不同施磷量对春油菜产量和土壤磷素平衡的影响

青海省东部春油菜主产区的土壤速效磷含量高、磷肥施用量大、磷肥利用率低。研究不同施磷量对春油菜的生长、磷素吸收和利用、土壤磷素平衡的影响,可为该地区春油菜田养分高效管理提供科学依据,对保障青藏高原农业可持续发展具有重要意义。本研究于2017和2018年在青海省互助县开展了田间试验,设置0、30、60、90、120 kg P₂O₅·hm^-2 5个磷肥施用量,测定了不同处理春油菜的产量、磷素吸收与利用、籽粒含油率等。结果表明: 2017年施磷量60 kg·hm^-2处理的油菜籽粒产量、成熟期地上部磷素累积量和产油量均显著高于不施磷处理,但施磷量超过60 kg·hm^-2后,籽粒产量和产油量不再增加;2018年施磷量对春油菜籽粒产量、成熟期地上部磷素累积量和产油量均无显著影响。两年度的磷肥表观利用率均很低,平均为6.7%。施用磷肥条件下土壤均有不同程度的磷素盈余,施磷量低于60 kg·hm^-2时盈余量较低。综合考虑春油菜产量、产油量、磷肥表观利用率和土壤磷素表观平衡,在青海省东部春油菜区,推荐施磷量为60 kg·hm^-2。     

秸秆覆盖与施磷对四川丘陵旱地土壤磷形态及有效性的影响

为揭示秸秆覆盖配施磷肥下土壤无机磷形态变化规律及磷的有效性,本研究采用二因素裂区设计,主区为秸秆覆盖和不覆盖,副区为3个施磷量(0、75和120 kg·hm^-2),分析秸秆覆盖与施磷条件下四川丘陵旱地紫色土磷吸附-解吸特征、无机磷组分含量及其与有效磷的关系。结果表明: 2018—2020年两个试验年度秸秆覆盖处理比不覆盖处理土壤磷最大吸附量分别显著降低7.7%和7.4%,磷吸附饱和度分别显著增加35.4%和18.6%,土壤易解吸磷分别显著提高21.6%和35.2%,磷最大缓冲容量无显著差异;施磷与不施磷相比,磷最大吸附量和最大缓冲容量显著降低,吸附饱和度显著增加,易解吸磷则随施磷量的增加而增加。两个试验年度秸秆覆盖处理比不覆盖处理磷酸二钙(Ca₂-P)、磷酸八钙(Ca₈-P)和铁磷(Fe-P)含量显著增加,铝磷(Al-P)含量显著降低,闭蓄态磷(O-P)和磷灰石(Ca₁₀-P)含量有降低的趋势;与不施磷相比,施磷则提高了不同无机磷组分含量。与不覆盖处理相比,两个试验年度秸秆覆盖处理土壤有效磷含量分别显著增加23.2%和9.6%,磷活化系数分别显著提高21.3%和8.9%,且土壤有效磷含量和磷活化系数均随施磷量的增加而提高。回归分析表明,无机磷各组分对紫色土有效磷有效性的贡献为Ca₂-P>Fe-P>Al-P>Ca₈-P>Ca₁₀-P>O-P。因此,秸秆覆盖配施磷肥促进了土壤难溶性磷向中等活性或易于作物吸收的磷形态分解和转化,降低土壤对磷素的吸附,促进土壤磷素的解吸,最终提高土壤磷素有效性。综合考虑经济效益,推荐四川丘陵旱地秸秆覆盖配施75 kg·hm^-2磷肥更有利于提高土壤磷素有效性。     

长期施肥条件下西南黄壤旱地有效磷对磷盈亏的响应

以贵州黄壤肥力与肥效长期定位试验为平台,探究有效磷(Olsen-P)与土壤累积磷盈亏、磷肥用量的关系,确定西南黄壤旱地最佳磷肥施肥量,通过Mitscherlich方程模拟作物相对产量对土壤Olsen-P的响应关系,明确西南黄壤旱地的农学阈值.结果表明: 施用磷肥可显著提高土壤Olsen-P含量,不同施磷处理间提升幅度主要与磷肥施用量有关;不施磷处理土壤磷素一直处于亏缺状态,施磷处理土壤磷素有盈余,其中全量有机肥配施全量化肥处理(MNPK)作物吸磷量和磷素盈余量最高,同等施磷水平下,与单施化肥处理(NPK)相比,有机肥配施化肥处理(1/4 M +3/4 NPK、1/2 M +1/2 NPK)更能促进作物对磷素的吸收,提高磷素累积利用率.土壤累积磷盈亏与土壤Olsen-P增量呈显著直线相关关系(P<0.05),土壤中磷素每盈余100 kg·hm^-2,MNPK、1/4 M +3/4 NPK、1/2 M +1/2 NPK、NPK处理Olsen-P分别增加16.4、13.0、21.4、5.6 mg·kg^-1,有机肥与化肥配施能有效增加土壤Olsen-P含量.西南黄壤旱地Olsen-P的农学阈值为22.4 mg·kg^-1;土壤每年磷盈亏和Olsen-P含量与磷肥施用量呈极显著正相关关系(P<0.01),磷肥用量(纯P)为每年33.3 kg·hm^-2时,土壤磷盈亏呈持平状态,Olsen-P农学阈值对应的施肥量(纯P)为每年45.9 kg·hm^-2.西南黄壤旱地Olsen-P含量主要与施磷水平有关,当年施磷量为45.9 kg·hm^-2时可获得最佳的作物产量,磷肥利用率高;当年施磷量高于45.9 kg·hm^-2时,作物产量对磷肥用量无响应,大量磷素累积在土壤中,增加了磷素的环境流失风险.西南黄壤旱地长期施用有机肥处理单位累积磷盈余量提升土壤Olsen-P的速率大于单施化学磷肥处理.     

长期施磷对玉米-小麦轮作系统作物产量和磷素吸收及土壤磷积累的影响

本研究利用位于河北省保定市的7年田间定位试验,探讨了4个磷水平(不施磷、70%优化施磷、优化施磷、130%优化施磷)对玉米-小麦轮作系统作物产量的影响,分析了作物磷素吸收和磷肥利用效率以及土壤磷盈亏的变化。结果表明: 长期(7年)施磷能够显著提高玉米和小麦产量及磷素吸收量,且玉米和小麦产量与磷素吸收量随着施磷量的增加均呈现先上升后下降的抛物线变化趋势。各施磷水平下玉米季磷肥利用率高于小麦季,小麦季磷肥累积利用率呈现下降趋势,下降速率表现为优化施磷>70%优化施磷>130%优化施磷;玉米季磷肥累积利用率均呈现上升趋势,上升速率表现为优化施磷>70%优化施磷>130%优化施磷。长期不施磷条件下土壤表观磷盈亏量和累积磷盈亏量都表现为亏缺状态,施磷条件下土壤磷表现为盈余,且施磷量越高,累积年限越长,土壤磷盈余量越高。河北潮土在秸秆还田条件下小麦施磷量在105～150 kg·hm^-2,玉米施磷量在63～90 kg·hm^-2时,既能保证作物高产,又能使磷肥利用率保持在较高水平,减少磷素在土壤中的累积,降低环境风险。     

施磷量与施磷深度对玉米-大豆套作系统磷素利用率及磷流失风险的影响

为充分发挥间套作种植体系磷素高效利用优势、降低土壤磷素流失,采用田间试验分析了3种施磷(P_2O_5)水平(CP:168 kg·hm^-2;RP_1:135 kg·hm^-2;RP_2:101 kg·hm^-2)与3个施磷深度(D_1:集中施在距离地面5 cm处;D_2:集中施在距离地面15 cm处;D_3:于距离地面5、15 cm处各施一半)处理下玉米-大豆套作系统作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷与速效磷含量、磷吸附-解吸特征,以期为优化西南玉米-大豆套作系统磷素管理提供理论依据.结果表明:与对照不施磷处理(P_0)相比,各施磷处理显著增加了作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷和速效磷含量.相同施肥深度下,处理RP_1与CP相比,作物籽粒产量差异不显著,但显著提高了植株地上部吸磷量,因此RP_1处理的磷素表观利用率显著高于CP处理.相同施磷量下,不同施磷深度间比较,作物地上部生物量、籽粒产量、植株吸磷量、土壤全磷和速效磷含量均以D_2处理最高.依据土壤磷的吸附-解吸特征参数可知,当施磷深度为D_2、施磷量为RP_1时,土壤对磷的固持能力最强,在降低磷素流失上表现出较强优势.因此,玉米-大豆套作系统中适当减少磷肥施用量和加大磷肥施用深度在保证作物产量的同时,有利于提高磷素利用率,减少土壤磷流失.     

秸秆不同还田方式对棕壤N_2O排放和土壤理化性质的影响

通过田间试验,采用静态箱-气相色谱法研究秸秆炭化还田和直接还田对棕壤旱田氧化亚氮(N2O)排放和相关土壤理化性质的影响。试验设单施化肥(对照CK)、化肥+玉米秸秆直接还田(CS)、化肥+玉米秸秆炭化还田(BC)3个处理,各处理均施用等量化肥。结果表明:(1)各处理土壤N2O排放量差异显著,表现为CKCSBC,BC和CS处理分别比CK降低38.9%和24.0%;(2)BC处理N2O排放强度显著降低,分别比CS和CK处理降低35.0%和39.2%,而CS与CK处理N2O排放强度差异不显著;(3)CS和BC处理均可显著降低土壤容重和氨氧化潜势,增加土壤p H、速效钾和有机碳含量;(4)相关分析结果表明,N2O排放量与土壤温度、土壤容重和氨氧化潜势均呈显著正相关,与土壤p H、硝态氮含量和土壤有机碳含量呈负相关。     

秸秆及秸秆黑炭对小麦养分吸收及棕壤酶活性的影响

通过小麦盆栽试验,研究了玉米秸秆及其秸秆黑炭施加对小麦养分吸收利用和棕壤酶活性的影响。试验设对照(CK),黑炭(B),秸秆还田(S),尿素(U),尿素+黑炭(UB)及尿素+秸秆还田(US)6个处理,各处理3次重复。结果表明:无氮肥施入下,B处理较CK和S处理籽粒产量显著提高99.4%和77.7%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高94.1%—140.9%,55.4%—66.3%和53.1%—72.6%;有氮肥施入下,UB和US处理较U处理提高籽粒产量8.2%—8.8%,小麦地上部氮、磷、钾吸收累积量分别显著提高14.3%—27.8%,19.6%—30.9%和24.4%—40.9%。秸秆及秸秆黑炭施加处理的氮素利用率显著提高21.4%—41.7%。黑炭施加显著提高土壤中有机碳、NH+4-N、NO-3-N和速效钾含量;在施氮条件下,秸秆还田显著提高土壤中NO-3-N含量;秸秆及黑炭施加对有效磷含量无显著影响。秸秆还田显著提高了土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和中性磷酸酶活性;施加黑炭也明显提高了土壤脱氢酶和脲酶活性,但抑制过氧化氢酶和中性磷酸酶活性。土壤脲酶活性与土壤有机碳、无机氮含量呈显著正相关,表明土壤酶可反映土壤肥力水平。     

磷肥施用对冬小麦产量及土壤氮素利用的影响

为确定河北保定地区磷肥投入阈值,提高肥料利用效率,以冬小麦为研究对象进行大田试验,研究了磷肥施用对小麦产量、土壤硝态氮含量及氮素利用的影响.结果表明:与不施磷肥(P0)相比,优化施磷(P1,120 kg·hm-2)、200%优化施磷(P2,240 kg·hm-2)和400%优化施磷(P3,480 kg·hm-2)处理均能增加小麦株高、旗叶面积和单株叶面积,有利于光合产物的积累.施用磷肥显著提高了冬小麦的穗数、穗粒数和籽粒产量,但千粒重有所下降.其中,以P2处理小麦产量最高,为6102 kg·hm-2,显著高于P0和P3处理,但与P1处理差异不显著.施用磷肥可有效降低耕层土壤硝态氮的积累量,但0~100 cm土体总积累量仍然偏高,可通过降低氮肥施入等方法减少土壤硝态氮含量.P1和P2处理冬小麦的氮素生产效率、氮素吸收效率均较高,但两者间并无显著差异.P1处理的磷肥利用率、磷肥农学效率、磷肥偏生产力显著高于P2和P3处理.本试验条件下,施磷量为120 kg·hm-2(P1)是兼顾小麦产量、氮磷利用效率和较低土壤硝态氮累积的适宜施磷量.     

长期施肥条件下黄土高原黑垆土作物产量与土壤碳氮的关系

通过设置在黄土高原黑垆土区的长期定位试验系统,研究了长期施肥条件下作物产量与土壤碳氮的互馈关系.试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理.结果表明: 与对照相比,长期平衡施用化肥、单施有机肥、化肥与有机肥配合施用和秸秆还田配施化肥显著增加了作物产量及其稳定性, NP、SNP、M、MNP处理玉米和小麦产量分别增加92%、97%、93%、141%和147%、164%、139%、214%.NP处理玉米和小麦年均产量与当地常规施肥作物产量相当且稳定,小麦-玉米轮作体系施肥量为N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 75 kg·hm^-2能够满足作物需要.秸秆还田与隔年施磷相配合的SNP处理与NP处理作物产量相似,且可减少磷肥施用量50%.平衡施用化肥、有机肥、化肥与有机肥配施和秸秆还田配施化肥均可显著增加土壤有机碳含量,而施用化肥对土壤全氮含量影响不明显,综合所有处理,土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关.不同处理土壤有机碳固存率在15%～41%.SNP处理土壤有机碳累积投入量增加1 t·hm^-2,土壤有机碳含量增加0.06 g·kg^-1,而CK、N、NP、M和MNP处理的增幅在0.12～0.15 g·kg^-1.玉米和小麦产量都与土壤全氮含量呈显著正相关,玉米产量随土壤有机碳含量的增加而增加,但小麦产量随土壤有机碳含量的增加先快速增加后趋于平稳,拐点出现在6.8 g·kg^-1.长期平衡施用化肥、有机肥、有机肥与化肥配合施用及秸秆还田配施化肥可显著增加黄土高原黑垆土土壤有机碳和全氮含量、作物产量和根茬还田量,根茬还田量的增加又进一步增加了土壤有机碳和全氮含量,形成了相互促进的互馈关系.     

秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量及土壤养分的影响

在不同秸秆还田方式对早稻的效应研究确定的最佳还田方式和还田量(粉碎还田3000 kg/hm2)基础上,以单施秸秆为对照,研究了秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量、干物质积累与分配及土壤养分的影响。结果表明:(1)与对照相比,秸秆3000 kg/hm2+N 150 kg/hm2+P2O575 kg/hm2+K2O 37.5 kg/hm2增产效果最为显著,在水稻的每穗粒数、千粒重、结实率、充实度和产量等方面增加幅度最大,分别为9.32%、4.28%、13.70%、2.74%和26.38%。(2)各处理的干物质茎鞘比例随着生育进程不断降低,从孕穗期的66.68%—77.00%降低至成熟期的25.97%—34.79%,除SNPK1外,叶片比例从孕穗期的23.00%—33.32%降低至成熟期的7.41%—21.03%;秸秆还田配施不同比例化肥处理的茎鞘比例在孕穗期、抽穗期和成熟期高于对照,而叶片比例与茎鞘比例呈相反趋势。(3)与对照相比,秸秆还田配施不同比例化肥处理提高了土壤pH值、有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾,降低了土壤C/N比。研究结果说明,秸秆还田配施不同比例化肥可以提高植株干物质积累速率、群体生物量,合理改善土壤养分,保证较高的水稻增产潜力,其中秸秆3000 kg/hm2+N 150 kg/hm2+P2O575 kg/hm2+K2O 37.5 kg/hm2效果最为显著。     

秸秆还田和施肥对砂姜黑土理化性质及小麦-玉米产量的影响

通过安徽省蒙城县砂姜黑土上连续4a的冬小麦-夏玉米连作长期定位试验,研究了秸秆还田配合施用不同量氮肥对土壤理化性质及作物产量的影响。结果表明,秸秆还田可降低土壤容重2.5%—9.2%,提高含水量8.2%—28.5%和表层土壤贮水量4.1%—19.9%;增加土壤总孔隙度1.1%—8.9%、毛管孔隙度18.9%—41.0%,非毛管孔隙度降低6.4%—38.8%,土壤毛管孔隙度占土壤总孔隙度的比例增加。秸秆还田所有处理耕层的土壤硝态氮含量高于秸秆移除处理,施氮540、630、720 kg N hm-2a-1时,秸秆还田处理的硝态氮含量显著高于秸秆移除,而铵态氮含量无明显变化规律。无论秸秆还田还是秸秆移除,耕层土壤的硝态氮含量随氮肥用量的增加呈指数趋势增加,硝态氮含量与施氮量的相关性秸秆移除处理高于秸秆还田处理;秸秆还田处理的铵态氮含量随施氮量增加成指数趋势增加,而秸秆移除处理呈指数趋势减小,相关性均不显著。秸秆还田条件下,小麦和玉米获得高产的年氮肥用量分别为630、696 kg N hm-2a-1,秸秆移除为579、627 kg N hm-2a-1。经作用力分析,秸秆还田是影响土壤物理性质的最重要因素,作物产量受秸秆还田和施氮量的影响,但氮肥水平大于秸秆还田。     

Establishment of phosphate-solubilizing strains of Azotobacter chroococcum in the rhizosphere and their effect on wheat cultivars under green house conditions

A pot experiment was conducted in the green house to investigate the establishment of phosphate solubilizing strains of Azotobacter chroococcum, including soil isolates and their mutants, in the rhizosphere and their effect on growth parameters and root biomass of three genetically divergent wheat cultivars (Triticum aestivum L.). Five fertilizer treatments were performed: Control, 90 kg N ha^—1, 90 kg N + 60 kg P₂O₅ ha^—1, 120 kg N ha^—1 and 120 kg N + 60 kg P₂O₅ ha^—1. Phosphate solubilizing and phytohormone producing parent soil isolates and mutant strains of A. chroococcum were isolated and selected by an enrichment method. In vitro phosphate solubilization and growth hormone production by mutant strains was increased compared with soil isolates. Seed inoculation of wheat varieties with P solubilizing and phytohormone producing A. chroococcum showed better response compared with controls. Mutant strains of A. chroococcum showed higher increase in grain (12.6%) and straw (11.4%) yield over control and their survival (12—14%) in the rhizosphere as compared to their parent soil isolate (P4). Mutant strain M37 performed better in all three varieties in terms of increase in grain yield (14.0%) and root biomass (11.4%) over control.     

玉米、花生及其间作茬口与施磷对冬小麦光合特性及产量的影响机制

该试验在玉米单作茬口、玉米-花生间作茬口(间作茬口)、花生单作茬口共3种茬口,以及0 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_0)和180 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_1) 2个磷水平下,研究了间作茬口与施磷对冬小麦分蘖、叶面积指数(LAI)、干物质积累、光合特性及产量的影响机制,为玉米花生间作与小麦-玉米复种轮作提供理论依据。结果表明:(1)间作茬口较玉米茬口显著提高了冬小麦有效分蘖数、LAI、净光合速率和干物质积累量,并提高了冬小麦旗叶的SPAD值、CO_2饱和点、光饱和点及最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大RUBP再生的电子传递速率(J_(max))和最大磷酸丙糖利用速率(V_(TPU)),且CE、V_(cmax)、V_(TPU)的增幅均达到显著水平(P0.05),有效改善了冬小麦产量构成,显著提高籽粒产量(P0.05)。(2)间作茬口较花生茬口提高了冬小麦乳熟期的P_(nmax)、AQY、CE,增加了穗粒数和粒重,提高了产量。(3)与不施磷相比,施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)显著促进间作茬口冬小麦生长,显著提高冬小麦旗叶的SPAD值、P_(nmax)、AQY、CE、V_(cmax)、J_(max)、V_(TPU)和籽粒产量(P0.05)。研究发现,间作茬口较玉米茬口能有效增强冬小麦旗叶表观量子效率和CO_2羧化能力,显著提高小麦花后光合能力,促进冬小麦生长,从而增加穗粒数、粒重和籽粒产量,且间作茬口结合施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)效果更好。     

不同施肥对雷竹林径流及渗漏水中氮形态流失的影响

雷竹经营过程中化肥的大量施用,是产区水体污染的主要原因之一,养分管理技术可有效控制面源污染。为了探明减量施肥和有机肥施用对雷竹不同氮形态流失的影响,2012年在浙江省临安市雷竹产区设置了4种施肥处理:对照(CK);常规施肥(CF);减量无机(DI);减量有机无机(DOI),试验于5月18日、9月7日、11月9日分别施用肥料总量的40%,30%和30%,施肥后均进行浅翻,深度5 cm左右。通过建立径流场和土壤渗漏水收集装置,同时在试验田附近布置量雨筒,观察2012年不同氮形态浓度及流失负荷随降雨量的动态变化。研究结果表明:不同施肥处理径流水硝态氮、水溶性有机氮(WSON)以及颗粒态氮的浓度分别在3.82-6.82 mg/L、0.89-1.85 mg/L和0.89-1.83 mg/L,其占总氮的百分比分别为60.9%-68.2%、16.0%-18.1%和15.1%-21.6%。不同施肥处理渗漏水中硝态氮、铵态氮及WSON的浓度分别在26.2-92.5 mg/L、0.50-6.42 mg/L和6.57-12.6 mg/L,其占总氮的百分比分别为75.8%-82.9%、1.50%-6.36%和11.2%-20.6%。不同施肥处理径流水的氮总流失负荷,减量无机和减量有机无机相对于常规施肥来说减少了46.9%和23.1%;不同施肥处理的渗漏水的氮总流失负荷,减量无机和减量有机无机相对于常规施肥来说减少了19.1%和52.1%,可见减量施肥和减量有机无机减少氮流失的效果显著。     

Interactions of an acid tolerant strain of phosphate solubilizing bacteria with a few acid tolerant crops

Phosphate solubilizing bacteria (PSB) were isolated from sixty soil samples of various soil classes and cropping histories in Himalayan regions of Uttar Pradesh, India by enrichment culture techniques. Phosphate solubilization and acid tolerance of each strain was estimated. A strain (PAS-2) isolated froma pasture and waste land of pH 4.8, organic matter 2.6% available N 265kg ha^-1, available P₂O₅(Bray's II) 2.3kg ha^-1 and available K₂O 353 kg ha^-1 had the highest P-solubilization (45 µg P per mL per day) and also highest acid tolerance rating 42. The strain was identified as Bacillus sp. Seed inoculation of this bacterial strain resulted in significant increases in grain and vegetative yield of fingermillet (Elosine coracana), maize (Zea mays), amaranth (Amaranthus hypochondriacus), buckwheat (Fagopyrium esculentum), frenchbean (Phaseolus vulgaris) with or without added P sources. The significant grain yield (quintol ha^-1) with phosphate and seed inoculation ranged from 33.85 in maize, 26.33 in frenchbean, 22.41 in buckwheat, 20.71 in amaranth and 19.19 in fingermillet as compared to controls. The highest response was observed with frenchbean followed by fingermillet, buckwheat, amaranth and maize. Phosphate use efficiency was highest in frenchbean followed by maize and lowest and almost at par in buckwheat, amaranth and fingermillet. Available phosphate was also highest in frenchbean cultivated plot followed by amaranth, fingermillet, buckwheat and maize. The MPN count of phosphate solubilizing bacteria were also influenced by seed inoculation of strain PAS-2. Frenchbean exerted greaterrhizosphere effect followed by pseudocereals and cereals. Likewise, phosphate nutrition of crops were also improved through seed inoculation irrespective of added P sources. The study thus demonstrated that selection of efficient strain of PSB from acid soil and its seed inoculation in selected crop genotype is beneficial in boosting up crop yield in low productive hill soil. Seed inoculation also created greater rhizosphere effect over uninoculation which improved P-nutrition of crops and also available soil P.     

春玉米-晚稻与早稻-晚稻种植模式碳足迹比较

量化作物生产的碳足迹有助于为农业生态系统温室气体减排提供理论依据。利用生命周期法研究了我国南方地区稻田春玉米-晚稻水旱轮作种植模式和早稻-晚稻连作种植模式下粮食生产的碳足迹,并定量分析粮食生产过程中各种碳排放源的相对贡献。结果表明,与早稻-晚稻的连作模式相比,春玉米-晚稻轮作模式的单位面积碳排放降低了6724 kg CO₂-eq/hm²,单位产量的碳足迹降低了0.56 kg CO₂-eq/kg。春玉米比早稻少排放6228 kg CO₂-eq/hm²;与早稻-晚稻模式中晚稻碳排放相比,春玉米-晚稻轮作模式晚稻碳排放降低了497 kg CO₂-eq/hm²。早稻-晚稻种植模式的碳足迹主要来源于甲烷（CH₄）,其碳排放为9776 kg CO₂-eq/hm²（54.8%）,氮肥生产和施用的碳排放为2871 kg CO₂-eq/hm²（16.1%）,灌溉电力消耗的碳排放2849 kg CO₂-eq/hm²（16.0%）。春玉米-晚稻轮作模式的碳足迹主要来源于CH₄的碳排放4442 kg CO₂-eq/hm²（39.9%）,氮肥生产和施用的碳排放2871 kg CO₂-eq/hm²（25.8%）,灌溉电力消耗的碳排放1508 kg CO₂-eq/hm²（13.6%）。该模式中晚稻的碳足迹组成情况与春玉米-晚稻模式的碳足迹相似。但是,对于春玉米而言,其碳足迹主要来源氮肥生产和施用的碳排放1436 CO₂-eq/hm²（50.1%）,氧化亚氮（N₂O）的碳排放为579 kg CO₂-eq/hm²（20.2%）,CH₄的碳排放为378 CO₂-eq/hm²（13.2%）。同时,相比于早稻-晚稻中晚稻的产量（6333 kg/hm²）,春玉米-晚稻轮作模式下的晚稻产量（7270 kg/hm²）提高了14.8%。因此,引入春玉米-晚稻轮作模式有利于提升稻田生产力,降低稻田连作系统碳排放和碳足迹。     

长期施肥对土壤微生物量及土壤酶活性的影响

 该文以北京国家褐潮土土壤肥力与肥料效益长期监测基地的长期肥料定位试验为平台,研究了长期不同施肥制度对土壤的生物学特性及其土壤酶的影响。主要研究结果：长期撂荒土壤(15年)的有机质和全氮(TN)的含量、微生物量碳(SMB-C)和氮(SMB-N)、土壤的蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性以及SMB-C/SOC(土壤有机碳)和SMB-N/TN比值都高于种植作物的农田土壤;而其代谢商和容重值低于农田土壤。长期施肥的农田(NPK、NPKM 、NPKS和NPKF),其土壤养分含量、微生物量碳和氮以及土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性均高于不施肥的农田(CK);而小麦(Triticum aestivum)-玉米(Zea mays)→小麦-大豆(Glycine max)复种轮作(NPKF)的农田又高于长期复种连作(NPK)的农田;在施肥处理中(NPK、NPKM、NPKS和NPKF),长期化肥与有机肥配合施用的处理(NPKM )的土壤上述指标高于其它施肥处理(NPK、NPKS和NPKF),但其土壤的代谢商、pH值和容重值较低。     

玉米-大豆间作和施氮对玉米产量及农艺性状的影响

为研究玉米-大豆间作模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状及生长动态的影响,进行2个种植模式(玉米单作和玉米-大豆间作)和2个施氮水平(0 kg/hm2,150 kg/hm2)的双因素随机区组试验,以期揭示施氮和间作对玉米产量的影响规律,为提高玉米-大豆间作系统产量提供一定的理论依据。研究结果表明:(1)与不施氮相比,施氮显著增加了春秋两季间作玉米产量,分别达到23.81%和40.99%。施氮处理下的间作玉米地上部生物量较不施氮提高了29.91%,单作模式下显著提高了40.34%,两者差异均达到显著水平。(2)与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下春玉米单作和间作模式百粒重分别提高了18.92%和19.23%,秋玉米单作和间作模式百粒重分别提高了31.03%和32.75%,差异均达到显著水平。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作和间作模式均显著提高秋玉米穗长。与不施氮相比,施氮150 kg/hm2条件下,单作秋玉米的穗粗提高了18.67%,差异显著。(3)施氮和间作均能促进玉米干物质累积、提高株高和叶绿素(SPAD值),且表现为施氮效果高于间作效果。总体来看,种植模式和施氮水平对玉米产量、主要农艺性状和生长动态均有一定影响,且施氮效果优于间作效果。由于土壤具有一定的供氮能力,而间作豆科能为玉米供给一定量的氮素,故对于春玉米而言,施氮效果仅在百粒重中表现,随着土壤原有氮素被玉米吸收利用减少后,供氮能力下降,在秋玉米中施氮效果显著提高。     

不同施氮措施对旱作玉米地土壤酶活性及CO2排放量的影响

对施用速效氮肥(尿素)和缓释氮肥的旱作夏玉米地土壤酶活性及CO2排放量进行分析。结果表明,与不施肥处理比较,不同氮肥种类和施用量均可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性和CO2的排放量。在整个生育期,尿素与缓释氮肥处理土壤酶活性和土壤CO2排放量表现出相同变化趋势,尿素和缓释氮肥处理土壤CO2平均排放量分别为459.12 mg·m-·2h-1和427.11 mg·m-·2h-1,两者达到显著差异水平(P<0.5)。相关分析表明,土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性与土壤CO2排放量呈显著或极显著正相关,相关系数分别为0.79、0.64和0.80。说明相同施氮量缓释氮肥较尿素能有效提高土壤酶活性并降低土壤碳排放量。