萘对川西亚高山森林土壤呼吸、养分和酶活性的影响

萘作为土壤动物化学抑制剂已在土壤动物生态功能的研究中广泛使用,但其非目标效应使其应用仍存在很大的不确定性.为了了解在亚高山森林土壤应用萘抑制土壤动物群落是否存在非目标效应,以青藏高原东缘的川西亚高山森林土壤为研究对象,采用微缩试验研究了萘对土壤呼吸速率、养分含量和酶活性的短期影响.结果表明: 萘处理显著抑制了培养0～10 d的土壤呼吸速率,随后(24～52 d)表现出明显的促进作用.萘处理显著影响了土壤铵态氮和硝态氮含量的动态变化,萘处理铵态氮和硝态氮含量分别以培养的3和17 d最高,对照则以培养的45 d和结束时的52 d最高.萘处理土壤可溶性碳含量在培养3 d急剧增加后迅速降低,对照则略有升高后降低,而萘处理和对照的可溶性氮含量均表现为先升高后降低.萘处理和对照的土壤酶活性均具相似的动态规律,两者的脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性分别在培养45、38和10 d至最高.萘处理和采样时间的交互作用显著影响了土壤呼吸速率,以及土壤铵态氮、硝态氮和可溶性氮含量,但对可溶性碳含量、蔗糖酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性的影响不显著.萘作为驱虫剂的非目标效应可能在短期内对川西亚高山森林土壤的氮循环过程产生强烈的影响.     

未来气候变化对河南省冬小麦需水量和缺水量的影响预估

采用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算有效降水量,应用Penman-Monteith模型和作物系数法计算需水量,在对河南省1981—2010年冬小麦生育期内有效降水量、需水量和缺水量分析的基础上,结合《排放情景特别报告》的两种排放情景A2(强调经济发展)和B2(强调可持续发展)预估的未来气候情景,探讨了未来气候情景下河南省冬小麦的有效降水量、需水量和缺水量的时空演变规律及其主要气候影响因素.结果表明: 从整体上看,相对于基准时段(1981—2010年),A2和B2情景下,不同时段冬小麦全生育期的有效降水量、需水量和缺水量均表现出增加趋势,有效降水量均以2030s时段增加最多,分别增加33.5%和39.2%;需水量均以2010s时段增加最多,分别增加22.5%和17.5%,年代间呈现明显递减趋势;缺水量在A2情景下以2010s时段增加(23.6%)最多,B2情景下以2020s时段增加(13.0%)最多.偏相关分析表明,A2和B2情景下,太阳总辐射是影响河南省冬小麦需水量和缺水量变化的主要气候因素.由于地理环境和气候条件的差异,不同时段河南省冬小麦全生育期有效降水量、需水量和缺水量的距平百分率在空间分布上具有差异.未来河南省水资源可能更趋于短缺.     

1967—2017年甘肃省玉米需水量与缺水量时空分布特征

基于1967—2017年甘肃省28个气象站点的逐日气象数据,采用联合国粮食与农业组织(FAO,Food and Agriculture Organization of the United Nations)推荐的作物系数法计算了玉米各生育阶段和全生育期的需水量,结合美国农业部土壤保持局(SCS,Soil Conservation Service)推荐的方法计算了玉米全生育期的有效降水量,进而得到需水量。并利用线性倾向估计、Mann-Kendall检验和空间插值法对甘肃省玉米需水量和缺水量的年际变化趋势和空间分布特征进行分析。结果表明:1967—2017年甘肃省玉米全生育期平均降水量、平均有效降水量、平均需水量和平均缺水量分别为210.43、113.21、545.95 mm和421.00 mm;在时间上,51年来,甘肃省玉米全生育期内的降水量和有效降水量整体上呈明显的下降趋势,而需水量和缺水量整体上没有明显的变化趋势,属于正常波动;在空间上,玉米全生育期的降水量和有效降水量整体上由东南向西北减少,而需水量和缺水量整体上由东南向西北增加。28个站点中,51年来只有甘南和岷县站点的有效降水量...     

增温、刈割对高寒草甸植被物种多样性和地下生物量的影响

我国高寒草甸表现出退化现象,严重影响着植被物种多样性和生物量生产。本研究以青藏高原高寒草甸为研究区,采用随机区组设计,设置对照、增温、刈割、增温+刈割交互作用4种试验样地,于植被生长季进行植被物种多样性(Margalef指数、Shannon指数、Simpson指数、Pielou指数)和地下生物量的调查,研究增温、刈割对高寒草甸植被物种多样性和地下生物量的影响。结果表明:(1)高寒草甸植被物种多样性在生长季中期(6、7、8月)显著高于初期(5月)和末期(9月),且显著性从2012年到2013年增强。(2)植被物种多样性对增温(3年)、刈割(2年)的响应并不敏感,在增温、刈割单独作用下略有增加,在增温+刈割交互作用下略有减小。(3)增温、刈割趋于增加地下生物量,促使地下生物量在不同土层的分配比例发生变化;随着时间延长,刈割对土壤浅层(0~30 cm土层)地下生物量的影响逐渐加强,而增温对土壤深层(30~50 cm土层)地下生物量的影响逐渐加强。     

云南省烤烟需水量及灌溉需求指数的时空特征

基于云南省124个农业气象站点1977—2010年逐日气象数据,采用FAO推荐的Penman Monteith公式,计算不同时空条件下云南省烤烟生育期的需水量和灌溉需求指数,分析云南省烤烟需水量和灌溉需求指数的时空特征和变化规律.结果表明： 研究期间,云南省烤烟伸根期、旺长期、成熟期和大田生育期需水量分别为76.73～174.73、247.50～386.64、180.28～258.14和528.18～764.08 mm,以旺长期需水量最高;平均灌溉需求指数分别为-0.02、0.38、0.17和0.26,伸根期有效降雨量可以满足烤烟需求.云南省烤烟需水量呈逐年减少趋势,各生育期需水量气候变化趋势分别为-12.42、-21.46、-7.17和-47.15 mm·(10 a)^-1.各生育期及大田生育期灌溉需求指数最小的地区为德宏,最大的为迪庆;大田生育期灌溉需求指数是负值的3个地区为德宏、西双版纳和普洱.参考作物蒸散量、需水量和有效降水量随纬度的升高而减少,而灌溉需水量和灌溉需求指数却随纬度的升高而加强;有效降水量随海拔的升高而减少,灌溉需水量和灌溉需求指数随海拔的升高而增加.     

河南省冬小麦需水量的时空变化及影响因素

基于河南省17个气象监测站点1961-2012年逐旬气象数据,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物需水量,结合“全国灌溉试验资料数据库”中冬小麦生育期、作物系数等数据计算冬小麦生育期需水量,利用时间序列分析法和灰色关联分析法,分析河南省冬小麦需水量近51年来的时空分布特征、变化规律及其主要影响因素.结果表明: 1961-2011年,河南省冬小麦平均需水量在345~492 mm,卢氏站冬小麦平均需水量最低,孟津站最高.大部分站点1980-1989年冬小麦平均需水量最低,1961-1969年冬小麦平均需水量最高.17个站点中,新乡、栾川、开封、西峡、南阳、信阳、固始7站冬小麦需水量随年份呈上升趋势,其余10个站点需水量均呈下降趋势;豫北需水量高于豫南,豫西地区需水量跨度较大.河南省17站冬小麦生育期日平均高温、日平均低温均随年份呈上升趋势,生育期日平均风速、日平均相对湿度、日照时数基本呈下降趋势.河南省冬小麦生育期日平均高温、日照时数是影响冬小麦需水量的主要因素,日平均相对湿度对其影响最小.     

Short-term responses of winter soil respiration to snow removal in a Picea asperata forest of western Sichuan

Aims Seasonal snow cover is one of the most important factors that control winter soil respiration in the cold biomes. The warming-induced decreases in snowpack could affect winter soil respiration of subalpine forests. The aim of this study was to explore the effects of snow removal on winter soil respiration in a Picea asperata forest.Methods A snow removal experiment was conducted in a P. asperata forest stand in western Sichuan during the winter of 2015/2016. The snow removal treatment was implemented using wooden roof method. Soil temperatures, snow depth and soil respiration rate were simultaneously measured in plots of snow removal and controls during the experimental period.Important findings Compared to the control, snow removal increased the fluctuations of soil temperatures. The average daily temperature of the soil surface and that at 5 cm depth were 1.12 °C and 0.34 °C lower, respectively, and the numbers of freeze-thaw cycles of the soil surface and that at 5 cm depth were increased by 39 and 12, respectively, in plots of snow removal than in the controls. The average rate of winter soil respiration and CO₂ efflux were 0.52 μmol·m^-2·s^-1 and 88.44 g·m^-2, respectively. On average, snow removal reduced soil respiration rate by 21.02% and CO₂ efflux by 25.99%, respectively. More importantly, the snow effect mainly occurred in the early winter. The winter soil respiration rate had a significant exponential relationship with soil temperature. However, snow removal significantly reduced temperature sensitivity of the winter soil respiration. Our results suggest that seasonal snow reduction associated with climate change could inhibit winter soil respiration in the subalpine forests of western Sichuan, with significant implications for the carbon dynamics of the subalpine forests.     

Effect of alginite amendment on microbial activity and soil water content in forest soils

The effect of the amendment with alginite, an organic rock originating from the biomass of fossilized unicellular algae, on microbial activity of forest soils was tested using a pot experiment. Five variants of soil-alginite mixtures were tested in three replicates with two forest soils: a loose sandy soil and a sandy loam. Gravimetric moisture closely correlated with the dose of alginite in both soils. Basal respiration and catalase activity increased with the dose of alginite in the sandy soil, but not in the sandy loam, where the highest response was observed at intermediate doses of alginite. The correlations of microbial activity parameters with moisture in the sandy soil were also much closer than in the sandy loam. The amendment with alginite was thus effective in improving some of the selected microbial activity indicators, but the optimum dose of alginite strongly depends on soil texture.     

有限供水下冬小麦全程耗水特征定量研究

为明确冬小麦不同水分条件下全生育过程日耗水及阶段耗水特征,在北京地区利用蒸渗仪系统连续监测了几种灌溉处理(W4:起身水+孕穗水+开花水+灌浆水;W2:拔节水+开花水;W1:拔节水;W0:无灌水)耗水动态变化。结果表明:冬小麦全生育期的耗水动态可分为3个阶段:(1)播种至11月底的冬前阶段,这个阶段日耗水量波动明显,一般低于3 mm/d;(2)12月上旬至来年2月底的冬季阶段,这个阶段日耗水量低于0.4 mm/d,且波动很小;(3)3月初小麦返青至收获的春后生长阶段,这个阶段日耗水量总体上是一个先升高后降低的过程,但波动很大,每次灌水都会引起1个日耗水高峰的出现。耗水日变化呈单峰或双峰曲线,高峰出现在正午前后,高峰值因灌水处理而有明显差异,灌水多则耗水峰值显著升高,而夜间耗水量及其在不同处理间差异均很小。拔节至成熟期是冬小麦耗水的主要时期,该期耗水占总耗水60%以上。减少灌溉会增加土壤贮水消耗,但降低了总耗水量。综合比较表明,在有限灌溉下,拔节水和开花水组合是高产和高水分效率相统一的灌溉模式。     

黄淮平原冬小麦灌溉需水量的影响因素与不同年型特征

以黄淮平原区80个气象站点46～54年的降水资料和10个站点100 cm深度的土壤湿度资料为基础,运用麦田水分平衡原理,分析了冬小麦灌溉需水量与冬小麦需水量、生育期降水量和土壤底墒水的关系,并就不同气候年型分析了冬小麦灌溉需水量的变化特征.结果表明:黄淮平原冬小麦灌溉需水量等值线基本呈纬向分布,自南向北逐渐增大.正常年零值线位于许昌、扶沟、柘城,鹿邑、亳州、萧县至徐州一带,此线附近冬小麦需水量和供水量基本平衡,可以不进行灌溉或进行少量灌溉;此线以北则必须进行灌溉,其灌溉量愈向北愈大,依次为60～100和100～190 mm,要分别灌1～2水和2水;此线以南,可不进行灌溉.丰水年零值线北移约0.5～1.0个纬度,全区灌溉面积和灌溉量明显减小.欠水年零值线南移约1.0～1.5个纬度,灌溉面积和灌溉量显著增大.

Abstract：

By using the last 46-54 years precipitation data from 80 meteorological stations and the 0-100 cm soil water content data at 10 stations in the Huanghuai Plain, the relationships be-tween the irrigation water requirement and water requirement by winter wheat, and between the precipitation in winter wheat growth season and the soil water content at planting time were ana-lyzed, based on the principles of farmland water balance. In the meantime, the characteristics of irrigation water requirement by winter wheat in different climatic years were studied. In the study area, the isoline of irrigation water requirement by winter wheat was basically in latitudinal distri-bution, with the requirement increased gradually from .south to north. In normal years, the zero isoline was located in Xuchang-Fugou-Zhecheng-Luyi-Bozhou-Xiaoxian-Xuzhou. Along this line, the water requirement by winter wheat was in balance with water supply, and no or less irrigation was required. However, in the north of this line, irrigation should be made, with the irrigation a-mount increased northward, being about 60-100 mm and 100-190 mm and irrigating 1-2 times or 2 times. In the south of this line, no irrigation was required. In the years of plentiful precipita-tion, the zero isoline moved northward by 0. 5-1.0 latitude, and the irrigation area and irrigation amount decreased obviously; while in the years of short precipitation, the zero isoline moved south-ward by 1.0-1.5 latitude, and the irrigation area and irrigation amount increased obviously.     

去除地面枯落物对加勒比松(Pinus caribaea)林土壤特性的影响

通过去除地表凋落物(处理)和保留凋落物(对照)的样地比较,研究了加勒比松(Pinus caribaea)林的土壤特性对去除地表枯落物的响应,为了解人工干扰的加勒比松林土壤的退化机理提供依据.去除地表枯落物后的样地林木平均胸径和平均树高分别显著下降了21%和8%.人为干扰造成了土壤质量的全面下降.与对照相比,去除地表枯落物的土壤容重增加了14%,土壤毛管孔隙和总孔隙的比例分别减少了13%和18%,非毛管孔隙也因为人为干扰而显著下降了37%,土壤毛管持水量下降了24%.去除地表枯落物没有对土壤pH造成影响,但是土壤有机质、全N、全P和全K含量比对照分别减少了42%、46%、16%和39%,水解N、速效P和速效K含量分别比对照减少了20%、15%和41%,土壤中<0.01 mm 粘粒的比例下降了27%.去除地表枯落物后的土壤细菌、真菌和放线菌数量分别下降了50%、19%和13%,土壤脲酶、土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性分别比对照下降了35%、49%和49%.去除地表枯落物从林地以凋落物的形式直接取走大量养分,使林地有机质含量降低,导致土壤孔隙减少,保持水分功能减弱,养分状况的恶化,微生物数量减少和酶活性下降,最终引起林木生长下降.     

调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,在山东兖州小孟镇史王村进行田间试验,研究了调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明：在全生育期降水228 mm条件下,W₁（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期70%+开花期70%）和W₄（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期85%+开花期85%）处理总耗水量高于W₀（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期65%+开花期65%）、W₂（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期80%+开花期80%）和W₃（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期80%+开花期80%）处理,W₁和W₄处理间无显著差异;W₁处理增加了0～200 cm土层土壤贮水消耗量,降低了小麦拔节至开花期的耗水模系数,提高了开花至成熟期的耗水模系数;W₄处理在开花至成熟期、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均较大.调亏灌溉条件下,W₀处理水分利用效率较高,但产量最低;随灌溉量增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势.耗水量最高的W₁和W₄处理产量也最高,W₁处理灌溉水利用效率和灌溉效益均高于W₄处理,为本试验条件下高产节水的最佳处理.     

辽西水土保持林土壤改良效应的研究

通过分析比较油松纯林和油松-固N树种混交杯土壤的理化性质和油松生长量,结果表明,油松-固N树种混交杯土壤有机质含量、全N、全P、速效P和水解N含量都比油松纯林显著提高,土壤容重减小,硬度降低,初渗速度增大．油松胸径和树高生长量也有较明显提高,对土壤的改良作用比油松纯林效果更加显著．通过土壤酶活性和固N树种固N活性的测定,对不同水土保持林的土壤肥力状况作出了综合评价。     

华北平原地区麦田土壤呼吸特征

2008年4-6月利用LI-8100及LI-6400-09测定了华北平原典型冬小麦田土壤CO_2通量,并分析了麦田土壤呼吸变化规律及其影响机制.结果表明:土壤呼吸日变化呈明显的单峰曲线,最高值出现在12:30-14:30,最低值出现在5:00-6:30;在不同的天气条件下,土壤呼吸速率晴天最高,多云其次,阴天最小;观测期间冠层内各高度CO_2浓度与麦田土壤呼吸速率白天呈显著线性负相关,夜间正相关;土壤呼吸速率与5 cm地温的季节变化趋势基本一致,二者显著指数相关;在田间持水量范围内,土壤呼吸速率与土壤湿度正相关,当土壤相对湿度低于30%时,土壤呼吸受到抑制而通量降低;综合考虑土壤温度与湿度的双因素指数回归模型能较好地解释土壤呼吸的变化情况,土壤温度低于15 ℃时效果更好.

Abstract：

By using LI-8100 and LI-6400-09, the soil CO_2 flux of a winter wheat field in North China Plain was determined from April to June 2008, with its change patterns and affecting fac-tors analyzed. The soil respiration had a single-peak diurnal variation, with the maximum at 12: 30-14:30 and the minimum at 5:00-6:30, and the respiration rate was higher in sunny days than in cloudy or overcast days. There was a significant negative correlation between the CO_2 con-centrations at all canopy heights and the soil respiration rate at daytime, but a significant positive correlation at night. The soil respiration rate presented a seasonal variation similar to the soil tem-perature at 5 cm depth, and had a significant exponential relationship with the soil temperature. Significant correlation was also found between the soil respiration rate and soil humidity when the soil moisture content was within the range of field capacity. Soil humidity less than 30% would limit the soil respiration, inducing a decrease of soil CO_2 flux. A multiple exponential regression model of soil temperature and moisture could better explain the variation of soil respiration, espe-cially when the soil temperature was below 15 ℃.     

河南省冬小麦气候适宜性变化研究

运用建立的冬小麦气候适宜度模型对全生育期气候适宜度年际变化进行了计算。结果表明,降水适宜度波动最强;温度适宜度与气候适宜度波动均较小,且20世纪80年代以来振幅明显变小。从变化倾向来看,温度、光照和气候适宜度分别以每10年0．003、0．005和0．006的速度升高,降水适宜度以每10年0．002的速率降低。     

河南省新安县郁山林区土壤速效养分分析

以河南省新安县郁山林区为研究对象, 利用野外采样结合室内分析, 系统的测定了土壤pH值、铵态氮、速效磷、速效钾四项指标。按照全国第二次土壤普查分级标准, 依次对土壤养分指标进行分项评价和综合评价, 并采用改进的内梅罗综合指数法分析土壤肥力水平。结果表明: 郁山林区土壤pH值变幅范围是5.70-8.77, 符合北方土壤特性, 基本适合林业的发展。土壤铵态氮含量变幅范围是43.43-105.70 mg·kg-1, 变异系数21.03%, 属于低水平(4级)。土壤速效磷含量变幅范围是13.45-54.35 mg·kg-1, 变异系数30.22%, 属于较高水平(2级)。土壤速效钾含量变幅范围是58.67-93.36 mg·kg-1, 变异系数13.18%, 属于低水平(4级)。土壤综合养分指数为1.63,变异系数51.10%, 属于土壤养分综合评价等级分类标准的3级, 土壤养分肥力程度一般。因而建议今后在林区的管理中施加氮肥和钾肥, 平衡土壤养分, 实现林业可持续发展。     

川西亚高山林区三种土地利用方式下土壤呼吸动态及组分区分

采用动态密闭气室法(IRGA)对川西亚高山林区云杉(Picea likiangensisvar.balfouriana)人工林、农地和冷杉(Abiesfaxoniana)原始林的土壤呼吸日变化及季节变化进行了测定,计算了土壤呼吸3个组分的值。结果表明,(1)云杉人工林中根系呼吸占林地总呼吸的22%,冷杉原始林为29%;(2)土壤呼吸速率的日变化和季节变化均与10cm地温的变化相一致;(3)由于本地区土壤水分不是限制因子,因此温度成为影响土壤释放CO2的最关键因素,云杉人工林矿质土壤呼吸随温度变化的Q10值为2.44,农地为1.82,冷杉原始林为2.73;(4)云杉人工林年呼吸CO2总量为43.93t.hm-2.a-1,其中72%来自于矿质土壤排放,6%来自于枯落物分解;农地年呼吸CO2总量为26.07t.hm-2.a-1,主要来自矿质土壤;冷杉原始林年呼吸CO2总量为33.95t.hm-2.a-1,其中61%来自于矿质土壤排放,10%来自于枯落物分解。     

有机肥配施氮肥对西北旱地冬小麦产量、品质及土壤生物学特性的影响

在西北旱地冬小麦进行有机肥和化肥配施试验,共设5个处理,有机肥(牛粪,M)施用量30 t·hm^-2,配以不同量的化学氮肥(0、75、150、225、300 kg N·hm^-2,分别用M+N₀、M+N₇₅、M+N₁₅₀、M+N₂₂₅、M+N₃₀₀表示)。试验进行3年后,连续两年(2018、2019年)测定小麦产量、品质和土壤生物学特性。结果表明: 有机肥配施氮肥小麦产量均显著高于单施有机肥的M+N₀处理;M+N₁₅₀、M+N₂₂₅和M+N₃₀₀ 3个处理产量均显著高于M+N₇₅处理,3个处理之间差异不显著。除淀粉含量外,有机肥配施氮肥小麦籽粒粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值、延伸性均显著高于M+N₀处理,且M+N₁₅₀、M+N₂₂₅、M+N₃₀₀处理均显著高于M+N₇₅处理,但3个处理之间差异不显著。M+N₁₅₀处理两年的土壤微生物生物量碳氮均最高,显著高于M+N₀、M+N₂₂₅、M+N₃₀₀处理。2018年M+N₁₅₀处理β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖水解酶(CBH)、L-亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、碱性磷酸酶(AKP)活性均显著高于其他处理;2019年,除L-亮氨酸氨基肽酶活性外,M+N₁₅₀处理的其他酶活性均显著高于M+N₀和M+N₂₂₅处理。相关分析显示,MBC与MBN呈极显著正相关,MBC、MBN与CBH、NAG、AKP均呈显著正相关,MBN与TN呈显著正相关、与NO₃^-呈显著负相关。综合考虑冬小麦产量、品质、土壤生物学特性等因素,M+N₁₅₀更有利于西北旱地麦田的可持续利用。