植物释放N2O速率及施肥的影响

采用开放式箱法和乙炔抑制技术,研究了大豆、春小麦和谷子3种植物不同生育期的N₂O释放速率以及施肥对春小麦N₂O释放速率的影响.研究发现,3种植物N₂O释放速率不同,但都具有在生长发育的前期阶段逐渐增加,至开花期前后达到高峰,然后又迅速下降的相似变化规律.在相应生育期,大豆表现出比谷子和春小麦更高的N₂O释放速率.不同的施肥量造成春小麦不同的生长状况,其N₂O释放速率也随之不同,过量施肥引起N₂O释放速率增加.     

光照、碳源和还原力对大豆玉米苗期氧化亚氮释放量的影响

使用封闭式箱法,对大豆和玉米两种植物在苗期的N2O释放速率日变化及其同光强、气温的相关性进行了研究,同时对遮光、外加碳源和还原力对N2O释放速率的影响进行了分析．结果表明,两种植物苗期N2O释放速率在日间有两个释放高峰,分别出现在10：30和14：30．遮光处理实验结果证明,遮光后植物的N2O释放速率明显增加;相关性分析表明,苗期大豆在光强低于11345Lx时,N2O释放速率与光强呈正相关关系(R^2=0．7332),光强高于11345Lx时,呈负相关关系(R^2=0．7755),而苗期玉米在光强低于20000Lx时,N2O释放速率与光强呈正相关关系(R^2=0．8711),光强高于11345Lx时,呈负相关关系(R^2=0．8972)．加入一定量的碳源(葡萄糖),可使遮光植物N2O的释放速率明显下降,由于同化力(NADH)的介入,在一定程度上影响了N2O的排放通量,同样使得N2O的释放量下降．     

模拟氮沉降对马尾松土壤微生物群落结构及温室气体释放的影响

以2年生马尾松(Pinus massoniana)盆栽苗土壤为对象,通过施氮肥模拟氮沉降对土壤理化性质、微生物群落结构及温室气体释放的影响,探明氮沉降对森林土壤温室气体释放的驱动机制。结果表明,模拟氮沉降处理显著提高了土壤速效氮含量和苗木根系氮含量;土壤微生物碳(SMBC)含量比对照显著下降78%,而土壤微生物氮(SMBN)则提高2.6倍。模拟氮沉降处理显著降低土壤中微生物群落总含量。施氮肥对马尾松土壤N_2O和CO_2的释放速率均有显著影响,增施氮肥不仅显著提高了土壤N_2O的释放速率,而且CO_2释放速率短期内也显著提高,但伴随微生物群落的下降,施肥后期CO_2释放速率表现下降趋势。相关分析表明,土壤CO_2和N_2O释放与土壤pH值、土壤温度、土壤湿度、土壤速效氮含量及SMBC、SMBN相关;逐步回归分析表明,土壤硝态氮含量的变化是驱动土壤温室气体释放的主导因子。3株种植单位土壤体积内根系生物量较高,增加了土壤水分的消耗速率和氮的吸收固定,因而减少N_2O的释放速率。以上研究阐明了氮沉降或过量施肥对土壤氮含量、土壤pH值、根系生物量及氮含量、土壤微生物群落结构等因子的影响,这些因子直接或间接影响土壤温室气体释放速率。氮沉降及施用氮肥是加快土壤温室气体(CO_2和N_2O)排放进程的重要因素。     

DSSAT模型对吉林省梨树县部分主要作物的适用性

明确DSSAT作物模型对东北地区主要作物生长发育和产量模拟适用性,对进一步开展东北地区DSSAT模型应用推广研究进而保障粮食安全具有重要意义。以吉林省梨树县春小麦、大豆、谷子和马铃薯4种主要作物为研究对象,利用3年田间试验资料对DSSAT模型进行了系统评价。结果表明：DSSAT模型中春小麦、大豆、谷子和马铃薯的生育期、叶面积指数、地上生物量、茎部生物量、叶片生物量和产量的模拟值与实测值的决定系数分别为0.94～0.99、0.92～0.99、0.96～0.99和0.97～0.98,归一化均方根误差分别为12.21%～26.01%、1.67%～33.24%、1%～15.34%和3.2%～28.08%,D值均在0.994以上;其中,春小麦生育期及产量拟合程度最高,其次为叶面积指数;大豆及谷子产量及叶面积指数拟合程度最高,其次为生育期;马铃薯生育期及产量拟合程度最高,其次为叶面积指数;而作物叶面积指数、叶片生物量、茎部生物量及地上部总生物量的生长动态过程模拟结果显示,春小麦、大豆、谷子和马铃薯的决定系数均在0.84以上,归一化均方根误差分别为24.5%～38.2%、28.7%～47.4%、9....     

田间大豆植株N2O通量的测定及光照的影响

采用封闭式箱法 ,在田间自然状况下对大豆植株N2 O通量进行了测定 .结果表明 ,在主要生育期内 ,大豆植株N2 O通量有 2个释放高峰 ,分别位于苗期和开花结荚期 .大豆植株N2 O通量的昼间变化模式基本上为上午有 1个释放高峰 ,而下午有一个释放低谷 .施肥和对照小区N2 O平均通量分别为 2 .2 7和 1 .2 8μgN2 Om- 2 ·h- 1 .在较强的光照条件下( 1 0 4 lx数量级 ) ,大豆植株N2 O通量较低 ,甚至可吸收大气中的N2 O ,而在较弱光照条件下( 1 0 3～ 1 0 2 lx数量级 ) ,大豆植株N2 O通量较高 .     

气候变化背景下东北三省主要粮食作物产量潜力及资源利用效率比较

以东北地区喜温作物和喜凉作物的潜在种植区为研究区域,基于研究区域内65个气象台站1961—2010年地面气象观测数据,结合作物生育期资料,应用作物产量潜力逐级订正法,分析不同作物各级产量潜力时空分布特征,明确作物各级产量潜力受气候资源限制程度,比较气候资源利用效率差异.结果表明： 1961—2010年,东北三省6种作物（玉米、水稻、春小麦、高粱、谷子和大豆）的光温产量潜力呈明显的西高东低的空间分布特征,作物气候产量潜力除春小麦外其他作物均呈现南高北低的空间分布规律.6种作物受温度限制的产量潜力损失率呈东高西低的空间分布特征,大豆受温度限制引起的产量潜力损失率最高,平均为51%,其他作物为33%～41%;因降水制约引起的潜力损失率分布有明显的区域性差异,在松嫩平原和长白山区各有一个高值区,春小麦因降水亏缺引起的产量潜力损失率最高,平均为50%,其他4种雨养作物集中在8%～10%.东北三省各作物生长季内光能利用效率在0.9%～2.7%,其中玉米>高粱>水稻>谷子>春小麦>大豆;雨养条件下,玉米、高粱、春小麦、谷子和大豆各作物的降水利用效率在8～35 kg·hm^-2·mm^-1,其中玉米>高粱>春小麦>谷子>大豆.在光能利用效率和降水利用效率均较低的长白山区和小兴安岭南部地区,可采取合理密植、选择适宜品种、适时施肥、蓄水保墒耕作以及优化作物布局等措施提高资源利用效率.     

过量施肥对设施菜田土壤菌群结构及N2O产生的影响

【背景】N_2O是一种很强的温室气体,其温室效应强度大约是CO_2的265倍。土壤氮肥施加量是影响N_2O排放的重要因素,而厌氧条件下微生物反硝化则是N_2O产生的重要途径。【目的】研究过量施肥条件下蔬菜大棚土壤菌群结构变化及其对N_2O气体排放的影响。【方法】利用自动化培养与实时气体检测系统(Robot)监测土壤厌氧培养过程中N_2O和N_2排放通量,比较过量施肥和减氮施肥模式下土壤N_2O排放模式的差异。通过Illumina二代测序平台对这2种不同施肥处理的土壤微生物群落进行高通量测序,研究不同施肥量对土壤菌群组成的影响。【结果】过量施肥土壤中硝酸盐的含量大约是减氮施肥土壤的2倍,通过添加硝酸盐使2种土壤的硝酸盐含量均为60 mg/kg或为200 mg/kg时,过量施肥土壤在厌氧培养前期N_2O气体的产生量及产生速度都明显高于减氮施肥土壤。另外,过量施肥导致土壤菌群结构发生显著改变,并且降低了土壤微生物的多样性。相对于减氮施肥,过量施肥方式富集了Rhodanobacter属的微生物。PICRUSt预测结果显示,传统施肥没有显著改变反硝化功能基因相对丰度。【结论】长期过量氮肥施用显著增加了土壤N_2O的排放,可能原因是施肥改变了包括氮转化相关微生物在内的土壤菌群组成,从而影响了土壤N_2O气体的形成与还原过程。     

地表UV-B辐射增强对土壤-大豆系统N2O排放的影响

通过大田试验和室外盆栽试验,采用人工增加紫外辐射的方法模拟UV-B辐射增强,用静态箱-气相色谱法测定N_2O排放通量,研究地表UV-B辐射增强对土壤-大豆系统N_2O排放的影响.结果表明:在相同的气象条件和田间管理措施下,UV-B辐射增强没有改变土壤-大豆系统N_2O排放通量的季节性变化规律.但从植株结荚到成熟,UV-B辐射增强降低了土壤-大豆系统N_2O排放通量,进而降低了N_2O的累积排放量.收割实验发现,在分枝开花期,UV-B辐射增强对土壤N_2O排放影响明显,降低了土壤N_2O排放通量;从结荚至鼓粒期,UV-B辐射增强主要通过降低植株地上部分N_2O排放通量来降低土壤-大豆系统的N_2O排放.UV-B辐射增强显著降低了植株的生物量,并影响到植株的氮代谢和土壤NH_4~+-N与微生物氮.UV-B辐射增强可能会导致农田生态系统N_2O排放量降低.     

微生物脱氮过程中氧化亚氮的释放机理及减释措施

微生物脱氮是去除废水中含氮污染物质的重要方法,微生物的种类及其生存环境不同会导致其释放N_2O的途径及机理具有差异性。本文系统地综述了脱氮过程产生N_2O微生物的种类、特点及其释放N_2O的多重途径,综合分析了参与N_2O形成的相关酶类和影响N_2O释放的关键因素,同时,提出了减缓生物脱氮过程释放N_2O的相关措施,对未来脱氮工艺的优化与N_2O释放的控制提供新思路。     

应用DNDC模型分析施肥和翻耕方式变化对旱田土壤N_2O释放的潜在影响

以贵州省玉米 油菜轮作田和大豆 冬小麦轮作田为N2 O释放通量测量对象 ,根据DNDC模型能较好地拟合田间N2 O释放通量季节变化及施肥和翻耕对释放的影响 ,采用DNDC模型定量探讨了上述作物生长季节有机肥施用量、N肥施用量及施肥日期、N肥类型和施肥深度、翻耕深度和翻耕日期等变化对亚热带旱田生态系统N2 O释放的潜在影响 .为今后通过改变施肥和耕作方式来控制农业土壤N2 O释放量提供研究基础和参考 .     

植物释放氧化亚氮的研究

氧化亚氮(N_2O)是大气的微量成分之一。多年的测定表明,它在大气中的浓度正以0.2％左右的年增长率在增加。N_2O具有“温室效应”并能催化大气同温层中臭氧保护层的破坏,从而可能带来全球性生态环境的重大变化而受到世人的极大关注。各国科     

氮磷用量对杂种小麦C6-38/Py85-1群体生长及产量的影响

在大田条件下研究了不同氮、磷用量对杂种小麦群体生长及产量的影响.结果表明,在试验供肥范围内 (N112.5～337.5 kg·hm^-2,P₂O₅ 90～270 kg·hm^-2),杂种的群体总茎数(PS)、群体干物重（PDW）、叶面积指数（LAI）、光合势（PP）和作物生长率（CGR）均以低肥处理低.高肥处理的PS和PDW高于中肥处理,高肥处理的LAI、PP和CGR分别于挑旗、拔节和开花期之前高于中肥处理,之后低于中肥处理.在低、中肥处理下,杂种各生育时期PS的离中优势（H_m）为负值,高肥处理冬前期、拔节期、开花期和成熟期分别为6.3％、49.7％、4.2％和10.8％;LAI的H_m除灌浆期中肥处理比高肥处理高3.8％、PDW的H_m除成熟期中、高肥处理间差异不显著外,其余各时期两性状的优势值高肥处理均极显著高于中肥处理;PP和CGR的Hm均以低肥处理最低,分别于拔节至挑旗期和挑旗至开花期之前高肥处理高于中肥处理,之后中肥处理高于高肥处理.杂种的籽粒产量及其H_m均以低肥处理最低,中肥处理的产量比高肥处理高216.2 kg·hm^-2;中肥与高肥处理之间产量的H_m差异不显著.     

免耕施肥对稻田甲烷与氧化亚氮排放及其温室效应的影响

2008年采用静态箱-气相色谱法对鄂东南免耕不施肥(NT₀)、翻耕不施肥(CT₀)、免耕施肥(NTC)和翻耕施肥(CTC) 4种处理下稻田CH₄和N₂O的排放进行测定.结果表明：各处理CH₄排放均呈先升高后降低的季节性规律,而N₂O排放的季节性规律不明显;施肥显著提高了稻田CH₄和N₂O的排放.与翻耕不施肥相比,免耕不施肥显著提高了CH₄的排放量,并显著降低了N₂O的排放量;与翻耕施肥相比,免耕施肥仅略降低了CH₄的排放量和略提高了N₂O的排放量.对稻田CH₄和N₂O两种气体的综合温室效应分析表明,与翻耕不施肥相比,免耕不施肥的综合温室效应提高了25.9%,与翻耕施肥相比,免耕施肥的综合温室效应降低了10.1%.因此,合理的肥料运筹和稻田免耕技术可降低两种气体的综合温室效应.     

Effects of Shading Soybean Plants on N2O Emission from Soil

The effect of photosynthesis on N₂O emission from soil was investigated by shading soybean (Gycline max. L) plant at flowering, pod-setting and grain-filling stages. The results showed that by stopping photosynthesis through shading the plants stimulated N₂O emission significantly at flowering stage and pod-setting stage, and suppressed N₂O emission dramatically at grain-filling stage. At flowering stage, soybean species seem to rely mainly on fertilizer N and shaded plants decreased the N uptake. Interaction between the relative increase in available N for N₂O production by shading and the presence of root exudates promoted N transformation (nitrification/denitrification) and N₂O emission. At pod-setting stage, the available soil nitrogen seems to be a critical limiting factor and without substantial release of symbiotically fixed N through plant roots, resulted in a weak effect of shading on N₂O emission. At grain-filling stage, available N for N₂O production was derived from symbiotically fixed N and was greatly affected by photosynthesis. These results indicated that the effect of soybean growth on N₂O emission from soil varies with plant growth stages as available N for N₂O production is mainly from fertilizer N and organic mineralization during the early growth of soybean plants, while N₂O emission is controlled by the quantity and perhaps also the quality of root exudates, which is closely related with plant photosynthesis in the late season of soybean growth.     

施氮量对小麦氮磷钾养分吸收利用和产量的影响

高产条件下研究了不同施氮量对小麦植株氮、磷、钾养分吸收利用及籽粒产量的影响.结果表明,适量施氮可促进小麦植株对氮素的吸收与积累,较高的施氮量不利于起身期之后的氮素积累,致使成熟期小麦氮素积累量未能显著提高;与不施氮肥相比,施氮显著提高植株磷素积累量;随施氮量增加,植株磷素积累量增加不显著;施氮量增加促进小麦生育前期对钾素的吸收积累,在生育后期降低植株钾素的流失.随施氮量增加,籽粒氮素含量呈先增后降的趋势,氮素向籽粒的分配比例趋于降低,植株氮素利用效率无显著变化,氮素收获指数下降;不同施氮处理之间籽粒磷素含量和钾素含量无显著差异,施氮量增加,营养器官钾素含量、钾素积累量和钾素向叶片的分配比例均呈增加趋势;同时,磷素和钾素利用效率降低;不同施氮处理间,植株磷素、钾素收获指数无显著差异.籽粒产量随施氮量增加呈先增加后降低的趋势,以施氮195 kg/hm2的处理籽粒产量最高.     

施氮对不同抗旱性冬小麦叶片光合与呼吸的调控

在大田条件下对两个不同抗旱特性的冬小麦品种全生育期叶片光合气体交换参数、光合色素含量和呼吸值及其对氮素水平的响应进行了研究.结果表明,施氮180 kg·hm^-2处理旱地品种叶片气孔导度、总光合色素含量、光合速率较不施氮处理在全生育期分别提高了43.75%、18.54%和49.66%,水地品种分别提高了12.12%、20.88%和29.25%;而旱地品种总呼吸速率降低了4.8%,水地品种降低了4.5%.适量施氮,增强了小麦叶片的气体交换能力,提高了光合色素含量,并降低了呼吸速率,从而提高了小麦叶片光合碳同化能力.小麦品种间光合的差异主要由非气孔因素引起.旱地品种呼吸速率较低,吸收的光能较多地用于光合碳同化作用.不施氮处理叶片光合速率较高的生育时期其呼吸速率也高,而施氮处理叶片光合速率高的生育时期呼吸值较低.施氮增加了光能向光合碳同化方向的分配.施氮对提高冬小麦抗旱能力有积极作用,其机理在于氮素改善了叶片气体交换状况,提高了光合色素含量,并优化了叶片对光能吸收的分配.     

Plant morphophysiological and anatomical factors associated with nitrous oxide flux from wheat (Triticum aestivum)

Experiments were conducted to study the dynamics of nitrous oxide (N?O) emission from wheat varieties viz., Sonalika, HUW 468, HUW 234 and DBW 14 grown in alluvial soils of North Bank Plain Agroclimatic Zone of Assam, India. Attempts were made to find out the relationship of N?O emission with plant morphophysiological, anatomical and soil properties. N?O fluxes from wheat varieties ranged from 40 μg N?O-N m?2 h?1 to 295 μg N?O-N m?2 h?1. Soil organic carbon and soil temperature have shown significant relationship with N?O flux. The rate of leaf transpiration recorded from the wheat varieties at different growth stages exhibited a positive correlation with N?O emission suggesting that movement of N?O along with the transpirational water flow may be an important mechanism of N?O transport and emission through wheat plants. Anatomical investigation by scanning electron microscope revealed that N?O emission has relationship with stomatal frequency of leaf and leaf sheaths. Variety HUW 234 with the highest stomatal frequency of leaf and leaf sheath also recorded higher seasonal N?O emission compared to other varieties. Seasonal N?O emission (E(sif)) of the varieties ranged from 3.25 to 3.81 kg N?O-N ha?1. Significant variations in E(sif) values were recorded within the varieties.     

温度和水分对草甸草原土壤氧化亚氮产生速率的调控

通过试验室模拟试验,研究了调控草甸草原黑钙土N₂O产生速率的因素.结果表明,土壤水分对草甸草原土壤N₂O产生速率有重要影响(F=6.149,P＜0.01).但相关性分析表明,草甸草原土壤含水量与N₂O的产生速率间线性相关不显著.就土壤N₂O的产生速率而言,温度的影响远低于土壤水分的影响(F=2.275,P=0.106).土壤水分和温度对不同生长阶段的草甸草原土壤N₂O产生速率的调控作用主要表现为阶段性的多阶多项式关系：y=ax³+bx²+cx+d,其中a、b、c、d是常数.