不同秸秆填埋量对盐碱土水盐运移及垂柳反射光谱的影响

在宁夏西北盐化生态脆弱区的典型盐碱化土地,通过随机区组试验,探究在栽植穴填埋秸秆2000(T_1)、7000(T_2)、12000kg/hm~2(T_3)及17000 kg/hm~2(T_4)等作隔盐层对土壤水盐运移及垂柳(Salix babylonica)反射光谱的影响,将地下土壤水盐变化与地上植物生长及生理状况相结合,以期更准确的反映出各处理对盐碱土壤改良效果及地上植被恢复情况。研究结果表明:(1)填埋一定量的秸秆作隔盐垫层可以改变地下土壤水盐的剖面分布特征。T_2、T_3和T_4处理与对照组相比,20—80 cm土层土壤含水量都显著提高,填埋的秸秆层起到了蓄水保墒的作用;都明显降低了0—80 cm土层土壤盐分含量和盐溶质浓度;但这3种处理之间无显著差别。T_1由于填埋秸秆量过少,无显著蓄水控盐效果。(2)通过检测植物叶片反射光谱可以反映出地上植物生长及生理状况的变化。填埋一定量的秸秆作为隔盐垫层有助于改善垂柳的生理状况。T_2的垂柳叶片光合色素含量最高,光合特性及营养状况最好,其他光谱参数结果都显著提高。T_3显著提高叶绿素含量和光合特性,但效果均不如T_2,且营养状况差。T_4处理类胡萝卜素含量与叶片水分含量均处于最高水平,但叶绿素含量、营养状态以及光合特性都显著降低。T_1处理效果最差。(3)在地下填埋秸秆作隔盐层,会通过对地下土壤水盐运移及微域生态系统环境的调节,影响到地上植物生长及生理状况。综合地下水盐分布与地上植物叶片反射光谱的结果,T_2是宁夏引黄灌区盐碱地改良中最适宜的秸秆填埋量。     

不同耕作方式对梯田玉米叶片的光合与蒸腾指标的影响

2002～2003年在云南农业大学农场采用滇丰4号玉米种,开展了不同耕作措施的玉米光合指标的研究。结果表明:等高线+薄膜覆盖+秸秆覆盖+开沟种植构建了高产玉米冠层的微环境特性和冠层结构,并改善了叶片光合特性。生育期间各个坡度其他处理的叶绿素a、b的含量始终大于对照处理;在2003年9月2日光合速率的日变化12:00时,处理B要远远大于对照,增加比例为24.35%;处理B的穗位叶蒸腾速率要明显大于对照处理,2003年各坡度平均增加达282.8%,2002年为350.4%;经相关分析知,各个坡度总体上玉米叶片净光合速率、气孔导度都与蒸腾速率呈显著正相关关系。     

秸秆隔层对盐碱土水盐运移及食葵光合特性的影响

在内蒙古河套灌区通过微区试验,研究了秸秆深埋(S)、上盖秸秆下埋秸秆(简称上秸下秸,S+S)、上盖地膜下埋秸秆(简称上膜下秸,P+S)和地膜覆盖(对照,CK)4种耕作措施对0-40 cm土层水盐运移及食葵光合特性的影响.结果表明:(1)不同措施对土壤水盐调控的效果与作用时期差异较大.P+S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度较低,控盐效果显著;S+S仅在苗期能保墒控盐,但控盐效果比P+S差,后期出现水减盐增现象,保墒控盐效果也不佳;S在整个生育期内土壤盐分含量和盐溶质浓度最高,控盐效果最差;CK在整个生育期内土壤水分含量变化不大,而盐分含量较高,控盐效果也不明显.(2)不同措施对土壤水盐运移调控程度的差异,导致食葵光合特性也有明显变化.与CK、S、S+S相比,P+S由于其较低的盐溶质浓度环境,明显改善了其光合特性,在苗期、蕾期和花期能提高净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr),增加气孔导度(Gs),降低胞间CO2浓度(Ci),从而使其作物长势和干物质积累明显高于其它措施.综合试验结果,P+S是内蒙古河套灌区盐碱地改良中优选的控抑盐耕作措施.     

桉树叶片光合色素含量高光谱估算模型

色素在植物的生理生态过程中非常重要,利用高光谱数据,揭示光谱反射率上特征波段与光合色素含量间的关系将有助于理解光合色素光谱反射特征的规律,同时为利用高光谱遥感技术快速无损监测植物叶片光合色素提供了技术支持.利用野外采集的桉树叶片样本,在实验室内测定了叶片的高光谱反射率及对应的叶绿素、类胡萝卜素含量.利用光谱分析技术和统计学方法对光谱数据进行处理分析,提取了光谱特征参量,并建立叶绿素、类胡萝卜素含量与光谱特征参量间的估算模型.通过精度检验,研究结果表明以(SDr-SDb)/(SDr+SDb)为变量建立的指数模型估算效果最佳.     

穿透雨减少下锐齿栎叶片光合色素季节动态及其反射光谱响应

通过林地穿透雨排除的方法模拟降雨减少,测定河南宝天曼自然保护区锐齿栎叶片光合色素含量与反射光谱的季节变化,对减雨处理造成的光合色素变化及其反射光谱的变化进行了定量分析,并探讨了水分控制条件下反射光谱对叶片光合色素变化的响应机制.结果表明: 锐齿栎叶片的光合色素含量和色素比率均呈现明显的季节变化.减雨样地与对照样地叶片的光合色素含量和比率在生长季的各个时期存在差异,其中,叶片叶绿素b(Chl b)含量的差异显著,说明Chl b对减雨处理的敏感性最高,叶片类胡萝卜素(Car)含量的差异较小,说明Car对减雨处理的敏感性相对较弱.550 nm处的光谱反射率对色素季节变化的响应最敏感,以其构造的简单比值指数(SR_750,550)与叶片Chl a、Chl b、总Chl和Car含量的正相关关系显著,光化学反射指数(PRI)与叶片Car/Chl的负相关关系显著.550 nm处的光谱反射率对减雨处理造成的色素变化响应最为敏感.SR_750,550对减雨处理造成的叶片Chl a、Chl b和总Chl的含量变化表现敏感(P<0.01),对Chl a/b的变化不敏感.PRI对减雨处理造成的叶片Car/Chl变化表现敏感(P<0.01).     

盐胁迫对不同生境盐地碱蓬光合及离子积累的影响

为了探讨盐地碱蓬(Suaeda salsa)适应不同生境的生理机制, 研究了盐处理(1、200和600 mmol·L^-1 NaCl)对盐碱地和潮间带两种生境盐地碱蓬地上部分及根系有机干重、叶片叶绿素含量及光合放氧速率、叶片和根中离子积累的影响。结果表明: 200 mmol·L^-1 NaCl对两种生境盐地碱蓬地上部分及根系的有机干重无显著影响, 说明两种生境盐地碱蓬均具有较强的抗盐性; NaCl处理显著降低了两种生境盐地碱蓬叶片的光合放氧速率; 各浓度NaCl处理下, 盐碱地生境盐地碱蓬叶片的光合放氧速率均高于潮间带生境的, 潮间带生境盐地碱蓬叶片中叶绿素a与叶绿素b的比值均高于盐碱地生境的; 各浓度NaCl处理下, 潮间带生境盐地碱蓬叶片中的Cl^-含量均低于盐碱地生境的; 与叶片中情况相反, 高盐处理下, 潮间带生境盐地碱蓬根中的Cl^-含量均高于盐碱地生境的。说明与盐碱地生境盐地碱蓬相比, 潮间带生境盐地碱蓬的根系可能对Cl^-具有较强的积累或限制其向地上部分运输的能力, 这些特征可能是盐地碱蓬适应不同生境的结果。     

伐桩储水下毛竹光合蒸腾特性

以伐桩储水毛竹(Phyllostachys edulis)林为研究对象,设置CK(0个伐桩储水)、T1(12个伐桩储水)和T2(18个伐桩储水)3个灌水量处理(样地大小:10 m×20 m),测定2年生毛竹叶片光合色素含量、光合蒸腾生理指标及主要环境因子,研究不同数量储水伐桩下毛竹叶片光合色素含量、光合蒸腾特性差异及其与环境因子间的关系。试验表明:(1)不同处理间各光合色素含量均表现为T2T1CK,Chla、Chlb、Car和Chla+Chlb含量的最大增幅分别为17.05%、14.49%、25.93%和17.19%。(2)不同处理下毛竹净光合速率与蒸腾速率日变化均为单峰曲线,均未出现"光合午休"现象,各处理间毛竹净光速率与蒸腾速率日变化均表现为T2T1CK。(3)增加储水伐桩后,12:00—14:00间引起毛竹净光合速率降低的因素由非气孔限制变为气孔限制。(4)增加储水伐桩后,毛竹净光合速率与各环境因子关联度大小的顺序发生了变化;不同处理下毛竹蒸腾速率与各环境因子关联度大小的顺序均不完全相同。研究表明,增加储水伐桩数量在一定范围内可使毛竹各光合色素含量增加,光合与蒸腾能力提高,光合产物积累增加,改善了毛竹的生长状况,且各光合色素含量、光合蒸腾能力与储水伐桩数量正相关。本研究为毛竹林节水灌溉措施的制定和培育生产提供了理论依据。     

盐胁迫下棉花幼苗叶片K+、Na+含量与光合参数的关系

为了解盐分胁迫下棉花叶片的K+、Na+含量与光合参数(净光合速率、最大羧化速率、最大电子传递速率、叶肉导度)之间的关系,设置4个盐分水平(50、100、150和200 mmol.L-1)和对照处理,测定叶片的K+、Na+含量及光合参数.结果表明:棉花幼苗叶片的Na+含量与盐分水平呈显著正相关,决定系数R2为0.958,...     

施氮对不同抗旱性冬小麦叶片光合与呼吸的调控

在大田条件下对两个不同抗旱特性的冬小麦品种全生育期叶片光合气体交换参数、光合色素含量和呼吸值及其对氮素水平的响应进行了研究.结果表明,施氮180 kg·hm^-2处理旱地品种叶片气孔导度、总光合色素含量、光合速率较不施氮处理在全生育期分别提高了43.75%、18.54%和49.66%,水地品种分别提高了12.12%、20.88%和29.25%;而旱地品种总呼吸速率降低了4.8%,水地品种降低了4.5%.适量施氮,增强了小麦叶片的气体交换能力,提高了光合色素含量,并降低了呼吸速率,从而提高了小麦叶片光合碳同化能力.小麦品种间光合的差异主要由非气孔因素引起.旱地品种呼吸速率较低,吸收的光能较多地用于光合碳同化作用.不施氮处理叶片光合速率较高的生育时期其呼吸速率也高,而施氮处理叶片光合速率高的生育时期呼吸值较低.施氮增加了光能向光合碳同化方向的分配.施氮对提高冬小麦抗旱能力有积极作用,其机理在于氮素改善了叶片气体交换状况,提高了光合色素含量,并优化了叶片对光能吸收的分配.     

增强UV-B辐射和干旱对春小麦光合作用及其生长的影响

在室外盆栽条件下研究了UV-B辐射和土壤干旱对春小麦 '和尚头'生长和光合作用的影响.结果显示:(1)干旱、UV-B辐射、干旱+UV-B(复合)处理均可使叶片类黄酮含量增加,且干旱+UV-B处理增加显著高于其他处理(P<0.05).UV-B辐射和干旱单独处理均能显著降低叶片光合色素含量,但UV-B辐射的副作用大于干旱,复合处理对光合色素的影响介于UV-B和干旱之间.(2)各处理间的光合速率日均值大小次序为:对照>UV-B+干旱>UV-B>干旱;增强UV-B对净光合速率的抑制作用大于干旱,而UV-B+干旱处理的抑制作用较二者单独处理有所减轻.(3)UV-B辐射和干旱单独处理后总生物量比对照减少15%,且抑制作用为:干旱>UV-B>复合处理; UV-B辐射和干旱胁迫不但影响春小麦的生物量,而且影响小穗特征和产量.研究表明,UV-B辐射和干旱之间存在交互作用,说明一种胁迫可以减缓(轻)另外一种胁迫对春小麦的抑制作用.     

陕北水蚀风蚀交错带柠条适应不同生境的形态和生理可塑性

以陕北水蚀风蚀交错带4个不同坡位与土壤质地生境[沟底+坝淤绵沙土(A)、梁坡+红黄土(B)、坡顶+绵沙土(C)、坡顶+风沙土盖绵沙土(D)]中生长的柠条为研究对象,研究了其生长、光合和水力性状的可塑性变化,以揭示柠条对不同生境的适应机制。结果表明:(1)生境D和生境A样地1~3m和3m土层的平均含水量明显高于生境B和C;(2)与生境B和C相比,生境A和D中生长的柠条冠幅、株高和新枝长显著增加,叶厚度减小,正午叶水势、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率亦显著增加,但不同生境中柠条枝比导水率、Huber值和栓塞程度无显著差异;(3)柠条各测定指标中,新枝长、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率表现出较大的可塑性。研究认为,柠条可能主要通过新枝长或光合生理特征的改变来适应不同的水分生境。     

Biochar-Induced Priming Effects in Young and Old Poplar Plantation Soils

The priming effect (PE) induced by biochar provides a basis for evaluating its carbon (C) sequestration potential in soils. A 60 days’ laboratory incubation was conducted, which involved the amendment of biochar (1% of soil mass) produced from rice straw at 300ºC (B300) and 500ºC (B500) to young (Y) and old (O) poplar plantation soils, with the aim of studying the responses of biochar-induced PEs to poplar plantation ages. This incubation included six treatments: Y + CK (control), Y + B300, Y + B500, O + CK, O + B300, and O + B500. Carbon dioxide (CO₂) emissions were significantly increased (p < 0.05) in the B300 amended soils, while it was decreased in the B500 amended soils compared to the CK. The primed CO₂ emissions were 2.35 times higher in the Y + B300 than the O + B300 treatments, which was measured to be 18.6 and 5.56 mg C·kg^-1 with relative PEs of 12.4% and 3.35%, respectively. However, there was little difference between the primed CO2 emissions in Y + B500 and O + B500 treatments, which were measured to be -24.9 and -29.6 mg·C·kg^-1 with relative PEs of -16.6% and -17.8%, respectively. Dissolved organic carbon (DOC) was significantly lower in the young poplar plantation soil than that in the old poplar plantation soil regardless of biochar amendment throughout the incubation, indicating greater C-limit of soil microorganisms in the young poplar plantation soil. Using ¹³C isotope tracing, neither B300 nor B500 decreased native soil-derived DOC, which indicated that the negative B500-induced PEs were not due to a reduction in the availability of native soil-derived C. In conclusion, the response of biochar-induced PEs to poplar plantation age depends on biochar types while soil available C indirectly affects biocharinduced PEs. Further studies should focus on how the interactive effects between soil C availability and microbial community impacts biochar-induced PEs.     

黑龙江不同玉米秸秆还田方式下土壤动物群落结构及其对秸秆降解的影响

以黑龙江省海伦市典型黑土耕地为试验样区,研究黑土区不同秸秆还田方式下土壤动物群落结构特征及其在秸秆降解中的作用。实验选取6目、30目、260目降解袋,设置5个处理:17kg玉米秸秆+2kg水还田+含微生物100%浓度催腐剂(样方A)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田+含微生物50%浓度催腐剂(样方B)、原始样方(样方C)、8.5kg玉米秸秆+1kg水还田(样方D)、17kg玉米秸秆+2kg水还田(样方E),并于2009—2011每年9月份测定不同样方的玉米秸秆降解率和微生物数量。结果表明:所有样方累积秸秆降解率都达55%以上,秸秆降解率从高到低排序依次为:样方A>样方B>样方C>样方D>样方E;对秸秆降解起主要作用的动物类群为中小型土壤动物中的甲螨亚目、中气门亚目和节跳虫科,约占土壤动物个体数的86.70%;不同处理样方中,土壤动物群落结构相似;相同处理样方中,不同规格的降解袋中土壤动物个数与类群差异显著(P<0.001);不同孔径降解袋中土壤动物的个数、类群数、多样性基本都与秸秆降解率呈正相关,进一步表明土壤动物对秸秆降解具有促进作用。     

干热河谷车桑子光合生理特性对氮磷添加的响应

氮磷养分是限制干热河谷植物生长的重要元素,不同土壤上植物受到的养分限制类型不同。光合作用作为植物生长发育的基础,不同土壤上氮磷养分添加对干热河谷植物光合生理特征的影响还没有报道。因此,以干热河谷优势植物——车桑子为研究对象,在元谋县不同海拔处采集土壤,设置加氮（+N）、加磷（+P）、氮磷同时添加（+NP）和不添加（CK）四个处理,研究车桑子光合响应曲线、叶绿素含量和叶绿素荧光特性对氮、磷添加的响应规律,并探讨光合响应特征与车桑子生长的关系：研究结果显示：1）不同海拔土壤上,车桑子光合生理特性对氮磷添加具有不同的响应。在低海拔燥红土上,氮添加处理（+N和+NP）提高了车桑子净光合速率、叶绿素含量和PSII活性;中海拔紫色土上,+NP促进了车桑子光合速率和叶绿素含量的提高;高海拔黄棕壤上,+N处理降低了车桑子净光合速率和PSII活性,而磷添加处理（+P和+NP）提高了车桑子净光合速率。2）车桑子光合特性对养分添加的响应取决于土壤的养分限制类型,限制性养分添加可以提高车桑子的净光合速率。3）燥红土上+P以及黄棕壤上+N对PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）的降低更大程度上归于可变荧光Fv的减少而不是最小荧光F₀的增加,可减少养分限制对光系统II造成的伤害。4）三种土壤类型上车桑子的叶绿素含量和组成差异极显著,相比于燥红土和紫色土,黄棕壤上车桑子的叶绿素含量显著更高,而叶绿素a/b显著更低。综上,本研究结果表明,车桑子光合能力受到氮和磷的共同调节,不同土壤上光合生理特性的响应可增强植物对限制性养分的适应性,影响植物生长发育。     

免耕高留茬抛秧对稻田土壤肥力和微生物群落的影响

通过大田试验,研究了不同秸秆还田和耕作方式（免耕+秸秆还田、免耕、常耕+秸秆还田、常耕）对稻田不同层次土壤肥力和主要微生物类群数量的影响.结果表明：上层土壤中,免耕+秸秆还田处理的有机质含量分别比免耕、常耕+秸秆还田和常耕处理高5.33、2.79和5.37 g·kg^-1;全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量也均以免耕+秸秆还田处理最高,免耕和常耕+秸秆还田处理次之,常耕处理最低.下层土壤中,各肥力指标以常耕+秸秆还田处理较高.秸秆还田各处理微生物类群数量较高,上层土壤以免耕+秸秆还田处理的细菌、真菌和放线菌数量最高,成熟期其纤维分解强度分别比常耕+秸秆还田、免耕和常耕处理高26.44%、79.01%和98.15%;下层土壤以常耕+秸秆还田处理的细菌、真菌和放线菌数量最高.免耕+秸秆还田处理的土壤养分和微生物呈表层富集特征.细菌、放线菌和纤维分解强度与土壤肥力各指标呈显著或极显著正相关关系.     

黄腐酸和甜菜碱预处理对干旱胁迫下平邑甜茶生理特性及光合的影响

该研究以平邑甜茶[Malus hupehensis(Pamp.)Rehd.]2年生实生苗为材料,通过盆栽试验于干旱处理前3d分别连续喷施黄腐酸(FA)、甜菜碱(GB)和复配(FA+GB),并以清水为对照(CK)进行预处理,比较分析不同预处理对干旱胁迫下平邑甜茶的生理及光合特性变化,探讨FA和GB对平邑甜茶的抗旱生理机制。结果显示:(1)与对照相比,FA、GB和FA+GB预处理均能够显著提高平邑甜茶叶片相对含水量,且FA的保水性效果最佳。(2)3种预处理均可显著促进干旱胁迫下叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量增加,且FA+GB预处理后在干旱胁迫下叶片可溶性糖和脯氨酸累积量显著高于单施FA或GB。(3)3种预处理均可显著提高干旱胁迫下平邑甜茶幼苗的SOD、POD、CAT活性,并显著降低MDA的积累速度及其累积量,且以FA+GB预处理的MDA含量最低、抗氧化酶活性最高。(4)GB和FA+GB预处理下平邑甜茶的净光合速率、瞬时水分利用率显著高于CK和FA,且FA+GB处理下改善光合特性的效果最佳,GB次之。研究表明,单独喷施黄腐酸和甜菜碱及两者配施预处理均能够增加干旱胁迫下平邑甜茶的渗透调节物质和相对含水量,提高叶片的保水性,调节抗氧化物酶活性,降低丙二醛含量,增加细胞膜稳定性,改善光合性能,进而提高平邑甜茶的抗旱能力,且以复配喷施(FA+GB)预处理的效果最好。     

Effects of Long-Term Fertilization on Leaf Photosynthetic Characteristics and Grain Yield in Winter Wheat

Based on a 20-year fertilization experiment with wheat-maize double cropping system, the effects of different long-term fertilization treatments on leaf photosynthetic characteristics and grain yield in different winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars were studied in the growing seasons of 2000–2001 and 2001–2002. A total of nine fertilization treatments were implemented, i.e. no fertilizer (CK), N fertilizer (N), N and P fertilizers (NP), N and K fertilizers (NK), N, P, and K fertilizers (NPK), only organic manure (M), organic manure and N fertilizer (MN), organic manure and N and P fertilizers (MNP), and organic manure and N, P, and K fertilizers (MNPK). With the treatments of combined organic manure and inorganic fertilizers (TMI), net photosynthetic rate (P _N), maximal activity of photosystem 2, PS2 (F_v/F_m), and chlorophyll content (SPAD value) of flag leaves and leaf area index (LAI) were much higher at the mid grain filling stage (20 or 23 d post anthesis, DPA), and exhibited slower declines at the late grain filling stage (30 DPA), compared with the treatments of only inorganic fertilizers (TI). The maximal canopy photosynthetic traits expressed as P _N×LAI and SPAD×LAI at the mid grain filling stage were also higher in TMI than those in TI, which resulted in different grain yields in TMI and TI. Among the treatments of TMI or among the treatments of TI, both flag leaf and canopy photosynthetic abilities and yield levels increased with the supplement of inorganic nutrients (N, P, and K fertilizers), except for the treatment of NK. Under NK, soil contents of N and K increased while that of P decreased. Hence the unbalanced nutrients in soil from the improper input of nutrients in NK treatment were probably responsible for the reduced flag leaf and canopy photosynthetic characteristics and LAI, and for the fast declining of flag leaf photosynthetic traits during grain filling, resulting in the reduced yield of NK similar to the level of CK.     

施入不同土层的秸秆腐殖化特征及对玉米产量的影响

耕作和秸秆还田是打破犁底层、改善黑土肥力的重要措施.本研究利用田间试验,分析了耕作和秸秆还田对秸秆腐殖化系数、总有机质含量(SOC)和玉米产量的影响.结果表明:深耕+秸秆施入20～35 cm(ST+S)能够打破犁底层,与浅耕(TT)、深耕(ST)和浅耕+秸秆还田(TT+S)相比,试验6年间土壤容重平均降低了5.7%、3.3%和5.7%,其中ST和ST+S试验第一年效果最好;试验6年后秸秆腐解率表现为0～20 cm土层(72.0%)>20～35 cm土层(59.2%);0～20和20～35 cm土层秸秆腐殖化系数在试验的第一年达到了最大值,分别为15.9%和12.7%;与初始土壤相比,TT、ST和ST+S处理0～20 cm土层SOC和轻组有机碳(LFOC)含量呈下降趋势,而TT+S处理分别增加了2.9%和12.4%,ST+S处理20～35 cm土层分别增加了9.2%和9.9%;对玉米产量的影响表现为ST+S>TT+S>ST>TT,耕作和秸秆还田的时间效应明显,其中ST处理玉米产量的影响可以持续3年,而ST+S处理可以持续6年.因此,通过耕作的方式将秸秆施入20～35 cm土层是一种有效的、可持续改善黑土质量的农业措施.