基于秸秆还田条件下的黄灌区稻旱轮作土壤硝态氮淋失特征研究

宁夏引黄灌区农田面源污染较为严重,区内大部分排水沟水质为劣Ⅴ类,其主要污染物硝态氮与铵态氮。设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm~2(T1,半量还田)和9000 kg/hm~2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60、90cm土层的硝态氮流失量。2009—2013年的试验结果表明:秸秆还田能够减少土壤30cm土层的硝态氮淋失。与对照硝态氮淋失量(15.76 kg/hm~2)相比,T1(13.76 kg/hm~2)与T2(13.74 kg/hm~2)均达到显著差异(P0.05),淋失量分别减少12.71%和12.84%,T1与T2没有达到显著差异。秸秆还田对土壤硝态氮淋失的影响效应主要体现在30cm土层处,10、20、60与90cm土层处的处理与对照都没有达到显著差异。秸秆还田提高了30cm土层的土壤有机质与土壤总氮,与对照(13.78 g/kg)相比,T1与T2土壤有机质分别提高0.89 g/kg和1.24 g/kg;试验结束后,对照、T1和T2的总氮是达到0.64、0.66和0.69 g/kg,与对照相比,处理分别提高了2.76%和6.83%。秸秆还田有助于作物增产,T1与T2的水稻平均增产9.24%和10.37%,小麦增产10.11%和11.51%。     

长期保护性耕种方式对农田表层土壤性质的影响

研究了不同耕种方式对澳大利亚同一地区3种土壤表层(0～5cm)理化性质的作用,以揭示保护性耕作对土壤质量恢复的影响.结果表明:免耕穴播/保留残茬(DD/SR)、多年生人工草地(PP)和自然草地(NP)表层土壤的>2mm水稳性团聚体含量、全氮、有机碳含量、田间持水量均显著高于其相应对照传统耕作/秸秆焚烧(CC/SB)、人工草地/作物轮作(PPC)和耕作(CT)的;土壤全氮含量、田间持水量分别与有机碳含量之间有极显著的正相关关系(r=0.994**,r=0.996**,n=6),而受土壤质地等因素的影响较小;在同一类型的土壤上,土壤有机碳含量与水稳定性团聚体含量之间存在显著的相关性;在不同试验区,耕作措施对表层土壤容重和孔隙分布的影响存在较大差异;秸秆焚烧和施用石膏对表层土壤的pH及交换性阳离子含量有较大的影响.研究表明长期保护性耕作、草田轮作或多年生草地有利于提高表层土壤有机碳含量和结构稳定性,从而改善土壤的供肥供水能力.     

半干旱黄土区苜蓿草地轮作农田土壤氮、磷和有机质变化

大田试验研究了多年生苜蓿草地轮作农田2年内的耕层土壤氮、磷养分和有机质变化.结果表明,与苜蓿连作相比,苜蓿草地轮作成农田后,土壤N和有机质消耗增加,2年中耕层土壤全氮含量平均分别下降了5.4％和19.5％、有机质下降了46.8％和28.2％,土壤全磷无显著变化;轮作提高了土壤氮、磷养分有效性及其活化率,土壤硝态氮含量2年分别提高了15.5％和159.1％、速效磷含量提高了44.5％和48.0％,差异显著.不同轮作方式对土壤养分变化有显著影响.苜蓿草地轮作后第2年,种植春小麦与种植玉米相比差异显著,种植马铃薯和休闲处理土壤养分变化幅度处于二者之间.种植春小麦能够维持农田土壤肥力生长季平衡,种植玉米增加了对土壤全氮、有机质和速效磷的消耗,土壤养分含量出现季节性下降,C/N和C/P降低.在半干旱地区多年生苜蓿草地向农田转变过程中,以轮作春小麦为宜,应避免种植玉米作物,以维持农田肥力平衡.     

利用DGGE法研究不同种植体系中根际微生物群落结构

利用DGGE技术研究不同间作和轮作种植体系对作物根际细菌和真菌群落结构的影响.运用16SrDNA和18SrDNA特异引物对,将土壤中提取的总DNA进行PCR扩增后,通过DGGE技术对PCR产物进行分析,结果表明:玉米-蚕豆轮作对蚕豆根际细菌和真菌群落结构影响明显,二者都与单作蚕豆有较大差异;小麦/蚕豆间作明显改变两种作物根际细菌群落结构和蚕豆根际真菌群落结构;玉米/蚕豆间作明显改变玉米根际细菌、真菌群落结构和蚕豆根际真菌群落结构.     

应用DNDC模型分析管理措施对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

以南京地区稻麦轮作体系为对象,研究了不同农业管理措施对CH4和N2O排放通量及年度动态变化的影响,用田间观测数据验证生物地球化学循环模型(DNDC)在该耕作制度下的适用性;利用DNDC模型模拟不同环境因子和管理措施对CH4和N2O综合温室效应(GWP)的影响.结果表明:除了对照和麦季对CH4排放的模拟偏差较大外,DNDC对其余各处理模拟的CH4和N2O累积排放量与田间观测结果基本吻合,相对偏差变幅7.1%～26.3%,可以直接应用DNDC模型模拟环境因子和主要管理措施对CH4和N2O累积排放量引起GWP的影响.模型灵敏度检验结果表明,年均温度、土壤容重、土壤有机碳、土壤质地、土壤pH等环境因子对GWP的影响显著;施用氮肥、秸秆还田量和烤田期长短等管理因子对GWP的影响明显.在估算我国稻麦轮作制度下温室气体的点或区域排放规律时,应考虑上述这些影响因子.     

不同大豆连作年限对黑土细菌群落结构的影响

大豆连作导致作物产量下降、病原微生物富集和土壤退化等问题日趋严重。然而,目前关于大豆连作对土壤细菌群落结构组成及多样性分布的影响及发生机制尚不清楚。采用高通量测序技术,对大豆连作(不同年限)和大豆-玉米轮作下的黑土细菌16S rRNA基因进行测序分析。结果表明:轮作5年(CR5)和13年长期连作(CC13)处理显著增加了土壤pH、全氮(TN)、全磷(TP)和速效养分(AN、AP和AK)含量。与短期连作相比,CR5和CC13处理均提高了细菌群落的OTUs数量、PD值、Chao1指数和Shannon指数。聚类分析图谱结果显示细菌群落结构组成受到轮作和连作年限的双重影响,而土壤pH、TN、TP、AN、AP和AK是细菌群落结构发生变化的主要驱动因子(P0.05)。此外,VPA分析发现上述土壤因子中,土壤pH对细菌群落结构变化的贡献度最大。本研究证明大豆长期连作提高了土壤养分含量和细菌群落的丰富度和多样性指数,从分子生物学的角度证实大豆长期连作在一定程度上改善了土壤环境,为大豆连作障碍的研究提供了理论依据。     

日光温室番茄-西瓜轮作系统不同水氮处理氨挥发特征

为探究黄土高原地区日光温室果蔬栽培中氨挥发特征,在陕西省杨凌区选择当地典型的日光温室,设置4个不同的水氮处理,采用密闭式间歇抽气法监测番茄-西瓜轮作季的氨挥发特征.结果表明: 日光温室栽培土壤氮素转化快,施氮处理施肥后第1～2天氨挥发出现峰值,氨挥发峰值为0.26～2.02 kg N·hm^-2·d^-1,7 d左右各处理氨挥发通量相近;施氮处理间氨累积排放量无显著差异;相同施氮量条件下,降低灌溉量氨累积排放量两季平均增加了46.7%;不同种植季氨平均排放通量和累积排放量均表现为西瓜季高于番茄季,西瓜季高温促进了氨排放;土壤铵态氮含量、土壤孔隙含水量、0～5 cm地温和温室气温均对氨排放通量有极显著影响,而土壤pH值与氨挥发通量呈显著负相关关系.不同种植季氨挥发通量和累积排放量存在差异,降低施氮量可减少氨排放,相同施氮量条件下降低灌溉量增加了氨排放.     

保护性耕作条件下旱地农田麦-豆双序列轮作体系的水分动态及产量效应

保护性耕作(conservationtillage)能够减少水土流失、提高耕地产量,是一类具有生态保护意义的持续性农业耕作形式。2002年至2004年在定西旱地农业地区进行了保护性耕作条件下旱地农田春小麦豌豆双序列轮作土壤水分动态及产量效应的试验研究,结果表明:保护性耕作能够显著改善0～200cm土层土壤贮水量及含水量,随着降水量的增多土壤对降水的保蓄能力增强。在降水较少年份免耕秸秆覆盖的这种作用表现突出,而在降水充沛的年份免耕地膜覆盖则更具优势。耕层土壤水分因受降水等因素的影响而变化剧烈,耕层以下土壤水分变幅相对较小。播种期、五叶期及收获期土壤具有较高含水量,而开花期土壤含水量则较低。在两种轮作体系中,播种期春小麦和豌豆免耕秸秆覆盖处理0～50cm土层含水量分别较常规耕作增加28%、26%和11%、23%,降水生产效率较常规耕作提高了17.79%～26.81%。在春小麦豌豆轮作体系中免耕秸秆覆盖处理的作物产量(春小麦 豌豆)及水分利用效率分别为3420kghm2和8.11kg(hm2·mm),较常规耕作分别提高26.81%和25.39%。     

稻鸭共作有机农业模式的能值评估

应用能值分析方法对稻鸭共作有机农业模式（模式Ⅰ）和对应的稻麦常规生产模式（模式Ⅱ）进行比较研究,并比较了两种模式的生态经济效益.结果表明,模式Ⅰ的能值效益高,自组织能力、可持续发展能力强,产品安全性高,净能值产出率（EYR）、系统产出能值反馈率（FYE）、能值可持续指标（ESI）分别是模式Ⅱ的1.57、14.1和8.71倍;基于能值的产品安全性指标（EIPS）模式Ⅰ为0,模式Ⅱ为-0.66;模式Ⅰ对环境的压力小于模式Ⅱ,能值投资率（EIR）,环境负载率（ELR）分别是模式Ⅱ的40.1%和18.3%;但模式Ⅰ的经济效益低于模式Ⅱ,其产出、毛收入和净效益分别低于模式Ⅱ15.7%、9.6%和29.6%;以能值 货币价值计算,模式Ⅰ的产投比、毛收入和净收入分别高于模式Ⅱ50%、102.6%和136.4%.随着生产系统的优化和市场对有机食品认知程度的提高,模式Ⅰ的经济效益具有提高的潜力.