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2012年  第20卷  第8期

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综合评述
生物质炭改良土壤及对作物效应的研究进展
王典, 张祥, 姜存仓, 彭抒昂
2012, 20(8): 963-967. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.00963
摘要(2026) PDF(2360)
摘要:
生物质炭是作物秸秆等有机物质在限制供氧的条件下加热而成。生物质炭具有养分含量丰富、碱性和高稳定性等特点, 因此可以降低土壤酸度, 有效截留土壤养分, 并在一定程度上促进养分吸收而提高作物产量。本文主要综述了生物质炭制备的影响因素及其施用后对土壤理化性质、作物生长发育和养分吸收等方面的影响。由于生物质炭在国内外的研究仍处于起步阶段, 研究过程中所采取的方法、所用不同来源的生物质炭以及研究的具体对象等不尽相同, 研究的结果显示生物质炭在某些方面的作用仍存在不同结论。目前, 生物质炭的研究多集中在表面宏观现象上, 对其深入的机理研究仍较欠缺, 因此, 需要科技工作者的进一步探索, 文章最后阐述了未来对该领域研究的一些观点。
环境中邻苯二甲酸酯类(PAEs)污染物研究进展
刘庆, 杨红军, 史衍玺, 舒龙
2012, 20(8): 968-975. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.00968
摘要(2316) PDF(5021)
摘要:
邻苯二甲酸酯(PAEs)是一种环境激素类化合物, 在生物体内有极强的富集作用, 对环境安全和人体健康的威胁极大, 目前已引起了人们的广泛关注。本文从PAEs有机污染物在环境中的分布特征、分析与检测方法、生物富集与迁移以及生物与非生物降解等方面综述了国内外最新研究进展, 认为环境中的PAEs大部分来源于人工合成途径, 可被土壤、沉积物及一些悬浮泥沙中的有机物质所吸附。PAEs进入土壤或大气环境后, 通过作物吸收作用会在作物体内有一定残留, 环境中的PAEs可通过生物与非生物两种方式进行降解, 生物降解被认为是PAEs降解的主要形式。文章指出了已有研究中存在的不足之处并对未来的研究进行展望, 认为今后应着重从PAEs的环境行为、PAEs健康风险评价、PAEs污染的治理与削减技术以及PAEs替代产品开发等方面开展相关研究。
研究报告
生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响
马莉, 吕宁, 冶军, 茹思博, 李国峰, 侯振安
2012, 20(8): 976-981. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.00976
摘要(1765) PDF(1234)
摘要:
土壤有机碳是影响土壤肥力和作物产量高低的决定性因子。以棉花秸秆为原料, 在高温厌氧条件下热解制备生物碳, 通过盆栽试验探讨了生物碳对新疆灰漠土有机碳及其组分的影响。试验设置3种生物碳: 棉花秸秆分别在450 ℃、600 ℃和750 ℃下热解制备(以BC450、BC600和BC750表示); 每种生物碳的施用量分别为5 g·kg-1、10 g·kg-1和20 g·kg-1 (占土壤重量的比例); 同时, 以空白土壤为对照(CK)。结果表明: 施用生物碳可促进小麦生长, 两茬小麦的地上部干物质重均显著高于对照。施用生物碳可显著提高土壤总有机碳, 且生物碳热解温度越高, 施用量越大, 提高作用越明显。各生物碳处理土壤易氧化碳含量均显著高于对照; 生物碳低、中施用量处理(5 g·kg-1、10 g·kg -1)土壤水溶性有机碳含量显著高于对照, 但高施用量处理(20 g·kg-1)与对照无显著差异; 除BC750低施用量处理(5 g·kg-1)外, 其余各生物碳处理土壤微生物量碳含量也均显著高于对照。生物碳不同热解温度对土壤易氧化碳和微生物量碳含量的影响表现为BC450>BC600>BC750; 但对土壤水溶性有机碳含量无显著影响。生物碳不同施用量对土壤易氧化碳的影响表现为10 g·kg-1≈20 g·kg-1>5 g·kg-1, 水溶性有机碳含量为5 g·kg-1≈10 g·kg -1>20 g·kg-1。生物碳对土壤微生物商的影响总体表现为: 生物碳的热解温度越高, 施用量越大, 土壤微生物商越低。因此, 合理的施用棉花秸秆生物碳可显著增加灰漠土有机碳储量, 改变土壤有机碳组分, 提高土壤生产力。
氮肥用量对滨海滩涂区甘薯干物质积累、氮素效率和钾钠吸收的影响
宁运旺, 曹炳阁, 马洪波, 汪吉东, 张辉, 许仙菊, 张永春
2012, 20(8): 982-987. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.00982
摘要(1508) PDF(1187)
摘要:
我国沿海滩涂种植能源作物甘薯有广阔的前景。为确定苏北滩涂区甘薯适宜施氮量, 比较了6个施氮水平下甘薯的成活率(SR)、商品率(CR)、蔓薯比(V/T)、干物质积累(DMA)、氮素累积值(NAV)、氮利用效率(NUE)、氮收获指数(NHI)及钾钠吸收的差异。结果表明: (1)施氮量与甘薯地上部分DMANAV 均呈极显著正相关(P<0.01, 余同), 对地下部分NAV影响较小(P>0.05)。(2)与不施氮比较, 施氮60 kg(N)·hm-2对甘薯的V/T、SR、NUENHI均无显著影响。(3)甘薯的CR、地下部分和块根DMA以及理论产量(NAV×NUE×NHI)均以施氮60 kg(N)·hm-2显著高于其他处理。施氮量超过60 kg(N)·hm -2, 施氮量与甘薯的V/T值呈极显著正相关, 与SR、CR、NUE、NHI、地下部分和块根DMA均呈极显著负相关。(4)甘薯对钾钠的吸收量均随施氮量的增加而增加, 二者呈极显著正相关。甘薯地上部分钾钠含量均在施氮量为60 kg(N)·hm-2时达到最高值。施氮量对钾钠含量比没有影响。因此, 苏北滩涂区甘薯适宜施氮量为60 kg(N)·hm-2
有机肥对胡麻干物质积累、分配及产量的影响研究
闫志利, 郭丽琢, 方子森, 杨建春, 高俊山, 刘继祖, 杨继忠, 牛俊义
2012, 20(8): 988-995. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.00988
摘要(1544) PDF(1309)
摘要:
为促进胡麻(Linum usitatissimum Linn)生产实现高产、优质, 在甘肃省白银市、兰州市和内蒙古自治区鄂尔多斯市进行了田间试验, 以不施肥(T1)和施用化肥(T2)为对照, 比较了施用农家肥(T3)、胡麻油渣(T4)和"清调补"生物肥(T5)、"窝里横"生物肥(T6)对胡麻干物质积累、分配规律及产量的影响。结果表明: 3个试验区不同施肥处理明显改变了胡麻干物质积累的进程, 干物质积累量从多到少排序均为T4>T2>T3>T6>T5>T1。拟合的胡麻全生育期干物质积累Logistic模型均达到极显著相关水平。胡麻最大干物质积累速率一般出现在现蕾期, 播种时间较迟时会延至青果期。3个试验区不同肥料处理胡麻干物质积累直线增长天数从多到少以及干物质积累最大增长速率从高到低排序均表现一致, 分别为T3>T2>T4>T5>T6>T1和T4>T2>T3>T6>T5>T1。各施用有机肥处理成熟期花果干物质分配比率均比对照(T1、T2)有所提高。T3比T1处理显著增产22.85%~45.40%, 与T2处理未见显著差异。T4分别比T1、T2处理显著增产62.83%~88.13%、9.58%~39.49%。T5、T6比T1处理分别显著增产15.14%~18.10%、17.65%~21.01%, 比T2处理分别显著减产14.63%~20.52%、12.77%~18.57%。生产上应大力推行胡麻油渣、农家肥施用技术, 促进胡麻有机生产的发展。
不同氮源与镁配施对甘蓝产量、品质和养分吸收的影响
丁玉川, 焦晓燕, 聂督, 李丽君, 黄明镜
2012, 20(8): 996-1002. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.00996
摘要(1445) PDF(976)
摘要:
采用田间试验和室内分析相结合的方法, 研究不同氮源与镁配施对甘蓝(Brassica oleracea L.)产量、品质和养分吸收的影响。试验在等氮条件下设4个氮源, 分别为不施氮肥、100%铵态氮、50%铵态氮+50%硝态氮、100%硝态氮; 设4个硫酸镁施用量, 分别为0、75 kg·hm-2、150 kg·hm 2、300 kg·hm-2。结果表明, 100%硝态氮与中量(150 kg·hm-2)镁配施处理的甘蓝产量比不施肥处理、100%铵态氮与中量镁配施处理和50%铵态氮+50%硝态氮与中量镁配施处理分别增产56.9%、14.7%和5.2%。施用100%硝态氮处理的甘蓝产量略高于50%硝态氮+50%铵态氮处理, 比施用100%铵态氮处理和不施肥处理分别增产13.0%和44.2%。施用低量(75 kg·hm-2)镁肥的甘蓝产量比不施镁肥增产9.3%, 而增加镁肥用量对甘蓝产量没有显著影响。施用100%硝态氮、50%铵态氮+50%硝态氮和100%铵态氮处理的甘蓝硝酸盐含量比不施氮肥处理分别增加84.4%、63.4%和6.9%。100%硝态氮与高量(300 kg·hm-2)镁肥配合施用的甘蓝硝酸盐含量比不施肥处理、100%铵态氮与高量镁肥配施处理和50%铵态氮+50%硝态氮与高镁肥配施处理分别增加101.4%、82.3%和14.1%。施用高量镁肥处理甘蓝硝酸盐含量比不施肥处理增加11.2%。随着硝态氮比例增加, 甘蓝维生素C、还原糖、总氨基酸含量相应增加, 镁肥施用量对甘蓝维生素C、还原糖、总氨基酸含量影响明显。随着硝态氮比例增加, 甘蓝对磷、钾和钙吸收量显著增加; 随着镁施用量增加, 磷、钾和镁吸收量相应增加。不同氮源与镁肥相互作用对甘蓝维生素C含量, 氮、磷、钾、钙和镁养分吸收均有明显的影响。本研究表明, 50%硝态氮和50%铵态氮混合与适量镁肥配合施用, 既能增加甘蓝产量, 提高维生素C、还原糖和总氨基酸含量, 又能减少硝酸盐含量, 提高甘蓝品质。
渭北旱塬苹果园施肥现状分析评估
赵佐平, 同延安, 刘芬, 王小英, 曾艳娟
2012, 20(8): 1003-1009. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01003
摘要(1241) PDF(1484)
摘要:
为了解陕西渭北旱塬苹果园栽培管理水平、施肥现状及果农养分资源投入存在的问题, 选取陕西渭北旱塬300户果农, 调查其苹果产量、施肥及其他管理措施等。结果表明, 不同果农间苹果的产量和施肥量存在很大差异。两年来果农化肥平均纯氮用量为671.71 kg·hm-2, 适宜用量为240~360 kg·hm-2, 78.3%的果园氮肥投入过量; P2O5平均用量为338.21 kg·hm-2, 适宜用量为220~340 kg·hm-2, 投入量适中果农仅占调查样本的22.2%; K2O平均用量为240.70 kg·hm-2, 适宜用量为160~240 kg·hm-2, 51.2%的果农施钾肥量偏低。调查数据与前人研究比较发现, 由有机肥提供的氮磷钾养分占肥料总养分的比例下降趋势显著, 由1994年的51%下降到现在的5.54%。果农传统的重氮偏磷轻钾施肥方式还未改变, 施肥仍然以基肥为主, 基肥比例达70%以上。为此提出调查区果园施肥应减少氮肥用量, 提高氮肥利用率, 适当增加磷肥, 特别要注重钾肥和有机肥的投入, 实现养分资源综合管理。
红壤旱地玉米对间作大豆和花生边行效应影响的研究
张向前, 黄国勤, 卞新民, 赵其国
2012, 20(8): 1010-1017. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01010
摘要(1483) PDF(1112)
摘要:
为深入了解间作豆科作物的边行效应, 研究了低施氮肥条件下(50 kg·hm-2)玉米对间作大豆和花生边行(叶绿素、叶面积指数、根干重、根瘤、农艺性状及产量)的影响。结果表明: 无论在施氮肥和不施氮肥条件下间作大豆和花生边1行和边2行的叶绿素含量在不同生育时期均高于其单作, 而边3行与单作相比变化不明显。间作同样可以增加大豆和花生不同生育时期边1行和边2行的叶面积指数, 而对边3行无明显影响, 且间作的效果小于该施氮水平。不施氮条件下, 间作大豆边1行和边2行的单株根干重高于单作14.7%和2.8%, 间作花生边1行和边2行高于单作16.5%和3.1%; 施氮条件下, 间作大豆边1行和边2行的单株根干重高于单作11.3%和1.3%, 间作花生边1行和边2行高于单作13.5%和4.6%, 而边3行与单作相比无明显变化, 且该施氮肥的效果大于间作。间作同样可以增加大豆和花生边1行和边2行成熟期的单株根瘤数和根瘤重, 而对边3行无明显影响, 而该施氮水平对根瘤数和根瘤重具有一定的抑制作用。施氮肥和间作可以改善大豆和花生的农艺性状, 以施氮肥条件下边1行优势最为明显。不施氮肥和施氮肥条件下间作大豆和花生边1行和边2行的单株经济产量和生物产量及行产量皆高于相应单作, 并以边1行为最高, 而边3行与单作相比变化不明显, 且施氮肥在改善大豆和花生农艺性状提高产量方面的效果大于间作。因此本试验得出间作边行优势效应为边1行>边2行>边3行(单作), 且施氮肥的效果大于间作边行效应。
生物耕作对土壤理化特性、酶活性及青花菜生长和品质的影响
李双喜, 郑宪清, 袁大伟, 张娟琴, 何七勇, 吕卫光, 陶晓斌
2012, 20(8): 1018-1023. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01018
摘要(1149) PDF(1202)
摘要:
通过田间试验, 研究生物耕作(接种蚯蚓)对土壤理化性质、酶活性及青花菜生长和产量品质的影响。试验设置了传统机械旋耕(CK)、免耕(T1)以及生物耕作(T2)3个处理。研究结果表明: (1)生物耕作能有效提高耕层不同部位的土壤养分含量和含水量, 其中尤以5~20 cm土层较为明显, 生物耕作处理土壤有机质、全氮、有效磷含量以及含水量依次比传统机械旋耕(CK)增长58.33%、68.93%、67.06%和16.19%; 与传统机械旋耕(CK)相比, 生物耕作处理大大提升了土壤过氧化氢酶、脲酶以及蔗糖酶的活性, 其中脲酶、蔗糖酶与CK之间差异显著(P<0.05)。(2)生物耕作处理下青花菜的株高、开展度、叶长、叶宽等指标与CK和T1之间差异显著(P<0.05); 各处理间青花菜的叶绿素相对含量差异不大, 生物耕作处理增强了青花菜在各生长期的净光合速率。(3)生物耕作处理大幅提高了青花菜品质, 生物耕作处理下的青花菜Vc含量是CK的1.2倍, 硫代葡萄糖苷含量分别比T1处理和CK高1.05 mol·g-1和3.29 mol·g-1, 差异均达到显著水平; 各处理间可溶性糖含量差异不显著。因此, 在传统的农业生态系统中, 培育土壤有益动物的生物数量(生物耕作)可提高土壤养分和酶活性, 对改善农田土壤肥力有着重要意义。
放牧干扰对高寒杜鹃灌丛草地地下养分库化学计量特征的影响
魏巍, 曹文侠, 祁娟, 张德罡, 师尚礼
2012, 20(8): 1024-1029. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01024
摘要(1294) PDF(1154)
摘要:
采用室外取样与室内分析结合的方法对祁连山高寒杜鹃灌丛草地不同放牧干扰条件下土壤、根系养分化学计量比进行研究。结果表明: 1)植物群落地下生物量随土层深度增加而迅速减少, 60%~70%根系聚集于0~10 cm土层, 随放牧压力增加活根向土壤深层转移。2)总根系生物量及其C、N、P储量随牧压增加均下降, 重牧与轻牧相比C、N、P养分储量分别下降26%、17%、27%; 表层单位质量活根C含量轻牧最高、N含量中度放牧最高、P含量重牧最高; 死根N、P变化与活根相反。3)随牧压增加土壤有机碳、全氮密度以及N、P速效养分均上升, 全磷含量相对稳定, 但表层全磷含量下降。数据分析得出, 休牧增加了根系生物量的同时, 表层土壤根系的C/N、C/P比值升高, N/P比值降低。说明根系对土壤C积累及养分循环起重要作用, 而生长季休牧有利于高寒灌丛草地土壤养分保持, 这与高寒地区植物生长缓慢特性相适应。
播种时间对豫北地区小麦农学指标、生理指标及产量的影响
张焕军, 郁红艳, 项剑, 丁维新
2012, 20(8): 1030-1036. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012].01030
摘要(1295) PDF(1404)
摘要:
作物产量存在着明显的年际变化, 为解析播种时间对小麦产量可能带来的影响, 在中国科学院封丘农业生态试验站利用原位盆栽试验, 研究了播种时间对小麦产量的影响以及小麦产量与关键农学指标和生理指标的关系。试验包括4个播种时间处理: 10月5日(T1)、10月10日(T2)、10月15日(T3)和10月20日(T4)。结果表明: 在豫北地区, T2处理的小麦产量最高。T2处理的小麦有效穗数和穗粒数分别为38.00穗·盆 1和37.67粒·穗 1, 显著高于其他处理。相关分析表明, 小麦产量与有效穗数和穗粒数呈极显著正相关, 说明播种时间主要通过改变有效穗数和穗粒数等农学指标影响小麦产量。早播提高了小麦根系活力, 但其他生理指标呈现出不同的响应特征。分蘖期各处理中小麦叶绿素含量无显著差异, 但拔节期后, T2处理的小麦叶绿素含量显著高于T3和T4处理。T1和T2处理硝酸还原酶活性随着小麦生长不断增加, T3 和T4处理则在整个生长期处于相对稳定水平, 开花期, T2处理小麦硝酸还原酶活性高达57.12 g·g-1(FW)·h-1, 极显著高于其他处理。植株硝态氮含量随小麦生长呈下降态势, 拔节期T2处理小麦硝态氮含量最高, 开花期各处理硝态氮含量差异不明显。分蘖和拔节期各处理小麦植株磷酸酶活性差异不显著; 到开花期T2处理达到最大值, 为0.34 mg·g-1(FW)·h-1, 显著高于T3和T4处理, 但与T1处理之间差异不显著。小麦产量与拔节期植株硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性、开花期硝酸还原酶活性显著正相关, 播种时间可能通过改变不同生育期小麦植株硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性最终影响产量。
分期播种对耐高温东北粳稻农艺性状的影响及耐热性评价
于江辉, 赵森, 周浩, 孟秋成, 蒋建雄, 肖国樱
2012, 20(8): 1037-1042. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01037
摘要(1269) PDF(1081)
摘要:
用5份耐高温东北粳稻("东稻2号"、"东农03-33"、"东农415-1"、"合江195"和"吉粳3")为材料在中国科学院亚热带农业生态研究所长沙水稻试验站进行分期播种试验(播种日期分别为2011年3月20日、3月30日、4月9日、4月19日、4月29日、5月9日、5月19日和5月29日), 研究了分期播种对供试材料株高、主穗穗长、结实率、千粒重、单株穗数、每穗总粒数、单株产量等农艺性状的影响, 并分析了自然温度与结实率的关系, 评价了供试材料在抽穗扬花期的耐热性。研究结果表明, 随着播种期推迟各品种播始历期逐渐变短, 不同播种期间的单株穗数、每穗总粒数、单株产量变异幅度较大, 而株高、主穗穗长、结实率、千粒重在不同播种期间的变异幅度较小。结实率与日最高温度和日平均温度均呈负相关, "合江195"结实率受温度影响最小, "东稻2号"、"东农03-33"、"东农415-1"的结实率与温度显著相关(P<0.05), "吉粳3"为极显著相关(P<0.01)。回归分析发现, 在一定温度范围内, 结实率与温度呈二次曲线关系, 且日最高温度和日平均温度对结实率的影响具有一致性。抽穗扬花期遇到高温的各播种期处理材料, 除"东农03-33" 5月29日播种结实率为58.7%、"吉粳3"5月19日播种结实率为52.5%外, 其他材料结实率均在64.9%~75.1%之间, 表现出较强的耐热性。综合分期播种的田间农艺性状表现和各材料结实率与自然温度之间的关系, 认为"东稻2号"和"合江195"适合作为早稻在湖南种植。
空心莲子草在稻田生态系统中的生长特性及对水稻生长发育的影响
刘雨芳, 彭梅芳, 曾强国, 苏文杰, 王成超, 刘文海, 万方浩
2012, 20(8): 1043-1047. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01043
摘要(1242) PDF(1078)
摘要:
为了解空心莲子草在正常耕作稻田中的入侵能力与水稻对该草的抵抗能力, 本文通过在秧苗移栽后的稻田中移植少量空心莲子草繁殖体, 人工模拟空心莲子草入侵稻田的方法, 研究了该草在稻田中的入侵生长繁殖特性及其对水稻生长发育的影响。结果显示: 在人工移入空心莲子草后的第一个水稻生长季内, 空心莲子草长势较弱, 其植株克隆数与直立茎秆数从水稻分蘖前期至成熟期均无显著变化, 仅株高增长极显著, 但茎秆纤细柔软, 部分茎秆顶端弱化, 叶片弱小卷曲, 出芽量很低或几乎没有新芽生长。空心莲子草对水稻分蘖、有效分蘖与株高等参数均无显著影响。空心莲子草在田埂上与稻田边缘的生长主要表现为该草的覆盖度、直立茎秆数与株高的显著增加, 难以向稻田中扩散生长。研究结果表明, 空心莲子草在耕作稻田中不能形成严重入侵态势。建议保持稻田于耕作状态, 可有效防止空心莲子草的入侵
EdHP1(氢离子焦磷酸化酶)基因小麦的钾利用特征研究*
阮丽, 张佳宝, 信秀丽, 程宪国
2012, 20(8): 1048-1053. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01048
摘要(1187) PDF(1032)
摘要:
由于农业生产对地力的掠夺加剧了土壤的钾素亏缺, 严重影响了农业的可持续发展。本文通过根箱试验对比研究K0(不施钾)、K1(施KCl 186 kg·hm-2)和K2(施KCl 805 kg·hm-2)3个施钾水平下, 转披碱草EdHP1(氢离子焦磷酸化酶)基因小麦和野生型小麦根系对土壤钾的吸收利用、根际钾素动态及土壤酶活性等的影响, 探讨转基因技术对提高小麦钾素的吸收和利用效率的潜力。结果表明: 在不同施钾水平下, 转基因小麦根际土壤速效钾含量均低于野生型小麦。在K1施钾水平下, 转基因小麦根际土壤速效钾含量比野生型小麦分别低8.30%(30 d)、15.02%(60 d)和12.53%(75 d)。由于转基因小麦对根际土壤钾的吸收较大, 导致在试验中有非根际土壤速效钾向根际迁移的过程。在K0、K1和K2钾水平下, 转基因小麦钾生物利用指数比野生型小麦分别提高了22.39%、136.21%和14.03%, 地上部钾含量分别提高了225.97%、18.77%和17.28%, 根系阳离子交换量(CEC)分别提高了55.19%、33.16%和30.44%。不同钾水平下的转基因小麦根际土壤过氧化氢酶和脲酶活性均显著高于野生型小麦。因此, 披碱草根系EdHP1基因的引入, 能有效提高根系阳离子交换量, 创造适于钾吸收的根际环境, 显著提高了小麦对钾素的吸收和利用效率。
土壤有机质对有效磷及水提取磷含量的影响
陶士锋, 徐晓峰, 寇太记
2012, 20(8): 1054-1058. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01054
摘要(1491) PDF(2950)
摘要:
为了解土壤有机质对有效磷与总磷、水提取磷与有效磷关系的影响, 采用田间调查的方法, 对洛阳市郊主要农田4种土壤耕作层土壤进行取样调查, 并采用常规土壤测试方法, 分别测定土样有机质、全磷、有效磷和水提取磷含量。根据有机质含量(高于或低于16.0 g·kg-1)把土样分成两组, 对两组土样的总磷与有效磷、有效磷与水提取磷分别做相关关系分析。结果表明: 与低有机质土样组相比, 高有机质土样组有效磷与总磷相关方程的斜率较大, 水提取磷与有效磷相关方程的斜率较小, 这一趋势在以Olsen法和Mehlich-3法测定有效磷时均相同。表明在缺磷环境中, 有机质增加条件下, 虽然磷的生物有效性降低, 但有助于在土壤溶液中维持相对较高的磷酸根浓度, 这可能是由于磷的周转加快; 随着土壤磷含量增加, 有机质增加有助于更快提高磷的生物有效性, 但土壤溶液中维持相对较低的磷酸根浓度, 这可能有助于减轻农田磷的渗漏流失。
胡杨茎木质部解剖结构与水力特性对干旱胁迫处理的响应
徐茜
2012, 20(8). doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01059
摘要(2515) PDF(5812)
摘要:
分析干旱胁迫下胡杨(Populus euphratica Oliv.)茎木质部解剖结构与水力特性的变化对解读其抗逆性机理具有重要意义。本文采用水分控制试验, 分析胡杨幼株茎木质部解剖结构和水力特性对不同土壤干旱胁迫处理的响应。结果表明: 在解剖结构方面, 随着干旱胁迫的加剧, 胡杨茎木质部导管密度呈极显著减小(P<0.01)趋势, 而导管内径、导管壁厚度、管壁机械强度呈极显著增大(P<0.01)趋势, 穿孔直径和纹孔直径显著增大(P<0.05); 但导管分子形态却没有发生显著变化, 都具有孔纹式和螺纹式两种类型, 其中纹孔多为具缘纹孔, 呈互列式排列, 端壁穿孔为单穿孔类型, 并具有螺纹加厚现象; 在水力特性方面, 随着干旱胁迫的加剧, 胡杨茎的木质部比导率(Ks)和自然栓塞程度(PLC)呈显著增加趋势(P<0.05)。为了适应干旱的环境, 胡杨茎木质部结构和水力特性发生相应的变化, 一定程度上弥补了干旱胁迫所带来的不利影响。
水生植物刈割对生态沟渠中氮、磷拦截的影响
张树楠, 肖润林, 余红兵, 刘锋
2012, 20(8): 1066-1071. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01066
摘要(1558) PDF(1532)
摘要:
本研究选用生态沟渠中水生美人蕉、铜钱草、黑三棱、穗花狐尾藻和灯心草作为试验植物, 通过比较刈割区和未刈割区底泥样和植物样氮、磷含量及水样氮、磷去除率, 分析刈割措施对生态沟渠拦截氮、磷效果的影响。结果表明, 5种植物(300 m2)2次刈割试验共带走全氮11.889 kg和全磷1.099 kg; 其中, 不同植物收获全氮表现为水生美人蕉(7.686 kg)>穗花狐尾藻(1.501 kg)>铜钱草(1.128 kg)>灯心草(0.974 kg)>黑三棱(0.601 kg), 收获全磷表现为水生美人蕉(0.433 kg)>穗花狐尾藻(0.233 kg)>黑三棱(0.191 kg)>铜钱草(0.134 kg)>灯心草(0.109 kg)。刈割管理还可以提高沟渠底泥中氮、磷的去除率(黑三棱除外)。与未刈割区相比, 刈割提高底泥全氮和全磷的去除率次序分别为穗花狐尾藻(20.73%)>铜钱草(20.00%)>灯心草(16.05%)>水生美人蕉(4.86%)>黑三棱( 9.72%)和灯心草(20.69%)>铜钱草(16.67%)>水生美人蕉(4.55%)>穗花狐尾藻(0.00%)>黑三棱( 16.00%)。刈割后的水体氮、磷去除结果也说明植物刈割可以提高水生植物对氮、磷的净化效果。因此, 植物刈割管理既能直接转移出沟渠中的营养物质, 也提高了沟渠底泥和水体中氮、磷的去除效率。
城市污水再生水灌溉对黑麦草生长及土壤磷素转化的影响
李中阳, 樊向阳, 齐学斌, 乔冬梅, 李平, 赵志娟
2012, 20(8): 1072-1076. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01072
摘要(1267) PDF(974)
摘要:
为了进一步明确城市污水再生水的农业利用价值, 在温室条件下采用盆栽试验方法种植黑麦草, 以自来水(clean water, CW)灌溉为对照, 分别进行全再生水(reclaimed municipal wastewater, RW)和混合再生水(自来水+再生水, CW+RW, 1∶1)灌溉处理, 研究了再生水灌溉对黑麦草生长和土壤磷素的转化特征。结果表明, 城市污水再生水灌溉显著增加了黑麦草地上部和根系的生物量, CW+RW处理黑麦草地上部和根系生物量在播种55 d后分别较对照(CW)增加18.92%和6.42%, RW处理分别增加26.79%和10.55%; 黑麦草地上部磷含量分别显著增加8.48%和10.93%。再生水灌溉土壤全磷含量变化不大并有减少趋势, 但土壤速效磷含量CW+RW和RW处理分别较对照(CW)增加29.15%和43.80%; CW+RW和RW处理显著增加了土壤有机磷组分中的活性有机磷和中活性有机磷, 与对照CW相比, 其中活性有机磷增幅分别为50.30%和81.57%, 中活性有机磷增幅分别为7.66%和13.68%; 也显著增加了无机磷组分中的Ca2-P和Ca8-P, CW+RW和RW处理Ca2-P含量由对照的12.90 mg·kg-1分别增加到16.42 mg·kg-1和15.49 mg·kg-1, 与对照相比, 增幅分别为27.29%和19.38%, Ca8-P增幅分别为19.94%和16.03%。再生水灌溉显著降低了土壤pH并显著增加了土壤有机质含量, 这可能是增加土壤磷活性的原因之一。再生水灌溉对提高土壤磷素利用率有促进作用。
铜和草甘膦对蚯蚓的毒性效应研究
周垂帆, 王玉军, 俞元春, 俞小鹏, 白玉杰, 周东美
2012, 20(8): 1077-1082. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01077
摘要(1606) PDF(1605)
摘要:
污染物的交互作用及其生态毒理效应已成为环境科学研究的主要方向。含铜杀菌剂与除草剂草甘膦[N-(膦酸甲基)甘氨酸]是农业生产中常见的农药, 其在土壤中共存可能造成复合污染。草甘膦中含有羧基、氨基、磷酸基等配位基团对重金属阳离子和有机阳离子有很强的络合能力, 草甘膦可以影响重金属的生物有效性、毒性以及重金属在生物体内的积累。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为例, 采用室内模拟试验, 单一试验设置5个铜浓度25 mg·kg-1、50 mg·kg -1、100 mg·kg-1、200 mg·kg-1和400 mg·kg-1, 5个草甘膦浓度 25 mg·kg-1、50 mg·kg-1、100 mg·kg-1、200 mg·kg-1和500 mg·kg-1, 并以去离子水做空白对照; 复合试验设置2个铜浓度(低铜浓度25 mg·kg-1和高铜浓度200 mg·kg-1)分别与5个草甘膦浓度(0、25 mg·kg-1、50 mg·kg-1、100 mg·kg-1和200 mg·kg-1)复合; 每个处理3次重复, 试验期为35 d。研究了铜和草甘膦的单一及复合施用对蚯蚓的亚急性毒性效应。单一毒性试验结果表明, 蚯蚓对低浓度铜的响应不敏感, 而较高浓度铜使蚯蚓生物量的相对增长率受到显著抑制(α=0.01, r2=0.570), 且未出现死亡, 并且随着铜浓度的增加蚯蚓体内铜含量显著增加(α=0.01, r2=0.905)。与对照相比草甘膦的添加对蚯蚓的生长无显著影响。复合毒性试验结果表明, 草甘膦和铜复合可以降低蚯蚓对铜的吸收, 特别是当铜浓度较高时即200 mg·kg-1, 草甘膦和铜复合可显著降低蚯蚓对铜的吸收, 并且草甘膦能够减轻铜对蚯蚓生物量相对增长率的抑制, 但差异并不显著。以上结果表明, 铜比草甘膦的毒性大很多, 铜与草甘膦复合能够减少蚯蚓对铜的吸收, 缓解铜的毒性。因此本研究认为, 在草甘膦和重金属共存的污染土壤中, 草甘膦能够控制重金属的生物有效性和毒性。
水稻根际耐镉细菌碳源代谢功能分析
周丽英, 林素兰, 李艺, 林淑婷, 刘杰, 肖清铁, 叶仁杰, 林文雄, 林瑞余
2012, 20(8): 1083-1087. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01083
摘要(1301) PDF(1443)
摘要:
为探明前期分离得到的3株水稻根际耐镉细菌碳源代谢特性, 在进行生理生化鉴定的基础上, 采用BIOLOG ECO 微平板法, 分析了3株细菌(菌株A、菌株B和菌株C)的碳源代谢功能。生理生化试验结果表明, 3株菌均属于革兰氏阴性细菌, 且均具有极生鞭毛, 菌株C的生理生化鉴定为铜绿假单胞菌, 菌株A与菌株B为假单胞菌属的其他种,结果与之前的分子生物学鉴定结果一致。BIOLOG分析结果表明, 3株菌株在培养72 h的AWCD(平均颜色变化率)均接近最大值, 在培养24 h时的AWCD存在显著差异, 这种差异主要体现在对氨基酸的利用上。在对提供的31种单一碳源利用上, 3株菌对N-乙酰-D-葡萄糖胺、L-精氨酸、L-天冬酰胺、甲叉丁二酸、腐胺、4-羟基苯甲酸、丙酮酸甲酯、吐温-40和吐温-80的利用率均较高, 且对L-精氨酸、甲叉丁二酸、丙酮酸甲酯的利用率存在显著差异。本研究结果对深入了解耐镉菌株增殖所需要的碳源以及将来优化耐镉细菌最适培养基提供了理论依据,也为构建相应的基因工程菌提供了微生物资源。
基于APSIM模型旱地春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应
李广, 李玥, 高宝, 罗珠珠, 王琦, 刘强, 燕振刚, 赵有益
2012, 20(8): 1088-1095. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01088
摘要(1707) PDF(1474)
摘要:
为了探索气候变化对旱地春小麦生长的影响机理, 在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数, 并对模型进行检验, 用APSIM模型模拟7个温度水平和7个CO2浓度水平组合设计下的春小麦产量, 并采用二次多项回归和通径分析研究春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应。结果表明: 当温度不变, CO2浓度每升高100 mol·mol-1, 春小麦平均增产4.9%, 最大增产可达到14.6%; 春小麦产量随CO2浓度升高呈递增型二次抛物线变化, 但春小麦产量会出现报酬递减。当CO2浓度不变时, 温度每升高1 ℃, 春小麦平均减产6.1%, 最大减产幅度高达14.2%; 春小麦产量随温度升高呈递减型二次抛物线变化。温度和CO2浓度同时升高对春小麦产量存在正的协同作用, 但温度对春小麦产量负效应大于CO2浓度对春小麦产量的正效应。温度和CO2浓度同时升高会对旱地春小麦产量形成不利。
青海三江源地区土壤水分常数转换函数的建立与比较
易湘生, 李国胜, 尹衍雨
2012, 20(8): 1096-1104. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01096
摘要(1430) PDF(1004)
摘要:
利用土壤理化性质数据建立转换函数是间接获得土壤水力参数的重要手段之一。基于测定的土壤理化性质和土壤水分常数数据, 本文采用回归分析、BP神经网络和基于BP神经网络的Rosetta模型3种方式分别建立了青海三江源地区土壤饱和含水量、毛管持水量和田间持水量的转换函数, 并对其预测精度进行了比较。结果表明: (1)回归分析方法总体预测效果比较理想, 特别是田间持水量的平均误差(ME)和均方根误差(RMSE)都在3.397%以下, 决定系数(R2)高达0.868; (2)BP神经网络方法的预测效果非常理想, 各土壤水分常数平均误差和均方根误差都在4.685%以下, 并且决定系数均在0.857以上; (3)Rosetta模型的预测效果相对较差, 特别是饱和含水量和毛管持水量, 平均误差(ME)和均方根误差(RMSE)相对较大, 决定系数(R2)相对较小。3种方式中, BP神经网络方法所建立的毛管持水量和饱和含水量转换函数均为最佳, 回归方法所建立的田间持水量的转换函数要好于BP神经网络方法和Rosetta模型, Rosetta模型对土壤水分常数的预测效果不如其他两种方式。研究可为青海三江源地区土壤水力特性参数研究以及区域尺度上土壤水分估算提供科学依据。
农户对节水型农业种植结构调整意愿的量化分析-- 以黑河干流中游为例
王娟, 吴普特, 王玉宝, 赵西宁, 宋健峰, 黄俊
2012, 20(8): 1105-1112. doi: 10.3724/SP.J.1011.2012.01105
摘要(1368) PDF(1152)
摘要:
通过探究农户对节水型农业种植结构调整的接受意愿, 提出合理性对策以确保其顺利实施, 从而提高作物群体用水效率, 保障未来干旱缺水地区的粮食安全和农业发展。基于黑河流域中游3个灌区200位农户的调查问卷及入户访谈所取得的具体调查资料, 分别运用Logistic回归中的Enter法和Backward conditional法分析农户对节水型种植结构调整的意愿及其关键影响因素。结果表明, 节水型种植结构调整接受率与农户文化程度、劳动力人口数、耕地面积、兼业程度、政府是否参与、农户节水意识等因素呈显著正相关, 与农户年龄、上一季种植作物种类数、商业化程度、农户风险意识等其他因素呈负相关。在此基础上, 对影响节水型种植结构调整接受率的关键因素按重要性进行排序为: 年龄>政府是否参与>农户节水意识>兼业程度>农户文化程度>耕地面积, 其中年龄和政府是否参与2个变量的显著水平分别达到0.002和0.044。此外还构建了关键因素与种植业结构调整接受率的概率关系式。从拟合效果来看, 模型拟合值与观测值的吻合度高达78%, 说明模型拟合结果较好。基于实证结果, 提出依靠示范户带动整体、加强宣传培训及科技投入力度、强化惠农经济补偿、重视政府导向地位等措施, 可保证节水型农业种植结构调整的顺利实施。