臭氧污染对不同品种小麦干物质与生物量碳积累与分配的影响

近地层臭氧(O3)污染对陆地生态系统及植物生长的危害备受关注.本研究利用开放式臭氧污染(Free-air O3concentration enrichment,O3FACE)研究平台,研究了大气O3浓度增加(比周围大气高50%)对长江三角洲地区5个冬小麦(Tritcium aestivum L.)品种(扬麦15、扬麦16、烟农19、扬幅麦2号和嘉兴002)的干物质与生物量碳的积累与分配以及作物残体C/N比的影响.结果表明,不同品种小麦的干物质积累和分配对O3升高的响应差异明显;O3升高具有降低扬麦15、嘉兴002和增加扬幅麦2号总生物量的趋势,但对扬麦16和烟农19几乎无影响,其中嘉兴002达到显著水平.O3升高显著增加了扬麦15、嘉兴002和显著降低了烟农19和扬幅麦2号的根/冠比,而对品种扬麦16无影响,导致干物质在地上和地下分配呈现品种差异.高O3环境下扬麦15、扬麦16和嘉兴002穗重降低,而烟农19和扬幅麦2号无明显变化;小麦籽粒占穗的比重在高O3条件下嘉兴002、烟农19和扬幅麦2号显著降低8.2%～15.5%,扬麦15呈增加趋势而扬麦16变化不大;表明O3升高将致嘉兴002、烟农19、扬幅麦2号和扬麦16不同程度减产.O3升高导致烟农19和扬幅麦2号秸秆碳量显著增加14.1%～22.9%和C/N比显著降低10.9%～29.1%,JX002秸秆碳量显著减少和C/N比显著增加,扬麦16和扬麦15的秸秆碳量与C/N比则分别呈增加和降低趋势.O3升高显著降低了扬麦16、烟农19和扬幅麦2号品种的根茬碳量和C/N比,对嘉兴002的根茬碳量无显著影响却显著降低了C/N比,但对扬麦15根茬碳数量与质量均影响不大.评价小麦干物质的形成与分配、根茬和秸秆固碳的质与量对O3污染的响应需考虑品种差异影响.     

转Bt水稻土壤微生物多样性对O3浓度升高的响应

利用中国农田开放式O3 浓度升高(O3-FACE)平台,于2010年和2011年对O3浓度升高和田间自然条件下转Bt基因水稻Bt汕优63(Bt-SY63)及其常规水稻汕优63(SY63)根际土壤微生物群落功能多样性进行了研究.结果表明, O3浓度升高使Bt-SY63和SY63水稻土壤微生物总体活性有降低的趋势, O3浓度升高未使两基因型水稻土壤微生物的丰富度、优势度和均一度发生显著变化. O3浓度升高显著地改变了Bt-SY63土壤微生物碳源基质的利用方式,使其土壤微生物由对糖类及其衍生物具有较强的利用能力转向对代谢中产物和次生代谢物具有较强的利用能力,而对SY63土壤微生物碳源基质的利用没有显著影响.因此,从稻田土壤微生物群落对O3浓度升高的不同响应来看,Bt-SY63可能比SY63更敏感.     

生物炭对玉米苗期生长、养分吸收及土壤化学性状的影响

采用田间盆栽试验,研究了生物炭（biochar）对玉米（Gramineae）苗期生长（60 d）及土壤化学性质的影响。结果表明,在玉米苗期的前33 d,生物炭（48 t.hm-2）对玉米株高的生长有显著抑制作用,但随着玉米的生长发育,生物炭的抑制作用逐渐消失。收获时（播种后60 d）,生物炭对玉米植株干质量,N、P养分的吸收量没有显著影响;生物炭（12、48 t.hm-2）能显著提高土壤全N、有机碳质量分数,但对土壤全P、有效P、pH值没有显著影响。土壤全N、有机碳质量分数与生物炭用量（0、2.4、12、48 t.hm-2）为显著正相关（n=12,p〈0.01）。     

近地层臭氧浓度升高对麦田土壤微生物群落功能多样性的影响

利用中国臭氧FACE(Free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,通过测定麦季土壤水溶性有机碳含量、土壤呼吸强度和BIOLOG指标,研究了近地层臭氧浓度升高50%条件下(~70 nmol mol-1),麦田土壤微生物功能多样性的响应.结果发现,臭氧浓度升高下麦田土壤水溶性有机碳含量提高,土壤微呼吸强度增加,平均吸光值显著高于对照(P<0.05).多样性指数结果显示,臭氧浓度升高对麦田土壤微生物丰富度和优势度指数没有显著影响,但是臭氧处理下均一度指数显著高于对照(P<0.05);主成分分析显示,相对于其它碳源,臭氧浓度升高对麦田土壤微生物的糖类物质利用能力的影响最大.研究揭示了1.5倍的近地层臭氧浓度增强了麦田土壤微生物碳源利用能力,特别是非优势微生物.     

稻季施用不同尿素品种的氮素径流和淋溶损失

在太湖地区乌栅土上,利用大型原状土柱研究不同尿素品种、施肥量处理在稻季氮素径流和淋溶损失.结果表明,包膜尿素在基施情况下,田面水总氮浓度始终接近对照水平,通过径流损失的可能性很小.尿素处理施肥后2d内田面水氮浓度达最高值,随后急剧下降,施肥与径流产生时间的间隔是决定径流氮排放大小的关键因素,施肥5d后的降雨不易造成大的径流排放,氮径流损失与尿素施用量呈显著正相关.各处理间的氮素淋溶排放无显著差异,在2.66～3.25kgN/hm²之间;淋溶液中NO₃^--N浓度最高为0.83mgN/L,在正常施肥情况下,此类土壤氮的淋溶不会造成地下水NO₃--N的严重污染.     

大气CO2浓度升高对添加麦秸条件下稻田土壤酶活性的影响

利用中国扬州开放式大气CO2浓度升高(FACE)系统稻麦轮作试验平台,研究大气CO2浓度升高对稻田小麦秸秆降解过程中土壤酶活性的影响.试验平台设置FACE[(580±60)μmol·mol-1]和对照[(380±40)μmol·mol-1]2个CO2浓度,在低氮(150 kg·hm-2)和高氮(250 kg·hm-2)2种氮水平下添加小麦秸秆,分别在不同生长时期采样并分析土壤脱氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性.结果表明:同一氮水平下,大气CO2浓度升高显著增强土壤脱氢酶、脲酶和蔗糖酶活性,但显著降低土壤磷酸酶活性;无论是大气CO2浓度升高条件下还是对照条件下,低氮处理土壤脱氢酶与脲酶活性均高于高氮处理,而高氮处理土壤磷酸酶活性均高于低氮处理,氮水平对蔗糖酶活性并无显著影响.