DMPP对稻田田面水氮素转化及流失潜能的影响

采用杭嘉湖地区典型的小粉土和青紫泥土壤,进行水稻盆栽试验,研究新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)对稻田田面水氮素转化及径流流失潜能的影响.结果表明,小粉土和青紫泥土壤稻田应用添加DMPP抑制剂的尿素,与常规尿素处理相比,田面水中铵态氮的浓度增加24.8%和16.7%,硝态氮浓度降低47.7%和70.9%,亚硝态氮浓度降低90.6%和88.9%,总无机氮浓度下降13.5%与23.1%,能显著减轻农田氮素流失对水环境存在的污染;DMPP可使田面水的电导率下降,降低盐基离子随农田排水或暴雨径流所导致的流失风险,有助于保护河流水体等地表水环境.     

三峡水库蓄水对消落带土壤理化性质的影响

土壤养分是三峡库区消落带生态系统的重要组成部分。通过对石宝寨消落带12个水位96个样点的土壤分析,研究了消落带不同水位土壤容重、酸碱度、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾的含量变化。结果表明:①淹水后消落带土壤由微碱性(pH值=7.91)变为碱性(pH值=8.14),养分平均含量普遍下降,速效钾含量下降最多(46.7%),淹水易造成养分流失;②消落带土壤淹水前各测定指标在不同高程之间差异均不显著(P>0.05);③不同淹水强度的土壤容重、有机质、全氮、速效钾含量差异极显著(P＜0.01),氨态氮含量差异显著(P＜0.05),淹水土壤pH值高于未淹水土壤,有机质、全氮及速效钾含量低于未淹水土壤;④长期淹水后(146 m)的土壤出现有机质及全量养分累积现象。     

淹水胁迫对菖蒲生理特性及其根际细菌群落特征的影响

选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)为研究对象,通过在滆湖的原位模拟试验探究正常水位(T0)、半淹水深约40 cm(T1)和全淹水深约80 cm(T2)及淹水持续时间(试验周期42 d)对菖蒲生理特性及其根际细菌群落特征的影响。结果表明:(1)菖蒲能够适应28 d半淹环境,但半淹水35 d或全淹水21 d以上均会加剧菖蒲叶片的膜脂过氧化程度,促使丙二醛(MDA)含量增高,显著抑制菖蒲叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性及光合作用能力(P0.05)。(2)对比淹水前(0 d)和淹水结束后(42 d)菖蒲根际细菌群落特征发现,淹水导致菖蒲根际细菌群落结构发生改变,与淹水前相似度较低,但不同淹水深度之间相似度较高;淹水结束后菖蒲根际细菌群落多样性和丰富度均有所增加且特有细菌种类增多;淹水前后细菌群落组成在门、纲、目、科、属类水平上优势种群相近,但是数量不同:淹水结束后在门水平上蓝藻门和厚壁菌门丰度上升,变形菌门丰度下降;在属水平上,假单胞菌属、硫杆菌属和硫曲菌属等好氧菌群丰度下降,普氏菌属等厌氧菌群丰度上升,这与淹水易造成植物根际低氧环境有关。     

5种淹水频率湿地土壤硝态氮水平运移室内模拟研究

通过水平土柱室内模拟试验,研究了硝态氮在5种淹水频率洪泛区湿地土壤中的水平运移过程及土壤理化性质对硝态氮水平运移的影响。结果表明,5种淹水频率洪泛区湿地土壤硝态氮运移通量与运移距离呈负相关的关系,并随运移距离的增加呈指数衰减变化;与土壤水分扩散率呈一定的正相关关系,并随土壤水分扩散率的增加呈指数增长。5个不同淹水频率洪泛区湿地各层土壤硝态氮水平运移规律在一定程度上存在差异,表层土壤硝态氮通量明显低于亚表层土壤硝态氮通量。通过建立硝态氮通量与土壤基本理化性质关系的数学模型发现,硝态氮的运移通量随着土壤容重和含水率的增加而减小,并在一定程度上受土壤结构的影响。     

淹水对菖蒲(Acorus calamus)根际氧环境的影响

为研究淹水对湿地植物根际氧环境的影响,选择典型湿地植物菖蒲幼苗(株高约15 cm、根长约6 cm)和成株(株高约40 cm、根长约11 cm)在沉积物中培养并完全淹没,利用微型电机控制氧气微光极对菖蒲根中部根际氧浓度及组织内部氧浓度原位测定3周. 结果表明:短期(7 d) 淹水,菖蒲幼苗及成株根际氧扩散层厚度及氧浓度比对照组均显著下降;在淹水第14天,在幼苗根际未检出氧扩散层;在淹水第21天,成株根际氧扩散层厚度及平均氧浓度仍分别为0.34 mm和11.18%,并保持至淹水试验结束. 淹水组菖蒲的根际氧扩散层厚度、平均氧浓度均随根组织内部氧浓度的下降而降低,其中幼苗3个指标分别由初始的0.22 mm、1.4%和50.3%降至0 mm、0%和32.9%,成株分别由0.64 mm、19.3%和64.6%降至0.34 mm、11.2%和55.3%,表明前2个指标的下降程度显著超过后者;淹水组菖蒲幼苗、成株根组织内部氧浓度主要受植株光合作用的影响,而对照组则受光合作用及气体交换作用的共同影响,淹水能在短期(7 d)内促进菖蒲成株根通气组织的发育,使其孔隙率从28.45%升至32.44%,并有助于维持根组织内的氧浓度水平,根组织内部氧浓度淹水组(65.6%)与对照组(67.1%)无显著差异. 研究表明,淹水胁迫下,根组织内部氧浓度水平是影响菖蒲根氧扩散的核心因素,其中幼苗根组织内部氧浓度显著下降并威胁到自身存活时,其已无氧扩散效应,而成株根组织内部较高的氧浓度使其仍能保持一定程度的氧扩散.      

不同类型氮输入对三峡库区消落带紫色潮土氮赋存形态的影响

陆源氮输入是三峡水体富营养化的主要原因之一,外源氮在消落带土壤中的赋存形态是决定其进一步向三峡水体释放的关键.为此,以三峡典型土壤-紫色潮土为研究对象,进行4种氮输入〔分别添加NaNO₃、NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄、CO (NH₂)₂〕和淹水-落干两个水文条件处理,利用连续分级提取法测定土壤氮赋存形态含量,分析氮添加类型及水文条件对消落带紫色潮土氮赋存形态的影响.结果表明:NaNO₃、NH₄NO₃、(NH₄)₂SO₄和CO (NH₂)₂添加下,土壤培养结束后,离子交换态氮(IEF-N)含量在落干期分别为93.88、79.42、59.02和46.80 mg/kg,在淹水期分别为65.60、56.95、42.46和32.94 mg/kg;有机及硫化物结合态氮(OSF-N)含量在落干期分别为122.18、126.21、137.53和148.19 mg/kg,在淹水期分别为142.22、149.09、156.43和161.76 mg/kg;IEF-N含量变化占比在落干期分别为45.20%、35.56%、21.96%和13.82%,在淹水期分别为36.57%、30.80%、16.21%和7.26%;OSF-N含量变化占比在落干期分别为12.33%、15.02%、22.57%和29.68%,在淹水期分别为16.76%、21.84%、26.73%和30.29%.落干期和淹水期,IEF-N含量及其变化在氮添加总量中的占比均表现为NaNO₃添加下最高、CO (NH₂)₂添加下最低,且落干期大于淹水期;OSF-N含量及其变化占比则与IEF-N表现相反.落干期和淹水期,外源氮主要表现为向OSF-N转化,此外,外源氮在落干期还存在向铁锰氧化物结合态氮转化的过程.研究显示,控制落干期消落带土壤氮输入(特别是硝态氮)是预防三峡水库富营养化的有效途径.      

盐分和淹水增加对河口潮汐淡水沼泽湿地土壤磷形态和磷酸酶活性的影响

选取中国东南沿海闽江河口潮汐淡水沼泽湿地土壤作为研究对象,研究不同盐分(淡水对照、低盐处理、高盐处理)和不同淹水(CK、CK+15 cm、CK+30 cm)交互处理对土壤磷形态和磷酸酶活性的影响.结果表明,在闽江河口潮汐淡水沼泽湿地土壤中,无机磷是土壤总磷的主要赋存形态,约占总磷含量的68%~82%,有机磷含量约占总磷的18%~32%.无机磷以铁铝结合态磷为主(60%~66%),其次为钙结合态磷和闭蓄态磷.淹水处理对磷的总量和形态的影响有限,盐分变化对磷的总量和形态影响显著.低盐处理可增加铁铝结合态磷、闭蓄态磷含量及碱性磷酸酶活性,而高盐处理则对它们表现出抑制作用.随着盐分的增加,土壤总磷含量逐渐降低,土壤中钙结合态磷含量和磷酸盐含量将逐渐升高.相关分析表明,有机磷含量与土壤碱性磷酸酶活性呈负相关,无机磷含量与土壤碱性磷酸酶活性呈正相关.当盐分由淡水变化至低盐时,土壤磷的形态主要由有机磷向无机磷转化;而当盐分由低盐变化至高盐时,无机磷占比降低,有机磷占比增加.研究结果表明,碱性磷酸酶活性在磷形态对盐分和淹水的响应中发挥着重要作用.     

轻组有机质对太湖沉积物氮、磷矿化的影响

采用连续淹水培养试验研究轻组有机质(LFOM)对鼋头渚(Y)和贡湖(G)2种不同污染程度太湖沉积物氮、磷矿化的影响. 结果表明,去除LFOM并没有改变沉积物氮、磷的矿化趋势. 试验初期,沉积物累积矿化氮、磷量急速上升,之后增速变慢,至峰值后迅速下降,42 d时达到最小值,并持续至试验结束. 经过77 d的培养试验,不同处理的2种不同污染程度沉积物有24%～39%的总氮(TN)和7%～26%的总磷(TP)被矿化;污染较重的沉积物Y的净矿化氮、磷量和矿化速率均高于沉积物G;去除LFOM使沉积物的净矿化氮、磷量和矿化速率均有所降低,其中沉积物Y的净矿化氮、磷量分别降低了110.86和145.26 mg/kg,下降了15%和74%,沉积物G降低了195.13和29.99 mg/kg,下降了40%和50%. 沉积物Y的氮、磷平均矿化速率分别降低了3.01和5.36 mg/(kg·d),沉积物G分别降低了6.35和1.30 mg/(kg·d).      

杂交水稻对淹水胁迫的响应及排水指标研究

湖北平原地区夏季强降水频发，稻田易受洪涝灾害。为探明淹水胁迫对杂交中稻生长发育的影响，并在此基础上提出相应的排涝指标，在杂交中稻（丰两优香1号）分蘖期、孕穗期分别设计了淹水深度和淹水时间交互试验。结果表明：淹水处理后，水稻株高、第3、4节间均表现出伸长生长，且与淹水深度和持续时间的累积值（SD）呈显著线性正相关关系，但收获时遭受淹水的各处理其株高均矮于对照，且淹水程度越重，收获时株高越矮。淹水造成水稻减产，且淹水时间越长，淹水深度越深，减产越严重，若以产量受害指标为评价标准，孕穗期对淹水胁迫较分蘖期更敏感。就产量构成要素来看，分蘖期淹水胁迫导致水稻减产主要是有效穗下降、其次是结实率降低；孕穗期主要是结实率、千粒重下降，其次是有效穗减少。以相对产量（Ry）为参数建立的回归方程极显著地展示了Ry与SD、Ry与淹水深度和淹水时间之间的关系，可以作为水稻分蘖期、孕穗期的排涝方程。就淹水要素来说，分蘖期淹水深度对产量的影响比淹水时间大，而孕穗期淹水深度、淹水时间对产量的影响相当。若以水稻减产20%~30%作为排涝标准，分蘖期、孕穗期相应的SD值为1106~1944 cm/d（淹水深度≥18 cm）、265~805 cm/d（淹水深度≥25 cm），并就具体的淹水深度提出了确切的排涝天数     

淹水与非淹水条件下外源水铁矿和葡萄糖对土壤磷有效性的短期影响

土壤中活性铁氧化物含量及其对土壤磷生物有效性的影响与施用有机肥有关,但外源添加活性铁氧化物和有机物对土壤有效磷含量的影响并不清楚.通过室内培养实验,研究了在淹水和非淹水条件下外源水铁矿和葡萄糖对土壤中植物有效磷(SAP)含量的影响.利用同步辐射红外显微成像技术原位探索了微域内铁和磷的空间关系.研究结果表明,在培养192 h内无论是添加水铁矿或葡萄糖或二者同时添加均会使SAP含量显著下降且呈持续下降趋势.在淹水和非淹水条件下单施水铁矿处理SAP含量分别下降30.9%和25.8%,单施葡萄糖SAP分别下降40.5%和26.8%,而同时施加水铁矿与葡萄糖处理SAP分别下降61.5%和45.3%.因此,同时施加外源水铁矿和葡萄糖对淹水条件下SAP含量影响更大.同步辐射红外显微成像分析结果表明,无论是添加水铁矿还是葡萄糖或二者同时添加,都会通过改变微区内铁和磷的空间分布打破原来土壤中铁磷相互作用平衡.上述研究结果对于土壤磷养分管理和磷面源污染控制具有重要参考价值和应用潜力.