河北省农作物生产投入品碳排放变化特征

基于2010-2018年河北省农资投入、农作物产量、耕地面积和农作物播种面积等统计数据,计算河北省农作物生产投入品碳排放,分析河北省农作物生产投入品碳排放的动态变化和不同投入品碳排放所占比例,为农业生产节能减排,实现低碳农业提供理论依据。结果表明,2010-2018年河北省农作物生产投入品碳排放以2015年为转折点,呈现先上升后下降的趋势。研究期内河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量分别为2219万～2674万tCO₂eq、0.21～0.30tCO₂eq·t^-1和3.40～4.10tCO₂eq·hm^-2。2018年河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量最低,分别比最高值降低17.0%、30.0%和17.0%。化肥、农药、农膜、柴油和灌溉用电9a平均碳排放量占比分别为38.6%、2.1%、11.5%、34.7%和13.1%。化肥和柴油是最主要的农业碳排放源,占比均在30%以上。农作物生产投入品碳排放的动态变化受国家政策影响...     

华北平原潮土区粮田氮淋失阻控措施及效果分析

华北平原潮土区是我国重要的粮食主产区,改革开放40多年来该区农业经历了以高水肥投入为主要特征的集约化进程,相应的氮淋失导致的面源污染自20世纪90年代以来不断加剧。本研究针对华北平原潮土为主要类型的粮田,对过去40多年间主要研究文献进行全面分析,梳理氮肥和水分投入与氮淋失之间的定量关系,比较主要农田管理措施对氮淋失的阻控效果及其机理,以期为我国农业面源污染提供决策支持。研究发现,氮肥和灌溉是影响华北平原潮土区粮田氮淋失的主要因素,其中氮淋失与氮盈余量之间呈指数关系,比与施氮量的指数关系更显著。基于机器学习的随机森林回归模型能够考虑包括施肥、灌溉、土壤条件和气象等多因素对氮淋失的影响,未来在定量预测中有较好前景。同等氮肥投入条件下,由于氮供应与作物吸收契合度高,有机无机配施能显著降低氮淋失。以缓控释肥、尿酶和硝化抑制剂为代表的肥料增效剂可以降低约1/3的氮淋失,值得重点推广应用。秸秆还田可以实现包括提高土壤有机物和微生物氮库、增加无机氮缓冲容量等综合效益,有利于降低氮淋失风险(降低比例达10%),但免耕的阻控效应较低且呈现较大不确定性。调整种植制度、休耕、间作套种和种植填闲作物等措施会影响粮食产量,推广过程中应慎重。氮淋失的阻控效果更多受到社会、经济和政策等因素的影响,今后应采取包括生态补偿等手段发挥农民主动性,从政策和法律法规层面创造实施氮淋失阻控措施的社会环境。     

不同商品发酵菌剂对牛粪堆肥微生物群落的影响

为探究不同市售发酵菌剂对堆肥微生物群落结构的影响,以牛粪为堆肥原料,采用传统堆肥方法和高通量测序技术,添加4种不同商品发酵菌剂进行高温发酵,分析堆肥过程中温度的变化规律和堆肥结束后真菌、细菌、放线菌群落的结构特征。结果表明,添加4种发酵菌剂均可以有效提高堆肥温度,其中菌剂C处理组的堆肥温度增速最快且高温持续时间最长,在堆肥3 d时,堆肥温度达到54℃,整个堆肥过程的平均温度较对照组增加了6.33℃,明显促进了牛粪发酵的进程。通过α多样性、样本层级聚类分析和距离热图分析发现,牛粪堆肥的真菌群落中子囊菌门占主导地位,相对丰度达59.36%;曲霉菌属、毕赤酵母属、马拉色霉菌属、链格孢菌属、镰刀菌属为优势属;与对照组相比,添加4种发酵菌剂均显著降低了堆肥中节担菌属的相对丰度,也在一定程度上降低了堆肥的细菌、放线菌群落中厚壁菌门、拟杆菌门的相对丰度,以菌剂C的效果最佳,其相对丰度约显著下降了14百分点,有效降低了堆肥过程中甲烷排放的风险。     

有机物料投入对中国农田土壤有机碳含量影响的整合分析

土壤有机碳含量是土壤肥力的重要标志,有机物料添加对于提升土壤有机碳含量具有重要作用。但是不同自然条件和农艺措施下有机物料添加对土壤有机碳含量的系统性影响尚不明确。研究搜集了国内外公开发表的相关文献数据,并建立了有机物料投入下农田土壤有机碳变化的数据库。运用整合(Meta)分析方法定量分析有机物料投入对表层土壤有机碳含量影响的综合效应,进而量化分析自然因素和人为因素对表层土壤有机碳含量的影响。研究结果表明,与不施肥相比,施用有机物料可以显著增加表层土壤有机碳41.9%。不同区域、土壤质地、土壤pH、初始有机碳含量、碳投入量、有机物料类型、施用有机物料时间和种植制度条件下,施用有机物料对表层土壤有机碳含量的影响均存在显著差异。在华北地区有机碳的增加率最大(58.3%),且显著高于东北地区(31.5%)和西北地区(32.1%);黏土(48.2%)和壤土(41.7%)有机碳增加率均显著高于砂土(25.0%);碱性土壤(50.9%)有机碳增加率显著高于酸性土壤(29.4%);土壤初始有机碳含量<6 g/kg的土壤有机碳增加率(90.3%)显著高于土壤初始有机碳含量6～12和>12 g/kg的土壤有机碳增加率(37.5%和38.2%);累计碳投入量>100 Mg/hm²时土壤有机碳增加率(87.8%)显著大于累计碳投入量<50和50～100 Mg/hm²(15.6%和36.7%);施用粪肥土壤有机碳增加率(46.5%)显著高于施用秸秆(33.6%);施用有机物料时间<10年的土壤有机碳增加率(16.6%)显著低于施用有机物料10～20和>20年(47.0%和52.2%);种植制度为一年两熟时施用有机物料土壤有机碳增加率(47.8%)显著高于种植制度为一年一熟(32.4%)。综上,施用有机物料对提升土壤有机碳含量具有重要意义。提升土壤有机碳含量需要考虑不同区域特点,加大单季有机物料用量,坚持长期施用有机物料以及秸秆还田和施用粪肥相结合是提升土壤有机碳的最重要措施。     

不同植物对污水净化效果研究

以菖蒲、鸢尾、芦苇、香蒲等4种植物为试材,比较了4种植物在不同时期对污水中NH4+-N和全磷(total phosphorus,TP)的净化效果,分析了植物不同部位试验前后生物量及氮磷含量的变化,探讨了影响植物净化效率的因素。结果表明:植物在快速生长时期的净化效率高于稳定时期的净化效率。4种植物对污水中NH4+-N的最大去除率表现为香蒲鸢尾菖蒲芦苇,去除率分别为98.3%、98.2%、97.7%、96.8%,对污水中TP的最大去除率表现为香蒲菖蒲鸢尾芦苇,去除率分别为96.7%、96.4%、95.9%、95.2%。植物对污水中NH4+-N和TP的去除率与植物地下部的生物量有关,地下部生物量大植物吸收的氮磷多,植物的去除率高。     

引入豆角的轮作模式对设施土壤硝态氮淋失的影响

为研究引入豆角的轮作模式对设施土壤硝态氮淋失的影响及机理,2018—2020年采用田间定位试验对比番茄-甜瓜、豆角-甜瓜、番茄-豆角3种轮作模式下设施土壤硝态氮淋失量的变化特征,并探讨驱动硝态氮淋失差异的关键因子.结果表明,相对于传统番茄-甜瓜轮作,引入豆角的轮作模式显著降低硝态氮淋失,其中,番茄-豆角轮作2a总硝态氮...     

木醋液酸化处理对奶牛场原水贮存过程中氨挥发的影响

为减少奶牛场原水贮存过程中氨气排放引起的二次污染，采用木醋液作为酸化剂对牛场原水进行酸化处理，探究酸化处理对牛场原水贮存过程中氨气排放特征及理化性质的影响。将原水溶液初始pH值调为7.0 (T1)和6.3 (T2),同时设置对照处理(CK),用通气法对氨挥发进行监测。结果表明，3组处理原水pH值在贮存过程中上升并最终均呈碱性，试验结束时分别达到了8.43、8.24和7.99。贮存过程中原水溶液温度始终与室温保持一致，温度变化范围在24℃～33℃。酸化处理能明显降低原水贮存过程中的氨挥发通量和氨挥发总量，且氨挥发通量和pH值呈显著正相关性(p<0.01)。CK、T1、T2在整个贮存周期内的平均氨挥发通量分别为1338、1025和618 mg·m^-2d^-1,T1、T2分别下降了23.4%和53.8%。不同处理原水贮存过程中氨挥发的变化规律相同，在贮存前15天氨挥发呈波动上升趋势，在16～18天开始下降随后上升直到贮存结束，前期氨挥发波动上升的变化趋势受pH值和温度的共同影响，后期先下降后上升的趋势受温度影响。贮存周期内氨挥发总量分别为26....     

设施蔬菜土壤丛枝菌根真菌多样性及群落构建的季相变化

摘 要：为研究设施生态系统丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza, AM）真菌群落变化的关键驱动过程，采集设施番茄不同生长季（休耕、花期、果期）土壤样品，利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析AM真菌物种和谱系多样性及群落结构变化特征，并结合群落谱系分析方法探讨不同生长季随机性过程和确定性过程之间的相对贡献。结果表明，不同生长季AM真菌的物种多样性和谱系多样性均发生显著改变：相比于休耕期，番茄生育期（花期、果期）土壤中AM真菌丰富度、Shannon多样性、Pielou均匀度、谱系多样性（PD）和平均成对谱系距离（MPD）分别显著下降了42.82%~59.18%、43.25%~48.31%、17.46%~25.40%、57.14%~67.86%和50.00%；除球囊霉属相对多度显著增加，近明球囊霉属和类球囊霉属相对多度均显著下降，原囊霉属相对多度先增加后降低。置换多元方差分析（PERMANOVA）和非度量多维度分析（NMDS）结果表明休耕期基于物种组成和谱系组成的AM真菌群落结构显著差别于番茄生育期，但花期和果期之间差异不显著。谱系分析结果显示，休耕期净亲缘关系指数NRI=0，表明AM真菌在谱系结构上是随机的，花期和果期NRI>0，表明谱系聚集，暗示了AM真菌群落构建由随机性过程主导向确定性过程主导的转变，中性群落模型（NCM）结果也支持该推断。Mantel检验结果显示，土壤pH、养分（有机碳、全量氮磷钾和有效磷）、盐分含量以及土壤温湿度作为确定性因素显著影响AM真菌群落的季相变化。综上所述，设施生态系统高集约化生产方式促进了AM真菌群落构建从随机性过程主导向确定性过程主导转变，导致多样性降低和群落结构变化，研究结果对揭示设施蔬菜栽培条件引起的土壤质量退化及其过程中的微生物组演变规律具有重要意义。