县域尺度作物产量和土壤有机碳密度时空变化及其相互关系

基于作物产量和表层(0~20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)数据,利用GIS技术研究了县域尺度(青海乐都县)小麦产量时空变化特征及其与农田表层SOC关系。结果表明,乐都县小麦单产和SOCD在空间分布上具有显著区域特征,地形、土地利用方式等结构性因素影响SOCD和作物产量的相关关系。20世纪80年代和2000年以后,乐都县小麦单产与SOCD在空间上呈相反分布,高产区SOCD最低,低产区SOCD最高。这两个时间段,高产区小麦单产增幅仅为0.5%,SOCD增幅却达11.5%;中、低产区小麦单产均呈增加趋势,增幅分别为12.9%、18.9%,SOCD却呈降低趋势,降幅分别为24.6%、29.8%。     

减量施氮对雨养区春玉米产量和环境效应的影响

通过3年田间试验，研究了减量施氮（N）对雨养区春玉米产量、温室气体排放、土壤硝态氮（NO-3-N）残留的影响。试验于2013年4月至2015年9月在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行，供试作物为春玉米，半覆膜种植，设常规施氮（N200）和减量施氮（N150）2个处理，定期测定土壤矿质N和氧化亚氮（N2O）气体含量。结果表明：虽然N150处理较N200处理施N量减少了25%，但玉米产量无显著变化（P>0.05），三年平均为13.4（N200）、13.3（N150）t·hm-2；N150处理N2O累积排放量较N200处理降低24.3%；N200处理0~200 cm土壤剖面NO-3-N残留量平均为210.2 kg·hm-2，N150处理则低至115.1 kg·hm-2；N200和N150处理的生育期耗水量差异不显著（P>0.05）。在渭北雨养农业区，春玉米在常规施N的基础上减量25%，不仅能维持作物产量，还能有效降低N2O排放和NO-3-N的残留。     

云蒙湖前置库系统对水体氮磷空间格局的影响

通过监测云蒙湖前置库系统对水体总磷(TP)和总氮(TN)全年空间格局影响,及主要环境因子pH、溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和典型植物生物量的动态变化,分析生物量及环境因子和氮磷格局之间的关系。结果表明:云蒙湖水体氮磷含量在前置库系统影响下呈条带状分布,自东汶河入湖口向湖中心地区逐渐降低,总体呈现西南低东北高的趋势;前置库系统全年对水体均具有净化作用;前置库系统通过对环境因子溶解氧(DO)、pH和氧化还原电位(Eh)提高的方式来提高对水体氮磷的净化效果,从而影响水体氮磷含量的空间分布;前置库系统植物将大量氮磷富集于植物体内,通过人为收割的方式将氮磷转移出水体,是前置库影响水体氮磷含量的直接方式。     

减量施氮对雨养区春玉米产量和环境效应的影响

通过3年田间试验,研究了减量施氮(N)对雨养区春玉米产量、温室气体排放、土壤硝态氮(NO_3~--N)残留的影响。试验于2013年4月至2015年9月在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植,设常规施氮(N200)和减量施氮(N150)2个处理,定期测定土壤矿质N和氧化亚氮(N_2O)气体含量。结果表明:虽然N150处理较N200处理施N量减少了25%,但玉米产量无显著变化(P0.05),三年平均为13.4(N200)、13.3(N150)t·hm~(-2);N150处理N2O累积排放量较N200处理降低24.3%;N200处理0~200 cm土壤剖面NO_3~--N残留量平均为210.2 kg·hm~(-2),N150处理则低至115.1 kg·hm~(-2);N200和N150处理的生育期耗水量差异不显著(P0.05)。在渭北雨养农业区,春玉米在常规施N的基础上减量25%,不仅能维持作物产量,还能有效降低N_2O排放和NO_3~--N的残留。     

添加DCD对雨养区春玉米产量、 氧化亚氮排放及硝态氮残留的影响

【目的】田间条件下氮肥中添加硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)对氧化亚氮排放和硝态氮含量变化的影响尚不清楚,研究不同施氮模式对玉米产量、 氧化亚氮排放以及对土壤深层硝态氮残留和氮肥农学效率等的影响,对提高氮肥利用效率、 减少农业源温室气体排放具有重要意义。【方法】试验于2013年4月至2014年9月,在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,品种为先玉335,半覆膜种植。试验设4个处理: 传统施氮(Con)、 减量施氮(Opt)、 减量施氮+硝化抑制剂(Opt+DCD)、 不施氮(N0),定期采集土样和氧化亚氮气体,利用流动分析仪和气象色谱仪测定土壤矿质氮和氧化亚氮的含量,采用SAS软件对不同处理的产量和各个指标进行方差分析。【结果】Opt和Opt+DCD在保持产量的同时,显著影响氧化亚氮排放和硝态氮残留。Opt处理的硝态氮含量峰值降低13.7%,而Opt+DCD处理降低硝态氮峰值19.0%。其次,施氮模式还影响硝态氮峰值出现的时间: Con(190.1 mg/kg)率先出现, 其次是Opt(164.0 mg/kg)和Opt+DCD(132.9 mg/kg)。Opt显著降低了氧化亚氮的排放,降幅为29.4%,而在Opt基础上添加DCD可进一步降低氧化亚氮排放28.1%。在雨季,硝态氮含量和氧化亚氮排放随降雨而出现波动。尽管Opt降低了铵态氮峰值,但在Opt基础上,添加DCD提高了铵态氮峰值。4种施氮模式土壤剖面0100 cm和100200 cm的硝态氮残留量分别介于33.5~148.9和24.8~92.8 kg/hm2之间,平均值分别为78.5和56.4 kg/hm2。土壤剖面0200 cm的硝态氮残留量以Con最大,为225.9 kg/hm2,与Con相比,Opt和Opt+DCD的硝态氮残留量降幅分别为48.0%~59.0%、 29.4%~57.5%。Opt和Opt+DCD之间硝态氮残留差异不显著(P0.05)。【结论】不同施氮模式对玉米产量、 矿质氮和氧化亚氮的动态变化以及氮肥农学效率具有显著影响,但是Opt和Opt+DCD在施氮量减少20%的同时,不仅没有显著降低玉米产量,还进一步降低了土壤剖面硝态氮的残留量和农业源温室气体的排放。因此在黄土高原雨养农业区,添加DCD是一种科学有效的施肥管理方式。