土壤水分胁迫对茶树光合作用-光响应特性的影响

采用盆栽试验研究正常供水(土壤含水量为田间最大持水量的75%)、轻度水分胁迫(55%)、中度水分胁迫(35%)和重度水分胁迫(20%)条件下,茶树"铁观音"和"福鼎大白茶"2年生幼苗光合作用-光响应特性。结果表明:"铁观音"、"福鼎大白茶"光合作用-光响应曲线符合指数模型。在正常供水条件下,"铁观音"、"福鼎大白茶"的最大光合速率(Pnmax)分别为8.169μmol(CO2)·m-2·s-1、3.946μmol(CO2)·m-2·s-1,表观量子效率(AQY)分别为0.039μmol(CO2)·μmol-1、0.024μmol(CO2)·μmol-1,光饱和点(LSP)分别为973.07μmol·m-2·s-1、775.78μmol·m-2·s-1,光补偿点(LCP)分别为5.15μmol·m-2·s-1、6.49μmol·m-2·s-1,暗呼吸速率(Rd)分别为1.025μmol(CO2)·m-2·s-1、1.040μmol(CO2)·m-2·s-1。土壤水分胁迫使"铁观音"、"福鼎大白茶"Pnmax、AQY、LSP显著降低,而LCP及Rd提高。无论在正常供水还是在水分胁迫下,"铁观音"均表现出更高的光合活性,其Pn、Pnmax、LSP及AQY均比"福鼎大白茶"高,而Rd、LCP比"福鼎大白茶"低。表明生长在同一生境中的"铁观音"对光照、土壤水分的生态适应能力高于"福鼎大白茶"。     

山西省太原市旱作农区大气活性氮干湿沉降年度变化特征

鉴于大气氮素沉降对整个生态系统的重要影响,我国近年来陆续开展了不同尺度的大气氮素干、湿沉降的研究,但少有农业区多年连续监测的资料。本研究利用DELTA系统、被动采样器和雨量器在山西省太原市郊区阳曲县河村旱作农业区进行了4年的监测试验,观测大气氮素干、湿沉降的时间变异。结果表明:2011年4月—2015年3月,河村4年大气活性氮NH_3、HNO_3、NO_2、颗粒态NO_3~-(pNO_3~-)、颗粒态NH_4~+(pNH_4~+)平均沉降量分别为4.50 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)、3.54 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)、2.56 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)、1.62 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)、2.75 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1),大气氮素干沉降总量为12.38~18.95 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1),以2011年的氮干沉降量最高,2014年的最低。2011年4月—2015年3月各月氮干沉降量与氨气沉降量之间存在显著正相关,相关系数在0.809 8~0.937 1,由此可知,该地区活性氮沉降主要受农业氨气排放的影响。河村4年雨水中NO_3~-、NH_4~+平均浓度分别为3.20 mg(N)·L~(-1)和2.43 mg(N)·L~(-1),大气氮素湿沉降11.67~41.31 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)。年度间氮素湿沉降存在很大差异,以2012年氮素年湿沉降量最高,2014年最低,每年大气氮素湿沉降占氮总沉降量的份额超过50%。此外,4年湿沉降中不仅NO_3~--N和NH_4~+-N之间、且二者与降雨量也呈显著线性或二次相关关系,说明降雨量对NO_3~--N和NH_4~+-N的湿沉降影响较大。本研究表明太原市旱作农区不同年份间氮素湿沉降比干沉降差异更大,且总沉降数量较高。虽然是旱作区,该地区氮素干沉降略低于湿沉降。研究结果为该地区农田氮肥施用和氮素循环监测提供了理论依据。     

增温、施氮对中亚热带杉木林土壤可溶性有机质的影响

受人类活动的影响,1880—2012年,全球地表平均温度约提高0.85℃;同时,1980—2010年间我国大气氮沉降以0.41 kg·hm~(–2)的速率逐年增加。全球变暖和大气氮沉降将通过影响环境因子变化进而影响土壤可溶性有机质(DOM,Dissolved organicmatter)。为探究增温和施氮对DOM数量及其结构的影响,选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行增温以及施氮试验,试验设对照(CT,0 kg·hm~(–2)·a~(–1))、增温(W,+5℃,0 kg·hm~(–2)·a~(–1))、高氮(HN,80 kg·hm~(–2)·a~(–1))、低氮(LN,40 kg·hm~(–2)·a~(–1))、增温×高氮(WHN,+5℃,80 kg·hm~(–2)·a~(–1))、增温×低氮(WLN,+5℃,40 kg·hm~(–2)·a~(–1))6种处理。结果表明,与CT相比,W处理的土壤可溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)和可溶性有机氮(DON,Dissolved organic nitrogen)增加,但其芳香性指数和腐殖化程度低,这很可能是由于增温促进了土壤有机质(SOM,Soil organic matter)向DOM的转化。季节通过影响土壤环境,对施氮后的土壤DOM结构有不同影响:干季(2015年1月)时,施氮使DOM含量增加,其芳香性指数显著升高;雨季(2015年4月)时,施氮处理的土壤DOM含量升高,但其芳香性指数和腐殖化程度呈下降趋势。在增温和施氮的交互作用下DOM含量达到最高,其结构相对简单。除了温度和氮含量的直接影响外,RDA(冗余分析)表明,土壤含水量和pH也是决定土壤DOM变化的重要因子。增温和施氮均可以降低土壤pH,使得SOM更容易向DOM转化。增温会加速植物残体和SOM向DOM的溶解过程;施氮会通过促进植物生长,增加土壤DOM的含量。     

氮沉降对亚热带常绿阔叶天然林不同季节土壤微生物群落结构的影响

以亚热带地区细柄阿丁枫(Altingia gracilipes)天然林为研究对象,开展2年(2010—2011年)的原位模拟大气氮沉降试验,设置3个氮水平(以氮(N)含量计算):对照(CK, 0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(LN, 50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(HN,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))。采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术探讨常绿阔叶天然林土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明,天然林土壤微生物以细菌为优势类群,占微生物总PLFA含量的78.3%。夏季土壤微生物群落结构与其他季节发生显著差异;LN仅显著改变夏季土壤微生物群落结构;HN导致春季和冬季土壤微生物群落结构发生显著分异,且在不同季节对土壤微生物变化类群的影响不同。此外,氮沉降未使真菌与细菌比(F∶B)和革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比(G+∶G-)发生显著改变,而使不同结构的环丙烷脂肪酸或异构脂肪酸等特殊脂肪酸比值发生改变,这表明短期氮沉降虽然改变了土壤微生物的群落结构,但并未影响微生物对环境变化的响应力,微生物可能通过改变特殊脂肪酸含量应对短期氮沉降,不同季节的应对策略有一定差异。因此,在探讨氮沉降对亚热带地区森林生态系统土壤微生物群落结构的影响时有必要考虑季节因素。     

黄土高原人工油松林土壤碳氮对短期氮添加的响应

为了更好地理解土壤碳氮元素对氮添加的响应,通过短期原位模拟氮沉降试验,揭示黄土高原子午岭人工油松(Pinus tabulaeformis Carrière)林土壤碳氮对外源氮添加的响应过程和机制。从2015—2016年设置4个氮添加水平,分别为对照(0kg/(hm~2·a),N0)、低氮(50kg/(hm~2·a),N50)、中氮(100kg/(hm~2·a),N100)和高氮(200kg/(hm~2·a),N200),研究人工油松林地不同深度土层土壤有机碳和全氮以及土壤碳氮储量对模拟氮添加的响应。结果表明:土层对土壤有机碳、全氮和碳氮储量有显著影响,上层土壤有机碳、全氮和碳氮储量显著高于下层土壤;氮添加水平对土壤有机碳、土壤碳储量影响不显著,但可显著影响土壤全氮和氮储量。此外,土壤有机碳、全氮和碳氮储量和土壤碳氮储量比受地下生物量碳氮比的影响显著。因此,短期氮添加对人工油松林地土壤碳的影响不显著,但可显著影响土壤氮,地下生物量碳氮比是影响土壤碳氮的重要因素。     

华北平原农田温室气体排放与减排综述

华北平原作为典型的冬小麦-夏玉米轮作高水肥精细管理农田,高水高肥管理下其碳排放量高于秸秆还田的固碳量,其生态系统正在以每年77 g(C)×m~(-2)·a~(-1)的速度损失碳。华北平原农田400 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)的过高氮素投入是造成其碳排放增加的主要原因,其土壤N2O排放强度在氮肥施入量为136 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时最低,且在施氮量为317 kg(N)×hm~(-2)·a~(-1)时可获得最高作物产量。华北平原土壤中温室气体的产生和消耗主要发生在0~90 cm土壤剖面内,90 cm土层主要作为土壤包气带中的缓冲层而存在。当前降低华北平原农田温室气体排放除了合理施肥和灌溉,还需要改变固有的农作制度,实行减免耕等保护性措施,并将减排和固碳同步进行。对华北平原温室气体净排放研究,今后需在以下几个方面加强:1)在地-气之间加强冠层尺度温室气体的原位连续在线监测研究,并将稳定性同位素技术应用到此研究中以达到追踪其来源和比例构成的目的。2)在土壤包气带中,利用稳定性同位素技术探索土壤空气中温室气体的来源比例,探索剖面土壤温室气体产生和消耗对土壤-大气界面温室气体排放的响应机制。3)将模型研究应用于土壤-大气连续体温室气体排放研究。     

模拟氮沉降对小兴安岭地区人工红松林土壤氮转化的影响

以我国小兴安岭地区凉水国家级自然保护区30年林龄的人工红松林为研究对象,建立对照(0 kg hm~(-2)a~(-1))、低氮(20 kg hm~(-2)a~(-1))、中氮(40 kg hm~(-2)a~(-1))和高氮(80 kg hm~(-2)a~(-1))四种模拟氮沉降水平的样地;采用室内培养试验,研究了短期模拟氮沉降对人工红松林土壤氮净矿化、净硝化速率和氧化亚氮排放的影响。结果表明,与对照处理相比,经过2年的模拟氮沉降处理,土壤的净矿化、净硝化速率都有降低趋势。与对照相比,低氮、中氮、高氮土壤净矿化速率分别降低了16.9%、20.6%和25.2%,土壤净硝化速率分别降低了16.7%、20.9%和25.5%,但是处理间差异没有达到显著水平。净硝化速率与净矿化速率呈显著正相关关系(P0.05),表明净矿化速率降低减少铵态氮供应量可能是氮沉降处理降低净硝化速率重要原因。另外,模拟氮沉降处理导致土壤p H降低也不利于硝化作用。中氮和高氮处理土壤氧化亚氮累积排放量分别比对照高84%和40%,但是差异不显著。高的氮沉降量使硝化过程中氧化亚氮的排放比例增加,可能是中氮和高氮处理下净硝化速率下降而土壤氧化亚氮排放量却增加主要原因。研究结果表明,氮沉降会影响我国小兴安岭地区森林土壤氮矿化和硝化过程,但是由于实验开展观测时间较短,其影响规律还需长期实验验证。     

氮肥对盐渍化枸杞园土壤微生物群落和氨氧化微生物丰度的影响

研究主要分析氮元素对宁夏平罗盐渍化枸杞园土壤中氨氧化微生物(氨氧化细菌和氨氧化古菌)的影响。实验共设八个处理:(1)C(不施氮肥,不施脱硫废弃物,原始荒地);(2)不施氮肥(N0);(3)施氮肥25 kg hm~(-2)(N25);(4)施氮肥50 kg hm~(-2)(N50);(5)施氮肥100kg hm~(-2)(N100);(6)施氮肥200 kg hm~(-2)(N200);(7)施氮肥400 kg hm~(-2)(N400);(8)施氮肥800 kg hm~(-2)(N800),在N0-N800处理施用脱硫废弃物3.72×104kg hm~(-2)。2011年8月采集0~20 cm土样。结果显示:脱硫废弃物和氮肥配合施加对土壤理化性质产生了显著影响;NO_3~--N和NH_4~+-N含量在施氮处理中相对于原始样地和不施氮处理组都有显著的升高,微生物生物量和细菌和氨氧化细菌多样性指数在施氮400 kg hm~(-2)达到最大值,施氮肥400 kg hm~(-2)是促进微生物量和群落多样性增加的最佳施用量。实时荧光定量PCR结果显示:氨氧化细菌(AOB)丰度在施氮肥400 kg hm~(-2)和800 kg hm~(-2)显著高于其它处理,脱硫废弃物和氮肥配合施用对AOB的丰度具有叠加效应。相关性分析表明:NH_4~+-N与总磷脂脂肪酸(PLFA)、细菌PLFA、革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-)、真菌/细菌(F/B)、微生物碳(MBC)、微生物氮(MBN)及16S r RNA基因拷贝数、AOB的基因拷贝数都显著相关。因此,铵态氮是该地区微生物群落可利用的有效氮素。     

适宜施氮钾水平提高滴灌秋茶的产量及品质

2018年5月至10月在山东省日照市开展田间试验,研究滴灌条件下不同施氮(纯N)水平(0 kg/hm~2,N0;45 kg/hm~2,N1;75 kg/hm~2,N2;105 kg/hm~2,N3)和施钾(K2O)水平(0 kg/hm~2,K0;27 kg/hm~2,K1;54 kg/hm~2,K2;81 kg/hm~2,K3)对秋季茶叶产量及品质的影响。结果表明:在不同氮水平的对比中,施氮量为75 kg/hm~2(N2K2)时取得最高鲜叶产量及茶多酚、儿茶素、水浸出物含量;施氮量105 kg/hm~2(N3K2)时氨基酸、咖啡碱含量高于其他处理,且酚氨比最小。在不同钾水平的对比中,施钾量81 kg/hm~2(N2K3)时取得最高鲜叶产量且叶绿素、咖啡碱含量最高;施钾量54 kg/hm~2(N2K2)时氨基酸、茶多酚、儿茶素、水浸出物含量最高;施钾量为27 kg/hm~2(N2K1)时酚氨比最小。综合分析所有施肥处理的产量与品质,施氮量105 kg/hm~2、施钾量54 kg/hm~2(N3K2)时表现最优。     

添加尿素和秸秆对三熟制水旱轮作土壤各形态氮素的影响

添加不同外源氮对土壤中不同形态氮素的转化具有十分重要的影响。选取长期耕作土壤,设置对照、添加尿素N 150 kg/hm~2(U150)、添加秸秆(相当于添加N 38 kg/hm~2,Straw)、添加尿素N 150 kg/hm~2+秸秆(相当于添加N188 kg/hm~2,U150+Straw)和添加尿素N 188 kg/hm~2(U188)5个处理进行室内培养试验,研究了添加不同外源氮对土壤铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮、微生物生物量氮含量的影响。结果表明,土壤铵态氮随着培养时间的延长表现为先增后减的趋势,添加尿素的两个处理其土壤铵态氮较Straw、U150+Straw处理能够更快地达到峰值;而土壤硝态氮则表现为逐步增加的趋势。添加尿素处理能够显著提高土壤矿质氮的含量,在添加等量氮素的条件下,U188处理矿质氮含量在培养期间始终高于U150+Straw处理;此外,U150+Straw处理矿质氮含量在培养前期均低于U150处理,至培养30天后其含量略高于U150处理。与对照相比,培养结束时添加不同外源氮素处理的土壤矿质氮含量能够提高169.61%~496.75%。对于微生物生物量氮和可溶性有机氮而言,添加不同外源氮素分别在培养10天和30天达到峰值,此后逐渐降低。不同处理而言,添加秸秆+尿素、添加秸秆处理的微生物生物量氮和可溶性有机氮含量在培养前期明显高于仅添加尿素的两个处理,说明添加有机物料氮源主要有益于提高土壤有机态的氮素含量。     

模拟降水和氮沉降对准噶尔盆地南缘梭梭光合生理的影响

氮沉降和降水格局变化是目前全球气候变化背景备受关注的热点研究课题,也是荒漠生态系统的两个主要限制因子。因此,研究两者对荒漠植物的效应有助于深入了解荒漠生态系统对全球变化的响应。本文选择准噶尔盆地南缘荒漠地区的建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)作为研究对象,设置自然降水(W0)与增加降水30%(W1)两个水分条件和自然氮沉降(N0)、增加氮素30 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N1)与增加氮素60kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N2)3个施氮水平,连续处理2年,以探究降水、氮沉降及其交互作用对梭梭光合日变化及生理生态特征的影响。结果表明:降水、氮沉降及其交互作用对梭梭的净光合速率(Pn)日变化产生极显著正相关影响;同时根据梭梭Pn、胞间CO2浓度(Ci)及气孔限制值(Ls)的变化方向,推测梭梭光合"午休"主要由非气孔因素引起。此外,W0条件下,梭梭丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性、可溶性蛋白(Pr)和可溶性糖(SS)含量均随施氮量增加而显著降低,脯氨酸(Pro)含量则呈先降低后增加的趋势;而W1条件下,梭梭MDA含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性及渗透调节物质(Pro、Pr、SS)含量均随施氮量增加呈显著先增加后降低的趋势。两种水分条件下,除W1N1处理梭梭的Pro含量高于对照组外,其余处理均显著低于对照组;同时梭梭的MDA含量、抗氧化酶活性、Pr及SS含量也均显著低于对照组。综合分析结果表明:降水、增氮及其交互作用均有利于梭梭的生长,但其交互作用效应的强弱则取决于二者间的比例。     

轮作绿肥对盐碱地土壤性质、后作青贮玉米产量及品质的影响

为明确种植和翻压绿肥改良和培肥盐碱地的效果,采用田间试验研究了种植和翻压毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)、田菁(Sesbania cannabina Poir.)、草木樨(Melilotus officinalis L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、箭筈豌豆(Vicia sativa L.)和黑麦草(Lolium perenne L.)6种绿肥对中度苏打盐碱地土壤理化性质、返还土壤的N、P_2O_5和K_2O数量、后作青贮玉米(Zea mays L.)鲜草产量及蛋白质含量的影响。结果表明:与对照(不种植绿肥)相比,绿肥生长后期可显著提高土壤含水量1.0%~6.2%,使pH降低0.03~0.43,EC降低0.12~1.50 mS×cm~(-1);翻压绿肥可返还土壤N 15.6~195.4 kg×hm~(-2)、P_2O_5 5.3~58.8 kg×hm~(-2)和K_2O 34.5~127.9 kg×hm~(-2),使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别提高0.42~1.86 g×kg~(-1)、0.05~0.34 g×kg~(-1)、0.5~32.3 mg×kg~(-1)、0.42~4.65 mg×kg~(-1)和3.8~26.1 mg×kg~(-1);与对照相比,青贮玉米的鲜草产量和蛋白质含量分别增加1 294~19 391 kg×hm~(-2)和0.4~23.9 mg×g~(-1)。总体而言,种植和翻压豆科绿肥在保蓄土壤水分,降低土壤pH和EC,提升土壤有机质含量和N、P_2O_5、K_2O养分数量(特别是N素数量),提高青贮玉米鲜草产量与蛋白质等方面的效果均显著优于禾本科绿肥,其中以适应性强、生长快、生物量大的毛叶苕子处理的改良、培肥土壤,生产优质牧草的效果最好;其次是草木樨处理。种植和翻压豆科绿肥可有效改良中度苏打盐碱地,显著提高土壤肥力,提供无机养分替代部分化肥,提高优质牧草的生产,是适合大同盆地中度苏打盐碱地经济、有效和环保的改良模式,对稳定耕地面积、保证粮食安全具有重要意义。     

亚热带杉木人工林下植物多样性对氮沉降的响应

基于野外长期控制试验,研究了氮沉降7 a后人工杉木林下植物多样性的响应。试验处理分为N₀[(Control),0 kg/(hm²·a)];N₁[60 kg/(hm²·a)];N₂[120 kg/(hm²·a)];N₃[240 kg/(hm²·a)]。林下植物中共发现51种植物,隶属34科,45属。随着氮沉降的增加,呈现出植物α多样性指数减少,而β_ws多样性指数增加的趋势,群落相似性指数明显降低。去趋势对应分析排序(detrended correspondence analysis, DCA)结果表明,氮沉降改变了植物群落结构。其中,菝葜和沿海紫金牛在4个处理中均有发现,为广适种。毛冬青、粗叶榕、毛花连蕊茶、毛枝连蕊茶、香附子这几种植物在N₀-N₂处理中有发现,属于较耐受种。茅莓、羊乳、羊角藤、琴叶榕、紫麻、杜虹花、乌蔹莓、海金莎均为一般耐受种,在N₀和N₁处理中有发现。另外,黄瑞木、黄樟等16种植物可能为敏感种,仅可在N₀处理中发现。总之,亚热带森林植物多样性受到了氮沉降增加的不利影响,应针对某些濒危植物种类实施合理的保育措施。     

施氮水平对太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系土壤温室气体通量的影响

应用静态明箱-气相色谱法对4 个施氮肥水平N0 [0 kg(N)·hm^-2]、N200 [200 kg(N)·hm^-2]、N400 [400kg(N)·hm^-2]、N600 [600 kg(N)·hm^-2]的夏玉米-冬小麦季轮作体系2008~2010 年的土壤温室气体(CH₄、CO₂ 和N₂O)排放通量进行研究, 同时观测5 cm 土层土壤温度并记录降水量。结果表明: 太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统为CH₄ 吸收汇, CO₂ 和N₂O 排放源。随着氮肥施入量的增加土壤对CH₄ 的吸收速率降低, 而CO₂ 和N₂O 的排放速率增加。冬小麦季施氮处理土壤对CH₄ 的吸收速率显著低于无氮肥的N0 处理, 而N600处理土壤CO₂ 和N₂O 排放速率显著高于N0 处理(P<0.05)。施肥和灌溉会直接导致土壤CO₂ 和N₂O 的排放通量增加, 同时土壤对CH₄ 的吸收峰值减小。土壤温度升高和降水量增加以及干湿交替加剧均会造成N₂O 和CO₂排放速率增加。同时在持续干燥和低温条件的冬季不施氮处理观测到土壤对N₂O 的吸收现象。N0、N200、N400 和N600 处理土壤CH₄ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为-1.42、-0.75、-0.82、-0.92(2008~2009 年)和-2.60、-1.47、-1.35、-1.76(2009~2010 年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤CO₂ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为15 597.6、19 345.6、21 455.9、29 012.5(2008~2009 年)和10 317.7、11 474.0、13 983.5、20 639.3(2009~2010年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤N₂O 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为1.05、2.16、5.27、6.98(2008~2009年)和1.49、2.31、4.42、5.81(2009~2010 年)。     

不同施肥方法对双季稻区水稻产量及氮素流失的影响

为保障粮食安全,减少稻田生态系统氮肥投入,提高氮肥利用率和减少氮素流失成为重要的农业和环境措施。本研究在位于湖南岳阳的农业部岳阳农业环境科学观测实验站开展为期1年的早稻、晚稻田间试验,比较了不施肥(T_1)、尿素常规施肥(T_2,施N 280 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、控释肥常规施用(T_3,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、高量控释肥侧条施用(T_4,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 138 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、中量控释肥侧条施用(T5,施N 180 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120kg·hm~(-2))及低量控释肥侧条施用(T6,施N 140 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))下氮肥的养分利用率、作物产量及氮素流失情况,以期为稻田氮素合理利用提供理论依据。研究结果表明,控释肥侧条施用可有效提高水稻的产量和氮肥利用率,减少面源流失。1)在减少稻田秧苗数量和氮肥施用量的条件下,T_4处理的水稻早晚稻产量分别比T_2处理增加13.17%和4.72%,与T_3处理相比亦分别增加7.27%和1.74%;2)侧条施肥处理有效降低了稻田氮素流失量,年氮流失量为0.466~0.673 kg×hm~(-2),比常规施肥处理降低地表径流氮流失量3.54%~29.36%;3)侧条施肥有效提高了氮肥利用率,T_4处理的氮肥利用率分别是T_2、T_3处理的1.70倍和1.22倍。因此,采用合适的施肥方式、配施适量控释氮肥可获得较高的产值和收益。高量控释肥侧条施用(T_4)是本研究区域最佳的施肥模式,对实现现代化农业生产的高产高效、资源节约和生态环境保护具有重要意义。     

增苗节氮对早稻抛秧群体生物学特性及产量的影响

本研究在大田裂区试验下比较了3个氮肥水平[N1:105 kg·hm·2(节氮)、N2:135 kg·hm·2(节氮)、N3:165 kg·hm·2(常氮)]和3个抛秧密度[M1:27万穴·hm·2(常苗)、M2:31.5万穴·hm·2(增苗)、M3:36万穴·hm·2(增苗)]对‘湘早籼45号’抛秧群体生物学特性和产量的影响。结果表明:增苗节氮处理(N2M3)为产量最高的组合。株高、生育期受氮肥影响较大,密度影响不显著,N1比N3和N2的生育期分别延长7.0 d和3.4 d;氮肥、密度的增加对分蘖表现为相反的趋势,总体表现为茎蘖数随施氮量增加而增加,随密度增加而减少。通过对氮肥、密度与产量间进行二次多项式回归分析可知,产量最大值点Y=8.60 t·hm·2,对应施氮量为X1=127.5 kg·hm·2,密度为X2=48.0万穴·hm·2,其比常氮(165 kg·hm·2)节省氮肥22.7%。表明早稻抛秧可以通过增苗来弥补节氮所带来的产量损失,早稻施氮量和抛秧密度搭配时应该以"增苗节氮"为原则。最佳施氮量在127.5~135 kg·hm·2,最佳抛秧密度在36~48万穴·hm·2。综上所述,双季抛秧的季节性矛盾能通过早稻"增苗节氮"来解决,有利于减少环境污染,延缓农业生态系统水体富营养化。     

氮磷用量对豫北地区小麦产量的交互效应研究

采用盆栽试验研究了氮磷不同用量与配比对小麦产量的影响,分析了产量与小麦不同生育期各生理指标之间的关系。结果表明:氮磷施用存在最佳配比,当氮磷肥用量分别相当于220kg(N)·hm-2和160kg(P2O5)·hm-2时,小麦产量最高。小麦产量与根系活力、开花期酸性磷酸酶活性和拔节期硝酸还原酶活性密切相关,根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性与小麦吸收的氮磷总量呈显著正相关关系。根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性随着磷肥用量增加而提高,随着氮肥用量增加先提高后下降,因此过多的氮肥施用通过降低小麦根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性等,减少小麦对氮磷吸收,进而降低产量。     

华北平原小麦-玉米农田生态系统服务评价

本研究于2006 年和2007 年在中国科学院栾城农业生态系统试验站田间试验基础上, 评价了华北平原小麦-玉米农田的初级产品生产、气体调节、土壤有机质累积、水调节和氮素转化等5 项生态系统服务。研究表明, 华北平原小麦-玉米农田初级产品量包括籽粒产量5.04~5.71 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.69~8.24t·hm^-2·a^-1(玉米), 秸秆量8.58~9.72 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.97~8.58 t·hm^-2·a^-1 (玉米); 农田气体调节包括释放O₂ 24.99~28.64 t·hm^-2·a^-1, 固定CO₂ 34.23~39.22 t·hm^-2·a^-1, 排放N₂O 0.72~1.13 kg·hm^-2·a^-1, 吸收CH₄ 3.39~5.70 kg·hm^-2·a^-1; 农田耕层土壤有机质累积量为1.13~2.39 t·hm^-2·a^-1; 水资源消耗量为2 890~3 830 m³·hm^-2·a^-1; 农田土壤氮素几乎都处于亏缺状态, 变化范围为-107.73~5.33 kg(N)·hm^-2·a^-1, 不施氮肥农田亏缺较多。综合评价发现, 小麦-玉米农田提供生态服务的经济价值为5.48~6.25 万元·hm^-2·a^-1, 是粮食生产价值的3 倍左右。氮肥施用对农田生态系统服务及其产生福利的影响较为复杂, 这主要是由于施加氮肥明显增加了氮素转化功能导致的经济损失, 而同时可能会增加初级产品生产、气体调节中作物固定CO₂ 和释放O₂ 功能的经济价值。尽管目前有关生态系统服务评价研究主要关注生态系统产生的正效应, 但仍有必要对农田产生的负效应做出评价, 以便客观看待农田生态系统价值, 正确认识农田生态系统对人类福利的影响。