微生物菌肥的作用机理研究

以蜡状芽孢杆菌和胶状芽孢杆菌为菌种制作的菌肥 ,可以提高土壤的供肥能力 ,N2 O可提高 97.2 % ,K2 O增加83.9% ;使蔬菜次生根数增加 10 %～ 5 1% ,增长可至 30 .9% ,根系活力可增加 17.2 % ;菌肥还可促进植物的营养 ,可使作物叶片的营养元素P、K、Ca、Mg的含量均有增加 ;还可增加叶片中叶绿素含量达 5 3% ,作物的叶面积系数增加 2 6 .8% ;菌肥还可降低呼吸强度 10 %～ 2 3% ;菌肥中细菌代谢时可生成多种生长激素和细胞分裂激素 ,如 6 -苄氨基嘌吟、吲哚乙酸、赤霉素等 ,通过这几方面的综合作用 ,使作物的生长加速、消耗降低 ,最终使作物获得增产     

保水剂对土壤保水持肥特性的影响研究

通过对“科瀚”保水剂在不同盐和肥料溶液中的吸水率和施加在两种土壤中的水分特征曲线测定,研究了保水剂对土壤保水持肥性能的影响．结果表明：保水剂在去离子水中的吸水率为337g／g,含盐量为0％--0．1％范围内吸水率变化最大;在0．1％NaCl溶液中的吸水率仅为蒸馏水的45．6％．化学肥料能显著降低保水剂的吸水率,并随着肥料浓度的增加,保水剂的吸水率显著降低．但不同的化学肥料对保水剂吸水率的影响程度不同;肥料对保水剂的影响程度依尿素、磷酸二氢钾、氯化钾、氯化铵依次递增．保水剂施加于土壤中,土壤持水能力显著变强;在0．01—1．5MPa土壤水吸力范围内,能显著提高土壤持水容量,从而增加作物被利用的有效水分含量,其中黄绵土（沙壤土）较娄土（重壤土）有显著增加;保水剂与肥料施加在土壤中,土壤持水能力随着肥料浓度的增加而降低,作物被利用的有效水分含量也有所减少．土壤中NO3^--N持留特性受土壤水吸力的影响,在低吸力条件下,质地较重的娄土对NO3^--N持留量较黄绵土大;随着保水剂用量的增加,离心滤液中的NO3^--N浓度呈现减小趋势,土壤NO3^--N淋失也减少,从而对土壤的持肥能力有明显的增加作用．     

不同时期干旱胁迫对棉花生长和产量的影响Ⅱ棉花生长发育及生理特性的变化

在棉花生育中、后期缺水会使株高降低,果枝数、果节数、铃数减少,铃期变短,脱落增加,导致产量下降。随土壤含水量降低,棉叶水势下降,水分饱和亏上升,叶绿素含量降低,蒸腾强度减弱。叶片水分饱和亏与土壤含水量及叶片蒸腾强度具有高度相关关系,可用作反映棉叶水分状况、指导灌溉的诊断指标。     

石漠化小流域植被演替阶段土壤容重与水分的变化特征

运用空间代替时间法,对关岭石漠化区小流域裸地、草地、灌木林、乔木林和顶级群落5个植被演替阶段下土壤进行分析,探究0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm三个层次下土壤容重、土壤自然含水率和土壤饱和含水率的变化特征。结果表明:演替过程中,灌乔阶段土壤容重显著降低,而这种降低是从浅土壤层(0~40 cm)开始向更深层(40~60 cm)土壤进行的;土壤自然含水率和饱和含水率显著地提高。随着演替等级的升高,不同土层间水分含量发生变化,水分含量最高的土层开始从深层向浅层转移,浅层土壤的保水能力随着演替进行开始增强,而深层土壤保水能力相对减弱。     

施用保水材料对酸枣种子萌发及枣田土壤理化性质的影响

本研究以酸枣为研究对象,通过盆栽和田间试验相结合,研究了施用自制保水材料聚丙烯酰胺调理剂、腐植酸调理剂、腐植酸-聚丙烯酰胺复合材料和腐植酸-聚丙烯酸钾复合材料,对酸枣种子萌发及枣田0-60 cm土层土壤理化性质的影响。结果显示:(1)施用保水材料可以显著提高酸枣种子出苗率和相对发芽指数,其中,在腐植酸-聚丙烯酰胺复合材料处理下酸枣种子出苗率较CK增加55%以上;(2)施用保水材料均可以提高0-60 cm土层土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量,其中腐植酸-聚丙烯酰胺复合材料处理效果最佳;相比CK,腐植酸-聚丙烯酰胺复合材料处理使0-60 cm土层土壤碱解氮平均增加55.86%,速效磷平均增加31.11%,速效钾含量平均增加26.49%;(3)施用保水材料可以减小土壤p H值,促进植株茎长和根长的生长。结论:本研究发现,施用复合材料腐植酸-聚丙烯酰胺对枣田土壤理化性质的改善效果最佳。     

阿坝州高半山和干旱河谷地区示范推广“等高固氮植物篱”技术的前景分析

“等高固氮植物篱”简称“绿篱”，营造费用仅为坡改梯的10～17％，一般种植3年后可降低地表径流53～74％，减少土壤流失97～99%，并使土壤有机质增加20～31％，全氮增加70％以上，作物产量增加30～60％。常规耕作几年后坡地渐成梯地，成为基本农田，可减少陡坡开垦并有效缓解农村“三料”俱缺的矛盾。     

纳帕海高原湿地土壤有机质对水分梯度变化的响应

 在气候变化和人类活动的影响下,纳帕海高原湿地干旱化加剧,湿地面积萎缩,湿地的生态功能退化严重.纳帕海湿地土壤有机质对水分环境梯度变化的响应研究结果表明,湿地土壤有机质在不同的水分环境梯度下的分布具有差异性;湿地土壤水分含量增加有助于土壤有机质的积累,同时,土壤有机质的增加改善了土壤结构,增加了土壤的持水性能,土壤有机质和水分的有机耦合对湿地土壤发挥碳“汇”和蓄持水功能有着重要的作用,因此,保护湿地环境对发挥湿地碳"汇"和水源的涵养功能具有重要的作用.     

黄土高原主要造林树种苗木蒸腾耗水特性

选择34种乔木、灌木、果树树种,通过水分控制使苗木受到不同程度的水分胁迫,以分析苗木的蒸腾强度、气孔大小、叶水势、饱和亏缺与太阳总辐射、大气相对湿度、气温、风速、土壤含水量及叶面积等因素之间的关系。结果表明,侧柏对水分胁迫反应最为敏感,水分胁迫时,能迅速调整气孔开度以增加气孔阻力减少水分蒸腾,是其具有较强抗旱能力的重要生理基础;山杏、白榆有较大的临界饱和亏缺和较低的相对含水量,具较强的耐旱能力;当土壤含水量在6％以上时,土壤含水量与苗木蒸腾速率的关系密切,当土壤含水量低于6％时蒸腾速率与土壤含水量关系不密切;不同树种的蒸腾速率对气温、大气湿度、太阳辐射强度等环境因素的反应不同,可以选择关系密切的因子作为不同苗木蒸腾速率预测的指标。在干旱半干旱地区了解苗木蒸腾速率与土壤水分等环境因素的关系,可指导选择立地条件类型、墒情及把握造林时机,提高造林成活率。     

节水保水新产品——第四大农用化学生产材料

保水剂又称土壤保水剂、高吸水剂、保湿剂、高吸水性树脂、高分子吸水剂，是利用强吸水性树脂制成的一种超高吸水保水能力高分子聚合物，因其能调节土壤水肥综合功能，保持和提高水分、养分有效性，广泛受到国内外农业专家高度重视。 我国保水剂研制始于80年代初，目前大部分产品已具一定规模。“八五”和“九五”期间在全国示范推广达1100多万亩。试验研究表明，在相同水肥条件下，使用保水剂可明显增加作物产量，增产幅度达10％-30％，节水节肥5％-20％；在花卉等经济作物上，使用保水剂可明显延长浇水时间（3—7天），花蕾大，持续时间长，经济效益高。在旱农试验区开展的不同保水剂使用量对春玉米保水、保苗的增产效果试验，结果显示保水剂对保蓄雨水效果较好，尤其促使了生长后期根区土壤水分的补充和提高，增产幅度达20％，果树定植使用保水剂的枝干粗壮，第三年测得使用保水剂果树茎周长较对照增加3．7厘米，并提前一年挂果。 现在我国实施农业生态环境建设、农业结构调整和中西部开发战略，农业重点推广旱作节水技术，而抗旱保水技术是其重要内容。高能抗旱保水剂，是国家旱作农业示范建设项目重点支持开发的新技术产品。专家认为，此类产品极有可能成为继农药、化肥、农膜之后的第四大农用化学生产材料，其在农业应用中前景广阔。     

青藏高原高寒草甸土壤物理性质及碳组分 对增温和降水改变的响应

自2011年起,在青藏高原高寒草甸实施人工模拟增温和降水改变实验,2013年7月采集实验区土壤样品,监测土壤物理特性(土壤粒径和pH值)以及碳组分(全碳、有机碳、可提取有机碳、微生物生物量碳)的变化,得到如下结果。1)增温显著改变0~20 cm土壤温度和含水量,增水和减水显著提高和降低0~20 cm土壤含水量,但不影响土壤温度。2)在0~10 cm土层深度,增温显著降低土壤微生物生物量碳;增水降低土壤可提取有机碳含量,增加土壤微生物生物量碳;减水显著增加土壤黏粒比例和可提取有机碳含量,降低土壤砂粒比例和微生物生物量碳。在10~20 cm土层深度,增水显著降低土壤可提取有机碳含量。3)增温和降水改变对土壤测定指标的影响不存在交互作用。4)主成分分析结果表明,土壤总体格局发生趋同主要是因为降水改变,而不是增温。结果表明,在未来青藏高原高寒草甸降水持续增加的情景下,土壤黏粒比例和可提取有机碳含量的降低可能会进一步对高寒地区的植物生产力以及微生物群落产生重要影响。     

抗旱节水作物新品种：引领节水农业发展

作物抗旱性是极为复杂的生物适应现象。越来越多专家认为抗旱性是复杂的系统,但经过专家大量艰辛细致工作,培育出了抗旱节水作物新品种,增强了节水农业技术集成创新能力,使我国节水农业技术应用面积达世界之最。目前,我国已获得一系列抗旱节水作物技术和节水作物新品种,如抗旱节水小麦、棉花、牧草、陆稻等。通过对作物种植结构和作物水肥高效利用联合调控技术,建立了抗旱节水型种植结构评价指标体系和区域节水型种植结构模式,在豫、晋、冀、陕、甘、蒙等地推广20余万亩,新增产值近亿元,农田作物水分利用效率提高18%～20%;筛选出抗旱节水小麦新品种15个,并已辐射推广5306万亩,累计增产增收9.95亿元;基于生命需水信号与环境信息作物高效用水调控理论,研究人员建立了作物调亏与非充分灌溉技术指标体系,与传统灌溉技术相比,在冬小麦与夏玉米连作模式下,亩均节水30～50立方米,作物水分利用率提高25%～28%。值得一提的是,在作物水分信息快速监测诊断、土壤水分动态快速测定、区域作物水分分布监测等方面,科学家开发了植物蒸腾速率热脉冲探头和可实现定位自动连续监测的土壤水分传感器,使测量精度提高10%～15%,造价降低20%,而性能达到国外同类产品水平;监测结果被农业部作为主要信息源实时发布,用于指导生产实践。这些新产品、新技术的形成,大幅度提升了我国节水农业技术的原创新能力,使相关领域研究水平与国外差距缩小了5～10年。     

干旱影响森林土壤有机碳周转及积累的研究进展

随着全球气候变暖趋势加剧,伴之而来的干旱问题成为全球关注的热点。干旱对森林生态系统碳积累和周转可能产生显著影响,其主要过程包括植被地上部分和地下部分凋落物对土壤有机碳的输入、凋落物的分解及土壤有机碳的矿化等。笔者综合分析了近年来国内外相关研究成果,对干旱影响森林土壤有机碳的主要过程与机制进行了归纳和总结,结果表明:①干旱通过促进叶片提前脱落,短期增加森林凋落物量,长期干旱则影响森林植物生长,降低森林初级生产力从而降低植物地上凋落物量。轻度和中度干旱下植物为补偿水分缺失增加细根生物量维持植物生命力,重度干旱下植物丧失自我修复能力导致细根生物量降低,干旱也会造成细根死亡率增加。平均而言,全球范围内干旱会造成森林凋落物量降低(1.9%)和细根生物量降低(8.7%),最终减少植物有机碳向土壤的输入量。②干旱可通过改变凋落物化学性质,对分解者——土壤动物、微生物产生胁迫,从而引起凋落物分解速率下降(10%~70%)。干旱使凋落物碳氮含量变化,造成凋落物次生代谢物,如纤维素、木质素、单宁等积累,改变根系分泌物化学组分,从而影响凋落物分解。干旱导致真菌生物量和分解者等土壤动物丰度降低,增加分解者捕食压力,使相关微生物和酶活性下降,造成凋落物分解速率下降。③干旱驱动微生物群落组成变化(真菌细菌比、革兰阳阴细菌比增加),造成微生物生物量下降,活性减弱,此外还会降低腐食动物的摄食活性、酶活性,最终导致土壤有机碳矿化速率下降(10%~50%)。④干旱对土壤有机碳不同组分影响不同,干旱会减小土壤微生物生物量碳(MBC)库(2%~30%),造成表层土壤溶解性有机碳(DOC)积累(30%~60%)。而在全球范围内的不同区域,干旱对土壤有机碳积累的影响也不同,亚热带森林中干旱对土壤有机碳积累的影响多是负面的,热带森林中则相反。总体而言,干旱对森林土壤有机碳库储量影响可能不大,但降低了土壤碳周转效率。而森林土壤有机碳周转过程不仅受干旱这一单一因素影响,温度、物种等因素会共同作用于土壤有机碳的周转与积累,且单因子的简单叠加模拟可能与现实环境中多因子综合对土壤碳通量的影响有一定差别。未来需要通过长期观测、延长控制实验时间、模拟原生环境条件等,开展多因素综合实验,加强干旱对土壤动物和微生物影响的研究,以深入了解干旱对森林土壤有机碳影响的生物学与生态学的过程与机制。     

保水剂和有机肥配施对露天煤矿排土场土壤持水性的影响

针对露天矿排土场土壤保水蓄水能力差的特征,通过测定3种保水剂抗蒸发能力和配制土壤的含水量,开展保水剂与有机肥配施对土壤持水性能的影响研究.结果表明,保水剂在凝胶状态下对土壤的抗蒸发效果比干燥状态更好,以5‰用量的法国爱森保水剂的抗蒸发效果最好.保水剂和有机肥配合使用能够有效延长土壤的持水时间,配制土壤持水性随着保水剂用量和有机肥用量增加而增加.以法国爱森保水剂和有机肥配施效果最佳,最优配比为法国爱森保水剂3‰+有机肥20%或者法国爱森保水剂5‰+有机肥10%,可使维持该区域约20%田间土壤持水量的保水时间延长1倍以上.该配比可为西北地区露天矿排土场土壤修复提供科学参考.     

粉煤灰/聚（丙烯酸-丙烯酰胺）保水材料的制备与表征

以粉煤灰、丙烯酸、丙烯酰胺为原料,采用超声辅助水溶液聚合法制备保水材料.用SEM对其进行结构表征,考察制备条件对保水材料吸水性能的影响.结果表明:粉煤灰与有机相聚合良好,且在聚合物中有效分散.当粉煤灰添加量为丙烯酸单体质量的20%,引发剂用量为0.01%,交联剂用量为0.03%,丙烯酰胺用量为20%,中和度为0.7时,复合材料吸水率达203g/g.     

不同土壤含水量对梨枣蒸腾速率的影响

以梨枣为材料,采用室内盆栽,通过测定梨枣叶片的蒸腾速率、叶片含水量、叶片气孔密度及气孔导度、蒸腾耗水量等各项指标,来研究不同土壤含水量(重度缺水、中度缺水、轻度缺水、正常含水)对梨枣苗期蒸腾耗水规律影响。结果表明:不同土壤水分处理下,轻度缺水对梨枣树叶片蒸腾速率没有抑制作用,但中度缺水、重度缺水处理下梨枣叶片的蒸腾速率、叶片的自然含水量、气孔密度及气孔导度、蒸腾耗水量等指标均明显降低。表明在一定范围内,随着土壤含水量的增加梨枣苗期蒸腾速率有明显的提高,当土壤含水量达到田间持水量的70%~75%时,苗期梨枣的蒸腾速率、叶片自然含水量及气孔密度、气孔导度及蒸腾量均达到最大。     

天津北大港沼泽湿地土壤团聚体碳组分对长期开垦的响应

为研究滨海湿地消亡与退化过程中土壤团聚体碳组分的变化情况,选取天津北大港盐渍化芦苇沼泽湿地和对应长期开垦的农田为研究对象,分别采集表层(0～15 cm)和亚表层(15～30 cm)的土壤,利用湿筛法得到大团聚体(2.000 mm)、中团聚体(0.250～2.000 mm)、微团聚体(0.053～0.250 mm)和矿质颗粒组分(0.053 mm)共4个土壤团聚体粒级组分,并利用元素分析仪对其有机碳和无机碳含量进行测定和分析.结果表明:①湿地开垦后,表层土壤大团聚体比例显著下降了82%,微团聚体和矿质颗粒组分比例分别显著增加了181%和57%,亚表层土壤中团聚体和微团聚体比例分别显著增加了40%和113%,矿质颗粒组分比例显著下降了61%.②开垦后,除了亚表层土壤的矿质颗粒组分外,土壤各粒级团聚体有机碳(soil organic carbon,SOC)含量均显著降低(-35%～206%),其中,中团聚体SOC含量对开垦响应最敏感.③开垦显著增加了土壤无机碳(soilinorganiccarbon,SIC)的含量,表层和亚表层土壤增幅分别为25%和137%,可见无机碳多富集在下层土壤中;但大团聚体组分的无机碳含量下降,占比下降了41%.④湿地开垦后,表层全土及各组分总碳(total carbon,TC)含量均显著降低了26%～50%,亚表层全土TC含量增加了16%,其中矿质颗粒组分TC含量的增加(65%)弥补了大团聚体和中团聚体TC的减少.综上,长期开垦改变了湿地土壤团聚体的分布和土壤结构,显著降低了有机碳和表层土壤的总碳含量,从而削弱了滨海湿地的碳汇和肥力等重要功能;但开垦增加了无机碳含量(68%),这在一定程度上减缓了碳库的流失,因此今后在滨海盐渍化湿地地区应进一步关注无机碳的动态变化.     

北京山区松栎混交群落的植物水分来源研究

为探究北京山区典型植物的水分竞争关系,通过测定雨季松栎混交群落内5种植物(栓皮栎、油松、荆条、构树、小叶鼠李)的枝条水及不同水源的氢氧同位素值和土壤含水量,利用多元线性混合模型(Iso-source模型)分析了不同植物对不同水源的利用比例.结果表明:栓皮栎主要利用60~100cm深层土壤水,利用比例为55.7%;油松的主要水分利用来源于表层0~20cm土壤水分,水分利用比例占所有水分来源的2/3;林下灌木荆条主要水分来源也为表层0~20cm的土壤水分,利用比例为50.27%;构树对各水分来源的利用较均匀;小叶鼠李主要对40~100cm的深层土壤水分利用较多,水分利用比例达到70%以上.栓皮栎、小叶鼠李倾向于利用深层土壤水,油松、荆条倾向于利用表层土壤水.因此,栓皮栎、油松、构树三者可以形成松栎混交林,以减少植物群落在水分来源中存在的竞争;而油松与荆条、栓皮栎与小叶鼠李水分竞争较大,不易混交.     

极旱荒漠灌丛AM真菌与土壤因子相关性

为揭示极旱荒漠植被丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌群落组成及土壤因子的生态效应,2018年7月于甘肃安西极旱荒漠自然保护区采集合头草Sympegma regelii、红砂Reaumuria songarica、泡泡刺Nitraria sphaerocarpa、膜果麻黄Ephedra przewalskii和珍珠猪毛菜Salsola passerina灌丛根围土壤样品,研究不同荒漠植物AM真菌物种组成,分析根围0~10 cm和20~30 cm AM真菌群落差异性,探讨植物种类、土壤酶活和矿质营养对AM真菌群落组成的影响. 研究结果表明:不同植物AM真菌共分离鉴定10属45种,群落组成差异显著;根围0~10 cm和20~30 cm AM真菌群落组成无明显差异. 不同植物AM真菌Shannon-Wiener指数和Simpson指数表现为根围0~10 cm高于20~30 cm,泡泡刺最低. 有机碳、铵态氮、有效磷、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、易提取球囊霉素和总提取球囊霉素在不同植物根围土壤显著不同,土壤因子根围0~10 cm高于20~30 cm. AM真菌与土壤因子相关性分析表明,AM真菌群落和孢子密度与有机碳、硝态氮、总提取球囊霉素和湿度显著正相关,Shannon-Wiener指数和Simpson指数与硝态氮显著正相关. 变差分解表明,根围0~10 cm和20~30 cm植物种类、土壤因子共同解释AM真菌群落变化总变差的35.4%和60.7%. 极旱荒漠植物种类和土壤理化性质共同影响AM真菌群落组成.     

蓄水层设置与植物选择对绿色屋顶蒸散发的影响

为定量研究蓄水层设置和植物选择对绿色屋顶蒸散发的影响,设置两种结构(有或无蓄水层)和两种植物(佛甲草和铺地锦竹草)共4种组合的绿色屋顶实验槽,在深圳市的气候条件下,连续测定气象参数、绿色屋顶蒸散发量(ET)和土壤含水量。结果表明,蓄水层的水分蒸发对其上层土壤水分有显著的补给效应,且土壤含水量与日蒸散发量存在正相关关系,因此蓄水层的设置可以增加绿色屋顶的蒸散发量。佛甲草因其景天酸代谢方式(CAM)的特殊性,当太阳辐射较大时,气孔自动关闭,从而降低蒸散发量,减少水分流失。与铺地景竹草相比,种植佛甲草的实验槽一天内的小时蒸散发量波动较大,中午前后出现低谷,与土壤含水量的相关程度相对较低。     

陆生植物生态体系治理有机废水的研究

本工作采用以陆生植物空心菜在水体中形成的生态系为对象,进行了有机废水的治理研究。空心菜在水体中与微生物等形成了以有效的废水处理体系,在降解COD、有机氨氮方面,取得了较好的效果。在曝气条件下,进料COD浓度为1300mg/LCOD的条件下,COD降解率达90%以上,COD最大处理能力达10.56gCOD(L-1(d-1。无机氨氮降解率达94%,有机氨氮降解率达73%以上。