Modeling of the Contour Water Flooding Technology in Microcosms

Eurasian Soil Science - The results are presented of modeling the “contour water flooding” biotechnology aimed at cleaning heavily petroleum-polluted agrosoddy-podzolic soils (Albic...     

A review of carbon isotopes of phytoliths: implications for phytolith-occluded carbon sources

Journal of Soils and Sediments - Phytolith-occluded carbon (PhytOC) is mainly derived from the products of photosynthesis, which can be preserved in soils and sediments for hundreds-to-thousands of...     

Mechanisms behind soil N dynamics following cover restoration in degraded land in subtropical China

Purpose

Nitrogen (N) is an important nutrient for re-vegetation during ecosystem restoration, but the effects of cover restoration on soil N transformations are not fully understood. This study was conducted to investigate N transformations in soils with different cover restoration ages in Eastern China.

Materials and methods

Soil samples were collected from four degraded and subsequently restored lands with restoration ages of 7, 17, 23, and 35 years along with an adjacent control of degraded land. A ¹⁵N tracing technique was used to quantify gross N transformation rates.

Results and discussion

Compared with degraded land, soil organic carbon (SOC) and total N (TN) increased by 1.60–3.97 and 2.49–5.36 times in restoration land. Cover restoration increased ammonium and nitrate immobilization, and dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) by 0.56–0.96, 0.34–2.10, and 0.79–3.45 times, respectively, indicating that restoration was beneficial for N retention. There were positive correlations between SOC content and ammonium and nitrate immobilization and DNRA, indicating that the increase in soil N retention capacity may be ascribed to increasing SOC concentrations. The stimulating effect of SOC on ammonium immobilization was greater than its effect on organic N mineralization, so while SOC and TN increased, inorganic N supply did not increase. Autotrophic and heterotrophic nitrification increased with increasing SOC and TN concentrations. Notably, heterotrophic nitrification was an important source of NO₃^??N production, accounting for 47–67% of NO₃^??N production among all restoration ages.

Conclusions

The capacity of N retention was improved by cover restoration, leading to an increase in soil organic carbon and total N over time, but inorganic N supply capacity did not change with cover restoration age.

     

Assessment of soil aggregation properties after conversion from rice to greenhouse organic cultivation on SOC controlling mechanism

Journal of Soils and Sediments - Organic manure is beneficial for macro-aggregate formation and soil organic carbon (SOC), but how SOC change in aggregate fractions in time-series is still...     

基于扩散理论的华北春玉米生理成熟后籽粒脱水过程分析

玉米机收籽粒可以显著提高玉米的生产效率,是玉米生产的发展方向。生理成熟后的籽粒含水率是决定机收质量的关键,受品种、密度和气候等多种因素影响。准确估算生理成熟后玉米籽粒含水率,进而分析其主要影响因素,最终确定玉米收获时间和筛选适宜机收的品种,对玉米主产区华北的春玉米籽粒机收发展具有重要意义。因此,于2017年和2018年在河北省泊头、南大港、玉田和山西榆次进行了两年田间春玉米试验,每年设置7个共性品种,每个品种3个密度,对生理成熟后籽粒含水率、品种性状、气象和管理要素进行了监测,并利用基于扩散理论考虑空气温湿度的脱水模型对籽粒含水率进行了模拟,进而计算脱水曲线下的面积(AUDDC),用以筛选脱水优异的玉米品种。结果表明,基于扩散理论的籽粒脱水模型对玉米生理成熟后籽粒含水率的模拟效果较好;年份、地点和品种对生理成熟时籽粒含水率(M_0)和水分扩散速率(k)具有显著影响,密度对脱水参数影响不显著。逐步线性回归分析得到灌浆期参考作物蒸发蒸腾量(ET_0)、最高气温和灌水量对M_0具有显著的正效应,生理成熟后30 d内ET0和灌浆中后期降雨对k具有显著的正效应,全生育期降雨对k具有显著的负效应。品种性状中对M_0影响最大的为苞叶层数(正效应),对k影响最大的为叶片数(负效应)。通过模型计算得到,生理成熟后10d华北地区春玉米籽粒含水率可以下降到28%,籽粒含水率下降到25%的概率为50%。由模型计算得到各品种生理成熟后10 d内的AUDDC,与AUDDC平均值比较发现‘京农科728’‘张1453’‘华农887’‘广德5’和‘金科玉3306’为脱水表现优异的品种。     

长期秸秆配施化肥对土壤养分及小麦产量、品质的影响

以40年长期定位试验为平台,系统分析了不同施肥处理对暗棕壤土壤碳氮磷含量和小麦产量及品质的影响,为探讨长期施用秸秆条件下土壤肥力演变规律提供理论依据。试验设4个处理,分别为单施化肥(NP)、秸秆配施化肥(S+NP)、秸秆配施1/2化肥(S+1/2NP)、秸秆配施1/4化肥(S+1/4NP),其中秸秆为隔年麦秸还田,用量为3 000 kg/hm~2,化肥N、P用量为N 150 kg/hm~2、P_2O_5 150 kg/hm~2。结果表明:1)与NP处理相比,秸秆配施化肥处理(S+NP)显著增加了0～20 cm土壤有机碳含量和有效磷含量;秸秆还田条件下,S+1/2NP和S+1/4NP处理0～20 cm土壤中碳氮磷含量均低于S+NP处理,而对于20～40、40～60 cm土层养分含量差异表现不一致。2)不同施肥处理对春小麦产量及其构成因素有显著的影响,各施肥处理综合表现为:S+NPNPS+1/2NPS+1/4NP,即以S+NP处理春小麦产量最高;不同施肥处理对春小麦籽粒容重、蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、延伸率和拉伸面积等品质指标影响不显著。综合分析各处理,结果表明:S+NP处理(即在秸秆还田条件下,施用N 150 kg/hm~2、P_2O_5 150 kg/hm~2)相对其他处理,其保障小麦产量和提升(或维持)土壤肥力的效果最佳。     

气候变暖对我国水稻生产的综合影响及其应对策略

气候变暖已是不争的事实,预计到21世纪末全球地表平均气温仍将上升1.5℃以上。水稻是我国最重要的口粮作物,全国80%以上的人口以稻米为主食,探明气候变暖对我国“口粮绝对安全”的潜在影响意义重大。作者依据多年的田间增温试验及长期观察,并结合国内外现有研究,阐明了我国粮食主产区气候变暖的基本态势,总结发现温度升高1.5℃对我国水稻生产的潜在影响正负参半,并取决于具体的稻作季节和地区。但是,随着水稻种植制度调整,尤其是南方双季稻种植面积下降,温度升高对我国水稻生产的负面影响将逐步递增。最后,作者提出了应对气候变暖的气候智慧型稻作技术创新建议,并展望了该研究领域的重点内容和方向。     

不同施肥和保水措施对油茶土壤N2O排放的影响

为探究不同施肥和保水措施对油茶土壤N_2O排放的影响,采用静态暗箱-气相色谱法,设置对照(B0CK)、氮肥(N,0.13 g N·kg~(-1))、磷肥(P,0.065 g P·kg~(-1))、氮磷肥(NP,0.13 g N·kg~(-1)+0.065 g P·kg~(-1))、低复合保水材料(生物炭和聚丙烯酰胺,B1,每盆13.65 g炭+1.35 g聚丙烯酰胺)、高复合保水材料(生物炭和聚丙烯酰胺,B2,每盆27.30 g炭+2.70 g聚丙烯酰胺)、低复合保水材料和N(NB1)、高复合保水材料和N(NB2)、低复合保水材料和P(PB1)、高复合保水材料和P(PB2)、低复合保水材料和NP(NPB1)、高复合保水材料和NP(NPB2),共12个处理,进行不同施肥和保水措施下土壤N_2O排放的差异比较。结果表明,N、P添加均显著增加土壤N_2O的累积排放量,NP添加与对照无差异。施加复合保水材料抑制土壤N_2O的排放,随着复合保水材料施用量的增加,土壤N_2O的排放显著降低,与对照相比,B1和B2处理N_2O减排50%以上。N添加条件下,与对照相比,添加复合保水材料NB1、NB2的N_2O累积排放显著降低。P与复合保水材料无交互作用。N、P和复合保水材料对土壤N_2O累积排放量具有显著作用,在NP同施时,与对照相比,添加复合保水材料NPB1、NPB2的N_2O累积排放分别降低了1.18%、30.69%。因此,高复合保水材料类型的施肥措施对减少油茶土壤N_2O排放具有重要意义,从而对缓解全球气候变化具有重要影响。     

界首市泉河小流域农业面源污染调查与评价

为了解界首市泉河小流域农业面源污染现状和特征，制定相应的农业面源防控措施，对流域内农业面源污染情况进行了调查分析和评价。通过对该典型小流域内陶庙镇、王集镇、代桥镇、泉阳镇4个乡镇的11个行政村的农田污染源、养殖污染源及人居生活污染源进行实地走访，调查数据应用等标污染负荷法进行评价分析。结果表明，界首市泉河小流域内4个乡镇的农业面源污染排放源中，农田污染源的污染物总量和污染负荷率分别是17.44 t和4.68％；养殖污染物排放总量和污染源负荷分别是99.31 t和26.63％；生活源污染物的排放量和污染负荷率最大，分别达到256.19 t和68.69％；在COD、TN、TP 3个主要评价因子中，污染负荷率最高的是COD，达80.22％，TN污染负荷率为9.22％，TP的污染负荷率为10.56％；养殖业污染和人居生活污染源是界首市泉河小流域农业面源污染的主要来源，也是该小流域农业面源污染防控的重点。在治理该小流域农业面源污染时，应大力发展绿色、生态、循环农业，严格控制畜禽养殖污染，加大农村人居环境整治，强化政府在农业面源污染治理中的统筹引导作用等。     

异源表达玉米ZmC3H54基因增强水稻的耐旱性

CCCH锌指蛋白是一类重要的转录调控因子。从玉米中分离得到一个受干旱和ABA诱导表达的CCCH型锌指蛋白基因ZmC3H54，通过构建过量表达载体并转化水稻来进一步研究其功能。 与对照组相比，转基因植株在干旱胁迫处理下具有更高的相对含水量与存活率以及较低的相对电导率，表明过量表达ZmC3H54基因可以提高转基因水稻的耐旱性。此外，转基因水稻幼苗对外源ABA敏感性更高。以上结果表明玉米ZmC3H54基因可能是通过ABA信号通路调控植物对干旱的耐受性。