模拟酸雨条件下生物炭对北亚热带栎林土壤生物活性的影响

为探究在模拟酸雨条件下生物炭对土壤微生物量碳、微生物量氮质量分数及酶活性的影响,选取江苏省句容市南京林业大学实习林场的麻栎纯林为研究对象,设置空白对照组、酸雨pH 2.5、酸雨pH 3.5、酸雨pH 4.5、生物炭-酸雨pH 2.5、生物炭-酸雨pH 3.5、生物炭-酸雨pH 4.5共7个处理,对林内0~10、10~20、20~40 cm土层微生物量碳、微生物量氮质量分数及酶活性进行测定.结果表明:(1)在酸雨pH 2.5处理下微生物量碳和微生物量氮质量分数与空白对照组相比下降幅度均最大,分别达25.96%和31.15%(0~40 cm土层均值);在生物炭-酸雨pH 4.5处理下微生物量碳和微生物量氮质量分数提升效果均最好,与酸雨pH 4.5相比分别提高119.21%和70.49%(0~40 cm土层均值).(2)在酸雨pH 2.5处理下过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性均最低,与空白对照组相比分别降低了2.45%~12.77%、2.54%~24.32%、12.62%~39.94%;在生物炭-酸雨pH 4.5处理下过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性均最高,与酸雨pH 4.5处理相比分别升高34.76%、29.01%、50.71%(0~40 cm土层均值);生物炭对20~40 cm土层酶活性影响较弱.因此,生物炭对模拟酸雨条件下北亚热带栎林土壤微生物量碳、微生物量氮质量分数及酶活性具有不同程度的提升作用,且生物炭-酸雨pH 4.5处理对各指标的提升效果最显著.该研究可为酸雨地区尤其是长三角地区利用生物炭改善土壤酸化状况提供依据.

苏北沿海不同杨树-农作物生态系统下的土壤质量与作物生长生理动态变化

苏北沿海地区土地资源丰富,而杨树-农作物(简称杨-农)生态系统是一种高效的土地经营方式。为了探究沿海杨树-农作物生态系统下土壤质量以及农作物生长生理的动态变化,在江苏省东台市新曹农场滨海盐土条件下设置杨树纯林(CY)、杨树-花生(YH)、杨树-大豆(YD)、杨树-甘薯(YG)4种生态系统,研究各生态系统春、夏、秋3个季节的土壤理化性质,秋季不同生态系统的林地环境因子、林木生长性状、作物光合特性指标等,从而为苏北沿海地区杨-农生态系统的可持续发展提供系统科学的理论基础。结果表明,杨-农生态系统土壤含水量是杨树纯林的1.08~1.17倍,可使土壤有机质含量提高5.25%~21.06%;在垂直剖面上,杨-农生态系统对0~10 cm土层的养分含量影响较大;土壤理化性质之间存在不同程度的相关性,其中土壤容重与pH值呈正相关,与其他指标呈负相关,土壤有机质含量与全氮、速效磷、速效钾含量都表现出极显著相关性。不同杨-农生态系统中林木生长状况各不相同,其中杨树纯林生态系统的林木成活率比杨-农生态系统高5~10百分点。杨树纯林生态系统下的光合有效辐射比杨-农生态系统高14.54%~33.59%;各生态系统下的大气CO_(2)浓度的日变化差异不大,而气温和相对湿度的变化差异显著(P<0.05)。在各生态系统下,农作物胞间CO_(2)浓度与气孔导度的日变化呈相反的趋势,蒸腾速率日变化曲线和气孔导度相似。

苏北沿海林农复合经营系统环境特征及农作物光合特性

为增强沿海防护林的防灾、抗灾能力,提高其生态、经济和社会效益,本研究以乌桕-高粱和榉树-高粱2种林农复合经营系统为研究对象,通过野外模拟试验,研究其环境特征和农作物光合特性。结果表明,(1)在相同立地条件下,乌桕-高粱复合经营系统树木的树高、胸径生长率和林木成活率均大于榉树-高粱复合经营系统。(2)乌桕-高粱复合经营系统较榉树-高粱复合经营系统更利于降低林地光照度;前者调节空气湿度功能强,空气湿度为58. 13%,高于榉树-高粱复合经营系统。(3)高粱叶片净光合速率随着光照度的增加迅速升高,在乌桕林-高粱复合经营系统中高粱叶片净光合速率最大值为23. 15μmol/(m·s),比榉树-高粱复合经营系统中高粱高22. 64%; 2种林农复合经营系统中高粱叶片气孔导度变化趋势相近,差异不显著;乌桕-高粱复合经营系统中高粱胞间CO2浓度日均值比榉树-高粱复合经营系统中高粱低3. 10%;乌桕-高粱复合经营系统中高粱日均蒸腾速率较榉树-高粱复合经营系统中高粱低3. 44%。(4)影响高粱叶片光合作用的因素主要是净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,其次是以空气温度为主的环境因子。在苏北沿海盐渍土上,乌桕-高粱复合经营系统较榉树-高粱复合经营系统更适合高粱生长,且改善环境功能更强。

水肥耦合对稻田氨挥发及水稻产量的影响

水分、施肥管理是减少稻田氨挥发损失的重要农业管理措施,然而目前关于水肥耦合对于稻田氮素气态损失影响的研究还较少。本研究采用常规灌溉(W1:干湿交替灌溉)、节水灌溉(W2:全生育期湿润无明水)与不同施氮量(N1:常规施氮,353.86 kg/hm^(2);N2:减施20%氮肥,283.09 kg/hm^(2))相互耦合,设W1N1、W1N2、W2N1和W2N2共4个处理,通过盆栽试验对水稻不同生育期的氨挥发通量、土壤铵态氮含量以及水稻产量进行观测。结果表明,W1N1、W1N2、W2N1、W2N2的氨挥发总量分别为66.07 kg/hm^(2)、47.70 kg/hm^(2)、43.45 kg/hm^(2)、34.42 kg/hm^(2)。相同施氮量下,节水灌溉可降低27.84%~34.24%的总氨挥发累积量,其中在基肥施用后和分蘖肥施用后可分别降低8.00%~61.40%和47.03%~76.82%的稻田氨挥发。在节水灌溉条件下,减施20.00%氮肥处理可减少20.78%的总氨挥发累积量。此外,W1N2、W2N2处理的氨挥发累积量及单位产量氨挥发量表现出较低水平,说明减氮耦合常规灌溉或者节水灌溉处理均可对稻田氨挥发起到很好的缓解作用。结构方程模型分析结果也表明,氮肥施用量是直接影响稻田氨挥发量的重要因素,从而间接影响水稻产量。但是,W2N1、W2N2处理均存在引起水稻显著减产和籽粒含氮量降低的风险。综合考虑各处理对减少氨挥发损失和水稻稳产的影响,本研究中干湿交替灌溉耦合减氮处理(W1N2)是一种较高效的稻田水肥管理方式。