怀豆和黑麦草绿肥残体还田对旱地土壤温室气体排放的影响

以怀豆和黑麦草两种绿肥为对象,分别进行了为期63 d的不同绿肥残体还田量和残体混合比例室内培养试验,其中绿肥残体还田量试验分别设0、1、2、4、6 t·hm^-2共5个水平;残体混合比例试验设100%怀豆、25%怀豆+75%黑麦草、50%怀豆+50%黑麦草、75%怀豆+25%黑麦草和100%黑麦草共5个处理,还田量均为4 t·hm^-2。采用气相色谱法观测了培养期间土壤温室气体（CO₂、N₂O、CH₄）通量变化。结果表明：（1）与未添加绿肥残体相比,绿肥残体还田土壤CO₂累积排放通量提高了11.3%~80.2%,土壤N₂O排放提高了15.8%~51.1%,综合增温潜势（GWP）提高了11.9%~79.4%（P<0.05）。随绿肥残体还田量的增加,土壤CO₂排放通量和综合增温潜势（GWP）均呈线性增加,土壤CH₄吸收通量则呈线性下降趋势,而土壤N₂O排放通量呈现先增后减趋势,并在还田量约为3 t·hm^-2时达到最大。相同还田量下添加黑麦草残体较怀豆残体具有更高的土壤CO₂排放和CH₄吸收,而添加怀豆残体较黑麦草残体显著促进了土壤N₂O排放;（2）土壤温室气体累计通量与绿肥残体混合物中黑麦草比例存在线性相关,随黑麦草添加比例的提高,土壤CO₂排放通量显著增加了5.8%~19.7%（P<0.05）,GWP显著增加了5.3%~17.7%（P<0.05）,而N₂O排放通量显著下降了11.2%~41.5%（P<0.05）,CH₄吸收通量则显著下降了13.4%~50.9%（P<0.05）。综合来看,选择非豆科作物比例较低的绿肥残体,并以较低生物量进行还田,能在保持低GWP的同时获得生态效益。     

半干旱区不同施肥量对旱作冬小麦田土壤呼吸的影响

为了探究不同施肥量对半干旱区旱作冬小麦田土壤呼吸的影响,在宁夏回族自治区彭阳县旱地农业试验站设置了不施肥（F_N）、低肥（F_L）、中肥（F_M）和高肥（F_H）大田试验。通过监测不同施肥量下冬小麦田的土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率,分析不同施肥量下冬小麦田土壤呼吸速率的变化特征及其与土壤水热因子的相关性。结果表明：（1）施肥能提升0~5 cm和5~10 cm土层土壤温度,随着施肥量的增加,0~5 cm和5~10 cm土层温度平均增幅分别为1.7%~15.0%和2.0%~21.4%。（2）施肥降低了0~100 cm土层土壤含水量,随着施肥量的增加,F_H、F_M和F_L处理降幅分别为6.5%~7.0%、5.0%~5.8%和3.5%~4.0%。（3）施肥显著提升了冬小麦在拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期的土壤呼吸速率;2018—2019年和2019—2020年低肥、中肥和高肥处理平均土壤呼吸速率分别提升了40.0%、25.5%和14.5%。（4）施肥提升了冬小麦全生育期CO₂排放量,随着施肥量的增加,全生育期CO₂排放量呈下降趋势,表现为低肥＞中肥＞高肥＞无肥,且各生育阶段土壤CO₂累计排放量存在显著差异。（5）土壤呼吸速率与土壤水热因子相关性分析表明,土壤呼吸与0~5 cm和5~10 cm土层土壤温度相关系数均达到显著水平,且与5~10 cm土层土壤温度相关性显著高于0~5 cm土层;土壤呼吸速率与0~10 cm土层土壤含水率呈现显著相关关系。（6）土壤水热双因素与土壤呼吸分析表明,土壤水热双因素可以解释土壤呼吸变化的81%~89%,高于土壤温度（63%~74%）和土壤水分（46%~75%）单因素。综上可知,土壤呼吸受土壤温度和水分的调控。从改善农田生态,降低土壤呼吸的角度来看,适当提升施肥量可有效减少土壤呼吸的排放。     

不同土壤含水率对红豆杉幼苗叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响

以太行红豆杉幼苗为材料，将土壤含水率阈值分别设置为田间持水率的90%~100%（W1）、80%~90%（W2）、70%~80%（W3）、60%~70%（W4）和50%~60%（W5），定时测量红豆杉幼苗的叶片气体交换参数和叶绿素荧光参数，并于试验后期测量红豆杉幼苗的生长状况。结果表明：红豆杉幼苗叶片叶绿素相对含量、气孔导度、净光合速率和蒸腾速率在W2处理达到最大值，分别比W5增长了10.17%、35.91%、53.03%和85.60%。且W2土壤含水率处理下红豆杉幼苗叶片qP、ETR和Y(Ⅱ)值最高，分别比W5增长了15.38%、30.74%和21.76%。随着土壤含水率的下降，红豆杉幼苗叶片NPQ升高，叶片热耗散能力增强，W5的NPQ值达1.4347，比W1增长了36.78%。W2显著提升了叶片rETR_max和半饱和光强I_k，与W1、W3、W4和W5相比，rETR_max分别增长了24.40%、4.93%、12.60%和26.15%;I_k分别增长了25.06%、7.70%、18.20%和27.08%。不同土壤含水率处理对红豆杉幼苗生长指标影响显著，W2处理的红豆杉幼苗株高、地径和叶面积指数LAI值分别为58.95 cm、7.76 mm和4.01，且显著高于其他处理。因此，在试验阈值范围内，土壤含水率阈值为80%~90%（W2）时有利于红豆杉幼苗光合作用的进行和植株的生长。     

CO2浓度升高与增温对马铃薯产量 及品质的复合影响

于2016—2017年在黄土高原半干旱区，利用新型开顶式气室（OTC），开展CO₂浓度升高与大气增温对马铃薯产量及品质的影响试验，研究CO₂浓度增加和温度升高对马铃薯发育过程、产量及品质的复合影响。结果表明：增温+CO₂浓度升高复合处理的叶片净光合速率比增温处理高36.3%，较对照高34.7%；马铃薯叶片的水分利用率表现为增温+CO₂浓度升高复合处理高于对照47.4%,高于单独增温处理43.4%;马铃薯实际产量和块茎蛋白质含量表现为CO₂浓度上升+增温处理高于对照12.9%、37.0%，高于单独增温处理59.7%、6.3%。在增温的同时增加CO₂浓度，使得马铃薯叶片净光合速率增加，水分利用率增大，有机物积累增多，经济产量提高。     

不同轮作方式和秸秆还田对麦田土壤CO2排放与水热碳氮状况和产量的影响

为探讨免耕条件下不同轮作方式秸秆还田对土壤CO₂排放的影响,本研究通过长期定位试验,采用GXH-3010E1型便携式红外线分析器测量土壤CO₂排放速率,对比研究冬小麦-夏闲、冬小麦-夏玉米和冬小麦-夏大豆在秸秆还田条件下土壤CO₂排放的动态变化及其与土壤温度、水分之间的回归关系,并分析比较土壤有机碳和碱解氮含量的变化。结果表明：三种轮作方式秸秆还田条件下冬小麦土壤CO₂排放具有明显的季节变化规律,平均CO₂排放通量表现为冬小麦-夏玉米全量还田>冬小麦-夏玉米不还田>冬小麦-夏大豆全量还田>冬小麦-夏大豆不还田>冬小麦-夏闲全量还田>冬小麦-夏闲不还田。所有处理土壤CO₂排 放通量与土壤含水率和土壤温度均呈极显著正相关,秸秆未还田处理地温与CO₂排放通量的模拟模型要好于秸秆还田处理。各处理冬小麦收获后土壤有机碳和碱解氮含量均比播种前高,FA、FN处理有机碳增加最大,SA、SN碱解氮增加最大。     

不同磁化水处理下盐渍化土壤脱盐效果研究

为了探究不同磁化强度的磁化水处理对土壤的脱盐效果及最佳磁感应强度，通过田间小区试验，设置了1 000mT（T₁）、2 000 mT（T₂）、3 000 mT（T₃）、3 600 mT（T₄）、对照（CK）等5组处理。各处理下盐渍土壤的脱盐效果表明：与灌前未磁化相比较，磁化水滴灌下各土层平均盐分含量均明显下降，其中，土壤含盐量、Cl^-、SO^2-₄含量分别降低了32.83%、54.35%和31.82%，表明磁化水滴灌能够有效增强对土壤盐分的淋洗作用。不同磁化强度处理下0~60 cm土壤盐分变化特征不一：T₂处理下土壤含盐量和Cl_-含量在10~20 cm和0~10 cm处变化最为明显，分别降低了71.68%和84.76%；T₄处理下SO^2-₄含量在20~40 cm降幅最大，下降76.47%；不同磁化处理下土壤脱盐效果均高于对照处理，且磁化强度与土壤脱盐效果不成比例；T₁处理下土壤含盐量的脱盐率达到了57.47%，较CK提高了46.1%，明显高于其他处理。因此，在本试验条件下1 000 mT磁化效果较佳。综上所述，磁化水滴灌能明显降低土壤中的盐分含量，提高土壤脱盐率，对改良新疆地区中、轻度盐渍化土壤是一种行之有效的方法。     

长期施肥对春玉米田土壤呼吸及碳平衡的影响研究

为探讨不同施肥方式下农田碳平衡规律，研究农田排放到大气CO₂的“源”、“汇”特征，依托39 a肥料定位试验测定了秸秆和氮磷肥配施（SNP）、农家肥和氮磷肥配施（MNP）、单施农家肥（M）、氮磷肥配施（NP)、单施氮肥（N）和不施肥（CK）等6种不同施肥方式下西北黄土旱塬春玉米拔节期到成熟期的土壤呼吸。结果表明：长期不同施肥方式能够影响春玉米农田土壤CO₂排放，不同生育时期排放特征不同，呈先升高后下降趋势，即开花期达到排放高峰,SNP、MNP和M的CO₂排放通量分别达到3 650.54、2 980.50 mg·m^-2·h^-1和2 167.61 mg·m^-2·h^-1，与CK相比，分别增加了340.32%、259.51%和161.45%。不同施肥处理间表现为SNP>MNP>M>NP>N>CK。整个测定时期内土壤CO₂平均排放速率表现为SNP>MNP>M>NP>N>CK，土壤呼吸中根系呼吸的贡献率波动在31%~77%之间。6种不同施肥处理农田土壤均表现为大气CO₂排放的“汇”，不同施肥处理农田碳汇强弱不同，表现为SNP>M>MNP>NP>N>CK。     

果园养鸡立体农业生产模式对土壤钙素营养及苹果品质的影响

为了探求果园养鸡立体农业生产模式的科学性及可持续性，以渭北旱塬养鸡苹果园土壤作为研究对象，以同一地区普通果园作为对照，研究了两种果园土壤pH值、土壤碳酸钙及水溶性钠、钙含量及苹果果实密度、果形、硬度、可 溶性固形物和可滴定酸等果品质量指标。结果表明，果园养鸡降低了表层0～10 cm土壤的pH值，增大了亚表层土壤pH值；增大了0～50 cm土层土壤碳酸钙的递减速度，仅5年时间果园养鸡使0～50 cm土层土壤钙密度比对照果园减少了CaCO₃ 17.75 kg·m^-2，平均年递减速率比普通果园高CaCO₃ 0.259 kg·m^-2·a^-1。果园土壤剖面0～50 cm水溶性钙显著增大，在现阶段促使提高了果品的质量指标。从上述结果可以得出，从目前目标出发果园养鸡在促进果品生产方面已产生了积极的作用和效果，但从土壤钙素流失及退化的速度看，对地区果业健康可持续发展产生了一定的隐患，值得给予极大关注。     

蒸发条件下地下水对土壤水盐分布的影响

土壤水分是盐分运移的载体,蒸发条件下地下水会对土壤盐碱化产生一定影响。本文在白炽灯（275 W）模拟稳定蒸发和土柱模拟50 cm地下水位的条件下,设置4组重复,试验中水温盐传感器每隔1 h采集一组数据,测定土柱中5～50 cm的土壤水、盐含量,观察表层析出盐分。结果表明：蒸发条件下盐分聚集过程中,距地表30 cm处土壤水、盐含量在蒸发进行3 d左右出现峰值;距地表30 cm处含水率的定值略低于距地表50 cm处含水率定值,而含盐量定值与距地表50 cm处含水率定值相近。距地表10 cm处土层水盐含量在蒸发进行第7天左右时间出现峰值,然后水分逐渐降低并趋近一个定值;说明距地表30 cm以下土体作为一个通道起到盐分的传递作用,土柱蒸发结束后,形成“浅集表聚”的分布特征。K⁺、Na⁺和Mg²⁺的含量从纵剖面分析都呈现自下而上50～25 cm逐渐减小、25～0 cm逐渐升高的趋势,并且三种离子都在25 cm埋深即土柱的1/2处产生一个最小值;除去表层由于反盐堆积的离子外,CO₃^2-、SO₄^2-在蒸发过程中无太大波动。蒸发结束后,4种阴离子除HCO₃^-含量大于初始值外,其它3种离子均小于初始值。     

轮作休耕模式对土壤细菌群落的影响

以黄土高原半干旱区9种轮作休耕模式土壤为研究对象，分别设残膜覆盖（T₂1）、伏天深耕（T₂2）、施牛羊粪（7 500 kg·hm^-2）+深翻耕（30 cm）+连续休耕3 a（T₂3）、施牛羊粪（7 500 kg·hm^-2）+深翻耕（30 cm）+连续种植豌豆3 a并在盛花期翻压还田（T₂4）、施牛羊粪（7 500 kg·hm^-2）+深翻耕（30 cm）+连续3 a种植豌豆（每kg豌豆种子拌根瘤菌粉8.5 g）并在盛花期翻压还田（T₂5）、玉米秸秆粉碎（还田量7 500 kg·hm^-2）+施牛羊粪（7 500 kg·hm^-2）+深翻耕（30 cm）+连续休耕3 a（T₂6）、玉米秸秆粉碎（还田量7 500 kg·hm^-2）+施牛羊粪（7 500 kg·hm^-2）+深翻耕（30 cm）+连续3 a种植毛苕子并在盛花期翻压还田（T₂7）、玉米秸秆粉碎（还田量7 500 kg·hm^-2）+施牛羊粪（7 500 kg·hm^-2）+深翻耕（30 cm）+连续3 a种植毛苕子并在盛花期翻压还田（T₂8）等8个处理，以连续休耕3 a为对照（CK）,采用16S rRNA扩增子测序技术对土壤细菌群落组成、丰度和多样性等特征进行研究，分析了土壤养分与细菌种群多样性的相关关系。结果表明，9种休耕轮作模式下，土壤细菌群落中相对丰度较高的前5位菌门依次为变形菌门（Proteobacteria）（26.33%～37.33%）、酸杆菌门（Acidobacteria）（17.93%～21.43%）、放线菌门（Actinobacteria）（12.42%～19.41%）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）（6.98%～10.99%）和绿弯菌门（Chloroflexi）（6.48%～10.50%）。其中T₂1、T₂5处理显著升高了硝化螺旋菌门的相对丰度（分别为50.04%和42.44%），T₂2处理显著提高了变形菌门和拟杆菌门的相对丰度（分别为31.51%和159.96%），T₂6、T₂7处理显著增加了芽单胞菌门的相对丰度（分别为28.36%和28.33%），T₂8处理显著增高了奇古菌门的相对丰度（519.79%）。不同轮作休耕模式的土壤全氮含量均高于CK。细菌群落丰富度指数除T₂7处理外，其余处理均高于CK。冗余分析和Monte Carlo置换检验结果显示，土壤全氮、全钾、速效氮含量对土壤细菌群落结构影响显著（P＜0.05）。