生物质炭添加对农田温室气体净排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,降低农田温室气体排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭是生物质在缺氧条件下热解产生的固体物质,因其含碳量高、难于分解、比表面积大、疏松多孔等特性,已成为农田温室气体减排研究中人们关注和研究的热点。通过综述农田添加生物质炭对温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响及其机制,以及对温室气体净排放[包括净增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI)]的影响等方面的国内外研究进展,并结合目前国内外生物质炭的研究现状,提出了未来生物质炭在农田温室气体减排领域的研究方向,旨在为生物质炭在农田温室气体减排中的应用提供思路和参考。     

桂北喀斯特峰丛洼地橘园土壤入渗特征

广西(桂)是我国柑橘果园面积和喀斯特峰丛洼地分布最广的省份。目前,对广泛分布的喀斯特峰丛洼地橘园土壤的入渗特征还缺乏了解。为了更好的支撑喀斯特峰丛洼地柑橘产业与生态可持续发展,本文以桂林地区典型白云岩峰丛洼地小流域为研究对象。采用改进的表置式环式入渗仪结合染色(亮蓝)示踪方法开展土壤入渗试验,定量刻画了洼地和梯田橘园土壤基质入渗与优先流入渗特征。结果表明:(1)基质入渗是该地区橘园水分入渗的主要方式;(2)基质稳定入渗速率差异显著且表现为洼地橘园(91.60~145.75 mm/h)大于梯田橘园(35.02~44.78 mm/h),优先流稳定入渗速率差异同样显著且表现为洼地橘园(79.78~118.30 mm/h)大于梯田橘园(12.63~23.18 mm/h);(3)优先流入渗在空间上具有很强的变异性,土壤染色面积并不是随土层的深入而递减;(4)梯田染色深度(17.4 cm)显著小于洼地(25.5 cm),梯田染色区域主要集中在表层土壤,0~5 cm范围内的染色面积占总染色面积的61.23%,洼地相同范围内染色面积仅占38.95%;(5)梯田与洼地相比,优先流路径更少,优先流发育程度更低,潜在的增加了橘树对土壤水分的可利用量。本研究结果有助于了解喀斯特峰丛洼地橘园的水文过程,并为峰丛洼地橘园的土壤水分管理提供借鉴。     

华东地区夏季极端高温特征及其对植被的影响

基于中国华东地区79个气象站1971-2006年夏季逐日地面最高气温和1981-2006年先进超高分辨率辐射计(AVHRR)的归一化植被指数(NDVI)资料,分析华东地区夏季极端高温热浪频次和平均持续时间的空间分布特征,并利用Morlet小波变换分析极端高温次数的周期性变化规律,同时采用奇异值分解(SVD)研究华东地区极端高温次数与植被指数之间的联系。结果表明:(1)华东地区夏季极端高温热浪频次的空间分布主要以北低南高,东低西高,平原高山区低为主。平均持续时间相对于频次,其高值区更靠近沿海。(2)华东地区夏季极端高温次数主要受22a、9a、4a左右的尺度波动影响。其中22a左右的时间尺度为第一主周期,周期振荡在整个时域中表现较稳定。第二主周期为9a左右,周期振荡的振幅从1994年开始逐渐由小增大,将对未来产生重要影响。(3)华东地区夏季极端高温次数与NDVI存在显著相关。当华东中南部地区夏季极端高温次数偏高时,江苏东部地区的夏季植被覆盖度偏低,而山东北部地区和江西西南及西北地区的夏季植被覆盖度偏高;当山东中部地区夏季极端高温次数偏低时,山东东北地区的夏季植被覆盖度偏高,而江苏东部、福建南部和江西北部的夏季植被覆盖度偏低。     

秸秆还田稻田土壤生物有效性磷及水稻磷吸收

基于生物有效性的土壤磷（biologically-based P，BBP）分级方法从植物根际介导的磷吸收机制的4个方面，即根截获、有机酸螯合、酶水解和质子分泌产生的酸化来对土壤磷进行分级，能够更便捷地评价土壤磷的有效性状况。以我国亚热带典型双季稻田为研究对象，田间试验设置秸秆未还田且间歇淹水（S0W1）、秸秆还田且间歇淹水（S1W1）、秸秆未还田且长期淹水（S0W2）和秸秆还田且长期淹水（S1W2）4个处理，采用BBP法测定4种生物有效性磷，即氯化钙溶液浸提的磷（CaCl₂—P）、酶溶液浸提的磷（Enzyme—P）、柠檬酸溶液浸提的磷（Citrate—P）和盐酸溶液浸提的磷（HCl—P），测定了水稻磷含量并计算磷吸收量，旨在探讨秸秆还田和水分管理对稻田土壤生物有效性磷组分和水稻磷吸收的影响。结果表明：早稻季，秸秆还田处理较相应秸秆未还田处理显著增加土壤CaCl₂—P、Enzyme—P和Citrate—P，长期淹水较间歇灌溉增加CaCl₂—P和Citrate—P；晚稻季，秸秆还田处理较相应秸秆未还田处理显著增加Enzyme—P和Citrate—P，长期淹水较间歇灌溉增加CaCl₂—P。秸秆还田配合间歇灌溉及秸秆未还田配合长期淹水在早晚稻季均较对应处理（S0W1）降低HCl—P。土壤有效磷与Enzyme—P和Citrate—P呈显著正相关，表明稻田有效磷主要来源于Enzyme—P和Citrate—P。秸杆还田处理较相应的秸秆未还田处理相比较显著降低早稻籽粒磷总吸收量，尤其长期淹水条件下，早稻磷总吸收量最低；而晚稻季秸秆还田处理水稻籽粒和秸秆磷吸收量高于秸秆未还田处理，且水分管理影响不显著。生物有效性磷含量（除HCl—P外）与水稻磷含量呈显著正相关，与早稻磷总吸收量呈负相关，而与晚稻磷总吸收量呈正相关。稻田土壤Citrate—P含量仅次于HCl—P，表明土壤Citrate—P对水稻磷吸收起主要贡献。综合来看，双季稻田秸秆还田有利于提高土壤磷素有效性和水稻磷素利用率。     

稻田水分管理和秸秆还田对甲烷排放的微生物影响

为了探讨不同水分管理和秸秆还田对稻田甲烷排放的影响机理,依托中国科学院亚热带农业生态研究所长沙农业环境监测研究站长期定位试验,选择长期淹水(CF)、秸秆还田+长期淹水(HS+CF)、常规灌溉(IF)、秸秆还田+常规灌溉(HS+IF)4个处理,应用限制性片段长度多态技术(T-RFLP)和实时荧光定量PCR技术在DNA和c DNA水平对比研究不同水分管理和秸秆还田影响稻田土壤甲烷排放的微生物分子机理。结果表明:长期淹水处理的甲烷排放量显著高于常规灌溉处理,秸秆还田处理对甲烷排放的影响不显著。产甲烷菌和甲烷氧化菌群落结构只对土壤水分管理产生响应,对秸秆还田没有响应。水分管理和秸秆还田显著影响产甲烷菌的数量,却对甲烷氧化菌数量没有影响。产甲烷菌和甲烷氧化菌群落组成和表达群落组成存在明显的分异,c DNA水平上产甲烷菌和甲烷氧化菌表达群落组成对水分管理的响应比DNA水平群落组成更敏感。稻田甲烷排放通量与mcr A和pmo A基因丰度和表达丰度均没有显著相关性,只与DNA水平基因丰度比值(mcr A/pmo A)呈显著正相关关系。可以看出,长期淹水处理可以通过改变土壤中产甲烷菌和甲烷氧化菌的群落结构和数量及两者数量的比例来调控甲烷的排放量。     

铁氧化物对厌氧水稻土中乙酸的矿化、转化及其激发效应的影响

乙酸是甲烷产生过程的重要底物,其在水稻土中的矿化和转化过程对水稻土碳循环和固碳减排具有重要意义。在长期淹水的水稻土中,铁作为重要的变价金属元素,对乙酸的矿化和转化可能具有重要影响。因此,本研究向水稻土中添加13C-乙酸、水铁矿和针铁矿,动态监测厌氧培养（100 d）期间CO2和CH4排放规律和土壤环境因子的变化规律,同时分析乙酸的矿化和转化特征以及CO2和CH4的激发效应,并解析不同铁氧化物在其中的作用效应。结果表明,培养结束后,只添加乙酸的处理中33%和36%的乙酸分别矿化为CH4和CO2,另外0.12%、2%和28%的乙酸分别形成了可溶性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和土壤有机碳（SOC）。乙酸添加引起了CO2负激发效应和CH4正激发效应。土壤产生CO2和CH4比例因乙酸的添加由3.46:1变为1.83:1。针铁矿的添加显著增加了乙酸来源的CO2累积排放量,但水铁矿对乙酸来源的CO2累积排放量却无显著影响。水铁矿和针铁矿均显著降低了SOC来源的CO2累积排放量,加剧了乙酸引起的CO2负激发效应。水铁矿和针铁矿均显著降低了乙酸来源的CH4累积排放量,对SOC来源的CH4累积排放量无显著影响。水铁矿和针铁矿显著增加了乙酸转化为MBC和SOC的比例。因此,乙酸在土壤中的矿化和转化行为会影响土壤原有有机碳产生CO2和CH4;水铁矿和针铁矿结晶程度不同,对乙酸的矿化、转化及其激发效应的影响也不同。研究结果可为稻田的固碳减排提供一定的理论依据和技术支撑。     

喀斯特高原典型小流域土壤有机碳及其组分的分布特征

以贵州省清镇王家寨为喀斯特高原典型样区,采用网格布点法,调查研究了土壤总有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的分布特征.研究结果表明:灌木林地表层土壤SOC、DOC和MBC含量分别为56.86、68.74 mg· kg-1和264.12 mg· kg-1,均显著高于旱地与水田(P＜0.05);各土地利用方式表层土壤微生物熵(MBC/SOC)值处于0.45％～0.55％之间,土地利用方式对土壤SOC及其组分均有显著影响.协方差分析表明,土壤MBC受土地利用方式和pH的影响较大,土壤SOC和DOC受海拔高度的影响较大.不同土地利用方式下土壤SOC与MBC无相关性,而DOC与MBC的相关性正负各异.3种土地利用方式剖面土壤中,灌木林地0～30 cm各土层MBC含量差异显著(P＜0.05),水田20～30 cm土层DOC含量显著低于0～20 cm各土层.表层(0～10 cm)土壤SOC密度以灌木林地最大,但旱地(155.97 t·hm-2)和水田(107.92 t·hm-2)1 m以内土体的有机碳密度显著高于(P＜0.05)灌木林地(76.14 t·hm-2),结合土层厚度,水田与旱地有机碳储量高于灌木林地.研究表明加强保护灌木林地,对农耕地实行秸秆还田,将有利于区域土壤有机碳的积累和区域生态的恢复,维持区域的可持续发展.     

猪粪化肥配施对双季稻稻田土壤活性碳氮含量及水稻产量的影响

以湖南省长沙典型红壤性水稻土为对象,采用田间定位试验,设置了不施氮(CK)、常规氮肥减半(50%N)、常规全量氮肥(100%N)、猪粪替代50%氮肥(50%N+PM)四个氮肥处理,研究猪粪部分替代化学氮肥对双季稻田土壤活性碳氮含量和水稻产量的影响。2012年结果表明,在早稻整个生长期和晚稻孕穗期以前,50%N+PM与100%N处理相比,其对土壤NH4+-N含量无明显影响,而在晚稻完熟期,50%N+PM处理土壤NH4+-N含量增加了65%。50%N+PM处理在早稻移栽期、晚稻孕穗期、早稻晚稻乳熟期和完熟期较100%N处理显著提高了土壤可溶性有机氮(DON)含量,增幅在50%-102%之间。在整个水稻季,50%N+PM处理与100%N处理相比,提高了土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBM)含量,提高幅度为21.5%-22.8%和5.3%-7.1%,而对水稻产量差异不显著,但明显高于50%N和CK处理。与CK处理相比,猪粪化肥配施和100%N处理的年产量分别提高了47.0%和32.9%。表明猪粪化肥合理配施可以维持水稻产量和土壤无机氮水平,同时可提高土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮,改善土壤肥力。     

饲粮中添加绿狐尾藻对临武鸭生长性能、屠宰性能和免疫器官指数的影响

本试验旨在研究饲粮中添加绿狐尾藻对武鸭生长性能、屠宰性能和免疫器官指数的影响,以确定绿狐尾藻在临武鸭饲粮中适宜添加水平。选用30日龄健康、体重相近的临武鸭480只,随机分为3组,每组设4个重复,每个重复40只。1组(对照组)饲喂基础饲粮,2组、3组分别饲喂含10%、20%绿狐尾藻的试验饲粮。试验期28 d。44和58日龄时进行屠宰,测定活体重、屠体率、半净膛率、全净膛率、胸肌率、腿肌率、皮脂率和免疫器官指数。结果表明,1)30~44日龄和45~58日龄,3组的平均日增重、平均日采食量和料重比与2组、对照组相比均显著提高(P0.05),但2组与对照组之间无显著差异(P0.05)。2)44和58日龄,各组之间活体重、屠体率、半净膛率、全净膛率、腿肌率和皮脂率均无显著差异(P0.05),2组、3组胸肌率均显著高于对照组(P0.05)。3)44日龄,各组之间胸腺指数、脾脏指数和法氏囊指数均无显著差异(P0.05);58日龄,3组法氏囊指数显著高于对照组(P0.05),3组脾脏指数显著高于对照组、2组(P0.05),各组之间胸腺指数无显著差异(P0.05)。由此可见,临武鸭饲粮中添加10%的绿狐尾藻,对生长性能、屠宰性能和免疫器官指数无明显影响。     

盘式入渗仪法测定喀斯特洼地土壤透水性研究

研究土壤水入渗有助于了解喀斯特地区表层岩溶带对降水资源的调蓄作用。该文利用盘式负压入渗仪(盘径d=20 cm,负压h0=-20 mm)研究了桂西北喀斯特洼地典型剖面各层次土壤透水性。结果表明:各层土壤透水性能差异较大,具有随土层深度增加而减小的趋势,但菜地50-80 cm层大于20-50 cm层;菜地剖面0-10 cm层土壤近似饱和导水率(1.85×10-3cm/s)是20-50 cm层的5.2倍,玉米地剖面0-16 cm层土壤近似饱和导水率(2.21×10-3cm/s)是55-70 cm层的3.1倍;土壤比重、初始含水率同土壤入渗性能关系密切,与近似饱和导水率的相关系数分别为-0.676*和-0.841**。