不同耕作措施对旱作夏玉米田土壤呼吸及根呼吸的影响

为了探明不同耕作措施对旱作夏玉米田土壤呼吸及根呼吸的影响,采用定位试验,对比研究了深松耕(ST)、免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(CT)这4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化特征;并利用根去除法研究了根呼吸对土壤呼吸的贡献.结果表明,夏玉米生长季,4种耕作方式下土壤呼吸速率随生育期均呈单峰型变化趋势,在抽雄期达到最大,各生育期土壤呼吸速率大小顺序依次表现为:抽雄期开花期灌浆期成熟期拔节期苗期.不同耕作措施对平均土壤呼吸速率的影响表现为CTSTRTNT;土壤呼吸速率与土壤温度的相关系数达到显著性水平(P0.05),不同耕作措施下5 cm地温可以解释土壤呼吸速率变异的35%~75%.而土壤呼吸速率与土壤水分的相关系数却未达到显著性水平.夏玉米生长季中,不同耕作措施下根呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在45.13%~56.86%之间波动,均值为51.72%.因此,利用根去除法可以用来了解作物生长对土壤碳排放的贡献及比较不同耕作措施对根系呼吸贡献的影响,从而为筛选出减缓农田土壤有机碳分解的耕作措施提供依据.     

玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的动态吸附特征

玉米秸秆黄原酸盐是一种新型的重金属吸附材料.为了揭示玉米秸秆黄原酸盐对溶液中铅离子的动态吸附特征,本文通过柱体穿透吸附模拟实验方法,研究了玉米秸秆黄原酸对流体中铅离子的吸附穿透曲线、吸附效率及水体流速、初始浓度、填柱高度等因素对其吸附特性的影响,并采用The Thomas、The Bohart-Adams、The Wolborskal和The Yoon-Nelson等模型进行动力学拟合.结果表明,流速、初始浓度、填柱高度等因素对玉米秸秆黄原酸盐吸附铅离子的穿透曲线都有明显影响,Thomas模型和Yoon-Nelson模型能较好反映吸附过程特征.实验表明,玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的吸附量为175 mg·g~(-1),吸附后的玉米秸秆黄原酸盐残渣体性能稳定.     

真菌毒素引起的氧化应激及其毒理学意义

真菌毒素是一类由真菌产生的次生代谢产物,由于其在自然界污染的普遍性和广泛的毒性作用,被给予了充分关注。从机理上入手来研究真菌毒素毒性作用的起因具有重要意义。真菌毒素根据结构分类可达400种之多,它们的机理也各有不同,但是越来越多的研究表明真菌毒素与氧化应激有重大关联。真菌毒素引起的氧化应激能引起细胞毒性作用,还参与了其他靶点的毒性反应。同时真菌毒素能干扰细胞抗氧化系统的功能,降低细胞对毒素的抵抗能力。本文主要综述了真菌毒素中与氧化应激有密切联系的几种毒素的毒性作用,重点阐述了其与氧化应激之间的关系,以期对真菌毒素的毒性机理有更进一步的认识。     

黄淮海地区夏玉米洪涝灾害风险区划

基于黄淮海地区(包括北京、天津、河北、河南、安徽、山东)107个气象台站1970-2012年日降水量及地形、河流、植被等数据,采用信息扩散方法、层次分析法、加权综合评价法,结合GIS空间技术,运用灾害风险评估原理,对黄淮海地区的夏玉米洪涝灾害综合风险进行了区划。结果表明:黄淮海地区夏玉米洪涝危险性整体偏高,高危险区在各省均有分布,主要在黄淮海西北部、中部及南部小部分地区,占总面积的17.91%;敏感性较高,高敏感区分布在黄淮海西北部及中部部分地区,占总面积的12.11%;易损性整体较低,高易损区很少,主要分布在黄淮海西北部、中部及南部部分地区,占总面积的5.50%;洪涝综合风险较高,高综合风险与危险性、敏感性及易损性高的地区相吻合,占总面积的11.19%。还对区划结果进行了验证,结果表明:分析所得结果与实际吻合效果很好。     

我国黄金玉米带农业生态环境监测信息系统研究

本文在明确了农业生态环境系统研究范围与指标体系的基础上,构建了我国黄金玉米带农业生态环境监测信息系统,利用统一的网络化平台集成海量的监测数据,并通过实现科学评价、预测、预警及决策支持等功能,为环境治理工作提供科学依据.最后,对如何保障系统实施及系统的推广应用进行了探讨.     

近50a气候变化背景下我国玉米生产潜力时空演变特征

以2010年我国耕地空间分布遥感监测数据为基础,在1960—2010年的长时间序列气象数据、土壤数据等数据基础上,采用GAEZ(Global Agro-Ecological Zones)模型综合考虑光、温、水、CO2浓度、农业气候限制、土壤、地形等多方面因素,估算了中国玉米生产潜力,进而分析了近50 a来气候变化背景下我国玉米生产潜力的时空格局特征。研究表明:12010年中国玉米生产潜力总量是8.34×108t,玉米生产潜力空间差异显著,总体呈现东高西低的趋势,东北平原区的玉米生产潜力总量最高,达到1.97×108t,青藏高原区玉米生产潜力总量最小;2近50 a来中国玉米单产潜力和生产潜力总量整体呈现减少的趋势;3中国玉米单产潜力和生产潜力总量变化的区域差异较大,东北平原区的平均玉米单产潜力和生产潜力总量的增长趋势都最为明显,其他各区的变化趋势都相对较小。研究揭示了近50 a来气候变化背景下我国玉米生产潜力的时空演变特征,这为探究如何适应气候变化、提高中国玉米产量水平、科学指导玉米生产经营提供了科学依据。     

秸秆还田配施生物炭对关中平原夏玉米产量和土壤N2O排放的影响

为探明秸秆还田配施生物炭对夏玉米产量和土壤氧化亚氮（N₂O）排放的影响,基于2019~2020年关中平原田间定位试验,利用静态暗箱-气相色谱法监测了土壤N₂O排放通量,综合分析夏玉米产量、土壤N₂O排放和土壤活性氮组分,明确了秸秆还田配施生物炭在培肥土壤、增产减排方面的效应.以秸秆不还田（S₀）为对照,设置秸秆还田（S）和秸秆还田配施生物炭（SB）共3个处理.结果表明,各处理N₂O排放峰值出现在秸秆还田后10 d,秸秆还田30 d后土壤N₂O排放通量处于较低水平,土壤N₂O排放通量与铵态氮（NH₄⁺-N）、无机氮、微生物量氮（MBN）和可溶性有机氮（DON）含量呈显著的正相关关系（P<0.05）.S较S₀显著增加夏玉米产量、N₂O累积排放量、单位产量N₂O累积排放量和土壤总氮（TN）含量,分别为7.4%~13%、65.8%~132.2%、54.6%~103%和27.8%~33%.虽然SB较S提高夏玉米产量（2.5%~3.3%）的趋势不显著（P>0.05）,但是SB较S显著降低N₂O累积排放量和单位产量N₂O累积排放量,分别为24.0%~27.3%和26.4%~29.2%.在土壤N₂O排放通量达到峰值时,SB较S显著降低土壤N₂O排放通量45.1%~69.6%,生物炭能够缓解秸秆还田所诱发的土壤N₂O排放,具有削峰的作用.SB较S显著增加土壤总氮9.1%~12.2%.综合作物产量、N₂O排放和土壤总氮,对夏玉米生产而言,秸秆还田配施生物炭不仅培肥地力,提高夏玉米产量,而且减少单位产量N₂O累积排放量,是可供推广的兼顾作物产量和环境友好的适宜管理措施.     

冬季绿肥对黄土高原旱作春玉米农田土壤温室气体排放的影响

利用田间试验研究了冬季绿肥对旱作春玉米农田土壤温室气体排放的影响.试验设燕麦、小扁豆、燕麦与小扁豆混播和裸地休闲共4个处理,采用静态箱-气相色谱法对冬闲期和春玉米生长期间土壤温室气体（CO₂、N₂ O和CH₄）排放通量进行观测.结果表明,旱作春玉米-冬季绿肥种植系统土壤是CO₂、N₂ O的排放源和CH₄的吸收汇.与裸地休闲相比,燕麦和小扁豆在冬闲期对土壤CO₂累积排放量没有影响,但在春玉米生长期间导致土壤CO₂累积排放量分别增加了7.77%和25.7%（P<0.05）,混播导致冬闲期和春玉米生长期间土壤CO₂累积排放量分别增加了19.1%和14.5%（P<0.05）.种植燕麦后冬闲期和春玉米生长期间土壤N₂ O累积排放量较裸地休闲分别降低了11.6%和14.7%（P<0.05）,而小扁豆分别增加了31.9%和14.9%（P<0.05）;混播导致冬闲期土壤N₂ O累积排放量降低了19.2%（P<0.05）,但在春玉米生长期间差异不显著.与裸地休闲相比,燕麦、小扁豆和混播冬闲期土壤CH₄累积吸收量分别降低了37.9%、23.6%和29.6%（P<0.05）,春玉米生长期间分别降低了19.4%、33.5%和31.5%（P<0.05）,其中小扁豆和混播在冬闲期和春玉米生长期间差异均不显著.燕麦较裸地休闲在农田综合增温潜势（GWP）、春玉米产量和温室气体排放强度（GHGI）差异均不显著.小扁豆和混播显著提高了GWP,其中小扁豆显著高于混播.而与裸地休闲相比,小扁豆和混播分别提高了春玉米产量的20.3%和15.4%（P<0.05）,但对GHGI没有显著影响.综合考虑GWP、春玉米产量和GHGI,本地区冬闲期间将小扁豆和燕麦二者混播能增加春玉米产量的同时有效降低土壤温室气体排放强度.     

转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60对生物多样性的影响

随着转基因作物种植面积的不断扩大,其潜在的环境风险也逐渐成为关注热点.为进一步明确转基因作物种植可能带来的生态环境安全问题,以2018年11月于海南省乐东黎族自治县种植的转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60（简称“HGK60”）及其对照常规玉米郑58（简称“郑58”）为研究对象,采用高通量测序及田间调查的方法,重点探讨了其环境释放对田间生物多样性的影响.结果表明:①HGK60种植对根际土壤微生物的影响仅出现在某些生育期,alpha多样性、beta多样性分析均显示,仅抽穗期、完熟期HGK60与郑58差异显著（P < 0.05）,但该差异并不会在玉米的整个生长阶段持续出现,至玉米收获后差异不再显著（P>0.05）;生育期是影响根际土壤微生物的因素之一.②玉米田间节肢动物共调查到节肢动物19 835头,隶属于7目19科60种.HGK60与郑58田间除螟蛾科数量在苗期、喇叭口期、抽穗期表现为差异显著（P < 0.05）外,其他物种的差异均仅表现在某个生育期,并未在整个生育期持续出现;从整体上看,HGK60田间节肢动物各生态学指标均与郑58差异不显著（P>0.05）.③玉米田间杂草发生种类主要有8科、16种,多为一年生杂草,HGK60种植对田间杂草密度及生态学指标均无显著影响（P>0.05）.研究显示,HGK60的种植会在部分生育期对根际土壤微生物产生影响,但玉米收获后影响不显著且其种植对田间节肢动物及杂草多样性无显著影响（P>0.05）.      

玉米-土壤和大豆-土壤体系中95Zr的消长动态

采用模拟污染物的同位素示踪技术进行了⁹⁵zr在2种作物-土壤体系中的消长动态研究,并应用库室模型和非线性回归方法确定了各体系的拟合方程.结果显示:①玉米和大豆从土壤中吸收的⁹⁵Zr主要集中在根部,且根部中的⁹⁵Zr比活度随时间呈缓慢增加,并在经历一段时间后逐渐趋于动态平衡;其余各部位的比活度较低,较大部分接近于本底水平,表明⁹⁵Zr被玉米和大豆根系吸收后不易在其体内迁移、输运;②喷施进入土壤中的⁹⁵Zr主要滞留在表层(0～8cm)土壤中,其量占总量的97.5%以上,表明⁹⁵Zr被表层土壤吸附,不易随水流向下迁移;③对实验数据进行回归分析,得玉米和大豆植株中⁹⁵Zr比活度的消长动态拟合方程为C_m(t)=3.2067(1-e^01582t)和C_b(t)=3.0925(1-e^-0.1363t),经方差分析,表明回归方程较好地反应了⁹⁵Zr在玉米-土壤和大豆-土壤体系中的消K动态.