生物炭对土壤肥力及玉米产量的影响

为研究施用生物炭对土壤肥力及玉米产量的影响,设置不施用生物炭(CK)以及生物炭施用量为15 t/hm~2(ST_1)、30 t/hm~2(ST_2)、45 t/hm~2(ST_3)、60 t/hm~2(ST_4)共5个处理,研究不同施炭量对玉米土壤有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾含量及产量的影响。结果表明:施用生物炭可显著提高耕层土壤有机碳含量,在玉米全生育期内,各施用生物炭处理平均较对照(CK)处理高19.46%~74.56%,差异显著(P0.05);土壤碱解氮含量平均高11.24%~57.81%,差异显著(P0.05),且以处理ST_1增幅最明显;土壤速效磷含量平均高35.10%~111.37%,差异显著(P0.05),以处理ST3增幅最明显;土壤速效钾含量平均高14.01%~51.42%,差异显著(P0.05),以处理ST3增幅最明显;施用生物炭可显著提高玉米产量,且以处理ST3增产效果最为明显,平均较对照处理增产17.09%。综合分析可知,施用生物炭可显著提升土壤养分含量及玉米产量,且施用量为45 t/hm~2时效果更明显,较适宜在河套灌区玉米种植过程中加以推广应用。     

生物质炭施入对旱作农田土壤温室气体排放动态变化的影响

通过田间大田试验,研究不同梯度生物质炭施入量[0 t/hm~2(CK)、10 t/hm~2(B1)、20 t/hm~2(B2)、30 t/hm~2(B3)]对旱作农田土壤温室气体排放的影响。结果表明,施用生物质炭对土壤温室气体排放、增温潜势(GWP)和减排的效应强度(GHGI)具有不同程度的影响,与对照CK处理相比,在生物质炭B1、B2、B3处理条件下,土壤N2O的排放总量在2015年和2016年分别降低了24.55%~45.81%和6.97%~28.80%,处理间差异显著;CO_2-C排放量连续2年间分别提高了6.11%~22.84%和11.66%~26.02%,且在B3条件下差异显著;2015年和2016年GWP(100)与对照CK处理相比,分别降低了19.52%~46.53%和8.54%~41.42%;GHGI(CO_2+N_2O)连续2年显著降低,分别降低了19.79%~48.28%和9.44%~42.88%。综合连续2年试验结果,生物质炭施用对土壤CO_2的排放具有增加趋势,而对降低土壤N_2O排放、GWP、GHGI具有持续效应,且高用量(30 t/hm~2)下生物质炭的持续效应连续2年间具有稳定性。     

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%～48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。     

生物炭及与秸秆联用对我国热带地区稻田土壤CH4和N2O的影响

为了研究添加生物炭、秸秆、生物炭与秸秆联用对热带地区稻田温室气体排放的影响,通过盆栽培养试验,设常规施肥（CK）、常规施肥配施 40 t·hm?2 椰糠生物炭（B）、常规施肥配施3 t·hm?2水稻秸秆（C）、常规施肥配施 40 t·hm?2 椰糠生物炭加3 t·hm?2水稻秸秆（B+C）4个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个水稻种植季CH₄和N₂O排放,估算全球增温潜势（GWP）并测定收获后作物产量。结果表明,相比CK处理, B、C和B+C处理的N₂O累计排放量分别降低21.43%、21.89%和14.77%;B处理的CH₄累计排放量降低38.21%,而C和B+C处理的CH₄累计排放量分别增加14.63%和19.85%;C和B+C处理显著增加GWP,而B处理显著降低GWP;单独添加生物炭减排效果最佳。与CK相比,B、C处理的单株水稻产量分别增加5.22%、8.76%,而B+C处理的单株水稻产量降低18.39% (P<0.05)。因此,在我国热带地区稻田,单独施用40 t·hm?2生物炭,可以实现温室气体减排和增产,值得在田间推广应用。     

长期施用有机肥与化肥氮对华北夏玉米N_2O和CO_2排放的影响

[目的]等施氮量条件下,比较有机肥与化肥田间施用后农田温室气体(CO2和N2O)的排放量及其增温潜势,正确认识有机肥与化肥在田间温室气体排放过程中的贡献,为制定田间合理的减排措施提供理论依据。[方法]在华北平原冬小麦-夏玉米种植制度下,以8年的长期定位试验为平台,利用静态箱-气相色谱法,于2014年6—10月,持续监测了化肥和有机肥在不同施肥水平下潮土玉米季土壤N2O和CO2的排放特征,并估算玉米季温室气体排放量及其产生的综合温室效应。[结果]施用有机肥与化肥农田土壤N2O的排放通量变化基本一致,施肥后出现短暂的排放高峰,之后逐渐趋于平稳;等氮条件下,化肥处理的N2O日排放通量明显高于有机肥处理,峰值过后的稳定期内有机肥处理的N2O排放通量略高于化肥处理。化肥的施用对农田土壤CO2的排放规律影响不明显,有机肥施用后CO2会出现持续的排放高峰。施用有机肥与化肥均会增加N2O的排放总量,且随施氮增加N2O排放总量显著增加;等氮量条件下,化肥处理的N2O排放总量显著高于有机肥。有机肥处理显著增加了农田土壤CO2的排放量,而化肥对CO2排放总量的影响不明显。施氮量为240kg·hm-2时,有机肥和化肥处理作物产量均达到较高水平,而温室气体的排放强度(GHGI)最低,分别为0.27、0.63 kg·hm-2,高于此施氮量,有机肥和化肥处理的GHGI均会明显增加。[结论]大量施用有机肥和化肥都会产生过多的温室气体。由于有机肥的固碳效应,化肥处理GHGI高于有机肥处理,适量施用有机肥是实现农田固碳减排的重要途径。     

生物炭对土壤养分、酶活性及玉米产量的影响

为明确半干旱地区草甸土玉米栽培过程中生物炭的最佳施用量,进行了田间小区试验,研究了生物炭不同施用量(0 t/hm~2、10 t/hm~2、20 t/hm~2、40 t/hm~2、80 t/hm~2)对土壤养分、土壤酶活性及产量的影响。结果表明:施用生物炭对土壤有机碳、全氮、速效钾含量均有提高作用,且均与施炭量成正相关。但土壤有效磷含量在生物炭施用量80 t/hm~2时最显著。土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性也均表现为施炭量80 t/hm~2促进作用更明显,且持续时间更长。不同生物炭施用量对玉米产量均有促进作用,10 t/hm~2、20 t/hm~2、40 t/hm~2、80 t/hm~2处理玉米产量分别较对照增加了1.16%、9.97%、28.53%、42.13%。因此,生物炭的施用改善了土壤养分状况、提高了土壤酶活性、促进了产量形成,在0～80 t/hm~2的施用范围内,随着生物炭施用量的增加,其作用效果更为显著。     

生物质炭对玉米生长发育、产量及白浆土理化性状的影响

通过2年大田试验,研究分析不同梯度生物质炭施入量(0、10、20、30 t/hm~2)施入白浆土对玉米的生长性状、产量以及土壤性质的影响。生物质炭是玉米秸秆在700℃下限氧热裂解制成。2年试验综合结果表明,施用生物质炭在玉米苗期抑制了植株生长,其株高显著低于对照,其他生育期与对照无显著差异;在生育后期,施用生物质炭20 t/hm~2处理的玉米生物量、叶面积指数、叶绿素含量均显著高于对照,30 t/hm~2处理则没有显著性差异。施用生物质炭显著影响土壤特性,在施用量为30 t/hm~2时,2015年和2016年土壤有机碳含量和全氮含量与对照CK相比,显著提高了36.56%、8.46%和38.57%、9.09%;并且显著提高了土壤的p H值,降低了土壤容重,在生物质炭B2、B3处理下,2015年和2016年土壤p H值分别提高了2.27%、4.70%和2.28%、4.23%;容重降低9.68%、12.40%和11.35%、13.11%。施用生物质炭玉米产量的提高范围2015年和2016年分别为0.53%~1.73%和2.82%~7.58%,增产效果优于首年,但不同施用量间差异不显著。本研究结果为生物质炭改良和培肥土壤、提高作物生产效率、促进土壤可持续利用及作物增产提供了一定的理论依据。     

秸秆还田下生物炭和硫酸铵对稻田N2O和CH4排放的影响

【目的】以江淮地区麦茬稻田为对象,研究秸秆还田下不同施肥处理对稻田N2O和CH4排放的影响,并结合水稻产量计算不同处理综合温室效应（GWPs）和温室气体强度（GHGI）。【方法】试验采用裂区设计,主处理2个水平,为秸秆还田（S）和秸秆移除（NS）,副处理4个水平,分别为不施氮肥（CK）、传统施肥（T0）、生物炭与尿素配施（T1）和单施硫酸铵（T2）,共计8个处理,采用静态暗箱GC气相色谱法检测不同处理稻田N2O和CH4排放通量,测定土壤温度、湿度和无机氮含量,统计水稻产量,计算综合温室效应和温室气体强度。【结果】无论是秸秆还田还是移除条件下,除CK外,其他施肥处理的 N2O和CH4排放通量都会在基肥和追肥施用后出现峰值。无论秸秆还田与否,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施和单施硫酸铵处理均能显著降低N2O和CH4累积排放通量。在秸秆还田和移除条件下,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施处理均会导致水稻产量显著降低,但会提高土壤NO-3含量,增加对周围水体污染的风险。在秸秆移除和还田条件下,与传统施肥处理相比,单施硫酸铵均能显著增加水稻产量,增幅分别为12.27%和7.78%。与秸秆移除相比,秸秆还田条件下单施硫酸铵会显著促进N2O排放,但显著降低CH4的排放以及综合温室效应和温室气体强度。【结论】在目前秸秆还田造成CH4排放增加的背景下,用硫酸铵替代尿素能显著降低CH4排放,并提高水稻产量,降低综合温室效应,施用效果最佳。     

奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N2O和NO排放的影响

为探究规模化奶牛养殖场粪水农田就近消纳的区域适宜方案，减缓农田温室气体排放，建立田间原位试验，研究奶牛养殖场粪水（液体有机肥）对风沙土N₂O和NO 排放及青贮玉米产量的影响。试验设5个处理，分别为：不施氮肥对照（CK）、常规化肥（NPK）、奶牛养殖场固体有机肥底肥尿素追肥（SM）、液体有机肥分3次（LMT）和4次施用（LMF）。结果表明：在氮用量250 kg·hm^–2水平下，与 NPK 处理相比，SM 处理土壤 N₂O 和 NO 累积排放量分别降低 16.58% 和 20.31%，LMT 处理的降低幅度分别达到39.59%和 30.02%，LMF处理则仅降低土壤 NO排放量而对 N₂O排放无显著影响。与 LMT处理相比，玉米生长季内 LMF处理土壤N₂O和 NO排放量分别增加了 76.92% 和 13.04%。SM 和 LMT处理青贮玉米产量和肥料氮利用率与 NPK处理无显著差异，而 LMF处理则显著降低肥料氮的利用率31.76%。综上，风沙土农田玉米季奶牛养殖场液体有机肥的推荐施用方案为：250 kg·hm^–2氮分1次基肥和2次追肥施用，基追比为40%∶20%∶40%，追施时间为玉米拔节期和大喇叭口期。这一方案既可以高效消纳奶牛养殖场粪水，又可降低N₂O和NO排放，实现青贮玉米生产与生态环境的双赢。     

春玉米田土壤特性对生物炭调控的响应机制

针对内蒙古平原灌区春玉米田耕层变浅,土壤紧实,容重增加,活土层变少,影响土壤贮水能力及春玉米生长发育等问题,本试验采用裂区试验设计方法,设置4个生物炭施用水平及3个氮肥施用水平,对春玉米田土壤物理性状、春玉米生长发育指标及产量指标进行了比较研究,以探究春玉米田土壤物理性状及春玉米生长发育对生物炭及氮肥调控的响应机制。试验结果表明:土壤中添加生物炭增大了土壤含水量,适量生物炭施用量8 t/hm~2可以有效提高0～20 cm土层的土壤含水量;生物炭有效降低土壤容重,土壤容重较对照分别减少5.52%、10.50%、11.05%;适量的生物炭施用量在低氮处理下干物质积累量增加明显,适量施氮水平下增加显著,而高氮水平下变现为一定的抑制作用;而合理的生物炭施用量可有效提高玉米产量,施用8 t/hm~2的生物炭及150 kg/hm~2的氮肥,此处理较对照增产幅度最大,为27.36%。由此可见:施用生物炭可起到改善土壤物理性状的作用。从改良土壤物理结构的角度来看,生物炭还田改土效果显著。同时,生物炭能够促进玉米苗期的生长,促进吐丝期及成熟期干物质的积累,进一步使玉米产量显著提高。根据本试验结果,推荐最适宜内蒙古平原灌区的生物炭及氮肥施用组合C8N150。     

运用“碳足迹”的方法评估小麦秸秆及其生物质炭添加对农田生态系统净碳汇的影响

为分析添加秸秆、生物质炭后小麦生产过程中碳足迹的动态、分布以及构成,研究了不同处理在小麦生长期的CO2、N_2O、CH4排放情况,以及不同处理的单位面积碳足迹构成与碳足迹总量,试验设置5个处理:对照(CK)、常规施肥(N)、施肥并添加4 t·hm-2秸秆(NS)、施肥并添加4 t·hm-2生物质炭(NBClow)、施肥并添加8 t·hm-2生物质炭(NBChigh)。结果表明,小麦生产中碳足迹的构成主要为农田生态系统净初级生产力(NPP)和氮肥生产过程中的能源消耗,与常规施肥相比:添加4 t·hm-2秸秆、4 t·hm-2生物质炭与8 t·hm-2生物质炭处理,小麦产量分别增加了30.9%、66.3%和36.6%;添加4 t·hm-2秸秆使土壤CO2的季节排放总量增加了68.7%,生态系统N_2O的季节排放总量降低了33.9%,添加4 t·hm-2和8 t·hm-2生物质炭生态系统N_2O的季节排放总量降低了23.8%和58.6%,但是土壤CO2的季节排放总量没有显著性的差异;添加4 t·hm-2秸秆使小麦生产过程中的碳足迹升高了26.0%,添加4 t·hm-2和8 t·hm-2生物质炭碳足迹分别降低了198.0%和112.9%。生物质炭的添加降低了小麦生产过程中的碳足迹。     

施用玉米秸秆生物质炭对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响

为探究不同施加量生物质炭对黑土中腐殖质组成和胡敏酸(Humic acid,HA)结构的影响,进行了盆栽试验研究,设置4个处理,分别为空白,生物质炭施加量为6、12、24 t·hm~(-2)。结果表明:施加生物质炭3年能明显提高土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量,SOC随施加生物质炭量增加而提高,不同处理SOC含量较空白分别上升3.61%、13.40%和30.64%;不同处理水溶性物质(Water-soluble substances,WSS)中有机碳含量较空白分别上升30.88%、86.29%和116.18%;不同处理胡敏素(Humin,Hu)中有机碳含量较空白分别上升5.44%、19.46%和51.16%;不同处理HA中有机碳含量较空白分别上升7.89%、13.60%和25%;不同处理富里酸(Fulvic acid,FA)中有机碳含量较空白降低13.11%、24.60%和45.90%。施加生物质炭3年,能使HA分子结构发生变化。相较于空白,不同处理H/C摩尔比值分别降低0.01%、0.03%和0.05%;相对于空白,不同处理O/C摩尔比值分别降低0.05%、0.11%和0.17%,不同处理在2920 cm~(-1)处相对强度分别提高0.38%、0.41%和0.49%,在1620 cm~(-1)处相对强度分别提高0.94%、0.24%和0.39%。施用生物质炭能提高HA缩合度,降低HA的氧化度,增加HA的脂族性和芳香性,使HA结构复杂化。     

施用生物炭对重金属污染农田土壤改良及玉米生长的影响

为了解生物炭的农业环境效应,采用大田试验,研究了不同生物炭施用量(0、5、10、20、30 t·hm-2)对韶关仁化县矿区周边重金属污染农田土壤理化性质、玉米(粤甜9号)生长状况、产量及重金属累积等的影响。结果表明:与对照(CK)相比,生物炭显著提高土壤pH值和有机质质量分数,其提升幅度随施用量的增加而升高,而土壤阳离子交换量随施用量的增加先升高后降低;生物炭施加量达到30 t·hm-2时,土壤速效钾含量是CK处理的3.1倍,但不同生物炭施用量对土壤碱解氮含量的影响没有显著性差异;不同用量生物炭均能降低土壤Pb和Cd的含量,降低幅度分别为11.3%和23.9%。各处理均能有效降低Pb、Cd在玉米粒、玉米芯、玉米叶和玉米秆中的累积。当施用量为20 t·hm-2时,玉米粒中Pb的含量降低幅度达49.4%,Cd的降低幅度达45.4%;生物炭对玉米的增产效果随施用量的增加而增加,分别为CK的1.75、6.16、8.84倍和8.90倍。综上所述,生物炭通过提高土壤pH值和有机质含量,实现了对南方酸性土壤的改良,对玉米产量具有促进作用,可降低污染土壤重金属的生物有效性。     

生物质炭对旱作春玉米农田N2O排放的效应

通过田间试验,采用密闭式静态暗箱-气相色谱法研究不同生物质炭添加量(0、10、20、30t·hm-2)对黄土旱塬旱作春玉米农田N2O排放的影响。结果表明:生物质炭添加降低了施氮农田春玉米生长季N2O排放通量峰值和排放总量,添加30、20、10 t·hm-2生物质炭的三个处理N2O排放总量比不添加生物质炭的处理分别降低19.24%、9.89%、3.40%,其中添加30 t·hm-2生物质炭处理降低显著(P0.05),但添加20 t·hm-2的生物质炭未对不施氮农田N2O排放通量和总量产生显著影响。无论添加生物质炭与否,生长季不施氮处理的N2O排放通量和总量均显著低于施氮处理。添加生物质炭不同程度提升了农田0 cm和10 cm土壤温度,减少了施氮处理0~20cm土壤NH+4-N和NO-3-N含量,但对农田0~20 cm土层土壤含水量影响不显著。相关分析表明,试验农田N2O的排放通量与0~20 cm土层土壤NO-3-N和NH+4-N含量、含水量均呈极显著正相关关系(P0.001),与0 cm与10 cm土壤温度呈负相关关系。添加生物质炭后矿质氮含量的减少可能是旱作春玉米农田N2O排放减少的主要原因。     

生物炭对棕壤NH3挥发、N2O排放及氮肥利用效率的影响

通过田间试验,采用封闭式酸吸收法和静态箱法,研究秸秆生物炭对棕壤玉米旱田NH_3挥发和N_2O排放以及氮肥利用效率的影响。试验设不施氮肥(对照CK)、单施氮肥(NB0)、施氮基础增施20 t·hm~(-2)生物炭(NB20)、施氮基础增施40 t·hm~(-2)生物炭(NB40)4个处理。结果表明,各施肥处理的NH3挥发量差异显著,表现为NB0NB20NB40,NB20和NB40分别比NB0降低24.07%和37.62%。NB20和NB40可显著降低N_2O排放量,分别比NB0降低21.76%和19.57%,而NB20和NB40之间差异不显著。NB20和NB40显著增加了土壤的p H、全氮和有机碳含量,降低了土壤的容重。相关分析表明,NH_3挥发量与土壤容重和铵态氮含量均呈极显著正相关,与土壤有机碳含量呈显著负相关;N_2O排放量与土壤容重呈显著正相关,与土壤硝态氮含量和有机碳含量呈显著负相关。与NB0相比,NB20提高了氮肥利用效率,玉米产量显著提高6.07%,而NB40降低了氮肥利用效率,玉米产量显著降低了13.88%。     

施用生物炭对农田土壤N2O的减排效应

生物炭作为一种土壤改良剂,在农田土壤氮素转化和温室气体减排等方面发挥着重要作用。本实验对不同施氮量的农田土壤添加生物炭,研究了其对N₂O的减排潜力,为生物炭的固氮减排提供理论依据。于2015年6月18日至9月25日,利用盆栽实验研究了施用生物炭对农田土壤在不同氮肥用量下N₂O排放的影响,实验共设4个处理：对照（CK）为不施氮处理、N1（200 kg·hm^-2）、N2（400 kg·hm^-2）和N3（600 kg·hm^-2）,各处理均施用土壤质量15%（W/W）的等量生物炭。结果表明,随着施氮量的增加,土壤N₂O的累积排放量逐渐增加,N2和N3处理差异不显著,N₂O排放系数逐渐降低,N1、N2、N3的排放系数分别为1.33%、1.27%、0.90%。Pearson相关分析表明,土壤孔隙含水量（WFPS）、土壤pH、土壤NO₃^--N和土壤微生物量氮（MBN）含量是影响N₂O排放最主要的因素,其中土壤WFPS、土壤NO₃^--N和MBN含量与N₂O排放通量之间呈极显著的正相关关系,土壤pH与N₂O排放通量之间呈极显著负相关关系。生物炭的施用对农田土壤N₂O具有巨大的减排潜力,并且生物炭与氮肥配施对土壤氮素有很好的固持作用。     

地埋式秸秆反应堆对南方越冬茄子生产及温室土壤微环境的影响

为分析不同秸秆生物反应堆技术对茄子生产及温室土壤微环境的影响,设置常规栽培的CK、T1(秸秆22 500 kg·hm~(-2))、T2(秸秆22 500 kg·hm~(-2)+菌剂60 kg·hm~(-2)+羊粪7800 kg·hm~(-2))和T3(秸秆22500 kg·hm~(-2)+菌剂60 kg·hm~(-2)+羊粪7800 kg·hm~(-2)+腐植酸750 kg·hm~(-2))4个处理。结果表明:使用秸秆生物反应堆技术,茄子产量可以提高29.2%～32.0%,但不同秸秆反应堆处理之间无显著差异;秸秆反应堆技术可增加茄子中可溶性总糖、维生素C和固形物含量,降低硝酸盐含量,明显改善品质。3种秸秆反应堆技术均有效提高了温室土壤CO_2排放通量,增加植株根系周边土壤有机质和总氮含量,其中有机肥和菌剂的添加促进了早期CO_2释放,有利于土壤有机质和养分累积,腐植酸的添加对温室CO_2的产生影响不大,但可以提高土壤微生物代谢能力。对土壤微生物数量的分析表明,秸秆生物反应堆提高了植株根系周边土壤中的真菌数量,降低土壤细菌数量。其中T3处理倾向于提高苗期土壤中真菌数量和花期土壤中细菌数量,而T2处理倾向于提高花期和盛果期栽培土壤中的真菌数量以及盛果期栽培土壤细菌数量。研究表明,秸秆生物反应堆可以显著提高茄子产量和品质,增加温室土壤CO_2排放通量,提高植株根系周边土壤中有机质和养分含量,影响土壤中微生物代谢活性,改变栽培过程中真菌和细菌的数量变化模式。     

填闲作物消减蔬菜生产棚室土壤硝态氮潜力研究

为了明确填闲作物对棚室蔬菜土壤NO₃^--N的消减潜力, 揭示不同填闲作物消减土壤剖面累积NO₃^--N的特征, 并为探索阻控棚室蔬菜土壤氮素淋溶损失机制及预防地下水污染提供理论依据, 本研究以华北平原传统的棚室蔬菜轮作体系作为研究对象, 在蔬菜休闲期采用种植深根型填闲作物甜玉米、甜玉米+牛膝间作和白菊花的田间原位修复技术。结果表明:甜玉米和甜玉米+牛膝处理的总含氮量和吸氮量较高, 分别为20.11、19.62 t·hm^-2和240.34、287.56 kg·hm^-2, 显著高于白菊花的5.81 t·hm^-2和57.13 kg·hm^-2;根长密度和根干重均随土壤剖面深度的加深而降低, 其中白菊花处理的根长密度与根干重在0~30 cm土层显著高于其他处理, 30 cm土层以下的根干重在各处理间无差异, 根长密度在数值上表现为间作甜玉米> 甜玉米> 白菊花> 间作牛膝;甜玉米对土壤剖面0~200 cm土层的消减量高达907.87 kg·hm^-2, 显著高于白菊花的891.16 kg·hm^-2和甜玉米+牛膝间作的879.93 kg·hm^-2。因此, 在蔬菜作物轮作的间歇期, 种植填闲作物能有效地降低硝态氮在土壤中的累积, 控制土壤剖面硝态氮向下淋溶。     

生物炭和脱硫石膏混施对稻田碳排放的影响

为探究脱硫石膏和生物炭混施对稻田CO₂、CH₄减排和碳收支的影响,在黄壤性稻田中设置了生物炭与脱硫石膏施用剂量比不同的6个处理,并利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、CH₄排放通量进行了为期一年的监测。试验的6个处理分别为裸地(B)、种植水稻(R)、种植水稻+4 t·hm^-2生物炭(RC4)、RC4+4 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G4)、RC4+8 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G8)和RC4+16 t·hm^-2脱硫石膏(RC4G16)。结果表明,处理R在稻季的CH₄排放量为86 kg·hm^-2;单施生物炭使CH₄排放量增加了52%,进一步混施脱硫石膏则使CH₄排放量下降了69%~91%。各处理在休闲期的CH₄排放量都比较低(6.24~13.4 kg·hm^-2)。施用生物炭和脱硫石膏对稻季土壤CO₂排放无显著影响;与其他处理相比,RC4G4处理在休闲期的CO₂排放量有所增加。不同处理的土壤CO₂年排放量为4 525~6 634 kg·hm^-2,其中休闲期的贡献率为68%~76%。就全年而言,仅RC4G16处理的碳输入略大于碳输出,表现为碳中和效应;其他处理则皆表现为大气碳源,净排放量为573~4 065 kg·hm^-2。综上所述,本试验中单施生物炭促进了温室气体排放,而脱硫石膏的施用抵消了生物炭对温室气体减排的负面效应,且施用效果随剂量的增加而增强。     

南方双季稻区生物质炭还田模式生态效益评价

应用生态经济系统能值分析理论与方法,引入环境污染指数和能值反馈率2个新的指标,分析了无秸秆还田(CK,即常规施肥处理)、低量秸秆还田(LS)、高量秸秆还田(HS)、低量秸秆源生物质炭施用(LC)和高量秸秆源生物质炭施用(HC)5种秸秆还田模式的能值效益,从农业可持续发展水平来评价南方双季稻区最佳管理模式。结果表明:秸秆还田显著增加了农田温室气体能值产出,LS、HS处理分别是CK处理的1.94倍和2.92倍,分别减少了8.13%和10.80%的水稻生物量能值产出。秸秆源生物质炭还田温室气体能值产出与常规施肥处理(CK)差别不大,但明显低于秸秆直接还田,减少了49.10%~59.36%。秸秆源生物质炭还田增加了水稻生物量能值产出,比常规施肥处理(CK)增加了4.32%~10.49%,比秸秆直接还田增加了16.96%~20.27%。5种秸秆还田模式,能值产投比早稻季依次为:LC> HC> CK> HS> LS,晚稻季依次为:HC> LC> CK> LS> HS。综合评价双季稻生态系统可持续发展水平,早稻和晚稻季节HC均高于其他模式。因此,从能值效益角度,高量秸秆源生物质炭还田是该区域双季稻生产中最优的秸秆还田模式,可以大力推广。