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    農(nóng)業(yè)綜合

    2017-01-26 23:18:51
    關(guān)鍵詞:保水劑氮肥有機(jī)

    楊勤忠,林菲,馮淑杰,等

    農(nóng)業(yè)綜合

    水稻稻瘟病抗性基因的分子定位及克隆研究進(jìn)展

    楊勤忠,林菲,馮淑杰,等

    目的:稻瘟病是世界范圍內(nèi)影響水稻(Oryza sativa)生產(chǎn)最主要的病害之一。培育和合理利用抗病品種是控制稻瘟病最經(jīng)濟(jì)、有效的措施。隨著水稻及稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因組測(cè)序的完成,水稻-稻瘟病菌的互作已成為研究植物與真菌相互作用的模式系統(tǒng)。本文根據(jù)已定位的稻瘟病抗性基因的信息將這些基因整合到一張連鎖圖譜中,為抗病基因的研究及利用提供信息。方法:利用與抗性基因緊密連鎖的分子標(biāo)記的DNA序列以及日本晴的基因組參考序列(http://rgp.dna.affrc.go.jp),通過(guò)生物信息學(xué)分析將其錨定到日本晴的基因組參考序列以及連鎖圖上,作成稻瘟病抗性基因的整合連鎖圖譜;根據(jù)已克隆的稻瘟病抗性基因的序列及結(jié)構(gòu),總結(jié)歸納抗性基因的結(jié)構(gòu)類型。結(jié)果:對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的分析可以看出,在過(guò)去50多年中,通過(guò)廣泛的遺傳分析,從水稻中已經(jīng)鑒定了84個(gè)稻瘟病抗性基因及大量的數(shù)量抗性遺傳位點(diǎn)(quantitative trait locus)。水稻除第3染色體外,在其他染色體上均有稻瘟病抗性基因的分布。稻瘟病抗性基因與其他作物中的抗性基因一樣,具有成簇分布的特點(diǎn),其中最大的3個(gè)簇分別位于水稻的第6、11和12染色體上。在第6染色體上至少10個(gè)抗性基因(Pi2、Pi9、Pi22、Pi25、Pi26、Pi40、Pi42、Pigm、Piz和Piz-t)成簇分布于短臂近著絲粒附近。在第11染色體上,目前至少定位了21個(gè)抗性基因,其中13個(gè)基因(Pi1、Pi7、Pi18、Pi44、Pif、Pik、Pik-g、Pik-m、Pik-p、Pik-s、Pik-h、Pilm2和Pikur2)成簇分布于Pik位點(diǎn)附近。在第12染色體上,目前至少已定位了16個(gè)抗性基因,其中14個(gè)基因(Pi4、Pi6、Pi12、Pi19、Pi20、Pi21、Pi24、Pi31、Pi32、Pi39、Pi157、Pita、Pita-2和Pitq6)在著絲粒附近構(gòu)成了一個(gè)大的抗性基因簇。另一方面,通過(guò)圖位克隆法已從水稻中成功地分離、克隆了9個(gè)稻瘟病抗性基因,即Pib、Pita、Pi2、Pi9、Piz-t、Pid2、pi21、Pi36和Pi37。從基因所編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)看,Pib與Pita、Pi2、Pi9、Piz-t、Pi36和Pi37等7個(gè)基因均編碼具有核苷酸結(jié)合位點(diǎn)(nucleotide-binding site,NBS)-富含亮氨酸重復(fù)(leucine-rich repeats,LRR)保守結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì),而Pid2編碼B-Lectin-激酶(B-Lectin-PK),定位于細(xì)胞質(zhì)膜上,是一類新的蛋白。在這些基因中,單個(gè)氨基酸的突變?cè)斐闪丝剐曰騊ita、Pi36及Pid2抗性功能的喪失。此外,隱性的部分抗性基因pi21編碼一類全新的蛋白,在該蛋白的N端具有重金屬結(jié)合域(heavy metal associated domain),C端具有富含脯氨酸域(prolinerichregion)。推測(cè)pi21與其他的小種?;剐曰蛟诳共⌒盘?hào)傳導(dǎo)途徑上不同,該基因可能參與了寄主的基礎(chǔ)抗性。結(jié)論:盡管已經(jīng)鑒定及定位了84個(gè)稻瘟病抗性基因,但是,由于大量的基因只是被粗略地定位于特定的基因簇內(nèi),而且使用的作圖群體和鑒定菌株不同,因此,基因之間的等位性關(guān)系以及抗譜差異尚不明確,由此很難判斷基因之間的異同。一個(gè)合理的判斷是,實(shí)際鑒定到的基因數(shù)量可能并沒(méi)有命名的那么多。經(jīng)典遺傳學(xué)上定義的等位基因可能代表了2個(gè)在分子水平上連鎖非常緊密的基因。因此,通過(guò)基因的精細(xì)作圖、克隆以及基因間抗譜的測(cè)定將有助于進(jìn)一步澄清基因簇內(nèi)各個(gè)基因之間的關(guān)系。分子生物學(xué)的發(fā)展極大地推進(jìn)了稻瘟病抗性遺傳研究的進(jìn)程,而大量定位的稻瘟病抗性基因?yàn)椴捎肕AS(marker-assisted selection)技術(shù)開(kāi)展抗性育種奠定了基礎(chǔ)。水稻基因組測(cè)序的完成,進(jìn)一步加快了抗病基因的定位、克隆及其演化機(jī)制的研究。越來(lái)越多的稻瘟病抗性基因與無(wú)毒基因的克隆將有助于揭示抗病信號(hào)的傳導(dǎo)途徑,以及水稻-稻瘟病菌協(xié)同進(jìn)化的分子機(jī)制,為建立新的稻瘟病防治策略提供理論依據(jù)。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(5):1601-1615

    入選年份:2014

    長(zhǎng)期施肥對(duì)中國(guó)3種典型農(nóng)田土壤活性有機(jī)碳庫(kù)變化的影響

    張璐,張文菊,徐明崗,等

    摘要:目的:不均衡施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量下降,化肥與有機(jī)肥配施可以提高土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量,但由于受到氣候、土壤母質(zhì)和輪作方式等諸多因素的影響,土壤有機(jī)碳及其組分對(duì)相同施肥措施的響應(yīng)在不同區(qū)域差異較大。本研究以中國(guó)3個(gè)典型區(qū)域(東北、西北和南方)的3種典型農(nóng)田土壤(黑土、灰漠土和紅壤)為研究對(duì)象,以3個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ),通過(guò)分析探討長(zhǎng)期不同施肥措施下土壤總有機(jī)碳與活性有機(jī)碳在時(shí)間及空間上的變化特征,從而為土壤地力培育和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。方法:3個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)分布于中國(guó)東北公主嶺(黑土)、西北烏魯木齊(灰漠土)和中南部祁陽(yáng)(紅壤),均起始于1990年,試驗(yàn)處理包括不施肥(CK)、單施化學(xué)氮肥(N)、化學(xué)氮磷肥(NP)、化學(xué)氮磷鉀肥配施(NPK)、常量有機(jī)與無(wú)機(jī)肥配施(NPKM)、增量有機(jī)與無(wú)機(jī)肥配施(1.5 NPKM)、秸稈還田配施氮磷鉀肥(NPKS)。公主嶺黑土試驗(yàn)點(diǎn)為一年一熟玉米連作,肥料用量為年施用N 165 kg·hm-2,P2O582.5 kg·hm-2,K2O 82.5 kg·hm-2,有機(jī)肥為豬糞或牛糞,NPKM和1.5NPKM的有機(jī)肥年施用量分別為30和45 t·hm-2,小區(qū)面積400 m2,無(wú)重復(fù)。烏魯木齊灰漠土為一年一熟小麥—小麥—玉米輪作,1990—1994年肥料用量為年施用N99 kg·hm-2,P2O559 kg·hm-2,K2O19.8 kg·hm-2,1994年后N、P2O5、K2O分別為242、145、48 kg·hm-2,有機(jī)肥為羊糞,NPKM和1.5NPKM的有機(jī)肥年施用量分別為30和45 t·hm-2,小區(qū)面積468 m2,無(wú)重復(fù)。祁陽(yáng)紅壤為一年兩熟小麥-玉米輪作,肥料用量為年施用N 300 kg·hm-2,P2O5120 kg·hm-2,K2O 120 kg·hm-2,有機(jī)肥為豬糞,NPKM和1.5NPKM處理豬糞年施用量分別為42和63 t·hm-2,玉米季施肥量占施肥總量的70%,小麥季占30%,小區(qū)面積196 m2,隨機(jī)排列,重復(fù)2次。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的NPKM和1.5NPKM處理中,有機(jī)氮施用量占全氮的70%,有機(jī)肥不考慮磷、鉀養(yǎng)分。各試驗(yàn)點(diǎn)每年作物收獲后的9—10月采集土壤樣品,用土鉆取0~20 cm具有代表性的樣點(diǎn)5個(gè),混合均勻,自然風(fēng)干后,磨細(xì)過(guò)0.25 mm篩,分別用常規(guī)K2Cr2O7氧化法和KMnO4氧化法測(cè)定土壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量。結(jié)果:16年后,不施肥(CK)灰漠土總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳及比例均呈顯著下降趨勢(shì),下降幅度分別為11.7%和34.9%,且活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例也顯著下降了5.4個(gè)百分點(diǎn),黑土和紅壤總有機(jī)碳和活性有機(jī)碳含量基本保持不變;長(zhǎng)期施用氮肥(N)3種土壤總有機(jī)碳含量基本保持不變,但活性有機(jī)碳所占比例顯著下降,其中黑土下降幅度高達(dá)9.5個(gè)百分點(diǎn);化肥配施(NP、NPK)后,黑土和灰漠土活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例仍顯著下降,紅壤則略呈上升趨勢(shì);有機(jī)無(wú)機(jī)配施(NPKM、1.5NPKM),3種土壤的總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳及活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例均顯著提高,其中紅壤上升幅度最大,NPKM處理提高幅度分別為80.6%、146.2%和7.5個(gè)百分點(diǎn),其次是灰漠土,分別提高了64.4%、138.0%和5.0個(gè)百分點(diǎn);實(shí)施秸稈還田(NPKS)后,紅壤的總有機(jī)碳、活性有機(jī)碳及活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例分別增加了21.6%、59.0%和7.5個(gè)百分點(diǎn),黑土和灰漠土則相對(duì)較穩(wěn)定。CK、N、NP、NPK、NPKS處理活性有機(jī)碳含量為黑土>紅壤>灰漠土,NPKM和1.5NPKM處理表現(xiàn)為黑土>灰漠土>紅壤;16年后活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例,不施肥處理表現(xiàn)為黑土大于灰漠土和紅壤,施肥處理表現(xiàn)為紅壤大于黑土和灰漠土。同一土壤上活性有機(jī)碳含量表現(xiàn)為有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用>秸稈還田>施化肥處理>不施肥處理。結(jié)論:16年不施肥或只施氮肥種植,東北黑土與南方紅壤總有機(jī)碳含量基本維持不變,但加速了土壤活性有機(jī)碳的消耗,紅壤活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的比例顯著下降,長(zhǎng)期不施肥西北灰漠土總有機(jī)碳數(shù)量和活性有機(jī)碳及比例均顯著下降,施氮肥比不施肥均有所上升。NPK配施與秸稈還田能有效維持東北黑土總有機(jī)碳與活性有機(jī)碳的含量與比例,遏制西北灰漠土有機(jī)碳數(shù)量和活性有機(jī)碳比例的下降趨勢(shì),提高南方紅壤有機(jī)碳含量和活性碳所占的比例。長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)配施是提高3種典型土壤有機(jī)碳含量和活性有機(jī)碳所占比例的有效措施,增施有機(jī)肥的效果更為顯著。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(5):1646-1655

    入選年份:2014

    不同氮肥群體最高生產(chǎn)力水稻品種的物質(zhì)生產(chǎn)積累

    馬群,楊雄,李敏,等

    摘要:目的:氮是影響水稻光合作用的重要營(yíng)養(yǎng)元素,而水稻產(chǎn)量的高低又主要取決于自身光合物質(zhì)的積累及其分配、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化是否協(xié)調(diào)合理。因此,研究氮肥對(duì)不同水稻品種在干物質(zhì)生產(chǎn)積累特征方面的影響,進(jìn)而明確氮肥群體最高生產(chǎn)力不同的品種干物質(zhì)生產(chǎn)特征及其變化規(guī)律,可以為水稻生產(chǎn)中氮肥的合理施用和更高產(chǎn)量的形成提供重要理論依據(jù)。方法:于2009—2010年挑選廣泛應(yīng)用且最適宜在長(zhǎng)江中下游地區(qū)種植的50個(gè)早熟晚粳品種為供試材料,設(shè)置7個(gè)氮肥群體(0、150.0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg·hm-2),得出各品種在這7個(gè)氮肥群體下出現(xiàn)的最高生產(chǎn)力及其對(duì)應(yīng)施氮水平,將該最高生產(chǎn)力定義為氮肥群體最高生產(chǎn)力。根據(jù)各品種的氮肥群體最高生產(chǎn)力將50個(gè)供試材料分成4個(gè)生產(chǎn)力等級(jí):低層水平(氮肥群體最高生產(chǎn)力≤9.00 t·hm-2)、中層水平(9.00 t·hm-2≤氮肥群體最高生產(chǎn)力≤9.75 t·hm-2)、高層水平(9.75 t·hm-2≤氮肥群體最高生產(chǎn)力≤10.50 t·hm-2)、頂層水平(氮肥群體最高生產(chǎn)力≥10.50 t·hm-2)。在此基礎(chǔ)上,分別于拔節(jié)期、抽穗期、成熟期對(duì)各類型品種間的干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)、光合勢(shì)、群體生長(zhǎng)率、凈同化率等方面進(jìn)行系統(tǒng)的比較研究。結(jié)果:(1)在總施氮量0~337.5 kg·hm-2范圍內(nèi),隨著氮肥群體的增加,50個(gè)粳稻品種在拔節(jié)、抽穗期干物質(zhì)積累量均顯著增加,而成熟期則表現(xiàn)為先增后減的變化趨勢(shì)。(2)拔節(jié)期群體干物質(zhì)積累量隨著生產(chǎn)力等級(jí)的增加而減小,抽穗期4個(gè)生產(chǎn)力等級(jí)間的干物質(zhì)積累量差異較小,成熟期干物質(zhì)積累量則隨著生產(chǎn)力等級(jí)的增加而顯著增加。(3)水稻生育前期(播種至拔節(jié)階段)干物質(zhì)積累量與氮肥群體最高生產(chǎn)力呈顯著負(fù)相關(guān),表現(xiàn)為隨生產(chǎn)力等級(jí)增加而減??;而生育中、后期(拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段)干物質(zhì)積累量與氮肥群體最高生產(chǎn)力呈顯著正相關(guān),表現(xiàn)為隨生產(chǎn)力等級(jí)增加而增加。各生育階段干物質(zhì)積累量占總干物重的比例變化規(guī)律與階段干物質(zhì)積累量一致。(4)不同生產(chǎn)力等級(jí)水稻品種的經(jīng)濟(jì)系數(shù)隨著生產(chǎn)力等級(jí)的增加而顯著增加。(5)拔節(jié)前4個(gè)生產(chǎn)力等級(jí)品種間葉面積指數(shù)和光合勢(shì)差異較小,而群體生長(zhǎng)率和凈同化率則隨著生產(chǎn)力等級(jí)的遞增呈顯著遞減趨勢(shì);拔節(jié)至抽穗及抽穗至成熟階段,葉面積指數(shù)、光合勢(shì)、群體生長(zhǎng)率和凈同化率均隨著生產(chǎn)力等級(jí)的遞增呈增加趨勢(shì)。結(jié)論:水稻品種的干物質(zhì)積累量與氮肥群體最高生產(chǎn)力在拔節(jié)前呈顯著負(fù)相關(guān),而在拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段則呈顯著正相關(guān)。氮肥群體最高生產(chǎn)力處于頂層水平的品種干物質(zhì)生產(chǎn)在抽穗至成熟階段優(yōu)勢(shì)明顯,抽穗至成熟階段較高的葉面積指數(shù)、光合勢(shì)、群體生長(zhǎng)率和凈同化率以及較高的經(jīng)濟(jì)系數(shù)是水稻品種獲得氮肥群體最高生產(chǎn)力的重要保證。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(20):4159-4169

    入選年份:2014

    大麥SSR標(biāo)記遺傳多樣性及其與農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)分析

    賴勇,王鵬喜,范貴強(qiáng),等

    摘要:目的:隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,分子標(biāo)記種類及檢測(cè)手段日趨完善,分子標(biāo)記技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大麥遺傳多樣性和輔助選擇育種等研究。對(duì)親本材料進(jìn)行遺傳多樣性研究,可有效減少相似遺傳背景的組合,指導(dǎo)親本雜交組合配置。尋找與目標(biāo)性狀相關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記,可以為分子標(biāo)記輔助育種奠定重要基礎(chǔ)。論文利用SSR標(biāo)記分析大麥親本材料的遺傳多樣性,尋找與部分農(nóng)藝性狀相關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記,為大麥雜交組合的配置及分子標(biāo)記輔助育種提供依據(jù)。方法:田間統(tǒng)計(jì)113份大麥親本材料的株高、穗長(zhǎng)、芒長(zhǎng)、穗粒數(shù)和小穗著生密度等農(nóng)藝性狀。利用86個(gè)SSR標(biāo)記對(duì)113份大麥親本材料進(jìn)行多態(tài)性掃描,以二進(jìn)制和基因型記錄SSR分析結(jié)果:相同遷移率條帶的記為1,無(wú)帶記為0;等位基因以大寫字母A、B、C等表示。通過(guò)軟件Popgene 32進(jìn)行基因頻率和Shannon指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析,以NTSYS-pc計(jì)算遺傳相似系數(shù)并進(jìn)行聚類分析。挑選合適的57個(gè)標(biāo)記用Structure 2.3.1軟件進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)分析,計(jì)算每個(gè)材料的Q參數(shù)。在此基礎(chǔ)上采用Tassel 2.1 GLM(general linear model)和MLM(mixed linear model)方法進(jìn)行標(biāo)記與農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)分析:GLM分析中以Q作為協(xié)變量進(jìn)行回歸分析;MLM采用Q+K方法分析。結(jié)果:86對(duì)引物在113份材料中共檢測(cè)到200個(gè)等位變異,變幅為1~5個(gè),平均每個(gè)標(biāo)記2.3個(gè),其中標(biāo)記EBmac603檢測(cè)到的等位變異最多(5個(gè)),HVGLUEN等14個(gè)非多態(tài)標(biāo)記最少,只有1個(gè)等位變異?;蝾l率變幅為0.0088~1.0000,Shannon指數(shù)變幅為0~1.2236,平均值為0.4983,標(biāo)記EBmac603的Shannon指數(shù)最高。113份大麥親本材料的遺傳相似系數(shù)(GS)變異范圍為0.5504~0.9897,平均值為0.7477。其中,P00-1與35490的GS值最大(0.9897),表明二者親緣關(guān)系最近,其次是Sampson與35521(0.9716)和SD84-22與35521(0.9689)。Z120V002W與關(guān)東黃金瓜GS值最?。?.5504),說(shuō)明二者親緣關(guān)系最遠(yuǎn),其次是Z193V020W與富士二條(0.5581)。通過(guò)群體遺傳結(jié)構(gòu)分析將供試材料分為4個(gè)亞群,分別包含35、31、41、6份材料。以GLM分析,發(fā)現(xiàn)9個(gè)與株高(3個(gè))、穗長(zhǎng)(1個(gè))、芒長(zhǎng)(3個(gè))、穗粒數(shù)(2個(gè))和小穗著生密度(3個(gè))顯著相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記(P<0.01),各標(biāo)記對(duì)表型變異的解釋率在0.0507~0.2766。其中,標(biāo)記HVM31同時(shí)與穗長(zhǎng)、小穗著生密度相關(guān),EBmac788、HVSS1均與芒長(zhǎng)和小穗著生密度相關(guān)。以MLM分析,發(fā)現(xiàn)6個(gè)與株高(3個(gè))、芒長(zhǎng)(1個(gè))和小穗著生密度(3個(gè))顯著相關(guān)的標(biāo)記(P<0.01),各標(biāo)記對(duì)表型變異的解釋率在0.0238~0.1999。這些標(biāo)記分別位于1H、2H、3H、4H和7H染色體,其中標(biāo)記HVSS1(7HS)在兩種方法中均檢測(cè)到且同時(shí)與芒長(zhǎng)和小穗著生密度相關(guān)。結(jié)論:利用SSR標(biāo)記分析了113份大麥親本材料的遺傳多樣性及群體遺傳結(jié)構(gòu),大部分材料親緣關(guān)系較近,需要引入一些新的材料,拓展親本遺傳基礎(chǔ)。并通過(guò)兩種關(guān)聯(lián)分析模型,分別尋找到了9個(gè)與株高、穗長(zhǎng)、芒長(zhǎng)、穗粒數(shù)和小穗著生密度相關(guān)聯(lián),6個(gè)與株高、芒長(zhǎng)和小穗著生密度相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記,這些標(biāo)記分別位于1H、2H、3H、4H和7H染色體。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(2):233-242

    入選年份:2014

    施用生物質(zhì)炭后稻田土壤性質(zhì)、水稻產(chǎn)量和痕量溫室氣體排放的變化

    張斌,劉曉雨,潘根興,等

    摘要:目的:生物質(zhì)炭的農(nóng)田土壤應(yīng)用是近年來(lái)研究的熱點(diǎn),尤其是生物質(zhì)炭對(duì)農(nóng)田土壤的固碳減排作用及對(duì)作物生產(chǎn)力的效應(yīng)。目前大多數(shù)研究集中在室內(nèi)培養(yǎng)研究和短期觀測(cè),而生物質(zhì)炭施用對(duì)稻田土壤性質(zhì)、水稻產(chǎn)量及CH4和N2O排放的影響隨施用后年限的變化還不是十分清楚。研究稻田一次施用生物炭連續(xù)2年對(duì)土壤肥力、溫室氣體排放及水稻產(chǎn)量效應(yīng),為合理施用生物質(zhì)炭,從而促進(jìn)水稻生產(chǎn)可持續(xù)的低碳發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。方法:(1)試驗(yàn)地選擇與試驗(yàn)設(shè)計(jì):田間試驗(yàn)在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)所用生物質(zhì)炭由三利新能源有限公司提供,原料為小麥秸稈炭,在施入大田前磨碎過(guò)篩。試驗(yàn)開(kāi)始于2010年,設(shè)生物質(zhì)炭與氮肥兩個(gè)因素,其中生物質(zhì)炭設(shè)0(C0)、20 t·hm-2(C1)和40 t·hm-2(C2)3個(gè)水平,氮肥設(shè)0(N0)和240 kgN·hm-2(N1)2個(gè)水平,共6個(gè)處理,3次重復(fù)。生物質(zhì)炭在2010年5月底水稻移栽前與基肥一起翻埋于土壤耕層10 cm左右,其中施肥依水稻生育期分配進(jìn)行,2011年水稻季氮肥施用同2010年,不再施用生物質(zhì)炭。(2)土壤樣品采集分析與溫室氣體觀測(cè):土壤樣品分別在2010年和2011年水稻收獲后采集,分析測(cè)定土壤有機(jī)碳、全氮和pH。稻田土壤CH4和N2O排放通量采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法測(cè)定,水稻移栽后每周采氣一次,采氣時(shí)間固定在上午9:00—11:00,所收集氣體樣品帶回實(shí)驗(yàn)室在Agilent7890A氣相色譜儀上同時(shí)測(cè)定樣品中CH4和N2O氣體含量。(3)數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn):進(jìn)一步對(duì)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計(jì)算綜合溫室效應(yīng)(GWP)、碳強(qiáng)度(GHGI)、生物質(zhì)炭效應(yīng)強(qiáng)度、化肥氮的N2O排放系數(shù)等指標(biāo)。結(jié)果:施用生物質(zhì)炭在土壤性質(zhì)改善、溫室氣體排放與作物產(chǎn)量方面具有不同程度的正效應(yīng)。(1)稻田施用生物質(zhì)炭顯著增加土壤有機(jī)碳含量,C1下增加幅度為12%~18%,C2下增加幅度達(dá)50%~55%;土壤pH的變化與之相似,但變化幅度在10%左右;但全氮變化與有機(jī)碳不同,其含量與生物炭用量與施氮與否有關(guān),且第二年的增加幅度明顯高于第一年。而土壤容重變化與有機(jī)碳與全氮均不相同,不施氮下,其隨生物質(zhì)炭用量的增加而降低,而施氮下當(dāng)年無(wú)顯著變化,而次年較對(duì)照降低。(2)生物質(zhì)炭施用的不同處理間水稻產(chǎn)量沒(méi)有顯著變化,但次年的較前一年顯著增產(chǎn)。(3)施用生物質(zhì)炭下CH4排放兩年對(duì)比變化突出,且依氮肥施用而異,不施氮肥下,施用生物質(zhì)炭顯著提高當(dāng)季土壤CH4排放(20 t·hm-2用量時(shí)),但次年無(wú)影響。施用氮肥下,不同用量生物質(zhì)炭對(duì)土壤CH4排放無(wú)顯著影響,僅而次年CH4排放有所降低;生物質(zhì)炭對(duì)不施氮肥土壤當(dāng)季N2O排放無(wú)顯著影響,并降低次年的排放。然而,施用氮肥條件下,生物質(zhì)炭連續(xù)兩年顯著降低了土壤N2O的排放,其降幅高達(dá)66%。(4)施氮肥條件下,連續(xù)兩年生物質(zhì)炭處理降低稻田痕量溫室氣體的綜合溫室效應(yīng)及其水稻生產(chǎn)的碳強(qiáng)度,特別是40 t·hm-2的高用量下。結(jié)論:在連續(xù)兩年內(nèi),稻田采用生物質(zhì)炭配施氮肥的管理措施對(duì)改善土壤性質(zhì)和穩(wěn)定水稻產(chǎn)量具有持續(xù)效應(yīng),高用量生物質(zhì)炭(40 t·hm-2)顯著降低稻田CH4和N2O痕量溫室氣體排放的綜合溫室效應(yīng)和水稻生產(chǎn)的碳強(qiáng)度,且在連續(xù)兩年內(nèi)具有穩(wěn)定的持續(xù)性,因此,生物質(zhì)炭在稻作農(nóng)業(yè)中施用可以作為一種低碳生產(chǎn)和穩(wěn)定水稻產(chǎn)量的一種技術(shù)選擇。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(23):4844-4853

    入選年份:2014

    氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響研究綜述

    趙俊芳,郭建平,張艷紅,等

    摘要:目的:近幾十年來(lái),中國(guó)科學(xué)界在氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響方面,特別是氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)、種植布局、農(nóng)業(yè)成本等方面開(kāi)展了大量的科學(xué)研究工作,取得了一系列科學(xué)成果。本文擬從這些方面對(duì)研究成果進(jìn)行綜述,以期為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣候變化對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響、制訂相應(yīng)對(duì)策、采取適應(yīng)措施等提供理論依據(jù)。方法:通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn),綜述了氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響的研究方法和氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)、種植布局、農(nóng)業(yè)成本的影響幾個(gè)方面。結(jié)果:通過(guò)綜述了近幾十年來(lái)中國(guó)學(xué)者在氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響方面的研究成果,主要分氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響的研究方法和氣候變化對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)、種植布局、農(nóng)業(yè)成本的影響幾個(gè)方面。并指出了存在的問(wèn)題、有待改進(jìn)的方面和研究發(fā)展的方向:(1)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響評(píng)價(jià)的不確定性主要來(lái)自評(píng)估模型的不確定性和氣候變化情景的不確定性。全球氣候模式本身分辨率較低,且模式本身存在諸多不確定性。絕大部分氣候變化影響、適應(yīng)性和脆弱性評(píng)估模型是以定量的氣候和非氣候情景包括社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境情景作為輸人參數(shù)。因而,氣候變化影響評(píng)估最主要的不確定性來(lái)源之一,就是各種情景假設(shè)的不確定性。氣候變化情景的不確定性主要來(lái)源于氣候模式的不完善和未來(lái)溫室氣體排放情景的不確定。后者主要來(lái)源于不能準(zhǔn)確地描述未來(lái)幾十、上百年社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境變化、土地利用變化和技術(shù)進(jìn)步等非氣候情景。這些都將使最后評(píng)價(jià)結(jié)果有較大的不確定性,因此,尚需進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)相關(guān)的研究工作。(2)目前作物生長(zhǎng)模型還存在諸多不足,有待進(jìn)一步深入研究。作物生長(zhǎng)模型現(xiàn)在或今后都將成為農(nóng)業(yè)研究和資源研究的有效工具,但是,目前所研制的作物模型存在諸多不足。主要表現(xiàn)在:(1)作物模型研究的總趨勢(shì)是朝向基于過(guò)程的動(dòng)態(tài)機(jī)理模型,而已有的作物模型即使是機(jī)理模型,模型中作物生長(zhǎng)或環(huán)境動(dòng)態(tài)的某些過(guò)程(如LAI的發(fā)展動(dòng)態(tài)、葉片衰老過(guò)程、干物質(zhì)分配等)仍然是建立在經(jīng)驗(yàn)關(guān)系之上的。(2)作物模型本身大部分是單點(diǎn)模型,還沒(méi)有完全普遍適用的用于大尺度模擬的作物模型。(3)與實(shí)際生產(chǎn)密切相關(guān)的部分模塊考慮的不夠全面,如病蟲害模塊、經(jīng)濟(jì)人文因素模塊、土壤的生理生化過(guò)程模塊等。(4)極端天氣氣候?qū)r(nóng)業(yè)影響的研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。農(nóng)業(yè)是對(duì)氣候變化響應(yīng)最為敏感的領(lǐng)域之一。氣候變化背景下,全球范圍異常氣候出現(xiàn)的概率將大大增加,這些極端天氣事件將對(duì)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重要影響,尤其是極端天氣事件的增多,勢(shì)必導(dǎo)致世界糧食生產(chǎn)的不穩(wěn)定。因此,氣候變化背景下繼續(xù)加強(qiáng)此方面相關(guān)問(wèn)題的研究將是未來(lái)農(nóng)業(yè)科學(xué)家研究的重要課題之一。(5)FACE(Free Air CO2Enrichment)系統(tǒng)是一個(gè)模擬未來(lái)CO2濃度增加的微域生態(tài)環(huán)境,F(xiàn)ACE實(shí)驗(yàn)尚需進(jìn)一步推廣。根據(jù)冠層CO2濃度測(cè)定的結(jié)果,由控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)FACE圈內(nèi)的CO2濃度,使之保持在高于對(duì)照的設(shè)定濃度值。由于FACE圈沒(méi)有任何隔離設(shè)施,氣體可以自由流通,因此十分接近自然生態(tài)環(huán)境。在這一微域生態(tài)環(huán)境條件下進(jìn)行CO2增加的模擬試驗(yàn),獲得的數(shù)據(jù)更接近于真實(shí)情況。另一方面由于FACE研究所提供的水稻材料數(shù)遠(yuǎn)多于室內(nèi)實(shí)驗(yàn),可同步進(jìn)行生理、生態(tài)和生化等多學(xué)科的研究,有利于揭示水稻對(duì)FACE響應(yīng)和適應(yīng)的深層機(jī)理。因此,國(guó)際上普遍認(rèn)為FACE是研究大氣CO2濃度增加后陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的最佳方法。目前,開(kāi)展水稻FACE研究的國(guó)家主要是日本和中國(guó),日本于1996年開(kāi)始在巖手縣建立世界上第1個(gè)水稻FACE系統(tǒng),并于1998年正式開(kāi)始運(yùn)行;中國(guó)于2001年在江蘇無(wú)錫建立了世界上第2個(gè)水稻FACE系統(tǒng)(亦是世界上第1個(gè)稻麥輪作FACE研究平臺(tái)),并于當(dāng)年啟動(dòng)了對(duì)水稻的研究。通過(guò)近10 a的試驗(yàn)研究,已經(jīng)取得了一系列科學(xué)成果,并將在大氣CO2濃度增加對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能影響研究方面獲得一系列有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新認(rèn)識(shí)和科學(xué)成果。因此,很有必要進(jìn)一步推廣,這將為研究氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響及其機(jī)理方面起到積極作用。結(jié)論:氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的研究成果,對(duì)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可能影響及其發(fā)展趨勢(shì)、制訂適應(yīng)與減緩氣候變化不良影響的對(duì)策與措施起到了重要作用。然而,目前關(guān)于氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)影響評(píng)估方法和結(jié)果方面還存在很大的不確定性和許多亟待解決的問(wèn)題,尚需進(jìn)一步深入研究。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2):200-205

    入選年份:2014

    植物對(duì)低溫環(huán)境的響應(yīng)及其抗寒性研究綜述

    曹慧明,史作民,周曉波,等

    摘要:目的:極端氣候事件越來(lái)越成為全球氣候變化的主要表現(xiàn)形式。作為極端氣候事件特征之一的低溫對(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和分布有著重要的影響。本文綜合評(píng)述植物對(duì)低溫環(huán)境的響應(yīng)和適應(yīng)(抗寒性),以期為植物與全球氣候變化關(guān)系的深入研究提供科學(xué)參考。方法:在查閱和分析低溫與植物關(guān)系的科學(xué)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,從植物形態(tài)結(jié)構(gòu)、內(nèi)含物質(zhì)和光合作用等角度綜合述評(píng)了植物對(duì)低溫環(huán)境的響應(yīng),進(jìn)而綜合評(píng)述了光、水分和溫度等環(huán)境因子與植物對(duì)低溫環(huán)境適應(yīng)(抗寒性)的關(guān)系,最后就未來(lái)的研究重點(diǎn)提出了建議。結(jié)果:低溫脅迫會(huì)對(duì)植物形態(tài)產(chǎn)生顯著影響,耐低溫植物的根、莖、葉等器官會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化以適應(yīng)低溫環(huán)境;植物的解剖結(jié)構(gòu)及超微結(jié)構(gòu)在低溫脅迫下也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化。遭受低溫環(huán)境脅迫,植物體內(nèi)會(huì)發(fā)生復(fù)雜的生理生化變化來(lái)響應(yīng)外界的低溫環(huán)境;一旦受到低溫脅迫傷害,細(xì)胞膜的組成物質(zhì)和功能首先會(huì)發(fā)生改變;低溫環(huán)境使植物體內(nèi)積累脯氨酸,可溶性碳水化合物含量也會(huì)在低溫條件下增加。低溫下植物的光合作用主要受非氣孔調(diào)節(jié)因素的限制,這可能與低溫下參與光合反應(yīng)的酶活性降低或光合機(jī)構(gòu)受損有關(guān);在響應(yīng)溫度的季節(jié)性改變時(shí),不同的植物表現(xiàn)出不同的適應(yīng)性,多年生木本植物更傾向于增加自身抗凍性來(lái)度過(guò)寒冷的冬天,而一年生草本植物則維持較高的光合能力,使碳吸收達(dá)到最大水平。植物的抗寒性受所處環(huán)境條件的影響很大,光照、水分和溫度等外界因素會(huì)影響植物的抗寒水平。生理休眠是植物進(jìn)行抗凍鍛煉,提高抗寒能力的前提條件;越冬植物進(jìn)入休眠的動(dòng)因與光周期有關(guān),單一的短日照即可誘導(dǎo)植物進(jìn)入生理休眠,增強(qiáng)抗寒性。低溫直接引起植物細(xì)胞的傷害,導(dǎo)致水分的典型虧缺,即使水分充足植物也不能繼續(xù)吸收水分,此時(shí)低溫與干旱往往同時(shí)作用于植物體;適度的水分虧缺與植物抗寒性增加有關(guān),植物組織含水量的下降,減少了冰凍對(duì)機(jī)體的機(jī)械損傷,是冷適應(yīng)的一種典型特征,同時(shí)反映了低溫下植物新陳代謝變化的復(fù)雜性。植物的抗寒性存在季節(jié)性波動(dòng),在秋季,植物適應(yīng)逐漸降低的溫度,進(jìn)入冷馴化階段,抗寒性增加,冬季中期抗寒性達(dá)到最大;在春天,溫度上升,植物脫馴化,抗寒性下降,這也是春季作物易受凍害的重要原因。結(jié)論:在植物對(duì)低溫環(huán)境的響應(yīng)及其抗寒性研究方面,國(guó)內(nèi)更多側(cè)重于選擇抗寒指標(biāo)對(duì)植物的抗寒性進(jìn)行評(píng)價(jià),對(duì)植物抗寒機(jī)理及相關(guān)生理過(guò)程缺乏深入研究。因此,未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作:(1)植物抗寒生理過(guò)程的研究,對(duì)植物抗寒性機(jī)理給出深入的解釋;(2)采用人工氣候室模擬低溫脅迫研究的同時(shí),更加注重野外自然條件下植物對(duì)低溫環(huán)境的響應(yīng)和適應(yīng)研究;(3)結(jié)合植物的其他抗逆性(如抗鹽堿、抗旱、抗?jié)澈涂共〉龋╅_(kāi)展其抗寒性研究。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2):310-314,319

    入選年份:2014

    秸稈覆蓋量對(duì)農(nóng)田土壤水分和溫度動(dòng)態(tài)的影響

    王兆偉,郝衛(wèi)平,龔道枝,等

    摘要:目的:北方典型旱地農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴降水,為了提高有限降水資源的生產(chǎn)效率,提高土壤蓄水保墑能力的農(nóng)田水分調(diào)控技術(shù)就成為研究主要方向。秸稈覆蓋可以有效地抑制土壤蒸發(fā),改善土壤水分狀況,提高作物產(chǎn)量和水分利用效率,是旱地農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)重要栽培技術(shù)措施。本研究主要分析不同秸稈覆蓋量對(duì)土壤蒸發(fā)、溫度、含水量、降雨入滲等的影響,旨在確定合理的秸稈覆蓋量或覆蓋厚度。方法:2009年4—11月,在山西壽陽(yáng)旱地農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)對(duì)覆蓋量為1500、3000、4500、6000 kg/hm24個(gè)不同秸稈覆蓋量處理和不覆蓋處理的春玉米試驗(yàn)小區(qū)進(jìn)行田間定位觀測(cè)。采用自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)玉米全生育期降雨量,采用自動(dòng)記錄土壤剖面水分測(cè)定儀和自計(jì)溫度測(cè)定儀實(shí)時(shí)連續(xù)觀測(cè)了不同秸稈覆蓋處理的玉米全生育期的土壤水分和溫度動(dòng)態(tài),實(shí)時(shí)連續(xù)觀測(cè)了降雨時(shí)刻、降雨之后土壤水分消退過(guò)程和晝夜間土壤水分的變化及玉米全生育期5、10、30 cm土層的土壤溫度動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,采用微型蒸滲儀觀測(cè)了全生育期土壤蒸發(fā)。分析了不同覆蓋處理?xiàng)l件下對(duì)土壤水分含量、降雨入滲、土壤蒸發(fā)、土壤儲(chǔ)水量、土壤溫度動(dòng)態(tài)的影響。結(jié)果:(1)研究表明秸稈覆蓋量大于1500 kg/hm2時(shí)才會(huì)對(duì)土壤水分含量產(chǎn)生顯著的影響,且秸稈覆蓋量4500 kg/hm2對(duì)土壤水分含量的影響最大,秸稈覆蓋量大于4500 kg/hm2時(shí)對(duì)水分影響效果減小。(2)在作物生長(zhǎng)前期苗期和拔節(jié)期,秸稈覆蓋對(duì)土壤蒸發(fā)抑制作用明顯,覆蓋量越大棵間蒸發(fā)量越小,棵間蒸發(fā)的減小與覆蓋量的多少成正比關(guān)系。(3)土壤表層40 cm儲(chǔ)水量與覆蓋量呈正比關(guān)系,覆蓋量越高的處理其土壤表層40 cm儲(chǔ)水量越高。試驗(yàn)表明秸稈覆蓋量4500 kg/hm2土壤表層40 cm儲(chǔ)水量最高。(4)秸稈覆蓋對(duì)土壤溫度的調(diào)節(jié)效應(yīng)主要表現(xiàn)在作物生長(zhǎng)前期,覆蓋處理與不覆蓋處理的土壤溫度差異顯著,覆蓋量顯著影響作物生長(zhǎng)前期的土壤溫度變化,覆蓋的農(nóng)田土壤溫度白天較不覆蓋低,晚間則相反,日溫差較小,覆蓋量越大越明顯。秸稈覆蓋對(duì)土壤溫度影響與土壤含水率相關(guān),當(dāng)水分含水率較低時(shí)候,土壤溫度最高值升高,秸稈覆蓋明顯降低土壤溫度,日溫差振幅減?。煌寥篮瘦^高時(shí),土壤溫度最高值降低,秸稈覆蓋對(duì)溫度的影響差異不顯著。結(jié)論:通過(guò)本試驗(yàn)研究證明,秸稈覆蓋能夠抑制土壤蒸發(fā),且抑制效果與覆蓋量的多少成正比關(guān)系,秸稈對(duì)土壤水分的動(dòng)態(tài)影響主要表現(xiàn)在作物生長(zhǎng)前期對(duì)土壤表層40 cm土層的影響。秸稈覆蓋既影響土壤水分又影響土壤溫度的變化,覆蓋量越大對(duì)溫度的影響越明顯。綜合秸稈覆蓋量對(duì)土壤水分和溫度影響效果,本試驗(yàn)研究初步認(rèn)為在研究區(qū)域條件下覆蓋量為4500 kg/hm2的土壤水熱效應(yīng)最佳。秸稈覆蓋量越高對(duì)土壤蒸發(fā)的抑制效果越好,但覆蓋量對(duì)降雨入滲和土壤溫度的影響受降雨強(qiáng)度、土壤濕度、土壤類型等具體條件的不同而產(chǎn)生不同的效果,其規(guī)律有待進(jìn)一步研究。

    來(lái)源出版物:中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2010, 31(2):244-250

    入選年份:2014

    不同保水劑對(duì)土壤水分和氮素保持的比較研究

    黃震,黃占斌,李文穎,等

    摘要:目的:揭示不同類型土壤保水劑對(duì)土壤水分和氮肥品種(尿素和硝酸銨)的保持效應(yīng)差異,為土壤保水劑與化肥合理配合使用,促進(jìn)土壤水肥高效利用提供參考。方法:采用土柱淋溶模擬方法比較不同類型保水劑對(duì)土壤水分和不同氮肥品種的保持效果。試驗(yàn)設(shè)3種保水劑[聚丙烯酸鈉(保水劑A)、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合類水劑(聚丙烯酸/凹凸棒復(fù)合,B保水劑)、多功能類保水劑(腐植型保水劑,保水劑C)]、2種氮肥(尿素和硝酸銨)處理,并設(shè)無(wú)保水劑只加氮肥尿素(CK1)或只加硝酸銨(CK2)對(duì)照,3種土壤保水劑分別與尿素或硝酸銨混合形成6處理,共計(jì)8處理。保水劑用量為土壤干重0.2%,氮肥按1 g(N)·kg-1(土)施用。模擬土柱為直徑12 cm、高15 cm塑料柱,底墊200目濾布并打孔使淋溶液流出,量筒收集淋溶液。將保水劑、氮肥與土壤混合均勻裝入土柱。澆水淋溶分兩步:第1步向土柱中加水到田間持水量(FWC),靜置1 d使水肥融合再加同量水淋溶,收集48 h內(nèi)淋溶液量和測(cè)定氮素含量;第2步,淋溶后土壤含水為FWC 50%~60%時(shí)取土樣測(cè)定脲酶活性;當(dāng)土壤含水降低至FWC 40%左右進(jìn)行第2次淋溶,以后各次操作同樣,試驗(yàn)共8次淋溶。土壤淋溶液的體積直接用量筒測(cè)量,淋溶液全氮含量采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定,土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。結(jié)果:(1)保水劑對(duì)土壤水分保持影響。施尿素下保水劑A、B對(duì)土壤保水效果相近,提高土壤含水率4.2%~6.5%,保水劑C提高2.8%;施硝銨肥下3種保水劑提高土壤含水率較尿素組有所降低,但保水劑的效應(yīng)順序基本相同。(2)保水劑對(duì)土壤氮素保持影響。3種保水劑的土壤尿素氮素淋失量均低于CK1,保水劑A對(duì)尿素氮素保持效果相對(duì)明顯;保水劑對(duì)土壤硝酸銨氮素保持效果的差異較大,保水劑A對(duì)硝酸銨氮素保持最差,多次淋溶甚至促進(jìn)硝酸銨氮流失;保水劑C對(duì)硝酸銨氮素保持效果最好;保水劑B處A、C之間。(3)保水劑和氮肥對(duì)土壤脲酶活性影響。土壤脲酶活性高低與淋溶氮量變化趨勢(shì)一致,脲酶活性與氮肥品種有關(guān);施尿素下,3種保水劑對(duì)土壤脲酶活性影響B(tài)>C>A;施硝酸銨下,3種保水劑對(duì)土壤脲酶活性為影響A<B<C。結(jié)論:3種保水劑都具有明顯的促進(jìn)土壤保水性的作用,3種保水劑對(duì)兩種氮肥保持存在差異。聚丙烯酸鈉保水劑對(duì)尿素氮保持效果比對(duì)照提高16%~22%,對(duì)硝酸銨氮幾乎無(wú)保肥效果;腐殖酸保水劑對(duì)兩種氮肥保持比對(duì)照提高20%以上,效果最明顯;有機(jī)-無(wú)機(jī)保水劑可提高5%~12%。目的:揭示不同類型土壤保水劑對(duì)土壤水分和氮肥品種(尿素和硝酸銨)的保持效應(yīng)差異,為土壤保水劑與化肥合理配合使用,促進(jìn)土壤水肥高效利用提供參考。方法:采用土柱淋溶模擬方法比較不同類型保水劑對(duì)土壤水分和不同氮肥品種的保持效果。試驗(yàn)設(shè)3種保水劑[聚丙烯酸鈉(保水劑A)、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合類水劑(聚丙烯酸/凹凸棒復(fù)合,B保水劑)、多功能類保水劑(腐植型保水劑,保水劑C)]、2種氮肥(尿素和硝酸銨)處理,并設(shè)無(wú)保水劑只加氮肥尿素(CK1)或只加硝酸銨(CK2)對(duì)照,3種土壤保水劑分別與尿素或硝酸銨混合形成6處理,共計(jì)8處理。保水劑用量為土壤干重0.2%,氮肥按1 g(N)·kg-1(土)施用。模擬土柱為直徑12 cm、高15 cm塑料柱,底墊200目濾布并打孔使淋溶液流出,量筒收集淋溶液。將保水劑、氮肥與土壤混合均勻裝入土柱。澆水淋溶分兩步:第1步向土柱中加水到田間持水量(FWC),靜置1 d使水肥融合再加同量水淋溶,收集48 h內(nèi)淋溶液量和測(cè)定氮素含量;第2步,淋溶后土壤含水為FWC 50%~60%時(shí)取土樣測(cè)定脲酶活性;當(dāng)土壤含水降低至FWC 40%左右進(jìn)行第2次淋溶,以后各次操作同樣,試驗(yàn)共8次淋溶。土壤淋溶液的體積直接用量筒測(cè)量,淋溶液全氮含量采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測(cè)定,土壤脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。結(jié)果:(1)保水劑對(duì)土壤水分保持影響。施尿素下保水劑A、B對(duì)土壤保水效果相近,提高土壤含水率4.2%~6.5%,保水劑C提高2.8%;施硝銨肥下3種保水劑提高土壤含水率較尿素組有所降低,但保水劑的效應(yīng)順序基本相同。(2)保水劑對(duì)土壤氮素保持影響。3種保水劑的土壤尿素氮素淋失量均低于CK1,保水劑A對(duì)尿素氮素保持效果相對(duì)明顯;保水劑對(duì)土壤硝酸銨氮素保持效果的差異較大,保水劑A對(duì)硝酸銨氮素保持最差,多次淋溶甚至促進(jìn)硝酸銨氮流失;保水劑C對(duì)硝酸銨氮素保持效果最好;保水劑B處A、C之間。(3)保水劑和氮肥對(duì)土壤脲酶活性影響。土壤脲酶活性高低與淋溶氮量變化趨勢(shì)一致,脲酶活性與氮肥品種有關(guān);施尿素下,3種保水劑對(duì)土壤脲酶活性影響B(tài)<C<A;施硝酸銨下,3種保水劑對(duì)土壤脲酶活性為影響A<B<C。結(jié)論:3種保水劑都具有明顯的促進(jìn)土壤保水性的作用,3種保水劑對(duì)兩種氮肥保持存在差異。聚丙烯酸鈉保水劑對(duì)尿素氮保持效果比對(duì)照提高16%~22%,對(duì)硝酸銨氮幾乎無(wú)保肥效果;腐殖酸保水劑對(duì)兩種氮肥保持比對(duì)照提高20%以上,效果最明顯;有機(jī)-無(wú)機(jī)保水劑可提高5%~12%。

    來(lái)源出版物:中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(2):245-249

    入選年份:2014

    農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展

    李強(qiáng)坤,胡亞偉,孫娟

    摘要:目的:農(nóng)田排水溝渠中非點(diǎn)源溶質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染控制和管理的重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)總結(jié)歸納農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展,明晰進(jìn)一步的研究重點(diǎn)和趨勢(shì),是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源“過(guò)程控制”的基礎(chǔ)和前提。方法:分析農(nóng)田排水溝渠系統(tǒng)的組成,解析農(nóng)田排水溝渠生態(tài)結(jié)構(gòu)和特征,解析溝渠主要組分水生植物、底泥和微生物的生態(tài)功能;以氮磷為例,歸納總結(jié)了氮磷在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程以及溝渠各組分同氮磷污染物間的相互作用機(jī)理;總結(jié)分析農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化的影響因素;綜合當(dāng)前研究現(xiàn)狀和后期生產(chǎn)需求,提出農(nóng)田排水溝渠尚需進(jìn)一步研究的相關(guān)問(wèn)題。結(jié)果:(1)農(nóng)田排水溝渠系統(tǒng)由田間毛溝、農(nóng)溝及支溝、干溝或總干溝組成,其斷面獨(dú)特的土壤-植物-微生物生態(tài)結(jié)構(gòu),使得農(nóng)田排水溝渠在輸送農(nóng)田排水的同時(shí)具有人工濕地的生態(tài)功效,當(dāng)農(nóng)田排水流經(jīng)時(shí),其中的有機(jī)質(zhì)、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)成分將發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化作用。(2)溝渠主要組分水生植物不僅可以直接從水體吸收農(nóng)田排水中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)水生植物的新陳代謝為底泥中微生物的正常生長(zhǎng)提供了一個(gè)良好的微生態(tài)環(huán)境,形成好氧、厭氧和兼性的不同環(huán)境,使硝化和反硝化作用得以在溝渠系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行;溝渠底泥不僅是水生植物和各類微生物賴以生存的基礎(chǔ),同時(shí)底泥還可以其強(qiáng)大的吸附作用吸附水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物。溝渠各組分共同作用實(shí)現(xiàn)凈化水體的目的。(3)氮在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化包括礦(氨)化作用、硝化與反硝化作用、植物吸收和底泥吸附作用等;磷在溝渠濕地中的遷移轉(zhuǎn)化是底泥吸附與解吸、植物吸收和微生物同化與積累等共同作用的結(jié)果。(4)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化的影響因素包括排水溝渠的斷面和水力特征、水生植物的種類和數(shù)量、水體的溫度和pH值以及溝渠底泥中微生物的種類。(5)綜合當(dāng)前研究現(xiàn)狀和后期生產(chǎn)需求,農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中遷移轉(zhuǎn)化尚需進(jìn)一步研究的問(wèn)題包括:溝渠生態(tài)系統(tǒng)中土壤-植物-微生物各組分不同作用的量化及其相互作用機(jī)制研究、農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中的遷移模型研究、溝渠濕地運(yùn)用與區(qū)域生態(tài)環(huán)境間關(guān)系調(diào)控的宏觀研究等。結(jié)論:農(nóng)田排水溝渠具有復(fù)雜的生態(tài)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的生態(tài)特征,對(duì)溝渠水體中的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源溶質(zhì)具有明顯的凈化效果。氮、磷在排水溝渠中的遷移轉(zhuǎn)化是底泥吸附與解吸、植物吸收和微生物同化與積累等共同作用的結(jié)果,這種作用同時(shí)受排水溝渠的斷面和水力特征、水生植物的種類和數(shù)量、水體的溫度和pH值等多因素影響。就目前研究現(xiàn)狀而言,尚需進(jìn)一步研究的問(wèn)題包括:溝渠生態(tài)系統(tǒng)中不同組分作用的量化研究、農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物在排水溝渠中的遷移模型研究以及溝渠濕地運(yùn)用與區(qū)域生態(tài)環(huán)境間關(guān)系的宏觀調(diào)控研究等。

    來(lái)源出版物:中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(1):210-214

    入選年份:2014

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