添加硫和锰对长白山森林土壤与腐殖质顽固性有机碳矿化的影响

【目的】探究硫和锰添加对长白山森林土壤和腐殖质顽固性有机碳的矿化速率及其温度敏感性(Q_(10))的影响,为评估长白山森林碳元素的生物地球化学循环对大气硫输入的响应提供科学依据。【方法】采集长白山阔叶红松林、杨桦林和高山苔原土壤以及阔叶红松林和杨桦林腐殖质样品,进行室内培养试验。首先将样品置于25℃预培养90天,以移除易分解的活性碳组分,之后分别加入2 mL MnCl_2、NaCl、MnSO_4和Na_2SO_4溶液(Mn添加量为3 mg·g~(-1)有机碳),对照处理加入等体积的双蒸水,分别置于25和35℃下培养30天,于第1、3、6、10、15、21和30天测定释放的CO_2量,并计算顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和有机碳矿化的温度敏感性(Q_(10))。在培养结束时(第30天),采用磷脂脂肪酸生物标记(PLFA)法测定土壤和腐殖质样品的磷脂脂肪酸总量。【结果】在MnCl_2和NaCl处理间及在MnSO_4和Na_2SO_4处理间,土壤和腐殖质的顽固性有机碳矿化速率、累积矿化量和Q_(10)无显著差异(P0.05);腐殖质的顽固性有机碳矿化速率在4种处理之间无显著差异;土壤顽固性有机碳矿化速率在MnSO_4处理下得到提高(P0.05),而MnCl_2处理对其无显著影响;添加可MnSO_4和Na_2SO_4显著提高3种土壤和杨桦林腐殖质顽固性有机碳累积矿化量(P0.05),而添加MnCl_2和NaCl处理则无显著影响,表明供试土壤和腐殖质有机碳矿化受到硫添加的影响,而不是锰添加;添加硫和锰可显著降低阔叶红松林土壤顽固性有机碳矿化速率Q_(10)(P0.05),而对杨桦林和高山苔原土壤无显著影响;阔叶红松林和杨桦林腐殖质的微生物总量在MnSO_4处理下显著提高(P0.05),而MnCl_2处理对其无显著影响;MnSO_4添加可提高土壤的微生物总量,特别是高山苔原土壤显著高于对照(P0.05)。【结论】硫添加可显著提高长白山森林土壤的顽固性有机碳矿化速率和累积矿化量,而锰添加则无显著影响。考虑到硫对土壤有机碳矿化的重要性,今后建立土壤有机碳矿化模型时应将硫输入作为一个重要参数。     

肥料增效剂对碳氮淋溶和CO_2排放量的影响

为了调控肥料养分在土壤中的转化、减少养分损失,研制和合理使用肥料增效剂具有重要意义。研究采用土柱模拟试验的方法,探讨添加不同数量肥料增效剂对土壤碳(C)、氮(N)养分淋失数量以及土壤呼吸强度的影响,从减少肥料损失、保护环境角度明确增效剂的最佳施用量,为增效剂的合理施用提供科学依据。结果表明:施用增效剂对N和C的淋洗损失和二氧化碳(CO_2)排放损失量具有显著的影响,该影响主要发生在肥料施用后的前60天左右。当增效剂按肥料投入总量的6‰和8‰加入时,淋洗液中无机氮的累积淋洗量降幅达到13%～41%(P<0.05);而淋洗的无机N以硝态氮(NO_3~--N)为主,NO_3~--N淋洗总量是NH_4~+-N淋洗总量的20倍左右。增效剂的添加对可溶性有机C无显著影响,但显著增加了土壤CO_2的排放,增幅达到14%～64%(P<0.05)。淋洗结束后,与不施增效剂处理相比,增效剂添加量为6‰和8‰处理能够显著增加土壤NH_4~+-N、NO_3~--N、全氮(TN)和可溶性有机碳(DOC)含量,而土壤有机碳(SOC)含量基本保持不变。说明肥料增效剂能够减缓肥料氮素水解速率,又能抑制NH_4~+-N转化为NO_3~--N过程,加之土壤和增效剂对NH_4~+-N的强吸附特性,致使氮素迁移总量降低,可有效减轻对地下水造成污染的风险。综合以上结果,从减少土壤C、N淋洗和保持、提升土壤C、N含量角度考虑,增效剂的最佳施用量应大于肥料投入总量的6‰。     

依据物联网的树干径流自动监测系统

针对森林水分监测中树干径流数据收集单一、不准确、严重依赖人力操作等问题,研究设计基于物联网的树干径流自动监测系统。系统由翻斗式传感器、数据采集和处理模块、无线通信模块、服务器、客户端等组成。嵌入式系统接受和储存翻斗式脉冲信号次数,利用4G无线网络将数据上传到服务器,通过上位机对原始数据进行处理,最终达到在手机或者电脑上直观读取数据。测试表明该系统长期在野外运行稳定、数据收集准确,节约了大量人力成本和时间。     

寒富苹果养分吸收积累特征研究

以寒富苹果树为试材,通过实验室常规分析方法对结果叶、营养叶的营养物质含量(5月24日至9月30日)进行了研究,确定了果树对各种营养元素吸收、转运和分配的规律,旨在为合理施肥提供依据。结果表明,营养叶叶重在6月12日至7月3日增加得最快,结果叶叶重在5月24日至6月12日增加得最快,结果叶的生长早于营养叶。果树的需肥时期为5月24日至7月3日、8月4日至9月30日,为保证果树的正常生长发育,应及时补充果树需要的养分,所以应在5月24日之前和8月4日之前施肥。     

基于遗传算法的波长选择方法对土壤有机碳预测模型影响

以黑龙江农田黑土为研究对象,利用遗传算法(GA)波长选择结合偏最小二乘法(PLS)回归建立土壤有机碳(SOC)的预测模型。通过设定以下GA参数:波长选择数量上限k、初始种群大小P及迭代次数N,采用单点优化方式逐一确定各参数。结果表明,在主成份数为7的情况下,当GA的参数取N=300、P=300、k=50时,GA模型最优;模型的校正决定系数R2=0.922、校正均方根误差RMSEC=1.74、交叉检验均方根误差RMSECV=1.80;模型的预测决定系数R2=0.931、预测均方根误差RMSEP=1.84、预测相对误差RPD=3.81。与原始光谱的PLS模型相比,R2由0.900提升至0.922,RPD由3.38提升至3.81。结果表明,通过GA进行波长选择能够优化模型,提升模型稳定性以及预测精确性。     

10种免耕播种机产品功能特性与技术创新点

提出免耕播种机处于快速增长期;对农机展上免耕播种机参展情况进行简述。重点对10种免耕播种机从基本结构、功能性能特点、技术创新性等方面进行了分析评述。     

浅埋滴灌水氮运筹对春玉米产量及水分利用效率的影响

采用二因素二次饱和D-最优设计，于2016-2017年在辽西半干旱区移动遮雨棚内进行了水氮精量控制试验，设灌溉量和施氮量2个因素，灌溉量分别设145.4、271.7、348.2、436.2 mm 4个水平，施氮量分别设0、84.6、136.1、195.0 kg·hm^-2 4个水平，共6个处理。试验分析了水氮交互作用对春玉米产量和水分利用效率的影响，建立了产量回归模型。研究结果表明：浅埋滴灌条件下，灌溉量在145.4~350.5 mm时，春玉米产量随灌溉量的增加而增高至11 005.60 kg·hm^-2；灌溉量在350.5~436.2 mm时，产量随灌溉量的增加而降低至10 730.09 kg·hm^-2；施氮量在0~146.9 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而增高至10 983.19 kg·hm^-2，施氮量在146.9~195.0 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而降低至10 862.39 kg·hm^-2。灌溉量因素的影响大于施氮量，水氮之间有明显的正向交互效应，当灌溉量为373.1 mm，施氮量为165.6 kg·hm^-2时产量最高。作物耗水量在拔节-抽雄期和灌浆-收获期较大，分别为115.64、127.50 mm；水分利用效率随灌溉量的增加呈逐渐降低趋势，降低幅度达到52.21%，随着施氮量的增加则呈先升高后降低趋势，增幅为14.73%~20.08%；其中处理6（灌溉量348.2 mm，施氮量195.0 kg·hm^-2)最利于水分利用效率的提高。综合产量和水分利用效率两方面的因素，初步建立了春玉米浅埋滴灌水氮施用优化模式，参数组合为灌溉量348.2 mm、施氮量165.6 kg·hm^-2。     

用于黑土的稳定性氯化铵的适宜硝化抑制剂和氮肥增效剂组合

【目的】本文研究添加不同种类硝化抑制剂的高效稳定性氯化铵氮肥在黑土中的施用效果，旨在筛选出适合旱作黑土的高效稳定性氯化铵态氮肥。【方法】在氯化铵中分别添加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐 (DMPP)、双氰胺 (DCD)、2-氯-6-三甲基吡啶 (Nitrapyrin，CP)、氨保护剂 (N-GD) 和1种氮肥增效剂 (HFJ) 及其组合，制成9种稳定性氯化铵氮肥。以不施氮肥 (CK) 和施普通氯化铵 (CK-N) 为对照，以9种稳定性氯化铵为处理进行了等氮量盆栽试验。在玉米苗期、大喇叭口期、灌浆期和成熟期测定了土壤中铵态氮和硝态氮含量，在玉米成熟期测定植株生物量、籽粒产量和氮素含量，计算铵态氮肥的表观硝化率、硝化抑制率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力。【结果】1) 与CK-N处理相比，9个处理均显著提高玉米的产量，HFJ的效果均为最显著，可增加玉米籽粒产量3.99倍，提高氮肥吸收利用率4.98倍，显著高于8个硝化抑制剂处理 (P < 0.05)。CP + DMPP和CP + DCD处理提高玉米籽粒产量1.90～2.11倍，两个处理之间无显著差异；CP + DMPP玉米生物量显著高于CP处理，而与DMPP和DCD处理无显著差异；CP + DMPP玉米氮肥吸收利用率显著高于CP和DMPP处理，显著提高3.71倍 (P < 0.05)；2) CP + DMPP和CP + DCD土壤中铵态氮含量提高2.09～2.42倍，且显著高于CP、DMPP和DCD处理 (P < 0.05)，而硝态氮含量和土壤表观硝化率均显著降低24%和66%～68%，与CP和DCD处理存在显著差异 (P < 0.05)；苗期CP + DMPP和CP + DCD硝化抑制率高达23.9%～24.3%，显著高于CP和DCD (P < 0.05)。【结论】在黑土中，氯化铵中添加硝化抑制剂组合的硝化抑制率显著高于添加单一抑制剂，能够有效减缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化，减少土壤中氮素损失，降低环境污染。CP + DMPP组合玉米的氮肥吸收利用率显著高于CP + DCD组合。氮肥增效剂HFJ显著增加玉米的氮素吸收量，提高氮肥利用率，从而使玉米获得高产并获得较高的收获指数和经济系数。因此，综合考虑产量和抑制硝化作用等因素，黑土区氯化铵作为玉米生产用氮肥时，建议首选添加氮肥增效剂HFJ来保证作物的高产和氮肥高利用率，也可以添加硝化抑制剂组合CP + DMPP，或者CP + DCD制备稳定性氯化铵来提高氯化铵的增产效果和氮肥利用率，减少氮素损失，降低环境污染。     

基于Web of Science的土壤微生物研究文献国际发展态势分析

在文献调研、专家咨询和文献计量分析的基础上,对国际土壤微生物研究的发展历程进行了回顾,利用文献计量学方法分析了土壤微生物学研究的主要国家和机构状况,分析了近年来相关研究的学科分布以及热点主题内容,分析了国际土壤微生物研究的发展态势和挑战。结果表明:国际土壤微生物研究的学科分布主要集中在土壤科学、环境科学,而且土壤科学、环境科学、生态学、微生物学、农学生物技术应用微生物学的文献数量达到文献总量75.04%,表明这几个学科领域是土壤微生物研究的前沿热点;热点主题主要集中在土壤微生物多样性、生物量、有机质、土壤碳等方面,总结了这些领域的发展趋势和重点研究方向,并根据分析结果,对我国土壤微生物学领域采取的措施、今后发展的方向提出了建议。     

秸秆还田与深松对土壤理化性状和玉米产量的影响

研究了秸秆还田、深松两项技术及其交互效应对土壤肥力、玉米产量及其养分分配的影响。结果表明,与单施化肥相比,秸秆还田和深松措施能显著降低土壤容重,同时提高土壤田间持水量,其中,深松耕作对表层土壤(0~20 cm)作用大于深层土壤(20~40 cm)。秸秆还田措施明显增加土壤养分含量,而深耕措施对土壤养分含量无显著影响。另外,秸秆还田和深耕措施都能显著提高玉米籽实和秸秆产量,但是深松只在干旱年份能提高玉米的养分利用率。因此,秸秆还田配施NPK肥+深耕措施可成为该地区的提高产量和地力的推广技术。