Carbon storage and root penetration in deep soils under small-farmer land-use systems in the Eastern Amazon region,Brazil

The north-east of Pará state in the Eastern Amazon of Brazil was settled over 100 years ago. Today the region is an agricultural landscape with variously-aged secondary vegetation and fields with annual cultures, plantation crops and pastures. The effect of these different land covers on carbon sequestration as well as on water and nutrient extraction remain subject of debate. Therefore, we assessed the importance of land use on soil carbon stocks by measuring various C fractions and root biomass (0–6 m) in slash-and-burn systems and (semi-) permanent cultures. An extensive root system down to at least 6 m depth was present under various secondary vegetation stands and slashed and burned fields recently taken into cultivation as well as under a primary forest. Shallower rooting patterns were evident under (permanent) oil palm (4.5 m) and (semi-permanent) passion fruit plantations (2.5 m). Carbon storage in soils of traditional slash-and-burn agriculture up to 6 m depth (185 t ha^-1) was not significantly lower than under a primary forest (196 t ha^-1) but declined significantly under (semi-) permanent cultures (to 146–167 t ha^-1). Compared to above-ground C losses, soil C losses due to slash-and-burn agriculture may thus be small. This is an argument for maintaining the secondary vegetation as part of the agricultural land-use system, as the root system of its trees is conserved and thus C is sequestered also at greater depth.     

土壤水分胁迫对夏玉米植株性状整齐度的影响

利用大型防雨设施池栽,严格调控水量,研究夏玉米全程及阶段性土壤水分胁迫对植株性状整齐度的影响。结果表明,夏玉米生育全程水分胁迫,植株性状整齐度全面劣化,产量极低;苗期阶段水分胁迫导致大、小苗,壮、弱苗两极分化明显,株高整齐度显著下降,其负效应持续至生育后期,生育进程推迟,千粒重显著降低,对产量造成一定影响;穗期阶段水分胁迫对穗长、穗料数整齐度影响明显,产量降幅度较大;花粒期阶段水平胁迫对千粒重及穗     

高温条件下棉铃虫化蛹率、夏滞育率和蛹重的变化

在预蛹期,高温处理能诱导棉铃虫蛹进入夏滞育。本实验着重就33～39℃的变温下滞育蛹和未滞育蛹的失重动态进行了对比研究,同时以常温（27℃）下蛹作为参照。研究发现： 在33～39℃的变温条件下,棉铃虫化蛹率显著低于其在常温下的化蛹率,且所化蛹中有63.2%的雄性和10.9%的雌性进入高温夏滞育,其中高温滞育蛹和未滞育蛹分别都轻于正常发育蛹。化蛹后第2日至第5日期间,高温滞育蛹失重量显著低于高温未滞育蛹和正常发育蛹的失重量,分别为3.62、13.30和5.49 mg;蛹期总失重量结果与化蛹后第2～5日间蛹失重量趋势一致,高温滞育蛹、未滞育蛹和正常发育蛹失重量分别为15.60、49.35和26.30 mg。蛹失重动态研究发现高温滞育蛹在夏滞育期间其失重曲线平缓,显著低于高温未滞育蛹和正常发育蛹;高温滞育蛹滞育解除后,其失重曲线与正常发育蛹的失重趋势基本一致。结果表明,棉铃虫夏滞育蛹能通过维持低的代谢水平来度过不利环境,具有一定的生态适应意义。     

黄土旱塬裸地土壤呼吸特征及其影响因子

于中国科学院长武生态试验站(始于1984年),采用动态密闭气室法(Li-8100,USA)于2008年3月至2009年3月监测了裸地土壤呼吸日变化、季节变化以及0-60cm土层的温度和含水量,研究了裸地土壤呼吸的日变化、季节变化特征及其与土壤温度和含水量之间的关系。结果表明:裸地土壤呼吸四季的日变化和季节变化均呈单峰型曲线,与气温变化趋势一致;日变化峰值出现在14:00左右或16:00左右,最低值出现在0:00左右或者6:00左右;季节变化表现为夏季最高,冬季最低,春秋季无明显差异,年平均呼吸速率为0.94μmolCO₂·m^-2·s^-1。土壤呼吸与温度具有极显著(P<0.01)的正相关关系,且可以用R_s=ae^bx形式的指数函数很好地拟合,其中与5cm深度的土壤温度相关性最好。水分对土壤呼吸的影响复杂。裸地土壤呼吸的双变量模型关系显著(P<0.01),比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

不同颜色遮阳网遮光对丘陵茶园夏秋茶和春茶产量及主要生化成分的影响

为研究不同颜色遮阳网遮光对夏秋茶与春茶产量和品质的影响,在中国科学院桃源农业生态试验站以“碧香早”茶树为试验材料,选用不遮光和中度遮光（遮光率(50?4)%）的黑色、绿色、银灰色遮阳网开展遮光试验。结果表明：不同季节使用黑色遮阳网能显著增加氨基酸和咖啡碱含量,降低茶多酚含量和酚氨比,与对照茶园比较,夏季、秋季、春季茶叶氨基酸含量分别增加了14.22%、17.07%、6.23%,茶多酚含量分别降低了4.40%、6.43%、27.66%,咖啡碱含量分别增加了9.48%、8.10%、7.28%。夏秋季银灰色遮阳网效果最差,绿色遮阳网效果介于黑色和对照之间,春季三种颜色遮阳网效果均优于对照;茶树遮光后品质明显优于对照,夏秋茶经遮光可达到制高档茶的要求,春茶遮光可达到制名优茶的要求。     

施氮量对不同肥力水平下夏玉米碳氮代谢及氮素利用率的影响

以郑单958为材料,在高产田和中产田两种地力水平下,利用15N标记法研究了施氮量对夏玉米氮素分配率、利用率和碳氮代谢的影响.结果表明:高产田适量施氮可以提高玉米产量,过量施氮没有表现出进一步增产效果,其氮肥利用率较低(29 04%).中产田随施氮量的增加产量提高,但氮素利用率却降低.各个器官15N积累量依次为籽粒>叶片>茎>根>叶鞘>穗轴.在高产田,当施氮量超过300kg·hm-2时,玉米籽粒和叶片中积累15N有所下降,而茎和根中积累15N的量随施N量的增加而增加;在中产田,随着施N量的增加,籽粒和穗轴积累15N量均相应增加.高产田叶片的硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性以及籽粒中蔗糖合成酶活性和酸性转化酶活性均是施氮300kg·hm-2时最大,施氮450 kg·hm-2则抑制了其活性的增强,而中产田的各个酶活性则随着施氮量的增加而增加.     

云南省自然休闲地与桤木休闲地地上部分生物量与养分蓄积量的研究

通过样方调查和采样 ,对云南省西盟县新厂乡阿莫村自然条件相似、经历了相同休闲年限的桤木休闲地和自然休闲地的地上部分植被生物量和养分蓄积量进行了比较研究 ,结果表明 ,休闲 3a后 ,桤木休闲地的休闲效果显著高于自然休闲地。表现在桤木休闲地的地上部分生物量高于自然休闲地 ,休闲 6 a后 ,桤木林的地上部分生物量干重达到 6 9,6 4 0 kg/hm2 ,是自然休闲地的 4倍 ;桤木休闲地 N、P、K三大营养元素的地上部分蓄积量 ,经过 2～ 3a超过自然休闲地 ,并在休闲 3a后显著高于自然休闲地 ,休闲 6 a后 ,N蓄积量达到 5 5 7kg/hm2 ,是自然休闲地的 3倍 ,P、K的蓄积量分别达到 4 1kg/hm2 、2 6 5 kg/hm2 ,是自然休闲地的 2倍。目前研究说明桤木种植有改进轮歇农业的明显作用 ,具有在类似地区推广应用的价值。     

基于DSSAT模型对豫北地区夏玉米灌溉制度的优化模拟

合理的灌溉制度是提高农业水资源利用效率、保证夏玉米高产稳产的前提。采用农业技术转化决策系统(DSSAT,Decision Support System for Agrotechno1ogy Transfer)探究了河南省北部地区夏玉米不同降水年型下的最优灌溉制度。经过参数的校正和验证,归一化均方根误差(nRMSE)、均方根误差(RMSE)和一致性指数(d)均表现出模拟值与实测值的吻合度很好,DSSAT-maize模型可以准确模拟夏玉米物候期、地上部分生物量、产量和土壤水分状况。然后基于模型模拟了不同灌溉处理下的夏玉米生产潜力,从而评估夏玉米缺水量,并对比分析不同生育时期灌水对产量的影响确定最优灌溉时期,综合考虑产量和水分利用效率确定最优灌溉制度。结果表明:夏玉米生长季的缺水量年际间差异显著,多年平均值为38.91 mm,波动范围为0—193.03 mm。在丰水年,不需要灌溉;在平水年,开花期灌水30 mm;在枯水年,开花期和灌浆期灌水50 mm;在特别干旱年,苗期、拔节期和开花期至少灌水180 mm。优化的灌溉制度下丰水年、平水年和枯水年的WUE达到最高且产量分别占其最高产量的100%、99.72%和97.89%,实现了作物高产节水协同提高的目标。     

黄土高原不同降水区休闲期土壤贮水效率及其对冬小麦水分利用的影响

土壤贮水是影响黄土高原冬小麦生产力的最重要因素,分析休闲期贮水效率对有效利用水资源具有重要意义。利用黄土高原旱作区4个农业气象观测站土壤水分长期观测资料和冬小麦产量资料,探讨了不同气候区休闲期土壤贮水和耗水特征及对冬小麦水分利用的影响。结果表明:(1)黄土高原旱作区休闲期1 m土层多年平均贮水量半湿润区为9 1mm,贮水效率为30.7%,半干旱区为32 mm,贮水效率为16.5%,且不同降水年型、不同气候区休闲期贮水量和贮水效率差别较大;(2)黄土高原旱作区1 m土层贮水量从土壤解冻至封冻期间基本呈波谷型分布,休闲期为主要贮水阶段,冬小麦返青—开花期为休闲期贮水的主要消耗阶段。半湿润区休闲期土壤贮水量主要消耗在起身至开花期,半干旱区主要消耗在越冬至拔节期;(3)黄土高原旱作区播种—越冬前消耗0—40 cm土层贮水,越冬-起身期各土层贮水量都有消耗,起身—开花期半湿润区主要消耗0—40 cm土层贮水量、半干旱区主要消耗0—60 cm土层贮水量,开花—成熟期半湿润区主要消耗40 mm以下土层贮水量、半干旱区主要消耗60 cm以下土层贮水量;(4)黄土高原休闲期贮水效率与冬小麦产量显著相关,半湿润区水分利用效率远高于半干旱区。黄土高原不同区域降水时空分布不均和土壤贮水能力的差异是造成不同气候区休闲期水分贮存差异的主要原因,通过调整耕作方式、水肥管理、种植结构进一步实现冬小麦增产和水分高效利用。     

西北黄土高原半干旱区全膜覆土穴播对土壤水热环境和小麦产量的影响

全膜覆土穴播是西北黄土高原旱作区大面积应用于密植作物栽培的关键增产技术,可显著提高降水利用率和作物生产力,但目前对其增产机制和环境效应缺乏系统研究分析。在2011—2013年以春小麦陇春27号为试验材料,设全膜覆土穴播(FMS)、地膜覆盖穴播(FM)和露地穴播(CK)3个处理,研究半干旱旱作区全膜覆土穴播的土壤水热效应及其对小麦产量的影响。结果表明,小麦苗期FMS在0—25 cm土层的平均地温比CK提高1.4—3.5℃,但孕穗到灌浆期正午地表地温比FM和CK分别降低5.3—6.4℃和3.1—4.3℃。FMS和FM使小麦拔节前0—200 cm土层土壤贮水量分别增加33.1和29.3 mm,且可促进小麦对深层水分(100—200 cm)的利用,FMS成熟期100—200 cm土层土壤贮水量比播前下降44.4—69.6 mm,较CK高8.4—145.5%,但FMS在休闲期补充土壤水分77—127 mm,分别较FM和CK增加4.5%—40.9%和12.8%—109.5%;FMS的休闲效率为30.5%—52.6%,比CK高12.8%—109.5%,比FM高4.5%—40.9%。基于对土壤水热环境和作物耗水的影响,FMS的产量达1750—3180 kg/hm2,水分利用效率为5.5—11.5 kg hm-2mm-1,分别比CK增加40%—220%和27%—239%,而且干旱年份的增加幅度更高。因此,FMS改善了小麦生长前期的土壤水热条件,调节作物不同生育期的耗水强度,显著提高作物水分利用效率和产量,并提高降水休闲效率,使小麦生育期耗散的土壤水分在休闲期得到有效补充。