生物炭与秸秆配施对设施土壤有机碳矿化及理化性质的影响

[目的]研究不同温度制备生物炭与秸秆配施对设施菜地土壤有机碳矿化特征及土壤理化性质的影响.[方法]以北京郊区设施菜地土壤为研究对象,进行室内矿化培养试验.[结果]生物炭与秸秆配施显著提高土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,而单施生物炭对两者影响较小.添加300℃生物炭处理的土壤有机碳累积矿化量比添加600℃生物炭的处理高2.6％～17.6％,土壤有机碳累积矿化量随着秸秆添加量的增加而增大.生物炭的添加降低土壤有机碳的相对矿化潜力,额外添加等量秸秆也未能完全抵消生物炭对土壤有机碳相对矿化潜力的抑制作用.单施生物炭和生物炭与秸秆配施均显著提高土壤pH值和电导率.与单施生物炭相比,生物炭与秸秆配施对土壤有机质、碱解氮、有效磷含量的提升效果更为显著.[结论]施用生物炭对提高设施土壤有机质含量和碳库稳定性、促进固碳减排具有重要意义.而生物炭与秸秆配施不仅能够发挥生物炭的固碳功能,也能够提供更多的有效养分,更有利于改善设施土壤质量和促进土壤养分平衡.     

免耕条件下稻草还田方式对温室气体排放强度的影响

为探讨免耕条件下的稻草高茬和覆盖还田对双季稻田温室气体排放强度(GHGI)的影响,该研究利用静态箱-气相色谱法,对免耕稻草不还田(NWS)、免耕高茬还田(HN)和免耕覆盖还田(SN)3处理稻田GHGI进行了连续2a的观测。结果表明,在各处理水稻产量差异不显著时,双季稻田的GHGI主要由温室气体排放量决定;在稻草用量相同的情况下,2种稻草还田方式均增加了稻田的GHGI,且高茬还田的增加幅度大于覆盖还田,说明高茬还田增强了温室气体通过水稻体内通气组织传输的能力。在20和100a尺度上,甲烷的GHGI均远大于氧化亚氮,在20a尺度上,早稻各处理甲烷的GHGI平均为N2O的109倍,晚稻为14倍,而在100a尺度上,这个倍数有所下降,分别只有35倍和3.77倍,可见,减少甲烷排放是减缓稻田温室气体排放强度的首要目标。在等稻草量的前提下,相比留高茬还田,覆盖还田能有效控制稻田GHGI。该研究可为中国华中地区双季稻田碳增汇和温室气体减排研究提供参考。     

土壤氧气可获得性对双季稻田温室气体排放通量的影响

为探讨土壤氧气可获得性(SOA)对双季稻田温室气体排放的影响,利用静态箱气相色谱法对多种管理措施影响下稻田温室气体排放通量和土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及田间淹水深度(H)等3种SOA因子进行了观测。结果表明,甲烷(CH₄)排放最集中的Eh值、pH值和H范围分别为-100-0mV、5 < pH < 6和1-5cm,3个范围内分别观测到48.8%、61.1%和77.0%的CH₄排放,其中H对CH₄排放影响最明显,单独由其就可解释37.8%的CH₄排放通量(P < 0.0001)。对于氧化亚氮(N₂O),观测到较多的负通量,其纯排放最密集的3种SOA因子的范围分别是:0-100mV、5 < pH < 6和1-5cm,而200-300mV是其排放的临界Eh范围,高于此范围N₂O排放极少。厌氧的反硝化过程是双季稻田N₂O产生的主导过程。可为水稻田温室气体排放机理研究提供基础数据。     

不同粒径菇渣混配基质理化性状及对番茄幼苗生长的影响

【目的】为了寻找番茄育苗基质菇渣与两种无机材料(膨胀蛭石和粉煤灰)的最佳配方。【方法】设置大颗粒(1.00～3.00 mm)和小颗粒(0.50～1.00 mm)菇渣的5种粒径配比以及和膨胀蛭石与粉煤灰的配对处理,比较不同基质配方的理化性状和番茄育苗效果,筛选出最优粒径配比的番茄育苗基质配方。【结果】随着小颗粒(0.50～1.00 mm)所占比例的增加,菇渣复配基质的通气孔隙度和总孔隙度显著下降(P<0.05)。粉煤灰替代膨胀蛭石后,各处理基质的容重增加28%～36%,电导率(EC)增加5%～23%,而碱解氮降低18%～43%,通气孔隙度降低31%～55%,田间持水量增加3%～30%(P<0.05)。番茄育苗效果的综合评价结果表明,当复配基质中菇渣大、小颗粒比例为1∶5时,较适宜于添加膨胀蛭石系列基质;当菇渣大、小颗粒的比例为5∶1时,较适宜于添加粉煤灰系列基质。冗余分析发现番茄育苗效果与基质持水孔隙度、pH值和容重均呈显著正相关。【结论】不同的颗粒粒径配比对复配基质的容重、pH、EC具有显著影响,建议根据菇渣的颗粒粒径分布而选择最优的无机材料而生产优质育苗基质。     

温度和CO2浓度变化对主要饲料作物功能叶光合参数的影响研究——以玉米和水稻的差异为例

玉米和稻谷是南方地区重要的饲料原料来源。本研究采用LI-6800便携式光合作用测定系统观测了温度和CO2浓度对长江中游平原水稻和玉米扬花期功能叶片光合参数的影响。结果表明：玉米扬花期功能叶片净光合速率对温度升高的敏感性高于水稻。温度升高提高了水稻功能叶片的光合速率。CO2浓度增加提高了扬花期水稻和玉米的最大光合速率。当温度条件相同时，在高CO2浓度条件下水稻比玉米更容易维持较高的光合速率。玉米功能叶片最大电子传递速率（Jmax）与最大羧化速率（Vcmax）的比值（Jmax/Vcmax）随温度升高而显著下降（P < 0.05），而水稻Jmax/Vcmax值对温度升高无显著变化。温度升高与CO2浓度增加均可降低两种作物的叶片气孔导度和植物蒸腾速率。本研究发现，玉米功能叶光合参数及生化参数对高温环境较为敏感，即玉米的光合酶活性和光合能力比水稻更容易受到温度升高的抑制作用。建议未来应重视气温升高对玉米饲料资源带来的不利影响，在畜禽养殖中合理调整饲料原料供给结构，适当将稻谷作为饲料原料的替代来源之一，可以抑制因玉米价格上涨造成的饲养成本攀升，提高养殖效益，为新形势下畜牧业发展探索一条高效、可持续的发展道路，提升畜牧业发展的竞争力。 [关键词] 增温|CO2浓度|光合作用|粮食作物     

不同氮源及秸秆添加对菜地土壤N_2O排放影响

在饱和田间持水量WFPS(water-filled pore space)为75%、温度为25℃的条件下,用室内培养研究设施菜地土壤在不同氮肥种类(硝酸钙CN,碳酸氢铵AB,硫酸铵AS,尿素U,对照CK)和有无秸秆添加情况下N2O的排放特征。培养17天的结果表明,各种肥料类型中,对照和硝态氮肥处理最先出现N2O排放高峰,铵态氮肥处理出现较晚。无论有无秸秆,碳酸氢铵(AB)处理的累积排放量都最高,分别为4.206±0.899和2.159±0.256μg g-1干土,铵态氮肥处理N2O排放量明显高于硝态氮肥。添加秸秆后各处理N2O排放明显增加,比未施秸秆增加1倍多(CN处理除外)。不同处理(CK除外)的N2O累积排放量与时间的关系都可用y=aLn(x)+b表示(P<0.001)。实验还发现,施用氮肥会导致土壤酸化,添加秸秆可改善土壤酸化现象。     

平原造林工程影响下的河岸带土壤生态化学计量特征

北京主要河流河岸带实施平原造林工程后,对河岸带植被类型及土壤造成不同程度影响。研究河岸带原有及重建植被类型土壤生态化学计量特征,对河岸生态系统土壤碳氮磷平衡及固碳潜力提升提供科学依据。选取北京温榆河昌平段岸边原有植被类型3种样地(乔木林、乔灌林及草地),重建植被类型2种样地(乔木林与灌木林),共15个样方,采集3层(0—10,10—20,20—30 cm)土壤样品,分析并计算碳(C)、氮(N)和磷(P)含量及计量比。结果表明:原有与重建植被类型的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量分别为3.810~10.320,0.223~0.700,0.551~0.692 g/kg,C/N、N/P、C/P分别为11.592~25.373,0.373~1.022,5.662~15.493;SOC与TN均在表层聚集,且同N/P、C/P一样表现出随土层深度增加而减少趋势,C/N反之,TP受土层深度影响较小;原有植被类型(乔木林)土壤SOC和TN均高于其他植被类型,在10—20,20—30 cm土层间C/N、C/P均显著低于其他植被类型(P＜0.05);原有植被类型(草地)在0—10 cm土层间N/P最低;重建植被类型(乔木林)土壤TP含量显著低于其他植被类型;重建植被类型(灌木林) C/N显著高于其他植被类型。研究结果揭示了研究区土壤N素为植物生长的限制元素,乔木、乔灌林下土壤有机质释放更多,P有效性更高,固碳潜力强;重建植被类型有机质矿化较慢,固磷能力更强。因而,建议温榆河河岸带采用乔木纯林和乔灌混交模式来积累土壤有机质,提高河岸带生态系统土壤质量及固碳潜力。     

大气CO2浓度上升与增温对双季稻籽粒铁、锌和植酸含量及累积量的影响

为揭示未来气候变化趋势对稻谷Fe、Zn含量和积累量的影响,本研究利用开顶式气室（Open Top Chamber,OTC）系统模拟大气CO₂浓度上升（EC处理,+100 μL·L^-1）和增温（ET处理,+1.5℃）以及二者相互作用（ETEC处理,+1.5℃,+100 μL·L^-1）的气候变化情景,对江汉平原2017—2019年双季稻籽粒Fe、Zn以及植酸含量进行持续3 a的大田试验观测。结果表明：双季稻籽粒Fe和Zn含量对大气CO₂浓度上升与增温的响应存在较大的年际间差异,其中对大气CO₂浓度上升的响应较增温更为敏感。与对照（CK）相比,EC处理显著降低2018年晚稻籽粒Fe含量（-13.41%,P<0.05）,显著增加2019年早稻和晚稻籽粒Fe含量（+29.70%和+27.95%,P<0.05）; ET处理显著降低2018年早稻籽粒Zn含量（-13.49%,P<0.05）。就3 a观测平均值而言,EC处理显著降低早稻籽粒Zn含量（-8.28%,P<0.05）,而ETEC处理显著降低晚稻籽粒Zn含量（-10.91%,P<0.05）。本研究发现CO₂浓度上升与增温叠加作用效果有别于各单因子影响,尤其对高温干旱年份晚稻籽粒Zn含量的降低具有显著的正协同效应。本研究预测未来气候变化可能增加稻米食用人口出现“隐性饥饿”的风险。     

泥炭与粉煤灰制备基质及其育苗试验

【目的】探索不同泥炭颗粒粒径配比与粉煤灰添加对基质性状和番茄育苗效果的影响。【方法】通过配置不同泥炭颗粒粒径配比组合和粉煤灰替代膨胀蛭石措施,测定不同处理基质的理化性状和番茄育苗效果。【结果】粉煤灰替换膨胀蛭石后,不同处理的基质干容重平均增加39.3%,pH升高1.73个单位,碱解氮浓度降低20.9%,有效磷浓度增加128.0%(P<0.05)。水分特征曲线表明粉煤灰替代膨胀蛭石后基质水吸力普遍降低,其中小颗粒泥炭(0.5～1.0 mm)体积占比越大降幅越大。番茄育苗效果的综合评价表明,以小颗粒泥炭(0.5～1.0 mm)为主的复配基质中添加粉煤灰后其育苗效果优于以大颗粒泥炭(1～3 mm)为主的复配基质。粉煤灰复配基质中大颗粒与小颗粒泥炭的最适体积占比分别为10%和50%。【结论】粉煤灰替代膨胀蛭石后的作用效果取决于复配基质中泥炭颗粒粒径配比。鉴于粉煤灰替代膨胀蛭石后对基质持水性能产生削弱作用,建议利用小颗粒(<1 mm)泥炭与粉煤灰复配生产优质育苗基质。     

北京市平谷区“生态桥”治理工程废弃物资源化利用和运行模式研究

“生态桥”治理工程是北京平谷区针对桃树枝废弃物资源化利用而提出一套废弃物资源化利用和乡村治理的模式,对于破解乡村环境治理困境具有重要意义。本研究分析了“生态桥”治理工程废弃物资源化利用和运行模式特征。结果表明：“生态桥”治理工程通过堆制有机肥、食用菌栽培、制作栽培基质和地表覆盖物等资源化利用方式,打造桃树枝废弃物良性生态循环模式。在运行模式上,“生态桥”治理工程建立投融资平台,统筹资金使用与投入方式,建立起财政资金有效使用和管理办法,激发企业投入农村环境治理的动力,保障农民全员参与的机制。通过“生态桥”工程设施,吸引社会资本进入乡村环境治理领域,有效改善环境质量,推动乡村生态环境建设投融资机制改革,提高了乡村生态环境综合治理水平,是一种有效的乡村环境治理模式。