减氮施肥对春玉米-晚稻生产系统碳足迹的影响

随着对气候变化和粮食安全的的日益认识,低碳农业引起了人们的广泛关注.低碳农业的研究需要综合考虑作物产量和温室气体排放,改进氮肥管理可能有助于减缓作物生产系统的温室气体排放,同时实现对作物稳产甚至高产的需求.本试验利用生命周期法研究了不同施氮量(150、225、300 kg N·hm^-2)对春玉米-晚稻轮作系统碳足迹的影响.结果表明: 随着氮肥用量增加,两季作物生产过程中温室气体和碳足迹增加.在春玉米生产过程中,氮肥生产和施用引起的温室气体排放对碳足迹贡献最大,占36.2%～50.2%;而在晚稻生产中,甲烷的排放贡献最大,占42.8%～48.0%,并且随氮肥用量增加甲烷排放增加.当氮肥施用量减少25%(225 kg N·hm^-2)和50%(150 kg N·hm^-2)时,春玉米生产的温室气体排放分别下降了21.9%和44.3%,碳足迹分别下降了20.3%和39.1%;晚稻生产的温室气体排放分别下降了12.3%和20.4%,碳足迹分别降低了13.7%和16.7%.氮肥减量对春玉米产量无显著影响,而晚稻产量在225 kg N·hm^-2施肥量下最高.因此,春玉米氮肥用量降低至150 kg N·hm^-2和晚稻氮肥用量降低至225 kg N·hm^-2不仅能够保持作物高产,而且还能大幅度降低作物系统的碳足迹.     

节水轻简栽培模式下增密减氮对双季稻田温室气体排放的影响

为了明确节水轻简栽培模式下增密减氮对双季稻田温室气体排放的影响,以陆两优996(早稻)和丰源优299(晚稻)为材料,使用密闭静态箱法收集温室气体,监测早晚稻不同增密减氮组合CH₄和N₂O的排放动态,探讨不同增密减氮措施对早晚稻田CH₄和N₂O的累积排放量、全球增温潜势(GWP)、排放强度(GHGI)的影响。结果表明: 不同增密减氮组合间的CH₄、N₂O累积排放量差异显著。与对照(CK)相比,增密减氮组合IR₂(早稻施氮量为86.4 kg·hm^-2,密度为36万穴·hm^-2;晚稻施氮量为108 kg·hm^-2,密度为32万穴·hm^-2)的CH₄累积排放量、GWP、GHGI两季平均分别降低了50.8%、37.3%、42.9%;早稻IR₂的N₂O累积排放量最低,降低了33.7%,晚稻以IR₁(早稻施氮量为103.2 kg·hm^-2,密度为32万穴·hm^-2;晚稻施氮量为129 kg·hm^-2,密度为28万穴·hm^-2)的N₂O累积排放量最低,降低了94.9%;稻田周年温室效应(总GWP、GHGI)仍以IR₂最低。与其他增密减氮处理相比,早晚氮肥均减少28.0%、早稻密度增加28.6%、晚稻密度增加33.3%(IR₂)既可保证高产,又可减少温室气体排放。     

三江平原小叶章湿地温室气体排放及其对模拟氮沉降的响应

利用黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原湿地生态定位研究站内的长期模拟氮沉降试验平台,采用静态箱-气相色谱法,设置低氮(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1)处理,以及对照(0 kg N·hm^-2·a^-1),测定小叶章湿地温室气体排放通量及其相关环境因子,研究三江平原小叶章湿地温室气体排放对氮沉降的响应.结果表明: 低氮和高氮输入均显著增加了温室气体的排放通量,低氮和高氮处理使CO₂排放通量增加47.5%和47.9%,CH₄排放通量增加76.8%和110.1%,N₂O排放通量增加42.4%和10.6%.低氮输入改变了N₂O排放的季节动态,但对CO₂和CH₄排放的季节动态没有显著影响,高氮处理对3种气体排放的季节动态均未造成影响.CO₂排放通量和CH₄排放通量均与土壤温度呈显著正相关,而影响N₂O排放的因素较为复杂,未与土壤温度出现显著的相关关系.     

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO2和N2O排放的影响

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.     

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO2和N2O排放的影响

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.     

不同供氮量对二月兰产量、土壤无机氮残留及氮平衡的影响

研究华北冬绿肥二月兰对不同供氮水平的响应特征,确定实现绿肥高产高效的土壤适宜供氮量,可为华北集约化农田最大化发挥绿肥生态效应和优化春玉米/冬绿肥轮作体系氮素管理提供理论依据和技术参考.选取多年不施肥试验地设置供氮梯度试验,研究了不同供氮水平对冬绿肥二月兰翻压前地上部生物量累积、氮素吸收、土壤无机氮残留和冬绿肥季土壤氮素平衡的影响.结果表明: 在土壤无机氮含量较低(0～90 cm土层15 kg·hm^-2)条件下,施氮显著提高二月兰生物量和吸氮量.其中,施氮90 kg·hm^-2处理表现最高,绿肥生物量(干质量)和吸氮量分别为2031.0和42.0 kg·hm^-2;土壤无机氮残留量随施氮量增加而增加,且在施氮量高于60 kg·hm^-2后呈现快速增加趋势;随施氮量增加二月兰生长季的表观氮平衡表现出由亏缺到盈余的变化特征,在施氮量为60～90 kg·hm^-2条件下氮收支基本平衡.土壤供氮量(绿肥播前0～90 cm土壤无机氮含量与施氮量之和)与二月兰生物量、吸氮量和绿肥翻压前土壤无机氮含量的关系可以分别用二次、线性加平台和指数方程进行模拟,依据模型计算二月兰生物量最高值(2010 kg·hm^-2)时的播前土壤供氮量和绿肥翻压前土壤无机氮残留量分别是136和78 kg·hm^-2;而在二月兰吸氮量最高值40 kg·hm^-2时,二月兰生物量为1919 kg·hm^-2,相当于最高生物量的95%,绿肥翻压前土壤残留无机氮降低至57 kg·hm^-2,与之对应的播前土壤供氮量为105 kg·hm^-2,该值与目前华北地区优化施氮下玉米收获后土壤残留无机氮推荐含量(100 kg·hm^-2)基本相当.综合考虑绿肥的农学和环境效应,春玉米/冬绿肥轮作体系中二月兰播前土壤供氮量应控制在100～105 kg·hm^-2.     

不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤N2O排放的影响

为减少土壤N₂O排放,提高作物氮素利用,采用田间试验法研究了不同氮肥用量喷涂一定比例的吡啶(0、180、270、360 kg N·hm^-2)对夏玉米生育期内土壤N₂O排放和氮素表观损失、籽粒产量及氮素利用的影响.结果表明:不同氮肥用量下喷涂吡啶的土壤N₂O排放主要集中在播种-苗期和拔节-抽雄期,基肥和追肥后均会出现显著的土壤N₂O排放通量高峰.随氮肥用量增加,玉米产量不断增加,但270和360 kg N·hm^-2间无显著差异,2种施氮量下的玉米分别净增收5209和5426元·hm^-2.与不施氮肥比,各施氮处理下的玉米籽粒吸氮量提高幅度为109.6%～134.1%.各处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率均以氮肥喷涂吡啶270 kg N·hm^-2较大,而土壤氮素表观损失较小.氮肥喷涂吡啶在270 kg N·hm^-2时玉米增产增收,氮肥利用效率较高,土壤N₂O排放和氮素表观损失较少,是一种较为合理的氮肥调控施用技术.     

不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤N2O排放的影响

为减少土壤N₂O排放,提高作物氮素利用,采用田间试验法研究了不同氮肥用量喷涂一定比例的吡啶(0、180、270、360 kg N·hm^-2)对夏玉米生育期内土壤N₂O排放和氮素表观损失、籽粒产量及氮素利用的影响.结果表明:不同氮肥用量下喷涂吡啶的土壤N₂O排放主要集中在播种-苗期和拔节-抽雄期,基肥和追肥后均会出现显著的土壤N₂O排放通量高峰.随氮肥用量增加,玉米产量不断增加,但270和360 kg N·hm^-2间无显著差异,2种施氮量下的玉米分别净增收5209和5426元·hm^-2.与不施氮肥比,各施氮处理下的玉米籽粒吸氮量提高幅度为109.6%～134.1%.各处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率均以氮肥喷涂吡啶270 kg N·hm^-2较大,而土壤氮素表观损失较小.氮肥喷涂吡啶在270 kg N·hm^-2时玉米增产增收,氮肥利用效率较高,土壤N₂O排放和氮素表观损失较少,是一种较为合理的氮肥调控施用技术.     

沟灌水氮耦合对毛白杨林木生长及水氮吸收利用的影响

为探索沟灌水氮耦合对幼年生毛白杨林木生长及水氮吸收利用的影响,以4年生砂地三倍体毛白杨为对象,研究3个灌溉水平(W₂₀、W₃₃、W₄₅,即沟渠正下方40 cm土壤水势分别达到-20、-33和-45 kPa时灌溉),4个施N水平(N₁₂₀、N₁₉₀、N₂₆₀、N₀,即施肥量为120、190、260和0 kg·hm^-2·a^-1)和自然条件(对照,CK)下幼年生毛白杨林木生长和水氮吸收利用规律,并结合林木生长状况,分析4年生三倍体毛白杨的最佳沟灌水氮耦合策略。结果表明:W₂₀N₁₂₀(高水低肥;土壤水势-20 kPa,施N量120 kg·hm^-2·a^-1)处理对三倍体毛白杨的林地生产力提升最为显著,其林地生产力最高可达33.37 m³·hm^-2·a^-1,仅有树高和总株生物量受到水氮耦合交互作用的显著影响。增加灌溉量或施N量都会提高林木吸氮量,但吸氮量主要受施N量影响;W₂₀N₂₆₀处理总株吸氮量最高,达112.17 kg·hm^-2·a^-1,较CK增加74.0%。各处理中,W₂₀N₁₂₀氮吸收效率和氮肥偏生产力最高,且显著高于其他处理,其总株、地上部、地下部氮吸收效率可达36.8%、28.5%、6.4%,总株氮肥偏生产力可达221.4 kg·kg^-1。不同水氮耦合处理灌水量对灌溉水的利用效率影响显著,其中,W₄₅N₂₆₀灌溉水利用效率最高,达13.66 g·kg^-1;而W₂₀N₁₂₀吸水量和水吸收效率最高,分别为13268.28 t·hm^-2和129.4%。为达到较大的收益,在三倍体毛白杨的幼年生长期间,应保持充足的水分灌溉(-20 kPa)和相对偏低的施氮量(120 kg·hm^-2·a^-1)促进幼年生毛白杨的生长发育。     

不同氮肥对东北春玉米农田温室气体周年排放的影响

为探明不同氮肥条件下高纬度农田土壤的温室气体排放特性,采用静态箱-气相色谱法研究了常规施氮(CN)、施用缓释肥(SLN)、尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂(NIUI)、不施氮肥(NN)对东北春玉米农田土壤温室气体排放的影响.结果表明: CN、SLN和NIUI处理产量分别为9618、9376和9645 kg·hm^-2.与CN处理相比,SLN促进了玉米生长季土壤N₂O的排放,降低了非生长季土壤N₂O的排放;NIUI处理N₂O累积排放量比CN降低了39.0%;各处理土壤CO₂周年累积排放通量无显著差异;东北春玉米田是大气中CH₄的弱汇,NIUI处理较CN促进了玉米生长季土壤对CH₄的吸收.综上,尿素添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以在实现玉米高产的同时有效减少土壤温室气体排放.     

模拟氮沉降对长白山岳桦林下草本植物和土壤肥力的短期影响

选取长白山岳桦林中的岳桦-蟹甲草群落（Comm.Betula ermanii-Parasenecio forrestii）、岳桦-藜芦群落（Comm.Betula ermanii-Veratrum nigrum）和岳桦-小叶章群落（Comm.Betula ermanii-Deyeuxia purpurea）开展野外模拟氮沉降实验,采用野外原位模拟实验方法,设置对照（0 kg·hm^-2·a^-1）、低氮（30 kg·hm^-2·a^-1）、中氮（50 kg·hm^-2·a^-1）和高氮（100 kg·hm^-2·a^-1）4个氮处理水平,测定草本植物生长状况和土壤肥力,研究岳桦林下草本层植物和土壤肥力对氮沉降的短期响应。结果显示：（1）岳桦林下草本植物随氮沉降量的增加而加速生长,小叶章对氮沉降的响应较为敏感,藜芦次之,蟹甲草最弱;（2）氮添加造成林下土壤肥力发生变化,有机质含量下降,特别是岳桦-小叶章群落下的土壤有机质含量下降最明显;土壤总氮和速效氮含量增大,岳桦-蟹甲草群落下的土壤总氮和速效氮增加最多;土壤总磷和速效磷含量减小,岳桦-小叶章群落下的土壤总磷和速效磷含量的减少最多。本研究结果表明氮添加在短期内会促进长白山岳桦林下草本植物生长,尤其是小叶章的生长,加快土壤有机质的分解和磷的释放,逐步改变土壤肥力并反馈给植物,促使其进一步变化。     

不同颜色地膜与种植密度对春玉米干物质积累和产量的影响

为了探讨东北雨养区不同颜色地膜覆盖与种植密度对春玉米干物质积累和产量的影响机制,以良玉99为试验材料,设置3种覆盖处理(裸地、无色透明地膜和黑色地膜覆盖)和5个种植密度(60000、67500、75000、82500和90000株·hm^-2)完全组合的田间小区试验,对春玉米水热效应、干物质积累和产量性状等进行分析.结果表明: 黑膜覆盖明显提高拔节后玉米干物质积累量和生物量,其生物量较其他处理增加3.2%～8.2%;成熟期生物量随着种植密度的增加先增大后减小,以82500株·hm²最大,较其他密度处理增加5.2%～28.3%.无色透明地膜覆盖处理的前期平均土壤温度较其他处理分别提高0.4～2.7 ℃,加快了生育进程,提高了玉米茎叶干物质转运量(T)、转运率(TE)和对籽粒产量贡献率(TC);叶和茎+叶干物质的T、TE和TC均以60000株·hm^-2密度处理最大,而茎干物质转运效果以75000株·hm^-2最优.在抽穗期,黑膜处理的耗水量和日耗水强度最大,分别较其他处理增加10.6%～14.9%和10.6%～24.5%;耗水量和日耗水强度均以90000株·hm^-2密度处理最大,较其他处理分别高6.8%～15.7%和7.0%～20.0%.黑膜和82500株·hm^-2密度处理组合明显提高了玉米的水分利用效率,较其他处理增加了4.6%～40.9%,其产量较其他处理增加3.0%～39.7%.在抽穗期,玉米茎叶干物质量与玉米产量和产量构成要素的相关性最大;茎叶干物质量每减少1 kg·hm^-2,群体产量下降约0.79 kg·hm^-2;茎叶干物质量每降低10%,产量下降10%左右.在增加种植密度的基础上,采用黑色地膜覆盖可以增加春玉米干物质积累量、提高春玉米产量和水分利用效率.     

不同覆膜集雨种植方式对旱地玉米叶绿素荧光特性、产量和水分利用效率的影响

于2007-2012年在黄土旱塬采用田间试验,比较了双垄面全膜覆盖沟播、双垄面半膜覆盖沟播、垄盖膜际播种和露地平播下,玉米叶绿素荧光动力学参数、产量和水分利用效率的差异.结果表明： 全膜双垄沟播玉米叶片荧光产量(F_o)、最大荧光(F_m)、PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、光适应状态下PSⅡ反应中心完全开放时的荧光强度(F)、光适应状态下
PSⅡ反应中心完全关闭时的荧光强度(F_m′)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)、叶绿素荧光光化学猝灭(q_P)、非光化学猝灭(q_N)等玉米叶片叶绿素荧光参数日变化值均高于对照(露地平播),1-q_P值低于对照,在13:00时,全膜双垄沟播处理叶绿素荧光参数值与对照差异显著,依次较对照增加5.3%、56.8%、10.7%、36.3%、23.6%、56.7%、64.4%、45.5%、23.6%,1-q_P值较对照低55.6%.无论是在干旱、平水、丰水年份,还是冰雹灾害年份,全膜双垄沟播产量和水分利用效率均最高.2007-2012年6年间全膜双垄沟播平均产量和水分利用效率分别为12650 kg·hm^-2和40.4 kg·mm^-1·hm^-2,分别比对照提高57.8%和61.6%,显著高于双垄面半膜覆盖沟播和垄盖膜际播种.表明全膜双垄沟播显著提高了玉米叶片光能转化效率,提升了旱作区玉米的生产能力,是进一步挖掘降水利用潜力和高产田创建的有效途径.     

水肥互作对滴灌玉米氮素吸收、水氮利用效率及产量的影响

优化水、氮供应是实现作物高产与水肥资源高效利用的有效途径.本文研究了田间试验条件下,水(4500、6750、9000 m³·hm^-2)、氮(0、225、330、435、540 kg·hm^-2)互作对高密度(≥105000 株·hm^-2)滴灌玉米干物质积累、氮素吸收及产量的影响.结果表明: 玉米干物质积累与吸氮量均随灌溉和施氮水平的增加明显升高,当施氮量大于435 kg·hm^-2和灌溉量大于9000 m³·hm^-2时则呈减少趋势.完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为W₆₇₅₀(36359 kg·hm^-2)>W₉₀₀₀(35077 kg·hm^-2)>W₄₅₀₀(33451 kg·hm^-2),施氮对玉米吸氮量的变化表现为N₄₃₅(459.9 kg·hm^-2)>N₅₄₀(458.1 kg·hm^-2)>N₃₃₀(416.3 kg·hm^-2)>N₂₂₅(351.3 kg·hm^-2),N₄₃₅比N₃₃₀、N₂₂₀分别升高9.1%、32.7%,N₅₄₀比N₄₃₅降低0.6%.在施氮量0～435 kg·hm^-2范围内,玉米最大氮素吸收速率随施氮量增加而升高,在施氮量为435 kg·hm^-2时达最大(6.57 kg·hm^-2·d^-1).灌水与施氮均可显著增加玉米产量、穗粒数和穗粒质量,二者有明显的正交互作用,且以氮为主效应.在施氮0～435 kg·hm^-2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;灌溉水分生产率随施氮量升高而增加,随灌水量增加而明显下降,灌溉定额为4500～6750 m³·hm^-2时,灌溉水分生产率可达2.57～3.80 kg·m^-3.玉米最高产量18072 kg·hm^-2的施氮量为567.0 kg·hm^-2.最佳经济施氮量为427.9～467.7 kg N·hm^-2时,玉米产量在17109～17138 kg·hm^-2,氮素偏生产力和氮肥利用率分别达122 kg N·hm^-2和45.0%.水氮一体化施肥可实现滴灌玉米高产协同水、氮利用效率的共同提高.     

秸秆还田配施氮肥对土壤水肥状况和玉米产量的影响

本文主要围绕宁夏中部干旱区土壤贫瘠、肥力低下等问题开展研究.在玉米秸秆全量(9000 kg·hm^-2)还田条件下,设3种纯氮施用水平(150、300、450 kg·hm^-2),以秸秆还田不施氮肥处理为对照,研究秸秆还田配施氮肥对土壤水肥状况和玉米产量的影响,以探寻该区秸秆还田条件下氮肥的合理用量.结果表明: 在玉米生育中后期,施纯氮300和450 kg·hm^-2处理使0～100 cm 层土壤贮水量分别较对照显著提高10.1%和9.0%;施纯氮300 kg·hm^-2处理改善土壤肥力效果最优,其土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较对照提高12.8%、31.6%、11.6%、20.6%、74.2%.玉米籽粒以施纯氮300和450 kg·hm^-2处理增产效果最佳,分别较对照增产32.1%、23.7%.施纯氮300和450 kg·hm^-2处理的纯收入分别较对照提高31.8%和16.8%.在宁夏中部干旱区,秸秆还田配施适量氮肥可改善土壤水肥状况,实现玉米增产增收.试验以秸秆还田配施纯氮300 kg·hm^-2效果最为显著.     

模拟氮、硫沉降对华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解速率的影响

2013年4月-2014年4月,采用凋落叶分解袋法,研究了华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解速率对低氮(LN, 50 kg N·hm^-2·a^-1)、高氮(HN, 150 kg N·hm^-2·a^-1)、低硫(LS, 200 kg S·hm^-2·a^-1)、高硫(HS, 400 kg S·hm^-2·a^-1)、低氮低硫(LNLS)、高氮低硫(HNLS)、低氮高硫(LNHS)和高氮高硫(HNHS)沉降的响应.结果表明: 氮、硫沉降1年后各处理的凋落叶质量残留率为57.0%～70.7%,凋落叶分解50%和95%的时间分别为1.47～2.08年和6.33～9.01年;氮沉降对凋落叶分解速率的影响不显著;LS显著提高了凋落叶分解速率,HS显著降低了凋落叶分解速率;LNHS和HNHS显著降低了凋落叶分解速率,LNLS和HNLS对凋落叶分解速率的影响不显著.氮、硫复合沉降对凋落叶分解速率的交互作用显著,且氮沉降与低硫复合沉降间存在拮抗作用,氮沉降与高硫复合沉降间存在协同作用.可见,硫沉降和模拟氮、硫复合沉降影响了华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解速率,进而影响了凋落叶的分解过程.     

不同种植模式对西南坡地水土保持及作物产值的影响

通过3年定位监测试验研究了小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖、小麦/玉米/大豆半程免耕半程秸秆覆盖、小麦/玉米/大豆全程翻耕不覆盖秸秆和小麦/玉米/甘薯全程翻耕不覆盖秸秆4种不同种植模式对西南坡地水土保持、土壤肥力及作物产值的影响.结果表明：在水土保持方面,小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖模式的3年平均土壤侵蚀量和地表径流量最低,分别为1189 kg·hm^-2和215 m³·hm^-2,显著低于其他处理,比小麦/玉米/甘薯全程翻耕不覆盖秸秆模式分别低10.6%和84.7%.在土壤肥力方面,3种小麦/玉米/大豆模式都能增加土壤有机质、全氮、速效钾和碱解氮含量,以小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖模式增加幅度最大,分别增加15.7%、18.2%、55.2%和25.9%,显著高于其他模式,小麦/玉米/大豆半程免耕半程秸秆覆盖模式次之,小麦/玉米/甘薯全程翻耕不覆盖秸秆模式最低.在作物产值方面,以小麦/玉米/大豆全程免耕全程秸秆覆盖模式的3年平均总产值和纯收入最高,分别为18809元·hm^-2和12619元·hm^-2,比其他几个处理分别增加2.2%～20.6%和3.8%～32.9%,总体效益最好.总之,小麦/玉米/大豆模式比传统的小麦/玉米/甘薯模式能更好地保持水土,减少土壤侵蚀量和地表径流量,增加土壤肥力和作物产值.     

杉木、木荷纯林及其混交林凋落物量和碳归还量

2005年5月-2007年4月,研究了福建省建瓯市水土保持科教园内19年生杉木人工林、木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量和碳归还量.结果表明：3种人工林的年均凋落物量分别为2470.85、4171.96和4285.99 kg·hm^-2·a^-1,不同人工林中凋落物均以落叶为主,占林分年总凋落量的68.62%～87.26%.杉木人工林凋落物量在每年的4-5月、7月和12月出现3次较大峰值,而木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量的峰值仅出现在每年的3月份.与人工纯林相比,混交林促进了阔叶树种的单株凋落物量增加,但抑制了针叶树种的凋落物量.落叶是3种人工林凋落物碳归还的主体,人工林碳年归还总量大小顺序与年均凋落量相同,其中杉-荷混交林最高(2.12 t·hm^-2·a^-1),杉木人工林最低(1.19 t·hm^-2·a^-1).与针叶和阔叶人工纯林相比,针阔混交林的凋落量大、碳归还量高,具有良好的碳吸存能力.     

绿洲灌区典型种植模式的水热利用与碳排放和能值分析

合理的种植模式可以提高资源利用效率,降低农业生产的生态环境风险,实现资源节约和增产增效的目的.本文运用能值分析的理论和方法,从资源利用、碳排放、经济效益、能值自给率和净能值产出率等方面对干旱灌区典型种植模式的生产效应进行综合分析与评价,以期为建立减投、减排、高产高效、可持续农田高效生产模式提供理论与实践依据.结果表明:集成免耕秸秆覆盖还田及地膜再利用的高效间作生产模式(NTSI)具有明显的增产效应,与地方传统间作(CTI)和单作玉米(CTM)相比,分别增产13.5%～16.9%和13.8%～17.1%.NTSI较CTI模式水分利用效率和光能利用率分别提高12.4%～17.2%和6.1%～8.1%.高效NTSI模式可降低系统碳排放、提高碳排放效率,与CTI和CTM相比,碳排放总量分别降低618～895和1804～2002 kg·hm^-2,降低幅度分别为12.1%～16.4%和28.6%～31.0%;相反,碳排放效率分别提高29.3%～40.1%和58.9%～71.4%.高效NTSI模式具有明显的资源减投潜力,与CTI和CTM相比,总投入分别降低1424～1431和501～1547 元·hm^-2,减投比例分别为12.6%～13.6%和4.9%～14.6%;总产值分别提高11.2%～11.8%和24.4%～36.3%(增加4309～4603和8439～11057元·hm^-2);纯收益分别增加19.6%～22.4%和40.1%～57.7%(增多5740～6027和9544～11558元·hm^-2).因而,NTSI模式具有较高的产投比和单方水效益,与CTI和CTM相比,产投比分别提高27.9%～29.0%和40.5%～45.6%;单方水效益提高幅度分别达到19.9%～23.2%和27.7%～39.3%.高效NTSI模式能值自给率达到57.2%,较CTI和CTM生产模式分别提高4.0%和12.2%,NTSI模式净能值产出率达到0.173,较CTI高10.0%,但比CTM低11.7%.从资源利用、碳减排、经济效益、可持续发展角度综合考虑,集成免耕秸秆覆盖还田及地膜两年利用的高效小麦间作玉米模式具有较高的经济活力,农业系统整体功能较好,运转效率较高,能值回报率较高,是适用于干旱绿洲灌区的资源减投、减排、高产高效的种植模式.     

大气CO2浓度增加与氮肥对棉花生物量、氮吸收量及土壤脲酶活性的影响

试验设置半开顶式CO₂人工气候室,研究了不同CO₂浓度处理(360、540 μmol·mol^-1)与施氮(N)量(0、150、300 和450 kg·hm^-2)对棉花干物质的积累与分配、氮素吸收量及土壤脲酶活性的影响.多样性指数和主成分分析表明: 各施N水平下,CO₂浓度增加下棉花蕾、茎、叶和整株的总干物质积累量显著增加;2个CO₂浓度下,300 kg·hm^-2-N (N₃₀₀)处理棉花蕾、茎、叶、根及整株干物质量显著高于其他3个N肥处理,合理的氮肥施用可显著提高棉花干物质积累量.棉花蕾和茎的氮素吸收量受CO₂浓度影响显著,与360 μmol·mol^-1CO₂浓度相比,CO₂浓度为540 μmol·mol^-1条件下蕾和茎的氮含量显著增加,其中N₃₀₀处理下蕾的氮含量最高,N₁₅₀和N₃₀₀处理茎的氮含量高于N₀和N₄₅₀处理;叶的氮素吸收量受CO₂和N的交互作用影响显著,在N₀、N₁₅₀、N₃₀₀处理下,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下叶的氮含量增加;棉花根的氮素吸收量受施N的影响显著,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下根的氮含量随着施N量的增加显著增加.总体上,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下棉花的氮素吸收量高于360 μmol·mol^-1 CO₂浓度,各CO₂和N组合处理下,棉花各器官的氮素积累量蕾铃最高,叶片居中,其次是茎秆,根系最低.各施N水平下,两个土层的土壤脲酶活性随着CO₂浓度升高而显著增加;不同CO₂浓度处理下,0~20 cm土层土壤脲酶活性随着施N量的增加而增加,20～40 cm土层N₃₀₀处理下的土壤脲酶活性高于其他N肥处理;CO₂和N互作下,0~20 cm土层土壤脲酶活性的平均值显著高于20~40 cm土层.大气CO₂浓度为540 μmol·mol^-1、氮肥施用量为300 kg·hm^-2可显著提高棉花干物质积累量和氮素吸收量.