秦岭主要森林凋落物中易分解和难分解植物残体含量及比值研究

森林凋落物是森林生态系统中物质循环和能量流动的基础物质,凋落物中易分解植物残体(DPM)和难分解植物残体(RPM)含量及比值是反映凋落物分解速率的重要指标之一,英国洛桑试验站建立的土壤碳模型(Roth C)把DPM/RPM值作为一个重要输入参数模拟土壤有机碳的动态变化。已有的研究结果表明DPM/RPM的值与森林类型等有关,为了探明秦岭主要森林凋落物的DPM、RPM含量及其比值,采用硫酸水解法对秦岭主要森林凋落物的DPM/RPM值进行初步研究。结果表明:1)秦岭主要森林凋落物DPM/RPM的比值范围为0.45～1.22,其中白桦(Betulaplatyphylla)林的比值最高(1.22),华北落叶松(Larix principisi)林的最低(0.45),其平均值为0.792;不同森林类型排列顺序为白桦林>锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)林>油松(Pinus tabulaeformis)林>巴山冷杉(Abies fargesii)林>华北落叶松林;2)不同类型森林凋落物中易分解植物残体DPM所占比例在31%～55%之间,其中阔叶林的DPM值平均为49.3%,大于针叶林的35.3%,从一个侧面证明阔叶林凋落物更容易被土壤微生物分解利用,针叶林凋落物有机碳周转的时间要长于阔叶树植物。这一结果将为今后利用Roth C模型进行秦岭林区不同森林生态系统土壤有机碳动态模拟提供参考。

3个瑞典能源柳无性系对铅污染耐受性研究

以3个能源柳无性系[能源柳C(Salix fragilis)、能源柳E(Salix viminalis)、能源柳2(Salix dascladus)]插穗为材料,在水培条件下研究了3个无性系在不同浓度铅胁迫下的插穗萌条生长、根系发育和铅中毒的生理生态反应,并通过隶属函数法对它们耐铅性进行综合评价,探索瑞典能源柳在修复铅污染环境方面的利用价值。结果显示:低浓度铅胁迫(Pb 200 mg.L-1)能促进‘能源柳C’和‘能源柳2’根系的生长,同时根长增加、根数增多;当铅浓度继续增加时(>Pb 400 mg.L-1),3个能源柳无性系生物量显著下降(P<0.05)。随着铅胁迫浓度的增加,3个无性系细胞膜透性显著高于对照(P<0.05);‘能源柳2’叶片的叶绿素含量先上升后降低,其他2个无性系则持续降低,并大多与对照有显著差异。3个能源柳无性系的抗铅能力大小为‘能源柳C’>‘能源柳2’>‘能源柳E’。研究发现,若以生物量减少20%作为指标来确定植物耐性临界值的上限标准,则3个能源柳无性系在铅污染环境中均有一定的适应性;能源柳是一种较好的耐铅性植物,可用于铅污染土壤的修复。

镇安板栗外生菌根真菌多样性研究

为了明确秦岭山区与板栗共生的外生菌根真菌群落组成,以西北农林科技大学镇安板栗教学实验基地板栗试验林为对象,对板栗外生菌根真菌群落结构进行了研究。在形态学鉴定的基础上,综合运用ITS序列分析技术,共检测到27种外生菌根真菌与板栗共生,其中3种为子囊菌,24种为担子菌,分属8科,9属;优势种不明显,常见种有Russula sp.1、Tomentella sp.3、Inocybe sp.、Russula livescens,其他23种均属于稀有种;优势类群为Russula、Tomentella2属。Russula、Tomentella外生菌根真菌是与秦岭山区板栗共生的优势真菌类群,可能在促进板栗植株生长、提高板栗品质等方面发挥着重要作用。研究结果为秦岭山区板栗共生外生菌根筛选以及板栗林生产培育等方面提供了一定的理论依据。

不同种植模式和灌水定额对棉花生长和产量的影响

【目的】明确膜下滴灌机采棉的适宜种植模式和最优灌水定额。【方法】设置等行距(M1:1膜3行)、宽窄行(M2:1膜6行)2个种植模式,每个种植模式设置3种灌水定额(W1:30 mm,W2:37.5 mm,W3:45 mm),分析不同种植模式和灌水定额对棉花生长、蕾铃分布、挂枝数、产量和水分利用效率的影响。【结果】种植模式显著影响棉花株高和茎粗,M1处理的株高和茎粗相比M2处理提高了30.29%和13.45%;株高和茎粗随灌水定额的增大而增大,W2处理和W3处理的株高和茎粗差异较小,显著高于W1处理。M1处理有利于增加棉花上部铃和内围铃,且中、上部铃随着灌水量的增加而增加。M1处理的单株成铃数、衣分和籽棉产量相比M2处理分别增加了65.72%、1.46%和3.33%,皮棉产量增加了6.87%。产量随着灌水定额的增加而增加,但水分利用效率差异不显著。【结论】推荐南疆地区机采棉采用等行距(M1)种植模式,最优的灌水定额为37.5mm(W2),可以促进棉花生长,实现增产。

盐分对土壤水分传感器测量精度的影响及适用性评价

【目的】探明盐分和水分对土壤水分传感器测量精确度和准确度的影响,并进行适用性评价。【方法】在新疆阿拉尔兵团第一师灌溉试验站开展室内试验,选用FDR、TDR型传感器,试验设置5个盐分梯度(分别为2、3、5、7、9 mS/cm),土壤含水率调至田间持水率之后自然蒸发,研究盐分和水分对土壤水分传感器测量精确度和准确度的影响。【结果】传感器的精确度和准确度受土壤盐分和水分的影响。标定前,CSF11、ML2x传感器的准确度较高且精确度表现稳定,EC-5、TDR305H传感器由于受土壤盐分和水分的双重影响,准确度和精确度较低。校准后,4种传感器的准确度和精确度明显改善。【结论】综合准确度、精确度和价格因素,资金充裕且含盐量不超过9 mS/cm时,可选用ML2x传感器;资金紧张时,低盐条件下选用CSF11传感器,中高盐条件下选用EC-5传感器;当土壤含水率不超过20%时可选用TDR305H传感器。

不同灌溉制度对南疆棉田水盐分布及作物生长的影响

【目的】探究不同春灌策略下膜下滴灌棉田生育期适宜灌溉定额。【方法】通过大田小区试验,设计播前滴水春灌(春灌量90 mm)和常规春灌(春灌量180 mm)2种春灌模式,每种模式下在棉花生育期设计3种灌水定额(W1:30 mm、W2:37.5 mm、W3:45 mm)处理,研究春灌模式与灌水定额对膜下滴灌棉田土壤水盐动态变化、棉花生长、干物质积累、产量和水分利用效率的影响。【结果】与常规春灌相比,滴水春灌能够保证棉花苗期出苗所需的土壤水分,且能显著提高生育期0~80 cm土层的土壤含水率;与苗期相比,滴水春灌棉花生育期0~40 cm土层出现积盐区,蕾期和花铃期0~40 cm土层电导率分别增加了7.84%和8.75%,滴水春灌生育期末0~100 cm土层土壤电导率较常规春灌增加8.37%;不同灌水定额下0~100 cm土层土壤电导率均呈增加趋势,但随着灌水定额的增加土壤剖面电导率显著降低,W1、W2、W3处理积盐率分别为30.11%、12.12%和11.11%;随着灌水定额的增加,株高和茎粗显著提升,干物质积累量明显增加,产量增加,而灌溉水利用效率(WUEI)减小,水分利用效率(WUEET)增大;在W1、W3灌水定额下,不同春灌模式间产量和水分利用效率无显著差异,但在W2灌水定额下,不同春灌模式间产量和水分利用效率差异显著。【结论】从棉花产量和水分利用效率方面综合考虑,滴水春灌模式下,灌水定额推荐为45 mm(W3);常规春灌模式下,灌水定额为37.5 mm(W2),全生育期灌水10次,可以获得合理的盐分分布与脱盐效果,籽棉产量为7 207.81 kg/hm^(2),是实现抑盐、控水、高产的适宜棉花灌溉制度。

皆伐对锐齿栎林生长季土壤呼吸的影响

2011年5～10月,利用Li-6400-09系统测定了锐齿栎林及其皆伐地的土壤呼吸速率,同时测定了地下5,10 cm土壤温度和湿度。结果表明:皆伐地和对照林地土壤呼吸速率具有明显的月动态,土壤呼吸速率月均值变化趋势均呈单峰曲线。皆伐地和对照林地土壤呼吸速率与土壤温度具有极显著的指数关系,与土壤湿度具有极显著的二次函数关系。在整个生长季,皆伐地和对照林地土壤呼吸碳通量分别为566.1 g.C.m-2,534.1 g.C.m-2土壤呼吸速率无显著差异。在整个观测期间,皆伐地和对照林地地下5 cm处的Q10值分别为3.13,2.36;地下10 cm处的Q10值分别为3.46,2.56,皆伐地和对照林地土壤呼吸速率对地下10 cm土壤温度变化的敏感性大于5 cm。

陕西太白山自然保护区蕨类植物区系研究

对太白山自然保护区蕨类植物区系进行了初步的研究。结果表明:太白山共有蕨类植物21科、39属、110种,并且优势科属明显,蹄盖蕨科、鳞毛蕨科、水龙骨科为优势科,卷柏属、铁线蕨属、耳蕨属、瓦韦属、鳞毛蕨属、铁角蕨属为优势属;科的地理分布主要以世界分布为主,占该区总科数的47.6%,属的分布以温带成分为主,占总属数的58.3%,种的地理分布也以温带分布为主,占总种数的48.2%;该区在地理亲缘关系上与河南伏牛山和陕西化龙山最为密切,与四川唐家河、山西五鹿山、北京松山、河北茅荆坝、湖北神农架为其次,与湖南壶瓶山、甘肃祁连山较为疏远,与宁夏南华山的的联系最为疏远。

施氮和灌溉管理对麦田土壤团聚体组成及有机碳的影响

【目的】阐明灌溉和施氮管理对土壤结构稳定及土壤质量改善的重要性。【方法】设置施氮量为0、180 kg/hm^(2)共2个水平(下称:N_(0)和N_(180))以及充分灌溉(F)和非充分灌溉(S)2个灌溉水平,共4个处理,采用随机区组设计,研究施氮和灌溉对麦田土壤团聚体组成及有机碳影响。【结果】①非充分灌溉能够显著提升施氮土壤的水稳性大团聚体量。施氮使土壤有机碳提升3.59%以上,非充分灌溉使土壤有机碳提升2.86%以上;②土壤水直接影响土壤碳累积,其直接效应占有机碳总量的83.09%,而土壤氮对土壤碳累积以间接效应为主,其间接效应占有机碳总量的46.89%;③水稳性大团聚体对土壤碳累积的直接效应为负,但其间接效应为正。【结论】施氮对土壤团聚体组成的影响受灌溉水平的制约,灌溉及其与氮素交互作用显著影响水稳性大团聚体量;施氮或非充分灌溉以及二者交互作用显著促进耕层(0~30 cm)土壤的有机碳累积。

南疆棉田头三水灌水配置对土壤水盐变化及棉花产量的影响

针对目前南疆棉田头三水灌水方法研究较少的问题,探究头三水不同灌水量分配对土壤水盐变化和棉花产量的影响。试验采用固定灌水日期,设置不同头三水灌水定额配置方式,在南疆棉花主产区开展了棉花头三水适宜灌水方法研究。不同灌水配置处理三水后土壤含水率变化情况具有一定差异,而土壤含盐量均表现为增加趋势,且第二水灌水定额与土壤盐分增加程度成显著正相关关系;头水灌水定额的降低,会导致棉花生长发育滞后,但有利于产量和灌溉水利用效率的提升。缩减灌水定额,第一水、第二水灌水日期为6月15日、6月22日,灌水定额420、600 m^3/hm^2,可显著降低土壤盐分的累积,促进棉花增产,是较为适宜的南疆棉田头水灌水配置方式。

外源物缓解植物盐分胁迫的作用机理及其分类

盐分胁迫是制约农业生产和植被构建的关键环境因素之一。为提高植物耐盐能力、降低盐碱地的开发利用难度,前人开展了大量关于外源物缓解植物盐分胁迫的研究。依据搜集到的122篇有关植物耐盐机理和外源物作用的文献,目前报道的缓解植物盐胁迫的外源物有50种。依据作用机理将其分为7类,分别是调节离子平衡及pH、诱导合成渗透调节物质、诱导抗氧化酶、激素调节、诱导基因表达及信号转导、改善光化学系统、微生物调控机制。本文对外源物缓解植物盐分胁迫的7类作用机理的研究进展分别进行总结和分析,并提出了今后需重点跟进的研究方向。

微咸水灌溉条件下土壤残膜对棉花出苗率与土壤盐分影响研究

为探讨微咸水灌溉条件下,土壤残膜对棉花出苗率和出苗期土壤盐分的影响规律,分别设置残膜量、灌水控制下限、土壤容重和灌溉水电导率四因素三水平正交试验。结果表明:对棉花出苗率的影响作用强弱顺序为残膜量>灌溉水电导率>灌水控制下限>容重。土壤电导率随残膜量、灌溉水控制下限和灌溉水电导率增加而增加,随土壤容重增加而降低。增加残膜量和灌溉水电导率,土壤中Na^(+)、K+和Cl^(-)含量增加;增加残膜量和灌溉水量,土壤K^(+)、Ca^(2+)和SO4^(2-)含量增加,Mg^(2+)含量降低;随残膜量增加,HCO3-含量降低。土壤残膜和灌溉水电导率增加会导致棉花出苗率降低并加重土壤盐渍化程度,无残膜和有残膜棉花苗期微咸水灌溉电导率上限分别为3800μS/cm和2500μS/cm。

基于GF-1卫星数据和P-M方法的灌溉需水量空间格局研究

【目的】分析作物需水量与灌溉需水量时空分布规律,为新疆灌溉用水管理和最严格水资源管理制度的实施提供基础数据和技术支撑。【方法】通过构建多时相归一化植被指数(NDVI)曲线,提取南疆地区作物种植结构;基于GF-1数据构建NDVI多时相序列,采用监督分类方法提取阿克苏河绿洲区作物种植结构,并结合Penman-Monteith公式与GIS空间分析功能,分析绿洲区作物需水量与毛灌溉需水量的时空分布特征。【结果】多时相NDVI序列下,监督分类中最大似然法分类结果最优,总体精度达93.08%,Kappa系数为0.913。监督分类结果显示粮食作物(水稻,玉米,小麦)主要分布在流域上游的乌什县和温宿县;经济作物棉花主要分布在阿克苏市、阿拉尔市及农一师的部分农场;果树主要分布在阿克苏市和阿瓦提县。南疆阿克苏流域作物需水量和灌溉需水量时空分布存在显著性差异,时间上,春夏需水量占全年需水量70%左右;空间上,温宿县附近区域需水量和灌溉需水量明显高于其他地区。同种作物需水量在不同区域存在差别,其中棉花年需水量范围在704.4~808.8 mm之间,不同地区需水量差达100 mm左右。【结论】基于GF-1数据的多时相NDVI序列与监督分类结合的方法可以实现大区域作物种植结构的提取。阿克苏流域绿洲区作物需水量和灌溉需水量在空间和时间上均存在明显差异,需水量和灌水量的空间分布图可以为灌溉制度的制定和农业水资源利用的格局优化提供参考。

水气互作对温室番茄生长、产量和水分利用效率的影响

【目的】探寻温室番茄适宜水气组合及加气阈值,为温室番茄的高产提供理论基础及技术指导。【方法】采用微纳米气泡水结合地下滴灌系统,设置了3个灌溉水溶解氧质量浓度分别为井水对照3~5 mg/L(O1)、15 mg/L(O2)和25 mg/L(O3),每个溶解氧质量浓度下均设置3种不同灌溉控制水平,土壤含水率分别控制在田间持水率的50%~70%(W1)、65%~85%(W2)和80%~100%(W3),共9个处理,研究不同水气组合对温室番茄的生长生理指标、产量和水分利用效率的影响。【结果】株高和茎粗均随土壤含水率的增大而显著提升。土壤水分状况显著影响了叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2摩尔分数(Ci)和蒸腾速率(Tr),水气交互作用极显著影响Tr。充分供水条件下,O2W3处理的干物质累积量最大。根干物质量随土壤含水率(p<0.01)和灌溉水溶解氧质量浓度(p<0.01)的增加而增加。植株根冠比随土壤含水率的增加呈先降低后增加的趋势,随溶解氧质量浓度的增大而增大。单株产量和水分利用效率(WUE)均随土壤含水率的降低而显著降低,产量随灌溉水溶解氧质量浓度的增大有先增大后减小的变化趋势,其中O2W3处理的单株产量最大(1.77 kg/株);水气交互作用对WUE产生了显著影响,在充分供水条件下(W3),与O1处理相比,O2处理和O3处理的WUE分别增加了26.8%和21.4%,且差异显著。【结论】加气灌溉对番茄生长有一定积极影响,对根系生长有明显的促进作用。O2W3处理即加气量为15 mg/L,灌水下限为田间持水率的80%时,可达到促进番茄生长和高产高效的协调统一。

基于ETgage法对南疆膜下滴灌棉花灌溉制度优化的研究

本研究基于模拟蒸散仪ETgage的方法对南疆膜下滴灌棉田实际蒸散量进行测定,进而制定棉花最优节水的灌溉策略。结果表明:棉田ETgage(G2#)模拟蒸散量与ET0变化规律几乎一致,表现为显著线性正相关;灌溉定额和灌水频率的增加能够显著提高棉花的各项生长和生理指标;根据不同处理下收获的棉花产量和品质,基于ETgage的最优灌溉方式为以1.0倍的ETgage(G2#)累积蒸散量作为灌溉定额的处理,灌溉频率采用每隔5天灌溉策略,籽棉产量可达7896.80 kg/hm^2,水分利用效率为1.76 kg/m^3。

秦岭辛家山林区锐齿栎外生菌根真菌多样性

以秦岭辛家山林区锐齿栎为研究对象,通过野外调查结合形态学和分子生物学方法,观察和鉴定与其共生的外生菌根真菌。结果确定了3种子囊菌和48种担子菌,分属于10科14属,其中毛革菌属Tomentella是优势类群,丝伞盖属1 Inocybe 1、Russula persicina、毛革菌属1 Tomentella 1、毛革菌属2 Tomentella 2、块菌属Tuber、绒盖牛肝菌属Xerocomus是常见种,其余都为稀有种。两样地锐齿栎外生菌根真菌除丰富度指数外,Simpson指数、Shannon指数以及Pielou均匀度指数差异不显著;Jaccard相似性指数和Sorenson相似性指数分别为0.1154和0.2069。

白皮松天然林外生菌根土壤繁殖体库

为更好地恢复和保存白皮松天然林,在陕西省白皮松残存林地采集根际土壤,采用幼苗检测法获取土壤外生菌根真菌繁殖体,用形态观察分类与ITS-PCR-sequencing相结合的方法进行菌根鉴定,研究白皮松林地外生菌根真菌土壤繁殖体库的组成.结果表明:在白皮松幼苗菌根中共获得73个特异性序列;按照97%的相似度阈值,将序列划分为12个可操作分类单元(OTUs);稀疏曲线分析表明,本研究基本获得了白皮松土壤外生菌根繁殖体库的多样性.常见种有土生空团菌、Tomentella sp.、Tuber sp.等.出现频率最高的一个OTU(80%)与已知种类相似度较低(75%),说明其可能是一个新的菌根菌种类.白皮松残存天然林地的外生菌根繁殖体库中具有其他松科植物土壤繁殖体库常见的种类,但是频率最高的种类未能鉴定到已知属或科,说明白皮松菌根繁殖体库具有其宿主特异性.这种群落特异构成也说明研究和利用白皮松土壤外生菌根真菌繁殖体库具有特殊性和重要性.

南疆机采棉田灌溉制度对土壤水盐变化和棉花产量的影响

土壤盐渍化在南疆干旱区的持续加重威胁到棉花生产,如何通过制定精准的膜下滴灌灌溉策略控制盐分累积是目前研究的一个关键科学问题.本研究从改善土壤状况、保证棉花产量出发,在南疆主要棉花产区设置生育期不同灌水定额试验,研究灌溉定额对土壤水盐运移和棉花产量、品质的影响.结果表明:灌溉定额的增加有助于棉花光合产物的积累,但对生殖器官分配比例无显著影响;土壤脱盐程度与灌溉定额呈正相关关系,当棉花生育期灌溉定额高于2577.83 m^3·hm^(-2)时,土壤盐渍化程度不会加深;灌溉定额显著影响灌溉水利用效率(WUE_I),但纤维品质没有显著差异,且棉花产量随灌溉定额增加呈现先增加后减少的趋势.研究认为生育期灌溉定额4200 m^3·hm^(-2)(蕾期灌水间隔7 d,花铃期灌水间隔5 d)是南疆干旱区较为适宜的灌溉制度.