北方寒地水稻苗床增温超早育苗高产机理研究

通过2006-2008年3年试验结果表明：苗床隔离层增温技术与三膜覆盖技术相结合可以大幅度提高苗床地温,平均比常规高6．62℃。利用两项苗床增温技术实现了寒地水稻超早育苗、育壮苗目的,从而可以种植生育期较长的品种以获得更高的产量。垦稻14和龙粳18平均比空育131常规育苗增产9．45％,比空育131增温育苗增产7．3％。     

水稻栽植机秧针部件结构分析与试验设计

针对水稻植质钵育秧盘的结构特点,设计了一种秧针部件,并分析了其结构特点和工作原理。以洋马VP6型高速插秧机为机型,在不改变原机通用性的情况下,选择秧针部件的3个切割角度为主要因素,以秧针部件取秧力、切块体积为指标,设计正交试验。由此为得到秧针的结构参数最佳组合和后续的试验精确性提供了依据,从而保证了栽植质量。     

辽宁省近53年冬季气温变化特征分析

为准确预测辽宁冬季气候,进而达到对冬季设施农业等方面服务的目的,根据辽宁省53个气象观测站1961—2014年逐月的平均气温资料,利用滑动T检验方法、Mann-Kendall检验方法、最大熵谱方法以及Morlet小波分析等方法,分析了1961—2013年辽宁省冬季平均气温的变化特征。结果表明：近53年辽宁省冬季平均气温时间序列呈显著的线性递增趋势,与全球气候变暖趋势相一致。但值得注意的是,近几年辽宁出现了气温偏低的情况;辽宁省冬季平均气温在1985—1986年前后发生了1次明显突变,之前气温以偏低为主,之后开始显著增温。辽宁省冬季平均气温的主要周期为准3~5年周期和17年周期。采用新资料得到的辽宁冬季气温变化特征与采用旧资料的情况略有差异。     

模拟气候变暖和林内穿透雨减少对干旱年暖温带锐齿栎林土壤呼吸的影响

[目的]研究土壤呼吸对气候变暖和干旱的响应,阐明全球气候变化与土壤碳排放之间的反馈关系。[方法]采用红外辐射增温和林内穿透雨减少技术模拟气候变暖和干旱,通过LI-8100土壤CO2通量测定系统对生长季土壤呼吸速率进行观测,分析了干旱年不同处理(对照、增温+减雨、增温、减雨)对土壤呼吸速率的影响。[结果]显示:生长季,以上4种处理的土壤呼吸速率分别为1.78、1.84、2.02和2.01μmol·m~(-2)·s~(-1),5 cm土壤温度和土壤湿度分别可以解释土壤呼吸速率变异的68.2%87.5%和51.0%66.6%。干旱期,以上4种处理的土壤呼吸速率均低于生长季,增温处理降低了土壤呼吸速率与土壤温度的相关性,但增加了土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性。[结论]干旱年内,土壤温度和湿度是影响该区土壤呼吸速率的主要环境因子,干旱期增温处理引起土壤湿度对土壤呼吸的限制作用削弱了气候变暖与土壤碳排放之间的正反馈作用。     

毛竹原状和粉状叶片分解特征对施氮和温度的响应

[目的]毛竹(Phyllostachys edulis)叶片分解与竹林碳循环和养分周转关系密切,通过室内模拟氮沉降和温度升高试验,为预测未来气候变暖和氮沉降条件对凋落竹叶分解的调控提供参考,为科学管理毛竹林提供科学依据。[方法]以毛竹原状叶片及粉状叶片(粉碎过2 mm)为研究对象,布设3因素2水平试验,即施氮(添加氮5 mg·g-1)和不加氮对照,12℃和28℃培养温度,原状和粉状叶片,恒温箱中培养78 d,采用密闭碱液吸收法定期测定CO2释放量,并计算分解速率。[结果]表明:施氮处理、培养温度和叶片形态及其交互作用对凋落竹叶分解速率的影响因培养阶段不同而存在差异,总体上表现为培养前期(0—23 d)和培养中期(24—48 d)的分解速率高于培养后期(49—78 d)。从均值来看,施氮处理抑制原状叶片在12℃培养下的分解速率,而对两种形态叶片在28℃培养条件的分解速率影响不显著;施氮处理可增加原状凋落竹叶分解速率的温度敏感性(Q10),但对粉状凋落竹叶分解速率的Q10值影响不显著,且原状凋落竹叶分解速率的Q10值高于粉状凋落叶。凋落竹叶C/N在培养后期显著升高,且氮添加显著促进粉状竹叶C/N增加。[结论]氮沉降对毛竹凋落叶分解的影响效应与培养温度和叶片形态有关。凋落物分解的影响因素众多,凋落物分解对全球环境变化的响应不仅应该深入研究其化学和生物学机制,还要关注物理过程及其调控潜能。     

秸秆还田下生物炭和硫酸铵对稻田N2O和CH4排放的影响

【目的】以江淮地区麦茬稻田为对象,研究秸秆还田下不同施肥处理对稻田N2O和CH4排放的影响,并结合水稻产量计算不同处理综合温室效应（GWPs）和温室气体强度（GHGI）。【方法】试验采用裂区设计,主处理2个水平,为秸秆还田（S）和秸秆移除（NS）,副处理4个水平,分别为不施氮肥（CK）、传统施肥（T0）、生物炭与尿素配施（T1）和单施硫酸铵（T2）,共计8个处理,采用静态暗箱GC气相色谱法检测不同处理稻田N2O和CH4排放通量,测定土壤温度、湿度和无机氮含量,统计水稻产量,计算综合温室效应和温室气体强度。【结果】无论是秸秆还田还是移除条件下,除CK外,其他施肥处理的 N2O和CH4排放通量都会在基肥和追肥施用后出现峰值。无论秸秆还田与否,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施和单施硫酸铵处理均能显著降低N2O和CH4累积排放通量。在秸秆还田和移除条件下,与传统施肥处理相比,生物炭与尿素配施处理均会导致水稻产量显著降低,但会提高土壤NO-3含量,增加对周围水体污染的风险。在秸秆移除和还田条件下,与传统施肥处理相比,单施硫酸铵均能显著增加水稻产量,增幅分别为12.27%和7.78%。与秸秆移除相比,秸秆还田条件下单施硫酸铵会显著促进N2O排放,但显著降低CH4的排放以及综合温室效应和温室气体强度。【结论】在目前秸秆还田造成CH4排放增加的背景下,用硫酸铵替代尿素能显著降低CH4排放,并提高水稻产量,降低综合温室效应,施用效果最佳。     

太湖地区有机与常规种植方式下稻麦轮作农田温室气体短期排放特征

为探明有机种植模式对农田温室气体排放的影响,以太湖地区有机与常规种植模式下稻麦轮作农田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法监测农田温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放的动态变化特征,并运用温室气体增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)进行温室效应估算。结果表明:在稻麦轮作季,有机与常规种植模式下温室气体排放通量整体动态变化趋势基本一致。在稻季,有机种植土壤CH_4排放总量为195.56 kg·hm~(-2),显著高于常规种植(119.77 kg·hm~(-2)),而CO_2和N_2O排放总量与常规种植无显著差异;在麦季,有机种植土壤CO_2、N_2O和CH_4排放总量分别为12 554.92、1.44 kg·hm~(-2)和7.02 kg·hm~(-2),常规种植土壤分别为8 096.61、2.67 kg·hm~(-2)和6.74 kg·hm~(-2)。稻季有机种植土壤温室气体GWP和GHGI显著高于常规种植,而在麦季常规种植较高。在整个稻麦轮作季,有机种植模式下温室气体GWP和GHGI分别为6 501.69 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.44 kg·kg~(-1),显著高于常规种植模式(4 745.38 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.37 kg·kg~(-1))。有机种植模式在稻季温室气体减排方面无明显优势,但是有利于麦季农田土壤温室气体的减排。     

基于DNDC模型模拟江汉平原稻田不同种植模式条件下温室气体排放

稻田被认为是温室气体CH_4和N_2O的主要排放源之一。湖北省江汉平原地区水稻常年种植面积约8×105 hm2,占湖北省水稻种植面积的40%左右。研究江汉平原地区稻田温室气体排放特征,对于评估区域稻田温室气体排放以及稻田温室气体减排具有重要意义。目前,DNDC模型已被广泛应用于模拟和估算田间尺度的温室气体排放,DNDC模型与地理信息系统(Arc GIS)结合,可进行区域尺度的温室气体排放模拟与估算。本研究以湖北省典型稻作区江汉平原为研究区域,运用DNDC模型模拟和估算江汉平原稻田区域尺度的温室气体排放。设置大田定点观测试验,监测中稻-小麦(RW)、中稻-油菜(RR)、中稻-冬闲(RF)3种种植模式下稻田温室气体CH_4和N_2O的周年排放特征。通过田间观测值与DNDC模拟值的比较进行模型验证,并利用获取DNDC模型所需的气象、土壤、作物及田间管理等区域数据,模拟江汉平原稻田不同种植模式下温室气体CH_4和N_2O的排放量。田间试验表明,江汉平原稻田RW、RR和RF模型的CH_4排放通量为-2.80~39.78 mg·m-2·h-1、-1.74~42.51 mg·m-2·h-1和-1.57~55.64 mg·m-2·h-1,N_2O周年排放通量范围分别为0~1.90 mg·m-2·h-1、0~1.76mg·m-2·h-1和0~1.49 mg·m-2·h-1;CH_4排放量RW和RR模式显著高于RF模式,N_2O排放量为RF显著低于RW和RR模式。模型验证结果表明,不同种植模式温室气体排放实测值与模拟值比较的决定系数(R2)为0.85~0.98,相对误差绝对值(RAE)为8.29%~16.42%。根据DNDC模型模拟和估算的结果,江汉平原区域稻田CH_4周年的排放量为0.292 9 Tg C,N_2O周年的排放量为0.009 2 Tg N,不同种植模式稻田CH_4排放量表现为RWRRRF,N_2O排放量表现为RWRFRR,增温潜势(GWP)表现为RWRRRF。不同地区稻田CH_4排放量表现为监利县荆门市公安县天门市仙桃市洪湖市松滋市汉川市潜江市石首市荆州市江陵县赤壁市嘉鱼县,N_2O排放量表现为监利县荆门市公安县洪湖市仙桃市天门市汉川市潜江市松滋市荆州市江陵县赤壁市石首市嘉鱼县。本研究结果表明DNDC模型能较好地应用于模拟江汉平原稻田温室气体排放,RR和RF模式相比RW模式可有效减少温室气体CH_4和N_2O的排放。     

秦岭火地塘林区不同海拔不同林型土壤CO_2、CH_4、N_2O通量研究

二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)、氧化亚氮(N_2O)是3种主要的温室气体,温带森林土壤是CO_2、N_2O重要的源,是CH_4重要的汇,以前的研究大部分都关注这3种温室气体在时间上的变化,而很少开展在空间变化上的研究。2014年10月至2015年10月,采用静态箱-气相色谱法对秦岭南坡火地塘林区不同海拔(海拔1 560、1 585、1 963、2 040、2 160m,分别为落叶阔叶林、温性针叶林、温性针叶林、寒温性针叶林、落叶阔叶林)森林土壤CO_2、CH_4和N_2O通量进行了为期1a的监测。结果表明,CO_2全年都为排放,季节波动较大,总体上随海拔增加排放量减少,海拔由低到高(包括3种林型)年排放量依次为:19.12、12.53、11.78、16.95、14.87t·hm^-2;CH_4全年主要为吸收,在非生长季出现排放,季节波动幅度较大,总体上随海拔增加吸收量增加,海拔由低到高年通量依次为:-2.57、-3.60、-5.94、-5.59、-3.92kg·hm^-2;N_2O全年以排放过程为主,存在吸收现象,季节波动幅度不大,海拔对其通量影响不明显,海拔由低到高年排放量依次为:0.23、0.62、0.63、0.60、0.95kg·hm^-2。土壤温度是影响CO_2、N_2O通量的关键因子。5个样地森林土壤CO_2通量与土壤铵态氮含量(20～40cm)显著相关(P<0.05)。高的土壤NH_4^+含量对CH_4的吸收有抑制作用。在冻融交替期,降雨对N_2O的通量有明显影响。海拔由低到高5个样地的GWP(全球增温潜势)分别为:119.13、12.65、11.85、17.02t·hm^-2和15.07t·hm^-2。