不同水肥条件下夏玉米/冬小麦农田生态系统碳平衡研究

农田生态系统碳平衡取决于农作物固定碳量和土壤异养呼吸排放碳量。为揭示水肥用量对农田生态系统碳平衡的综合影响，设置3个灌水水平：高水、中水和低水（W1、W0.85、W0.7夏玉米季分别为90、76.5、63mm，冬小麦季分别为140、119、98mm），4个施氮水平：高氮、中氮、低氮和不施氮（N1、N0.85、N0.7、N0夏玉米季分别为300、255、210、0kg/hm2，冬小麦季分别为210、178.5、147、0kg/hm2），4个施磷水平：高磷、中磷、低磷和不施磷（P1、P0.85、P0.7和P0夏玉米季分别为90、76.5、63、0kg/hm2，冬小麦季分别为150、127.5、105、0kg/hm2）进行了田间试验。结果表明：不同水肥处理下夏玉米/冬小麦农田生态系统表现为碳汇，夏玉米季净生态系统生产力固碳量（CNEP）为6805~7233kg/hm2，冬小麦季CNEP为5842~6434kg/hm2，夏玉米CNEP高于冬小麦。在高、中、低肥水平下，增加灌水量，夏玉米/冬小麦周年净初级生产力固碳量（CNPP）提高2.48%~5.96%，土壤微生物异养呼吸碳释放量（CRm）增加2.15%~15.20%，净生态系统生产力固碳量（CNEP）增加1.16%~6.47%。在高、中、低供水水平下，增加施肥量，夏玉米/冬小麦周年CNPP增加2.95%~3.43%，土壤CRm增加5.23%~18.67%，CNEP增加0.93%~2.79%，CNEP增加比例与供水水平呈负相关。在低水条件下，氮磷肥配施处理夏玉米/冬小麦农田周年CNEP较单施氮、磷肥分别增加4.86%、7.34%，且氮磷肥交互作用显著（P<0.05），水肥供应水平相差15%时对冬小麦农田CNEP有显著的正交互作用。氮磷肥配施、水肥协调供应均有助于促进夏玉米/冬小麦农田生态系统的净碳输入，在节水节肥原则下，夏玉米和冬小麦分别在W0.85N0.85P0.85和W0.7N0.85P0.85水肥供应条件下有利于增加农田CNEP。     

花椒不同种植密度下土壤活性有机碳变化规律

[目的]检验退耕还林工程改造效果,探讨四川省甘孜州地区植树造林和生态恢复对生态系统碳汇/源功能的影响.[方法]以甘孜州泸定县田坝乡种植的花椒地为研究区域,研究退耕还林3年后不同种植密度下(0.5 m×0.5 m、0.5 m×1.0 m、1.0 m×1.0 m)各土层(0～15、15～30、30～45 cm)土壤总有机碳和活性有机碳的含量.[结果]随着土层厚度的增加,上层土壤有机碳和活性有机碳含量最高,中层次之,下层最低;不同种植密度下土壤有机碳和活性有机碳之间有差异均高于对照,且0.5 m×0.5 m种植密度下最大.[结论]高密度种植花椒更有利于区域生态恢复、提升生态系统的碳汇/源功能,并有利于提升其产业价值.     

衣藻二氧化碳浓缩机制及其调控的研究进展

当低浓度CO2限制微藻光合作用时,CO2浓缩机制(CCM)是一种有效的无机碳(Ci)吸收策略,以保证微藻的正常生存和繁殖.CCM主要是通过升高1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)附近的CO2浓度增强光合作用的效率,同时抑制光呼吸的进行.CCM的关键步骤包括无机碳的聚集吸收、Rubisco对CO2的固定和碳酸酐酶催化的不同Ci的转换.CCM中分子调控元件的有序协作,不仅可以帮助细胞感知周围CO2的浓度,诱导调节CCM基因的表达,还可以协调衣藻在低浓度CO2环境下光合作用中碳和其他代谢途径的相互作用.总结了目前以衣藻作为模式生物对真核藻类CCM的研究概况、调控机理,以及CCM机制在农业方面的应用和展望.     

国家节能中心加快推进竹缠绕复合材料的推广应用

2021年1月25日,国家节能中心召开竹缠绕产业发展研讨会。国家节能中心节能管理处有关同志与水利部、水利部科技推广中心及中国能源研究会能效与投资评估专业委员会相关专家进行了交流,就如何加快推进竹缠绕复合材料的推广应用,促进产业健康发展等进行了讨论。与会专家认为,要加快构建竹缠绕产业链,助力减少碳排放,实现碳中和,为全球绿色发展赋能。     

土壤团聚体有机碳研究进展

土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标,对于促进土壤养分循环、增加养分有效性有重要作用。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是组成土壤结构的最小单元,受到自然因素和人为因素的影响,其形成转化过程与土壤固碳过程息息相关,因而研究团聚体和有机碳的关系及团聚体有机碳影响因素对于土壤结构的改善和土壤质量的提升具有重要意义。本文通过对文献的总结,明晰了土壤团聚体和有机碳的关系,阐述了土壤类型、施肥方式、土地利用和矿区复垦对土壤团聚体有机碳的影响,并从生物质炭的长期定位研究和复垦矿区的土壤修复两方面对土壤团聚体有机碳的研究进行展望,研究结果可为合理的农业生产提供科学依据。     

湿地松针叶碳氮稳定同位素及水分利用效率

以福建省福州市滨海沙地湿地松(Pinus elliottii)人工林为研究对象,采用同位素质谱仪测定不同叶龄(当年生、1年生、2年生)针叶碳氮同位素丰度值(δ13C、δ15N),然后运用δ13C值来估算碳同位素分辨率(△13C)和水分利用效率(WUE),研究叶龄对湿地松针叶碳氮稳定同位素组成、△13C、WUE的影响,从而为滨海沙地湿地松人工林的科学经营提供依据.结果 表明:C3植物湿地松针叶的δ13C、δ15N、△13C、WUE的平均值分别为(-2.9323±0.0897)％、(-0.4752±0.0245)％、(2.1224±0.0944)％和(30.842±5.038) μmol·mol-1,但是叶片的δ13C、δ15N值均低于全国平均值,而且δ15N值偏负.叶龄对δ13C、δ15N、△13C、WUE均有显著影响(P＜0.05),其中δ13C、δ15N、WUE随叶龄增加而降低,△13C随叶龄增加而增加.湿地松针叶的δ13C与δ15N呈极显著线性正相关(y=3.553x-1.244,R2=0.945,P＜O.001).     

碳同位素技术在陆地土壤碳循环中的应用

碳同位素技术,着重论述了陆生系统中碳循环过程的~(13)C、~(14)C测定的基本原理及相关方法。聚焦同位素法在土壤有机碳、作物光合碳、土壤呼吸等方面的研究进展及应用实例,在此基础上,提出了全球碳循环研究的未来重点:全球背景下光合碳的循环特征;土壤有机碳的来源、分布和周转;土壤呼吸的区分及环境响应问题;大气二氧化碳增多背景下,土壤碳转化与土壤微生物群落结构的关系;~(13)C-PLFA技术的交叉取食风险评估。     

畜禽粪便与秸秆厌氧-好氧发酵气肥联产碳氮元素变化研究

传统沼气工程的气肥联产工艺中,厌氧发酵产气与好氧发酵产肥互相独立,产气和产肥周期均较长、有机肥品质差,影响工程的高效运行。为缩短发酵周期、提高产气效率和有机肥品质,该研究将猪粪、鸡粪和秸秆混合进行15和30 d的干法厌氧发酵,将得到的沼渣添加秸秆辅料混合,分别设置65%和70%的发酵物料初始含水率进行15 d的高温好氧发酵,对比分析了不同厌氧-好氧发酵组合对产气和产肥的影响。结果表明:厌氧发酵阶段,混合物料的日产气率自发酵开始后逐渐上升,并在第8天达到最高峰,至第15天降至峰值的50%以下,此时累积产气量达到30 d发酵周期的71%,平均容积产气率达到1.91 m~3/(m~3?d),比发酵30 d平均容积产气率高41.5%。好氧发酵阶段,各处理组碳元素含量持续下降,氮元素含量先下降后增加,所得发酵产物均达到腐熟标准。采用15 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵,所得发酵产物的电导率、腐殖化程度和发芽指数均优于采用30 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵所得的发酵产物,同时总有机碳和总氮含量也较其分别提高了6.0%～21.7%和3.0%～10.2%,不同好氧发酵物料初始含水率对发酵产物的品质影响较不明显。因此,采用厌氧、好氧发酵周期均为15 d的组合,可缩短发酵周期、大幅提高产气效率和发酵产物的碳氮营养元素含量,有利于提高沼气工程运行效率和经济效益。     

野生型水稻及其低硅突变体中植硅体和植硅体碳的含量与分布特征

【目的】 水稻是典型的富硅植物，植硅体沉积在水稻体内可封存有机碳。本文分析不同吸硅能力基因型水稻植硅体含量、形态、分布及其固碳特征，探究水稻植硅体固碳机理。 【方法】 盆栽试验在浙江大学玻璃房内进行。供试材料为水稻低硅突变体Lsi1和Lsi2及其野生型，所有施肥和管理措施一致。于成熟期，取水稻地上部茎、叶、鞘样品，常规方法测定硅、植硅体、植硅体碳含量。 【结果】 1) 不同基因型水稻体内硅含量、植硅体含量、生物量干物质植硅体碳含量存在显著差异，均表现为突变体显著低于其野生型，大小依次为Lsi1野生型 > Lsi2野生型 > Lsi2突变体 > Lsi1突变体，Lsi1和Lsi2突变体水稻植硅体碳含量显著高于其野生型，大小依次为Lsi1突变体 > Lsi2突变体 > Lsi2野生型 > Lsi1野生型。2) 野生型水稻硅与植硅体含量为鞘 > 叶 > 茎，而突变体水稻硅与植硅体含量为叶 > 鞘 > 茎，水稻叶片中的植硅体碳与生物量干物质植硅体碳含量最高，植硅体碳含量整体分布趋势为叶 > 茎 > 鞘，生物量干物质植硅体碳含量整体变化趋势为叶 > 鞘 > 茎。3) 水稻植硅体含量与硅含量之间呈极显著正相关 ( P < 0.01)，高吸硅的水稻植硅体含量高，且形成的植硅体比表面积小，表明植硅体含量及其形态受其遗传特性的影响。植硅体含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著正相关 ( P < 0.01)，植硅体碳含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著负相关( P < 0.01)，表明生物量干物质植硅体碳含量除了受植硅体含量影响，还受植硅体所包裹的有机碳浓度影响。4) Lsi1及Lsi2野生型水稻生物量、植硅体储量、植硅体碳储量显著高于其突变体。 【结论】 具有高吸硅能力的野生型水稻与其突变体相比，生物量、硅、植硅体、生物量干物质植硅体碳含量增加，分布不同，虽然植硅体碳含量降低，但植硅体碳储量增加。Lsi1及Lsi2野生型水稻比低硅突变体水稻具有更高的固碳潜力。      

长期施肥对褐土有机碳矿化的影响

以26 a长期定位施肥试验为依托,选取其中6个具有代表性的施肥处理:N_3P_3(单施化肥)、N_3P_4M_1(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_1M_2(施用化肥及低量有机肥)、N_3P_2M_3(施用化肥及低量有机肥)、M_6(单施有机肥),以不施肥为对照(CK),采用室内模拟培养试验法研究了长期施肥对褐土有机碳矿化的影响,为科学管理褐土土壤肥力提供依据。结果表明,不同施肥处理使土壤有机碳含量提升了6.28%～156.75%,以M_6处理土壤有机碳含量最高。不同处理土壤有机碳矿化速率均在培养第2天达到峰值,随后急剧下降,第4天后各处理的土壤有机碳矿化速率变化趋于一致,且培养期间各处理土壤有机碳矿化速率随培养时间的变化符合对数函数关系。培养32 d后,各处理土壤有机碳累积矿化量介于1 021.12～2 066.86 mg/kg,以M_6处理最高,较CK提高了102.41%。长期施肥处理均降低了土壤有机碳累积矿化率,以M_6处理下降最明显,与CK相比,降低了2.35%。一级动力学方程的拟合结果表明,长期施肥处理均提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以M_6提高最为显著。此外,长期施肥处理均提升了土壤有机碳库的周转速率,缩短了土壤有机碳库半周转期。综上,M_6、N_3P_4M_1、N_3P_1M_2、N_3P_2M_3处理在提高土壤有机碳累积矿化量的同时降低了其土壤有机碳累积矿化率,加强了土壤的固碳能力。单施有机肥可作为褐土培肥管理的最佳选择。