巴音布鲁克高寒湿地夏季CO_2和CH_4通量日变化研究

以天山中部巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究区域,采用静态箱-气相色谱法,对处于不同水分条件下高寒湿地CO_2和CH_4排放特征进行研究。结果表明:1)天鹅湖高寒湿地为CO2源,其常年积水区、季节性积水区和常年干燥区CO_2日平均排放通量分别为33.78、66.94、72.06mg·m-2·h-1。常年积水区和季节性积水区为CH_4源,其日平均排放通量分别为714.62、16.82μg·m-2·h-1,而常年干燥区则表现为CH_4的汇,其日平均吸收通量为17.51μg·m-2·h-1。常年积水区CH_4和CO_2日平均通量与季节性积水区和常年干燥区差异性达到极显著水平(P<0.01)。2)湿地CO_2和CH_4通量与表层土壤温度正相关性达到极显著水平(P<0.01),且随着土壤深度的增加土壤温度与湿地CO2和CH4通量的相关性系数有下降趋势。季节性积水区CO_2和CH_4通量与土壤湿度相关性达到显著水平(P<0.05)。湿地CO2和CH4日平均通量分别与活体生物量表现为显著负相关性(r=-0.994)和显著正相关性(r=0.998)。     

旱作燕麦不同耕作方式对土壤温室气体排放的影响

采用静态箱法测定了常规耕作、免耕留低茬低覆盖、免耕留高茬低覆盖、免耕留低茬高覆盖和免耕留高茬高覆盖5个处理条件下燕麦播种前、生育过程中和收割后土壤CO2、CH4和N2O的排放通量.结果表明:CO2排放通量呈单峰曲线变化,峰值出现在苗期;CH4排放通量多为负值,表现为"吸收",季节性变化不明显;N2O排放规律性不明显.处...     

不同覆盖措施对黄土高原旱作农田N2O通量的影响

为研究秸秆和地膜覆盖条件下旱作冬小麦田N_2O通量变化及水热状况,在中国科学院长武农业生态试验站采用静态箱-气相色谱法测定了冬小麦种植期间无覆盖处理(CK)、地膜覆盖处理(PM)、全年覆盖秸秆处理4 500 kg·hm~(-2)(M4500)和全年覆盖秸秆9 000 kg·hm~(-2)处理(M9000)土壤N_2O排放通量,并同步测定了土壤水分、土壤温度和气温。研究表明:CK、PM、M4500和M9000处理生育期内N_2O通量范围分别为17.24~321.86、19.03~388.00、21.57~344.53μg·m-2·h-1和24.77~348.42μg·m-2·h-1,生育期内N_2O平均排放通量分别为110.64、146.48、131.31μg·m-2·h-1和142.26μg·m-2·h-1,与CK相比,PM、M4500和M9000处理N_2O平均排放通量分别提高了32.29%、18.68%和28.57%,其中,PM和M9000处理与CK之间差异达极显著水平(P0.01)。PM处理N_2O累积排放量(7.25 kg·hm~(-2))较CK处理(5.18 kg·hm~(-2))提高了40%(P0.05),秸秆覆盖处理M4500(6.30kg·hm~(-2))和M9000(7.17 kg·hm~(-2))N_2O累积排放量较CK处理分别提高23%和38%(P0.05),PM和M9000处理N_2O累积排放量显著高于M4500,PM和M9000处理之间无显著差异。不同覆盖条件下生育期N_2O通量表现出明显的季节变化特征,小麦生长季始末期较高中期较低,N_2O排放受降水影响明显。生育期N_2O累积通量主要源于冬小麦拔节期至收获期,PM、M4500和M9000处理拔节期至收获期N_2O排放量分别占整个生育期的41%、40%和43%,均高于CK(38%)处理。土壤温度变化可以解释69%~76%土壤N_2O通量变化,土壤水分仅解释了37%~51%的土壤N_2O通量变化。回归分析表明无覆盖时,土壤水分是影响土壤N_2O排放的关键因子,秸秆覆盖和地膜覆盖条件下土壤温度是影响土壤N_2O排放的关键因子。覆盖秸秆4 500 kg·hm~(-2)是黄土旱塬区较为适宜的冬小麦栽培模式。     

不同耕作措施下温度升高对旱作春小麦农田土壤N2O排放的影响

为探究不同耕作措施下温度升高对旱作春小麦农田土壤N₂O排放的影响效应,基于APSIM模型,结合甘肃省定西旱作春小麦试验区定点连续监测的N₂O排放通量等数据,检验该模型模拟不同耕作措施下N₂O排放的适宜性,并对不同耕作措施下日最高、最低温在0??2℃范围内耦合变化时旱作春小麦农田土壤N₂O排放进行模拟。结果表明：APSIM模型对不同处理下N₂O排放的模拟结果与实测结果较为一致,归一化均方根差（NRMSE）最大值为0.17,决定系数（R²）最小值为0.80,相关性均达到显著水平（P<0.05）,说明该模型可以用来模拟不同耕作措施下旱作麦田N₂O排放;在试验设计范围内,日最高温不变、日最低温升高会增加N₂O排放,增排效果表现为传统耕作（T）>免耕（NT）>传统耕作+秸秆覆盖（TS）>免耕+秸秆覆盖（NTS）,日最低温每升高0.5℃,最大增排幅度为2.41%;日最低温不变、日最高温升高会减少N₂O排放,减排效果表现为T>TS>NT>NTS,日最高温每升高0.5℃,最大减排幅度为1.68%。日最低温升高带来的增排效应大于日最高温升高带来的减排效应。     

保护性耕作对黄土高原半干旱区农田土壤N2O排放的影响

一氧化二氮(N2O)是大气中重要的温室气体之一,在全球气候变暖问题中备受关注,而农田土壤是其主要排放源.在影响农田N2O排放的诸多因子中,耕作措施作为关键因素,其对旱地农田土壤N2O的排放规律尚不明确.为此,本试验以传统耕作(T)为对照、布设免耕(NT)、传统耕作+秸秆覆盖(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)3种保护性耕...     

早播及耕作措施对黄土高原半干旱区春小麦土壤氮磷元素的影响

为探讨早播及耕作措施对农田生态系统土壤氮磷元素影响规律,对黄土高原半干旱区早播、正常播下不同耕作措施[传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)]春小麦(Triticum aestivum)生育期0～40 cm土壤进行分析,以正常播种传统耕作春小麦为对照,研究早播及耕作措施对春小麦土壤氮磷元素的影响。结果表明:(1)不同处理下春小麦土壤N素(TN、NO_3~--N、NH+4-N)、P素(TP)含量均具有表聚性特征,其土壤N∶P均值(1.713)低于全国平均值(5.2),同时其变异水平系数处于26.99%～77.28%,属中等变异水平;(2)全生育期0～40 cm土层,早播春小麦土壤TN、NH+4-N含量及N∶P均值显著低于正常播23.1%～32.5%,不利于土壤TN、NH+4-N含量积累,而NO_3~--N含量及NO_3~--N∶N均值显著高于正常播30.5%、41.5%,有助于土壤NO_3~--N含量的固存,同时早播处理下土壤TP含量整体高于正常播处理;(3)秸秆覆盖措施(NTS、TS)下土壤TN、TP含量高于NT、T,但速效氮(NO_3~--N、NH_4~+-N)养分含量表现相反;(4)不同处理下春小麦土壤TP含量在生育期间趋于稳定,而N素含量在分蘖期及开花期变化较显著。因此,选择适宜播种时间及耕作管理措施有助于提高该区作物土壤N、P元素的积累转化效率,加快发展黄土高原半干旱区农田生态系统恢复进程。     

不同耕作措施下春小麦产量对温度变化的敏感性分析

为了研究温度变化对不同耕作条件下春小麦产量的影响,利用修正参数后的APSIM模型,自变量因子分别为最低温度、最高温度,在9种变化条件下对传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕(NT)、免耕覆盖(NTS)3种耕作措施下的春小麦产量进行了模拟,并利用Surfer软件对产量变化率进行了敏感性分析。结果表明:在三种不同耕作措施下,春小麦产量变化率对最高温度的变化更为敏感,最高温度升高,产量变化率呈负敏感;在传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖耕作措施下,春小麦平均产量分别是2 268.8 kg·hm-2和2 274.0 kg·hm-2,明显高于免耕耕作措施下的春小麦平均产量1 815.4 kg·hm-2;传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖耕作措施下,小麦产量随温度变化相对稳定;当最低温度和最高温度在一定区域范围内变化时,传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖产量表现更稳定。     

不同耕作措施下旱作春小麦农田二氧化碳排放模拟及敏感性分析

为探讨不同耕作措施下旱作春小麦农田CO_2排放以及气候条件、土壤性质和作物管理措施对CO_2排放影响的敏感性差异,本文基于DNDC模型,结合定西试验区旱作春小麦农田定点连续监测的CO_2排放通量等数据,检验该模型模拟不同耕作措施下CO_2排放的适宜性,并对其敏感性进行研究。结果表明:DNDC模型对不同处理下CO_2排放的模拟结果与实测结果较为一致,即传统耕作(R=0.836、n=48、P0.01)、传统耕作+秸秆覆盖(R=0.791、n=48、P0.01)、免耕(R=0.758、n=48、P0.01)、免耕+覆盖秸秆(R=0.843、n=48、P0.01),表明该模型可以用来模拟不同耕作措施下旱作春小麦农田CO_2排放;而模型敏感分析显示,年平均温度是模拟不同耕作措施下旱作春小麦农田CO_2排放的敏感参数,其变化程度对模拟结果影响最大。     

不同耕作措施下春小麦应对干旱胁迫的生理响应

为了解春小麦在不同耕作措施下应对干旱胁迫的能力强弱,对不同耕作措施下春小麦叶片的光合生理特性、叶绿素含量、脯氨酸含量以及丙二醛(MDA)含量进行了测定分析。结果表明:经过8年的轮作后,与传统耕作(T)相比,免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕无覆盖(NT)和传统耕作+秸秆还田(TS)3种保护性耕作方式均能不同程度地提高拔节期、孕穗期、灌浆期春小麦叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及叶绿素含量。与保护性耕作的3个处理相比,在春小麦生长的各生育期脯氨酸含量和丙二醛(MDA)含量均表现为保护性耕作的3个处理低于传统耕作,其中NTS处理最低。说明保护性耕作措施能有效缓解作物受到的干旱胁迫;而传统耕作措施下情况反之。     

不同耕作方式下冬小麦田N2O排放特征的差异性研究

采用静态箱—气相色谱法对空白对照(CK)、常规施肥(CG)、免耕(CB)、秸秆还田(CJ)4种处理小麦田的N_2O排放通量进行原位监测,同时测量土壤温度、水分及NH+4等相关影响因子的变化情况。研究结果表明:(1)4种处理方式下麦田N_2O排放通量具有明显的季节性变化规律,N_2O排放通量变化趋势基本一致,其中空白对照各处理N_2O的排放通量受季节性影响变化较小。(2)在小麦生长季,4种处理方式下的农田均表现为N_2O的排放源。与空白对照相比,常规耕作、免耕和秸秆还田处理下N_2O的排放总量分别增加了0.89 kg·hm~(-2)、0.41 kg·hm~(-2)和1.02 kg·hm~(-2)。(3)气温和土壤5 cm、10 cm温度与N_2O排放通量不存在显著的相关性,因而温度不是影响麦田N_2O排放的限制性因素。各处理N_2O排放通量与土壤水分均呈现正相关(P0.05)。通过对比几次降水与施肥前后N_2O排放通量的关系,发现降水后施肥能显著减少N_2O排放。降水引起的土壤水分增加是影响N_2O排放通量剧烈变化的因素。(4)免耕和秸秆还田分别在N_2O减排与小麦增产方面效果最好。N_2O减排与小麦增产作为农业可持续发展的基本要求,秸秆还田处理效果最优。     

滴灌水氮运筹对南疆春小麦根系生长及产量的影响

以南疆地区春小麦新春6号为供试材料,采用土柱栽培法,通过滴灌开展水、氮两因素控制性试验,滴施纯氮量设N_0(不施氮肥)、N_1(69 kg·hm~(-2))、N_2(172.5 kg·hm~(-2))和N_3(276 kg·hm~(-2))4个水平,滴灌水量设W_1(2 250 m~3·hm~(-2))、W_2(3 000 m~3·hm~(-2))、W_3(3 750 m~3·hm~(-2))和W_4(4 500 m~3·hm~(-2))4个水平,共16个水氮组合处理。结果表明:扬花期是滴灌春小麦根系生长的高峰期,有64.52%～76.90%的根系干质量和76.39%～82.47%的根长分布在0～40 cm土层中。适当增施水氮能有效促进根系生长并提高产量,其中扬花期N_3W_3、N_2W_3、N_3W_2处理的根干质量、根干质量密度、根长、根长密度、根系直径和根系表面积较高,分别为123.0～148.3 mg、97.07～117.03 g·m~(-3)、14 405.8～16 490.8 mm、1.14～1.30 cm·cm~(-3)、0.3267～0.3365 mm和14 245～17 624 mm~2,其产量也达到8 695.7～9 966.1 kg·hm~(-2)的较高水平。N_3W_4处理的根系各项指标虽然较高,但蜡熟期下降过快,表明水氮过高对延缓根系衰亡不利。水氮对根系生长及产量具有显著的互作效应,且水分效应高于氮素效应。通过分析,本地区较适宜的水、氮供应范围分别为3 750～4 500 m~3·hm~(-2)和172.5～276 kg·hm~(-2),当施氮量259.4 kg·hm~(-2)、滴灌量3 793.4 m~3·hm~(-2)时产量可达最高为9 142.9 kg·hm~(-2)。     

不同覆盖方式和灌水定额对河西绿洲食葵农田土壤水热、养分和产量的影响

为明确不同覆盖方式结合灌水定额在食葵种植中的增产机制,以无覆盖（N）种植为对照,设置地膜覆盖（S）、秸秆覆盖（F）和碎麦秸垫式膜覆盖（SF）共3种覆盖方式,结合900 m³·hm^-2（H）和750 m³·hm^-2（M）2个灌水定额,对食葵农田土壤水热、养分及产量展开研究。结果表明：覆盖处理结合不同灌水定额均较无覆盖种植增加土壤贮水量,其中当灌水定额为900 m³·hm^-2时,SF和F显著增加23.89%和12.37%、S增加了6.50%;当灌水定额为750 m³·hm^-2时,SF、F、S分别显著增加20.64%、8.23%、6.96%。覆盖处理结合不同灌水定额对土壤温度的影响不同,其中当灌水定额为900 m³·hm^-2时,SF和F较N提高2.82%～7.43%,S较N降低4.3%;当灌水定额为750 m³·hm^-2时,SF和F均高于N,增幅为1.40%～6.87%。覆盖处理结合不同灌水定额可提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量,其中SF处理有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量较N处理分别显著增加16.7%、15.2%、12.8%和16.5%,F和S处理有机质、速效磷和速效钾较N处理分别提高6.3%～6.8%、4.7%～7.8%和8.6%～8.8%。覆盖处理结合不同灌水定额可提高食葵产量及水分利用效率,其中SFH、SH、FH、SFM、FM处理分别较N处理增产25.9%、6.7%、10.4%、18.2%、15.2%,SM降低了3.1%,SFM处理水分利用效率提高6.3%。综上所述,SFM处理在改善食葵土壤水热、增加土壤养分、提高食葵产量及水分利用效率方面具有较大优势,故SFM种植模式是适宜于河西绿洲食葵种植的农业生产技术。     

基于DNDC模型模拟的冬小麦田土壤有机碳和作物产量对地表覆盖的响应

依托前期长期定位试验,基于DNDC过程模型,对秸秆和地膜覆盖条件下冬小麦田土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行了模拟研究.结果表明,DNDC模拟的有机碳含量和冬小麦产量变化与田间观测结果较一致,能较理想地模拟两种覆盖措施对土壤有机碳和作物产量的长期影响.模拟结果显示,在50 a时间尺度上,不覆盖与地膜覆盖处理下0～5...     

DSSAT模型对豫西冬小麦保护性耕作效应模拟效果验证

简要介绍了美国乔治亚大学组织开发的DSSATV4.5模型,并利用洛阳市孟津县2005~2006年冬小麦田间试验结果对模型的模拟结果进行验证及其适用性分析。通过对冬小麦叶面积指数、产量和农田土壤水分、水分利用效率的模拟与实测结果的对比分析,认为DSSAT模型的模拟效果较好。分析结果表明:模型对叶面积指数的模拟误差RMSE在0.034~0.076之间;模拟各处理的产量与水分利用效率也与实测值的关系基本一致;对各处理土壤体积含水量的RMSE误差在0.051~0.151之间。研究结果认为DSSAT模型在豫西应用的适宜性较好,可为该地区研究保护性耕作对冬小麦生长及土壤水分的影响提供理论支持。     

有机-无机肥配施对黄土高原半干旱区农田土壤N2O排放的影响

为探明不同施肥方式对旱作麦田土壤N₂O排放的影响,以不施肥(CK)为对照,设置单施有机肥(M)、单施无机肥(N)、有机-无机肥配施(MN)3种施肥方式,采用静态箱-气相色谱法对春小麦地土壤N₂O排放通量进行测定,并对其影响因子(NO^-₃-N、NH⁺₄-N、土壤温度、土壤含水量)和春小麦产量进行同期测定。结果表明：春小麦地在整个生育期内表现为N₂O排放源,各处理均在施肥后出现N₂O排放峰。不同处理土壤N₂O累积排放量表现为N>MN>M>CK,N₂O净损失量(以氮计算)为1.175 8～1.428 kg·hm^-2,占当季施氮量的1.12%～1.36%,有机-无机肥配施降低了氮肥中氮素以气态形式的损失量。MN、N、M处理春小麦产量分别较CK处理增加了45.1%、31.0%、18.8%,各处理土壤NO^-_3<...     

秋覆盖的保水效应及对春玉米生长的影响

设置高(9000 kg·hm^-2)、中(6000 kg·hm^-2)、低(3000 kg·hm^-2)3种不同量秸秆覆盖和平覆、垄覆2种不同方式的地膜覆盖,以全程不覆盖为对照,研究了秋季雨后覆盖(休闲期加生育期全程覆盖)对土壤水分及春玉米生长状况的影响。结果表明：在冬闲期,各覆盖处理(除秸秆覆盖3 000 kg·hm^-2处理)的土壤蓄水量分别较不覆盖处理(CK)增加了21.22 mm、20.49 mm、18.37mm和19.5mm,使玉米出苗较CK至少提前了3 d。在播种期~大喇叭口期(播后70 d),平覆地膜和垄覆地膜平均土壤蓄水量分别较对照增加15.57 mm和15.73 mm;秸秆覆盖6 000 kg·hm^-2和9 000 kg hm^-2处理平均土壤蓄水量分别较对照增加12.05 mm和12.03 mm。秸秆覆盖处理在玉米生长后期土壤蓄水量较对照增加不显著。秋覆盖处理均可促进春玉米个体的生长,地膜覆盖处理可以显著提高春玉米生长前期的单株干重、株高和叶面积,秸秆覆盖在生育后期较对照显著提高。平覆地膜、垄覆地膜两个处理的玉米籽粒产量和水分生产效率分别较对照增加14.6%、13.9%和11.0%、11.1%(P<0.05),秸秆覆盖处理增产均不显著。     

不同保护性耕作措施对黄土高原旱作农田土壤物理结构的影响

选取黄土高原半干旱区连续4年进行保护性耕作的玉米样地,定位试验,研究了不同耕作方式对耕层土壤理化性质的影响。结果表明:免耕秸秆覆盖(NTS)可显著降低0~5 cm表层土壤容重,传统耕作秸秆粉粹还田(TS)和NTS处理可显著降低5~10 cm、10~30 cm土层的土壤容重;NTS处理可显著增大0~5 cm表层土壤孔隙度,TS和NTS处理可显著提高5~10 cm1、0~30 cm土层的土壤孔隙度;NTS处理可显著降低各层土壤的坚实度,其它处理对表层0~5 cm无显著影响,免耕无秸秆覆盖(NT)处理显著增加了5 cm以下的土壤坚实度;NTS处理0~5 cm表层土壤水分入渗率显著加强,而NT处理则显著减弱;土壤水稳性大团聚体含量均为:NTSNTTS传统耕作(T)。本试验中NT处理对土壤结构的改良效应不明显,NTS处理对于黄土高原土壤结构改良效果最佳。     

保护性耕作对坡耕地粮豆草等高带状种植作物生长与水土保持效果的影响

为有效防治坡耕地水土流失,提高坡耕地水分利用率,选用多年生作物苜蓿及小麦、鹰嘴豆、马铃薯 等一年生作物作为供试作物,设置不同带状系统研究了各种种植方式和耕作方式对作物生长、土壤水分、WUE及 水土流失的影响。结果表明,(1)各处理保持水分的能力依次为：免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统(T);(2) 保护性耕作具有良好的防止土壤侵蚀能力,依次为：NTS>NT>T;(3)免耕+秸秆覆盖和免耕方式与传统耕作相比, 均能提高半干旱地区土壤水分和作物对水分的利用效率,减少土壤侵蚀量。从不同处理保持水土效应来看,从优 至劣的顺序为NTS_PL>T_PL>NTS_CL>T_CL>NTS_WL>T_WL。由此可见,免耕秸秆覆盖是提高水分利用效率及控制水土流失的有效措施,粮草豆隔带种植,结合保护性耕作措施不但具有蓄水保土,减免侵蚀的生态作用,而且还能提高土地利用的经济效益,宜结合生产推广利用。