说,本地步甲区系组成相对简单,属与物种数较少。单齿婪步甲(Harpalus simplicidens)、毛婪步甲(H.griseus)和三齿婪步甲(H.tridens)为优势物种。从时间动态上看,步甲数量呈总体上升趋势,9月份最多,10月份下降到最低。步甲数量的季节变动在不同种植模式间不同,并在一定程度上受农田景观及农事活动的影响。农田边界是生物的避难所和聚集地,对步甲有重要的保护作用,农田边界上的步甲密度普遍比相邻农田中高,月份间步甲数量的波动幅度也较小。     

松嫩平原苏打盐渍化旱田土壤表观电导率空间变异

在松嫩平原西部吉林省大安市乐胜乡,于2013年4月20日选择盐碱程度不均一的典型盐渍化旱田地块,面积为4.8 hm~2作为研究样地。利用EM38大地电导率仪测定结合田间定点采样,并通过经典统计和地统计相结合的方法研究了盐渍化旱田土壤表观电导率空间变异特征,分析了土壤表观电导率与土壤盐碱指标之间的关系。结果表明,盐渍化旱田土壤水平方向表观电导率(EC_h)经对数转换后具有强空间自相关,其变异特征主要是与地形地貌和水文状况等结构性因素有关。垂直方向表观电导率(EC_v)经对数转换后具有中等空间自相关性,其变异特征受结构性因素和随机因素共同作用。EC_h和EC_v半方差模拟的最优模型分别为球状模型和指数模型。Pearson分析表明土壤表观电导率(EC_h和EC_v)与土壤盐碱指标EC_(1∶5)、pH_(1∶5)、SAR、SC、Na~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-呈正相关关系(P0.05),EC_h与土壤盐碱指标相关系数均大于EC_v。在实际应用中可以用EC_h来指示土壤的盐碱程度。回归分析表明土壤表观电导率(EC_h和EC_v)与土壤盐碱指标呈线性相关,且EC_h回归模型的决定系数均大于EC_v回归模型的决定系数,可用水平方向土壤表观电导率(EC_h)来计算土壤盐碱指标,进行土壤盐渍化的快速评估。     

基于物候特征的盐渍化信息数据挖掘研究

盐渍化是影响植被和作物长势的重要因素,精确反演盐渍化的时空分布信息至关重要。基于MOD13A1-NDVI数据反演生长季开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)、生长季长度(LEN)等物候参数和计算出能高精度反演盐渍化空间分布的多种植被指数、盐分指数、地形指数、干旱指数等参数后作为BP-ANN人工神经网络的输入因子来反演盐渍化信息,同时按照植被类型和地貌类型进行分区来反演盐渍化信息,以探讨盐渍化受植被和地貌类型的影响。主要结论如下:(1)盐渍化的形成受多种因素的影响,与物候参数大多呈非线性关系,不能单纯的以某拟合公式来进行表达,需要借助人工神经网络超强的非线性拟合能力来反演盐渍化信息。(2)通过深入挖掘植被物候信息,在融入物候参数后的反演精度显著提高。可决系数R2从0.68(非物候参数)增加到0.79(包括物候参数),但是需要加入地形、影像数据和土壤水分等方面的信息来更加精确的反演盐渍化信息。生物累积量指标LSI(Large seasonal integral)和SSI(Small seasonal integral)能够很好的表征盐渍化的信息。(3)划分植被类型后的盐渍化提取精度进一步提高,可决系数R~2达到了0.88。(4)以地貌特征作为类型分区后,反演结果的R~2达到了0.85,精度较高,比以植被类型作为分区的精度略小。高程较低区域的盐渍化现象普遍较重,盐渍化程度受到地形和地貌因素的影响显著。(5)农用地区域多为非盐渍化和轻度盐渍化地,稀疏植被区多为重盐渍化地。研究区的非盐渍化和轻盐渍化地、中盐渍化地和重度盐渍化地比例分别为53.42%,13.71%,32.87%。以上的研究结果提出了一种融合物候信息和非物候参数来反演盐渍化信息的方法,进行深入的协同植被物候监测盐渍化信息方面的数据挖掘,在融入了物候参数后,盐渍化的预测精度显著提高。     

基于秸秆还田条件下的黄灌区稻旱轮作土壤硝态氮淋失特征研究

宁夏引黄灌区农田面源污染较为严重,区内大部分排水沟水质为劣Ⅴ类,其主要污染物硝态氮与铵态氮。设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm~2(T1,半量还田)和9000 kg/hm~2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60、90cm土层的硝态氮流失量。2009—2013年的试验结果表明:秸秆还田能够减少土壤30cm土层的硝态氮淋失。与对照硝态氮淋失量(15.76 kg/hm~2)相比,T1(13.76 kg/hm~2)与T2(13.74 kg/hm~2)均达到显著差异(P0.05),淋失量分别减少12.71%和12.84%,T1与T2没有达到显著差异。秸秆还田对土壤硝态氮淋失的影响效应主要体现在30cm土层处,10、20、60与90cm土层处的处理与对照都没有达到显著差异。秸秆还田提高了30cm土层的土壤有机质与土壤总氮,与对照(13.78 g/kg)相比,T1与T2土壤有机质分别提高0.89 g/kg和1.24 g/kg;试验结束后,对照、T1和T2的总氮是达到0.64、0.66和0.69 g/kg,与对照相比,处理分别提高了2.76%和6.83%。秸秆还田有助于作物增产,T1与T2的水稻平均增产9.24%和10.37%,小麦增产10.11%和11.51%。     

覆膜与滴灌对河套灌区玉米花粒期叶片光合特征的影响

光合作用是作物生长发育和产量形成的基础,栽培方式和土壤含水量变化显著影响作物的光合作用.灌浆期和乳熟期是玉米花粒期2个重要阶段,是玉米籽粒形成和干物质积累的关键时期.通过大田试验研究了河套灌区不同覆膜方式与滴灌水平对不同生育时期玉米光合特征及产量的影响.结果表明: 灌浆期玉米叶片光合特征在不同处理下无显著差异,乳熟期净光合速率和蒸腾速率在半覆膜(B₂)和全覆膜(Q₂)滴灌水平2(350 mm)处理下均显著高于半覆膜(B₁)和全覆膜(Q₁)滴灌水平1(200 mm),并且B₁和Q₁处理下灌浆期叶片的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率及气孔导度等显著高于乳熟期.不同处理下灌浆期和乳熟期叶片的净光合速率、蒸腾速率,灌浆期的气孔导度以及乳熟期的水分利用效率等在日变化上存在着同步关系,均呈现出倒“U”型的日变化特征,而胞间CO₂浓度则呈现相反的变化趋势.逐步回归分析显示,光合有效辐射、大气温度和空气相对湿度等气象因子是影响玉米叶片光合特征的主要环境因子.此外,B₂和Q₂处理下玉米产量显著高于B₁和Q₁处理(分别增加了29.3%和50.9%),但B₁和Q₁处理间并无显著差异.这表明与覆膜方式相比,滴灌水平对干旱地区玉米产量的影响更大.