不同施肥措施对稻田土壤温室气体排放的影响

选取江西红壤性双季稻水稻土为研究对象,采用盆栽模拟试验研究了4种不同施肥措施即当地农民习惯施肥(FP)、较FP减施20%化肥氮且有机肥替代20%化肥氮(T1)、在T1基础上加施Si、Zn、S三种微肥(T2)和在T2基础上采用20%缓释氮肥替代普通化肥氮(T3)对稻田主要温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响,并对土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、水稻产量的影响进行了分析。结果表明:4种处理稻田土壤CO2的总排放通量均无显著性差异;稻田土壤N2O的总排放量与FP处理相比,T1、T2和T3处理均有显著性减少(P<0.05),分别减少了31.72%、27.17%和43.65%,T3较T2处理显著减少22.83%(P<0.05);稻田土壤CH4的总排放量与FP处理相比,T1、T2、T3处理分别高了13.06%、13.90%、21.97%,其中T3处理差异达到显著水平(P<0.05)。与FP处理相比,T1、T2、T3处理显著提高了SMBC和SMBN的含量(P<0.05),分别提高了18.91%、19.30%、20.07%和28.95%、31.66%、29.96%;T1、T2、T3处理对水稻产量均无显著性影响。稻田土壤CH4和N2O的排放与SMBC和SMBN存在显著的相关性(P<0.01)。总体看,T3处理在降低N2O的总排放量的同时对提升土壤SMBC和SMBN含量具有明显作用。     

鱼类养殖的水再循环系统

挪威渔业专家设计了一种简单的养鱼池用水再循环系统。其主要设备是一个沉水的充气上升流生物过滤器,能起到氧交换和空气中升流泵的作用,使鱼池中的水进行循环。由于水的循环,加上池底的特殊设计,使水中微粒物能很容易随废水排出,废水排放可以用定时器或水平面控制阀来控制。     

不同耕作措施对小麦水分利用的影响及机制

为探明在旱作雨养农业条件下不同耕作措施对小麦水分利用机制的影响,依托长期定位大田试验,于2012年比较研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕秸秆覆盖(NTS)和免耕地膜覆盖(NTP)条件下春小麦的阶段耗水量、抽穗期和灌浆期7∶00时旗叶水势和各土壤层次的水分含量随不同生育期的变化及其对水分利用效率的影响.结果表明:免耕秸秆处理(NTS)相对于传统耕作处理(T)能提高全生育期0~30cm的土壤含水量和全生育期的作物耗水量(较传统耕作(T)提高5.45%),免耕秸秆覆盖(NTS)处理的抽穗期和灌浆期的7∶00时旗叶水势相对于传统耕作(T)增加6.2%和4.6%,水分利用效率和籽粒产量高于传统耕作(T)处理11.2%和17.3%.采用免耕秸秆覆盖在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量,所以免耕秸秆覆盖处理的水分利用效率最高.因此,在本试验条件下实施免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,有利于作物对有限降水的高效合理利用,提高作物产量.     

设施菜地土壤中速效磷是镉生物有效性的关键调控因子

通过田间实地调查与取样分析,运用简单相关、回归方程拟合和主成分分析等方法,研究了关中设施蔬菜种植区土壤中镉(Cd)的生物有效性及其与土壤速效磷含量(AP)、有机质含量(OM)和pH值等土壤基本理化性质的相关性,并研究了各基本理化因子对其的调控作用。结果表明:(1)研究区内设施菜地土壤中镉的有效态含量(DTPA浸提,CdA)与设施菜地土壤中速效磷含量、有机质含量和pH值均存在显著相关关系(P0.05),与土壤阳离子交换量、电导率不相关。(2)通过对土壤有效镉含量和与其呈显著相关关系的土壤基本理化性质指标分别进行回归方程拟合得出:y1[CdA]=0.501 5x1[AP]+0.010 6(R2=0.345 2,P0.01)、y2[CdA]=0.370 7x2[OM]+0.028 6(R2=0.139 0,P0.01)、y3[CdA]=-0.055 2x3[pH]+0.564 1(R2=0.050 9,P0.05),土壤中有效镉含量主要受以上三个因子的影响;通过多元回归方程拟合,土壤有效态镉含量的表达式为y4[CdA]=0.174 8+0.435 2x1[AP]+0.049 0lgx2[OM]-0.013 2x3[pH](R2=0.368 6,P0.01);主成分分析发现,土壤速效磷含量是设施菜地土壤中镉的生物有效性的关键调控因子。(3)研究区蔬菜果实中镉含量与土壤镉有效态含量的相关系数为0.464,高于其与土壤镉全量(CdT)的相关系数(0.387),从食品安全和健康风险控制的角度考虑,在设施菜地土壤污染风险评价中,认为以土壤镉有效态含量替代土壤镉全量可以更准确地表征土壤镉的安全风险。因此,设施蔬菜生产过程中,应严格控制土壤速效磷含量,以降低土壤有效镉含量,从而保证设施蔬菜产品的食品安全。     

化肥有机肥配施对油菜营养生长期根系分泌物的影响

探讨油菜营养生长期根系分泌有机酸和氨基酸对不同施肥处理的响应,为油菜安全高效生产提供理论依据。盆栽试验设置5 个化肥有机肥不同配施比例,分析油菜根系和地上部的干重及其根系分泌的有机酸和氨基酸的种类和含量。研究结果表明,油菜根系分泌有机酸以丙二酸、乙酸和柠檬酸为主,其中丙二酸和乙酸受施肥影响最为显著,有机肥配施显著降低二者分泌量。与单施化肥相比,有机肥配施显著减少了油菜根系分泌有机酸总量,并不同程度降低了地上部和根系生物量。化肥有机肥配施比例为1∶3 时有机酸总量降低最明显,但生物量与单施化肥无明显差异。油菜根系分泌氨基酸以谷氨酸和γ- 氨基丁酸为主,不同配施比例对油菜根系分泌35 种氨基酸种类的影响不大,但对氨基酸分泌总量影响显著。随有机肥配比的增加,氨基酸总量呈现先减少后增加的趋势。根系干重与有机酸分泌总量呈极显著正相关关系,但与氨基酸分泌总量无关,后者与土壤可溶性有机碳含量和细菌数量显著相关。油菜根系分泌有机酸和氨基酸所起的生态作用可能不同,前者可能是植物受到养分胁迫时的应激反应,后者可能是为了增强土壤活性。化肥有机肥1∶3 配比为油菜生长提供最均衡养分,为油菜施肥管理提供参考。     

陇中坡地不同退耕模式对土壤团粒结构分形特征的影响

运用分形模型,研究陇中坡耕地及其退耕改种成苜蓿、侧柏、柠条、红柳、杏树后土壤团粒结构分形维数,并对分形维数与土壤理化性质之间的关系进行拟合。结果表明:各模式团粒结构分形维数介于2.014～2.153之间,且与>0.25mm粒径的团粒结构含量间呈极显著线性相关。退耕后,红柳、侧柏地>0.25mm的土壤团粒结构含量较其他模式显著增加,各类退耕地的土壤自然含水量、有机质、全氮含量明显高于坡耕地,但土壤团粒结构分形维数与有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾含量相关性不强。     

保护性耕作对坡耕地粮豆草等高带状种植作物生长与水土保持效果的影响

为有效防治坡耕地水土流失,提高坡耕地水分利用率,选用多年生作物苜蓿及小麦、鹰嘴豆、马铃薯 等一年生作物作为供试作物,设置不同带状系统研究了各种种植方式和耕作方式对作物生长、土壤水分、WUE及 水土流失的影响。结果表明,(1)各处理保持水分的能力依次为：免耕+秸秆覆盖(NTS)>免耕(NT)>传统(T);(2) 保护性耕作具有良好的防止土壤侵蚀能力,依次为：NTS>NT>T;(3)免耕+秸秆覆盖和免耕方式与传统耕作相比, 均能提高半干旱地区土壤水分和作物对水分的利用效率,减少土壤侵蚀量。从不同处理保持水土效应来看,从优 至劣的顺序为NTS_PL>T_PL>NTS_CL>T_CL>NTS_WL>T_WL。由此可见,免耕秸秆覆盖是提高水分利用效率及控制水土流失的有效措施,粮草豆隔带种植,结合保护性耕作措施不但具有蓄水保土,减免侵蚀的生态作用,而且还能提高土地利用的经济效益,宜结合生产推广利用。     

猪粪氮素有效性与替代化肥氮当量研究

采用温室盆栽试验,初步研究了猪粪氮素的有效性和替代氮肥的替代当量,并结合田间试验对等有效氮条件下有机无机配施与单施化肥的效果进行了比较。盆栽试验表明,随着猪粪用量的增加,氮素回收率逐渐降低,回收率为22.5%～38.3%,平均30.6%。当猪粪用量为N 120 mg/kg时,其氮素相对于化肥的相对有效性为27%。不同用量下猪粪的替代氮肥当量也具有一定差异,相对替代当量为24.0%～40.8%,平均32.9%。田间试验表明,利用猪粪中的有效氮替代30%的化肥氮对春玉米干物质和籽粒产量以及氮素吸收量没有影响,与100%化肥氮处理相当。     

苜蓿种植年限对土壤硝化潜势和氨氧化微生物丰度的影响

依托布设在黄土高原半干旱区的长期定位试验，通过高通量测序研究不同种植年限（L2003、L2005和L2012）苜蓿土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度，并分析揭示了影响氨氧化微生物丰度的环境因子。研究结果表明，土壤硝化潜势随苜蓿种植年限延长逐渐下降，其中，L2012、L2005和L2003处理的硝化潜势分别为0.05、0.04、0.04 μg·g^-1·h^-1,且处理间差异显著(P<0.05)；土壤全氮含量随苜蓿种植年限延长逐渐增加，其中，L2012、L2005和L2003处理的全氮含量分别为1.02、1.14、1.18 g·kg^-1,且处理间差异显著(P<0.05)，L2003和L2005处理的全氮含量分别比L2012高15.69%和11.76%；土壤硝态氮含量表现为随种植年限延长显著增加(P<0.05)，L2003处理和L2005处理硝态氮含量分别比L2012处理提高59.73%和33.62%。高通量测序发现，AOA amoA基因拷贝数为9.75×10⁶~12.68×10⁶个·g^-1,明显高于AOB的5.01×10⁶~7.70×10⁶<个·g^-1,AOA丰度随苜蓿种植年限延长显著增加(P<0.05)，但AOB丰度表现出随种植年限延长先升高后降低的趋势，这表明黄土高原半干旱区苜蓿土壤氨氧化微生物以AOA占主导地位。相关分析表明，AOA丰度与土壤全氮（r=0.853）和硝态氮（r=0.833）均呈极显著正相关，但与硝化潜势（r=-0.802）呈极显著负相关，AOB丰度与土壤氮素含量和硝化潜势没有明显相关性。由此可见，黄土高原半干旱区苜蓿土壤氨氧化微生物以AOA为优势类群，且对苜蓿种植年限有更强烈的响应，但其并未主导土壤硝化过程。