冬水田典型生境类型节肢动物群落多样性及生物量特征

为了掌握休耕季节不同生境冬水田节肢动物群落多样性及生物量特征,于2017年2—4月在重庆市璧山区通过陷阱法对3类冬水田耕作区及期9个小区生境进行了定点调查,分别为水稻和蔬菜及荒地耕作区、水稻和蔬菜耕作区及水稻和林地耕作区。共捕获节肢动物108367只,隶属于3纲119科(种)。Berger-Parker优势度指数表明,冬水田节肢动物群落以罕见或稀少种(类群)数量最多以及优势类群数量稀少且突出为最基本特征,圆科和长角科是最主要的优势类群。节肢动物密度和生物量的百分比分析表明,腐食者和捕食者是节肢动物群落的主要功能团;弹尾虫以及不同种类蜘蛛和天敌昆虫类群分别构成了腐食者和捕食者中的主要类群(种)。3类冬水田及其小区节肢动物群落主要功能团密度和生物量以及群落Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Margalef丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)和Simpson优势集中性指数(C)均有明显的规律变化,且出现了显著性差异(P0.05);节肢动物群落及其主要功能团腐食者和植食者分别在密度和生物量间,以及捕食者与其猎物腐食者和植食者在生物量上都具显著的相关性(P0.05)。群落相似性及相关性分析显示,3类冬水田及其小区节肢动物群落组成总体上差异明显,显然受到了稻田生境及耕作/管理等非生物因素的影响;其中生境类型(FH)作用最大,其次是蓄水量(EWQ)、稻桩生物(BR)、种植模式(PP)和收割方式(HM);它们与节肢动物群落密度及参数H′、D和C,以及腐食者密度和生物量、捕食者密度等显著正相关或负相关(P0.05)。主成分及聚类分析结果进一步指出,3类冬水田的生境异质性差异较大,这与它们小区在节肢动物群落密度(AI)、腐食者密度(DI)及FH等生物和非生物因素上的较大不同有关。总之,3类冬水田主要营养链“水稻秸秆-腐食者-捕食者”中存在不同程度的级联效应;弹尾虫作为该效应中腐食者的代表承担着冬水田“关键或中心”节肢动物类群具有的双重生态功能;不同冬水田及其小区节肢动物群落多样性及生物量特征差异明显,这与FH、EWQ、BR、PP和HM等非生物因素密切相关。     

不同稻作制对红壤性水稻土中锰剖面分布的影响

为了探讨红壤性水稻土锰的迁移和转化行为,通过长达16a的定位试验研究了不同稻作制、有机肥以及地下水位对土壤剖面中全锰、活性锰和交换态锰分布的影响。试验结果表明,长期淹水种稻引起0-20cm土壤层次全锰、活性锰和交换态锰含量的显著下降,而在20－40cm和40－75cm土层相对累积。不同稻作制比较,0－20cm土层中全锰、活性锰和交换态锰含量以稻稻泡显著高于稻稻绿和稻稻油处理,而20－40cm和40－75cm土层3种锰形态的含量各稻作制之间无显著差异,表明实行水旱轮作的稻稻绿与稻稻油两种稻作制耕层土壤锰的淋溶损失比持续淹水的稻稻泡制更为严重。相对而言,不同有机肥施用水平和地下水位对土壤剖面中锰分布的影响要小于稻作制,总的趋势为：土壤剖面中锰的空间分异程度以高量有机肥＞常量有机肥＞单施化肥;低水位＞高水位。从土壤中锰的空间分布规律可以看出,水旱轮作（尤其是在低水位和有机无机配合的条件下）比长期淹水更有利于土壤锰氧化还原引起的深层淋溶与淀积,加速了典型水稻土剖面的形成。     

用ELISA方法检测稻田捕食者对摇蚊的捕食作用

应用酶联免疫吸附（ELISA）双抗体夹心法,研究了稻田19种常见捕食性天敌对中性昆虫摇蚊的捕食作用。用摇蚊作抗原免疫雄性大白兔获得抗血清,用中和法、双向琼脂扩散实验及交叉反应对所制备的抗血清作特异性检测,抗体反应表明制备的抗血清对摇蚊抗原具有较高的特异性。测定了19种捕食者捕食摇蚊的临界吸收值。在检测的19种捕食者中,有13种捕食了摇蚊,占被检测捕食者种数的67.89％。ELISA阳性反应率最高的是在早稻前期采集的褶管巢蛛,阳性率高达50％,其次是晚稻中期采集的拟水狼蛛,其阳性率为40％。ELISA方法敏感,能快速检测捕食者对猎物的捕食作用及确定节肢类捕食者如蜘蛛对水稻害早控制作用大小,作为一种有效实验工具,可有助于发展水稻害虫综合管理理论。     

稻田冬闲期间覆盖稻草的生态效应

冬季覆盖和裸田休闲作为两种主要的冬闲方式,在我国南方地区广泛存在,且有扩大趋势.研究其生态效应,具有良好的理论及实践意义.以湖南亚热带双季稻作区为典型研究区域,以耕层土壤温湿度、田间植被生长、温室气体排放为主要指标,研究早晚稻稻草覆盖还田与无覆盖还田两种冬闲方式生态效应的不同.试验结果表明,稻草覆盖还田对冬闲稻田的生态效应主要包括4个方面:保温、保水、抑制田间杂草生长以及增加了指向大气的CO2排放.覆盖对土温的影响主要在地下5cm层,试验期内,温度较无覆盖平均高出1.0～3.2℃;覆盖对耕层水分的影响主要在0～15cm层,覆盖与无覆盖之间差异达到极显著水平;另外覆盖显著改变了冬闲稻田生态系统的CO2与大气的交换情况,试验期内,由无覆盖的固定了CO2气体4.13 tCO2·hm-2转为覆盖处理的净排放3.06 tCO2·hm-2,致使冬闲稻田由大气的碳汇变为碳源.     

水稻抗寒剂的效应及其施用技术

用KNO3（5g/L)和Na2HPO4(2g/L)及KH2PO3（2g/L)组合成抗寒剂（I）,混合比为1：1：1处理水稻种子和喷施幼苗能减轻早春寒害对幼苗的损伤;在寒露风来临之际,用KH2PO4（10g/L),Na2HPO4(2.5g/L)和尿素（10g/L)组成的抗寒剂（II)混合比为1：1：1喷施稻叶面能提高植株的抗冷性,促进颖花开裂,增加受精率和结实率,可以减轻寒露风对水稻产量的影响。     

高含氮稻田深层土壤的氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌共存及对氮循环影响

随着海洋生态系统中的厌氧氨氧化反应和氨氧化古菌的发现,自然生态系统的氮循环过程被重新认识,但是目前尚无在陆地深层的相关报道。结合同位素示踪与分子生物学技术探索了稻田深层土壤中anammox与AOA的存在及特性。结果表明,在沼渣处理废水浇灌的高含氮稻田深层土壤中,anammox与AOA共存。通过构建克隆文库发现,此土壤中厌氧氨氧化菌的生物多样性相对较低,35个克隆序列只分为4个独立操作单元(OTU),代表序列与Genebank数据库中已探明的厌氧氨氧化菌Candidatus 'Kuenenia stuttgartiensis’的同源性超过95%;对氨氧化古菌的分析发现,20个克隆子共得到5个OTU,其与基因库中土壤/沉积物进化分支关系最近,序列的同源性部分超过98%。同位素示踪的初步结果表明,anammox产生的氮气占此土壤总氮气生成量的24.1%-29.8%。AOA与anammox的共存为anammox反应的广泛存在与发生提供了新思路。     

不同利用方式对红壤CO2排放的影响

采用静态箱法研究了我国亚热带红壤区农田利用方式 (旱地或水田 )对土壤 CO2 排放及其相关因子的影响 ,并估算了旱地和水田 CO2 的年排放通量。结果表明 ,水田在淹水植稻期 (夏季 ) ,其排放通量明显低于旱地 ,而在非淹水期 (排水落干或休闲期 ) ,其排放通量则显著高于旱地。 CO2 排放通量呈现明显的季节性变异 ,旱地以夏季最高、春秋季次之、冬季最低 ;而水田则以秋季最高、其次是春冬季、夏季最低。土壤温度和湿度分别是影响旱地和水田 CO2 排放的主导因子 ,可将二者与通量的指数关系作为模型 ,分别进行旱地和水田 CO2 排放的估算。经模型估算 ,我国中亚热带旱地和水田红壤 CO2 的年排放通量分别为 1.37和 2 .73kg CO2 / (m2 · a) )。     

不同施肥处理对红壤性水稻土微团聚体有机碳汇的影响

在田间定位试验区 ,研究了不同施肥处理对表层红壤性水稻土微团聚体组成以及土壤有机碳在各级微团聚体中分布和赋存的影响。结果表明 ,红壤性水稻土中 0 .0 2～ 0 .0 5 mm微团聚体所占比例最大 ,达 4 0 % ;其次是 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm和 0 .0 5～0 .1mm的微团聚体 ;>0 .2 mm微团聚体占的比例最小。长期施用无机肥 (NPK)、有机肥 (猪粪 紫云英绿肥 ) (OM)、无机肥与有机肥配施 (NPKM) ,能显著增加 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体的含量而降低 <0 .0 0 2 m m微团聚体的含量。土壤有机碳含量与0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体含量之间呈显著正相关关系 ;而与 <0 .0 0 2 mm微团聚体含量呈显著负相关关系。各级微团聚体有机碳含量从高到低顺序为 :>0 .2 mm,0 .1～ 0 .2 mm,<0 .0 0 2 m m,0 .0 5～ 0 .1m m,0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm,0 .0 2～ 0 .0 5 m m。 OM、NPKM处理能显著增加 >0 .0 0 2 mm各级微团聚体有机碳的赋存量 ,新增加的有机碳主要向微团聚体 0 .1～ 0 .0 5 m m,0 .0 5～ 0 .0 2 mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2 mm富集 ,它们是土壤有机碳的主要载体。 3种施肥处理对提高土壤有机碳赋存效果高低顺序为 :NPKM>OM>NPK。     

西双版纳地区稻田CO2排放通量

采用静态暗箱-气相色谱法对云南西双版纳地区单季稻田CO2排放及氮肥、水热因子对CO2排放的影响进行田间原位观测研究.试验设3个氮肥水平处理:N0(0 kg N hm-2)、N150(150 kg N hm-2)和N300(300 kg N hm-2).结果表明,受一天温度变化的影响,西双版纳地区稻田生态系统呼吸日变化为单峰型,其最大值出现在11:00～13:00之间,最小值出现在凌晨.稻田土壤呼吸呈明显的季节变化趋势,土壤呼吸平均速率为水稻收获后休闲季节>种植前休闲季节>水稻生长季节,差异达到1%显著水平.不同季节影响土壤呼吸的环境因子不同.土壤水分含量低于34%时,土壤呼吸速率与土壤含水量呈正相关,达5%显著水平;地面淹水时,土壤呼吸速率与淹水深度呈1%极显著负相关;水分含量高于38%时,土壤呼吸速率与温度呈极显著指数相关.长期考虑(整个生长季节),氮肥的施用对稻田土壤呼吸和生态系统呼吸无影响;N300处理抑制植株呼吸作用,单位生物量呼吸速率下降.氮肥的施用对土壤呼吸有短期影响,氮肥用量增加,土壤呼吸速率增加.计算得出N0、N150和N300处理年土壤呼吸量分别为6.27、6.31 t C hm-2 a-1和5.89 t C hm-2 a-1;年净固定大气中CO2-C分别为1.41、2.22 t C hm-2 a-1和1 11 t C hm-2 a-1,表明西双版纳稻田生态系统是碳汇.     

施氮对水稻土N2O释放及反硝化功能基因(narG/nosZ)丰度的影响

以紫潮泥和红黄泥两种不同质地的水稻土壤作为研究对象,通过室内培养试验,分析施用硝态氮肥对N2O释放和反硝化基因(narG/nosZ)丰度的影响,并探讨反硝化基因丰度与N2O释放之间的关系。结果表明,施用硝态氮显著增加两种水稻土的N2O释放量。在72h培养过程中,施氮改变了紫潮泥反硝化基因(narG/nosZ)的丰度,但并未明显影响红黄泥反硝化基因(narG/nosZ)丰度。通过双变量相关分析发现,除了紫潮泥narG基因外,其它的反硝化基因丰度和N2O释放之间并没有显著相关性。