晋西北黄土高原丘陵区不同土地利用方式下土壤碳氮储量

对晋西北黄土高原丘陵区杨树-小叶锦鸡儿人工林、小叶锦鸡儿人工灌丛、杨树人工林、撂荒地和农田5种土地利用方式下土壤碳氮储量进行研究.结果表明: 不同土地利用方式下土壤碳氮含量、碳氮密度和碳氮储量存在显著差异.5种土地利用方式0～20 cm表层土壤碳氮含量和碳氮密度均显著大于20～40 cm和40～60 cm土层.5种土地利用方式同一土层碳氮含量和碳氮密度大小为: 杨树-小叶锦鸡儿人工林>小叶锦鸡儿人工灌丛>杨树人工林>撂荒地>农田;0～60 cm土层土壤有机碳储量大小为:杨树-小-叶锦鸡儿人工林(30.09 t·hm^-2)>小叶锦鸡儿人工灌丛(24.78 t·hm^-2)>杨树人工林(24.14 t·hm^-2)>撂荒地(22.06 t·hm^-2)>农田(17.59 t·hm^-2);土壤氮储量与有机碳储量变化规律相似,杨树-小叶锦鸡儿人工林0～60 cm土层土壤氮储量(4.94 t·hm^-2)最高,其次是小叶锦鸡儿人工灌丛(3.53 t·hm^-2)、杨树人工林(3.51 t·hm^-2)和撂荒地(3.40 t·hm^-2),农田土壤氮储量(2.71 t·hm^-2)最低.杨树-小叶锦鸡儿人工林和小叶锦鸡儿人工灌丛是晋西北黄土高原丘陵区植被建设和生态恢复过程中较好的两种土地利用方式.     

生物炭对植烟土壤微生态和烤烟生理的影响

生物炭是农林废弃物资源化利用的研究热点之一.通过田间试验,研究了烟杆炭不同施用量(0、1、10、50 t·hm^-2)对植烟土壤微生态和烤烟生理特性的影响.结果表明: 烤烟各时期土壤含水量均随生物炭用量增加而增加;在烤烟旺长阶段,50 t·hm^-2处理的土壤含水量显著高于其他处理.随着生物炭用量的增加,土壤总孔隙度和毛管孔隙度逐渐增加,细菌、放线菌、真菌的数量表现为先增后减的趋势,其中生物炭用量10 t·hm^-2处理下数值最大.土壤早期呼吸速率随生物炭用量的增加而增大,与对照相比,生物炭处理土壤呼吸速率增幅为7.9%～36.9%,生物炭高用量(50和10 t·hm^-2)与对照差异显著.生物炭提升了烤烟叶片水势,增加了叶片类胡萝卜素和叶绿素含量,显著增加了根系、地上部和总干质量.说明生物炭在改良植烟土壤微生态和调控烤烟生理特性等方面具有积极效应.     

黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局及其影响因素

基于样地实测数据和EVI指数,定量分析了黑龙江省大兴安岭森林生物量空间格局,并利用ArcGIS软件的空间分析与统计工具,分析了气候区、海拔、坡度、坡向和植被类型对森林生物量空间格局的影响.结果表明: 黑龙江省大兴安岭森林生物量为350 Tg,空间上呈聚集分布,生物量有巨大的增长空间.森林生物量密度大小顺序为:寒温带湿润区(64.02 t·hm^-2)＞中温带湿润区(60.26 t·hm^-2);各植被类型生物量密度大小顺序为:针阔混交林(65.13 t·hm^-2)＞云冷杉林(63.92 t·hm^-2)＞偃松 落叶松林(63.79 t·hm^-2)＞樟子松林(61.97 t·hm^-2)＞兴安落叶松林(61.40 t·hm^-2)＞落叶阔叶混交林(58.96 t·hm^-2).随海拔和坡度的增大,森林生物量密度先减小后增加,并且阴坡大于阳坡.大兴安岭森林生物量空间格局随气候区、植被类型和地形因子的梯度变化表现出差异性,在区域尺度上估算生物量密度时,需要充分考虑这种空间差异性.     

日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区土壤环境及蔬菜产量的影响

为了探究设施蔬菜收获后剩余残株合理利用的途径,通过温室土壤栽培试验研究了番茄、黄瓜残株堆肥还田(0、15、20、30 t·hm^-2)对土壤性状及蔬菜生长和产量的影响.结果表明: 将番茄、黄瓜残株堆肥处理后还田可降低土壤容重,提高土壤有机质含量、微生物生物量和酶活性,促进蔬菜植株生长,增加蔬菜产量,改善蔬菜营养品质.残株堆肥使用量越多,改善效果越好,且对第二茬春黄瓜的作用效果优于第一茬秋番茄.表明施用蔬菜残株堆肥还田可改善设施蔬菜根区土壤环境,并提高设施蔬菜产量和品质.     

施用生物质炭对红壤中硝态氮垂直运移的影响及其模拟

为研究在红壤中施用生物质炭后硝态氮的垂直运移规律,采用室内土柱模拟的方法,分别按照炭土比为0、2.22%(5 t·hm^-2)、4.45%(10 t·hm^-2)、8.95%(20 t·hm^-2)、13.37%(30 t·hm^-2)和17.80%(40 t·hm^-2)设置混合土壤,并采用CXTFIT 2.0模型对试验结果进行拟合.结果表明： 在饱和条件下,不同生物质炭添加比例下,硝态氮运移的穿透曲线发生明显变化.不同处理的硝态氮相对浓度(C/C_o)峰值、淋溶速率和累积淋失量随生物质炭添加量的增加而显著降低.各穿透曲线尾部均存在一定的拖尾现象,且随生物质炭添加量的增加拖尾现象越显著.对硝态氮穿透曲线的影响因素分析可知,生物质炭影响了土壤的容重、有机碳、孔隙度、阳离子交换量(CEC)等物理性质,进而导致各处理硝态氮穿透曲线发生了变化.采用CXTFIT 2.0数学模型模拟硝态氮在土壤中的运移,硝态氮的穿透曲线拟合值与实测值呈显著正相关,相关系数均>0.850,能够很好地对土壤硝态氮运移和运移参数进行预测,试验结果可为预测生物质炭施用对地下水体环境硝态氮的影响提供科学依据.     

生物炭对塿土水热特性及团聚体稳定性的影响

试验设生物炭用量为0 (B₀)、20 (B₂₀)、40 (B₄₀)、60 (B₆₀)、80 (B₈₀) t·hm^-2 5个处理,研究了施用果树树干、枝条生物炭2年后,对塿土容重、含水率、土壤温度和团聚体稳定性及其分布的影响.结果表明： 在0～30 cm土层,施炭处理与B₀相比,土壤容重显著降低7.7%～10.9%;土壤含水率显著增加10.0%～13.4%;施用40～60 t·hm^-2生物炭可以缓冲土壤的温度变化,提高土壤的保温性能;大于0.25 mm的水稳性团聚体（WR_0.25）显著增加30.3%;平均质量直径（MWD）在干筛、湿筛条件下分别显著增加15.2%和31.6%;团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（E_LT）分别显著降低19.1%和17.5%.说明生物炭的施用明显改善了塿土的水热特性,提高了团聚体的含量和稳定性;其施用量为40～60 t·hm^-2时综合表现较优.     

种植密度对玉米-大豆间作群体产量和经济产值的影响

采用二次饱和D最优设计,研究了种植密度对玉米 大豆间作群体产量和经济产值的影响,并建立了以玉米和大豆密度为变量,以间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值为目标函数的二元二次数学模型.模型解析表明： 种植密度对玉米 大豆间作群体籽粒产量、干物质积累和经济产值影响显著,玉米密度对群体各指标的影响大于大豆密度.在低密度水平下,群体籽粒产量、干物质积累和经济产值均随密度的增加而增加.群体籽粒产量达到8101.31 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度72023株·hm^-2+大豆密度99924株·hm^-2;群体干物质积累达到15282.45 kg·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度75000株·hm^-2+大豆密度93372株·hm^-2;群体经济产值达到23494.50元·hm^-2,最优措施组合为：玉米密度73758株·hm^-2+大豆密度87597株·hm^-2.通过计算机模拟得出,在本试验条件下,玉米-大豆间作群体籽粒产量≥7500kg·hm^-2、干物质积累≥14250 kg·hm^-2、经济产值≥22500元·hm^-2的最佳密度组合为：玉米种植密度58554～71547株·hm^-2,大豆种植密度82217～100303株·hm^-2.     

淹水条件下添加有机物料对蔬菜地土壤硝态氮及氮素气体排放的影响

蔬菜地大量施用氮肥可以引起土壤硝态氮积累,导致土壤退化,快速消除土壤积累的硝态氮,可以提高蔬菜地土壤质量,延长其使用时间.在硝态氮(360 mg N·kg^-1)积累的蔬菜地土壤中,分别加入0、2500、5000和7500 kg C·hm^-2黑麦草(记为CK、C₂₅₀₀、C₅₀₀₀和C₇₅₀₀),淹水条件下,30 ℃恒温室内培养240 h,研究土壤硝态氮含量及氮素气体排放量变化.结果表明：培养结束时,CK处理中土壤硝态氮含量高达310 mg N·kg^-1,添加黑麦草能有效地消除土壤中积累的硝态氮,C₂₅₀₀、C₅₀₀₀和C₇₅₀₀处理中土壤硝态氮含量降低至10 mg N·kg^-1以下需要的时间分别为240、48和24 h.添加黑麦草显著提高了土壤pH,降低了土壤电导率,其变化幅度随黑麦草添加量的增加而增大.添加黑麦草处理的土壤N₂O和N₂累积排放量为270～378 mg N·kg^-1,N₂O/N₂为0.6～1.5.淹水条件下添加黑麦草可快速消除蔬菜地土壤积累的硝态氮,但应充分重视N₂O在这一过程中的大量排放.     

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.     

豫东平原农区杨树-农作物复合生态系统的碳贮量

将豫东平原农区5a、9a、11 a和13a 4个林龄阶段的杨树-农作物复合系统分为林木、农作物、凋落物和土壤4个子系统,分别研究其碳贮量.结果表明：5a、9a、11a和13a杨树-农作物复合生态系统林木及凋落物的碳贮量分别为7.86、42.07、44.31和60.71 t·hm^-2;间作作物平均每年可吸收CO₂ 6.8 t·hm^-2;农田土壤碳贮量分别为45.55、51.06、55.94和60.49 t·hm^-2;杨树-农作物间作系统的总碳贮量分别达60.81、100.09、106.76和127.34 t·hm^-2,远高于单作农田（49.36 t·hm^-2).各年龄阶段杨树和土壤碳贮量占总碳贮量的比例最大,在87.1%～93.1%,而农作物和凋落物碳贮量比例较小,占总贮量的6.9%～12.9%.说明农林复合生态系统具有很强的吸收和固定碳的能力.     

不同集雨种植方式对干旱区紫花苜蓿种植的影响

在甘肃省定西半干旱黄土丘陵区采用完全随机设计,研究不同覆盖材料(普通地膜CMR、生物可降解地膜BMR和土垄SR)和不同沟垄比(60 cm∶30 cm、60 cm∶45 cm和60 cm∶60 cm)对径流效率、土壤贮水量、土壤含水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率的影响.结果表明：SR、BMR和CMR的平均径流效率分别为32.0%、90.7%和96.4%.在紫花苜蓿生育前期(4-6月),各处理之间土壤贮水量差异不显著;在紫花苜蓿生育后期(7-10月),BMR和CMR的土壤贮水量显著高于SR,SR的土壤贮水量显著高于平作,如在紫花苜蓿孕蕾期,平作、SR、BMR和CMR 0~140 cm土层土壤贮水量分别为223.27、248.56、277.81和284.16 mm.平作、SR、BMR和CMR全生育期实际干草产量分别为4112.1、3397.5、4317.8和4523.8 kg·hm^-2,水分利用效率分别为11.08、10.48、14.56、14.95 kg·mm^-1·hm^-2.在同一覆盖材料下,不同沟垄比对土壤贮水量和水分利用效率的影响不显著.当沟垄比为60 cm∶44 cm时,CMR和BMR处理的实际产量均达到最大.     

长期施肥下黄壤旱地玉米产量及肥料利用率的变化特征

选取贵州黄壤长期定位监测点中对照（CK, 不施肥）、单施全量有机肥（M, 30555 kg·hm^-2）、有机肥与化肥配施（NPKM,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2、有机肥30555 kg·hm^-2）和氮磷钾化肥配施（NPK,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2）4个处理的16年试验数据进行分析,研究了黄壤区长期不同施肥下作物产量及肥料效益的变化趋势,为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据.结果表明：长期施肥条件下玉米产量年际间变化较大,总体呈上升趋势.其中NPKM处理增产效果最好,可增产4075.71 kg·hm^-2,增产率高达139.3%.长期施肥可提高玉米肥料利用率,其中M处理对玉米氮肥和磷肥利用率的提升作用最显著,分别达35.4%和18.8%;而NPK处理在提高玉米钾肥利用率方面作用明显,提高了20%,远高于M处理的87%和NPKM处理的9.2%.可见,长期均衡施肥,尤其是有机肥与化肥配施对提高作物产量和肥料效益具有积极作用.     

河西走廊中段绿洲退化土地退耕种植苜蓿的固碳效应

土地利用变化和耕作管理是人类影响陆地生态系统碳过程一个重要方面.对河西走廊中段张掖绿洲退化土地退耕种植苜蓿5a后土壤性状的分析表明, 49个退耕苜蓿地土壤与相邻未退耕农田土壤配对样本的比较,退耕苜蓿地0～15cm土层土壤粒级组成和容重并未发生显著变化,但土壤pH平均提高了0.11个单位,电导率降低34.8%,土壤有机碳(SOC)和全氮(全N)含量较对照农田土壤平均提高18.5%和9.3%,活性有机碳(labile C)增加53.3%.SOC含量受海拔高度和土壤粒粉粒含量的影响,退耕后SOC和全N的增加幅度沙壤土高于粉壤土,而labile C的增加幅度沙壤土低于粉壤土.退耕苜蓿地0～15cm土层SOC和全N储量较农田土壤分别增加2.84Mg hm~(-2)和0.21Mg hm~(-2),土壤C、N的固存率平均为0.57Mg hm~(-2)a~(-1)和0.04 Mg hm~(-2)a~(-1),表明退化土地由1年生作物向多年生牧草的转变有显著的固碳效应和潜力.活性有机碳的变化较总有机碳的变化更为显著,表明活性有机碳对土地利用变化的响应更为敏感.     

陕南秦巴山区水稻施肥现状评价

为了解陕南秦巴山区水稻施肥现状及农户养分资源投入中存在的问题,提出解决问题的对策,对测土配方施肥项目2006-2009年的11个县2854户调查数据进行了分析和评价.结果表明: 陕南秦巴山区水稻平均产量为7822 kg·hm^-2,中等产量农户所占比例为509%.总氮(N)、磷(P₂O₅)、钾(K₂O)养分投入量分别为169、68、54 kg·hm^-2,其中化肥氮(N)、磷(P₂O₅)、钾(K₂O)养分投入量分别为159、62、45 kg·hm^-2,偏生产力分别为51.52、135.69和158.26 kg·kg^-1.根据养分分级等级,农户化肥氮、磷、钾投入合理比例分别为48.0%、42.4%和7.2%,过量比例分别为22.6%、11.2%和0.6%,不足比例分别为29.4%、46.5%和92.2%.如果化肥养分投入不足的农户将施肥量增加到合理水平,陕南秦巴山区水稻可增产7.70万t.该区域水稻施肥存在的问题主要包括:氮肥和磷肥投入过量和不足并存,钾肥和有机肥投入不足.今后该区域水稻施肥的重点是平衡氮肥和磷肥用量,增加钾肥和有机肥用量,增加追肥尤其是钾肥的施用.     

菜地和一般农田土壤主要养分累积的差异

选取不同类型菜地和一般农田 ,测定了 0～ 2 0 0cm土壤剖面的有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾等主要养分含量及其分布 .结果表明 ,菜地土壤中养分大量累积 ,其中硝态氮和速效磷累积程度较高 .大棚和露天菜地 0～ 2 0 0cm土层的硝态氮累积总量分别为 15 2 0 .9kg·hm-2 和 135 8.8kg·hm-2 ,比农田高出 5 .2和 4.5倍 ;速效磷分别为 978.1kg·hm-2 和 5 0 3.3kg·hm-2 ,比农田高出 6 .2和 2 .7倍 .而其它养分增加相对较少 .有机质累积总量分别为 2 80 .5Mg·hm-2 和 2 6 9.3Mg·hm-2 ,比一般农田高出 12 .5 %和 8.0 % ;全氮分别为 37.5Mg·hm-2 和 32 .7Mg·hm-2 ,比农田高出 36 .2 %和 18.6 % ;铵态氮分别为 2 11.5kg·hm-2 和 197.8kg·hm-2 ,比农田高出 2 9.6 %和 2 1.2 % ;速效钾分别为 6 5 6 7.8kg·hm-2 和 5 5 2 3 .6kg·hm-2 ,比农田高出 30 .6 %和 9.8% .此外 ,菜地土壤中累积的养分不仅分布在表层 ,在深层土壤也大量存在 ,说明菜地存在严重的养分淋溶现象 .     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻作季节氮循环

“稻鸭共生”是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展.2010年5-10月在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究了早、晚稻两季“稻鸭共生”生态系统氮(N)循环特征.结果表明：“早稻-鸭”共生系统N输出是239.5 kg·hm^-2,其中鸭产品N是12.77 kg·hm^-2.“晚稻-鸭”共生系统N输出是338.7 kg·hm^-2,其中鸭产品N是23.35 kg·hm^-2.在早、晚稻两季,“稻鸭共生”系统在目前的N养分投入水平下,土壤均存在N亏缺;鸭子系统N输入主要来自系统外投入的饲料N;鸭粪N作为系统内被循环利用的养分,早、晚稻两季循环率分别为2.5%和3.5%.两季稻作后,土壤截存的N量是178.6 kg·hm^-2.     

轮套作对黄瓜根际土壤细菌种群的影响

以黄瓜为试材,采用PCR-DGGE技术研究了小麦、大豆、毛苕子、三叶草和苜蓿与黄瓜轮作及大蒜、毛葱与黄瓜套作对黄瓜根际土壤细菌种群的影响.结果表明:轮套作对黄瓜根际土壤细菌种群的种类、数量和黄瓜产量具有一定的影响,提高了土壤细菌种群多样性指数、均匀度指数和黄瓜产量.对DGGE条带进行测序的结果表明,它们大多与不可培养的细菌种属具有较高的同源性,大多为鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）和变形细菌纲（Proteobacteria）, High bacterium G+C只在以毛葱为套作作物的黄瓜根际中出现.不同轮套作中细菌种群多样性随黄瓜生育期的变化而变化,在盛瓜期达最高值.以小麦为轮作作物和以毛葱为套作作物的黄瓜轮套作栽培模式最佳.     

膜下滴灌水氮调控对南疆棉花产量及水氮利用率的影响

为探明水氮调控对膜下滴灌棉花的生长特性、产量构成因素以及水氮利用效率的影响,设置了3个灌溉水量和5个氮素水平进行大田棉花膜下滴灌试验.结果表明: 随着灌溉水量的增加,棉花的株高、主茎叶数、果枝数和叶面积指数显著增加,棉花叶、茎干物质积累增加,但抑制了根系生长,与低(4950 mm·hm^-2)和高(6750 mm·hm^-2)灌水量处理相比,中灌水量(5850 mm·hm^-2)处理平均单株有效铃数和单铃质量分别增加0.96、0.4个和0.22、0.11 g.与其他施氮处理相比,施氮量为300 kg·hm^-2时棉花茎直径显著增加,促进了棉花蕾、铃和根系的发育,而且在灌水量为5850 mm·hm^-2条件下,棉花干物质由营养器官向生殖器官的分配比灌水量为4950和6750 mm·hm^-2处理分别增加5.1%和29.6%.灌溉水量对棉花产量有显著影响,对衣分率影响不显著,而施氮量对棉花产量和衣分率都有一定的影响,但灌溉水量过低会抑制氮肥增产效应的发挥.在本试验条件下,灌水量为5850 mm·hm^-2、施氮量为300 kg·hm^-2时,棉花生长健壮,株型结构优化,显著促进了干物质向生殖器官的运转,有效铃数、单铃质量和衣分增加,产量达到最高(6992 kg·hm^-2),水分利用效率和氮肥利用率分别达1.45 kg·m^-3和45.9%.     

黄土高原半干旱区不同密度山地苹果园水分生产力模拟

采用修订WinEPIC模型,模拟研究了陕西延安和甘肃静宁1965-2009年7种不同密度处理山地苹果园产量和深层土壤水分效应.结果表明：各密度处理4～45年生果园产量均呈现初期快速增加,达到最大值后又逐年波动性降低趋势;果园密度越高,初期产量增加越快,后期产量随降水量年际波动越剧烈.各密度处理果园遭受干旱胁迫规律基本一致,即生长前期无干旱胁迫,随种植年限延长干旱胁迫波动性加剧,生长后期干旱胁迫日数与年降水量波动趋势相反.生长初期,各密度处理果园0～15 m土层逐年土壤有效含水量均呈现波动性强烈降低趋势,延安和静宁分别在17～22年生和13～20年生之后土壤有效含水量维持在0～600 mm的较低水平.各密度处理果园0～15 m土层土壤湿度剖面分布特征相似：均经历了土壤湿度逐年降低和土壤干层逐年加厚的干燥化过程,土壤稳定干层深度可达12 m.基于0～15 m土壤有效水分含量和4～45年果园产量模拟结果确定,延安和静宁果园适宜种植密度分别为650～800和550～700 株·hm^-2.