施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响

为探究旱作紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培草地氧化亚氮(N_2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0kg(N)·hm~(-2)(N0)、 50kg(N)·hm~(-2)(N50)、 100kg(N)·hm~(-2)(N100)和150kg(N)·hm~(-2)(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150kg(N)·hm~(-2)(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N_2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N_2O平均排放速率分别为3.5μg·m~(-2)·h~(-1)、4.1μg·m~(-2)·h~(-1)、5.0μg·m~(-2)·h~(-1)和6.1μg·m~(-2)·h~(-1),随着施氮梯度的增加, N_2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N_2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比, N150+DCD处理下苜蓿草地N_2O平均排放速率下降50.7%, N_2O累计排放量显著降低61.6%(P0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N_2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg~(-1)、7.8 mg·kg~(-1)、11.3 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)。N_2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N_2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤温度无显著相关性(P0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N_2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N_2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N_2O减排具有一定的实践指导意义。     

不同施氮量对青贮玉米产量及水分利用效率的影响

为探究施氮量对陇东旱塬区青贮玉米(Zea mays)干物质积累及其水分利用的影响,本研究以豫青贮23为试验材料,于2019–2020年研究了不同施氮水平(0、70、140、210和280 kg·hm~(-2),分别用N_0、N_(70)、N_(140)、N_(210)和N_(280)表示)下青贮玉米的干物质积累与分配、土壤储水量、作物耗水量和水分利用效率。结果表明,青贮玉米干物质积累总体表现为随施氮量增加而增加的趋势。N_(210)处理下青贮玉米的干物质产量达到最大,在2019年和2020年分别为22.0和23.2 t·hm~(-2);随着生育时期的推移,青贮玉米叶片干物质比例逐渐降低,茎秆干物质比例先增加后降低,穗干物质比例逐渐增加。随着施氮量的增加,青贮玉米耗水量表现为先增加后降低的趋势;N_(210)处理下青贮玉米的水分利用效率达到最高,在2019年和2020年分别为45.7和65.0 kg·(hm~2·mm)~(-1)。因此,综合干物质积累与水分利用效率,在陇东旱塬区青贮玉米的推荐施氮量为210 kg·hm~(-2)。     

黄土高原草地植被的嬗变

草地是我国最大的陆地生态系统,草原安全与国家生态安全息息相关.黄土高原作为我国重要的草原分布地,是世界上水土流失最严重的区域之一,探究黄土高原草地植被演变历程对该地植被的恢复重建及生态保护具有重要意义.本文通过文献查阅、史料探究等方法系统研究了黄土高原草地植被的嬗变历程.研究表明:在地质历史时期,黄土高原植被类型以草原为主.更新世到全新世中期,黄土高原草地植被随气候变迁经历了森林草原、草原、荒漠草原的多次转变.到全新世晚期,由于暖期结束、气候总体变冷变干、人口基数增加和农耕文明的发展,黄土高原森林草原向干草原转变,草原带逐渐南移,草地植被破坏严重,面积不断减少,荒漠草原分布范围变广.随着黄土高原水土保持工作的展开,生态建设成效逐渐凸显.20世纪80年代以来,在三北防护林体系建设、退耕还林(草)、天然草原植被恢复与建设和山水林田湖草系统保护修复试点等生态项目实施下,黄土高原的草地退化和水土流失等问题得到了有效控制.如今黄土高原山青草盛,绿意盎然,植被恢复已经到达区域水资源承载的极限,生态建设迈入了新的发展阶段,仍需要探索新的治理思路与模式.     

陇东黄土高原地表粗糙度对耕作土壤径流的影响

用人工模拟降雨器,对陇东黄土高原不同地表粗糙度(RR)条件下翻耕土壤的径流和蓄水能力进行研究.以兰州大学庆阳黄土高原试验站为试验点,设3个处理:轻度(LR,RR＝7.6 mm),中度(MR,RR＝10.1 mm)和重度(HR,RR＝21.0 mm)处理.结果表明:在66mm/h的降雨强度下,降雨开始的20min内,LR...     

水土保持耕作对夏种大豆光合、蒸腾及水分利用效率的影响

在甘肃黄土旱塬区,以夏种大豆为试验材料,对不同水土保持耕作方式下夏种大豆光合生理生态特征及水分利用效率进行了试验研究.结果表明,在生育期内,夏种大豆净光合速率呈下降的趋势,峰值出现在生长早期,可能主要受当地日照时数及有效辐射特点的影响.覆盖麦草耕作能有效减少土壤蒸发、增加耕层土壤含水量,显著提高夏种大豆叶片的净光合速率(P<0.01)及水分利用效率,净光合速率与水分利用效率呈正相关.水土保持耕作措施可使农田的光、温和水资源得到科学有效地利用.     

保护性耕作对黄土高原玉米-小麦-大豆轮作系统产量及表层土壤碳管理指数的影响

在陇东黄土高原雨养农业区,以传统耕作(t)为对照,研究了3种保护性耕作:耕作+秸秆覆盖(ts)、免耕(nt)、免耕+秸秆覆盖(nts)对玉米-大豆-小麦轮作系统产量和土壤全氮、全碳、有机碳,易氧化有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明,从2001至2007年,10茬作物的总产量在ts、nts处理下分别比t提高3.63和1.62 t/hm²,而nt处理则比t处理显著降低2.48 t/hm²。7年后,t、ts、nt和nts处理表层土壤全氮含量分别提高15.4%,30.2%, 16.2%和49.5%。总有机碳含量相应提高2.5%,18.7%,11.7%和74.0%,易氧化有机碳含量在ts,nt和nts处理下分别比t处理提高16.0%,16.2%和38.1%;土壤碳氮比在t、ts、nt和nts处理下较之7年前分别降低了11.41%,8.54%,3.91%和2.72%,ts、nt和nts处理下碳库管理指数分别比t处理提高12.6%,20.1%和46.6%,说明秸秆覆盖+免耕均有利于提高该轮作系统中土壤有机碳含量并改善碳库质量。     

保护性耕作下黄土高原作物轮作系统土壤健康评价

摘要：在黄土高原雨养农业区,以4个耕作处理[传统耕作(t)、传统耕作+秸秆覆盖（ts）、免耕(nt)和免耕+秸秆覆盖(nts)]的2年3熟粮豆轮作系统为对象,研究了0~5和5~10 cm土壤全碳、有机碳、全氮及微生物生物量碳和氮等指标的变化特征。结果表明,实施保护性耕作7年后,有机碳含量在ts、nt和nts处理下比t处理显著增加22.9%、25.3%和42.6%,0~5 cm层土壤微生物生物量碳和氮含量均以nts最高,t处理最低。在0~10 cm土层内,免耕促进了土壤碳的表聚化,但耕作有助于秸秆有机碳在土壤剖面的均匀分布。研究结果表明,短期尺度下微生物量碳和氮是反映耕作措施的敏感指标,中期尺度下土壤有机碳可以敏感反映土壤健康状况。     

施氮和燕麦/箭筈豌豆间作比例对系统干物质量和氮素利用的影响

【目的】 本研究于大田试验条件下探究了燕麦 (Avena sativa L.)/箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 间作系统饲草干物质产量、土地当量比 (LER) 及氮素吸收利用等对施氮和不同间作比例的响应,以期为该地区多元化粮改饲种植模式的建立提供理论依据。 【方法】 大田试验于2012年在兰州大学庆阳黄土高原试验站进行,设不施氮 (N₀) 和施氮N 46 kg/hm2 (N₄₆) 两个氮水平,在每个氮水平下各设7个燕麦与箭筈豌豆间作比例 (1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4和0∶1)。于箭筈豌豆的花期和乳熟期,测定并分析了饲草的干物质产量、土地当量比及吸氮量;在花期,分析测定了箭筈豌豆的生物固氮量;在箭筈豌豆的乳熟期,分析了不同间作比例下间作系统的氮肥偏生产力 (PFP_N)。 【结果】 生长至第60 d (花期) 和第90 d (乳熟期) 时,N₄₆水平下系统的平均干物质总产量较N₀水平分别提高了31.6%和24.2%;N₀水平下系统的干物质产量分别在2∶1和1∶0下达到最大值,较箭筈豌豆单作分别提高了102.5%和107.9%,N₄₆水平下分别在1∶1和4∶1下最大,较箭筈豌豆单作分别提高了103.5%和111.1%。生长至花期 (第60 d) 时,N₀水平下间作系统的LER值均大于1,生长至乳熟期 (第90 d) 时,N₄₆水平下除4∶1外均小于1。施氮后箭筈豌豆的生物固氮量降低了50.6%,燕麦的吸氮量占比平均增加了17.2%。4∶1间作比例下系统的氮肥偏生产力 (PFP_N) 最大。无论施氮与否,燕麦相对于箭筈豌豆的氮素营养竞争比率 (CR_OV) 在4∶1间作比例下均达到最大值,之后随着箭筈豌豆种植比例的增加而呈降低趋势。 【结论】 施氮提高了间作系统中燕麦的吸氮量占比和体系干物质总产量,但降低了箭筈豌豆的固氮量。在4∶1间作比例下,系统具有较高的作物产量、土地当量比和氮肥利用效率。      

陇东旱塬冬小麦复种饲草轮作系统产量和水分利用特征

在陇东黄土高原大田条件下,连续2年研究了冬小麦-饲草复种轮作系统的干物质产量和水分利用,研究采用的处理有:休闲-冬小麦-箭筈豌豆-冬小麦(F-W-V-W),休闲-冬小麦-饲用油菜-冬小麦(F-W-R-W),饲用油菜-冬小麦-箭筈豌豆-冬小麦(R-W-V-W)和饲用油菜-冬小麦-饲用油菜-冬小麦(R-W-R-W)。结果表明:麦茬复种饲草可比麦茬休闲提高系统生产力27%,蛋白质产量增加1100 kg/hm², 同时对后茬冬小麦产量无影响。R-W-R-W模式下干物质产量、粗蛋白产量、干物质水分利用效率和蛋白质水分利用效率均最优,分别为30.68 t/hm²、3.25 t/hm²、7.80 kg/(mm·hm²)和0.92 kg/(mm·hm²)(P<0.05)。复种饲用油菜较箭筈豌豆产量高,有效利用了麦茬后降雨量,但箭筈豌豆粗蛋白含量较饲用油菜高22.4%,因此确定麦茬复种模式则需权衡干物质产量与蛋白质产量的需求。     

黄土高原旱塬区果-草-鸡生态循环模式及耦合效应分析

黄土高原旱塬区生态脆弱,水资源匮乏,传统的粮经二元种植模式已严重影响和制约着黄土高原旱塬区农业的可持续发展。因此,应用系统耦合和生态循环理论,将生态涵养与优质高效生产有机结合,建立适宜于黄土高原旱塬区资源特征的粮、经、饲三元种植的农业发展模式,成为实现该区域生态与经济协调可持续发展的关键环节。本文以位于黄土高原中部的甘肃省庆阳市为研究区域,从该区域的土地资源特征和水热条件出发,设计了以功能耦合和产业耦合为核心的果-草-鸡耦合的生态循环模式,对生态循环结构进行了配置,提出了相应的技术规范,分析了其耦合效应。试验结果表明:该模式将果、草、鸡3个子系统结合在一起进行耦合生产,改善了果园系统的物种结构,提高了农业资源利用率,使果园系统能量相互转化和循环利用。与传统的清耕果园模式相比,单位面积的产出利润提高3.82倍,水分利用率提高54.1%,水土流失量减少58.82%,化肥和农药施用量分别下降25.24%和5.56%,土地资源利用率提高36.84%,具有显著的生态、经济和社会效益,在黄土高原地区具有广泛的应用和推广价值。