黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO₂源、N₂O源和CH₄吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO₂累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N₂O累积排放量最高,L-P处理最低;CH₄吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-L>L-M>L-C>L-P>L-F>L-W。相关分析结果表明,CO₂、CH₄、N₂O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P<0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO₂和CH₄排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N₂O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

绿肥不同还田方式对土壤温室气体排放的影响

为探究不同绿肥在翻压和覆盖两种还田方式下引起的温室气体排放及对土壤微生物量碳氮的影响.采用室内培养试验,设置光叶苕子翻压(VB)、光叶苕子覆盖(VS)、黑麦草翻压(RB)、黑麦草覆盖(RS)和无绿肥(CK)5个处理,测定土壤CO2、N2O、CH4浓度和微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量,分析了土壤温室气体的...     

三种土地利用方式下南方高山土壤温室气体通量特征及其影响因子研究

为探讨湖北火烧坪三种土地利用方式下土壤温室气体排放的特征及其影响因子,以研究区农田、草地和天然林地为研究对象,采用野外原位静态箱-气相色谱法对其土壤温室气体通量动态变化进行监测,并对环境因子进行分析。结果表明：三种土地利用方式下土壤CO₂均表现为排放,农田土壤CH₄和N₂O表现为排放,草地表现为吸收,林地不一致;土壤含水量抑制土壤CO₂,促进土壤CH₄产生,过氧化氢酶活性与土壤CO₂和CH₄的排放具有显著相关性,有机肥的施用影响土壤N₂O的排放;全球增温潜势（Global warming potential,GWP）由大到小表现为草地 > 林地 > 农田,但草地由于生物量高光合呼吸作用强,向大气排放CO₂的总量则较低。因此,人工草地的建造有利于降低研究区土壤温室气体的排放。     

高寒灌丛土壤温室气体释放对添加不同形态氮素的响应

为探索不同形态氮素输入对青藏高原高寒灌丛土壤CO₂、N₂O和CH₄排放的影响,采集青藏高原东部金露梅高寒灌丛土壤,设置1个对照(CK)和3个添加不同形态氮素的处理(NH₄Cl,NH₄NO₃,KNO₃),在实验室恒温15℃下进行培养,分析了土壤CO₂、N₂O和CH₄的释放量以及土壤NH₄⁺,NO₃^-和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明:1)所有氮素处理抑制了高寒灌丛土壤CO₂的排放,土壤CO₂排放量与DOC浓度呈显著正相关关系;2)所有氮素处理显著增加了土壤N₂O的排放,而且以添加NO₃^--N增加的N₂O最为显著;3)高寒灌丛土壤N₂O的产生过程以反硝化作用为主;4)添加不同形态氮素对高寒灌丛土壤CH₄吸收没有显著影响。5)不同形态氮素施入后,高寒灌丛土壤温室气体全球增温潜能(GWP)顺序:KNO₃>NH₄NO₃>NH₄Cl>CK。     

壳聚糖对奶牛人工瘤胃温室气体排放的影响

研究旨在探讨添加不同水平的壳聚糖对奶牛人工瘤胃温室气体排放的影响。试验利用体外培养技术,采集健康荷斯坦奶牛的瘤胃液,以精粗比为40:60的配合饲料为发酵底物,配制人工瘤胃体外培养液。设置5个处理,每个处理6个重复。对照组不添加壳聚糖,试验组分别添加0.3%、0.6%、1.2%和2.4%的壳聚糖,体外厌氧培养24h,分别于培养时间为12和24h时,测定反应体系中CH4、CO2和N2O的产量。结果表明:1~12h,人工瘤胃中CH4的产量随壳聚糖添加剂量的升高,呈现一次线性降低趋势(P=0.074)。13~24h,随壳聚糖添加剂量的升高,各培养瓶中CH4的产量呈现显著的一次线性(P=0.05)降低。此外,人工瘤胃中CO2和N2O的产量与壳聚糖没有显著的剂量依赖关系(P0.05)。由此可见,添加适宜剂量的壳聚糖可以降低瘤胃CH4的产量,一定程度上可以缓解大气的温室效应。     

翻压紫云英对稻田土壤还原物质变化特征及温室气体排放的影响

采用室内培养试验监测紫云英翻压后土壤还原物质和温室气体的动态变化,旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及带来的环境效应提供理论依据。结果表明,翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe²⁺和Mn²⁺含量,显著降低土壤氧化还原电位(Eh)。与对照(CK)相比,翻压紫云英15000(M₁)、30000(M₂)、45000 kg·hm^-2(M₃)处理土壤还原性物质总量平均值分别增加0.34、0.80、1.16 cmol·kg^-1,土壤活性还原性物质含量平均值分别增加0.14、0.35、0.52 cmol·kg^-1,Fe²⁺含量平均值分别增加87.91、182.91、280.61 mg·kg^-1,Mn²⁺含量平均值分别增加10.12、12.77、15.73 mg·kg^-1,Eh平均值分别降低32.88、47.98、57.26 mV。还原性物质均在培养近15 d时达到高峰,M₃处理Fe²⁺含量最高超过400 mg·kg^-1,已达到水稻幼苗中毒浓度。翻压紫云英显著增加CO₂、CH₄排放,降低N₂O排放,增加了全球增温潜势(GWP)。与CK相比,M₁、M₂、M₃的CO₂排放速率平均值分别增加7.67、12.48、20.54 mg·kg^-1·d^-1,CO₂累计排放量分别增加171.63、293.42、498.45 mg·kg^-1,CH₄排放速率平均值分别增加0.04、0.09、0.21 mg·kg^-1·d^-1,CH₄累计排放量分别增加0.36、0.69、1.77 mg·kg^-1,N₂O排放速率平均值分别降低0.46、0.64、0.72 μg·kg^-1·d^-1,N₂O累计排放量分别降低10.00、13.02、14.36 μg·kg^-1,M₁、M₂、M₃的GWP平均值分别是CK的1.59、2.04、2.91倍。CO₂、N₂O排放主要集中在培养前期,CH₄排放主要集中在培养后期。还原性物质含量与CO₂、CH₄的排放呈显著正相关,与N₂O排放呈显著负相关。综上,翻压紫云英增加还原性物质含量,促使CO₂、CH₄排放,抑制N₂O排放,增加GWP。实践中翻压紫云英可增加水稻产量,探索适宜紫云英翻压量确保单位水稻产量下的GWP不增加实现增产和环境效应的双赢具有重要实践意义,但这需要通过盆栽和大田试验验证。     

夏季放牧强度对藏北草原温室气体排放的影响

高寒草原是我国青藏高原最主要的放牧草地类型之一,为了研究放牧强度对其温室气体排放的影响,在藏北紫花针茅(Stipa purpurea)草原进行不同放牧强度试验,并采用静态箱法在夏季放牧期间对不同放牧强度下CO2、CH4和N2O 3种主要的温室气体排放情况进行了测定。结果表明,高寒紫花针茅草原CO2的排放在适宜的放牧强度下随放牧强度的增加而增加,但当放牧强度继续增大至重牧水平时,CO2排放降低;放牧强度的增加会显著(P0.05)降低高寒紫花针茅草原对CH4的吸收,但不改变草原作为CH4汇的功能;轻牧对高寒紫花针茅草原N2O排放无显著影响,当放牧强度达中牧或重牧水平,N2O的排放也显著(P0.05)增加,且中牧与重牧相互之间差异显著(P0.05);以全球增温潜势折算总温室气体排放,CO2排放平均占总温室气体排放的约98%,CH4吸收和N2O的排放各只占约1%,CH4吸收与N2O的排放与放牧强度互为消长。     

水热互作对多年冻土区高寒沼泽草甸土壤温室气体排放的影响

为了探究温度和水分变化对多年冻土区高寒沼泽草甸土壤温室气体排放的影响,设置温度5,10和15℃(记作T5,T10和T15)和水分梯度75%,100%,130%土壤持水力(Water holding capacity, WHC,记作W75, W100和W130)室内交互培养实验。结果表明：各水分处理CO₂累积排放量随温度增加而增加,W75T5处理最低(818.59 mg·kg^-1),W100T15处理最高(3 420.50 mg·kg^-1);W75和W100处理CH₄累积排放量无明显规律,W130处理CH₄累计排放量随温度增加而增加;W75处理N₂O累计排放量随温度增加而降低,W100和W130处理随温度增加先增加后降低。CO₂累积排放量与微生物量碳显著负相关,与pH和过氧化氢酶显著正相关;CH₄累积排放量与电导率、脲酶显著负相关。温度、水分及其交互作用对全球增温潜势(GWP)影响显著;水热因素和土壤性质共同解释了...     

降水格局变化和放牧对草地土壤磷转化影响的研究进展

草地是重要的陆地生态系统,其植物生产力可能会受到营养元素磷的限制。植物在生长发育过程中所需的磷主要来源于土壤,磷元素在土壤中的转化及其有效性受到诸多因素的影响。放牧作为草地常见的利用方式,可以通过影响土壤理化性质、土壤微生物及植物根系分泌物等作用于土壤磷转化过程。然而,在全球降水格局变化的背景下,土壤磷形态及其有效性会如何响应放牧利用,是近些年学者关注的重点问题。本文从土壤含水量、pH、土壤磷酸酶及根系分泌物等方面,总结了降水和放牧对草地土壤磷转化的影响。未来应从自然因素和人为干扰、生物和非生物、长时间和大尺度上多角度考虑降水变化和放牧利用对草地土壤磷转化的影响,以期更好地理解草地土壤磷循环以及在降水格局变化背景下为草地恢复提供参考依据。     

作物格局、土壤耕作和水肥管理对农田杂草发生的影响及其调控机制

农田杂草的危害是阻碍农业生产快速、健康发展的主要因素之一。农田杂草的发生受到诸多自然因素的影响和人工措施的调控,而作物格局、土壤耕作和水肥管理是除施用除草剂外最基本的人工干扰措施。本文综述了作物种类和时空格局对杂草的影响,阐述了主要的作物种植模式防治杂草的效果,并比较了不同土壤耕作和水肥管理措施下杂草群落的变化,重点剖析了杂草发生的调控机制,探讨了通过作物与杂草的资源竞争、作物的他感作用及土壤种子库的变化来调控杂草发生的可能机理。综合相关研究发现,合理的轮作和间混套作表现出对田间杂草明显的抑制作用;免耕可以增加杂草的群落多样性,秸秆覆盖能降低杂草密度和生物量;施肥对杂草的影响因作物种类、施肥量和肥料类型等不同而不同,长期均衡施肥能降低杂草密度,增加杂草群落多样性;灌溉和提高自然降水利用效率能抑制旱地杂草,特定时间进行深水管理能够有效控制某些水田杂草。最后,针对目前研究和实践中的具体问题,展望了未来一段时间杂草的研究方向和应用前景。     

高寒草甸粪斑的温室气体排放

为了解生长季牦牛粪斑覆盖对高寒草甸生态系统温室气体排放的影响, 于2012年6月25日-9月24日基于添加牛粪处理定位试验, 利用静态箱-气相色谱法对高寒草甸生态系统N2O、CH4和CO2通量进行测定。结果表明, 粪斑覆盖对其生态系统N2O、CH4和CO2排放具有刺激效应, 其发生在粪斑覆盖的1―50 d, 且3类温室气体峰值出现时间各异;粪斑覆盖导致的系统温室气体排放潜势较无牛粪覆盖增加了39.2%, 其N2O、CH4和CO2的累积排放量分别为0.095、0.412、2 064 g CO2·m-2, 全球变暖潜势为2 102 g CO2·m-2。因此, 高寒草地牦牛粪斑是重要的温室气体来源之一, 在估测生态系统对气候变化的贡献中不可忽视。     

草地生态系统温室气体排放机理及影响因素

草地生态系统是陆地生态系统的主体,已成为人类活动影响较为严重的陆地生态系统之一,其温室气体排放对全球气候变化具重要影响.本研究综述了草地生态系统中主要温室气体CO2、CH4和N2O的排放机理和主要影响因素的研究进展,指出草地生态系统温室气体排放的不确定性是环境、生物和管理因素共同作用的结果.应加强草地生态系统温室气体产...     

行间生草对葡萄园土壤水分含量及贮水量变化的影响

研究葡萄园生草对土壤水分影响,可为葡萄园生草在半干旱地区的应用和推广提供理论依据。在葡萄园种植多年生白三叶草、紫花苜蓿和高羊茅,采用TRIME-FM时域反射仪对生草葡萄园0～80 cm土层进行土壤水分定位观测,采用环刀法对0～60 cm土层土壤物理性状进行测定。结果表明,生草可改善葡萄园土壤物理性状,使0～60 cm土壤容重平均降低8.5%～9.8%,总孔隙度提高11.5%～13.9%。在不同降水年份,葡萄园行间生草均使土壤含水量降低,在2006及2007年,生草使0～80 cm土层土壤含水量平均降低幅度分别为2.3%～7.5%及10.7%～15.9%,在冬季贮水量不足、春季干旱的年份土壤含水量降低幅度较大。生草种类不同,对土壤贮水量及增减量的影响存在差异,紫花苜蓿区土壤贮水量较低。     

青藏高原高寒湿地温室气体释放对水位变化的响应

为了探究水位变化对青藏高原高寒湿地温室气体释放的影响,以高原东部若尔盖典型高寒湿地为研究对象,采用“中型实验生态系”的技术手段,研究了两种不同水位情形 [稳定水位(SW,0 cm)和波动水位(DW,从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm)] 对高寒湿地二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)三种温室气体释放的影响。结果表明,1)高寒湿地水位变化对土壤(0~10 cm)可溶性有机碳(DOC)没有显著影响;水位从0 cm下降到45 cm,再复原到0 cm,对铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)的转化起到了促进作用;2)水位变化对高寒湿地CO₂释放影响不显著,SW和DW处理下CO₂累积释放量分别为235.2和209.7 g/m²;3)水位变化对CH₄释放有显著影响,CH₄累积释放量从SW处理的1.79 g/m²下降到DW处理的0.86 g/m²,下降了52.18%;4)水位波动处理抑制了N₂O的释放,其在SW和DW条件下的累积释放量分别是6.72和-7.36 mg/m²;5)高寒湿地土壤温度在10 ℃以上,CO₂和CH₄释放量与其呈显著正相关性,水位下降提高了CO₂和CH₄释放与温度的拟合度。     

不同下垫面每次降雨水土流失特征及影响因素分析

研究了不同下垫面每次降雨产流产沙特征及其与降雨、降雨前期条件的内在关系。结果表明,百喜草覆盖和敷盖处理的产流产沙均远小于对照处理,相对对照处理,减水率在95%以上,减沙率在99.9%以上。影响百喜草覆盖和敷盖处理产流、产沙的最主要因素为降雨量,其次为降雨历时。同时,在影响百喜草覆盖和敷盖处理产沙因素中,产流影响显得更密切,也更直接。而对于对照处理,影响产流、产沙的最主要因素为降雨量和降雨强度,而且降雨量主要影响产流,降雨强度则主要影响产沙。     

Effects of intensification of pastoral farming on greenhouse gas emissions in New Zealand

Abstract

AIMS: The aims of this cross-sectional study were to investigate the herd and cow-level prevalence of bovine digital dermatitis (BDD) in dairy farms in the northern Taranaki region of New Zealand, and to identify whether there was any spatial clustering of herds with the disease.

METHODS: A survey of 224 dairy farms in the northern Taranaki region of New Zealand was undertaken from September 2014 to February 2015. Following training in robust criteria to confirm BDD visually, a technician inspected the rear feet of every milking cow on the farms during milking. The identity of cows with lesions and the feet involved were recorded. The proportion of cows affected among the inspected population (cow-level prevalence), the proportion of a herd affected (farm-level prevalence), and proportion of farms with ≥1 cow with lesions, were calculated. A bivariate K function analysis was then used to assess whether farms with ≥1 cow with lesions were clustered, after accounting for the distribution of the farms involved in the study.

RESULTS: Bovine digital dermatitis lesions were observed on 143/224 (63.8 (95% CI=57.5–70.1)%) farms. Within-farm prevalence was 0% on 81 (36.2%) farms, between >0 and <3% on 120 (53.5%) farms, with a maximum prevalence of 12.7% on one farm. Overall, cow-level prevalence was 707/60,455 (1.2 (95% CI=0.9–3.0)%), and on affected farms was 707/41,116 (1.7 (95% CI=1.4–2.1)%). In affected cows, 268/707 (37.9%) had a lesion on left foot only, 262/707 (37.1%) on the right foot only and 177/707 (25.0%) on both feet. The K function analysis showed no evidence of clustering of farms with BDD.

CONCLUSIONS: Bovine digital dermatitis was widespread among the survey farms, but there was no evidence that there was any clustering of herds with BDD. The cow-level prevalence on affected farms was much lower than reported elsewhere.

CLINICAL RELEVANCE: Although the prevalence at the cow level was low, if these data are representative of other regions of New Zealand, BDD could easily become a major problem on dairy farms in New Zealand, as has been observed in other countries.     

果园自然生草覆盖对土壤理化性状及大桃产量和品质的影响

果园传统的清耕管理方式劳动强度大,土壤保水、保肥能力低,肥料投入成本高,而且造成冬春季节土壤裸露,易发生风沙扬尘。果园自然生草覆盖技术能够增加土壤有机质含量,改善土壤理化性质;减少土壤水分蒸发,提高果园蓄水保墒及抗旱能力;有利于天敌繁育,减少农药用量;提高大桃品质;省工、省力,降低成本,提高效益;具有良好的景观效应,减少环境污染,抑制大气扬尘。通过对北京平谷区桃园自然生草覆盖技术的调查,结果表明：果园自然生草覆盖后能够增加土壤有机质含量,增加幅度为10.4%～38.1%;能够提高大桃产量与品质,单果质量提高2.8%～5.4%,可溶性固形物增加0.65%～1.35%。