我国三个典型流域人类活动净氮输入量估算及其影响因素

目的 人类活动氮素过量投入是引起面源污染的重要原因之一。阐明人类活动净氮输入量的时空分布特征及其影响因素,为解决面源氮素污染问题提供数据支持。方法 利用人类活动净氮输入量（net anthropogenic nitrogen input,NANI）模型,通过统计年鉴和文献综述获得NANI相关数据和参数,对农业化的香溪河流域、城镇化的太湖流域和全面推进农业绿色发展模式的洱海流域的净氮输入量进行评估。结果 从NANI强度上看,3个典型流域NANI平均值按照大小排序为：太湖流域（13 241 kg·km^-2·a^-1）、香溪河流域（2 183 kg·km^-2·a^-1）、洱海流域（1 582 kg·km^-2·a^-1）。从来源上看,氮肥施入（Nfer）和食品/饲料氮（Nim）是NANI最大来源,占比58%—97%,对NANI贡献从大到小排序为：氮肥施入、食品/饲料氮输入、氮沉降输入、作物固氮输入。从时间尺度看,2019年同2010年相比,香溪河流域NANI中食品/饲料氮输入比例下降23个百分点,氮沉降比例上升34个百分点;洱海流域NANI中氮肥施入比例下降86个百分点;太湖流域NANI中食品/饲料氮输入比例上升31个百分点,作物固氮量和氮沉降输入比例下降14个百分点和12个百分点。从影响因素上看,3个典型流域NANI与城镇人口密度均呈现显著相关性（P<0.05）,且随城镇人口密度的增加NANI随之升高;耕地面积占比与NANI的拟合上,香溪河流域有显著影响（P<0.05）,但洱海流域和太湖流域均无显著影响（P>0.05）。结论 香溪河流域中昭君镇、峡口镇和黄粮镇,洱海流域中下关镇、上关镇和凤仪镇,太湖流域中张家港市、嘉兴市秀城区、杭州市拱墅区和上海市南汇区是NANI的关键源区;以农业为主的香溪河流域化肥施入是NANI的主要来源;城镇化程度较高的太湖流域食品/饲料氮和肥料氮投入是NANI主要来源;农业绿色发展措施可显著减少人类活动净氮输入量。因此,在关键源区大力推广农业绿色发展措施,同时有效降低饲料和肥料的投入量,有利于控制农业面源污染。     

基于人为氮净输入及入河系数的流域河流氮输出负荷估算

构建基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流总氮(TN)负荷模型,以探索解决由于面源污染传输空间异质性、传统入河系数核算不确定性较大等问题所导致的典型流域基本测算单元精细化模拟结果难以向大尺度扩展的问题。以面源污染转化较复杂的亚热带南方丘陵区源头流域为研究区,通过建立流域人为氮净输入模型(NANI)和TN入河系数关键影响因子(水文、地形地貌、土地利用等)回归模型,对河流TN负荷通量进行估算。同时将基于小尺度流域(金井河)构建的相关模型向下游大尺度流域(捞刀河)进行应用。结果表明:金井河流域8个集水区(面积2.6~204.1 km^2)NANI从2012年到2017年呈现显著降低趋势,变化范围为(81.7±7.0)~(198.2±32.5)kg·hm^-2·a^-1,其中氮沉降、化肥净输入为主要输入源;构建了基于径流系数和高程为变量的NANI入河系数回归模型,并结合NANI模型对河流TN负荷进行模拟,模型决定系数(R2)、纳什效率系数(NSE)分别为0.729、0.714;将基于金井河流域构建的河流氮负荷模型应用于捞刀河流域(2543 km^2),4个监测断面模拟值与实测值误差范围为10.3%~17.2%。研究表明,基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流TN负荷模型在一定程度上满足科学、便捷、适用性,可用于南方丘陵区农业面源污染负荷的估算。     

施用猪粪和化肥对稻田土壤表面水氮磷动态的影响

2005年在利用渗漏池模拟长江中游双季稻地区两种主要水稻土壤的基础上,进行了施用化肥和配施等P2O5猪粪对稻田氮、磷等养分动态特征影响的研究。结果表明,表面水电导率(EC)、总氮(TN)、总磷(TP)浓度和NH 4-N浓度在施肥后1～3d达到最高,然后均随着时间的延长迅速下降,至7～15d逐渐接近CK。7～15d内表面水pH逐渐升高,至30d后逐渐趋于平缓。与施用化肥相比,峰值时猪粪处理的表面水TN浓度降低了28.9%～62.9%;NH4 -N浓度降低了43.7%～48.8%,但NO-3-N却远高于施用化肥,且晚稻较早稻平均升高56.5%;晚稻表面水TP浓度提高51.2%。而且早、晚稻在7～50d期间维持TP浓度均高于化肥。河沙泥的表面水TN、TP浓度高于红黄泥,但两种土壤的表面水铵氮、硝氮差异不显著。     

有机肥施用对稻麦轮作系统作物生产和土壤健康的影响

于宁波鄞州区进行有机肥施用田间试验,在小麦-晚稻轮作模式下,对比不施肥、全化肥,以及等养分总量条件下化肥配施不同用量有机肥(2 250、4 500、9 000 kg·hm^-2),对作物产量、作物和土壤中重金属含量、土壤微生物群落代谢多样性的影响。结果表明,施用有机肥可以部分替代化肥而不影响作物产量,有机肥施用量在2 250~9 000 kg·hm^-2作物产量无显著差异。有机肥用量2 250 kg·hm^-2处理的稻谷和小麦粒中的重金属含量与全化肥处理相比无显著差异,但用量在4 500 kg·hm^-2及以上,稻谷中Zn含量以及麦粒中As含量显著增加。有机肥施用增加了土壤中Zn、As和Pb含量,其中Zn和Pb垂直迁移趋势显著。不同施肥措施对土壤微生物群落代谢多样性无显著影响,但相比全化肥处理,配施有机肥提高土壤微生物对碳氮底物的利用能力。有机肥可部分替代化肥实现稻、麦增产,提高土壤微生物代谢活力,但高用量有机肥增加重金属污染风险。在本试验区配施有机肥2 250 kg·hm^-2,既能保证作物产量,又能确保农产品和环境安全。     

山丘河谷平原潜水氮素浓度变化及其与土地利用的相关性

为分析山丘河谷平原地带农业集约化发展条件下地下潜水氮素情况,对浙江长乐江流域河谷平原地带地下潜水以月为单位连续采样分析,研究该地区地下潜水中氮素浓度的季节性动态变化和空间分布情况,并以各个采样点为圆心,分别提取每个样点周围8种半径(50、100、250、500、750、1 0000、1 250、 1 500 m)的圆形区域中各类土地利用类型面积,分析不同土地利用类型面积占比与地下潜水中氮素浓度的关系。结果表明,地下潜水中硝态氮(NO3--N)浓度总体平均值为(1.326±0.618) mg·L^-1,总氮(TN)浓度总体平均值为(2.717±1.614) mg·L^-1,地下潜水中TN与NO3--N浓度的时空变化呈现出高度的一致性,时间分布上两者浓度均在丰水期大于枯水期,空间分布上则从以园地(蔬菜、苗木)和耕地(水稻、油菜)为主要土地利用类型的区域向周边递减。各土地利用类型中,以园地对NO3--N和TN浓度值贡献最大。地下潜水中的氨氮(NH₃-N)浓度总体平均值为(0.434±0.158)mg·L^-1,占TN的16%。各监测点丰水期的NH₃-N浓度普遍低于枯水期,并呈现靠近水域的监测点氨氮浓度偏高的趋势。     

有机肥料施用对华北平原玉米产量的影响

为了研究华北地区典型轮作制麦玉轮作中玉米产量对施用有机肥料的响应,本文综合来自1980—2019年间共39篇公开发表文章的124组田间试验研究数据,应用整合分析(Meta分析)的方法定量评估不同因素下有机肥料施用对华北地区玉米产量相对变化率的影响特征。结果表明,有机肥料施用显著提高了玉米产量,平均增产幅度为5.02%。其中,生物炭、秸秆和腐解秸秆作为有机肥施用对玉米产量均有显著增产效果,而施用商品有机肥、农家肥和堆肥对玉米产量无显著影响。有机肥与化肥联合施用具有显著的增产效应,而单施有机肥会降低玉米产量,降低幅度为4.62%。不同土壤条件下有机肥施用对玉米产量的影响存在一定的差异,其中不同土壤氮水平下有机肥施用的增产作用具有显著差异,增产幅度分别为5.16%(<1 mg·kg^-1)、6.75%(1~1.5 mg·kg^-1)、1.90%(>1.5 mg·kg^-1),不同氮投入水平之间也存在一定差异。综合肥料有效性、作物产量及其他因素等方面考虑,有机肥料与全量化肥联合施用是该地区增产稳产、氮肥高效利用的合理施肥方式,同时应将土壤基本性质、气候状况及其他农艺措施等方面作为肥料投入的依据。     

紫云英-水稻轮作不同肥料配施对生土碳氮和磷肥利用率的影响

采用盆栽试验研究紫云英-水稻轮作下有机无机肥配施对水稻产量、生土碳氮和磷肥农学利用率的影响。试验设置2水平腐植酸用量(H1:0 g·kg^-1和H2:20 g·kg^-1)、2水平氮肥用量(N1:0 g·kg^-1和N2:0.5 g·kg^-1)、4水平磷肥用量(P1:0 g·kg^-1,P2:0.30 g·kg^-1,P3:0.55 g·kg^-1和P4:0.80 g·kg^-1),共16个处理,分析不同腐植酸、氮肥和磷肥用量对水稻产量、可溶性有机碳、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮和磷肥农学利用率的影响。结果表明,与不施肥处理相比,单施氮肥处理的水稻产量显著下降64%。施用腐植酸、氮肥和磷肥均可显著促进水稻增产,但显著降低了微生物量氮含量。可溶性有机碳含量仅受氮肥影响,且存在极显著负相关关系。施用氮肥和磷肥可显著提高土壤微生物量碳和铵态氮含量,但施用腐植酸有相反的效果。施用腐植酸显著降低了磷肥的农学利用率,H1N2P3处理磷肥的农学利用率较其他处理显著提高72%1 700%。相关分析表明,水稻产量可作为生土微生物量氮和硝态氮变化的指示指标。     

长期施用有机肥对稻田土壤理化性状的影响

利用长期定位小区试验(6年),探究不同用量有机肥配施化肥对水稻-油菜轮作土壤质量的影响,为水旱轮作种植条件下化肥减量,培育健康土壤提供科学合理的施肥方案和理论依据。试验设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、三种不同施用量有机肥处理(M1、M2、M3分别施用有机肥2 250、4 500、9 000 kg·hm^-2),共5个处理,各施肥处理氮养分含量相同。结果表明,与CF相比,长期施用有机肥能显著提高土壤总孔隙度,降低土壤容重,对土壤田间持水量影响不明显;M3处理提高土壤pH 0.36个单位;各有机肥处理均能显著提高土壤中有机质、全氮、全磷含量,M2、M3处理土壤有效磷、速效钾含量显著高于CF、M1处理,M3处理土壤碱解氮含量显著高于CF、M1和M2,施用有机肥不能提高土壤全钾含量;土壤有效磷和速效钾含量对有机肥施用量响应更为敏感,均随着施用量的增加而显著提高。等氮用量下,长期施用有机肥能改善稻田土壤物理性状,提升土壤氮磷钾养分供应状况。在稻油水旱轮作模式下,结合秸秆还田,每季有机肥施用量要高于或等于4 500 kg·hm^-2时才有较好的培肥效果,9 000 kg·hm^-2的有机肥施用量效果最佳,氮肥替代量可达32%~64%。     

基于LOADEST模型和小波变换的河流氮磷污染动态分析

河流中污染物负荷量的估算及其演变规律的分析是开展流域非点源污染治理的基础。然而,常见的每月1~2次的低频率人工采样水质监测资料并不能反映河流水体中负荷量的每日连续变化。基于2003—2016年浙江省长乐江出口断面每月1次的水质监测资料,建立和验证了该河流总氮(TN)和总磷(TP)负荷量估算的LOADEST模型。应用该模型和连续的流量资料,核定了研究期间长乐江TN和TP的每日负荷量。结果表明,2003—2016年间长乐江TN年平均负荷量为(2 207.71±862.48)t·a^-1,TP年平均负荷量为(71.43±31.56)t·a^-1。TN和TP的日均负荷量变异较大,分别为(6.04±11.81)t·d^-1和(0.19±0.26)t·d^-1,它们在研究期间总体均呈上升趋势。采用小波分析方法,进一步揭示了研究期间长乐江TN和TP负荷量变化的基本规律。结果显示,长乐江TN负荷量以18个月的时间跨度为主发生着多时频的周期性变化;TP负荷量的变化主周期与TN负荷量的变化类似,但变化强度相对较弱。TN和TP负荷量周期性变化的决定性因素是河流流量的变化,受TN和TP浓度变化的影响较小。     

中国草地地上生产力氮素敏感性的时空变化

【目的】评估中国草地地上生产力氮限制强度的时空变化,为全球环境变化背景下草地适应性管理和氮循环模拟评估提供参考。【方法】以中国草地为研究对象,系统收集了1980—2020年已发表的423组氮添加试验数据,整合分析地上生产力响应比（lnRR）和氮素敏感系数（lnRR/N,即lnRR与氮添加量的比值）及其影响因素。利用直线、双直线和逐步回归等方法,评估了lnRR/N的时空动态及其驱动因子。【结果】lnRR随氮添加量的增加总体呈先增加后持平的趋势。当氮添加量超过（21.1±5.5）g N·m^-2·a^-1（平均值±95%置信区间）时,lnRR达到最大值（0.60±0.08）。整合分析结果显示,lnRR/N总体平均为0.043±0.004,即单位氮添加量（1 g N·m^-2·a^-1）可提高地上生产力（4.36±0.38）%,且因草地类型、氮添加量、试验持续年限和年代而异。时间尺度上,过去40年来lnRR/N呈显著降低趋势,且在相对湿润（年降水量MAP>450 mm）和温暖区（年均温MAT>4.5℃）的下降速率是相对干旱（MAP≤450 mm）和寒冷区（MAT≤4.5℃）的1.5—1.7倍。空间尺度上,降水量和土壤养分是lnRR/N变化的主要影响因子。其中,lnRR/N随着MAP的增加而增加,随着土壤氮含量的增加而降低。在相对湿润区,lnRR/N的变化由土壤氮含量和MAP共同占主导,而在相对干旱和温暖区则分别由MAP和MAT占主导。【结论】中国草地地上生产力仍受氮限制,但在全球环境变化背景下生产力氮限制强度或氮素敏感性持续减弱,尤其以相对湿润区和温暖区最为明显。要准确评估草地生态系统对全球环境变化的响应,需更多关注生产力关键限制因子及其限制强度的时空变化。     

沼渣生物质炭对西南喀斯特山区沼液灌溉土壤氮淋溶和白菜产量的影响

为探讨沼渣生物质炭施用对黄壤和石灰土氮淋溶和白菜产量的影响,于温室大棚开展沼渣生物质炭施用比例分别为0(CK)、1%(BC1)、2%(BC2)、4%(BC4)、6%(BC6)的模拟沼液灌溉的盆栽试验。结果表明,施用沼渣生物质炭对黄壤氮素淋溶和白菜氮素吸收量无显著影响,但施用6%的沼渣生物质炭可显著降低石灰土氮素淋溶量,总氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的淋溶量分别降低12.06、11.82、1.14、0.103 kg·hm^-2,降幅分别达35.89%、52.99%、25.53%、23.25%。在石灰土上施用沼渣生物质炭处理的白菜氮素吸收量增加9.25~19.13 kg·hm^-2,且以BC6处理的白菜氮素吸收量最高,达到60.15 kg·hm^-2。另外,在黄壤和石灰土上施用沼渣生物质炭均对白菜有增产效果,增幅分别在29.82%~68.78%、23.58%~79.07%,分别在BC4和BC6处理下获得最大产量(13.81 t·hm^-2和9.01 t·hm^-2)。     

化肥减量配施生物有机肥对露地大白菜产量及品质的影响

为改善大白菜因化肥过量使用而造成的产量下降、品质变劣和肥料利用率低等问题,以露地栽培旺春大白菜为试材,共设置不施肥(CK1)、常规施肥(CK2)、化肥平衡施肥(T1)、化肥减量30%+6 000 kg·hm^-2生物有机肥(T2)、化肥减量30%+9 000 kg·hm^-2生物有机肥(T3)、化肥减量40%+6 000 kg·hm^-2生物有机肥(T4)、化肥减量40%+9 000 kg·hm^-2生物有机肥(T5)7个处理,分析了不同施肥处理对大白菜生长、产量及品质的影响。结果表明:施用生物有机肥不同程度提高了各处理根系活力和叶绿素含量,较当地常规施肥根系活力提高了15.5%~40.3%,叶绿素含量提高了11.5%~37.5%,且随生物有机肥施用量的增加而增加。T1-T5处理较CK2增产0.04%~20.91%,其中T3处理增产率最高为20.91%,其经济效益增加9.04%,施用生物有机肥提高了肥料贡献率,化肥减量30%并配施生物有机肥提升效果最显著。T3处理可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量分别比CK2高0.91百分点、81.00%和9.61%,施用生物有机肥各处理硝酸盐含量降低11.53%~21.52%,V_C、总黄酮、硫苷含量T3处理显著高于CK2,总酚含量各处理差异不显著。各处理矿质元素含量较CK2有不同程度提高,施用生物有机肥后提高更明显。对15项指标进行隶属函数分析,综合评价以T3处理化肥减量30%并配施9 000 kg·hm^-2生物有机肥效果最佳,其次为T2>T5>T1>T4>CK2>CK1。     

植物生长调节剂对甜樱桃坐果率的影响

以06-7等甜樱桃品种为试验材料,研究植物生长调节剂的种类、浓度、喷施方法等对甜樱桃坐果率的影响。结果表明,不同浓度植物生长调节剂对甜樱桃坐果率影响显著。当6-BA≥40 mg·L^-1、GA≥80 mg·L^-1时,促进坐果效率显著。甜樱桃品种06-7可喷施80120 mg·L^-1 GA+4080 mg·L^-1 6-BA促进坐果;赤霉素、细胞分裂素类植物生长调节剂配合生长素施用效果更佳。此外,适当增加喷施次数可提高坐果率,不同甜樱桃品种对同种植物生长调节剂的用药反应也不完全相同。红蜜、布鲁克斯经过植物生长调节剂处理(第一遍:75 mg·L^-1GA+20 mg·L^-1 6-BA;第二遍:129 mg·L^-1GA+34mg·L^-1 6-BA;第三遍:86 mg·L^-1GA+23 mg·L^-1 6-BA)后,坐果率可达到90%以上。在实际生产中,不同甜樱桃品种需要搭配合理的植物生长调节剂使用。     

组配改良剂对铅胁迫萝卜营养品质及铅积累的影响

为明确组配改良剂对铅污染土壤的修复效果,以萝卜为实验材料,通过盆栽方法研究了施用不同浓度组配改良剂(0、600、900和1 200 mg·kg^-1)对800、1 200 mg·kg^-1两种浓度铅处理土壤有机质含量、pH值、微生物种群数量、萝卜肉质根铅积累量及营养品质的影响。结果表明,施用900 mg·kg^-1组配改良剂后,800、1 200 mg·kg^-1两种浓度铅处理土壤有机质含量分别增加了21.32%和25.35%,且显著提高土壤细菌、放线菌数量和微生物总量,但对土壤pH无显著影响。施用900 mg·kg^-1组配改良剂可使两种浓度铅处理下萝卜肉质根的铅含量分别降低20.35%和27.69%,并显著提高萝卜肉质根维生素C、可溶性糖含量和干物质量。说明组配改良剂可显著提升铅污染土壤萝卜的食用安全性和营养品质。     

大气CO2浓度升高与氮肥互作对玉米花后碳氮代谢及产量的影响

【目的】研究大气CO₂浓度升高（eCO₂）及氮肥施用对夏玉米开花吐丝后不同组分碳氮代谢物含量及动态和产量的影响,为全球气候变化下玉米生理过程及产量形成的变化提供理论支撑,同时为玉米作物模型调参提供实证数据。【方法】利用自由大气CO₂富集（FACE）平台,以夏玉米品种农大108为试验材料开展田间试验。在常规大气CO₂浓度（aCO₂,(400±15) μmol·mol^-1）和高CO₂浓度（eCO₂,(550±20) μmol·mol^-1）下分别设置不施氮（ZN）和施氮（CN,180 kg N·hm^-2）2个氮水平。对夏玉米产量及其构成要素、干物质积累、花后碳代谢物（可溶性糖、淀粉、总碳）动态和氮代谢物（硝态氮,游离氨基酸、可溶性蛋白、非溶性氮化合物细胞壁氮素和类囊体氮素、总氮）动态以及碳氮比动态进行监测。【结果】（1） eCO₂与施氮对夏玉米生物量积累有一定促进作用,但对产量及产量构成因素的影响均不显著。（2）eCO₂使玉米花后功能叶碳组份中的可溶性糖浓度显著提高,灌浆后期叶片碳氮比显著提高。（3）eCO₂下花后玉米功能叶氮代谢中的必需功能氮组分浓度未受影响,而一些结构性氮组分浓度有降低,eCO₂对功能叶中功能氮组分（如可溶性蛋白）的含量没有显著影响;氮代谢中的简单组分（如游离氨基酸）在功能叶中的浓度仅在开花期比aCO₂有显著增加,后期没有显著影响;但eCO₂下氮代谢中的非溶性氮组分（如细胞壁氮素和类囊体氮素）含量在花后一些时期显著降低。（4）氮肥施用使玉米从抽雄到灌浆后期功能叶非结构性碳水化合物（如可溶性糖）浓度、硝态氮浓度、细胞壁氮素和类囊体氮素含量显著提高;中等土壤肥力下不施氮处理的功能叶可溶性蛋白含量没有受影响,但非溶性氮组分（如类囊体氮和细胞壁氮）含量降低,氮素优先满足作物生长必需的可溶性蛋白。（5）eCO₂和氮肥交互作用对不同组分碳氮代谢物的影响不同,体现在不同时期,主要表现为提高了玉米功能叶简单碳氮组分（如可溶性糖和硝态氮）在后期的浓度,且碳氮比提高;提高了灌浆初期细胞壁氮素含量,功能叶总氮浓度仅在灌浆后期表现降低、其他时期没有显著影响。【结论】eCO₂对夏玉米的生物量增加有一定作用,玉米穗位叶碳氮比在一些时期显著增加,但对产量无显著影响;eCO₂下玉米花后穗位叶非结构性碳水化合物浓度增加,但总氮和非溶性氮素化合物在花后均发生不同程度降低。在未来大气CO₂浓度升高为特征之一的气候变化情景下,合理增施氮肥对促进作物碳氮代谢的协调有一定必要性。     

生长素NAA对红萍结孢的影响

采用不同浓度的生长素NAA对生长期的细绿萍1001、卡州萍3001和小叶萍4018进行处理,探索生长素NAA对红萍结孢的影响。结果表明,NAA浓度为1、5、10、15和20 μg·mL^-1均能诱导细绿萍1001结孢,NAA浓度为15 μg·mL^-1时的结孢率为34.7%,浓度为10 μg·mL^-1时结孢率为15.0%,浓度为20 μg·mL^-1时结孢率为12.3%,浓度为5 μg·mL^-1时结孢率为9.3%,浓度为1 μg·mL^-1时结孢率为5.0%,对照的结孢率为0%。NAA浓度为15 μg·mL^-1的结孢率最高,与其他处理及对照均有显著差异;NAA浓度为15 μg·mL^-1的结孢数量为6.56,NAA浓度为10 μg·mL^-1的结孢数量为4.52,NAA浓度为20 μg·mL^-1的结孢数量为4.35,NAA浓度为5 μg·mL^-1的结孢数量为4.31,NAA浓度为1 μg·mL^-1的结孢数量为3.83,对照的结孢数量为0;NAA浓度为15 μg·mL^-1的孢子果雌雄比为0.65∶1,NAA浓度为10 μg·mL^-1的孢子果雌雄比为0.56∶1,NAA浓度为20 μg·mL^-1的孢子果雌雄比为0.55∶1,NAA浓度为5 μg·mL^-1的孢子果雌雄比为0.52∶1,NAA浓度为1 μg·mL^-1的孢子果雌雄比为0.51∶1,NAA浓度为15 μg·mL^-1的孢子果雌雄比例最高,与其他处理及对照都有显著差异;其他品种、处理都未能诱导出孢子果。1、5、10、15和20 μg·mL^-1的NAA浓度处理后细绿萍1001的萍体大小和碳氮比(C/N)有明显提高,其余处理和对照无显著提高;卡州萍3001和小叶萍4018经处理后萍体大小和C/N比都无显著提高。     

施用有机肥基础上进行化肥减量在水稻甬优1540上的应用效果

为提高桐乡市石门湾水稻生产能力,在增施有机肥基础上进行化肥减量试验,探究对水稻甬优1540产量、养分吸收量和土壤肥力的影响。结果表明,与常规施肥相比,在施用有机肥基础上化肥减量20%处理效果较好,产量为9.752 t·hm^-2,产量、每穗实粒数及秸秆的氮、磷养分含量显著提高,土壤全氮、有效磷、速效钾、有机质含量也有明显提高。     

化肥投入对河北省玉米体系活性氮排放与碳足迹影响

本研究以河北省玉米生产体系为对象,采用生命周期评价法对玉米体系2004—2018年产生的碳氮排放进行计算,以期为玉米生产中施用化肥对环境造成的影响进行定量化评估。结果表明：河北省玉米各类化肥投入中,早期以施用氮肥为主,后期以施用复混肥较多,与2004年相比,2018年氮肥用量下降60.2%,而复混肥用量增加274%;河北省玉米生产体系历年化肥投入造成总活性氮排放分别为NH₃挥发43.8 kg/hm²,NO^-₃淋洗24.1 kg/hm²,N₂O排放1.35 kg/hm²;河北省近15年来玉米单产增加42.5%,化肥总投入量增加17.2%,氮碳足迹分别下降31.2%、61.5%;总体呈现出环境代价逐步减小,但化肥投入偏高、氮肥效率提升缓慢的趋势。因此,为维持玉米现有产量和品质的同时,进一步降低化肥投入产生的活性氮排放与碳足迹,建议开发出同步玉米生长发育的专用型复混肥。     

东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征

【目的】玉米的总产量在我国三大主粮作物中最高,位居世界第二位。东北三省玉米种植面积占全国的39%,而资源投入相对较低。本研究旨在明确东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征。【方法】基于生命周期评价（life cycle assessment）方法,采用适用于东北三省玉米生产的活性氮损失模型,定量化评价东北三省2007—2016年玉米生产系统的资源投入（肥料、农药和柴油等）及其相关的活性氮损失和温室气体排放等环境风险。【结果】东北三省玉米生产资源投入在时空尺度上均存在较大差异。吉林省玉米生产的平均总施肥量为400 kg·hm^-2,单产为7 065 kg·hm^-2,平均单位面积温室气体（GHG）排放量为2 965 kg CO₂ eq·hm^-2,均为三省最高,而碳、氮足迹较低,平均单位面积活性氮（Nr）损失量为中间水平且年际间变化不大。辽宁省的平均氮肥投入量为198 kg·hm^-2,Nr损失量为20.8 kg N·hm^-2,碳、氮足迹为493 kg CO₂ eq·Mg^-1和3.53 kg N·Mg^-1,均为最高。单产为5 966 kg·hm^-2,处于中等水平,GHG排放量年际间变化不大。黑龙江省平均施氮量为149 kg·hm^-2,单产水平为5 318 kg·hm^-2,Nr损失量和GHG排放量等均为三省最低,碳、氮足迹均处于中等水平。时间尺度上,2008—2015年东北三省玉米种植面积逐年增大,累积增加了5.73 Mhm²。2015年东北三省玉米产量最高,达91.2 Mt（百万吨）;2007—2016年玉米平均总产量占全国的32%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占13.9%、11.7%和6.7%;10年平均种植面积占全国的30%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占14.7%、9.3%和6.4%。东北三省玉米10年平均单产为6 116 kg·hm^-2,平均单产最高年份为2013年,为6 824 kg·hm^-2。2007—2016年10年间东北三省玉米生产的肥料投入整体呈上升趋势,氮肥稳中有降,磷钾肥逐年升高,2014—2016年3年肥料增长趋势大幅减缓,逐渐趋于稳定,10年间氮、磷、钾肥平均用量分别为177、101和70.2 kg·hm^-2。2007—2016年,东北玉米生产农药投入量呈现稳步上升趋势;柴油投入量前4年较为稳定,后逐渐上升。东北玉米生产10年间的平均农药用量为10.2 kg·hm^-2,平均柴油用量为94.6 L·hm^-2。10年间玉米生产（2007—2016）平均单位面积Nr损失量和GHG排放量分别为19.0 kg N·hm^-2和2 770 kg CO₂ eq·hm^-2。Nr损失量10年间较为稳定。2007—2008和2009—2011年玉米生产的平均GHG排放量呈下降趋势,2012—2016年呈稳定上升趋势,2016年达到最高的3 045 kg CO₂ eq·hm^-2。氮肥田间施用产生的氨挥发是玉米生产中活性氮损失的主要途径,硝酸盐淋洗损失次之,而氧化亚氮排放占比最低。温室气体的主要排放环节为肥料生产运输与田间施用。10年间,东北玉米生产的平均氮足迹和碳足迹分别为3.16 kg N·Mg^-1和459 kg CO₂ eq·Mg^-1。【结论】东北三省玉米生产的资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,吉林省的平均肥料投入量比黑龙江省高124 kg·hm^-2,GHG排放量高524 kg CO₂ eq·hm^-2;在时间尺度上,10年间东北三省玉米生产的氮肥投入量为170—182 kg·hm^-2,Nr损失量变化范围为18.4—19.4 kg N·hm^-2,为我国玉米主产区中较低的氮肥投入与损失量。玉米生产碳、氮足迹的高低主要取决于资源投入（尤其是氮肥投入）与单产水平之间的平衡。东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征分析有助于明确现阶段限制因素与主控因子,为优化养分管理实现粮食安全和碳减排的双赢提供理论支撑。     

生物质炭施入对白浆土碳氮变化的影响

通过大田试验方法,研究分析生物质炭不同施入量(0、10、20、30 t·hm^-2)对旱作农田白浆土土壤碳、氮变化的影响。结果表明,生物质炭施入土壤可有效提高土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、微生物生物量碳(MB-C)、微生物生物量氮(MB-N)、硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)含量,且这些指标均随施入量的增加而提高。与对照(CK)处理相比,土壤SOM与TN含量分别提高了6.88%~43.77%、1.68%~15.91%,土壤MB-C与MB-N分别提高了9.76%~60.88%、6.72%~68.91%,且均在30 t·hm^-2的施用量下达到最大值。添加生物质炭可以显著提高各深度土层NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,总体表现为0—10 cm>10—20 cm>20—30 cm。建议以30 t·hm^-2生物质炭为白浆土旱作农田土壤的最佳施用量。