川中丘陵区冬水田种植模式转旱作土壤呼吸组分特征及碳平衡

冬水田-水稻是川中丘陵区传统的稻田种植模式,冬水田种植模式转变是实现多熟种植及机械化的重要途径。为探究冬水田-水稻种植模式转旱作过程中作物季及休闲期土壤呼吸速率及其组分构成,试验设置冬水田-水稻转旱作(FTD)、冬水田-水稻(FR)和冬闲田-玉米(FM)3种不同种植模式,采用根排除法和静态明箱-气相色谱法原位取样测定作物季及季后休闲期土壤呼吸及其组分,并通过测算净生态系统生产力(NEP)进而判断冬水田-水稻转旱作过程的农田系统碳汇强度。结果表明:(1)FTD显著提高了土壤总呼吸速率及其自养和异养呼吸速率,从而提高了其累积排放量(P<0.05)。与FR相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了13.14倍、11.32倍和15.56倍(P<0.05);与FM相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了70.56%、40.83%和115.47%(P<0.05)。(2)与FR和FM相比,FTD均降低了土壤呼吸及其组分的温度敏感性(Q₁₀),且土壤总呼吸的温度敏感性介于异养呼吸和自养呼吸之间。(3)FR,FM和FTD的净生态系统生产力(NEP)均为正值,其数值分别为7911.66 kg/hm²,5667.89 kg/hm²和1583.46 kg/hm²,均表现为大气CO₂的碳汇,但与FR与FM相比,FTD显著降低了其净生态系统生产力,呈现出较弱的碳汇。     

南方双季稻田稻草还田的碳汇效应

利用长期稻草还田定位试验和短期不同稻草还田模式试验,研究稻草还田对南方双季稻田土壤固碳、甲烷排放和综合碳汇的影响.结果表明： 稻草还田能增加土壤有机碳,长期还田的耕层土壤碳汇年增长率为0.07 t C·hm^-2·a^-1,土壤有机碳的表观转化率随着稻草还田量的增加而减少.稻草还田导致稻田甲烷排放量显著增加,其中,NPK添加稻草（NPK+RS）处理早、晚稻期间甲烷排放通量比仅施NPK分别增加了75.0%和251.5%（P<0.01）.稻田甲烷排放随着稻草还田量的增加而增加,在水稻产量和耕作方式相近的条件下,稻草（茬）的甲烷表观转化率接近.综合土壤固碳和甲烷排放的稻田净碳汇,NPK+RS处理负碳汇效应显著,基本与其水稻生物固碳接近,比稻草不还田处理（NPK）增加158.3%;不同还田模式中,稻草覆盖免耕处理能显著减少甲烷排放,其净碳汇（负值）比高桩翻耕处理减少50.9%,有利于水稻高产稳产.     

鄱阳湖流域长期施肥下双季稻田的土壤基础地力

为探讨鄱阳湖流域不同施肥措施的土壤基础地力变化规律,基于长期施肥定位试验(始于1981年),采集定位30年时的不施肥(CK)、施用氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)土壤,于2012—2014年进行连续3年的施肥和不施肥试验,分析水稻产量和土壤基础地力贡献率的差异及关键影响因子.结果表明:不论施肥与否,3年的水稻产量均表现出NPKM处理显著高于NPK和CK处理,尤其是在不施肥条件下,NPKM处理的年产量分别比CK和NPK处理增加37.7%～143.9%和20.8%～66.7%.3年间,CK、NPK和NPKM处理的土壤基础地力贡献率分别为41.8%～53.1%、45.2%～62.6%和59.1%～88.1%,且NPKM处理的土壤基础地力贡献率均显著高于NPK和CK处理.进一步分析发现,土壤有机质和有机碳平衡量与土壤基础地力贡献率呈显著正相关.总之,在鄱阳湖流域的双季稻田,长期有机无机肥配施有利于该地区土壤基础地力的提升,且土壤有机质和有机碳平衡是土壤基础地力变化的关键因子.     

双季稻光合生产模型的建立与应用

综合已有作物模型(包括冠层结构、冠层光分布和冠层光合作用与干物质生产模型)的优点,构建了双季稻光合生产模型.利用独立的田间试验资料,对冠层内的光分布和干物质积累量进行了初步检验;利用模型定量分析了直接辐射在上挺下挺、上挺下披和上披下披3种典型株型水稻冠层内水平面上和叶面上的分布、冠层日光合量及其随叶面积指数的变化特征.结果表明: 模拟值与观测值之间具有较好的一致性,预测双季稻冠层内光分布的根均方差、相对根均方差和相关系数分别为12.01 J·m^-2·s^-1、8.2%和0.9929;预测双季稻干物质积累量的根均方差、相对根均方差和相关系数分别为0.83 t·hm^-2、14.6%和0.9772,表明模型预测性较好;上挺下披株型水稻的冠层日光合量最高,取决于较大的叶面受光量、叶片光合效能和叶面积指数.     

水稻模型ORYZA2000在湖南双季稻区的验证与适应性评价

校准与验证水稻生长模型ORYZA2000,为模型本地化、区域化研究应用提供依据。本文采用湖南双季稻区作物田间观测数据,结合栽培管理措施、土壤以及同期逐日气象数据等资料对ORYZA2000进行参数校正,调试确定了早稻、晚稻有代表性品种的作物参数;利用独立的数据资料,对双季稻生育期、叶面积指数、生物量、产量等指标的模拟结果进行了详细地验证与适应性评价。结果表明：模型对双季稻品种的生育期模拟较好,开花期和成熟期的相对模拟误差为1—2d;早稻和晚稻叶面积指数的归一化均方根误差（NRMSE）均为24%,地上部总生物量、绿叶生物量、茎生物量和穗生物量的NRMSE值分别为18%、22%、22%、24%和19%、24%、28%、28%,产量的NRMSE值分别为11%和16%。校验的作物参数反映了湖南早稻和晚稻品种的生物学特性,参数值合理、有效。通过校准作物参数,ORYZA2000可较为准确地模拟双季稻生长发育及其生物量的动态累积过程,适应性较强,能够应用于双季稻生产。     

气候变化对广东省双季稻种植气候区划的影响

基于广东省86个气象站1961—2016年的气温资料和1∶25万数字高程模型(DEM)数据,采用线性趋势分析、累积距平和反距离权重插值等方法,分析影响双季稻种植的关键气候因子(双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温)时空变化特征,结合气候因子在1961—1990年、1971—2000年、1981—2010年、气候因子突变前(1961—1997年)、突变后(1998—2016年)等5个时间段的变化,研究了气候变化对广东双季稻熟性搭配分布区域及其面积的影响.结果表明: 广东省双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温的空间分布表现为南高北低、平原高山区低.近56年,广东双季稻安全生育期日数以1.7 d ·10 a^-1的速率显著增加,≥10 ℃积温以43 ℃·d·10 a^-1的速率显著上升,各气候因子均在1997年发生了突变.广东双季稻熟性搭配可分为早熟+早熟、早熟+晚熟和晚熟+晚熟3个气候区.早熟+早熟区主要分布在北部中亚热带地区,早熟+晚熟区主要分布在中部南亚热带地区,晚熟+晚熟区主要分布在南部北热带地区.受气候变化的影响,广东晚熟+晚熟区面积明显扩大,早熟+晚熟区面积明显减小,而早熟+早熟区的面积变化不明显.与1961—1990年相比,1971—2000年和1981—2010年广东省晚熟+晚熟区面积分别增加了1.22×10⁶和2.56×10⁶ hm²,早熟+晚熟区的面积分别减小了1.13×10⁶和2.56×10⁶ hm².与突变前(1961—1997年)相比,突变后(1998—2016年)晚熟+晚熟区的面积增大一倍多,早熟+晚熟区面积缩小近一倍.     

南方不同“冬种+双季稻”种植模式对土壤有机碳和作物产量的影响

设置了冬闲-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、大蒜-双季稻,马铃薯、紫云英、油菜轮作接茬双季稻5个处理,通过3年(2013—2015)大田试验,系统研究了双季稻田冬季复种对产量和土壤有机碳、活性有机碳及碳库管理指数等的影响。结果表明:冬种作物早稻产量均高于对照,晚稻产量除冬种油菜有所降低外,其他各冬作处理均高于对照。各冬种处理土壤总有机碳、活性有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量和碳库指数较冬闲处理均有显著提高。土壤碳库管理指数除了冬季作物轮种处理外,其他冬种处理较冬闲处理均有显著提高。土壤总有机碳与活性有机碳和微生物量碳之间呈极显著相关,与可溶性有机碳和碳库管理指数存在显著相关,碳库活度和碳库活度指数各冬种处理也有所提高,但影响不显著。     

双季稻区稻水象甲一代成虫的滞育

对浙江省双季稻区稻水象甲（ＬｉｓｏｒｈｏｐｔｒｕｓｏｒｙｚｏｐｈｉｌｕｓＫｕｓｃｈｅｌ）夏季种群的研究表明,光照和温度可排除在一代成虫夏季滞育的诱导因子之外,而不同的食料条件是引发滞育的主导因素．在自然状态下,即使是强迫滞留,早稻田内的一代成虫也不转入正常发育,但取食稻秧能使新羽一代成虫和稻田内外处于生殖滞育状态的一代成虫的卵巢正常发育,并能解除已进入夏蛰的一代成虫的生殖滞育;同时,不论是新羽成虫还是夏蛰成虫,取食稻秧后卵巢和飞行肌同时发育;若这种食料条件能持续下去,则飞行肌消解而卵巢发育产卵．     

双季稻田冬季种植模式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响

为探讨冬季覆盖作物还田对稻田土壤碳库的影响,通过冬季种植油菜、紫云英、黑麦草、马铃薯,并以冬闲为对照进行大田试验,测定了不同冬季作物模式下早稻和晚稻的土壤有机碳、活性有机碳含量,并计算了稳态碳、碳库活度、活度指数、碳库指数和土壤碳库管理指数.结果表明:冬季作物还田增加了土壤有机碳含量,早稻和晚稻后的土壤有机碳含量比对照分别提高了1%～8%和3%～18%;油菜、黑麦草和紫云英还田均促进了土壤活性有机碳含量的增加,早稻后增加16.2%～84.2%,晚稻后增加24.4%～28.1%;冬季作物还田增加了土壤碳库管理指数,增加幅度为1.4%～41.8%.综上所述,冬种作物还田有利于提高土壤的固碳效应,并提升土壤质量,以种植黑麦草、紫云英的综合效果较佳.     

控释氮肥对洞庭湖区双季稻田表面水氮素动态及其径流损失的影响

用渗漏池模拟洞庭湖区2种主要稻田土壤(河沙泥和紫潮泥),研究了施用尿素(CF)和控释氮肥(CRNF)对双季稻田表面水pH、电导率(EC)、全氮（TN）、铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）浓度变化规律及TN径流损失的影响.结果表明,双季稻田施用尿素后,表面水TN、NH₄⁺-N浓度分别在第1、3天达到高峰,然后迅速下降;NO₃^--N浓度普遍很低;早稻表面水pH在施用尿素后15 d内(晚稻3 d)逐渐升高;EC与NH₄⁺动态变化一致.与尿素相比,施用CRNF能显著降低双季稻田表面水pH、EC、TN和NH₄⁺-N浓度,70% N控释氮肥的控制效果最显著;但后期NO₃^--N浓度略有升高.径流监测结果表明,洞庭湖区种植双季稻期间施用尿素的TN径流损失为7.70 kg·hm^-2,占施氮量的2.57%;施肥后20 d内发生的径流事件对双季稻田TN径流损失的贡献极为显著;与施用尿素相比,施用控释氮肥显著降低了施肥后10 d内发生的第1次径流液中的TN浓度,施用CRNF和70%N CRNF的氮素径流损失分别降低24.5%和27.2%.     

Observations on the population dynamics of Globodera pallida under single and double cropping conditions

The population dynamics of Globodera pallida were studied on susceptible potato plants. Oxamyl treated and untreated plots were planted with a G. pallida susceptible crop, from the first early maturity class, under polythene at the end of February and immediately followed, after harvest in June, by a susceptible second crop. Other nematicide treated and untreated plots were sown in April with a G. pallida susceptible cultivar. The results were variable but showed that reproduction of G. pallida under double cropping conditions was greater than on a single main crop.     

北亚热带-南暖温带过渡区典型森林生态系统土壤呼吸及其组分分离

为阐明北亚热带．南暖温带过渡区典型森林生态系统土壤呼吸与其组分的碳排放速率及其对土壤水热变化的响应规律,本研究用壕沟断根法布设了土壤呼吸组分分离试验,并对土壤温湿度与呼吸速率进行了一年的观测。统计分析结果表明：土壤呼吸及其组分的呼吸速率在夏秋季较高、春冬季较低;土壤温度低于15℃时,呼吸速率的季节性变化主要受控于土壤温度;土壤温度高于15℃,而含水量低于0．20kg·kg^-1时,含水量对呼吸速率有明显的抑制作用;当土壤温湿度分别高于15℃与0．20kg·kg^-1,呼吸速率同时受到土壤温湿度的影响;土壤温湿度分别能解释呼吸速率季节性变化的80．36％～94．94％与7．20％～48．45％,温度的影响高于含水量;5种类型中土壤呼吸、自养与异养呼吸的Q10值变化范围分别为2．30～2．44、2．49～2．82与2．09～2．35,每个类型中自养呼吸的温度敏感性均为最高,其次为土壤呼吸,异养呼吸最低;锐齿栎幼林、锐齿栎老林、华山松与短柄袍针阔混交林、千金榆与短柄袍阔叶混交林及栓皮栎林自养呼吸日贡献率的变化范围分别为35．19％～57．73％、28．73％～49．24％、28．67％～49．82％、24．24％～41．70％与30．07％～46．22％,土壤呼吸的年排放量分别为1105．15gC·m^-2·a^-1、779．12gC·m^-2·a^-1、821．23gC·m^-2·a^-1、912．19gC·m^-2·a^-1与899．50gC·m^-2·a^-1,其中自养呼吸的年贡献率分别为52．89％、39．77％、44．17％、38．15％与43．26％,若考虑断根样方内细根分解的影响,则自养呼吸的年贡献率分别为65．56％、47．95％、53．80％、46．83％与53．86％;5个林分间的土壤呼吸速率、异养呼吸速率没有显著差异（P〉0．05）,而自养呼吸速率存在显著差异（P〈0．05）,类型间活细根生物量的差异解释了自养呼吸速率差异的94．71％。     

广东双季稻区杂草地和稻田中捕食性节肢动物的群落动态

用吸虫器采样法,于1998年对广东省大沙镇双季稻区两块相邻的杂草地和稻田中捕食性节肢动物群落的结构进行了研究。在杂草地生境中共采集到73种捕食性节肢动物,其中55种为蜘蛛,18种为昆虫。3月21日,早稻田翻耕前,在杂草地中采集到33种捕食性节肢动物,密度为130头/m²。4月4日,水稻移栽1周后,在杂草地中采到29种捕食性节肢动物,密度为92头/m²;同期在稻田中采到12种捕食性节肢动物,密度为16.2头/m2。5月13日早稻成熟前期,在杂草地中只采到19种捕食性节肢动物,密度为28头/m²;而此期,在稻田中采到27种捕食性节肢动物,密度为53.2头/m²。在晚稻生长期,杂草地捕食性节肢动物与稻田捕食性节肢动物物种数和密度的变化与早稻生长期情况相似。杂草地与稻田两生境间的捕食性节肢动物群落的相似性系数大于0.5,由此可见,这两类生境中捕食性节肢动物的物种组成是非常相似的,具有较多的共有种。杂草地捕食性节肢动物群落可能是稻田捕食性节肢动物群落重建的重要种库之一。     

Soil CO2 efflux in a tropical forest in the central Amazon

This study investigated the spatial and temporal variation in soil carbon dioxide (CO₂) efflux and its relationship with soil temperature, soil moisture and rainfall in a forest near Manaus, Amazonas, Brazil. The mean rate of efflux was 6.45±0.25 SE μmol CO₂ m^?2s^?1 at 25.6±0.22 SE°C (5 cm depth) ranging from 4.35 to 9.76 μmol CO₂ m^?2s^?1; diel changes in efflux were correlated with soil temperature (r²=0.60). However, the efflux response to the diel cycle in temperature was not always a clear exponential function. During period of low soil water content, temperature in deeper layers had a better relationship with CO₂ efflux than with the temperature nearer the soil surface. Soil water content may limit CO₂ production during the drying‐down period that appeared to be an important factor controlling the efflux rate (r²=0.39). On the other hand, during the rewetting period microbial activity may be the main controlling factor, which may quickly induce very high rates of efflux. The CO₂ flux chamber was adapted to mimic the effects of rainfall on soil CO₂ efflux and the results showed that efflux rates reduced 30% immediately after a rainfall event. Measurements of the CO₂ concentration gradient in the soil profile showed a buildup in the concentration of CO₂ after rain on the top soil. This higher CO₂ concentration developed shortly after rainfall when the soil pores in the upper layers were filled with water, which created a barrier for gas exchange between the soil and the atmosphere.     

主要气候因子对麦棉两熟棉花产量的影响

采用灰色关联度分析法和逐步回归分析法,分析了麦棉两熟种植棉花生育期间主要气候因子与籽棉产量的关系.灰色关联度分析法结果表明,黄淮海棉区棉花产量在年度间的差异主要受积温的影响,4-10月份≥20℃积温与籽棉产量的关联系数0.4463;其次为日照时数,关联系数0.4052,第三是降雨量,关联系数0.3133.在棉花生长的4-10月期间,以8月、9月的日照时数和8月份≥20℃的积温对产量的影响最大,关联系数分别达到0.7201、0.7116和0.7042.逐步回归分析法结果同样表明,积温是影响产量的主要因子,且为正效应;而降水量对产量的影响为负效应;得出的回归方程(P=0.0007598,R2 =0.7477)可试用于黄淮棉区两熟籽棉产量的预测和预报.     

苔藓和凋落物对祁连山青海云杉林土壤呼吸的影响

于2012—2014年生长季在青海云杉林下开展了地表覆盖物(苔藓和凋落物)对林下土壤呼吸速率影响的研究。采用LI8100土壤碳通量自动测量系统对苔藓覆盖、凋落物覆盖和裸土(去除地表覆盖物)的土壤呼吸进行观测,对比分析林下3种覆盖处理下的土壤呼吸差异。结果表明:苔藓覆盖土壤、凋落物覆盖土壤和裸土土壤的呼吸速率年均值分别为(3.88±0.26)μmol m~(-2)s~(-1),(3.31±0.19)μmol m~(-2)s~(-1),(2.28±0.31)μmol m~(-2)s~(-1),三者之间具有极显著差异,3组处理的地表相对湿度、土壤含水量、土壤温度和地表温度间均没有显著差异,但苔藓组和凋落物组的土壤温度分别比裸土组高8.13%和10.24%;3组处理的土壤呼吸速率均与温度呈显著指数相关性(0.53≤R~2≤0.91),且与土壤温度的相关性更高;苔藓覆盖、凋落物覆盖土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))分别为5.47,3.67,均高于裸土土壤呼吸的Q_(10)(2.23);裸土土壤呼吸与土壤含水量(VWC)呈高斯函数关系,VWC=34%是临界值,苔藓覆盖、凋落物覆盖土壤的呼吸速率与土壤含水量均呈线性负相关关系;苔藓和凋落物对裸土土壤呼吸的月均贡献率分别为29.33%和24.06%,可见,苔藓和凋落物在青海云杉林生态系统呼吸中起重要作用。     

不同水旱复种轮作方式对稻田土壤有机碳及其组分的影响

通过连续2年的田间试验,研究不同水旱复种轮作方式对土壤有机碳及其组分的影响.结果表明: 稻田2年水旱复种轮作后的土壤总有机碳(TOC)呈现先升高后下降的趋势,易氧化有机碳(ROC)分蘖期最高、成熟期最低,土壤微生物生物量碳(SMBC)在分蘖期最高,可溶性有机碳(DOC)则在成熟期达到最高.土壤TOC的差异变化最大值和最小值分别出现在孕穗期和成熟期,ROC出现在返青期和孕穗期,DOC出现在成熟期和返青期,SMBC出现在分蘖期和返青期.“冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻”的土壤TOC、DOC变化幅度最大,“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”的土壤ROC变化幅度最大,“蔬菜-花生/玉米-晚稻→紫云英-早稻-晚稻”模式的SMBC变化幅度最大.“马铃薯-玉米/大豆-晚稻→蔬菜-花生/玉米-晚稻”在孕穗期的TOC含量较高;“紫云英-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻”能在晚稻生长的前期和中期积累较多的土壤ROC;“油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米/大豆-晚稻”在返青期和成熟期的土壤DOC含量较高,在孕穗期和抽穗期的SMBC较高.土壤各有机碳及其组分的大小关系为:TOC>ROC>SMBC>DOC.可见在当地土壤肥力条件下,水旱复种轮作方式能提高土壤有机碳及其组分的含量,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力.