Spatial and seasonal distribution of organic amendments affecting methane emission from Chinese rice fields

The effect of fertilizers on methane emission rates was investigated using an automated closed chamber system in Chinese rice fields (Human Province). Each of three experiments compared two fields treated with a first uniform fertilizer dose and a second fertilizer dose which was different for each of the two fields. The uniform fertilizer doses for both fields in each experiment comprised mineral (experiment 1), organic (experiment 2) and combined mineral plus organic components (experiment 3). In all three experiments the second fertilizer dose comprised organic amendments for field 1 and no organic amendments for field 2. The rate of increase in methane emission with a given amount of organic manure was found to depend on the total amount of organic manure applied. A single dose of organic manure increased the emission rates by factors of 2.7 to 4.1 as compared to fields without organic manure (experiment 1). In rice fields that had already been treated with organic manure, the application of a second dose of organic manure only slightly enhanced the emission rates in experiment 2 by factors of 1.1 to 1.5 and showed no detectable increase in experiment 3. The net reduction achieved by separation of organic and mineral fertilizers was maximized by concentrating the organic amendments in the season with low emission rates, i.e. early rice, and using exclusively mineral fertilizers on late rice when emission rates were generally higher. This distribution pattern, which was not associated with significant yield losses, resulted in an annual methane emission corresponding to only 56% of the methane emitted from fields treated with blended fertilizers.     

不同施肥措施对白土腐殖质组成的影响

以白土稻区4年大田定位试验为基础,设置2种翻耕深度(10 cm、20 cm,分别标记为T10、T20)和4种施肥措施(单施化肥、化肥+畜禽粪肥、化肥+秸秆还田、化肥+绿肥,分别标记为F、F+M、F+S、F+G),通过腐殖质组成修改法分别提取表层土壤水溶性物质、胡敏酸、富里酸和胡敏素,研究不同施肥措施对白土腐殖质各组分碳含量的影响。结果表明:单施化肥措施下,翻耕20 cm处理(T20+F)土壤总有机碳和腐殖质各组分碳含量均低于翻耕10 cm处理(T10+F),但差异未达显著水平。在翻耕20 cm的基础上增施有机肥能显著提高土壤总有机碳和腐殖质各组分碳含量,增施畜禽粪(T20+F+M)、秸秆还田(T20+F+S)和增施绿肥(T20+F+G)3处理的土壤总有机碳、胡敏酸、富里酸和水溶性物质碳含量较T20+F处理分别提高14.57%~30.64%、10.36%~30.57%、0.74%~12.31%和14.25%~26.80%。增施有机肥显著提高胡敏素碳含量,T20+F+M、T20+F+S和T20+F+G处理较T20+F处理提高18.87%~35.78%。4年不同翻耕与施肥措施对白土腐殖质性质未产生显著影响。增施有机肥能一定程度上提高土壤PQ值、胡富比、E4/E6值和色调系数。相关性分析表明,胡敏素、胡敏酸、富里酸碳含量与总有机碳含量间均存在显著或极显著正相关,与水溶性物质碳含量间无明显相关性。     

施肥模型研究综述

对施肥模型和参数研究的历史、现状和趋势进行了综述,并指出今后定量施肥研究的关键问题。     

长期不同施肥制度下土壤有机质质量动态变化规律

通过8年定位试验,研究了长期不同施肥制度下土壤有机质质量动态变化规律。结果表明,采用有机肥(物)料配施常量NPK化肥,土壤有机碳、易氧化有机碳、腐殖酸碳及其占总有机碳比率、HAC、FAC和HAC/FAC不断提高,Kos持续下降,其变化速率表现为递减;长期不施肥和单施常量NPK化肥则造成Kos持续上升,其余指标以递减速率下降。不同施肥制度下土壤有机质质量指标的动态变化可利用渐近函数模拟。在试验的不同阶段,土壤腐殖酸碳总量的亏损或盈余向HAC分配比例的变化态势各异,长期不施肥处理随时间的延长渐减,单施常量NPK化肥处理基本上分配至HAC;有机肥(物)料配施化肥则呈现出后期>前期>中期的趋势。     

施肥与大气环境质量——论施肥对环境的影响(1)

无机肥和有机肥都是人类可持续发展不可或缺的资源,只要科学使用不会对环境和生态造成负面影响。不良施肥对大气环境的威胁主要来自有机肥,过量使用有机肥可促进土壤中CO2和CH4的排放;有机肥和畜禽粪肥堆放场地有大量氨气污染,有机物的焚烧可直接向大气排放大量的CO2、CH4及固体微粒,使城乡空气严重污染。有机肥和无机N肥的过量使用,都会导致土壤N素积累。土壤中N素的反硝化作用产生N2O, NOx 的排放。避免有机肥和N肥过量,禁止焚烧有机物,覆盖有机肥和畜禽粪肥堆放场,控制反硝化作用,以减少负面效应,保护大气环境质量。     

坡面径流类型对侵蚀产沙及水沙传递关系的影响

降雨-径流格局对土壤侵蚀过程具有重要影响,以团山沟七号全坡面径流场1961-1969年间65次径流事件的径流泥沙数据为基础,选取历时、径流深和径流变率为径流过程的特征指标,采用K均值聚类和判别分析相结合的方法,将坡面径流划分为5种类型。其中,A型径流具有超长历时、低变率、小径流的特点,是较为特殊的类型,B、C型径流具有中长历时、中高变率、大径流的特点,D型径流具有短历时、低变率、小径流的特点,是最为普遍的类型。E型径流具有中历时、中变率、中径流的特点。不同径流类型下的输沙模数、平均含沙量及最大含沙量由大到小依次为:CBEDA,B、E、C型径流应是坡面径流调控的重点。不同径流类型输沙模数的差异主要来源于径流量(深)的变化,相同径流量(深)条件下,不同径流类型输沙模数的差异主要来源于由径流历时和径流变率所引起的水沙传递关系的改变;与A型径流相比,其作用使D、E、B、C型径流的输沙模数相对增大7.9、6.3、4.8和4.5倍,增大倍数随径流量(深)的增加呈逐渐减小趋势。通过构建包含主要径流特征指标的动力参数ξ,对不同径流类型及径流阶段的径流-泥沙传递关系进行数学描述,其最优回归关系均符合S=alnξ+b的一般形式,能合理解释不同径流类型及不同径流阶段含沙量变化的主要驱动因素。研究结果可为坡面径流类型划分、水沙传递关系构建、全面评估坡面径流调控系统的水土保持意义、进一步丰富坡面径流调控理论的内涵提供一定的参考。     

不同施肥措施对潮土有机碳平衡及固碳潜力的影响

以中国科学院封丘农业生态实验站的长期定位施肥试验为研究平台,研究不同施肥措施对潮土有机C含量的影响,并利用Jenny模型对不同施肥措施下的潮土有机C动态进行模拟。结果表明,施肥措施明显改变了潮土有机C含量,并且有机肥处理的作用效果要明显优于化肥处理。不同施肥措施不仅改变了潮土有机C的平衡水平,也影响了有机C的分解速率,NPK、1/2OM和OM施肥处理的有机C平衡值分别为7.19、7.75和9.37g/kg,而分解速率分别为0.038、0.113和0.1451/a。在目前施肥模式不变的情况下,与试验初相比,达到平衡时CK处理的潮土将会损失C1478kg/hm2,而NPK、1/2OM和OM处理的潮土则会分别增加C7376、7790和12066kg/hm2。因此,可以认为施肥处理促进了潮土的C固定。     

施肥对日光温室土壤微生物与酶活性变化的影响

在日光温室内,采用田间试验的方法,研究不同施肥处理对西红柿土壤酶活性和土壤微生物数量的影响。结果表明:施有机肥、化肥、有机肥 叶面肥处理土壤磷酸酶活性增加,施化肥 叶面肥处理比施化肥处理土壤磷酸酶活性增加;施有机肥处理土壤脲酶活性增强;施化肥 叶面肥处理土壤磷酸酶活性比施有机肥 叶面肥处理降低;施肥对蔗糖酶和过氧化氢酶活性的影响较小。施有机肥处理土壤细菌、真菌和放线菌数量增加,施化肥处理土壤细菌数量降低,土壤真菌和放线菌数量增加。     

施肥条件下瘠薄红壤的生物化学性状变化

在中国科学院红壤生态开放实验站布置田间长期定位试验,研究施肥条件下瘠薄红壤的肥力恢复特征,本文报道土壤生物化学性状的变化。结果表明,年施有机物料4500~9000kg/hm2时,5年后不同瘠薄红壤的表土有机C含量可提高2.1~7.5g/kg,全N含量提高0.18~0.71g/kg;而单施化肥的处理土壤有机C含量平均仅提高2.0g/kg,全N含量提高0.22g/kg。在施用较高量有机肥的情况下(9000 kg/hm2),5年后表土有机C含量从原来的1.3~3.0g/kg提高到7.0~9.7g/kg,全N含量从原来的0.34 ~ 0.41g/kg提高到0.70 ~ 1.05g/kg,该值已接近一般旱地红壤的含量水平。积累量也因母质、利用方式、施肥量的不同而异。施用有机肥还明显增加大团聚体中有机C的含量和比例,提高土壤酶活性和微生物数量,对改善养分有效性和土壤有机质品质有显著作用。     

玉米植株残体培肥土壤的研究

采用土培试验对玉米植株残体施人后土壤理化性质及有机质组成的变化进行了分析。结果表明，土壤加入玉米植株残体后，土壤微生物生物量碳和氮含量提高，土壤的阳离子交换量增强，松结合态、联结合态和紧结合态腐殖质的含量增加，稳结合态腐殖质的相对含量下降，土壤中五碳糖和六碳糖的含量升高，土壤胶体活性变强。玉米秸秆和根茬对土壤的培肥作用存在差异。