模拟酸雨对大豆田土壤N_2O通量及植株和土壤氮含量的影响

氧化亚氮(N_2O)是一种重要的温室气体,而农田生态系统是N_2O的重要排放源。酸雨是中国重要的环境问题,然而少有研究关注酸雨对农田土壤N_2O排放的影响。在大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)生长季开展了2年的田间模拟酸雨试验,设置了pH值分别为6.7(对照,CK)、4.0(T_1)、3.0(T_2)和2.0(T_3)的4个不同酸雨处理水平,采用静态箱-气相色谱法测定N_2O排放通量,以研究模拟酸雨对大豆田土壤N_2O排放通量及植株与土壤氮含量的影响。结果表明:与CK相比,酸雨没有改变土壤N_2O排放的季节性规律,虽然整个大豆生长季土壤N_2O平均通量并没有显著变化,但在第二年大豆鼓粒期,与CK相比,T_1和T_3处理使土壤N_2O平均排放通量分别显著增加35.1%(P=0.020)和71.2%(P=0.000)。通过植株和土壤理化分析发现,酸雨处理显著降低了开花—结荚期大豆植株地下生物量,T_1和T_3处理的地下生物量分别下降了31.93%(P=0.039)和24.30%(P=0.027)。在分枝期、开花—结荚期和鼓粒期,各酸雨处理不同程度地降低了叶片可溶性蛋白质含量;在开花—结荚期,酸雨各处理均降低了叶片全氮和硝态氮含量。酸雨处理没有显著改变土壤有机碳及全氮含量,但在分枝期和开花—结荚期,酸雨处理显著减少了土壤硝态氮含量。     

地表臭氧浓度升高对冬小麦和大豆生长和产量的影响

我国近地层臭氧污染日趋严重,其不断增加的浓度对农作物的生长造成了严重威胁。以冬小麦和大豆为研究对象,基于大田开顶式气室(OTC)试验,分别设置对照(CK)、100 n L·L~(-1)和150 n L·L~(-1)这3个O3浓度处理组,对2种作物生长指标和产量等参数连续观测,结果表明:O3浓度增加对冬小麦和大豆的株高、叶面积和生物量产生影响,并且对大豆的影响更为明显。与此同时,O3浓度增加使得冬小麦的穗重、穗粒数以及大豆的单株荚数、单株粒数、单株粒重都呈现大幅度下降状态,进而导致其产量降低。在100 n L·L~(-1)臭氧处理下,冬小麦产量较CK降低了12.89%,而大豆产量下降了23.76%。在150 n L·L~(-1)的臭氧处理下,冬小麦产量较对照组降低了29.23%,大豆则比对照组下降了41.57%,与CK相比,大豆产量下降更为明显。上述研究表明,臭氧污染对农作物的生长具有显著影响,且大豆对O3的反应比冬小麦敏感。     

不同氮形态对龙葵镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响

以镉超积累植物龙葵(Solanum nigrum L.)为材料研究了不同氮形态对其镉(Cd)积累的影响及其生理响应机制,为今后利用龙葵进行植物冶金和镉污染土壤修复提供理论依据。采用龙葵室内盆栽控制试验,采用不同浓度3种氮形态[铵态氮NH_4_2SO_4、硝态氮NaNO_3、硝态-铵态氮NH_4NO_3]处理,以植株生长为重要参考,研究其对镉积累、抗氧化系统和氮同化的影响。结果表明,(1)镉(10~160 mg·kg~(-1))显著影响龙葵生长,降低生物量积累;外施3种形态氮均能缓解40 mg·kg~(-1)镉毒害,提高地上部生物量、叶绿素含量和镉累积量,且铵态氮对生物量增产与镉累积效果优于其他形态氮肥,其中400mg·kg~(-1)的NH_4_2SO_4最为明显。(2)植株叶片过氧化氢(H_2O_2)水平随施铵态氮和铵态-硝态氮量增加而降低,随施硝态氮量增加而先降后升。(3)过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)随施硝态氮与硝态-铵态氮浓度增加而减低,超氧化物歧化酶(SOD)活性随施硝态氮量增加先升后降;POD活性随施加铵态氮浓度增加而逐渐升高,显示铵态氮能显著提升幼苗抗氧化能力。(4)随硝态氮施加量增加,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性先升后降;而GS活性在铵态氮施加量为100 mg·kg~(-1)时达到最大,随后逐渐降低。同时,谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随着3种不同形态氮施加量的增加逐渐降低。从植物修复角度出发,铵态氮对龙葵的强化修复效果优于硝态氮与硝态-铵态氮,尤其是400 mg·kg~(-1)的NH_4~+为龙葵镉修复的最佳浓度。     

O3对水稻叶片氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响

臭氧(O3)被认为是重要的气污染物之一,水稻又是主要的粮食作物,因而准确地评估O3浓度升高对水稻生长发育的影响具有十分重要的意义。采用开顶式气室法模拟研究了O3对水稻叶片可见伤害症状、氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响。结果显示,O3污染胁迫会导致水稻叶片产生明显的伤害症状,具体表现为:老叶叶鞘褪绿,有褐斑,直至完全干枯;稻穗小且黄化,籽粒不饱满;水稻成熟期提前等。O3浓度升高对水稻叶片的硝酸还原酶活性有显著影响。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,水稻叶片硝酸还原酶活性与对照组相比均降低,其中,分蘖期分别降低了25.3%、67.4%和86.3%;拔节期分别降低了57.4%、75.7%和97.8%;抽穗期分别降低了91.0%、97.2%和99.3%;乳熟期分别降低了89.5%、89.5%和96.7%。水稻叶片铵态氮和硝态氮含量随着O3浓度的升高而显著地降低,例如当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,与对照相比,水稻叶片硝态氮含量分别降低46.3%、52.7%和65.7%,铵态氮含量分别降低6.5%、12.9%和43.4%。O3污染胁迫下水稻叶片脯氨酸含量在不同生长期变化不同,分蘖期、拔节期和抽穗期脯氨酸含量在40nL.L-1浓度O3熏蒸下急剧地提高,但是随着O3浓度的增加,脯氨酸含量又不断地降低。在水稻乳熟期,脯氨酸含量均随着O3浓度的增加而显著地下降。O3污染胁迫导致水稻叶片还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著低于对照组,而氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量显著高于对照组。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,乳熟期水稻叶片GSH含量分别比对照组降低68.7%、80.2%和78.2%,GSSG含量分别比对照提高494.4%、527.2%和439.8%。研究表明,O3污染胁迫对水稻叶片氮代谢和抗氧化系统产生了极显著的影响。     

锰污染土壤对酸模叶蓼氮素代谢的影响

探讨超富集植物高浓度金属富集量对其生理机制的影响,对于了解超富集植物强大的解毒机制与其生理机制的相关性有重要意义。采用室内原矿土栽培的方法,研究了贺州某锰矿区未开采区(T2)、探矿区(T3)、恢复区(T4)、开采区(T5)、尾矿库(T6)土壤及桂林未受污染的菜园土(T1)对锰超富集植物酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium L.)生长,锰吸收,叶片铵态氮、硝态氮、游离脯氨酸、可溶性蛋白质含量及氮素代谢关键酶(硝酸还原酶NR)、谷氨酰胺合成酶GS、谷氨酸合酶GOGAT和谷氨酸脱氢酶GDH)活性的影响。结果表明,随着Mn处理浓度的提高,酸模叶蓼根、茎、叶中Mn含量显著增加(P0.05),叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素在T3处理时含量最高,此时分别为对照的1.15、1.23和1.17倍,但所有锰处理下酸模叶蓼生物量无显著性差异(P0.05)。Mn处理一定程度上提高了叶片中可溶性蛋白质含量,引起了酸模叶蓼氮素代谢关键酶活性的变化及硝态氮、铵态氮和脯氨酸含量的显著增加(P0.05)。T6处理硝态氮、铵态氮和脯氨酸含量最高,分别比对照提高了17.6%、43.8%和206.2%。NR、GS和GOGAT活性呈先增加后降低的变化趋势,NR、GS和GOGAT活性分别在T2、T3、T4处理时最高,此时分别比对照提高了6.4%、28.8%和66.4%。GDH活性则随着Mn处理浓度的增加而增加,在T6处理时活性最高,比对照提高了1.74倍。以上表明,GDH在解毒Mn毒害过程中具有重要作用。     

多效唑对蔓性千斤拔种子产量和农艺性状影响

为明确多效唑对蔓性千斤拔种子产量和农艺性状的调节效应,对4种不同浓度多效唑处理(CK:喷清水、T_1:50 mg/L、T_2:100 mg/L、T_3:150 mg/L)的蔓性千斤拔种子产量构成因子、主要农艺性状及相关性进行了比较研究.结果表明,低浓度的多效唑对种子产量有显著的正效应,总体表现为T_1T_2CKT_3;不同浓度多效唑对主茎节数无显著影响,但对分枝数有明显促进作用;相关分析显示,株高、分枝数和结荚高度与单株种子产量均表现为显著或极显著正相关,其相关系数分别为0.619 3、0.613 0和0.804 1;通径分析表明,各农艺性状对单株种子产量直接作用大小表现为:分枝数结荚高度株高第一结荚节位主茎节数,其中分枝数和结荚高度均表现为正效应,对种子产量的贡献率分别为0.369 1和0.272 2.     

增温和降水减少对冬小麦和大豆生长季土壤氮素的影响

氮素是农田土壤的主要养分限制因子之一,在全球气候变化背景下研究农田土壤氮素对温度和降水变化的响应,对评价气候变化农业生态效应具有重要的意义。通过田间试验,利用红外辐射灯管模拟增温,人工减少降水量,并测定土壤氮素含量,以探讨增温和降水减少对冬小麦和大豆生长季土壤氮素的影响规律。试验设置对照(CK)、增温(T,增温约2℃)、降水减少(P,降水量减少30%)、增温和降水减少复合处理(TP,增温约2℃+降水减少30%)4个水平处理。结果表明,在冬小麦生长季,与CK相比,T、P和TP处理显著减少了返青期土壤全氮,增加了成熟期土壤全氮;T和TP处理显著降低了拔节期土壤全氮。T、P和TP处理显著减少了孕穗-抽穗期土壤铵态氮。P和TP处理显著增加了返青-灌浆期土壤硝态氮,T处理显著增加了拔节-抽穗期土壤硝态氮。在大豆生长季,与CK相比,T、P和TP处理对土壤全氮含量的影响都没有达到显著性水平。T处理使鼓粒期土壤铵态氮增加10.0%(P=0.038),T和P处理使结荚期土壤硝态氮分别减少了27.4%(P=0.011)和27.1%(P=0.009),T、P和TP使鼓粒期土壤硝态氮分别增加了46.6%(P=0.007)、41.3%(P=0.014)和56.3%(P=0.003)。研究表明,增温和降水减少改变了农田土壤氮素含量,且对冬小麦生长季土壤氮素的影响较大豆生长季更加明显。     

杨树切口处不同根序细根内源激素与氮代谢关键酶对断根的响应

为探讨断根对杨树切口处不同根序细根的内源激素与氮代谢关键酶的作用效果,通过大田试验,研究了6-2(6倍胸径两侧)、8-2(8倍胸径两侧)与10-2(10倍胸径两侧)等不同断根处理对欧美I-107杨(Populus euramericana cv.‘Neva’)切口处1～5级根内源激素与氮代谢关键酶的影响。结果表明:同对照(未断根)相比,10-2处理1～5级根的吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)与玉米素(ZT)含量变化较小,6-2处理明显降低,而8-2处理则显著升高,其中8-2处理IAA含量的平均值较CK、6-2与10-2处理分别显著提高22.89%、36.04%与21.76%。随着根序等级的增加,各处理细根的IAA含量与IAA/ABA(脱落酸)比值逐渐降低,而GA、ZT、ABA含量和GA/ABA、ZT/ABA比值逐渐升高。8-2处理1～5级根的IAA/ABA、GA/ABA和ZT/ABA比值均显著高于其他处理,而ABA含量则明显低于其他处理。同时,不同处理细根的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随根序的增加而呈递减的趋势;8-2处理1～5级根的这4种酶活性均明显高于其他处理,而1～2级根的GS/GDH比值最低,其中NR活性的平均值较CK、6-2和10-2处理分别高出16.05%、32.06%和16.72%。此外,8-2处理的材积生长率最高,并与其他处理差异达显著水平。相关分析表明,材积生长率与IAA、GA、ZT、IAA/ABA、GA/ABA、ZT/ABA存在极显著正相关关系(P0.01);与NR、GS、GOGAT和GDH有显著正相关关系(P0.05)。综上,3种不同断根强度对杨树切口处不同序级细根的内源激素与氮代谢关键酶具有明显不同的影响作用,其中8-2处理通过调节各级细根的内源激素含量与平衡,以及增强氮代谢关键酶活性来提升切口处细根的活性,进而促进林木材积的增长。     

大豆叶片黄酮类及多酚类物质对臭氧浓度升高的响应

利用开顶式气室(Open Top Chamber,OTC),通过测定大豆叶片中黄酮类物质(总黄酮、芦丁、槲皮素和桑色素)和酚类物质(总多酚、阿魏酸和P-香豆酰)含量变化,以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)及脂肪氧化酶(LOX)3种酶活性变化,研究O_3浓度升高对大豆叶片黄酮类和多酚类物质及其氧化酶的影响。以大气臭氧浓度为对照,设置110n L·L~(-1) O_3浓度为一个处理,每个处理设3个OTCs重复。结果表明,随着大豆生育期的延长,与对照相比,总黄酮、芦丁、槲皮素和桑色素都表现出先上升后下降的趋势,在开花期达到峰值,且显著(P0.05)高于对照;P-香豆酰含量表现出先上升后下降的趋势,在开花期达到峰值,总多酚和阿魏酸都显著(P0.05)上升;PAL、PPO、LOX 3种酶的活性与对照相比都显著(P0.05)升高。O_3浓度升高会诱导大豆叶片内PAL和PPO活性增强,进而增加叶片内黄酮类和多酚类物质的含量,提高大豆叶片抗氧化性,抵抗O_3的伤害。但随着O_3熏蒸时间的延长,大豆抗氧化性下降,导致籽粒产量下降。     

Mn、Zn单一及复合污染对水蓼氮素代谢的影响

采用水培的方法,研究了Mn、Zn单一及复合污染对锰超富集植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)生长、氮代谢关键酶(谷氨酰胺合酶(GOGAT)、谷氨酸合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)、谷氨酸脱氢酶(GDH))活性以及硝态氮(NO3-)、铵态氮(NH4+)、可溶性蛋白质、游离脯氨酸、叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量,水蓼对Mn、Zn的吸收和转移系数的影响。研究结果表明,水蓼根、茎、叶中Mn、Zn含量,随着Mn、Zn处理浓度的增加而增加,且水蓼对Zn和Mn的转移系数分别维持在1.0~1.8和1.0~11.9,表明Zn对水蓼体内Mn的转移影响较为明显;Mn/Zn单一及复合处理显著降低了水蓼叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b的含量(P0.05),但是叶绿素a/b较对照组显著提高(P0.05),Mn/Zn复合处理抑制了根系生长及株重,T8时,根长仅为对照组的64.93%,而T9时,株重仅为对照组的65.45%;单Zn及Mn/Zn复合处理均降低了水蓼根系中NO3-的含量,以及抑制NR活性,T5时,叶片和根中NR活性分别是对照组的44.36%和34.41%,但提高了叶片与根系中NH4+的含量,T9时叶片中的NH4+含量是对照组的2.35倍,T8时根中的NH4+含量是对照组的1.58倍,以及增加了GS活性,T9时,叶和根中GS活性分别使对照组的1.32和1.57倍,Zn及Mn、Zn复合处理对水蓼叶片与根系中可溶性蛋白质含量无显著影响(P0.05),表明GS活性以及GDH活性提高在消除NH4+胁迫过程中起重要作用。     

施氮对植物生长、硝态氮累积及土壤硝态氮残留的影响

施用N肥可提高叶类蔬菜的产量,但施用过量也会造成土壤N污染。为了研究当年施肥量对作物硝态氮累积及土壤无机氮残留量的影响,采用土壤盆栽试验,研究了5个施氮水平下3种叶类蔬菜(油菜、小白菜、菠菜)的生长、硝态氮累积和土壤硝态氮残留的变化。结果表明,施氮过高抑制了植物的生长,其中对菠菜的抑制作用最强。3种蔬菜硝态氮累积对施N的反应不同,油菜在施N0.40g时硝态氮含量达到最高,为N1742.2μg·g-1FW;小白菜在0.60g最高,为N1635.6μg·g-1FW;而菠菜则在0.80g最高,为N865.2μg·g-1FW。施N量与土壤硝态氮残留量之间呈显著正相关关系,说明施氮量越高土壤中硝态氮的残余就越大,对土壤的污染就越严重。     

控释氮肥与普通氮肥配施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响

控释氮肥与普通氮肥配施能够有效提高氮素利用效率及经济效益,研究控释/普通氮肥配比与减量单施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响,对指导该地区的玉米种植科学施氮具有重要意义。采用田间小区试验方法,设置不施氮肥(CK0)、普通氮肥(CK)、控释氮肥常量(CR1)、控释氮肥减量10%(CR2)、控释氮肥减量20%(CR3)、控释氮肥与普通氮肥3:7配施(CR4)、控释氮肥与普通氮肥5:5配施(CR5)、控释氮肥与普通氮肥7:3配施(CR6),探讨控释/普通氮素肥料不同配比对春玉米产量与产量构成、氮素利用、经济收益及土壤养分有效性的影响。结果表明:控释氮肥与普通氮肥配施有利于叶片氮素积累,增强光合作用能力,增加产量和施肥收益;配施试验各处理产量和施肥收益显著高于单施控释氮肥各处理,CR4产量最高,达到14 695 kg·hm~(-2),与CK相比增产率为25.68%。配施有利于提高成熟期土壤铵态氮和硝态氮含量,与CK相比分别提高14.18%-40.70%、88.32%-113.23%,土壤速效磷、速效钾含量低于CK,表明施用控释氮肥能够促进植株对养分的吸收。施用控释氮肥显著提高了氮肥利用效率,CR3氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均显著高于CR1,与CK相比分别提高了21.79%、14.17 kg·kg~(-1)和23.68 kg·kg~(-1)。配施处理与CK相比氮肥利用率提高了18.23%-19.11%,氮肥表观损失率降低了35.04%-40.01%,减量处理与配施处理的氮肥表观平衡指标无显著差异。综上,配施处理优于本试验其他处理,其中CR4的产量、施肥收益、各氮肥利用指标均显著高于单施控释氮肥处理,氮肥农学效率和氮肥偏生产力显著高于CR6,氮肥表观平衡指标与CR5无显著差异且优于其他处理。因此,东北春玉米最佳施氮方式为控释氮肥与普通氮肥3:7配比施用。     

生长调节剂对春玉米氮素代谢关键酶活性的影响

采用大田小区试验,通过新型植物生长调节剂处理春玉米,研究了生长调节剂对玉米氮素代谢关键酶活性的影响,结果表明,喷施不同配方的生长调节剂能明显提高春玉米氮代谢过程中关键酶的活性。在生长调节剂PGR2处理下,玉米功能叶片中硝酸还原酶(NR)活性比对照提高了109.3%～138.3%,其它处理下硝酸还原酶活性也有不同程度的提高;无论在玉米功能叶片还是籽粒中,谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酰胺转化酶活性在测定的各时期均高于对照;功能叶片中蛋白水解酶活性也均高于对照。在所有处理中,以PGR2处理效果最佳。     

橡胶林氮肥施用后在土壤中的残留、累积和迁移

氮肥在土壤中的残留是土壤氮库的重要补充,对于维持土壤氮水平和保证作物高产具有重要作用。目前人们对热带季风气候下橡胶林氮肥施用后的残留特征了解还很少。利用微区试验结合~(15)N示踪技术,研究了橡胶林酸性砖红壤中不同施氮水平下(0、100、200和400 kg·hm~(-2))氮肥的残留、累积和迁移。结果表明,不同施氮水平下肥料氮当年根层土壤(0-100cm)残留量为23.36-109.36 kg·hm~(-2),残留率为23.36%-31.85%,施氮量的升高显著增加了肥料氮的残留量;2年后,不同施氮水平下肥料氮根层土壤残留量仅20.45-41.78 kg·hm~(-2),残留率10.45%-20.45%,施氮量的增加显著降低了肥料氮残留率;试验第1年(枯水年),不同施氮水平下土壤硝态氮主要在根层土壤累积(24.61-172.47 kg·hm~(-2)),而淋洗迁移到深层土壤(100-200 cm)的硝态氮不多(13.89-51.66 kg·hm~(-2))。根层土壤硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系;试验第2年(丰水年),不同处理的根层土壤硝态氮累积很少(仅5.39-22.95 kg·hm~(-2))。3个氮肥处理的硝态氮均不同程度地迁移、淋洗到深层土壤,达53.36-201.42 kg·hm~(-2)。深层土壤中的硝态氮累积量与施氮量呈极显著正相关关系。综上,橡胶林氮肥施用后的土壤残留率较低,施氮量是影响橡胶林土壤硝态氮累积、迁移的重要因素。     

小清河流域氮磷时空特征及影响因素的空间与多元统计分析

选取山东小清河流域为研究区,在2012—2013年汛期和非汛期的水质监测基础上,应用主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)等多元统计方法识别流域不同形态氮磷浓度的时空分布特征,结合空间分析和相关分析方法辨析集水区不同土地利用方式对氮磷输出的影响。结果表明:流域氮污染严重,其中总氮超标率达100%。氨氮、磷酸盐浓度汛期显著高于非汛期,硝态氮浓度则非汛期显著高于汛期(P0.05)。以总磷、总溶解态磷为主要指标的主成分Z1对水质变化的贡献率接近50%,以总氮、氨氮和硝态氮为主要指标的主成分Z2对水质变化的贡献率接近20%。总氮、总磷、氨氮、磷酸盐和总溶解态磷浓度与集水区城市和工业建设用地的面积比例呈显著正相关(P0.05);硝态氮浓度与耕地面积比例呈显著正相关,与草地、林地面积比例呈显著负相关(P0.05)。空间上按氮磷分布特征不同子流域被划分为3类:第1类和第2类主要集中在干流及北部平原区,沿途接纳点源排放,氮磷浓度总体较高且空间差异较大;第3类流域主要位于南部山区,建设用地比例较小,污染程度相对较低。     

氮素形态对大豆铝毒和根表铝形态分布的影响

铝毒是酸性土壤上作物生长的主要限制因素,虽然对铝毒已开展广泛研究,但铝毒与植物根表铝形态分布的关系还不清楚。以大豆(Glycine max)为研究对象,通过氮铝交替和氮铝共存2种处理方式的水培试验,研究了氮素形态对大豆铝毒的影响以及氮铝相互作用对根表铝形态分布的影响。结果表明,氮铝共存时,硝态氮体系中大豆根表吸附的各种形态铝含量均高于铵态氮体系。氮铝交替处理导致铝对大豆产生毒害,铝显著抑制大豆根伸长,降低大豆生物量,但在铵态氮和硝态氮体系中铝对大豆的毒害程度相近。无论是无铝对照还是有铝处理,硝态氮体系中大豆的生长情况均优于铵态氮体系。硝态氮处理还促进了大豆根系对K、Mg和Mn等元素的吸收。氮铝共存时,铵态氮可通过离子竞争作用缓解铝对大豆根系的毒害。     

计划烧除攀枝花苏铁林区地面覆盖物对苏铁生长和土壤理化性质的影响

选择攀枝花苏铁林下计划烧除试验后苏铁及其根系周围土壤(0~15 cm)为对象,研究火烧对攀枝花苏铁植株生长、叶片生理和苏铁根系周围土壤理化性质的影响,以期为区域攀枝花苏铁种群恢复和生态环境保护提供理论依据.结果表明:计划烧除区域苏铁成年树的株数及株高没有显著变化,新生叶片数目和幼苗株数相对未烧除区域显著增加,增幅分别达201.66%和317.7%;烧除区域苏铁植株新生叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b,可溶性糖、蛋白质含量,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性,叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量,C/N、N/P比与对照区域新生叶片相比无显著性差异,只有类胡萝卜素含量显著降低.计划烧除改变了苏铁根围土壤(0~15 cm)的理化性质,表现在烧除后的土壤含水量、pH值及总N、P、K含量显著降低;但是,火烧显著提高了土壤有机碳(TOC)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量,微生物量C、N含量也略有升高;这说明火烧有利于增加苏铁林下土壤养分(N)的有效性,为烧除后苏铁快速恢复生长提供有利条件.     

减氮覆膜对黄土高原旱地小麦产量及氮素残留的影响

明确减氮覆膜措施下冬小麦的产量变化规律和麦田土壤氮肥的利用效率及残留情况,可为旱地冬小麦的环境友好科学施肥提供理论依据.于2013-2018年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,设置农户施肥种植模式(FP)、减氮测控施肥(MF)、减氮测控施肥+垄膜沟播(RFSF)和减氮测控施肥+平膜穴播(WFFHS)4种处理,分析在5年减氮覆膜条件下冬小麦产量、氮肥偏生产力、0-2 m土壤氮素残留分布和氮素平衡状况.结果显示,减氮测控施肥在5年总施氮量减少46.9%、平衡增施磷钾肥的情况下,能够保障冬小麦产量处于稳定状态,氮肥偏生产力比农户模式提高120.3%,0-2 m土壤硝态氮残留量减少30.5%,氮素累积表观损失量减少72.9%,且差异均达显著水平.在减氮测控施肥基础上覆膜种植后,使冬小麦产量提高9.46%-56.4%,氮肥偏生产力提高21.7%-41.4%,0-2 m土壤硝态氮残留量减少16.6%-25.8%,土壤累积表观矿化氮含量增加89.1%-127.8%,差异均达显著水平.本研究表明通过减少氮肥用量和平衡施用磷钾肥可提高氮肥利用效率,降低硝态氮残留量和表观损失,并达到稳产的目的;同时在减氮测控施肥基础上进行覆膜,可进一步促进小麦对土壤养分的吸收利用,在提高小麦产量、降低硝态氮积累和减小环境污染风险方面具有显著的效应.(图3表4参36)     

动物扰动对湿地植物根区有机碳和氮形态的影响

构建复合垂直流人工湿地,分别向复合垂直流人工湿地的下行池和上行池中加入蚯蚓和泥鳅,研究泥鳅和蚯蚓对人工湿地中植物根区基质有机碳和氮形态及含量的影响。结果表明,加入泥鳅后人工湿地植物根区基质的总有机碳(TOC)、易氧化有机碳(EOOC)、微生物量有机碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)和硝态氮平均含量分别增加16.7%、10.8%、19.1%、33.8%和68.4%,但铵态氮平均含量减少14%。加入蚯蚓后TOC、EOOC、MBC、DOC和硝态氮的含量分别增加74.6%、39.7%、40.4%、45.1%和91.8%;铵态氮平均含量下降42.8%。人工湿地中加入蚯蚓后有机碳、硝态氮和铵态氮含量的变化率比单独加入泥鳅高。相关分析表明,TOC、EOOC、MBC含量分别与硝态氮含量呈极显著正相关(P0.01),加入动物提高了人工湿地植物根区有机碳含量,并促进人工湿地的硝化过程,增加硝态氮含量。     

贝加尔针茅草原羊草光合特征对氮沉降的响应

以贝加尔针茅草甸草原优势种羊草(Leymus chinensis)为研究对象,通过设置氮沉降量分别为0 kg·hm~(-2)(CK)、30 kg·hm~(-2)(N30)、50 kg·hm~(-2)(N50)、100 kg·hm~(-2)(N100)、150 kg·hm~(-2)(N150)的5个处理进行连续6 a(2010—2015年)模拟氮沉降的野外控制试验,测定羊草光合特性和叶片功能特性对氮沉降的响应。结果表明:N30、N50、N100、N150处理羊草的光饱和点(LSP)分别比CK处理低40.32%、19.73%、38.18%、37.75%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草的最大净光合速率(P_(nmax))分别比CK处理低22.51%、48.56%、27.43、50.72%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草叶片N含量(N_(mass))、叶片P含量(P_(mass))和建成成本(CC_(mass))均显著高于CK。N30、N50、N100和N150光和能量利用效率(PEUE)和光合氮利用效率(PNUE)均显著低于CK。5种氮素处理羊草P_(nmax)与PNUE、PEUE呈极显著正相关,叶片N_(mass)与比叶面积(SLA)、P_(mass)、CC_(mass)呈极显著正相关,CC_(mass)与SLA之间呈极显著正相关。综合研究表明,氮沉降持续增加会降低羊草的PEUE和PNUE,提高叶片CC_(mass)和叶片N/P比值。