不同灌溉方式设施土壤N2O排放特征及其影响因素

为探明3种灌溉方式设施土壤N_2O排放特征及相关因素的影响,通过田间试验与室内分析相结合的方法,采用静态箱—气相色谱法与实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术分析不同灌溉方式(滴灌(D30)、渗灌(S30)、沟灌(G30))土壤N_2O排放特征的差异以及土壤温度、湿度、无机氮、反硝化细菌对土壤N_2O排放的影响。研究结果表明,灌溉后1~8d设施土壤会出现明显的N_2O排放高峰;整个番茄生长季沟灌处理土壤N_2O平均排放通量最大,分别较滴灌和渗灌处理高出52.74%和50.82%;与沟灌处理相比,滴灌处理和渗灌处理土壤N_2O排放总量分别降低了54.31%和53.30%。土壤N_2O排放与硝态氮含量(P0.05),土壤湿度呈极显著正相关(P0.01),与土壤温度、铵态氮含量之间关系不显著。不同灌溉方式土壤反硝化细菌丰度差异显著,表现为G30S30D30;土壤N_2O排放与反硝化细菌nosZ丰度呈极显著正相关(P0.01)。综上,土壤湿度、硝态氮、反硝化细菌nosZ是影响土壤N_2O排放的重要因素。与沟灌相比,滴灌与渗灌能够减少设施土壤N_2O排放量。     

水钾耦合对花生根系形态及产量的影响

为优化花生生长发育的水钾耦合模式,以花育25为试验材料,采用盆栽试验,研究了花生根系形态及产量对水钾耦合效应的响应。结果表明,灌溉是关键因素,对根长具有显著影响,对根系生物量、根瘤数、根系平均直径、根系总体积、根系总表面积和荚果干产量均具有极显著影响。水分轻度胁迫W2(50%FC,FC为田间持水量)有利于根系的伸长,而湿润的土壤环境利于根系的增粗。各项指标水分效应平均值显示,W2处理根系总长最大,较水分适中W3(65%FC)提高了9.22%;根系直径W4(80%FC)W3(65%FC)W2(50%FC)W1(35%FC)。根系总表面积和总体积均随水分增多先增后减,最大值均在W3处理。增施钾肥利于根系生长发育,钾肥效应平均值显示,根系总体积、总表面积和总长均表现为K3(405 kg·hm~(-2))K2(270 kg·hm~(-2))K1(135 kg·hm~(-2))K0(0 kg·hm~(-2));根系生物量中钾(K2)和高钾(K3)处理分别较对照(K0)提高23.18%和9.27%。水钾耦合效应对根瘤数的影响达极显著水平,干旱情况下钾肥能促进根瘤的形成,在水分胁迫W1(35%FC)和轻度胁迫W2下,花生根瘤数随着施钾量的增加增大的趋势明显。适水中钾W3K2处理可以促进根系平均直径、总长、总表面积和总体积,该处理下的荚果产量最高,与同组不施钾处理(W3K0)相比增产12.7%。本试验条件下,水分控制在65%田间持水量,钾肥用量为270 kg·hm~(-2)时有利于促进根系的生长和根瘤的形成,提高产量,实现节水节肥。     

水基共聚物–生物炭复合材料包膜尿素制备及其性能

【目的】 生物炭作为肥料包膜支撑材料既能增强膜材料的性能,又能为作物生长提供养分,通过向水基共聚物中添加不同用量及粒级的生物炭来制备水基共聚物–生物炭复合包膜材料及包膜尿素,并研究所制备的水基共聚物–生物炭复合膜材料性能及其制成的包膜尿素表面微观结构特性、缓释效果,获得环境友好、价格相对低廉的水基共聚物–生物炭膜材料的最佳配比。以期为环境友好、养分缓释效果好的包膜缓释肥料研发和应用提供理论依据。 【方法】 以PVA、PVP和玉米秸秆基生物炭为供试材料,采用有机聚合方法制备水基共聚物–生物炭复合膜材料。通过对其吸水率、渗透率、降解特性的研究明确包膜材料各组分适宜配比,以及制备缓释效果好的包膜尿素并研究其表面微观结构特性。同时采用田间小区试验研究以此膜材料为基础制备的包膜尿素在比常规施氮量减少20%情况下对玉米产量及其产量构成因素的影响。 【结果】 添加生物炭后制备的水基共聚物–生物炭复合包膜材料A₁B₁C₁、A₁B₂C₂、A₃B₂C₁的吸水率与同水平水基共聚物膜材料相比显著降低,分别降低了35.3%、37.3%、26.7%。通过对处理A₁B₁C₁、A₁B₂C₂、A₃B₂C₁进一步分析表明,在水基共聚物浓度为6.0%、生物炭用量为3.0%、粒级为0.250～0.150 mm时制备的水基共聚物–生物炭复合包膜材料 (A₁B₁C₁) 有着相对较低的铵的渗透率及水的渗透率,在培养前期有着较低的质量损失率,但在45 d后质量损失率则相对较高,有利于前期养分的缓慢释放及后期膜材料的快速降解。通过扫描电镜分析发现水基共聚物–生物炭复合膜材料 (A₁B₁C₁) 在埋土培养后表面变得更加粗糙,并且组织更加松散;以水基共聚物–生物炭复合膜材料 (A₁B₁C₁) 为基础制备的包膜尿素CB包膜层上则有着大小不一的孔隙,有包膜物质渗透到尿素颗粒表面的空隙中。土柱淋溶试验结果表明自制包膜尿素CB具有较长的缓释期,在22 d时氮素累积释放率为67.19%。以玉米为供试作物的田间试验结果表明当自制包膜尿素CB用氮量减少20%时,玉米的穗粗、百粒重、行粒数与常规施肥相比显著增加,产量则增加1.45%。 【结论】 在本试验条件下制备的水基共聚物–生物炭复合膜材料可作为环境友好型包膜缓释肥料的膜材料。      

不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配

通过盆栽试验方法,采用13C脉冲标记技术和稳定同位素质谱分析技术,研究了三个生育期(返青期、分蘖期和抽穗期)光合碳在"水稻-土壤"系统中的同化率、分配比率及其在土壤中增加率的动态变化,探讨三个生育期光合碳在"水稻-土壤"系统中的运转、分配规律,为明确稻田生态系统中碳素循环过程提供理论依据。结果表明,分别在返青期、分蘖期和抽穗期进行一次13C脉冲标记(持续5 h)后,光合碳在"水稻-土壤"系统中的总同化率均随标记后天数的延长呈逐渐下降趋势,从标记后2 d至收获时,总同化率分别为75.92%~39.53%、70.01%~52.02%、86.38%~69.60%,且收获时与2 d时的同化率差异均达显著水平(p0.05),其被同化光合碳的损失率分别为47.93%、25.70%和19.43%;抽穗期光合碳同化率明显高于返青期和分蘖期,被同化光合碳的损失也明显低于返青期和分蘖期。三个生育期被同化的光合碳向水稻地上部分和地下部分(包括根和土壤)的运转呈互相消长关系,但向水稻地上部分的分配比率(平均为85.04%~73.10%)远大于向根的分配比率(平均为12.50%~22.04%)和土壤的分配比率(平均为1.70%~5.04%),且抽穗期光合碳向水稻地上部分中的分配比率大于分蘖期和返青期,向地下部分的分配比率则正好相反;此外,三个生育期被同化的光合碳在土壤中的增加率分别为0.08%~0.21%、0.09%~0.17%和0.19%~0.27%,抽穗期土壤中光合碳的增加率要大于返青期和分蘖期,且光合碳在土壤中也相对稳定。     

保护地不同灌溉方法表层土壤pH小尺度的空间变异

基于保护地定位灌溉试验,采用经典统计学和地统计学的方法,以网格取样方式采集不同灌溉方法(沟灌、滴灌、渗灌)表层土壤,研究微尺度下土壤pH值的空间变异特征及空间分布。结果表明:经6年灌溉,沟灌处理pH显著降低,沟灌和滴灌0～5cm土层土壤pH表现为中等空间自相关,而其5～10cm和渗灌0～5cm和5~10cm的土壤pH表现为弱空间相关,水分的供给方式和数量影响土壤pH的空间变异。     

包膜缓释肥料研究进展

本文概述包膜缓释肥料国内外研究应用现状,详细地介绍了该类肥料的缓释材料、缓释机理、评价方法及存在的问题与未来的发展方向.     

秸秆深还田对东北半干旱区土壤结构及水分特征影响

采用定位田间小区试验方法,研究秸秆深还田对东北半干旱区农田土壤结构和土壤水分特征的影响。结果表明,秸秆深还田能够有效地改良土壤结构和土壤水分分布状况。秸秆深还田第3年土壤0～50 cm层对照处理容重为1.45 g·cm^-3,各处理的平均容重为1.34 g·cm^-3,土壤容重显著减小;干筛团聚体以＞5 mm团聚体增加为主占18.69%～27.20%,抵抗外力破坏而保持原有形态的能力增强;平均重量直径及几何平均直径均较对照和深耕有所提高;施入秸秆量800 kg·667m^-2处理的水稳性团聚体稳定率和土壤结构体破碎率降低最为明显。不同处理之间表现出秸秆深还田处理的持水量要高于对照处理。     

黑土旱地改稻田土壤水稳性团聚体有机碳和全氮的变化特征

【目的】分析东北黑土旱地改稻田后土壤团聚体组成及其稳定性、各粒级团聚体有机碳、全氮含量及其 ¹³C、 ¹⁵N自然丰度值的动态变化,探讨旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的赋存能力及稳定性,揭示旱地改稻田后土壤团聚体及其有机碳、全氮的演变规律。【方法】选择东北典型黑土旱地土壤（种植大豆年限大于60年,作为对照）和改种不同年限的稻田土壤（3、5、10、17、20和25年,改稻田前种植作物均为大豆）,利用土壤团聚体湿筛分离技术和稳定同位素分析技术,研究旱地改稻田后土壤团聚体有机碳、全氮的动态变化特征。【结果】在0—60 cm土层,与对照土壤相比,改种水稻各年限土壤中2—0.25 mm团聚体组成有所减少,0.25—0.053 mm和<0.053 mm团聚体组成有所增加,>2 mm团聚体组成的变化无明显规律,但旱地改稻田不同年限均以2—0.053 mm团聚体为主;团聚体平均重量直径（MWD）与>2 mm团聚体组成之间呈显著线性正相关关系（P<0.01）,与0.25—0.053 mm、<0.053 mm团聚体组成之间均呈显著线性负相关关系（P<0.01或P<0.05）;水稳性团聚体组成变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,而MWD的变化则受土层深度的显著影响。与对照土壤相比,在0—40 cm土层,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体有机碳和全氮含量在改种水稻3年时均有所下降,在改种水稻3—25年间均随水稻种植年限延长大体上呈增加趋势。总体上,2—0.25 mm、0.25—0.053 mm团聚体是赋存有机碳和全氮的主要粒级;在0—60 cm土层,>2 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间呈显著正相关关系（P<0.01或P<0.05）,在0—20 cm土层,2—0.25 mm团聚体有机碳、全氮含量与其团聚体组成之间也呈显著正相关关系（P<0.01或P<0.05）;<2 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化受水稻种植年限影响显著,而>0.25 mm团聚体有机碳和全氮含量的变化则受土层深度影响显著。与对照土壤相比,各粒级团聚体中δ ¹³C在改种水稻3年时均明显增加,在改种水稻5年时均明显下降,在改种水稻5—25年间变化不明显,各粒级团聚体中δ ¹⁵N在改种水稻25年间均略有下降。总体上,在改稻田3—25年间,团聚体中δ ¹³C、δ ¹⁵N的变化受水稻种植年限和土层深度的显著影响,其数值均随粒级的减少而增加,相同年限各粒级团聚体δ ¹³C随着土层的加深而增大,δ ¹⁵N无明显变化规律。【结论】东北典型黑土旱地改稻田25年间,土壤中非水稳性大团聚体遭受破坏形成了粒径较小的团聚体,2—0.053 mm水稳性团聚体是有机碳、全氮固存的主要载体,较小粒级团聚体赋存的有机碳较为稳定,其稳定性随水稻种植年限延长、土层加深而增强。     

东北地区滨海盐渍土型稻田土壤有机氮组分的研究

用Bremner法测定东北地区滨海盐渍土型开垦5年、30年稻田土壤和邻近未开垦稻田的旱地土壤的有机氮各组分含量。结果表明:(1)在0~60 cm土层,3种土壤非酸解性全氮含量及其占全氮比率明显大于酸解性全氮,但总体上以表层土壤(0~20 cm)为最高。(2)与未开垦旱地土壤相比,种稻5年和30年均使表层土壤酸解全氮含量明显下降,但种稻5年使土壤酸解氨基酸态氮和氨基糖态氮的含量及其占全氮比率明显增加,使氨态氮和未知态氮的含量及其占全氮比率明显下降;而种稻30年则均使土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比率明显下降。(3)与未开垦旱地土壤相比,种稻5年和30年稻田土壤酸解全氮含量及其占全氮比率均随土层深度的增加而逐渐降低,但2种稻田土壤酸解各组分氮含量及其占全氮比率的剖面分布则无明显的变化规律。     

肥料用改性聚乙烯醇包覆膜的制备及其性能的研究

采用有机高分子聚合反应制备缓释肥料的膜材料,对其进行红外表征,并通过浸水试验测定其吸水率,确定最佳改性方案。同时,为了进一步验证包膜材料对肥料养分的缓释作用,通过土柱淋洗试验测定包膜肥料的养分释放量,并将日本包膜肥料LP40与自制包膜肥料HP的缓释性能进行比较。结果表明, 环氧树脂中的环氧基团能与聚乙烯醇中的羟基发生醚化反应,减少分子中羟基数量,降低改性聚乙烯醇膜的吸水性; 在202℃的去离子水中,改性聚乙烯醇膜浸水24 h后,最低吸水率为1152 g/kg,比等浓度纯聚乙烯醇低884 g/kg; 聚乙烯醇浓度为70 g/kg,环氧树脂的加入量为25 g/kg（按聚乙烯醇溶液质量计）,反应温度为60℃,反应时间为2h,可得到吸水性较低的改性聚乙烯醇膜。自制包膜肥料HP具有一定的缓释效果,但与日本包膜肥料LP40相比缓释性能较差。