小花南芥与玉米间作对Pb的吸收累积特征

该研究选择Pb的超富集植物小花南芥(Arabis alpina L.)与玉米,在Pb污染土壤中进行单作、间作试验,研究小花南芥和玉米在不同种植方式下对Pb的吸收和累积特性。结果表明,小花南芥与玉米间作,显著提高了玉米的生物量,降低了小花南芥的生物量;间作提高了小花南芥根和地上部分Pb含量,由单作的762.11 mg/kg、842.10 mg/kg分别增至834.95、923.15 mg/kg,降低玉米根和地上部分Pb含量,由单作的145.80 mg/kg、90.49 mg/kg分别降低到121.42、73.55 mg/kg。与小花南芥单作相比,间作降低了土壤Pb含量。同时,因为小花南芥的作用,活化了土壤Pb,玉米与小花南芥间作土壤有效态Pb含量显著高于玉米单作土壤,更有利于提高Pb污染土壤的修复效率。     

小麦/玉米和蚕豆/玉米间作对土壤硝态氮累积和氮素利用效率的影响

提高氮肥利用效率,减少氮肥过量施用对环境造成的污染,是保障国家粮食生产和生态环境安全的关键.文章以甘肃河西灌区为试验地点,在0、300、450 kg·hm-2氮水平下,探讨了小麦(Triticum aestivum L.)/玉米(Zea mays L.)和蚕豆(Vicia faba L.)/玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响.结果表明:随氮肥用量增加,0～60 cm土层土壤硝态氮相对累积量增加,100～200 cm土层降低.在3个氮水平下,蚕豆间作土壤硝态氮含量和累积量都低于单作.小麦间作在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作,但在0和450 kg·hm-2氮水平下,小麦收获后间作与单作近似,玉米收获后小麦间作土壤硝态氮累积量都低于单作.与小麦和蚕豆间作的玉米在300 kg·hm-2氮水平下土壤硝态氮累积量都低于单作玉米,在0和450 kg·hm-2氮水平下则表现不同.在300 kg·hm-2氮水平下,两种间作氮肥当季利用率都明显高于相应的单作,施氮量增加到450 kg·hm-2时,则表现不一样.     

玉米/花生间作条件下土壤环境因子的相关性和主成分分析

玉米/花生间作具有明显的间作优势,对作物生长和产量均有促进作用。为了阐明玉米/花生间作效应机制,测定了玉米/花生间作根际土壤养分含量、酶活性和微生物数量的变化规律,并对这些环境因子进行相关性和主成分分析。结果表明,与单作玉米和单作花生相比,玉米/花生间作显著提高了根际土壤的全氮、有效氮、有效磷含量以及脲酶和酸性磷酸酶活性,促进了间作玉米根际土壤细菌和微生物总数量显著增加。相关分析表明,有效磷含量与脲酶和酸性磷酸酶活性呈极显著正相关(P<0.01),脲酶活性和酸性磷酸酶活性显著正相关(P<0.05),真菌和放线菌数量显著正相关(P<0.05)。总钾含量和p H值、蔗糖酶活性呈显著负相关(P<0.05),蛋白酶和过氧化氢酶呈极显著负相关(P<0.01)。主成分分析获得3个主成分,解析贡献率分别为48.981%,43.617%和7.402%。第一主成分主要是放线菌、真菌、有效磷等组成,第二主成分主要为有机质和p H,第三主成分主要是总氮和细菌。经标准化后计算栽培措施得分显示:间作花生得分最高1.937,其次是间作玉米1.008,两者均显著高于单作玉米和单作花生。该研究表明玉米/花生间作系统的生态环境优于单作系统,机制解析为玉米/花生间作可明显促进土壤有效氮磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性及微生物数量的增加,进而改善土壤微生态环境。     

小麦/花生不同间作方式对花生吸收积累Cd的影响

为明确间作小麦对花生吸收积累镉(Cd)的影响,采用温室盆栽试验,研究了PVC管阻隔、尼龙网阻隔、混作等3种种植方式下两个花生品种的积累特征.结果表明,3种间隔方式相比,缺铁土壤中尼龙网阻隔处理的白沙1016和花育20植株Cd含量均显著高于其他处理,根系部分Cd含量分别达到9.28 mg·kg-1和9.83 mg·kg-1,地上部分Cd含量分别为1.51 mg·kg-1和2.25 mg·kg-1.研究结果说明,在排除两种作物根系竞争的前提下,小麦根系分泌物可以活化土壤中的Cd,促进花生对Cd的吸收.不论土壤缺铁与否,两品种花生根系部分Cd含量顺序均为:尼龙网阻隔>PVC管阻隔>混作,品种之间差异不显著.在缺铁土壤中花生Cd的积累量顺序为:尼龙网阻隔>PVC管阻隔>混作.在两种作物混作模式下,小麦Cd积累量与花生Cd积累量呈负相关的关系,说明小麦和花生会竞争吸收土壤中的Cd.两个品种花生在缺铁混作处理中Cd的迁移率最大,分别为11.7%和12.2%.研究结果显示,在相对狭小的根系生长空间内,间作小麦会对花生吸收Cd产生较强的竞争作用,然而土壤缺铁导致小麦分泌的麦根酸类植物铁载体能够活化土壤中的Cd.可以推测,在土壤缺铁条件下,大田种植的小麦/花生间、套种体系中的花生籽粒仍然存在着一定的Cd污染风险.     

水稻与水芹间作栽培对水稻病虫草害和产量的影响

通过田间对比试验,研究了水稻(Oryza sativa)常规单作栽培(CR)、水芹(Oenanthe javanica)常规单作栽培(CO)、水稻与水芹常规间作栽培(CRO)和水稻与水芹有机间作栽培(ORO)4种处理对水稻病虫草害和水稻产量的影响效应.结果表明,两种间作栽培处理水稻主要病虫草害均显著低于CR处理;在水稻分蘖初期,CRO和ORO处理叶瘟病病丛率分别比CR处理降低45.12％和47.58％;在水稻分蘖末期,CRO和ORO处理叶瘟病病叶率分别比CR处理降低41.38％和6.80％.在水稻孕穗期和成熟期,CRO和ORO处理稻飞虱数量分别比CR处理减少69.77％、44.39％和82.80％、78.08％.在稻田杂草防控方面,CRO和ORO处理杂草密度较CR处理分别降低48.36％和39.34％.CRO和ORO处理的土地当量比分别为1.11和1.33,较CR处理分别增产11.31％和33.11％.认为水稻与水芹间作栽培模式能有效控制水稻病虫草害的发生,并能起到良好的增产效果,其中水稻与水芹有机间作栽培的综合效益更为明显.     

岷江上游椒农间作模式能流、物流及价值流研究

椒农间作作为岷江上游花椒种植的主要方式,其系统内不合理的结构导致了能流和物质流效益的下降,严重制约了系统的价值转化效益。因此,优化、筛选和评价岷江上游不同椒农间作模式,促进该区域农田生态系统的良性循环,进而提高当地农户的花椒经济收益显得尤为重要。以岷江上游茂县叠溪镇椒农间作模式为研究对象,通过入户访谈和田间调查相结合的方法,分析了该地区花椒Zanthoxylum bungeanum间作辣椒Capsicum annuum(M1)、花椒间作马铃薯Solanum tuberosum(M2)、花椒间作玉米Zea mays(M3)、花椒间作杂草(M4)及花椒间空地(M5)等5种模式的能流、物质流及价值流的数量特征。结果表明,①5种间作模式的投能结构相对简单,投能利用率较低,农业生产处于中低水平。此外,需特别调整人力投能分配的比例。②该区氮磷输入较多,但钾素整体处于亏缺状态,故应适时适当补充钾素,以保持较好的耕地土壤肥力。③间作高杆和对氮磷钾需求较高的农作物经济效益较低,建议在今后间作过程中尽量避免。④利用隶属函数法对系统的能流、物流及价值流进行了综合评价,其结果排序为M4(0.701)>M1(0.536)>M3(0.387)>M2(0.347)>M5(0.215)。以上表明,人为干扰是影响该区椒农间作系统结构与功能的重要因素,M1模式为较优模式,但仍需注重其生态系统稳定性的提高与维持。     

Decontamination efficiency and root structure change in the plant-intercropping model in vertical-flow constructed wetlands

Subtropical climatic conditions can contribute to the death of the aerial parts of constructed wetland plants in winter. This presents a barrier to the widespread application of constructed wetland and is an issue that urgently needs to be solved. Three contrasting experi- ments, the plant-intercropping model （A）, the warm- seasonal plant model （B）, and the non-plant model （C）, were studied in terms of their efficiency in removing pollutants, and the change in root structure of plants in the plant-intercropping model within the vertical-flow con- structed wetlands. The results indicate that model A was able to solve the aforementioned problem. Overall, average removal rates of three pollutants （CODcr, total nitrogen （TN） and total phosphorous （TP）） using model A were significantly higher than those obtained using models B and C （P 〈 0.01）. Moreover, no significant differences in removal rates of the three pollutants were detected between A and B during the higher temperature part of the year （P〉 0.05）. Conversely, removal rates of the three pollutants were found to be significantly higher using model A than those observed using model B during the lower temperature part of the year （P 〈 0.01）. Furthermore, the morphologies and internal structures of plant roots further demonstrate that numerous white roots, whose distribution in soil was generally shallow, extend further under model A. The roots of these aquatic plants have an aerenchyma structure composed of parenchyma cells, therefore, roots of the cold-seasonal plants with major growth advantages used in A were capable of creating a more favorable vertical-flow constructed wetlands media- microenvironment. In conclusion, the plant-intercropping model （A） is more suitable for use in the cold environment experienced by constructed wetland during winter.     

种植方式对玉米田温室气体排放及产量的影响

为研究间作花生、秸秆还田等不同种植方式方式对大田玉米生长和温室气体排放的影响,该文在田间试验条件下,采用静态箱-气相色谱法分析温室气体排放通量,合理选择样方计算作物产量,测定果实品质。结果表明,与玉米单作相比,玉米间作花生田块CO_2、N_2O排放减少13%以上,玉米秸秆覆盖(YF)处理的CO_2、N_2O排放量分别减少23.7%、29.5%;N_2O的排放主要集中在生长前期。研究表明间作花生、秸秆还田能减少农田温室气体排放,提高作物产量,实现经济与环境效益协调发展,有利于可持续发展。     

植物间作系统在多环芳烃污染农田修复中的应用

采取野外田间原位修复方式,研究经济作物和修复植物单作和问作模式修复多环芳烃污染农田土壤的效果.结果显示,在各试验处理中.玉米/苜蓿间作及玉米/黑麦草间作修复效果均略低于苜蓿单作和黑麦草单作的,但是,从农业生产经济效益角度来看,玉米/苜蓿间作及玉米/黑麦草间作具有较大的农业经济效益.玉米/苜蓿间作及玉米/黑麦草间作处理对上壤PAHs总量的降解率分别达到了25%～30%,其中高环PAHs的降解率分别达到了26%～35%.这两个处理土壤微生物数量较多,其中细菌、真菌和放线菌的数量分别为9 ×106～12×106 CFU·g-1、7×104～9×104CFU·g-1和4×105～14×105CFU·g-1,同时,PAHs降解荫数量均高于其他试验处理,达到0.3×105～0.8×105MPN·g-1,占细菌总数的6%～8%,是其他处理的2～3倍.修复植物苜蓿或黑麦草和经济作物玉米间作模式在不影响农业生产的前提下,显著提高了土壤PAHs的降解率,在污染农田土壤修复过程中有着广阔的应用前景.