旱地土壤N2O排放与土壤脲酶活性关系的研究

以年降雨量 6 32 m m的黄土高原南部旱地小麦田及休耕地为研究对象 ,研究了耕作措施及氮肥施用对小麦生长期土壤 N2 O排放及土壤脲酶活性的影响。结果表明 ,种植小麦对农田 N2 O排放及 10～ 2 0 cm和 0～2 0 cm土层中的脲酶有激发效应 ;地膜覆盖能使土壤 N2 O排放量和耕层不同层次中的脲酶活性升高 ;N2 O排放与耕层土壤脲酶活性之间具有极显著线性相关关系 (y=4 .5 6 0 x+6 .6 86 ,r=0 .6 94 * *) ,因此耕作层土壤脲酶活性可以作为旱作农田土壤 N2 O排放量的生物指标之一。     

中亚热带丘陵区茶园和林地土壤春季N2O排放及其影响因素

中亚热带地区春季降雨频繁,茶园施肥量大,该季节茶园土壤氧化亚氮(N_2O)排放量较高,研究春季茶园土壤N_2O排放及其影响因子有一定意义。以中亚热带丘陵区土壤为对象,采用静态箱-气相色谱法,研究了两种植茶年限茶园和林地土壤春季N_2O排放特征及其影响因子。结果表明:茶园N_2O排放量明显高于林地,50年茶园N_2O排放量明显高于20年茶园,林地N_2O的排放量最少;50年茶园、20年茶园和林地土壤春季N_2O累积排放量分别为2.07、1.39、0.22 kg·hm-2。两种植茶年限茶园土壤N_2O排放通量均与土壤NO_3~--N含量呈显著正相关(P0.05),林地土壤N_2O排放通量则与土壤NH_4~+-N含量呈极显著正相关关系(P0.01);茶园和林地土壤N_2O排放通量均与5 d累积降雨量之间存在显著的相关性。多元逐步回归分析显示,茶园土壤N_2O排放通量受土壤温度和NO_3~--N含量影响,共同解释其48%~49%的变化;林地土壤N_2O排放通量受土壤温度和NH_4~+-N含量影响,共同解释其55%的变化。这项研究显示施肥对春季茶园N_2O排放的促进作用与降雨有关。     

滇西北高原纳帕海湿地N_2O排放特征

选取纳帕海湿地典型沼泽、沼泽化草甸和草甸为研究对象,研究纳帕海湿地N_2O的排放特征及其影响因素,阐明湿地生态演替对N_2O排放的影响机制。结果表明,草甸N_2O的排放最多,沼泽的排放量最少。3种类型湿地N_2O的排放特性明显不同,草甸中N_2O的排放趋势为5、7、9月不断下降,到11月后略微上升。沼泽化草甸中N_2O的排放量随月份持续下降。沼泽中N_2O的排放在5月和9月各有一次排放高峰。环境因子对3种湿地类型N_2O的排放影响复杂。沼泽N_2O排放与土壤全氮含量呈显著负相关(P0.05),与土壤有机质、有机碳含量呈负相关但未达到显著水平,与土壤温度、含水率、C/N比、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、土壤容重相关性均不显著。沼泽化草甸N_2O排放与土壤20~30 cm含水率,土壤全氮、NO_3~--N呈正相关但未达到显著水平。草甸N_2O排放与所有环境因子相关性均不显著。研究时段内总的N_2O排放浓度为草甸沼泽化草甸沼泽。     

不同施氮水平下陇中黄土高原旱作小麦农田土壤温室气体的排放特征

【目的】研究不同施氮水平对陇中旱作小麦农田不同生育时期温室气体排放的影响,为旱区农业合理施用氮肥、减排温室气体提供理论依据.【方法】试验以长期施氮春小麦田为供试土壤,其中5个处理组氮肥投入量分别为0,52.5,105.0,157.5,210.0kg/hm~2.采用静态暗箱-气象色谱法测定旱作小麦农田土壤N_2O的排放通量,利用EGM-4便携式土壤碳通量测定系统测定小麦农田土壤CO_2的排放通量.【结果】春小麦全生育期内,不同施氮水平下N_2O排放通量变化趋势一致,其中在分蘖期(4月25日)、抽穗期(6月8日)和灌浆期(7月10日)出现排放峰,且灌浆期排放峰明显高于其他时期,出苗期出现排放最低峰.在灌浆期N_5处理组N_2O气体通量最高,其排放值为0.806mg/(m~2·h).CO_2通量变化在不同处理间较为一致,在分蘖期前变化幅度较小,至三叶期开始降低,其中N_1、N2处理组在三叶期到分蘖期CO_2通量变化幅度最大,分别从0.563、0.402μmol/(m~2·s)降低到0.238,0.183μmol/(m~2·s),其他处理变化幅度较小.相关分析发现,N_2O平均通量与各土层土壤温度呈负相关,但相关性不显著;与0～5cm土壤含水量呈负相关,与5～10cm和10～30cm土壤含水量呈正相关,相关系数分别为0.496和0.105.CO_2平均通量与各土层土壤温度呈显著正相关,相关系数分别为0.427、0.419和0.367;与0～5cm和10～30cm土壤含水量呈显著正相关,相关系数分别为0.529和0.385.【结论】在整个生育期内,小麦田N_2O和CO_2的排放量均在一定程度上受到土壤温度和土壤水分的共同影响.同时,小麦田不同施氮水平处理下N_2O的平均排放通量随着施肥量的增加而增加,且N_5处理组N_2O排放量最高;小麦田CO_2的平均排放通量随施氮量的增加而逐渐降低,且N_1处理组CO_2排放通量最高.     

水热条件对黄土性小麦田N_2O排放特征的影响

以西北地区黄土性冬小麦田为研究对象,观察分析了不同年份小麦在不同生长期、不同水热条件下,各耕层土壤N2O排放的特征.结果表明,降雨和气温与N2O排放通量存在相关性,二者的共同作用引起年际间土壤N2O排放量的差异,而温度效应更大.小麦生长季节大田土壤N2O排放通量的变化与土壤10～20 cm深处温度有显著线性相关,但在孕穗期至开花期,N2O排放通量与土壤温度相关性不明显,其排放通量的升高主要受控于作物根系活动.在适宜土壤含水量范围内,土壤水分增加对土壤N2O排放具有正效应,但与耕层水分相关性未达显著.值得注意的是在干旱缺水条件下土壤N2O排放通量与NH^＋4-N含量大小间呈极显著相关.     

添加生物炭对海南燥红壤N2O和CO2排放的影响

为探讨海南燥红壤N_2O和CO_2排放对生物炭添加的响应,通过室内培养试验分析生物炭加入后对土壤化学性质、NH_4~+-N和NO_3~--N含量以及N_2O和CO_2排放通量及累积排放量的影响。试验设置CK(不施生物炭)、B1(2%生物炭)、B2(4%生物炭)、B3(6%生物炭)4个处理。结果表明:添加生物炭后,土壤有机质、全氮和速效钾含量显著提高,较CK增幅分别为67.4%～246.6%、38.6%～90.9%和696.0%～1 764.7%。相比于CK,不同量生物炭添加后均导致了NH_4~+-N和NO_3~--N含量降低,总体上,不同处理NH_4~+-N浓度表现为CKB3B2B1,NO_3~--N含量表现为CKB1B2B3;随培养时间增加,各处理NH_4~+-N浓度呈下降趋势,NO_3~--N含量呈上升趋势。生物炭施用延后了N_2O排放通量出现峰值的时间。各处理之间N_2O和CO_2排放通量的变化过程大致表现出一致的趋势,即随培养时间延长,N_2O排放通量先升高后降低,CO_2排放通量先升高后趋于稳定。和CK相比,生物炭添加不同程度地促进了N_2O和CO_2排放,B1、B2和B3处理下N_2O累积排放量分别增加了399.2%、494.2%和194.5%,CO_2排放总量分别增加了87.6%、153.3%和147.6%。本研究结果显示,生物炭施用短期内促进了土壤N_2O和CO_2的排放通量。     

种植年限对京郊设施菜地温室气体排放的影响

为揭示设施菜地CO_2、CH_4和N_2O 3种温室气体排放对种植年限的响应趋势及影响因素,在北京大兴选取管理措施相同的种植5 a(5Y)、10 a(10Y)、15 a(15Y)、20 a(20Y)的4个日光温室和棚间露天菜地(CK)为研究对象,分析了不同种植年限设施菜地土壤温室气体排放通量及其土壤理化性质、酶活性等因子变化。结果表明:设施菜地3种温室气体对种植年限的响应有所差异,CO_2、N_2O排放通量与排放总量均表现为随种植年限增加而逐渐增加;与CK相比,种植年限显著增加CO_2、N_2O排放通量和总量(P0.05),且N_2O排放通量受种植年限的影响更明显;种植年限对CH_4排放通量有一定促进作用但影响不显著。种植年限显著增加了设施菜地温室气体的增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)(P0.05),且N_2O对GWP贡献率也呈现出随种植年限增加而增加的趋势。冗余分析发现土壤有机碳(SOC)和NO_3~--N含量、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和硝酸还原酶(NRA)活性及土壤pH是影响设施菜地土壤温室气体排放的关键因子。设施菜地长期种植通过增加土壤SOC、NO_3~--N含量,提高NAG、NRA酶活性及降低土壤pH而促进了设施土壤CO_2、N_2O排放。研究表明,随种植年限增加,设施菜地温室气体排放通量、总量、GWP、GHGI均逐渐增加,因而采取合理措施,适度降低土壤NO_3~--N含量和提高土壤pH,有助于长期种植设施土壤温室气体减排。     

长期施用化肥氮对黄土高原麦田N2O排放的影响

【目的】研究黄土高原旱地麦田土壤N_2O排放对长期不同氮肥用量的响应,探明旱地麦田N_2O排放规律及其主要影响因素,为该区域旱地麦田氮素管理和N_2O减排提供依据。【方法】在2004年10月开始的黄土高原旱地冬小麦氮肥长期田间定位试验(施磷(P2O5)100kg/hm~2)基础上,设置5个氮水平,氮肥(纯N)用量分别为0(N0)、80(N80)、160(N160)、240(N240)、320(N320)kg/hm~2,利用静态箱/气相色谱法于2014-2016年连续2年检测不同氮肥水平下麦田N_2O的排放特征,并分析了N_2O排放通量与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量及气温的关系。【结果】施用氮肥能显著提高旱地麦田N_2O的排放通量,施用氮肥后的50d内为N_2O排放高峰期,N80、N160、N240和N320处理的N_2O排放通量最高值分别是对照(36.20μg/(m~2·h))的2.5,3.2,4.9和6.4倍。小麦进入春季后(施肥后120d),因气温升高和降雨增加会出现多次N_2O排放高峰,而在成熟期(施肥后210d)N_2O排放通量相对较低。2个小麦生长季N80、N160、N240、N320处理的平均N_2O总排放量较对照(0.29kg/hm~2)分别增加1.6,2.8,4.3和6.1倍,排放系数为0.47%~0.59%,平均为0.55%。N_2O排放通量与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量和气温呈极显著正相关关系,且N_2O总排放量与施氮量呈显著线性关系。【结论】施用氮肥显著增加了黄土高原旱地麦田N_2O排放通量及总量,是该区域麦田N_2O排放的最主要驱动因子,气温和降水量也会在一定程度上影响N_2O排放。     

增温对秦岭温带森林土壤N_2O通量的影响

为探讨气候变暖对温带森林土壤N_2O通量的影响,在秦岭火地塘林区锐齿栎林内利用开顶式增温装置对土壤进行2 a的增温模拟试验,分析增温条件下土壤N_2O通量的变化规律和土壤特性对N_2O通量的影响。结果表明:增温处理使锐齿栎林土壤N_2O通量增加了13.9%,年排放量(1.88±0.57) kg/(hm~2·a),其中显著增加了春季和夏季土壤N_2O通量。增温处理对土壤碳氮含量影响显著,与对照相比,土壤硝态氮含量平均增加8.4%,土壤有机碳和全氮含量分别下降了30.1%、34.9%,C/N提高了7.5%。土壤N_2O通量与土壤温度、含水量、硝态氮含量,呈显著的正相关(P0.05),与土壤有机碳含量呈显著负相关(P0.05)。土壤温度和硝态氮含量可以解释土壤N_2O通量变异的70%以上,土壤含水量可以解释变异的39.5%。因此,土壤温度和硝态氮含量是影响土壤N_2O通量的关键因子,未来气候变暖会增加秦岭锐齿栎林土壤N_2O的排放。     

地膜覆盖对旱地春小麦播种区土壤肥力的影响

通过大田试验,研究了地膜覆盖、施氮等对旱地春小麦播种区土壤贮水量、土壤温度、土壤呼吸及小麦先舍速率等的影响。结果表明,在播种后1～30天地膜覆盖具有很好的保墒作用,而30～60天,随小麦生长,地膜的保水作用逐渐下降,60天时覆膜的贮水量反而低于不覆膜,地膜覆盖可以明显提高土壤温度,特别是在播种手1～15天最为显著,后期其增温效果也不明显,覆膜、施氮以及施用小麦茎叶,均会使土壤呼吸增加,覆膜与施氮均会明显提高小麦光合作用和株高。     

冬小麦地膜覆盖的水分效应

在西北半干旱雨养条件下,采取3种地膜覆盖方式,研究了冬小麦地膜覆盖的水分效应.结果表明:覆膜可显著提高土壤表层(0～20 cm)墒情,越冬前至返青期覆膜处理的土壤表层含水量较露地处理(CK)高2.8%～6.4%,但拔节后覆膜处理的土层表墒与露地处理相近,而20 cm以下深层墒情则表现为覆膜处理逐渐低于露地处理;拔节至成...     

不同地膜覆盖对土壤水温及谷子水分利用和产量构成的影响

为研究不同地膜覆盖材料对旱区谷子的增产效果和机理,利用田间试验研究不同地膜覆盖(白色聚乙烯地膜(WP)、白色可降解地膜(WD)和黑色可降解地膜(BD))对土壤水温、谷子叶片和群体水分利用效率及产量构成的影响。结果表明:1)与对照(CK,露地)相比,各覆膜处理均使0~20cm土层土壤温度和土壤含水量显著提高,0~100cm土层的蓄水保墒能力有所增加。其中WP处理的地温日较差最大,增温效应最明显,WD、BD处理依次减弱。WP处理的0~20cm土层保水效果最好。各覆膜处理均使谷子生育前期0~100cm土层的蓄水保墒能力提高,为谷子的需水关键期提供了保障。2)各覆膜处理均较CK使谷子的水分利用效率显著提高。其中,BD处理的叶片和群体水分利用效率表现最佳,WD较WP处理水分利用表现略差。3)各覆膜处理较CK均使谷子产量显著提高。BD处理产量最高,WP与WD处理产量相当。4)各覆膜处理中,BD处理的杂草防除效果最优,WP与WD处理效果相当。综上,在谷子田间生产中,黑色、白色可降解地膜具有替代普通聚乙烯地膜的可行性,黑色可降解地膜在水分利用和杂草防除方面表现更优。     

降解地膜过早破裂对玉米地土壤水分和温度及产量的影响研究

生物降解膜是解决农业“白色污染”的重要途径,笔者针对降解膜过早破裂这一过程,开展了土壤温度、水分和作物产量的影响研究。研究结果显示：降解膜过早裂解对土壤温度和土壤水分不同阶段影响程度不同。对土壤温度的影响主要体现在苗期,降解膜地25 cm内土壤温度比PE膜降低14.1%;对土壤水分的影响主要体现在喇叭口期,降解膜地100 cm内土壤水分比PE膜降低13.1%;降解膜种植的玉米在株高、秃尖、穗行数、百粒重和产量等方面明显低于PE膜,减产27.2%。也即降解膜过早裂解显著影响土壤温度、土壤水分和作物产量。     

不同降水年型旱地小麦覆盖对产量及水分利用效率的影响

【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的蓄水增产效果和生育期覆盖播种的节水增产效果,探索旱地小麦不同降水年型休闲期覆盖和生育期覆盖的保水技术新途径。【方法】于2011-2014年在山西闻喜县开展大田试验,以休闲期覆盖渗水地膜与不覆盖为主区,以生育期膜际条播、条播为副区,研究覆盖对旱地麦田3 m内土壤水分、小麦产量构成、水分利用效率和节水增产效率的影响。【结果】休闲期覆盖较不覆盖处理提高了播种期0-300 cm土层土壤蓄水量,丰水年达40-41 mm,平水年达55-58 mm,欠水年达70 mm,且欠水年更有利于蓄积土壤水分于深层,显著提高了不同降水年型休闲期土壤蓄水效率,达到20%以上,其覆盖的蓄水效果可延续至孕穗期,且生育期配套膜际条播效果更佳。休闲期覆盖较不覆盖处理显著提高小麦穗数、产量和水分利用效率,产量提高20%以上,水分利用效率提高15%以上,且生育期配套膜际条播小麦穗粒数、千粒重也显著提高。结果还表明,休闲期覆盖处理小麦播种期土壤水分每多蓄1 mm,丰水年小麦可增产21-27 kg·hm^-2,平水年可增产16-18 kg·hm^-2,欠水年可增产13-24 kg·hm^-2,且休闲期覆盖条件下,生育期膜际条播播种对产量的提升有较大的调控作用。生育期地膜覆盖保水后,旱地麦田节水、增产效果提高,单位粮食生产节水量提高10%以上,消耗1 mm土壤水分产量提高11%以上。【结论】旱地小麦休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降雨,改善底墒,尤其欠水年蓄水效果更佳,有利于提高小麦花前土壤水分,促进有效穗数的形成,提高产量,且生育期膜际条播播种效果更佳。底墒充足时,生育期膜际条播播种有利于提高旱地麦田的节水增产效果,而欠水年底墒不足时,会导致水分浪费和减产。     

不同覆盖方式对渭北旱作苹果园土壤贮水的影响

【目的】揭示不同覆盖方式对渭北旱作苹果园土壤贮水的影响,为该区域改进果园土壤水分管理措施提供理论依据。【方法】通过田间小区定位观测,对比分析秸秆覆盖、地膜覆盖、生草覆盖及裸地处理果园土壤孔隙度、土壤贮水库容及土壤贮水量等性状。【结果】秸秆覆盖明显提高了土壤孔隙度、土壤贮水库容及贮水量。覆盖3年后,各处理0—60cm土层平均土壤孔隙度大小为秸秆覆盖生草覆盖裸地地膜覆盖,地膜覆盖降低了土壤孔隙度;在0—60cm土层,秸秆覆盖处理土壤饱和贮水量、吸持贮水量及滞留贮水量分别较裸地及地膜覆盖高2.18、0.84、1.34mm及2.52、1.15、1.36mm,生草处理土壤饱和贮水量、吸持贮水量及滞留贮水量分别较裸地及地膜覆盖高2.01、0.69、1.34mm及2.32、1.00、1.34mm;秸秆覆盖明显提高了5月份、10月份1m土层内土壤贮水量,5月份秸秆覆盖处理1m土层内土壤贮水量较裸地高48.85mm,10月份高47.36mm,生草处理在5月份土壤贮水量最低,较裸地低31.71mm,而在10月份与裸地贮水量相当。【结论】在渭北旱作苹果园采用秸秆覆盖能起到较好的土壤保蓄水作用,土壤贮水量增加明显。     

地膜覆盖对旱地春小麦土壤温度的影响

在西北半干旱雨养农业区,研究了春季覆膜和秋季覆膜2种模式下,春小麦全膜覆土穴播、全膜穴播及膜侧沟播对土壤温度的影响.结果表明:覆膜具有普遍增温效应,0～25cm土层全生育期平均地温覆膜处理较露地对照(CK)高0.77℃.覆膜增温效果在3种种植方式间以全膜穴播模式最高,全膜穴播覆土模式次之,膜侧沟播模式最小;春、秋覆膜对土壤地温影响差异不大;覆膜增温效果表现为:土壤下层>上层,早晨>傍晚>中午.     

沟垄集雨种植模式下灌溉量对关中地区冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探讨在灌溉区沟垄集雨模式对冬小麦产量和水分利用效率及土壤水热特征的影响设置田间试验。试验设置沟垄集雨种植(R)和传统平作(F)2种种植方式,每种种植方式下设置0 m3/hm~2(N)、400m3/hm~2(L)、1 200m3/hm~2(M)和2 000m3/hm~2(H)4种灌水量。结果表明:同一灌溉量下沟垄集雨种植0~10cm土层的土壤温度在小麦生长前期较平作高,同时沟垄集雨种植模式0~100cm土层的平均含水量在拔节期、开花期较平作种植高,其具有较好的蓄水保墒作用。各处理的总耗水量随灌溉量增加而增加,表现为RHFHRMFMRLFLRNFN。沟垄集雨种植能促进小麦对土壤水分的利用,显著提高小麦产量,在小麦全生育季不灌溉、灌溉量为400、1 200和2 000m~3/hm~2的情况下,沟垄集雨种植处理产量分别较平作相同灌溉量处理高41.52%、70.00%、27.54%和14.35%。同时在8个处理中RM、RL处理的水分利用效率最高。因此,通过发挥沟垄集雨种植蓄水保墒以及改善水分分配的作用能够在灌溉农区小麦生产上达到节水增产增效的效果。     

旱地小麦地表覆盖对土壤水分硝态氮累积分布的影响

在黄土高原南部半湿润易干旱地区,通过长期田间定位试验,研究了不同地表覆盖对第3季冬小麦生长、氮素吸收及土壤水分和硝态氮累积分布的影响.结果表明,无论地表覆盖能否促进小麦生长及其对氮素的吸收,在收获期均能提高表层土壤水分;覆膜栽培增加表层硝态氮含量,覆草也在高量施用氮肥时,提高表层硝态氮的累积.而地表覆盖对耕层以下土壤水...     

南方稻田冬季马铃薯覆盖栽培对土壤水热及产量的影响

土壤水热状况是影响南方稻区冬种马铃薯生长和产量的重要环境因素。本文研究了露地无覆盖(对照)、稻草、渗水膜、普通膜和黑色膜覆盖处理对土壤水热、马铃薯生长和产量的影响。结果表明:马铃薯全生育期内各处理0cm-20 cm土壤温度依次为普通膜>渗水膜>黑色膜>稻草>对照,表明覆盖可提高表层(0cm-20 cm)土壤温度。稻草覆盖处理比对照提高0cm-5 cm土壤含水量5.9%,达显著性差异水平(p<0.05);3种膜覆盖处理比对照显著降低了0cm-15 cm土壤含水量;各覆盖处理对20cm-25cm土壤含水量影响不显著。渗水膜覆盖比对照降低0cm-5 cm土壤容重2.0%,稻草覆盖比对照降低了15cm-20 cm土壤容重4.0%。渗水膜覆盖与对照的马铃薯出苗率基本一致,但稻草覆盖使马铃薯出苗率降低21.7%。渗水膜和黑色膜覆盖比对照显著增产22.0%和6.9%,稻草和普通膜减产21.2%和19.5%。渗水膜和黑色膜覆盖比对照提高大薯个数79.0%和31.6%;渗水膜覆盖提高马铃薯块茎商品率44.1%,并提高块茎淀粉含量7.4%。试验表明:南方稻田冬季马铃薯渗水膜覆盖栽培,对改善土壤水热状况及提高马铃薯产量和商品性具有重要作用,是冬季马铃薯优质高产栽培的重要措施。     

宁南旱区谷子地膜覆盖的土壤水温效应

 对不同覆膜方式降水后土壤水分的变化趋势进行定位观测，并观测了谷子生育期土壤水分动态，结合作物产量分析了农田水分利用效率。研究表明，降水后微集水种植技术的沟内有较好的集水作用，水分可以储备在垄下部位，表层土壤水分变化剧烈。微集水种植技术在生育期间有集水保墒作用，季末土壤供水能力明显改善。冬闲田处理秋平膜与秋垄沟播前贮水量分别较对照高24.9、7.1 mm，且增产效果显著。覆膜处理的谷子产量得到明显提高和农田水分得到高效开发利用。作物各个生育时期以微集水种植技术的集水保墒效果最佳、生育期耗水量较低，表现出良好的社会和生态效益。