Estimation of soil algal biomass in salinized irrigation land: a comparison of culture dilution and chlorophyll a extraction methods

Two representative methods for quantitative estimation of soil algae, the culture dilution method and chlorophyll a extraction, were compared using soil samples collected from irrigation land in the flood plain of the River Ili, Kazakhstan, where the distribution of soil algae had been studied in the previous year. The estimate by the culture dilution method was almost the same as in the previous year, except for one site, which was enclosed by shrubs of sakusaul, Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin. The important role of wind in transport of airborne algal cells was pointed out. There was a significant correlation (p<0.001) between the logarithm of the number of colonies by the culture dilution method andthe logarithm of the concentration of chlorophyll a, when data from all samples were analyzed. However, no significant correlation was observed with the data of cropland sites alone. Furthermore, the seasonal variations of both values at each site did not necessarily agree with each other. One reason for the inconsistency may have been the over estimation of chlorophyll a caused by inclusion of litter from vascular plants. Other reasons may relate to differences between the methodologies. The density of soil algae estimated by culture dilution reflects the algal biomass in a certain previous period of time. Therefore, it is suggested that the method is suitable for spatial, but not for seasonal studies. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

不同施肥与灌水量对槟榔土壤氨挥发的影响

利用通气法田间原位试验,研究了不同施肥模式、灌溉量对槟榔土壤氨挥发速率和挥发量的影响。结果表明：槟榔恢复期和出花期追肥灌水后,不同施肥处理均在第3天出现氨挥发速率峰值（0.50-3.42 kg.hm-2.d-1）,而后迅速下降并进入低挥发阶段。出花期氨挥发速率峰值（1.50-4.42 kg.hm-2.d-1）比恢复期氨挥发速率峰值明显高。灌水量小(300 m3. hm-2)的氨挥发率和总量比灌水量大(600 m3. hm-2)的明显减小。在同一氮水平下,有机质含量较低的氨挥发率较高。在同一有机质含量条件,氨挥发率随着N肥含量增加而升高。与单施N肥处理相比,有机肥与N肥配施可明显减少氨挥发速率和总量,可减少氮损失。     

农田灌溉对印度区域气候的影响模拟

为满足人类对粮食的需求,全球灌溉农田面积迅速扩张,农田灌溉对区域气候的影响引起广泛地关注。利用区域环境系统集成模式(RIEMS2.0)和最新的土地利用变化资料,选取农田灌溉面积最大的印度区域作为研究区域,进行雨养农田和灌溉农田的对比试验,探讨农田灌溉对区域气候的影响。结果表明:(1)农田灌溉使得印度区域年平均气温降低1.4℃,年平均降水率增加0.35mm/d。农田灌溉对印度区域气候的影响存在明显的季节波动,季风前期及6月份该区域气候对下垫面变化的响应最为敏感;7-9月各气候要素变化较小。(2) 农田灌溉使得印度区域地表净辐射增加,且地表净辐射在潜热通量和感热通量之间的分配发生了较大的改变,潜热通量增加,感热通量减少;对地表起冷却作用;同时由于土壤湿度增加,蒸散作用增强,大气中水汽含量增加,潜热不稳定能量增加,导致对流性降水增加。     

造纸废水灌溉对黄河三角洲盐碱地土壤酶活性的影响

造纸废水含有大量有机营养物质,经生物塘处理后灌溉退化滨海盐碱地可以有效改善土壤化学性质。分析了不同灌溉方式对土壤脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性的影响。结果表明：在废水灌溉、清污轮灌和清水灌溉3种处理下,棉田土壤的脲酶、磷酸酶和脱氢酶活性均有显著提高;同样,清污轮灌模式下,轻度、中度及重度盐碱化土壤的脲酶、磷酸酶和脱氢酶活性也均有较显著的提高。较之棉田土壤和轻度盐碱化土壤,中度和重度盐碱化土壤酶活性的提高更为显著,具体表现为,与对照相比,中度盐碱化土壤的脲酶、磷酸酶以及脱氢酶活性分别提高了44.7%、15.6%、12.4%, 重度盐碱化土壤分别提高了823%、551%、320%。研究证明造纸废水灌溉不但可以提升退化盐碱地的土壤肥力,还可以显著提高退化盐碱地的土壤酶活性。     

春玉米根系生育特征与冠层关系的研究

以农田实际观测资料为依据,分析了春玉米根系生育特征及其与冠层生长的关系,并提出了定量描述方程;较详细地阐述了水分条件对根系生长的影响,指出利用根系伸展深度确定灌溉计划湿润深度和进行根冠调控,以指导农田优化灌溉的可行性。     

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。     

咸水灌溉对沙土土壤盐分和胡杨生理生长的影响

通过咸水灌溉沙土土质生长的幼龄胡杨,分析了咸水灌溉沙土土壤盐分分布累积特点、盐分胁迫对胡杨的耗水生长关系、叶绿素、Pro、MDA的影响,结果表明:(1)在1.2—3 g/L范围内,微咸水灌溉沙土处于脱盐状态,6—12 g/L咸水灌溉使沙土积盐大增。在整个生长周期内,微咸水和咸水灌溉,0—200 cm内土体的总盐都呈累积趋势。(2)咸水灌溉胡杨,不同盐分处理的生长耗水关系可以用对数模型描述。(3)盐分胁迫下,胡杨叶片内叶绿素含量呈抛物线递减,Pro和MDA含量则呈现抛物线递增趋势。说明短期内咸水灌溉对土壤安全和胡杨的生长影响有限,可用咸水解决生态缺水现状,3种生理指标可用来衡量胡杨的盐胁迫程度,以此为指导提高人工造林的成活率。     

渗滤液覆盖层灌溉处理对夹竹桃的生理生态效应

以夹竹桃（Nerium indicum Mill．）作为填埋场覆盖层封场植被材料,历时1a现场研究了有无渗滤液灌溉下夹竹桃生长及其生理生化反应。结果表明,10mm／d渗滤液灌溉下夹竹桃持续生长,生长的快慢呈季节性,且生长较对照组略快;渗滤液灌溉组和对照组夹竹桃丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量的动态变化同气温变化规律相似,超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性和抗坏皿酸（AsA）、还原型谷胱甘肽（GSH）含量基本呈季节性波动。盛夏（6—8月份）和秋冬（10-4月份）SOD、POD活性明显提高,AsA、GSH积累显著;1a中渗滤液灌溉组各生理生化指标均较对照组变化辐度大,但两组间差异基本不显著;表明有无渗滤液灌溉下,夹竹桃生理生态反应主要受气候的季节性变化调控,渗滤液灌溉处理不会显著加大对夹竹桃胁迫。     

氮肥施用量对设施番茄氮素利用及土壤NO3--N累积的影响

在宁夏引黄灌区滴灌条件下,以温棚番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析的方法,研究不同施氮量对番茄产量、氮素利用率及土壤NO₃^--N残留的影响,并对土壤-番茄体系的氮平衡进行了表观评估。试验结果表明：2004年秋冬茬番茄,施用氮肥显著增加了当茬番茄果实、植株产量 （增产幅度19.9%～29.6%）及地上部总吸氮量（204～232.6 kg/hm²）。2005年冬春茬番茄,与空白处理产量相比（106 kg/hm²）只有N200处理的果实增产达显著水平（120 kg/hm²）。两季番茄的氮肥利用率都随氮肥施用量的增加而明显降低（3.3%～10.9%）。2004年秋冬茬番茄收获后,表层0~30 cm的NO₃^--N大量累积（200～650 kg/hm²）,其累积量随施氮量增加呈增加的趋势,经过2005年冬春茬番茄种植后,上茬0~30 cm土层NO₃^--N向下有淋失的趋势,淋失层次主要在90 cm以上的土体（250~380 kg/hm²）。综合考虑番茄果实产量、氮肥利用率及土壤NO₃^--N残留等因素,秋冬茬番茄推荐氮肥用量在100~200 kg/hm²和适量的磷钾肥配施为当茬氮肥优化管理处理。而冬春茬番茄氮肥推荐在200~400kg/ hm² 范围可以满足当茬番茄对氮肥的需求。