大气CO_(2)浓度倍增和高温对玉米气孔特征及气体交换参数的影响

为深入了解未来大气CO_(2)浓度升高背景下玉米气孔特征及气体交换过程对高温的响应机理,该研究利用人工气候室,探究在大气CO_(2)浓度400μmol/mol(C400)和800μmol/mol(C800)下,不同温度处理(昼/夜)25/19℃、31/25℃和37/31℃对玉米气孔特征及气体交换参数的影响机理。结果表明:1)CO_(2)浓度升高对玉米气孔密度的影响并不显著(P> 0.05),增温却导致玉米不同轴面气孔密度均显著增加(P<0.001);不同轴面气孔密度的增加幅度均随温度升高而增大,叶片气孔密度对环境温度升高的响应呈现出非线性变化趋势。2)将环境温度由25/19℃增加到37/31℃导致C400和C800处理下玉米蒸腾速率(Tr)分别提高57%和84%,且不同轴面的气孔密度均与Tr之间存在较好的线性相关关系(近轴面R^(2)=0.69;远轴面R^(2)=0.71)。3)当温度从25/19℃升高到31/25℃,2个CO_(2)浓度处理下玉米的Pn分别提高23%和21%,但环境温度提高到37/31℃却导致Pn分别降低24%和13%,说明高温环境(37/31℃)对光合反应位点造成生理伤害,而高浓度CO_(2)缓解了高温对玉米造成的生理胁迫。同时,37/31℃条件下玉米叶片光合系统II(PSII)最大光化学效率(F_(v)/F_(m))显著降低的结果也直接支持了上述结论。研究结果有助于从气孔特征的角度深入了解CO_(2)浓度和温度升高对玉米叶片气体交换过程产生的影响,为未来气候变化背景下实现农作物绿色高效提质增产提供理论依据。

CO_(2)浓度升高和磷素亏缺对黑麦草气孔特征及气体交换参数的影响

为深入理解未来大气CO_(2)浓度升高背景下草地生态系统结构与功能响应土壤磷亏缺的潜在机理,该研究利用可精准控制CO_(2)浓度的大型人工气候室,探讨了正常CO_(2)浓度400μmol/mol、升高CO_(2)浓度800μmol/mol和磷素供应水平(0.004、0.012、0.02、0.06、0.1和0.5 mmol/L)对黑麦草气孔特征及其气体交换过程的影响。结果表明,CO_(2)浓度升高使供磷水平0.1和0.5 mmol/L的气孔密度增加34.9%(P=0.012)和25.4%(P<0.001),但气孔开度减小13%(P=0.002)和12%(P=0.005),且导致供磷水平为0.06 mmol/L的黑麦草气孔分布更加规则。同时,CO_(2)浓度升高还导致供磷水平0.1和0.5 mmol/L的净光合速率显著增加8.6%(P=0.002)和15.8%(P<0.001),从而提高黑麦草的水分利用效率。另外,不同供磷水平明显改变了植株生物量及其分配,且高浓度CO_(2)对较高磷水平时地上生长产生更强的施肥效应。研究结果将为深入理解草地生态系统对大气CO_(2)浓度升高和土壤磷素亏缺的响应机理提供理论依据和数据支撑。

不同改良剂对滨海重度盐渍土质量和肥料利用效率的影响

为揭示不同改良剂对江苏滨海围垦滩涂区重度盐渍土改良与肥料利用的效应,通过田间试验研究生物质炭、石膏、EM菌剂和黄腐酸4种改良剂对土壤表层盐分的时序动态、大麦产量和肥料利用效率的影响。结果表明:盐分对于作物生长和肥料利用具有明显的抑制作用,各改良剂均有效提高了重度盐渍土土壤肥力与作物产量。其中,低量生物质炭处理(10t/hm^2)和高量黄腐酸处理(3t/hm^2)整体效果较好。经低量生物质炭处理后,土壤表层(0 - 20 cm)盐分相对于单施化肥处理降低106%,作物产量增加79%,氮肥利用率提高99%;高量黄腐酸处理较单施化肥处理土壤表层盐分降低95%,作物产量增加68%,氮肥利用率提高93%,该结果表明适宜用量的生物质炭和黄腐酸均可用于滨海滩涂重度盐渍土的加速治理培育和肥料利用效率的提升。

西安市地表灰尘中重金属污染水平与健康风险评价

在西安市三环内采集58个地表灰尘样品,分析了其中重金属含量,利用单因子污染指数法和污染负荷指数法对西安市地表灰尘中重金属污染进行了评价,应用美国环境保护部(US EPA)人体暴露风险评价模型对人群暴露地表灰尘中重金属的健康风险进行了分析。结果表明,地表灰尘中Zn、Pb、Cu、Cr、Ni、As、Co和Mn的平均含量分别为231.0、145.4、59.4、213.0、48.7、9.8、12.6和417.0 mg kg^(-1),其中Zn、Pb、Cu、Cr和Ni的含量是陕西省土壤元素背景值的1.7~6.8倍。地表灰尘中Zn、Cr和Pb达到了重度污染,Cu处于中度污染,Ni、Co、As和Mn为轻度或无污染。人群暴露地表灰尘中重金属的主要途径是手-口直接摄入,且儿童大于成人。西安市及其不同功能区地表灰尘中重金属的非致癌风险均低于风险阈值,8种重金属不存在明显非致癌危害。Cr、Co、As和Ni的致癌风险在可接受范围内。

氮肥与有机肥配施对设施土壤呼吸的影响

依托设施番茄栽培连续3年田间施肥定位试验,利用田间原位土壤呼吸测定法,研究了施氮量0、187.5、375.0、562.5 kg hm^(-2)(N0、N1、N2、N3)及氮肥与有机肥(M:75000 kg hm^(-2))配施(MN0、MN1、MN2、MN3)对土壤日呼吸速率的动态变化和累积呼吸量的影响,并分析了影响土壤呼吸的因素。结果表明:在番茄生长期内,各处理土壤日呼吸速率的动态变化趋势基本一致,番茄生长前期,各施肥处理土壤日呼吸速率较小且变动较小,生长64 d后,各施肥处理土壤日呼吸速率随生长天数的延长呈快速增加趋势,82 d时达最大峰值,之后则呈现下降趋势,但仍维持较高的数值;与单施氮肥处理相比,氮肥与有机肥配施可提高土壤日呼吸速率,并极显著提高土壤呼吸累积量(P<0.01),在施氮处理中,N1处理土壤呼吸累积量显著高于其它4个处理,而氮肥与有机肥配施处理中,施氮量对土壤呼吸累积量影响不显著。各处理5 cm、10 cm、15 cm处土壤温度与土壤日呼吸速率之间均呈显著指数相关性(P<0.05或P<0.01),敏感系数Q10值均随土层深度的增加呈增大趋势,其中,N1(187.5 kg hm^(-2))和MN1处理土壤日呼吸速率对温度的敏感性较强;表层(0~10 cm)土壤容重、pH值和有机碳含量与土壤呼吸累积量之间均有显著线性关系(P<0.05)。本试验条件下,连续有机肥与氮肥配施,可显著提高土壤呼吸,促进CO2排放。

生物炭和无机肥对盐碱滩涂围垦农田土壤性状的影响

在重度盐碱滩涂围垦的土地上,添加不同量的生物炭(0、3、6、9 hm^(-2)),在玉米不同生育期施加无机肥,对照CK不施肥,研究土壤在不进行作物种植下的性状变化。结果表明:自然条件下重度盐碱土地土壤物理性状变差,施用无机肥加剧了土壤的退化程度;在未种植作物条件下,生物炭添加没有对降低土壤容重起到促进作用,同时也没有提高土壤饱和含水量及田间持水量;团聚体组成分析显示生物炭用量在3 t hm^(-2)时土壤中>2 mm团聚体增加最多;雨季时雨水淋洗显著降低土壤0~20 cm土层盐分,生物炭用量越大土壤盐分淋洗效果越明显;八月份和九月份时随着雨季结束,地下水位升高、太阳辐射增强加速了盐分在表层土壤的积聚,生物炭添加能有效抑制盐分在表层的积累,但无机肥添加又阻碍了这种抑制作用。