水氮耦合对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响

为给宁南山区不同降雨年限的谷子生产提供合理的水氮管理依据,以‘陇谷11’为材料,采用水氮2因子3水平(谷子拔节后50%、70%、90%的土壤田间持水量和拔节后追施氮肥0g·kg^(-1)、0.1g·kg^(-1)、0.2g·kg^(-1)的施氮量)的完全随机组合盆栽试验,研究不同水氮条件对谷子拔节后生长、产量和水氮利用效率的影响。结果表明:在同一水分水平下,中氮处理显著提高谷子的净光合速率、总叶面积、籽粒产量、生物量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率;在同一施氮量条件下,随着土壤含水量的增加,谷子籽粒产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率显著增加。中氮处理在不同土壤水分条件下均延缓谷子植株叶片的衰老,在生育后期维持较高的旗叶净光合速率,并且在充足水分条件下获得最高的籽粒产量、单株生物量、收获指数、氮肥农学效率和氮肥偏生产力。在适宜环境条件下,可通过增加谷子整体生物量和提高向籽粒的运输分配,来达到增加籽粒产量。

水氮运筹对糜子生育后期干物质积累、转运及水氮利用效率的影响

为明确干旱、半干旱地区糜子水肥关系,并为水肥资源高效利用提供技术依据,以固糜21号为材料,在盆栽试验条件下,采用完全随机组合设计,水分设置50%,70%,90%田间持水量,施氮量设置0,0.05,0.10 gN/kg干土(折合纯氮0,75,150 kg/hm2),研究不同水氮处理对糜子生育后期总叶面积、净光合速率、干物质积累与转运、水分利用效率及氮素利用效率的影响。结果表明:适宜水氮条件可以延缓叶片的衰老速度,维持较高的总叶面积,显著提高糜子灌浆期的净光合速率,促进灌浆后干物质的积累及转运,增加产量;糜子水分利用效率随施氮量的增加而增加,随土壤水分水平的提高而降低,追施氮量超过75 kg/hm2后有减小趋势;糜子氮肥农学利用效率、氮肥生理利用效率、氮肥偏生产力随土壤含水量的提高而提高,随施氮量的增加而降低。拔节期70%田间持水量和追施氮75 kg/hm2耦合主要通过延缓叶片衰老速度,增强灌浆期功能叶光合输出能力,增加灌浆后干物质的积累量,促进干物质的转运,提高水分利用效率以及氮素利用效率,从而对糜子产量产生调控作用。试验条件下,W2N2(70%田间持水量、追氮75 kg/hm2)为最优水氮组合。

淳化黄土-古土壤序列黏土矿物分布特征及古环境意义

黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好信息载体之一。以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象,通过X射线衍射法对黄土-古土壤剖面黏土矿物进行定性与半定量分析,调查不同土层黏土矿物相对含量及伊利石/绿泥石比值(I/C值)的变化规律,并结合伊利石结晶度的变化特征,探讨不同土层黏土矿物特征所对应的气候变化规律,揭示黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境演变规律。结果表明:(1)淳化剖面黏土矿物的相对含量、I/C值以及伊利石结晶度IC值在反演古气候方面具有较好的指示性。(2)淳化剖面不同土层的黏土矿物类型基本相同,但其相对含量存在差异。在WL-3~S5阶段,即早更新世至中更新世中期,黏土矿物的组合类型为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石-蛭石,其中早更新世至中更新世早期(WL-3~L11阶段),伊利石相对含量相对偏低,气候以温凉为主,而中更新世中期(S10~S5阶段),伊利石相对含量上升,但蒙脱石、绿泥石含量均降低,气候相对温湿;在中更新世晚期(L5~S1阶段),黏土矿物的组合类型改变为伊利石-绿泥石-蛭石-高岭石-蒙脱石,以伊利石和绿泥石为主,气候较为干冷。黏土矿物类型及含量表明淳化地区从早更新世早期到中更新世晚期气候环境总体干冷化,并经历了温凉-温湿-干冷的变化过程。(3)I/C值以及伊利石结晶度IC值从剖面底部到顶部均经历了由小到大再到小的过程,它们与黏土矿物的含量所反映的气候变化规律一致。本研究有助于探索黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境变化,为全面了解更新世黄土高原不同地区第四纪气候环境演变提供依据。

不同胶结物质对黄绵土团聚体形成的影响

通过室内培养试验,采用PAM、腐殖酸、壳聚糖、硫酸铝4种土壤结构胶结剂对促进黄绵土<0.25mm团聚体形成大团聚体的过程和效果开展研究。结果表明:(1)从新形成土壤团聚体的粒径分布来看,4种胶结剂均有利于<0.25mm粒径的团聚体形成更大的团聚体,尤其是对于增加>5mm的土壤团聚体含量效果明显;(2)4种胶结剂施入<0.25mm黄绵土团聚体,均可有效地增加黄绵土团聚体的平均重量直径和几何平均直径,提高了团聚体稳定性,且随胶结剂施用浓度的增加呈升高趋势;(3)不同胶结剂对促进黄绵土团聚体形成的能力表现为腐殖酸≈PAM>壳聚糖>硫酸铝。研究结果可为合理利用外源胶结剂改善土壤结构提供一定的科学依据。

植被恢复下土壤结构与功能的关系

通过查阅有关土壤结构和土壤功能的国内外文献,对土壤结构和土壤功能的研究进展、土壤结构稳定性指标以及土壤结构的研究方法进行了阐述;讨论了土壤结构与土壤的作物生产功能、土壤水库功能、土壤碳库功能、土壤基因库功能等的关系;并对激光共聚焦扫描技术在土壤结构与孔隙特征分析中的应用及数字图像处理技术的应用如何反映土壤孔隙的真实状况,加强对土壤结构及其功能的定量关系研究等方面提出了展望。

三种荒漠植物叶绿素荧光参数日变化特征

利用Photosynq MultiseQ多功能植物测量仪测定塔克拉玛干沙漠腹地3种主要防护林植物头状沙拐枣、多枝柽柳和梭梭的叶绿素荧光参数日变化,探讨其与环境因子的关系,以揭示3种植物对极端环境的适应策略,为沙漠公路防护林的管护提供理论依据。结果表明:1)3种土壤都呈碱性;0~30 cm土层中的电导率(EC)远高于30 cm以下的土层。1 m内梭梭土层中的含水量高于多枝柽柳高于头状沙拐枣。2)3种植物的光合有效辐射(PAR)、叶片温度和线性电子传递(LEF)及植物周围的大气温度日变化均先升后降,且都在14:00达到最高;而大气湿度、实际光化学效率Y(Ⅱ)日变化均呈‘V’型。3)PAR基本上与3种植物的LEF、非光化学淬灭系数(NPQ)、调节性能量耗散量子产量Y(NPQ)、非调节性能量耗散量子产量Y(NO)呈显著正相关,与实际光化学效率Y(Ⅱ)呈显著负相关;3种植物的Y(Ⅱ)与Y(NPQ)、Y(NO)均呈极显著负相关。3种植物的LEF、Y(Ⅱ)、Y(NPQ)的日均值差异不显著,但梭梭与多枝柽柳的NPQ和Y(NO)日均值差异显著。4)在3种植物的叶绿素荧光参数中,梭梭和头状沙拐枣的LEF、NPQ和Y(Ⅱ)要高于多枝柽柳;而多枝柽柳的Y(NO)要显著高于头状沙拐枣和梭梭。因此,高温和高光均对3种植物造成了不同程度的影响,通过主成分分析表明,3种植物的抗逆性强弱顺序分别为梭梭>头状沙拐枣>多枝柽柳。

凋落物添加条件下咸水灌溉对风沙土CO2排放及化学性质的影响

沙拐枣作为塔克拉玛干沙漠公路防护林主要优势物种之一,其凋落物在该区域的碳循环过程中具有重要作用。采用室内培养试验测定了沙拐枣凋落物添加后,在25%、50%、75%、100%田间持水量的咸水(SW)和淡水(FW)灌溉条件下,风沙土CO2排放、土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、pH和电导率(EC)的动态变化。结果表明:咸水灌溉对土壤CO2排放具有抑制作用,在4种土壤含水量处理下,淡水灌溉比咸水灌溉的CO2累积排放量增加1.9%~29.1%;土壤CO2累积排放量随土壤含水量的增加而升高;在沙拐枣凋落物添加条件下,SOC在前期迅速下降,但后期所有处理SOC均逐渐升高后趋于稳定;培养结束时,各处理DOC含量比培养前提高了41.3%~92.4%;在培养结束时各处理与培养前相比pH升高了0.20~0.35;EC随土壤含水量的增加而升高,培养结束时在4种含水量条件下,咸水灌溉下EC比培养前增加了0.11~0.79 mS·cm-1,而淡水灌溉下EC比培养前有增有减。土壤CO2累积排放量与SOC、DOC、pH呈显著正相关,但与土壤含水量相关性不显著。凋落物添加条件下咸水灌溉以及较低的含水量条件均能抑制风沙土CO2的排放,EC受灌溉水质和土壤含水量的影响较大。