Fluxes of nitrous oxide and nitric oxide from experimental excreta patches in boreal agricultural soil

Nitric oxide (NO) and nitrous oxide (N₂O) emissions were measured from experimental dung and urine patches placed on boreal pasture soil during two growing seasons and one autumn period until soil freezing. N₂O emissions in situ were studied by a static chamber method. NO was measured with a dynamic chamber method using a NO analyser in situ. Mean emissions from the control plots were 47.6±4.5 μg N₂ON m⁻² h⁻¹ and 12.6±1.6 μg NON m⁻² h⁻¹. N₂O and NO emissions from urine plots (132±21.2 μg N₂ON m⁻² h⁻¹ and 51.9±7.6 μg NON m⁻² h⁻¹) were higher than those from dung plots (110.0±20.1 μg N₂ON m⁻² h⁻¹ and 14.7±2.1 μg NON m⁻² h⁻¹). There was a large temporal variation in N₂O and NO emissions. Maximum N₂O emissions were measured a few weeks after dung or urine application, whereas the maximum NO emissions were detected the following year. NO was responsible on average 14% (autumn) and 34% (summer) of total (NO+N₂O)N emissions from the pasture soil. NO emissions increased with increasing soil temperature and with decreasing soil moisture. N₂O emissions increased with increasing soil moisture, but did not correlate with soil temperature. Therefore we propose that N₂O and NO were produced mainly during different microbial processes, i.e., nitrification and denitrification, respectively. The results show that the overall conditions and mechanism especially for emissions of NO are still poorly understood but that there are differences in the mechanisms regulating N₂O and NO production.     

黑土区范围界定及水土保持防治策略

采用"3S"技术与野外踏勘、抽样调查与定位研究、科学试验、生态理论与经济理论相结合的集成研究和现有科研成果整合的技术路线,以GIS平台叠置分析技术为支撑,开展了典型黑土区、东北黑土区(广义黑土区)的范围界定和水土保持区划,东北黑土区面积为103.02万km2,其中水蚀面积17.95万km2、风蚀面积3.40万km2、冻融侵蚀面积6.24万km2,针对各分区的特征提出了基本的防治策略。     

建立四川盆地水土保持监测“零”基准面(点)的探讨

从认知水土流失“零”基准面的理论出发,在大范围的地理尺度及大的时间跨度层面上,根据岩层及土壤在外力（水力、重力、风力等）作用下的自然规律,即高势能向低势能的迁移表现,提出建立最低的水土保持监测基准面（点）,扩大水保法调整的范围,从而减少近期和长期的水土流失趋势。     

基于图像处理的土壤表层含水率在线检测方法研究

土壤表层含水率是影响作物生长的重要因素,在节水灌溉控制系统中对其进行在线检测尤为重要。运用计算机数字图像处理技术,探索一种土壤表层含水率在线检测的新方法。通过土壤表层图像的中值滤波、图像模式转换和“坏区”过滤,提取图像的特征参数——灰度值,并对土壤表层图像的灰度值与其含水率的关系进行了试验研究。理论分析与试验结果表明,土壤含水率的百分比与土壤表层图像的灰度值之间是一种近似线性的函数关系。     

不同年限毛竹-灵芝复合系统土壤质量评价

研究以不同年限(0 a、1 a和2 a)毛竹—灵芝复合系统为对象,对比分析灵芝不同种植年限的毛竹林土壤理化性质、酶活性等17个土壤质量指标的差异,并基于主成分分析对其土壤质量进行评价,旨在为毛竹林下种植灵芝提供参考。结果表明：随着灵芝种植年限的延长,毛竹林土壤含水率、孔隙度和通气度呈先升高后降低的变化趋势,而土壤容重呈先降低后升高的变化趋势;土壤pH值随种植年限的延长逐渐升高,有利于缓解土壤酸化;土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效养分含量和土壤酶活性均随种植年限的延长呈逐渐升高的变化趋势,且种植2 a显著高于0 a (P＜0.05)。综合分析土壤理化性质以及酶活性等指标,毛竹林下种植灵芝后,其土壤质量指数均显著高于未种植的毛竹林地,且随种植年限的延长逐渐升高,说明灵芝种植有利于提高毛竹林地土壤质量。     

42%氟啶草酮复配33%二甲戊灵乳油对棉田杂草的防效、杀草谱及安全性评价

【目的】研究复配33%二甲戊灵乳油(200 mL/667m²)的42%氟啶草酮悬浮剂的最佳剂量,杂草的杀草谱以及对棉花安全评价。【方法】采用田间与室内结合方法,在不同浓度42%氟啶草酮悬浮剂复配33%二甲戊灵乳油(200 mL/667m²)条件下,分析其对棉田杂草防效、杀草谱以及对棉花出苗率、株高、产量等的影响。【结果】42%氟啶草酮悬浮剂对龙葵、反枝苋、灰藜、马齿苋有较高的杀草活性,EC₅₀分别为17.58、17.68、16.87和16.44 mL/667m²。药剂的最佳组合为42%氟啶草酮悬浮剂(35~40 mL/667m²)+33%二甲戊灵乳油(200 mL/667m²);42%氟啶草酮悬浮剂用量高于35 mL/667m²时对阔叶杂草的防效达到90%以上,且要优于禾本科杂草,该组合对苘麻和田旋花的防效低于59%;42%氟啶草酮悬浮剂复配33%二甲戊灵乳油(200 mL/667m²)对棉花的株高、鲜重、果枝数、单铃重、籽棉产量没有影响,出苗率在42%氟啶草酮悬浮剂(40~200) mL/667m²+33%二甲戊灵乳油的药剂下下降到90%以下。【结论】复配药剂的最佳浓度是42%氟啶草酮悬浮剂(35~40 mL/667m²)复配33%二甲戊灵乳油(200 mL/667m²);42%氟啶草酮悬浮剂单剂用量高于35 mL/667m²时对棉田主要阔叶杂草龙葵,反枝苋、灰藜、马齿苋具有良好的防效,有较高的杀草活性,防效达到90%以上;复配药剂中42%氟啶草酮悬浮剂浓度在40 mL/667m²以上时棉花出苗率下降到90%以下,但是对棉花产量,株高、鲜重没有影响。     

新疆北疆不同土壤类型有机碳含量变化特征及其影响因素分析

【目的】 研究新疆北疆耕地土壤有机碳含量变化特征及其影响因素分析。【方法】 收集1980年新疆第二次土壤普查和2014年土系调查数据汇总,运用方差分析、相关性分析和回归分析等方法,结合土壤全氮、全磷、pH、气候和农用化肥施肥量等影响因子,对比分析2个时期不同土壤类型有机碳含量变化的总体趋势和垂直变化特征,研究影响这种变化的自然因素和人为驱动因素。【结果】 (1)2014年新疆北疆不同耕地土壤类型有机碳平均含量总体上比1980年上升1.61 g/kg,变化率4.73%,其中上升最为显著的是灰漠土和棕钙土,变化率分别为20.27%和15.75%。沼泽土的有机碳含量损失显著(27.74 g/kg),变化率81.58%。(2)大部分土壤类型有机碳含量呈现随土层深度加深而降低的趋势;不同土壤类型同一土层相比较,2014年黑钙土、栗钙土、草甸土和沼泽土耕地表层(0 ~ 20 cm)土壤有机碳含量比1980年有机碳含量的平均值降低,降幅达24.57%、6.76%、18.15%和121.174%。而2014年棕钙土和灰漠土有机碳含量平均值则比1980年平均值增加,增幅为15.95%和16.12%。(3)1980年和2014年土壤有机碳与全氮呈显著正相关,相关系数分别为R²=0.722 1,R²=0.116 1,与全磷呈正相关,但与pH呈微弱相关。(4)近40年来新疆北疆土壤有机碳含量呈上升趋势,影响有机碳含量变化的主要因素为土壤类型、气候因子、土壤理化性质、化肥施用量及人类活动。【结论】 近40年来新疆北疆耕地土壤有机碳含量总体上升高,不同土壤类型土壤有机碳含量差异较大,土壤有机碳与全氮呈显著相关,受多因素影响。     

新疆农田粉土离散元仿真参数标定

【目的】标定新疆地区粉土离散元仿真模型,量化分析农业机械触土部件与土壤的相互作用。【方法】采用EDEM离散元仿真软件,运用斜坡试验标定土壤与触土材料（65 Mn）之间的接触参数,堆积角试验标定土壤与土壤之间的接触参数,以斜坡滚动距离为优化目标进行回归分析。【结果】土壤与65 Mn之间离散元模型参数的一种优化组合为恢复系数0.51,静摩擦系数0.56,动摩擦系数0.08,JKR表面能4.12;以堆积角为优化目标,土壤之间离散元模型参数的一种优化组合为恢复系数0.57,静摩擦系数0.65,动摩擦系数0.23,JKR表面能4.49。滚动距离和堆积角的误差分别为6.05%、1.28%。【结论】在建立的仿真模型条件下,在8、9、10 km/h作业速度下,犁体仿真试验与实际试验的工作阻力相对误差为5.69%、5.95%、6.49%,建立的模型真实可靠。     

黄土丘陵区柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应

凋落物和植物根系作为土壤碳储量的主要植物性碳源,其质及量的改变可影响土壤碳汇功能。以黄土丘陵区柠条人工林为对象,设置移除凋落物、双倍凋落物、切根、移凋切根和保持原状5种碳输入方式,利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定生长季（5-10月）土壤呼吸速率,以期阐明柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应。结果表明:1）各碳输入方式5-10月土壤呼吸速率呈单峰趋势,均在7月最高,10月最低;相比保持原状,双倍凋落物下5-10月累计土壤呼吸速率增加了22.73%,而移凋、切根和移凋切根的5-10月累计土壤呼吸速率分别减少27.57%、40.90%和33.83%;2）根系呼吸、凋落物呼吸和土壤矿质呼吸对土壤呼吸的相对贡献率由大到小分别为土壤矿质呼吸(68.58%)>根系呼吸(38.41%)>凋落物呼吸(24.65%);3）各碳输入方式下土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,而与土壤湿度的二次关系不显著;土壤温度和湿度的双变量复合模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~93%,高于土壤温度和湿度的单因子模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~74%和0.6%~23.2%;相比保持原状,去凋、双倍凋落物、切根和移凋切根均降低了土壤温度敏感性。研究表明,柠条人工林地表凋落物的积累过多可能减弱土壤碳汇功能。     

半干旱区华北落叶松林冠层蒸腾特征及其影响因子

准确量化半干旱区森林植被耗水特征及其影响因子对植被-水-土的综合管理至关重要。选择内蒙古大青山的华北落叶松人工林为研究对象,利用热扩散探针法监测树干液流,同步监测气象因子和土壤体积含水量。结果表明,研究期间华北落叶松冠层蒸腾存在明显月、季节变化,冠层蒸腾季节变化呈单峰曲线,冠层月蒸腾量（mm）为8月（55.08）＞7月（54.76）＞6月（48.76）＞5月（43.13）＞9月（40.20）＞10月（12.36）。华北落叶松林冠层蒸腾与气温、太阳辐射、大气湿度、饱和气压差、风速、土壤水分均存在极显著相关关系（P＜0.01）,回归分析表明气温、太阳辐射和大气湿度是影响冠层蒸腾的主要气象因子;基于边界线的分析表明,冠层蒸腾随太阳辐射、气温变化可用对数增长函数拟合,即随太阳辐射、气温增大,冠层蒸腾先快速后缓慢增大,达到阈值后趋于平稳;冠层蒸腾随大气湿度增加的变化遵循抛物线曲线,阈值为59.41%。次降水量对冠层蒸腾的影响存在差异,降水强度>10 mm的次降水量显著影响华北落叶松人工林冠层蒸腾。总体来看,气温、太阳辐射、大气湿度和降水是影响华北落叶松冠层蒸腾的主要环境因子。