滴灌施肥蔗田土壤氧化亚氮排放与反硝化酶活性的关系

对不同滴灌施肥处理下甘蔗不同生育期蔗田土壤氧化亚氮(N2O)排放通量和反硝化酶活性间关系进行了探讨。田间试验设2种滴灌灌水量水平和4种施肥量水平。2种灌水量水平分别为W0.6:180 m3hm-2和W1.0:300 m3hm-2。4种施肥量水平F1.0:N 250 kg hm-2,P2O5150 kg hm-2,K2O 200 kg hm-2;F0.9:施肥量是F1.0的90%;F1.1:施肥量是F1.0的110%;F1.2:施肥量是F1.0的120%。测定不同处理甘蔗4个生育期蔗田土壤N2O排放通量以及土壤硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)和羟胺还原酶(Hy R)活性。结果表明:W0.6F1.2和W1.0F1.2处理甘蔗产量较高,分别为117.7 t hm-2和124.0 t hm-2。在分蘖期,所有处理土壤NR、Ni R和Hy R活性均达到最大值,其中W0.6F1.2和W1.0F1.2处理反硝化酶活性较高。采集土样当天蔗田土壤N2O排放通量与土壤Ni R活性之间呈极显著正相关,相关系数为0.472(r0.01=0.449,n=32),说明蔗田土壤Ni R活性显著影响N2O的排放通量。因此,W0.6F1.2处理,即滴灌灌水量为180 m3hm-2及施肥量为N 300 kg hm-2、P2O5180 kg hm-2和K2O 240 kg hm-2,在提高产量的同时对蔗田N2O的减排也有积极意义。     

减量施氮与间作大豆对蔗田碳平衡特征的影响

为了研究氮肥投入及豆科作物间作对蔗田碳汇的影响,通过2年(2012—2013年)的大田试验,采用投入产出平衡法(即将作物生育期内的碳投入与碳产出进行量化分析),探讨2个蔗田施氮水平[300 kg·hm?2(减量施氮)和525 kg·hm?2(常规施氮)]和4种种植模式(甘蔗单作、大豆单作、甘蔗||大豆1行︰1行间作及甘蔗||大豆1行︰2行间作)下蔗田生态系统碳的输入和输出特征。结果表明,两种施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输入量均显著高于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式。2012年减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输出量显著低于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式,2013年差异不显著;甘蔗收获后,减量施氮处理甘蔗||大豆两种间作模式土壤碳截存量均显著高于甘蔗单作。甘蔗||大豆间作生态系统的碳收支与平衡分析表明,减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式净碳固定量2012年为2 956.35 kg·hm?2,2013年为872.59 kg·hm?2。减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式下农田固碳潜力大于其他处理,从农业可持续发展角度考虑,该模式具有一定的生态合理性。     

浙北嘉兴平原土地利用变化对农林固碳生态功能的影响分析

通过对农作物干物质光合作用平衡式法以及林业碳汇测算方法,估算了嘉兴市域主要农林业碳汇及其生态价值,分析了嘉兴市过去50余年土地利用方式的变化对农林作物碳吸收量的影响。估算结果显示,嘉兴平原主要农作物年吸收CO2量达544.9万t,释放O2396.3万t。当地的农林业中,水稻吸收CO2和制氧量占到主要农林作物总量的50%以上,水稻单位面积固碳制氧效益在当地农作物中也是最大的,而且水田土壤的单位面积有机碳储存量达到50.41 t·hm-2·a -1,明显高于旱地土壤36.27 t·hm-2·a -1。过去50多年来,嘉兴平原土地利用方式发生了大幅变化,特别在近30年间耕地面积均减少了20%以上,农作物种植面积减少了1/3,水稻面积减少了60%,而城镇建设面积增加了3.3倍,虽然农作物单产在持续增长,但农作物面积缩减的影响占主导地位,导致了2011年农林植物吸持CO2量比1985年减少了21%。     

基于遥感的广西甘蔗种植面积提取及长势监测

广西是我国最大的甘蔗种植和蔗糖产业基地,但长期受自然灾害影响甘蔗单产产量不高,及时获取其多年种植面积与长势的时空动态信息,可为区域甘蔗种植优化、灾害风险管理及蔗糖产业结构调整等提供重要科学支撑。首先,基于LANDSAT8OLI遥感影像的6-5-2优化波段组合,引入NDVI、DEM等辅助识别特征变量,采用随机森林分类法进行多时相连续解译,并借助Google Earth高清遥感影像比对修正,获得了高精度的2014—2018年广西甘蔗种植面积分布;其次,基于MODIS-NDVI数据,构建长势差值监测模型,实现了近5年广西甘蔗茎伸期长势动态监测。结果表明:1)本文解译方法效果良好,广西甘蔗种植面积的总体分类精度高于92%, Kappa系数均大于0.8,面积相对误差5年均值为-10.7%。2) 2014—2018年,广西甘蔗种植面积呈"前期急减,后期缓增"的变化趋势;主要种植区以崇左、南宁及来宾市为主,全区种植面积呈局部成片集聚、总体破碎分散的分布格局,并与研究区地形地貌、土壤类型、河流水系分布等下垫面环境要素密切相关。3)NDVI差值模型能清晰反映广西甘蔗茎伸期长势的年际和年内的时空变化特征,各年度内的甘蔗长势在好、正常、差等状态间交替转变频繁。上述成果可为揭示广西甘蔗对区域气候变化、旱涝交替及下垫面水土墒情动态的响应机制,开展区域甘蔗种植结构优化及其资源利用效率评估等奠定科学基础。     

新疆化肥利用的空间特征及增产潜力分析

根据1989～2005年新疆各地州农用化肥施用量、农作物播种面积和粮食单产数据,采用聚类分析法对研究区进行区域划分,并运用回归分析计算出各区域化肥的顷均施用量和增产效率.结果表明:根据施用化肥情况可将新疆分为3大区域,即低施肥量地区,平均施肥量115.88 kg·hm-2,增长量5.78 kg·hm-2·a-1:中施肥量地区,平均施肥量175.93 kg·hm-2,增长量10.41 kg·hm-2·a-1;高施肥量地区,平均施肥量219.59kg·hm-2,增长量11.22 kg·hm-2·a-1.这3个地区的单位面积施肥量均低于全国平均水平.同时,中施肥量地区的化肥增产效率[kg(粮食)·kg-1(化肥)]居新疆最高,为21.45;低施肥量地区的化肥增产率为13.88;高施肥量地区的化肥增产效率为10.80,为新疆最低;但3个地区的化肥增产效率均高于全国平均水平.新疆应重点加强中,低施肥量地区的施肥强度,以发挥其最大的增产潜力.     

生物炭的10年土壤培肥效应

大量短期的室内试验和田间试验研究表明,施用生物炭可以增加土壤碳固定,提升土壤肥力和作物产量,然而关于生物炭的长期土壤肥力效应尚不明确。为此,依托持续10年的生物炭的田间定位试验[4个处理:对照(CK)、生物炭4. 5 t·hm-2·年-1(B4. 5)、生物炭9 t·hm-2·年-1(B9. 0)、秸秆还田(SR)],研究了长期施用生物炭对土壤肥力状况的影响。结果显示,与对照相比,长期施用生物炭和秸秆还田对土壤p H值没有显著影响,但容重降低了2. 2%～8. 2%,施用生物炭的土壤电导率降低了1. 5%～7. 8%,而秸秆还田处理土壤电导率提高了4. 7%～13. 4%。施炭和秸秆还田使土壤有机质(SOM)含量增加57. 7%～123. 1%,总氮含量提高11. 3%～21. 9%,总磷没有显著性变化。不同处理土壤NH+4-N含量的差异不显著,而施用生物炭和秸秆还田土壤NO-3-N含量增加3. 8%～67. 1%,且高炭处理的效果显著。土壤有效磷含量显著降低了23. 1%～42. 0%,速效钾含量上升了2. 0%～23. 1%。总体而言,长期施用生物炭提升了土壤肥力,尤其是对土壤有机质的提升有显著的效果。     

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

新疆奇台县化肥施用量变化及其与粮食单产的关系

根据新疆奇台县1989～2005年化肥施用量和粮食单产数据,采用趋势线法分析了该县化肥单位面积施用量的时闻序列变化,并采用相关分析对化肥施用量与粮食单产的关系进行探讨.结果表明:奇台县化肥单位面积施用量受粮食价格及化肥价格变化的影响较大,从1989年的65.65 kg·hm-2上升到最大值1998年的196.6kg·hm-2后下降,整个时间序列曲线呈抛物线状,且N、P、K施用比例较为合理,为促进粮食增产发挥了作用.1989～2005年粮食单产与单位面积化肥施用量存在明显的正相关关系,随施肥量的增加,粮食单产也趋于增加,当化肥施用量达到170kg·hm-2时,再增加化肥施用量对粮食的增产效果已不明显.因此,该县今后在粮食种植过程中应防止过量施肥,推广科学施肥,以更大程度地提高粮食产量.     

甘蔗对不同基质肥源氮、磷、钾的吸收和利用

对甘蔗进行直接浇灌不同浓度糖蜜酒精废液处理、常规施用化肥和不施肥处理,研究直接浇灌糖蜜酒精废液对甘蔗前期生长的影响.结果表明:苗期糖蜜酒精废液对甘蔗芽萌发、幼苗生长和对氮、磷、钾的吸收有一定胁迫作用,但该抑制作用随甘蔗生长可通过其自身代谢解除;到分蘖盛期,胁迫作用解除后,施用糖蜜酒精废液的甘蔗叶片氮、磷、钾含量高于对照和常规施肥,促进了甘蔗分蘖和伸长,提高了蔗茎产量,最终甘蔗产量显著高于对照,与常规施用化肥处理相当.说明适宜浓度的糖蜜酒精废液可直接施用于甘蔗,新植蔗以浇灌45 t·hm-2糖蜜酒精废液+60 t·hm-2清水最好,宿根蔗则以浇灌105 t·hm-2糖蜜酒精废液最好.     

广西壮族自治区土地利用与土壤侵蚀的关系

[目的]对广西壮族自治区的土壤侵蚀现状进行定量分析,分析土地利用类型与土壤侵蚀的关系,为科学防治土壤侵蚀提供决策依据。[方法]以RUSLE模型为基础,引入喀斯特石漠化修正因子M,构建适合广西地区的土壤侵蚀模型。[结果](1)2015年,研究区土壤侵蚀模数为135.51t/(km~2·a),土壤侵蚀厚度达0.08mm/a,土壤侵蚀面积2.52×10~4 km~2,土壤侵蚀量3.21×10~7 t。其中,喀斯特地区土壤侵蚀面积1.86×10~4 km~2,占土壤侵蚀面积的73.81%,占总侵蚀量的31.01%。(2)土壤侵蚀量占总侵蚀量的大小顺序为:耕地(37.58%)林地(30.94%)草地(16.10%)园地(6.39%)工矿用地(4.09%)裸地(2.16%)。[结论]人类活动干扰强烈的土地利用影响全区土壤侵蚀空间分布格局。