CO2浓度升高条件下不同氮素水平对小叶章光合特性和生长的影响

为阐明大气CO₂浓度升高和不同氮素水平对湿地植物光合生理特性和生长的影响,本研究以三江平原湿地优势植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,通过野外原位控制试验,利用开顶式气室(OTC)模拟环境大气CO₂浓度变化,设置E₀(380 ±20 µmol/mol)、E₁(550 ±20 μmol/mol)和E₂(700 ± 20 μmol/mol)3个CO₂浓度;在每个OTC内设置 N₀(0 g N/m²)、N₁(4 g N/m²)和N₂(8 g N/m²)3个氮素水平。结果表明,N₀条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率分别降低11%和12%(P<0.05),其叶片可溶性蛋白含量、氮素含量（CO₂熏蒸72 天）、小叶章株高（CO₂熏蒸86 天）均显著低于E₀处理(P<0.05);N₁条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率降低5%(P>0.05)和10%(P<0.05),其叶片氮素含量(P<0.05)、小叶章株高均低于E₀处理;N₂条件下,E₁和E₂处理（72 天）小叶章净光合速率均呈稍增加的趋势(P>0.05),其叶片可溶性蛋白含量显著增加(P<0.05),氮素含量和小叶章株高无显著变化(P>0.05)。N₀、N₁和N₂条件下,CO₂浓度升高均显著增加了小叶章叶片可溶性糖含量。本研究表明长期CO₂浓度升高可能通过降低小叶章叶片光合酶活性,进而降低了其净光合速率,而施加高浓度的氮肥可以缓解长期高CO₂浓度对湿地植物光合及生长的负面影响。     

三江平原草甸小叶章群落对不同形态氮的吸收偏好

为探讨三江平原植被对不同形态氮的吸收偏好,以三江平原典型植物群落——草甸小叶章群落为研究对象,利用¹⁵N示踪技术,施加标记的NH⁺₄-N和NO^-₃-N。结果表明：草甸小叶章群落5种植物均表现出喜硝性,且优势种小叶章吸收的铵态氮和硝态氮最多。优势种小叶章不同器官短期内偏好硝态氮的优先顺序为叶>茎>根。土壤中大部分外源氮被植物吸收,土壤残留的铵态氮多于硝态氮。     

基于‘罗氏沼虾’养殖尾水灌溉条件下稻田养分利用效能提升技术研究

为了实现稻田消纳罗氏沼虾养殖尾水过程中水稻稳产及养分利用效率最大化,设置CK（空白对照）、BC（添加生物炭）、TG（添加土壤改良液）、BT（生物炭及土壤改良液分别减半）4个处理,依据养分运移状况及水稻生长指标的比较,筛选适宜材料类型。结果表明,BC、TG及BT的添加对表层土壤(0~10cm)TN累积、土壤(0~25cm)TP累积及养分损失,BC、TG对土壤(0~25cm)TN累积及养分损失均存在正面效应;TG显著促进表层土壤(0~10 cm)NO₃ ^-累积(P<0.05);除BC外,其他材料的养分表聚作用均促使TN、TP向根部运移(P<0.05);BT处理中灌浆期叶绿素含量显著高于TG和CK(P<0.05),材料处理组在第一节间长度均显著低于CK(P<0.05),其余处理间的差异性均未达到显著水平(P>0.05)。各处理的理论和实际产量间的差异性均未达到显著水平(P>0.05)。综上所述,相较于其他材料,有效截留NO₃ ^-为主氮素养分,提高养殖尾水养分利用率,降低淋洗污染风险;显著控制水稻底部节间生长,降低倒伏风险;且其对水稻生长及产量性状并无显著抑制作用,因而将其作为水稻消纳罗氏沼虾养殖尾水中养分利用效率提升材料具有一定应用潜力。     

秸秆还田及添加生物炭对黑土玉米生长季N2O排放的影响

为比较秸秆还田与添加生物炭对黑土氧化亚氮(N₂O)排放的影响,基于中国科学院海伦农业生态实验站建立的定位田间试验,设单施化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(NPK+SR)、生物炭配施化肥(NPK+BC) 3个处理,采用静态箱-气相色谱法测定黑土区玉米生长季N₂O排放通量。在试验进行的第3年,采集生长季土壤排放的气体,测定N₂O排放通量。结果表明：较单施化肥相比,NPK+SR处理N₂O累积排放量增加了83.1%,而NPK+BC处理降低了32.4%。尽管土壤N₂O排放通量与土壤温度的相关系数因不同处理而存在差异,但各处理均表现出显著正相关关系(P<0.05)。而土壤含水量与N₂O排放通量未呈现相关关系(P>0.05)。与单施化肥处理相比,秸秆还田和添加生物炭后玉米总产量增加了12.0%和34.3%。由此可见,玉米秸秆制成生物炭还田既增加玉米产量,又达到N₂O减排的目的,在本试验条件下,生物炭是玉米秸秆还田的有效方式。     

减水减肥对设施茄子氮吸收及利用效率的影响

为探究减水和减施化肥对设施黑土菜田茄子氮吸收及利用效率的影响,以设施茄子为研究对象,对比分析常规水肥施用量、80%常规肥+常规水处理（减肥处理）、常规肥+80%常规水处理（减水处理）对茄子产量和氮吸收及利用效率的影响。结果表明：与常规水肥处理相比,减肥处理对茄子产量影响不显著(P>0.05),减水处理的茄子产量显著降低了12.79%(P<0.05);减水和减肥处理的茄子干物质量较常规水肥处理组分别减少15.13%和6.45%,但未达到差异显著水平(P>0.05);3个处理组的吸氮量指标均未呈现出显著差异;与常规水肥处理组相比,减肥处理提高了氮素利用效率(NUPE)、氮素吸收效率(NUE)(P>0.05),显著提高了36.94%的氮肥偏生产力(NPFP)(P<0.05)。因此在设施菜田茄子实际生产中,可以适当减少氮肥施用量,不仅可以提高氮肥利用效率,稳产保质,而且可以节约养分资源,降低氮素淋溶的风险,对设施蔬菜的健康发展有重要意义。     

不同施氮水平对农田黑土净氮转化速率和温室气体排放的影响

探讨不同施氮水平对农田黑土氮素转化和温室气体排放的影响,以期为农田合理施肥提供科学指导。以黑龙江省农田黑土为对象,采用室内培养试验,研究土壤净氮矿化速率、净硝化速率、N₂O和CO₂排放速率及累积排放量对不同施氮水平[0 mg N/kg (N0)、40 mg N/kg (N40)、60 mg N/kg (N60)、80 mg N/kg (N80)]的响应。结果表明,不施氮的N0处理土壤净氮矿化速率为0.03 mg N/(kg·d),而N40、N60和N80处理土壤净氮矿化速率分别为-0.71、-1.01、-1.27 mg N/(kg·d),均表现为对氮的净固定。施氮显著促进了土壤硝化作用,N0处理土壤净硝化速率为0.32 mg N/(kg·d),而N40、N60和N80处理土壤净硝化速率分别为N0处理的15.2、19.7、24.0倍。在0~60 mg N/kg施氮水平内,土壤N₂O排放速率随施氮水平的增加而显著增加,施氮水平增加至80 mg N/kg时,N₂O排放速率反而显著低于N60处理。N0处理的N₂O排放比例为8.11‰,施氮后N₂O排放比例显著降低,N40、N60和N80处理的N₂O排放比例分别为1.48‰、1.72‰和1.15‰,3个施氮水平间没有显著差异。与N0处理相比,施氮显著抑制了土壤CO₂的排放,但CO₂累积排放量不受施氮水平的影响。研究表明,施氮水平显著影响土壤净氮转化速率和温室气体排放,研究结果对加深农田黑土氮转化规律的理解及氮肥的合理施用具有实际意义。     

立式深旋耕作对马铃薯农田土壤温室气体排放的影响

为明确立式深旋耕作（VRT）技术对马铃薯全生育期农田温室气体（CO₂和N₂O）排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法,设置立式深旋松覆膜种植马铃薯（VRT-P）、旋耕覆膜种植马铃薯（TT-P）、立式深旋松露地无作物（VRT-FL）和旋耕露地无作物（TT-FL）4个处理,测定土壤含水量、温度和温室气体排放通量等,研究VRT对温室气体排放的影响及其机制。结果表明,VRT能显著提高0~30cm土层的土壤含水量,在现蕾期、始花期、盛花期和淀粉累积期,VRT-P处理较TT-P处理分别增加了9.8%、8.4%、14.6%和18.9%,VRT-FL处理较TT-FL处理分别增加了12.3%、9.1%、10.7%和26.8%;0~25cm土层土壤温度在现蕾期显著增加。农田土壤温室气体N₂O和CO₂排放通量呈现夏秋高而冬春低的季节性分布规律,在马铃薯生育期内VRT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-P处理分别提高39.9%和26.1%,在休闲季节分别提高11.2%和35.9%;VRT-FL处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-P处理分别增加62.8%和4.4%,在休闲季节分别增加了41.5%和4.8%。种植作物对温室气体排放有显著影响,VRT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较VRT-FL处理分别提高了78.2%和41.9%,TT-P处理的N₂O和CO₂排放通量较TT-FL处理分别提高了107.3%和24.1%,均达到显著差异。VRT提高了土壤温度和湿度,可显著提高土壤温室气体（N₂O和CO₂）排放通量。     

甘蔗渣的饲用价值评价

为探讨甘蔗渣作为牲畜粗饲料的营养价值评价,本研究以光叶紫花苕、灯盏花秆、蚕豆秆、熟化洋蓟花苞等农副产物作对照,对其常规营养成分及其饲料相对值(RFV)和粗饲料分级指数(GI)进行综合评价。结果表明：甘蔗渣的粗蛋白(CP)含量显著低于熟化洋蓟花苞、光叶紫花苕、灯盏花秆(P<0.01),也低于蚕豆秆(P>0.05);甘蔗渣的粗脂肪(EE)含量明显低于光叶紫花苕、灯盏花秆(P<0.05),而甘蔗渣的钙、磷含量显著低于其他粗饲料(P<0.05)。在测定五类粗饲料中,光叶紫花苕、灯盏花秆和熟化洋蓟花苞的RFV分别为102.90、88.62和94.75,明显低于优质青贮玉米(139.48)(P<0.05),显著高于甘蔗渣(76.09)和蚕豆秆(55.86)(P<0.01),甘蔗渣(76.09)跟稻草糠(73.45)差异不显著(P>0.05)。与之相对应,光叶紫花苕、灯盏花秆、熟化洋蓟花苞的干物质随意采食量(DMI)、产奶净能(NE_L)显著高于甘蔗渣和蚕豆秆的对应值(P<0.05)。RFV排序依次为：光叶紫花苕>熟化洋蓟花苞>灯盏花秆>甘蔗渣>蚕豆秆;而粗蛋白含量高的灯盏花秆GI优于光叶紫花苕(P>0.05)和灯盏花秆(P<0.05),甘蔗渣和蚕豆秆二者极低(P<0.01),表明甘蔗渣饲用价值低下,作为粗饲料利用必须与其他饲料进行混合发酵或膨化后制作颗粒料。     

秸秆全量还田下施用过氧化钙对南方双季稻产量和稻田温室气体排放的影响

为探明秸秆全量还田条件下施用过氧化钙（CaO₂）对南方双季水稻产量和稻田温室气体排放的影响,设置不施CaO₂（CK）和早稻旋耕前一次性施用CaO₂ 2个处理,采用静态暗箱–气相色谱法监测稻田温室气体排放,以明确秸秆全量还田下施用CaO₂对双季稻产量、稻田温室气体排放、综合温室效应（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）的影响。结果表明,与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年晚稻产量,增幅分别为3.44%和2.65%,但对早稻产量无显著影响。施用CaO₂显著降低了早稻季CH₄累积排放量、GWP和GHGI,降幅分别为14.73%、14.74%和15.09%,但是对N₂O累积排放量无显著影响。施用CaO₂对晚稻季CH₄和N₂O排放均无显著影响。与CK相比,施用CaO₂显著增加了2018和2019年的周年产量,增幅分别为1.93%和2.58%;但对CH₄和N₂O累积排放量、GWP及GHGI均无显著影响。因此,施用CaO₂有助于协同实现双季稻增产和稻田温室气体减排。     

茶园土壤N2O排放的影响因素及减排措施

茶园土壤通过微生物作用释放大量氧化亚氮(N₂O),因此需迫切了解茶园土壤N₂O产生机制及影响因素,以期为茶园土壤N₂O减排提供理论依据。从氮源、有机质、pH、水分、温度、质地等角度对茶园土壤N₂O排放的影响进行综述,提出相应的N₂O减排措施。对以上影响因素阐述发现：反硝化作用对茶园土壤N₂O排放的贡献较大;氮肥施用、土壤理化性质、气象因子等是茶园土壤N₂O排放的关键因素。施用缓释氮肥、氮肥深施、采用氮肥推荐施用量、养分有机替代技术能降低茶园土壤N₂O排放。     

一次性减量施用缓控释肥对机采棉养分吸收和产量的影响

为探讨一次性减量施用缓控释肥对机采棉氮磷钾养分吸收和产量的影响,获得适宜安徽沿江棉区的机采棉最佳施肥量,根据“3414”肥料试验方案,以棉花品种‘中915’为材料,设计氮磷钾3因素4施肥水平的田间肥效试验。结果表明,各施肥处理棉花单株结铃数、单铃重等均高于不施肥对照(CK),各施肥处理皮棉产量为834.83~1443.35 kg/hm²,较CK增加了37.9%~138.4%,N₂P₂K₂处理(N 150 kg/hm²、P₂O₅ 75 kg/hm²、K₂O 120 kg/hm²)的皮棉产量最高。棉花单株氮累积量各施肥处理显著高于对照,增加了37.2%~79.4%,氮累积量随施氮量的增加先增后减,以N₂P₂K₂处理最大。棉花单株磷素累积量各施肥处理显著高于对照,增加了8.1%~53.5%,N₁P₁K₂处理(N 75 kg/hm²、P₂O₅ 37.5 kg/hm²、K₂O 120 kg/hm²)最大,N₂P₂K₂处理次之。棉花单株钾累积量施肥处理显著高于对照,增加了29.9%~97.0%,以N₂P₂K₃处理(N 150 kg/hm²、P₂O₅ 75 kg/hm²、K₂O 180 kg/hm²)最大,其次为N₂P₃K₂(N 150 kg/hm²、P₂O₅ 112.5 kg/hm²、K₂O 120 kg/hm²)、N₂P₂K₂。综合来看N₂P₂K₂的产量及相关性状表现最好。结合养分吸收和产量构成相关数据综合分析,推荐在安徽沿江棉区机采棉模式种植可采用缓控释肥一次性减量施用,氮肥纯养分施用量为N 150 kg/hm²、P₂O₅ 75 kg/hm²、K₂O 120 kg/hm²。     

减量施氮对玉米-大豆套作系统土壤氮素氨化、硝化及固氮作用的影响

土壤氮素氨化、硝化及固氮作用是影响作物氮素吸收及氮肥损失的主要因素, 为揭示氮肥减量下玉米-大豆套作系统的土壤氮素转化特性及排放规律, 利用大田定位试验研究了3种模式(玉米单作MM、大豆单作MS、玉米-大豆套作IMS)和3种施氮水平(不施氮NN: 0; 减量施氮RN: 180 kg hm ^-2; 常量施氮CN: 240 kg hm ^-2)对土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用及氨挥发、N₂O排放、NO₃ ^--N累积的影响。结果表明, IMS较相应单作提高了土壤硝化和氨化作用, IMS的氨挥发损失率和N₂O损失率较MM降低21.6%和29.7%; IMS下玉米土壤的NO₃ ^--N积累量显著高于MM, 而大豆土壤的NO₃ ^--N积累量显著低于MS。各施氮处理间, RN较CN降低了玉米土壤的氨化与硝化作用, 增加了大豆土壤的硝化和固氮作用。IMS下RN的玉米、大豆全生育期固氮作用较CN增加29.7%和32.0%, 年均氨挥发总量和N₂O排放量较CN降低37.2%和41.0%。玉米-大豆套作系统在减量施氮下通过提高土壤氮素氨化、硝化与固氮作用, 减少氮素排放损失, 增强耕层土壤NO₃ ^--N积累, 为作物氮素吸收提供了充足氮源。     

竖管通气对覆盖栽培雷竹生长的影响

探究竖管通气对覆盖栽培条件下雷竹生长的影响,为雷竹林集约化经营提供更为科学合理的技术。本试验共设置4个处理:不覆盖不通气(CK)、不覆盖通气(A)、覆盖不通气(M)、覆盖通气(MA),分析各处理的土壤氧气浓度、土壤矿质元素以及雷竹根系活力、光合参数等指标,探究通气对集约经营雷竹林生长及立地条件的影响。与不覆盖处理(CK)相比,覆盖处理(M)显著增加了土壤表层的有机质、全氮、全磷等的含量,而覆盖加通气处理(MA)则促进了土壤有机质、全氮、全磷等物质的分解;在0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm的各土层中,覆盖通气处理(MA)下的土壤氧气含量比覆盖处理(M)分别提高了：26.19%、28.36%、30.77%、26.92%(P<0.05)。MA处理下的雷竹根系活力比M处理增加了57.16%(P<0.05),叶片净光合速率增加了49.47%(P<0.05)。竖管通气显著改善了雷竹林因长期覆盖经营而引起的土壤缺氧、雷竹根系生长不良、净光合速率降低等问题。     

耕作与秸秆还田方式对稻田N_2O排放、水稻氮吸收及产量的影响

保护性耕作是改善农田土壤肥力的重要举措,然而其对作物氮吸收与产量的作用尚不明确。为此,本试验于2016—2017年稻季在湖北省武穴市花桥镇,设置常规翻耕与免耕两种耕作方式以及前茬作物秸秆全量还田与不还田两种秸秆还田方法,研究耕作与秸秆还田方式对稻田土壤N_2O排放、根系酶活性、水稻氮吸收与产量的影响。结果表明,耕作方式显著影响土壤N_2O排放,但不影响根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性、水稻氮吸收与产量。与翻耕处理相比,免耕处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了12.5%～18.2%和21.1%～38.6%。秸秆还田显著影响土壤N_2O排放量、根系酶活性、水稻氮吸收与产量。相对于秸秆不还田处理,秸秆还田处理2016年和2017年土壤N_2O排放量分别显著提高了38.5%～45.5%和13.1%～29.5%。秸秆还田处理相对于不还田处理根系硝酸还原酶与谷氨酰胺合成酶活性分别显著增加了6.7%～45.9%和9.0%～46.7%,水稻氮吸收量提高了12.5%～26.0%,产量增加了9.4%～12.6%。本文认为,虽然秸秆还田提高了水稻氮吸收与产量,但也促进了土壤N_2O的排放,因此在评估保护性耕作稻田温室效应时应加强对温室气体(CH4和N_2O)排放和土壤碳固定影响的长期监测,以期为发展低碳稻作提供理论依据和技术支撑。