晋北干旱区盐碱地柽柳叶总有机碳与营养元素含量的关系

根据土壤板结程度、地表返盐现象严重程度以及植物生长状况,将晋北干旱区盐碱地划分为相对轻度、中度、重度3个盐碱胁迫等级。以30年生柽柳(Tamarix chinensis Lour.)人工纯林植株为研究对象,通过对不同盐碱胁迫柽柳叶片总有机碳(TOC)以及叶片和0~15 cm表层土壤全N、全P、全K、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Ca等营养元素及土壤CEC含量进行测定,研究晋北干旱区盐碱地柽柳植株体内元素化学计量特征,探讨晋北干旱区盐碱地柽柳叶片和表层土壤营养元素与柽柳叶碳的相关性,探究其叶碳含量的主要限制性营养元素,分析影响柽柳叶碳即植物生长的关键性因素。研究结果表明,(1)p H值在3个等级盐碱胁迫土壤之间无显著差异;Na含量以重度盐碱地最高(1 462.51 mg·kg^(-1)),轻度盐碱地最低(436.67mg·kg^(-1)),差异显著,Na^+含量相差较大导致的盐胁迫是影响柽柳人工林生长的主要环境因子。(2)基于单位质量和单位面积叶TOC含量均以中度盐碱地最高(分别为40.47 kg·kg^(-1)和1.79 kg·m^(-2)),Na含量(2.76 kg·kg^(-1)和0.12 kg·m^(-2))以中度盐碱地最高;基于单位质量的TN(1.95 kg·kg^(-1))和TP(0.27 kg·kg^(-1))含量以轻度盐碱地最高,TK含量(0.70 kg·kg^(-1))以中度盐碱地最高,说明柽柳的生长与体内营养元素密切相关,Na能够在泌盐植物柽柳体内富集,但并不是无限富集,而是存在一个阈值。(3)柽柳叶TOC含量和叶片K、Fe含量呈显著正相关(P<0.05),与表层土壤K含量亦呈显著正相关(P<0.05),表明这两种元素尤其是K在晋北干旱区盐碱地柽柳叶片形态建成、养分吸收和抗盐碱方面具有重要作用。研究结果可为该地区植被恢复和生态环境改善提供科学依据。

晋北干旱区盐碱地柽柳形态特征及其与土壤养分的关系

【目的】研究困难立地植被地上和地下部分对环境胁迫的响应,探讨植物叶、根形态对不良环境的适应策略,是逆境生理生态学研究的有效途径,可为困难立地造林及管理提供科学依据。【方法】以30年生柽柳Tamarix chinensis人工纯林为研究对象,分析其比叶面积(SLA)、细根比根面积(SRA)和比根长(SRL),并对0~60 cm不同土壤层次的全N、全P、速效K、Na、Mg、Ca、Zn、Fe、Cu等营养元素进行含量测定,研究盐碱地植物柽柳地上及地下部分形态特征及其与盐碱地土壤养分垂直分布格局的相关性。【结果】1)在晋北干旱区重度盐碱胁迫下的柽柳SLA显著高于轻度和中度胁迫(F=3.301,P=0.041);SRA在重度盐碱胁迫下高于轻度和中度胁迫,与轻度胁迫差异显著(F=0.154,P=0.015);SRL在不同盐碱胁迫等级下无显著差异(F=0.808,P=0.632),但在重度盐碱胁迫下其值明显高于轻度和中度胁迫。2)土壤全N含量表现为浅层高于深层,且重度胁迫盐碱含量明显低于轻度胁迫,全P、Cu含量在不同盐碱胁迫及不同土壤深度差异均不显著,速效K、Fe含量在不同盐碱胁迫下表现出完全不同的分布格局,Na含量在不同盐碱胁迫下差异显著,Mg、Ca、Fe含量在15~60 cm土壤表现出重度盐碱胁迫高于轻度和中度盐碱胁迫土壤,Zn含量在不同盐碱胁迫间差异不显著。3)不同的土壤营养元素对柽柳叶、根形态特征的作用机制不同,土壤速效K与柽柳SLA、SRA和SRL均呈显著正相关关系(P<0.05),Zn与柽柳SRA、SRL呈显著负相关关系(P<0.05),土壤全P和Fe含量与SRL呈显著正相关关系(P<0.05),其中以30~45 cm土壤养分含量与柽柳形态特征的关系最为密切,此土壤深度全N含量与SLA、SRA和SRL均呈显著负相关关系(P=0.038,0.019,0.006)。【结论】研究结果可为树种立地适应性评价、该区域植被恢复以及生态环境改善提供理论参考。

基于肥效试验晋北干旱区苦荞麦施肥指标体系构建

试验以黑丰1号为材料,采用“3414”设计,研究不同施肥处理对荞麦产量、单一肥料贡献率、土壤供肥率的影响,以明确单营养、二元营养、三元营养的肥效及高产施肥的最佳方式。结果显示,处理9(N2P2K1)产量最高,达2200.5 kg/hm2;处理1(N0P0K0)产量最低,为1339.5 kg/hm2;缺N、缺P、缺K处理的相对产量分别为90.2%、83.7%和87.0%,即3种肥料对产量的影响大小为P>K>N;单因素分析结果显示,施过磷酸钙311.25 kg/hm2最高产量为1797 kg/hm2,施氯化钾112.3 kg/hm2最高产量为2211 kg/hm2,最高产量的施氮量不存在。二因素分析结果显示,当N、P施肥量分别为尿素50.1 kg/hm2、过磷酸钙269.1 kg/hm2时,可获得最高产量1802.1 kg/hm2;当N、K施肥量分别为尿素55.8 kg/hm2、氯化钾616.2 kg/hm2时,最高产量可达到1977.0 kg/hm2;当P、K施肥量分别为过磷酸钙373.5 kg/hm2、氯化钾204.56 kg/hm2时,即得最高产量2006.25 kg/hm2。三因素分析结果表明,施N在水平3附近、施P在水平3下、施K在水平1下,产量达1950 kg/hm2以上。研究利用“3414”试验设计,建立了肥料效应函数模型,明确了晋北干旱区苦荞高产施肥参数,结果可为建立晋北干旱区苦荞麦肥效最优效益方案提供理论依据。

气候变暖对晋北黄土高原半干旱区马铃薯适播期的影响

以气候变暖为主要特征的气候变化对马铃薯物候期、生长发育及产量都产生很大影响,研究马铃薯生长季热量资源和适播期变化特征,对调整品种布局和合理利用气候资源具有重要意义。利用1981—2016年晋北地区地面气象观测站和农业气象观测站资料,通过趋势分析和相关分析,研究晋北马铃薯气候资源变化特征及对马铃薯产量的影响;基于积温稳定性原理,建立气象产量预测模型,得出最高气象产量对应的适播期,并分析适播期的年代变化特征。结果表明,晋北马铃薯生长季气温以0.32℃·10a^(-1)速率呈升温趋势,≥5℃积温以47.0℃·d·10a^(-1)速率呈增加趋势。气候变暖背景下对晋北马铃薯产量影响显著的气候因子主要是出苗~分枝期的平均气温,全生育期的积温、日照时数、需水量,出苗~分枝期、花序形成~可收期及全生育期的最高气温≥30℃的日数。气温和日照基本为负效应,降水在营养生长期为负效应,生殖生长期为正效应。晋北马铃薯适播期随着气候变暖有提前的趋势,20世纪80年代适播期在5月上旬末至5月中旬,90年代适播期在5月上旬,21世纪最初10 a适播期在4月下旬至5月上旬初,2010年以后马铃薯适播期提前到4月中旬末至4月下旬。建议晋北黄土高原半干旱区盆地地区种植中晚熟品种,尽量选择早播,可以选择4月中旬末至4月下旬,高海拔地区建议种植中熟品种或采取地膜覆盖提早播期来种植中晚熟品种,可以在4月下旬末至5月上旬播种。

晋北半干旱区樟子松人工林土壤水分含量及持水性研究

为给晋北半干旱区樟子松人工林营建与可持续经营提供理论依据,在朔州市怀仁县、大同市云州区选取不同树龄(24~25、32、38 a)及不同密度(1000、1666、2500株·hm^(-2))代表性樟子松人工林地,采取常规方法采集土样和测定分析,研究了不同林龄和不同密度对0~80 cm层土壤容重、含水量、持水量等物理性状的影响,结果为,较低林龄(24~25 a)土壤容重最低,土壤孔隙度及持水性能最好;较低林分密度(1000株·hm^(-2))含水量最高且深层土壤孔隙度及持水性能较高,但林分密度1666株·hm^(-2)的表层土壤孔隙度及持水性能较高;土壤孔隙度及持水性能0~10 cm层最高,60~80、40~60 cm层次之,10~20、20~40 cm最低,林分经营适宜密度为1000~1666株·hm^(-2)。