添加生物黑炭对玉米产量、品质、肥料利用率及氮磷径流损失的影响

为了寻找一种既能使作物高产、优质又环境友好的施肥模式,在天然降雨条件下,通过田间小区试验,研究了5种不同施肥模式(不施肥、纯施化肥、生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭)对玉米产量、品质、肥料利用率及氮磷径流损失的影响。结果表明:与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施和有机无机肥配施对玉米产量无明显影响,有机无机肥配施添加生物黑炭可使玉米产量显著提高21.14%;与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可提高粗蛋白含量和氮、磷肥利用率,其中对粗蛋白含量提高幅度为12.14%~19.64%,并以有机无机肥配施添加生物黑炭对其提高幅度最大;与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可显著减少氮、磷径流损失量,降幅分别为30.47%~59.69%和12.08%~31.22%,其中,有机无机肥配施添加生物黑炭的氮素径流损失降幅最大,生物黑炭与化肥共施的磷素径流损失降幅最大。因此,从提高玉米产量、品质,氮、磷肥利用率以及减少土壤氮、磷径流损失的角度综合考虑,在旱地作物种植施肥模式中推荐有机无机肥配施添加生物黑炭施肥模式。     

氨基酸态氮和硝态氮混合营养下番茄生长及其生态化学计量学特征

在水培条件下,设计了7种试验处理其N源分别为NO3--N、NO3--N+谷氨酸态氮、NO3--N+苯丙氨酸态氮、NO3--N+谷氨酸态氮+苯丙氨酸态氮、谷氨酸态氮、苯丙氨酸态氮、谷氨酸态氮+苯丙氨酸态氮,这些处理中除了N素形态不同外,其N、P、K的含量均相同。研究不同处理对番茄生长的影响,并在此基础上利用生态化学计量学的方法研究了氨基酸态氮和NO3--N混合营养下番茄生长及其与生态化学计量学特征之间相关关系。研究结果表明,番茄植株光合速率与其地上部C/P之间存在显著正相关关系;番茄地上部硝酸盐含量、亚硝酸盐含量、游离氨基酸含量、硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性与其地上部N/P、C/N、C/P和P/K之间均不存在显著相关关系;和N源为NO3--N的处理相比,氨基酸态氮和NO3--N混合营养促进番茄(地上部和根系)生长,两种氨基酸态氮和NO3--N混合的营养效应好于单一氨基酸态氮和NO3--N混合的营养效应。     

秸秆还田施氮调节碳氮比对土壤无机氮、 酶活性及作物产量的影响

秸秆的质量,特别是C/N是影响秸秆分解速率和养分释放的重要因素。在秸秆还田条件下,如何科学合理地施用氮肥是秸秆利用和优化施肥研究的关键问题。本研究以秸秆还田施入碳氮的C/N为切入点,于2012—2013年通过田间试验(设秸秆不还田不施肥、秸秆还田不施氮、秸秆还田施用无机氮肥调节C/N为10∶1、16∶1和25∶1以及秸秆还田施用有机氮肥调节C/N为25∶1处理),研究秸秆还田不同氮输入对小麦-玉米轮作田土壤无机氮、土壤微生物量氮、酶活性以及作物产量的影响。结果表明:1)在C/N为25∶1下,施用有机氮肥和无机氮肥对土壤无机氮含量无显著影响;在施用无机氮肥的情况下,C/N越低土壤无机氮含量越高。2)秸秆还田施氮提高了土壤微生物量氮含量,但是各秸秆还田施氮处理之间差异不显著;秸秆还田不同施氮处理对脲酶活性无显著影响;秸秆还田施氮提高了FDA水解酶活性,并随C/N降低呈升高趋势,施用无机氮肥的效果强于施用有机氮肥的。3)秸秆还田施用无机氮肥显著提高了小麦和玉米地上部生物量,施用无机氮肥调节C/N为10∶1和16∶1相比于C/N为25∶1提高了小麦和玉米的苗期和成熟期地上部生物量;施用有机氮肥调节C/N为25∶1相比秸秆还田不施氮对地上部生物量无显著影响。秸秆还田施用无机氮肥提高了作物产量,施用无机氮肥调节C/N为16∶1产量最高,而施用有机氮肥调节C/N为25∶1有降低作物产量的趋势。综合以上结果来看,施用无机氮肥调节C/N为16∶1较为合理。     

有机无机肥配施对生态重建先锋植物类芦生长的影响

采用主成分分析、方差分析和多重判别分析等方法,对比研究不同施肥条件下盆栽类芦植株的生长和养分累积特征。结果表明:除施50g稻秆处理外,施肥处理后类芦植株株高、分蘖数、根系形态学特征以及植株养分累积量均显著高于对照(CK),不同施肥处理之间差异显著(P0.05),且随着施肥量增加而增大,呈现出"稻秆+化肥"蚯蚓粪稻秆CK的趋势。有机无机配施的"稻秆+化肥"处理类芦植株生长和养分累积远高于单施有机肥的蚯蚓粪和单施无机肥的处理,有机无机配施是最高效的施肥方式。施肥处理后类芦植株叶片叶绿素荧光参数差异不大,PSⅡ光合反应中心在不同肥力水平下均能正常进行光合作用,类芦植株具有极强的耐贫瘠能力。     

潮土小麦碳氮含量对长期不同施肥模式的响应

【目的】以潮土21年长期定位试验为基础,分析不同施肥模式下冬小麦不同生育期的地上部生物量、碳氮含量、碳氮比及碳氮积累量,探讨冬小麦碳氮含量对不同施肥模式的响应规律。【方法】试验包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施氮钾肥(NK)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)、施氮磷钾肥及玉米秸秆还田(NPKS)7个处理。在2011 2012年冬小麦生长季,分别采集越冬、拔节、灌浆、成熟四个生育时期地上部植株样品,利用Euro Vector EA3000型元素分析仪对小麦植株样品的全碳、全氮含量进行测定。【结果】NPK、NPKM和NPKS处理均能显著提高各生育期小麦地上部干重,其中NPKM处理小麦地上部干重在越冬、拔节、灌浆、成熟期分别比CK提高了111%、194%、238%、206%,除越冬期外,等量氮肥条件下,NPK、NPKM和NPKS 3个处理间小麦同一生育期地上部干重无显著差异,说明与氮磷钾配施相比,有机无机配施与秸秆还田这两种措施并不能显著提高小麦地上部生物量;小麦地上部碳含量受不同施肥影响很小,不同生育期小麦地上部碳含量平均值为410 g/kg;小麦成熟期地上部氮含量以N和NK处理最高,分别达到19.4和18.1 g/kg,其中N处理小麦地上部氮含量分别比NPKM和NPKS处理高52%和66%。随着生育期的推移,各处理小麦氮含量逐渐降低,总体表现为越冬期拔节期灌浆期≥成熟期;在整个生育期中各施肥处理碳含量基本保持不变而氮含量呈逐渐下降趋势,这就使得各施肥处理地上部分C/N比随生育期的推移呈逐渐增加趋势;不同施肥下小麦碳积累量差异性和地上部干物质重差异性规律一致,而不同施肥下地上部氮积累量差异性不同于干物质重的差异性,以NP处理最高,达545 kg/hm2,分别比NPKM和NPKS处理高61%和68%。【结论】施肥方式不能显著改变小麦碳含量但能影响氮含量,因此小麦生物量大小决定了其碳的积累量,相应地,C/N比大小则由氮含量决定。氮磷钾配施、有机无机配施及秸秆还田处理下,小麦具有较高的生物量从而具有较高的碳氮积累量,这有利于增加农田系统碳、氮积累,提升土壤碳、氮肥力。     

不同施肥模式对旱地土壤氮素径流流失的影响

利用田间小区试验,研究不同施肥模式(不施肥、纯施化肥、化肥与生物黑炭配施、有机无机肥配施、有机无机肥与生物黑炭共施)对旱地土壤氮素径流流失的影响。结果表明,整个玉米生长期,降雨量与地表径流量呈显著正相关,地表径流量是决定除NH+4-N以外其他形式氮流失量的主要因子之一。施肥可显著增加旱地土壤各种形式氮素的流失。与单施化肥相比,化肥与生物黑炭配施,有机无机肥配施,有机无机肥与生物黑炭共施均可显著降低旱地土壤各种氮素(NO-3—N、NH+4-N、TDN、PN、TN)径流流失,降幅分别为42.85%~72.49%,33.57%~62.59%,37.13%~65.66%,24.17%~54.04%,30.47%~59.69%,且降低作用的大小为化肥与生物黑炭配施有机无机肥配施有机无机肥与生物黑炭共施。施用生物黑炭和有机肥均可促进旱地土壤对TDN的保持能力,在TDN流失量中无机氮占61.32%~71.94%,无机氮中又以NO-3-N为主。与单施化肥相比,化肥与生物黑炭配施,有机无机肥配施,有机无机肥与生物黑炭共施均可减少NO-3-N占TDN的比例,增加NH+4-N占TDN的比例,其中以有机无机肥与生物黑炭共施的作用更加明显。因此,在今后旱地土壤施肥中,推荐有机无机肥与生物黑炭共施。     

施肥对水旱轮作作物产量、氮素吸收与土壤肥力的影响

2008～2009年,利用田间试验研究了优化施肥、单施有机肥、有机无机配施和习惯施肥对水旱轮作体系下水稻和春小麦产量、氮素吸收利用和土壤肥力的影响.结果表明,施肥都能提高水稻和春小麦的子粒和秸秆产量.同等养分供应下,优化施肥处理的增产效果最佳,其次是有机无机配施.不同施肥处理对水稻和春小麦地上部总吸氮量都有显著影响,水稻当季氮肥利用率为10.4％～37.0％,春小麦为11.7％ ～ 35.9％.施用有机肥有利于土壤有机质、全氮、C/N比和土壤碱解氮、有效磷和速效钾的提高.水旱轮作下土壤干湿交替也有利于土壤有效养分的提高.综合考虑作物增产、氮肥利用率和土壤培肥等因素,本试验水旱轮作体系下,有机无机配施是最佳的施肥措施.     

施肥模式对双季稻产量、养分吸收及经济效益的影响

水旱轮作田间定位试验条件下研究了连续4年（20052008）不同施肥模式对双季稻产量、养分吸收及经济效益的影响。结果表明,氮磷钾肥配施能显著提高水稻产量,长期有机无机肥配施增产效果明显。定位4年后,有机无机肥配施处理早稻和晚稻平均产量分别比未施肥处理增产135%和130%。随着产量的增加,稻草与稻谷中氮、磷和钾养分吸收量呈增大的趋势,表明水稻植株养分吸收量与稻谷产量呈显著正相关。不同施肥模式显著影响水稻稻草、稻谷中的氮、磷、钾养分含量。氮磷钾肥配施处理,特别是有机无机肥配施处理稻谷的养分吸收量最高,在土壤中的氮、磷盈余也最少。肥料配施虽增加了支出,但提高了经济产出,其纯收益相对较高,以有机无机肥配施处理的纯收益最高。双季稻生产实践中,有机无机肥配施模式值得推荐且需合理增施磷、钾肥。     

氮肥类型和用量对冬小麦品质的影响

在连续4年有机无机氮肥配施试验基础上,设置不同冬小麦品种研究氮肥类型（无机肥氮、 有机肥氮以及有机肥氮与无机肥氮配施）和用量（N 0、45、90、120、180 和 240 kg/hm2）对冬小麦子粒品质的影响。结果表明, 中穗型品种石麦15和大穗型品种潍麦8的子粒产量和各项品质指标差异显著,其中石麦15 的产量、沉降值、形成时间和稳定时间分别比潍麦 8 高12.62%、5.09%、5.85%、25.35%,而粗蛋白、 湿面筋和吸水率则比潍麦8 显著低11.03%、15.51%、 5.49%。子粒产量、 粗蛋白、 湿面筋和沉降值及形成时间与植株吸氮量极显著正相关,吸水率和稳定时间与植株吸氮量的相关性较差。单施无机氮180 kg/hm2（0/180 处理）和240 kg/hm2（0/240 处理）及有机无机氮配施 240 kg/hm2（120/120 处理）植株吸氮量最高且三者差异不显著,而单施有机氮240 kg/hm2（240/0 处理）植株吸氮量显著低于0/180、0/240 和120/120 处理。施氮量小于240 kg/hm2 时等氮量比较,单施无机氮吸氮量大于有机无机配施,单施有机氮最小;且施氮量越低,不同施氮类型间吸氮量差异越小。两品种均在单施无机氮180 和 240 kg/hm2 时产量最高且各项品质指标最优,有机无机氮配施120/120 处理对比等量无机氮单施 0/240 处理产量不降低且品质指标不下降,单施有机氮240/0 处理产量和子粒品质都较 0/240 和120/120处理差;施氮量低于240 kg/hm2 时,单施无机氮处理的产量和各项品质指标优于有机无机配施,有机无机配施又优于单施有机氮,这与有机肥供氮不足有关。     

抑病土与感病土对番茄根际微生物性质的影响

为明确不同土壤来源下番茄植株的生长及其根际土壤微生物功能群落的变化特征，以番茄青枯病为研究对象，通过盆栽试验和两种施肥模式研究了抑病和感病土壤对番茄生长情况、根际土壤微生物功能群落结构以及青枯病菌生长的影响。结果表明：(1)抑病土中有机碳、速效氮、有效磷和速效钾含量较高，能促进番茄生长，抑制土传病害发生，其中抑病土中进行有机无机配施(SCOF)处理的番茄地上部鲜重最高，为28.99 g/株，与感病土中进行有机无机配施(CCOF)相比，地上部鲜重显著增加了37.90%；(2)有机无机配施处理抑制了病原菌的生长，其中SCOF与CCOF处理中病原菌的生长较对照分别降低了24.53%与22.23%；(3)有机无机配施与病原菌接种改变了根际微生物代谢功能，其中SCOF处理番茄根际微生物群落代谢活性较强，利用氨基酸类、碳水化合物类、多聚物类等碳源的微生物种群发生变化。总之，抑病土中配合施用有机无机肥有助于帮助宿主植株耐受土传病害胁迫，维持宿主植物的健康生长，这为探索土传病害的发生及防控提供一个视角。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

我国滑坡、崩塌的区域特征、成因分析及其防御

论述了我国滑坡、崩塌的区域分布特征,滑坡和崩塌的危害程度,滑坡和崩塌类型和成因分析,并且提出了灾害的防御措施,以期达到环境保护成为社会发展过程中的一个重要组成部分。     

城镇开发区建设中的人为水土流失及防治措施

简析了婺源县城镇开发区建设过程中造成水土流失的状况、危害、原因后,提出了其防治措施,并阐明开展城市（镇）水土保持的紧迫性。     

河道堤防滩地的水土流失及其防治

平原地区河道堤防滩地的水土流失,直接淤积河床,影响行洪安全。堤防滩地的水土流失是自然因素和人为因素共同作用的结果,以新修堤防的水土流失最为严重,对其防治须实行工程措施、植物措施和人为预防相结合。     

建设类与建设生产类开发建设项目水土保持方案的异同分析

20世纪末,开发建设项目水土保持方案的编报工作已经实现了规范化和制度化,但有不少的编制者在编制建设类和建设生产类项目的水土保持方案时往往出现失误.建设类和建设生产类项目的水土保持方案在很多方面都存在很大区别.根据多年编制两类水土保持方案的实践经验,总结出了这两类项目水土保持方案的编报工作在水土保持要求、服务年限、预测时段划分、防治目标等方面的异同,以防止在编报过程中出现水土流失量预测、水土保持措施体系以及水土保持监测等方面产生较大的偏差.     

依法防治水土流失 促进经济社会可持续发展

水土保持法颁布实施十年来 ,全国七大流域水土保持生态建设工程累计完成水土流失综合治理面积 38万km2 。全国有 10个城市、134个县、110 0条小流域成为水土保持生态建设的示范样板。在全国 110 0多个县开展了监督执法规范化建设 ,实施预防保护面积 2 0多万km2 ,累计查处违法案件 6万多件 ,全国各级水行政主管部门审批水土保持方案 17万多项     

水土保持与生态农业建设

分析了水土流失对农业生产持续发展的影响,阐述了水土保持对发展农业生产、改善生态环境的 重要作用。指出生态农业建设是我国农业发展的必由之路。     

分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统设计与试验

为了便捷地采集和实时诊断农业病虫害图像,设计了一个分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统。该系统由多个便携式图像采集终端和一个图像处理服务器组成;其中,图像采集终端包括嵌入式相机、可伸缩的手持杆和装载控制App的手机;图像处理服务器包括农业病虫害诊断、信息记录和反馈模块等。手持杆可将安装在其前端的嵌入式相机送到人手或视觉难以企及的病虫害区域,手机可实时预览前端相机的拍摄画面和实现控制相机完成农业病虫害图像采集等功能;系统通过HTTP协议实现多个采集终端与图像处理服务器的数据交互,协同进行分布式计算,可以减少网络移动资费和服务器的负载。利用该系统对水稻纹枯病图像采集与诊断测试结果表明,该系统的图像采集终端可以便捷地采集到水稻纹枯病图像,手机端视频预览画面延时低,对相机控制命令无误,图像采集终端与服务器通信稳定,服务器端对水稻纹枯病图像处理和诊断实时,基于图像的水稻纹枯病为害等级诊断准确率为83.5%。如果服务器端加载不同的农业病虫害图像处理和诊断算法,该系统可广泛应用于各种农业病虫害图像的采集与诊断。     

水土保持与环境整治

从水土保持与环境治理的关系方面阐述了作为国土整治的重要内容,水土保持对建立良好的生态环境、整治江河、改善农户庭院经济和环境卫生质量开辟了极为广阔的前景。     

Forest soil respiration and its heterotrophic and autotrophic components: Global patterns and responses to temperature and precipitation

Quantifying global patterns of forest soil respiration (SR), its components of heterotrophic respiration (HR) and belowground autotrophic respiration (AR), and their responses to temperature and precipitation are vital to accurately evaluate responses of the terrestrial carbon balance to future climate change. There is great uncertainty associated with responses of SR to climate change, concerning the differences in climatic controls and apparent Q₁₀ (the factor by which respiration increases for a 10 °C increase in temperature) over HR and AR. Here, we examine available information on SR, HR, AR, the contribution of HR to SR (HR/SR), and Q₁₀ of SR and its components from a diverse global database of forest ecosystems. The goals were to test how SR and its two components (AR and HR) respond to temperature and precipitation changes, and to test the differences in apparent Q₁₀ between AR and HR. SR increased linearly with mean annual temperature (MAT), but responded non-linearly to mean annual precipitation (MAP) in naturally-regenerated forests. For every 1 °C increase in MAT, overall emissions from SR increased by 24.6 g C m⁻² yr⁻¹. When MAP was less than 813 mm, every 100 mm increase in MAP led to a release of 75.3 g C m⁻² yr⁻¹, but the increase rate declined to 20.3 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP was greater than 813 mm. MAT explained less variation in AR than that in HR. The overall emissions in AR and HR for every 1 °C increase in MAT, increased by 12.9 and 16.1 g C m⁻² yr⁻¹, respectively. The AR emissions for every 100 mm increase in MAP, increased by 44.5 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP less than 1000 mm. However, above the threshold, AR emissions stayed relatively constant. HR increased linearly by 15.0 g C m⁻² yr⁻¹ with every 100 mm increased in MAP. The Q₁₀ value of SR increased with increasing depth at which soil temperature was measured up to 10 cm and was negatively correlated with HR/SR. Our synthesis suggests AR and HR differ in their responses to temperature and precipitation change. We also emphasized the importance of information on soil temperature measurement depth when applying field estimation of Q₁₀ values into current terrestrial ecosystem models. Q₁₀ values derived from field SR measurements including AR, will likely overestimate the temperature response of HR on a future warmer earth.