青藏高原高寒草地退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策

以三江源区不同退化程度高寒草甸和不同恢复年限人工草地作为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了高寒地区退化天然草地与人工恢复草地的植被群落繁殖构件数量变化。结果表明：在群落水平上,天然草地退化和人工草地建植会对植物繁殖构件的数量和生物量产生影响。随着天然草地退化程度的增加,营养枝数量和生物量则明显下降,而繁殖枝的数量和生物量明显升高（P<0.05）;随着人工草地恢复年限的增加,营养枝的数量和生物量逐渐增加,而繁殖枝的数量和生物量则逐渐降低（P<0.05）;随着恢复年限的增加,人工草地繁殖构件的变化逐渐接近未退化天然草地。在功能群水平上,植物繁殖构件数量亦随草地退化程度和人工恢复年限而变化。随着恢复年限的增加,禾本科、莎草科、杂类草的营养枝数量和生物量均呈现显著增加（P<0.05）,而繁殖枝数量和生物量则显著下降,禾本科的繁殖构件数量远远大于莎草科和杂类草;随着退化程度的增加,三大功能群的营养枝枝数和生物量显著增加（P<0.05）,而繁殖枝则呈现相反的趋势。本研究实证了草地退化和人工恢复改变植物群落繁殖分配对策的科学假设,为高寒草地植被恢复重建技术的发展和更新提供理论支撑。     

山东省花生种植区耕层土壤残膜赋存特征

通过对山东省花生典型种植区耕层土壤地膜残留量分布特征及影响因素的调查研究,准确评估花生种植农田系统地膜残留污染现状,为该地区农田地膜污染防控措施的提出提供科学依据。选择覆膜年限为1～15 a的18个农田为研究对象,调查土壤质地、地膜使用情况等指标,同时分析不同耕层土壤中地膜残留量和残片数量。结果表明,覆膜1～15 a的4个典型花生种植区耕层(0～30 cm)土壤残膜量在2.48～46.01 kg·hm~(-2),不同区域间差异不明显,均低于我国农田残留量限值。随着覆膜年限的增加,耕层土壤中残膜的含量和数量均呈逐年上升趋势。残膜含量和残片数量随土壤深度增加而逐渐降低,分布在0～10 cm土层内的残膜显著高于10～20 cm和20～30 cm土层,随着覆膜年限增加,残膜呈现向深层土壤下移的趋势。25、4～25 cm~2和4 cm~2残片数均随土壤深度的增加而降低。随覆膜年限增加,耕层(0～30 cm)土壤中小面积残膜数量和比例不断提高,且在20～30 cm深层土壤4 cm~2的小残片呈明显增多趋势,加大了长期覆膜农田的残膜回收难度,可能对耕层土壤环境造成长期影响。因此,采取适当措施增加地膜回收,以减少该地区地膜污染,对保护该地区花生产地健康有积极作用。     

土壤环境中微塑料的研究进展

微塑料是一类广泛存在于环境中的塑料颗粒,近年来,微塑料对环境的污染引起了国内外学者的广泛关注。关于微塑料对水环境造成的负面影响有较多报道,但微塑料在陆地环境特别是土壤中的存在和影响的系统性研究鲜有报道。本文从土壤微塑料的来源和分布、分析方法、对生态系统的影响、生态环境效应及管控措施等方面进行了系统综述,并针对今后土壤微塑料的研究提出了相关对策。主要包括以下几个方面:1)土壤微塑料的主要来源包括农用塑料薄膜残留、污泥的土地利用、有机肥施用、地表径流、污水灌溉和大气沉降; 2)总结了土壤中微塑料的分离、提取、鉴定及分析方法的优缺点,但目前仍没有标准化的检测和定量技术; 3)微塑料会影响土壤的结构和理化性质,对植物和动物的生长造成威胁,并改变微生物群落的多样性;4)微塑料表面可附着污染物,对环境造成物理和化学污染,可释放内源性有毒物质,并导致复合污染效应;5)微塑料污染的防控措施主要包括3个方面:研发生物降解塑料产品、从源头控制微塑料的输入以及加强世界各国合作。提出今后微塑料的研究应建立统一的定量分析标准方法,发展更准确的可追溯分析技术,加强对土壤中微塑料污染的科学研究。本研究不仅有助于了解微塑料在土壤中的环境行为,为进一步探索土壤微塑料提供思路,而且可为土壤中微塑料的生态风险评估及污染防治提供理论依据和参考。     

P(AA-AM)/SiO2复合保水材料的制备及其在保水缓释肥中应用

开发具有保水缓释双重功能的新型肥料,对于提高水肥利用效率和保障农业可持续发展具有重要意义。该研究探索了纳米二氧化硅(SiO_2)对提升保水材料吸水率及改善保水缓释肥性能的效果,采用丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为原料,首先通过水溶液原位聚合法制备了P(AA-AM)/SiO2复合保水材料,然后采用双层包膜工艺制备了保水缓释肥,在合成保水材料时,丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为3.5∶1,引发剂(过硫酸钾和亚硫酸钠)、交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)、增塑剂(丙三醇)和纳米SiO_2分别为单体质量的1%、0.04%、15%和2%。保水缓释肥采用转鼓包膜工艺制备,内包膜层为聚氨酯,占肥料核芯的3%,外包膜层为P(AA-AM)/SiO2复合保水材料,占肥料核芯的24%。保水材料的形貌结构和热稳定性用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)和热重(Thermogravimetry,TG)表征,保水材料的吸水率用过滤法测定;采用土壤培养研究保水缓释肥的保水和持水性能,保水缓释肥的缓释性能用水浸泡法研究。结果发现:纳米SiO2能较好地分散于基体P(AA-AM)保水材料中,与P(AA-AM)保水材料相比,添加纳米SiO_2的复合保水材料在去离子水和0.9%Na Cl水溶液中的吸水率分别提高152%和87%,而且热稳定性显著提高;SEM和FTIR结果表明,纳米SiO_2能较好地分散于P(AA-AM)保水材料中,SiO_2表面含有的硅羟基增加了保水材料的交联密度。相比没有保水层的缓释肥,复合保水缓释肥的土壤持水率和保水率(培养25 d后)分别提高了25.5%和47.2%,肥料释放期由60 d增加到72 d。综上所述,纳米SiO_2显著提高了保水材料的吸水率,以此制备的复合保水缓释肥具有优异的保水和缓释能力,该研究为研发高效肥料、提高水肥利用效率提供了新思路。     

藏北高寒草甸温室气体排放对长期增温的响应

为深入认识高寒草甸温室气体通量对长期气候变暖的响应,利用开顶式生长室（OTC,Open Top Chamber）模拟增温2a（2Y,2015-2016年）和6a（6Y,2011-2016年）对藏北高寒草甸生长季CO₂、CH₄和N₂O通量的影响。结果表明：与对照相比,生长季（6-8月）增温6Y处理和增温2Y处理分别增加和降低高寒草甸土壤CO₂排放通量,其中7月增温6Y处理CO₂排放通量显著高于增温2Y处理;增温6Y和2Y处理增加了高寒草甸CH₄吸收通量,但是处理间差异均不显著;高寒草甸N₂O排放通量表现为增温6Y＞2Y＞CK,处理间无显著差异。环境因子与温室气体排放通量的相关分析表明,CO₂、CH₄和N₂O排放通量与0～5cm土壤温度相关不显著;土壤湿度、植物地上生物量、微生物生物量碳和蔗糖酶是影响高寒草甸CO₂排放通量的关键因子;NO₃--N是影响CH₄吸收通量的关键因素;脲酶和NO₃--N是影响N₂O排放通量的主要因子。因此,增温6Y处理通过增加植物地上部生物量、蔗糖酶活性,从而提高了土壤CO₂排放通量,增温6Y和2Y处理通过增加土壤脲酶和NO₃--N含量,从而促进了土壤N₂O排放和CH₄的吸收通量。     

基于文献计量的全球生物降解地膜研究进展与热点分析

生物降解地膜是解决塑料地膜残留污染重要途径之一,在农业生产中得到越来越广泛的应用。文章采用文献计量分析与可视化工具,对Web of Science核心数据库中以biodegradable plastic mulch或biodegradable mulching films为主题的文献从发展路径、主要研究力量、研究热点及前沿等方面进行了剖析,以此探讨全球生物降解地膜领域的研究进展和发展态势。结果表明,生物降解地膜的研究发文数量不断增长,尤其2019年以来呈快速增长态势;中国的累计论文发表数量最多（177篇,占全球总发文量的34.44%）,在国际合作网络中占据重要地位,但发文质量及影响力仍需通过创新及研究深度的拓展进行提高;关键词共线分析表明全球生物降解地膜研究热点主要为“生物高分子材料的制备、性质与降解行为”、“生物降解地膜在可持续农业中的应用”、“生物降解地膜对作物生长及产量的影响”以及“生物降解地膜对土壤质量和生态环境的影响”四个方面。从突现词分析可知,生物降解地膜产生的微塑料（microplastics）所引起的土壤污染及潜在环境风险是未来该研究领域的重要方向和热点内容。     

控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响

为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958（夏玉米）和济麦22（冬小麦）为供试材料,设不施氮对照（CK）、常规施氮（FFP）、优化施氮（OPT）、含30%控释尿素的控释掺混肥（夏玉米）和含50%控释尿素的控释掺混肥（冬小麦）（CRBF1）、含50%控释尿素的控释掺混肥（夏玉米）和含70%控释尿素的控释掺混肥（冬小麦）（CRBF2）共5个处理,对比分析了不同处理的冬小麦、夏玉米及周年产量、温室气体排放和土壤硝态氮残留的差异。结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量（P<0.05）。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了1.4%～3.0%、1.9%～3.4%和1.6%～3.1%（P>0.05）。施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N₂O和CO₂的周年排放（P<0.05）。CRBF1和CRBF2处理的土壤N₂O周年排放总量较FFP处理显著降低了27.7%～34.6%（P <0.05）。施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势（GWP）（P<0.05）。CRBF1和CRBF2处理的周年GWP较FFP处理降低了4.2%和5.7%,其中CRBF2处理差异显著（P<0.05）。施氮降低了麦玉轮作体系的周年温室气体排放强度（GHGI）。CRBF1和CRBF2处理的周年GHGI较FFP处理降低了5.6%～8.6%（P>0.05）。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的100~200 cm土层硝态氮残留降低30.6%～34.3%（P<0.05）,减少了硝态氮淋失风险。综上所述,控释掺混肥在稳定作物产量、减少温室气体排放和土壤硝态氮残留方面具有积极作用,研究结果可为麦玉轮作体系的轻简高效氮肥管理提供数据支持和理论支撑。     

包膜尿素和普通尿素混施对夏玉米产量、氮肥利用率和土壤硝态氮残留的影响

为探索一次性施肥（包膜尿素和普通尿素混施）对夏玉米产量、氮肥利用率、施肥经济效益和土壤硝态氮残留的影响，以夏玉米品种‘富友9’为材料进行了大田试验，试验设不施氮、常规施氮、减氮10%（30%包膜尿素）、减氮10%（50%包膜尿素）、减氮20%（30%包膜尿素）和减氮20%（50%包膜尿素）共6个处理，分析调查了夏玉米产量、氮素吸收和土壤无机氮动态变化。结果表明，包膜尿素在田间的释放曲线为抛物线形，释放期为81 d（氮素累积释放80%）。与常规分次施氮相比，采用包膜尿素和普通尿素混施处理的夏玉米产量增加2.85%~20.87%，氮肥利用率提高19.1~25.3个百分点。包膜尿素和普通尿素混施的情况下，夏玉米每公顷净收益（扣除肥料投入）比常规施氮增加1 000~4 484元。夏玉米收获后，在100~200 cm土体内残留硝态氮较常规施氮降低35.1%~56.6%，减少了硝态氮淋失风险。研究表明，减氮10%~20%的一次性基施混施肥在夏玉米上实现了增产增收，减少了硝态氮在深层土壤的残留量，降低了环境污染风险，综合夏玉米产量、氮肥利用率、施肥经济效益和土壤硝酸氮残留等因素来看，减氮10%（30%包膜尿素）施氮配方的效果最好。研究结果可为为夏玉米轻简化生产和氮肥减施增效提供技术支撑。     

藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应

土壤线虫在高寒草甸生态系统物质循环和能量传递过程中起重要作用。高寒草甸植物对氮沉降极为敏感，但增氮对土壤线虫群落结构和多样性的影响仍不明确。本研究在西藏那曲高寒草甸开展模拟氮沉降试验，设置0、7、20、40 kg N·hm^-2·a^-14个增氮水平(硝酸铵)，研究增氮对高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性的影响。结果表明：1)增氮显著改变了高寒草甸土壤线虫的群落组成，并且降低了线虫多样性和均匀度；2)N₂₀、N₄₀显著提高了食细菌线虫(Ba)类群的相对丰度，较对照组分别提高了30.4%和31.7%;3)线虫多样性指数(H’)和均匀度指数(J)均表现为N_ck>N₄₀>N₂₀>N₇，不同处理间植物寄生线虫指数(plant parasite index,PPI)、自由线虫成熟度指数(maturity index,MI)、瓦斯乐思卡指数(wasilewska index,WI)无显著差异。在不同增氮条件下，线...     

控释掺混肥结合增密对水稻氮肥利用效率和氨挥发的影响

为探究控释掺混肥结合增密对水稻产量、氮素吸收、施肥经济效益和氨挥发损失的影响,该研究以扬籼优418为供试材料,设不施氮对照（CK）、常规施氮（Farmer''s Fertilization Practice,FFP）、优化施氮（Optimized Nitrogen Application,OPT）、控释掺混肥（Controlled Release Blended Fertilizer,CRBF）和控释掺混肥结合增密（Controlled Release Blended Fertilizer Combined with Dense Planting,CRFDP）共5个处理,对比分析了不同处理的水稻产量及构成因子、氮素吸收和氮肥利用效率、经济效益和氨挥发损失的差异。结果发现,CRFDP处理的水稻有效穗数和每穗实粒数显著高于其他处理（P<0.05）,较FFP分别增加26.1%和18.7%。CRFDP处理较FFP处理水稻增产33.3%。与FFP相比,CRFDP的氮肥吸收利用率、氮肥偏生产率、氮肥农学利用率分别提高160%、22.8 kg/kg、16.27 kg/kg。CRFDP较CRBF处理的氮肥吸收利用率显著提高10.0个百分点,氮肥偏生产率、氮肥农学利用率和氮素生理利用率则没有显著差异（P>0.05）;与FFP处理相比,3个优化施氮处理（OPT、CRBF和CRFDP）在氮肥用量降低20%的情况下,水稻每公顷净收益增加3 328～8 968元,其中CRFDP处理的水稻产值和净收益最高。施氮显著提高了水稻生长季的田面水铵态氮浓度和土壤脲酶活性,与FFP处理相比,CRFDP处理的氨挥发强度和累积氨挥发损失分别降低62.5%和46.3%。综上,控释掺混肥与增密结合可兼顾水稻高产、氮肥高效利用和氨减排。研究结果可为水稻高产及环境友好和资源高效的水稻种植新模式数据支持和理论支撑。