艾比湖地区棉田、撂荒地生长季土壤呼吸研究

【目的】定量确定干旱区农田撂荒前后土壤CO_2通量的变化,旨在探讨干旱区土地利用变化对生长季碳循环过程的影响,进一步探究研究区土壤呼吸的调控机制,为研究区碳循环模型的建立提供理论描述和数据支持。【方法】采用LI-8100土壤CO_2排放通量全自动测量系统,测定艾比湖地区农田生态系统中棉田及撂荒地生长季(2010年7月和9月)的土壤呼吸,并分析水热因子对土壤呼吸的影响。【结果】棉田和撂荒地具有不同的昼夜变化动态,棉田呈单峰或双峰曲线,撂荒地则均呈单峰曲线,土壤呼吸速率峰值多出现在13:00左右,夏季土壤呼吸速率显著高于秋季(P<0.05);3 a撂荒地(7.090μmol/m~2·s)>50 a棉田(5.872μmol/m~2·s)>9 a棉田(4.612μmol/m~2·s)>7 a撂荒地(1.338μmol/m~2·s),表明耕作土地撂荒一定时间后土壤会起到固定碳的作用;棉田、撂荒地土壤呼吸速率与各层土壤含水量之间均不存在显著关系,与空气相对湿度多呈负相关;近地面气温和5 cm土壤温度对棉田、撂荒地土壤呼吸日变化的影响最大;气温、土壤温度、空气相对湿度共同影响了土壤呼吸速率,综合考虑水分、温度因素可以解释棉田、撂荒地土壤呼吸速率变化的30.50%和86.70%,这比单独考虑水分或温度对土壤呼吸速率变化的解释度都高。【结论】棉田和撂荒地土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05),撂荒地土壤呼吸对温度的敏感性高于棉田(两者分别为1.971和0.989),水分、温度是影响生长季棉田和撂荒地土壤呼吸速率变化最主要的环境因子。     

稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对稻季CH_4排放的影响

【目的】研究稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放的影响,为长江下游稻麦两熟制农田温室气体减排提供对策。【方法】采用裂区设计,利用静态暗箱-气相色谱法研究麦季土壤耕作方式(免耕、旋耕和翻耕)和稻季土壤耕作方式(旋耕和翻耕)对水稻生长季CH4排放的影响。【结果】稻麦两熟制农田不同土壤耕作方式下水稻生长季CH4排放呈先升高后降低的变化趋势,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为64.73%—86.84%。水稻生长季CH4排放总量麦季免耕极显著高于麦季旋耕和麦季翻耕,平均增加53%和24%;稻季翻耕较稻季旋耕平均增加CH4排放量10%,差异达显著水平。不同土壤耕作处理稻季CH4排放总量为:麦季免耕+稻季翻耕麦季免耕+稻季旋耕麦季翻耕+稻季翻耕麦季翻耕+稻季旋耕麦季旋耕+稻季翻耕麦季旋耕+稻季旋耕,"单位产量的CH4排放量"表现趋势相同。水稻生长期内CH4排放通量的季节变化和土壤Eh呈极显著负相关,CH4排放总量与0—5cm耕层土壤有机质含量呈极显著正相关。【结论】麦季土壤耕作方式和稻季土壤耕作方式对水稻生长季CH4排放总量有显著或极显著影响,在长江下游稻麦两熟制农田采用周年旋耕措施能有效减少水稻生长季CH4的排放。     

艾比湖地区荒漠草地、胡杨林地土壤甲烷排放日变化规律及其环境影响因子研究

[目的]定量分析艾比湖地区荒漠草地和胡杨林地土壤甲烷排放通量的日变化,探讨影响土壤CH4排放的主要环境因子,为该地区环境因子对荒漠生态系统土壤CH4排放的影响提供一定的数据支持.[方法]采用静态暗箱法结合Li-7 700快速CH4分析仪测定荒漠草地和胡杨林地土壤生长季的甲烷排放通量,同步进行气温、风速、大气相对湿度等环境因子的观测.[结果]观测期内荒漠草地的平均通量为2.19μg/(m2·s),最大值为48.96 μg/(m2·s),最小值为-38.58 μg/(m2·s);胡杨林地的平均通量为-0.96μg/(m2·s),最大值为36.15 μg/(m2·s),最小值为-16.82 μg/(m2·s).荒漠草地CH4排放具有较明显的昼夜变化,呈双峰曲线;胡杨林地则不明显.荒漠草地、胡杨林地土壤CH4通量排放与不同深度土壤温度之间没有固定的关系.荒漠草地甲烷通量与不同深度土壤温度的相关性高于胡杨林地,且呈极显著相关(P＜0.01),而地表温度与甲烷通量相关性不强;大气相对湿度和风速与甲烷通量日变化之间相关均不显著.[结论]观测时间内的甲烷排放通量几乎为负通量,表明土壤以吸收CH4为主,故荒漠草地和胡杨林地均是甲烷的吸收汇.     

连作棉田土壤养分变化规律研究

棉花是新疆的主导产业,是农民增收的重要来源。经过几十年的发展,新疆已建成全国最大的优质商品棉基地,实现了植棉区域化、布局专业化生产。2009年,新疆棉花播种面积达140．9万hm^2,棉花总产达252．7万吨,棉花总产占全国的40％,棉花单产已连续17年位居全国之首。     

三江平原毛果苔草沼泽不同生长阶段CH4排放的日变化规律研究

利用静态暗箱/气相色谱法对三江平原毛果苔草沼泽4个生长阶段(开花期、果熟期、果后营养期和枯萎期)进行CH4排放通量的日变化观测实验。结果表明,毛果苔草沼泽这4个生长阶段CH4排放通量的日变化规律不一致,开花期时表现为无明显规律,果熟期、果后营养期和枯萎期时其变化均为单峰曲线,峰值分别出现在9时、19时和13时。CH4排放通量的日变化与温度的相关性不明显。对比各生长阶段CH4的日平均通量值发现,果熟期和果后营养期CH4日均通量大,而开花期和枯萎期的日均通量明显减小。从整个生长季来看,CH4排放通量的日变化与气温、水温、5cm地温、10cm地温、15cm地温和20cm地温均呈极显著的正相关关系。温度是影响CH4排放通量变化的主要因素。     

三江平原湿地土壤CO2和CH4排放的初步研究

在三江平原选择 3种不同类型的湿地永久积水的漂筏苔草沼泽、季节性积水的小叶章草甸和无积水的恢复湿地.从 2002年 7月到 10月对漂筏苔草沼泽进行了土壤碳排放的观测, 2002年 8月中旬至 10月对小叶章草甸和恢复湿地进行了土壤碳排放的观测.观测结果表明,不同湿地类型下土壤 CO2和 CH4排放具有明显的差异,同段时期内 (2002年 8月中旬到 10月底 )土壤 CH4排放通量为小叶章草甸 (14.3 mg· m-2· h-1)>漂筏苔草沼泽 (7.9 mg· m-2· h-1)>恢复湿地 (-0.015 mg· m-2· h-1), CO2排放速率表现为小叶章草甸 (384.9 mg· m-2· h-1)>恢复湿地 (345.6 mg· m-2 · h-1)>漂筏苔草沼泽 (117.6 mg· m-2· h-1).温度是导致漂筏苔草沼泽和小叶章草甸土壤 CO2和 CH4的排放季节变化的主要驱动因子,也是恢复湿地土壤 CO2排放季节变化的主要驱动因子,但对其 CH4氧化吸收影响不明显.地表积水深度与漂筏苔草沼泽以及小叶章草甸土壤 CO2和 CH4排放均呈负相关,温度和积水深度的综合作用决定了漂筏苔草沼泽和小叶章草甸土壤 CO2和 CH4排放的季节变化特征.     

典型岩溶丘陵区生长季土壤CO2、CH4 通量研究

我国西南岩溶丘陵区生长季漫长,而土壤表面CO_2、CH_4通量受地表植被覆盖的影响较大。为探究岩溶丘陵区生长季有植被覆盖(有草)和无植被覆盖(无草)的土壤表面CO_2、CH_4通量及其日变化特征,采用静态箱-气相色谱法对重庆市南川岩溶丘陵区土壤表面CO_2、CH_4通量进行观测,结合土壤温、湿度进行研究。结果表明:岩溶丘陵区土壤表面在生长季表现为CO_2源、CH_4汇,有草的土壤表面CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,CH_4通量则无明显差别,说明在生长季地表植被覆盖是影响土壤CO_2通量的重要因素,而植被覆盖对土壤CH_4通量无显著影响,土壤表面有草和无草的CO_2通量分别为552、352 mg/m2·h,CH_4通量分别为-80、-75μg/m2·h(生长季6个月平均值)。在生长季日变化尺度上,土壤也表现为CO_2源、CH_4汇,有草土壤表面的CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,且二者的变化特征一致,CH_4通量受到植被覆盖的影响较小;生长季土壤CO_2、CH_4通量受土壤温、湿度的共同影响,其中土壤CO_2通量与土壤温度呈正相关关系,即土壤温度升高会促进土壤CO_2通量的提高,而土壤CH_4通量与土壤温度无相关关系,即土壤温度对土壤CH_4通量无显著影响;由于生长季土壤湿度变化较土壤温度小,因此土壤湿度对土壤CO_2、CH_4通量的影响较土壤温度小。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田+化肥处理(稻草处理)CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪+化肥处理(猪粪处理)分别增加326.4%(P<0.05)和211.7%(P<0.05),鸡粪+化肥处理(鸡粪处理)比化肥和猪粪处理分别增加140.4%(P<0.05)和75.7%(P<0.05)。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势(GWP)为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

不同连作年限棉田土壤理化性质及微生物区系变化规律研究

于2007年以不同连作年限棉田为研究对象,研究分析连作5 a、8 a、12 a年和15 a棉田土壤容重、土壤氮、磷、钾养分及微生物区系的变化规律,以揭示长期连作造成棉田减产的主要因素。研究结果表明：在棉农自主经营管理条件下,棉田土壤容重并未随着连作年限的增加呈现有规律的变化。随着连作年限的增加土壤速效磷、全氮、全钾含量均呈下降趋势,土壤有机质以及土壤速效钾含量则是连作8 a之后随着连作年限的增加呈下降趋势。随着连作年限的增加,棉田土壤微生物总量呈明显的下降趋势,连作8 a、12 a、15 a棉田的土壤微生物总数平均值分别比连作5 a的下降了40.1%、46.7%、52.4%,而且微生物菌群结构也发生了变化,总体表现为细菌和放线菌数量减少,真菌数量增加的发展态势。     

马占相思人工林土壤温室气体排放日变化规律研究

【目的】探索马占相思Acacia mangium人工林土壤温室气体排放日变化规律,确定最佳观测时间。【方法】采用静态箱-气相色谱法,对华南地区马占相思人工纯林土壤3种温室气体CO_2、CH_4、N_2O通量进行连续观测。【结果】马占相思人工林土壤3种温室气体具有明显的日变化特征,马占相思人工林土壤为CO2和N2O的排放源及CH_4的吸收汇,其通量日变化幅度分别为:401.33~555.59 mg·m~(-2)·h~(-1)、24.50~34.72μg·m~(-2)·h~(-1)和-10.96~-41.88μg·m~(-2)·h~(-1)。地表CO_2、CH_4通量和5 cm深土壤温度呈极显著(P0.01)或显著(P0.05)相关,地表N_2O通量同温度的相关性不显著。【结论】通过对矫正系数分析,综合考虑3种温室气体以及取样的可操作性,华南地区马占相思人工林雨季的最佳观测时间为09:00时左右。     

南疆滴灌棉田休闲期土壤入渗特性研究

【目的】南疆塔里木盆地是生态环境极其脆弱的极端干旱内陆河流域,是中国主要优质棉生产基地,覆膜及滴灌等节水灌溉技术的发展缓解了棉花生育期水资源短缺矛盾,但冬春灌定额较高。探索膜下滴灌棉田不同地表覆盖模式和冬灌定额对春季休闲期土壤入渗特性的影响,为合理确定春灌定额和提高灌水效率提供依据。【方法】利用双环定水头土壤入渗仪进行土壤入渗试验,设计灌溉方式为冬灌定额200 mm和免冬灌两种;地表覆盖方式分为裸地（冬灌前拔掉棉秆、揭去残膜）、留秆（冬灌时棉秆不拔除,棉秆及残膜留在地里）和玉米秸秆覆盖（冬灌后在留秆棉田覆盖长度5-10 cm、厚度5 cm的玉米秸秆）3种,合计6个处理。比较各处理土壤入渗特性、模型模拟土壤入渗过程、分析土壤入渗影响因素。【结果】冬灌可降低土壤初始入渗速率、稳定入渗率和累计入渗量,冬灌裸地、留秆和秸秆覆盖初始入渗率比免冬灌裸地、留秆和秸秆覆盖减少22.51%、21.49%和12.94%;稳定入渗率分别减少75.86%、27.27%和42.86%;累计入渗量分别减少61.98%、22.18%和29.31%,（免）冬灌秸秆覆盖初始入渗率比裸地和留秆分别减少14.74%、15.20%和4.20%、5.96%;（免）冬灌稳定入渗速率和累计入渗量为裸地＞秸秆覆盖＞留杆处理,稳定入渗率（免）冬灌裸地分别是秸秆覆盖和留秆的2.96、4.39倍和1.25、1.46倍,累计入渗量免冬灌裸地最大,为免冬灌秸秆覆盖的2.13倍、免冬灌留秆的2.39倍、冬灌裸地2.63倍、冬灌秸秆覆盖3.01倍和冬灌留秆3.07倍。免冬灌裸地入渗速率衰减速度最慢,冬灌裸地入渗速率衰减速度最快。通过对决定系数和均方根误差的分析,通用经验模型和 Kostiakov模型能较好模拟各处理土壤入渗过程,Horton模型次之,Philip模型拟合较差。相关分析表明,土壤初始入渗率、稳定入渗率和累计入渗量与土壤初始含水量和土壤干容重成负相关关系,而与土壤温度和土壤总孔隙度成正相关关系。土壤浅层初始含水量较深层初始含水量对土壤入渗参数影响明显。初始入渗率与0-10 cm土壤初始含水量、土壤温度、土壤容重、土壤孔隙度成显著相关关系,稳定入渗率和累计入渗量与0-10 cm土壤初始含水量、土壤容重、土壤孔隙度成显著相关关系。【结论】南疆滴灌棉田冬季休闲期通过地表覆盖和灌水可降低春季土壤入渗性能,有利于减少春季灌水定额,提高灌水效率。     

沼泽湿地生态系统CO2、CH4和N2O排放通量的相互关系研究

利用静态暗箱/气相色谱法连续两个生长季(2003 -2004年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测.结果表明:两种类型湿地的生长季均为温室气体的排放源,三种温室气体排放通量之间的关系是,CO2和CH4、CO2和N2O、CH4和N2O排放通量之间均为正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同年份而异.表明它们之间的相互关系受湿地类型以及环境因素的影响,本研究结果迸一步证明了植物在沼泽湿地温室气体排放中的关键性作用.     

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为了弄清喀斯特地区撂荒地植被变化对土壤节肢动物的影响,采用手捡法和干漏斗法(Tullgren法)对贵州省黔南州不同撂荒地土壤节肢动物进行调查.结果表明:在撂荒地共获得土壤节肢动物465只,隶属4纲12目37科38属,林地撂荒地优势类群为多奥甲螨属(Multioppia),草地撂荒地优势类群为管蓟马科(Phlaeothripidae)和缰板鳃甲螨属(Chamobates).草地撂荒地土壤节肢动物类群数和个体密度垂直分布表聚性明显,林地撂荒地表聚性不明显.土壤节肢动物类群数、个体密度、Shannon-wiener多样性指数和DG指数均以草地撂荒地高于林地撂荒地,但均无显著空间差异(P＞0.05).在各功能群中,杂食性土壤节肢动物所占比例最高,捕食性最低,但空间上的差异不明显(P＞0.05).在10年恢复时间内,喀斯特撂荒地植被演替方向明显影响土壤节肢动物的群落组成,但对土壤节肢动物多样性影响不明显.     

不同灌溉模式和施氮量条件下稻田甲烷排放及其与有机碳组分关系

通过田间试验,研究不同灌溉模式和施氮量下早晚稻不同生育期土壤有机碳(SOC)和易氧化有机碳(LOC)含量、微生物量碳(MBC)和甲烷氧化菌(MOB)数量的变化,以及水稻生育期内稻田甲烷排放通量变化情况,并分析当日稻田甲烷排放通量与土壤SOC、LOC、MBC和MOB的关系,以期获得稻田甲烷减排的灌溉模式和施氮量。两季试验均设3种灌溉模式,即常规灌溉(C)、"薄浅湿晒"灌溉(T)和干湿交替灌溉(D);2种施氮量,即120 kg·hm~(-2)(N1)和150 kg·hm~(-2)(N2)。结果表明,N1时D模式土壤SOC含量在晚稻乳熟期和早稻孕穗期较高,N2时早、晚稻4个时期SOC含量均以D模式最高;早晚稻土壤LOC含量以D模式较低,土壤MOB数量均以C模式较低,而MBC则以C模式较高。N2处理稻田MOB、SOC、LOC和MBC含量均高于N1处理。稻田甲烷排放量在分蘖期和乳熟期较高,而在孕穗期和成熟期较低。D模式早、晚稻全生育期甲烷排放通量和累计排放量均显著低于T和C模式,而N2处理这些指标均高于N1。稻田甲烷排放通量受土壤MOB、LOC和MBC的直接影响和SOC含量的间接影响,在干湿交替模式和施氮量120 kg·hm~(-2)下稻田甲烷排放量最低。     

土壤 Eh 和温度对稻田甲烷排放季节变化的影响

通过温室盆栽试验研究了土壤Ｅｈ和温度对稻田甲烷（ＣＨ４）排放季节变化的影响。结果表明,当水稻生长期土壤Ｅｈ处于适宜ＣＨ４产生的水平时,土壤Ｅｈ对ＣＨ４排放季节变化没有显著影响,这时土壤温度却显著影响ＣＨ４排放季节变化;当水稻生长期相当一段时间土壤Ｅｈ处于抑制ＣＨ４产生的水平时,土壤Ｅｈ的季节变化与ＣＨ４排放季节变化间存在显著相关性,而土壤温度却没有。     

不同稻草还田模式下双季稻田周年CH4排放特征及温室效应

采用静态箱-气相色谱法对南方双季稻田稻季无草翻耕冬季休闲(CK)、周年稻草焚烧还田翻耕(BST)、稻季稻草覆盖免耕冬季高桩(SNTH)、稻季稻草覆盖免耕冬季翻埋(SNTB)和稻季稻草翻耕还田冬季稻草翻埋(STB)5种稻草还田模式下双季稻田周年CH4排放进行观测,分析双季稻田周年CH4排放特征及其温室效应,旨在探索双季稻田CH4减排最佳的稻草还田方式及土壤耕作调控技术模式。结果表明:早、晚稻季CH4排放总量分别占全年CH4排放总量的43.9%和52.1%,冬闲季CH4排放比例很小,仅为4.0%;稻草还田显著增加了周年CH4排放总量(P<0.05),增加幅度为25.9%~92.8%(P<0.05),与STB处理相比,SNTH处理和SNTB处理均能显著降低CH4排放(P<0.05);不同稻草还田处理周年CH4温室效应大小顺序为:STB>BST>SNTB>SNTH>CK。可以看出,双季稻田稻季稻草覆盖免耕还田、冬季翻埋稻草还田或留桩还田能显著减缓因稻草直接还田CH4排放引起的温室效应,在南方双季稻区是一项可行的CH4周年减排的稻草还田调控技术模式。     

棉花秸秆还田对棉花生长和土壤的影响研究进展

为了明确棉花秸秆还田对棉花植株生长和土壤的影响,本研究通过整合分析前人研究,总结发现棉花秸秆还田可以促进棉花生长、提高棉花产量、改善土壤物理性质、提高土壤中营养元素和有机质的含量、增加土壤微生数量、促进土壤细菌的活性和酶的活性。此外,秸秆还田目前还存在一些问题,如：哪种还田方式更为高效、适宜的还田时间、还田量及如何预防还田带来的毒害问题等。最后,本研究针对现存问题提出了相应建议,以期为棉花秸秆还田高效利用和棉花产业绿色可持续发展提供理论支持。     

水稻品种对稻田CH4和N2O排放的影响

稻田被认为是温室气体甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的重要排放源,推广种植较少温室气体排放的水稻品种是控制稻田温室气体排放的有效措施之一。选取在太湖流域推广种植较多的16个品种为对象,通过研究其CH₄和N₂O排放情况,筛选出该区域内最适宜种植的较低温室气体排放的品种。研究结果表明,水稻的产量与CH₄排放量存在显著的线性正相关关系。在常规灌溉条件下,不管是常规品种还是杂交品种,粳稻的CH₄、N₂O累积排放量和产量都要高于籼稻。与常规品种(粳稻或籼稻)相比,杂交品种的CH₄累积排放量和产量相对较高,但N₂O累积排放量相对较低。常规粳稻中的早玉香粳和秀水134、杂交粳稻中的花优14、秋优金丰和甬优9号以及杂交籼稻中的旱优113、天优华占均具有较高的产量和较低的温室气体排放强度,有较大的推广种植价值。早玉香粳、旱优8号和旱优113为节水抗旱稻,它们在水分缺少的环境下可能会表现出更大的优势。     

添加不同喷雾助剂对早熟棉区除草剂减量增效的影响

[目的]研究除草剂中添加喷雾助剂对其减量增效影响,为减少田间除草剂用量提供理论支撑.[方法]采用田间小区试验,土壤处理除草剂50％丙炔氟草胺WP和33％二甲戊灵EC的用量分别减少20％、30％后,分别添加激健、安融乐、迈丝、增效王等4种喷雾助剂,与常规用量除草剂比较效果和安全性.[结果]除草剂用量减少20％和30％后分...