摘要:

生物炭的利用近年来是农田土壤固碳减排研究中的热点.本研究通过在冬季稻田养鸡, 结合生物炭添加, 采用箱式法结合温室气体分析仪定量测定冬季稻田和双季稻期间土壤 CO2和 CH4排放通量, 分别估算冬季稻田和双季稻期间土壤 CO2和 CH4排放总量, 评估生物炭和鸡粪添加对土壤碳排放的影响.结果表明, 鸡粪还田处理显著提高了土壤 CO2的排放, 冬季稻田和水稻生育期排放量分别达9935.39 kg·hm-2和27756.34 kg·hm-2, 比对照增加58.7倍(P<0.01)和56%(P<0.05); 生物炭添加处理冬季稻田和水稻生育期CO2累积排放量比对照高12.3倍(P<0.01)和41%(P<0.05).鸡粪还田处理下冬季稻田和水稻生育期稻田的CH4排放量均显著高于其他处理; 而生物碳添加对冬季稻田 CH4排放无显著影响, 但显著降低了水稻生育期稻田的 CH4排放.鸡粪还田配施生物炭处理也显著提高了稻田土壤 CO2的排放.冬季稻田时, 鸡粪还田配施生物炭土壤 CO2累积排放量显著高于鸡粪还田处理; 而水稻生育期时, 鸡粪还田配施生物炭处理下土壤 CO2累积排放量显著低于鸡粪还田处理.鸡粪还田下添加生物碳可以降低因鸡粪还田引起的 CH4排放增加的效应.总之, 鸡粪原位还田显著增加了冬季稻田和水稻生育期稻田的 CO2和 CH4排放; 无论是冬季稻田还是水稻生育期, 生物炭的添加都降低了土壤 CH4的排放, 且生物炭添加后期有抑制土壤 CO2排放的作用.因此, 从更长的时间尺度来看,生物炭施入土壤有利于土壤固碳减排.

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以三峡库区消落带生境和非消落带生境生长的狗牙根(XC、FC)为试验材料,研究了不同生境狗牙根经不同深度水淹胁迫后,植株根际土壤酶活性和土壤肥力状况.结果表明:未淹对照植株根际土壤的蔗糖酶活性明显大干不同深度淹水处理,说明淹水处理不能给植物提供与未淹对照同样多的营养源;FC根际土壤的脲酶和酸性磷酸酶活性都较XC的高;淹水处理后,FC根际土壤的全氮含量明显低于XC;淹水前FC根际土壤的全磷含量明显高于XC,表明在未进行淹水处理之前的生长时期,XC可能较FC利用更多的土壤营养进行生长,储备更多的能量,从而为淹水期间植株提供能量供应,为增强其耐淹能力奠定较好的能量基础.以上结果说明不同生境狗牙根在不同水淹胁迫下,植株根际土壤酶活性和土壤肥力的变化与其耐淹能力有关.

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选取三峡库区自然消落带野生狗牙根(XC)和非消落带野生狗牙根(FC)为研究对象,采用三重复裂区设计试验,主区为两品种,副区为6个不同深度水淹处理(0,1,2,5,10m和15m),分析了各处理植株几种酶活性和碳水化合物含量的变化情况.结果显示:①不同生境狗牙根受深淹胁迫后,丙二醛(MDA)都呈递增趋势,表明狗牙根在深淹胁迫下受到了不同程度的膜脂过氧化伤害,且随胁迫程度的增加受伤害增大.②超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和醇脱氢酶(ADH)活性较对照都有所增加;XC处理POD和SOD的最大值出现在5m深水淹处理,而FC出现在2m深处理,且XC 5米深淹处理GR值较对照和其他处理明显大;各受淹处理地下茎可溶性糖含量和淀粉含量都保持在较高水平.③从抗氧化酶活性和ADH活性的变化规律,以及淹水胁迫下植株的能量代谢情况,初步得出XC与FC都具有一定的耐淹性,且XC较FC具更耐深淹的能力,表明狗牙根作为禾本科植物遗传上具有一定的耐淹性,自然消落带狗牙根因长期生长于水淹胁迫环境,耐淹能力得到了进一步强化.从狗牙根对深淹胁迫的生理响应上,证明狗牙根是宜用于三峡水库消落带植被恢复的物种.

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汉江流域是水土流失与洪涝灾害严重的地区。侵蚀性降雨是剧烈土壤水蚀的原动力，是洪涝灾害的直接致灾因子，因此对汉江流域侵蚀性降雨特征的研究具有重要的实践意义。利用汉江流域及其附近地区47个站点逐日降雨观测资料，采用常规统计学方法计算研究区逐年年降雨量、侵蚀性降雨量以及暴雨量平均值，进而得到降雨特征值逐年距平百分率及变异系数(Cv)，分析了这3个将于特征值之间的相互关系，揭示了汉江流域降雨的时间变化特征。借助于地理信息系统技术，将汉江流域逐年降雨特征值在ARCGIS里采用Kriging方法进行空间插值，得到年均降雨特征值的空间分布，分析了研究区3个降雨特征值的空间分布特征。研究结果表明：1951-2012年汉江流域多年平均降雨量为886 mm，日降雨量≥12 mm的侵蚀性降雨量为614.1 mm，日降雨量≥50 mm的暴雨量为167.6 mm。研究期间内，3个降雨指标均在波动中下降，但下降趋势不显著，没有表现出显著的干湿趋势；年侵蚀性降雨量和年降雨量变化具有显著的一致性，但侵蚀性降雨的变化幅度大于降雨量的变化幅度；年暴雨量的变化特征与年降雨量的变化特征亦相似，但年暴雨量的波动幅度较年侵蚀性降雨量、年降雨量更大。1951-2012年汉江流域年均降雨量、侵蚀性降雨量及年暴雨量在空间上均从东南向西北递减，降雨的异常程度很高。研究结果可增进对汉江流域降雨变化规律的认识，为汉江上游植被生态恢复及中下游的防洪减灾提供参考意见。

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本发明涉及土壤活性养分检测领域，具体公开一种土壤灭菌方法在测定土壤微生物生物量中的应用。所述灭菌方法的步骤如下：(1)采集新鲜土壤过2mm筛，调节土壤含水量至土壤田间饱和持水量的75～85％，得到土壤样品；(2)称取9.0～11.0g所述土壤样品平铺于待加热容器的底部；所述待加热容器为有配套盖子的器皿，且盖子设有透气结构；(3)将待加热容器置于微波炉中加热，使每克土壤样品平均获得750～850焦耳热量。本发明所述灭菌方法既有良好的杀灭微生物效果，又可不破坏土壤原有的有机物性状，微波炉加热灭菌与氯仿熏蒸灭菌法检测得到的土壤碳氮含量结果具有同等的效应，表明该方法灭菌后的土壤碳氮含量与未灭菌的土壤碳氮含量差异同样可反映土壤微生物生物量。

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运用TWINSPAN,flexible beta clustering,DCA,NMDS(non-metric multidimensional scaling)对岳麓山马尾松林群落类型进行划分,并采用Patrick指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数研究群落的物种多样性.结果表明:1)flexible beta clustering和NMDS相结合要优于TWINSPAN和DCA,是比较理想的群落数量分类方法;2)岳麓山马尾松分布于10种群落中,马尾松除了组成较大面积的纯林外,还与其他本土阔叶树种组成6种针阔混交林;3)马尾松纯林物种多样性低,丰富度指数、均匀度指数、多样性指数、优势度指数均为最低值,尤其是草本层物种多样性极低.相比之下,针阔混交林,尤其是马尾松+苦储林物种多样性较高;4)样地中马尾松的重要值与乔木层的各物种多样性指数、与草本层的均匀度指数、优势度指数存在负相关,与灌木层的物种多样性不存在相关关系.

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本发明公开了一种酸化土壤的改良方法。本发明通过在碱性农业废弃物中土壤动物和微生物来改良酸性土壤，是一种物理、化学、生物联合的土壤复合修复技术。本发明利用农闲田堆制茶叶废弃物、牛粪、草木灰等碱性农业废弃物，原料来源广泛，成本低廉，无毒无害，能避免化学修复剂对土壤造成的二次伤害问题。堆置场地选择作物行间、果园林下、冬闲田等农闲田，使农业废弃物得到有效处理，又避免了传统堆肥大量占用地面空间的弊端，并可实现边修复边生产。添加蚯蚓加快了农业废弃物腐熟速度，缓解了传统堆肥堆置时间较长的问题，土壤生物多样性的提高还可有效提高土壤生态系统自身的活力，增强土壤自身抗酸能力，有利于土壤生态系统的可持续发展。

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水淹是植物遭受的主要的非生物胁迫之一.水淹胁迫使植物处于周期或长期的厌氧或缺氧状态,限制植物的需氧呼吸和维持生命活动所需的能量产生,导致土壤还原势的降低和有毒物质的积累,从而对植物的生存构成严重威胁.在长期的进化过程中,一些植物能够忍耐短期或长期的水淹生境而存活下来.目前分析植物感知水淹胁迫的主要途径为感知体内氧浓度的降低和感知体内乙烯浓度的增加.淹水胁迫下植株的适应策略主要包括:1)茎的伸长生长、不定根和通气组织的形成等形态学方面的适应;2)代谢途径的改变,淹水植物主要通过厌氧代谢获得维持生命的能量;3)通过体内乙烯、赤霉素和脱落酸等激素含量水平的改变来调节生理活动或形态、解剖等方面的变化;4)抗氧化酶系统对厌氧胁迫植株体内有毒的活性氧自由基的清除.运用分子生物学和生物信息学等手段找出由水淹胁迫诱导的相关基因并对其进行克隆,繁殖与培育具有耐水淹能力强的植物种类、品种和生态型,将是从事植物抗水淹胁迫研究的科研人员的目标和方向.

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本发明涉及一种提高狗牙根种子萌发率的方法，包括：一、将狗牙根种子在30℃的光照培养箱中晒种3d；二、光照条件下，在20℃培养12h，30℃培养12h，24 h为周期进行循环；三、在步骤二条件下萌发2‑10天，得到萌发的狗牙根种子。本发明方法简单易行、操作简单、效果明显，可以使狗牙根种子的发芽率由未经处理的常温培养的35%提高到变温处理后的95%。

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在系统调查岳麓山现有植被的基础上,通过TWINSPAN、DCA、生态住分析、种群结构分析,并结合历史文献,研究了岳麓山植被的现状与演替.结果表明,经过30年城市公园管理,岳麓山次生植被正在向地带性植被亚热带常绿阔叶林恢复.其主要演替途径为:灌丛或人工林→针阔混交林或常绿阔叶落叶混交林→常绿阔叶林.近顶级或顶级群落以樟树(Cinnamomum camphora)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、栲(Castanopsis fargesii)、石栎(Lithocarpus gluer)等为优势种.马尾松(Pinusmassoniana)种群严重衰退,著名景观植物枫香(Liquidambar formosana)的种群虽表现出一定程度衰退,但仍将作为一种优势种存在较长时期.研究结果建议种植青冈、栲、石栎、木荷(Schima superba)等作为岳麓山林分改造的目标种.