不同形态氮素对玉米秸秆腐解与养分释放的影响

为研究不同形态氮素对玉米秸秆腐解和养分释放的影响,采用尼龙网袋法进行室内堆腐试验,通过外源添加碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸钙、尿素和谷氨酸等不同形态氮素调节玉米秸秆C/N（25：1）,以不添加氮素处理为对照（CK）。结果表明,随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆质量残留率逐渐降低,谷氨酸、硫酸铵和碳酸氢铵均能促进玉米秸秆的降解,其中谷氨酸对玉米秸秆的促腐作用最强,腐解速率常数达到2.8×10^-2 d^-1。尿素对玉米秸秆腐解无明显影响,硝酸钙一定程度上减缓了玉米秸秆的腐解。玉米秸秆腐解过程中养分释放率呈钾>磷>氮的规律。随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆碳、氮、磷和钾素质量残留率逐渐降低。培养到180 d时,玉米秸秆残余物中碳、氮、磷和钾素残留质量分别是其初始质量的16.9%~24.8%、21.57%~51.27%、22.72%~59.00%和24.86%~54.48%,其中谷氨酸对玉米秸秆碳、氮和钾素释放促进作用最强,其释放速率常数分别为1.37×10^-2、7.15×10^-3 d^-1和5.62×10^-3 d^-1;而硫酸铵能够促进秸秆中磷的释放,其释放速率常数为7.94×10^-3 d^-1,高于CK处理（7.54×10^-3 d^-1）。研究表明,谷氨酸会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮和钾素的释放,硫酸铵会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮、磷素的释放,碳酸氢铵会提高玉米秸秆的腐解速率与氮素的释放,尿素和硝酸钙会促进碳、氮、钾养分的释放,谷氨酸和硫酸铵的促腐效应高于其他形态氮素处理。从还田秸秆快速腐解和养分释放及高效利用角度考虑,秸秆还田后施用谷氨酸和硫酸铵效果最佳。     

红树林人工湿地的脱氮除磷效果研究

为探究红树林人工湿地对海水池塘尾水中氮（N）、磷（P）元素的净化作用,选择秋茄（Kandelia candel）、桐花树（Aegicerascorniculatum）、红海榄（Rhizophora stylosa）3种红树植物构建人工湿地系统。在试验进行的一个月内,以海水池塘养殖尾水中的N、P为参考,浇灌5、10、15倍和25倍N、P浓度的人工海水,序时收集出水口水样,分别测定不同形态的N、P营养盐含量。研究显示,在N、P浓度升高时,人工湿地系统对氨态氮（NH₄⁺-N）的去除率下降,15倍浓度处理下秋茄对NH₄⁺-N的去除效果显著高于红海榄和桐花树（P<0.05）,红树植物处理组能使系统中硝态氮（NO₃^--N）浓度保持稳定,同时对水体中的亚硝态氮（NO₂^--N）始终有良好的去除效果。试验开始后的0~3 d,系统中磷酸盐（PO₄^3--P）浓度显著下降,表现出对PO₄^3--P良好的去除效果。综合来看,红树林人工湿地对海水池塘养殖尾水中N、P的去除效果较好,可作为海水池塘养殖尾水达标排放的修复技术应用推广。     

铵态氮源和碳源对土壤N2O、CO2释放的影响

在田间持水量WFPS为70%、温度为20℃的条件下,通过室内静态培养方法研究铵态氮源与不同碳源结合,对华北平原典型小麦-玉米轮作体系土壤N₂O、CO₂释放的影响。其中,碳源种类分别为葡萄糖、果胶、淀粉、纤维素、木质素和秸秆。结果表明添加葡萄糖和果胶有效促进了土壤N₂O的释放,并在第1 d达到最大值,分别为4039.85 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1和2533.44 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1;添加纤维素和只施秸秆处理降低了N₂O释放。施入碳源增加了CO₂释放,顺序为纤维素> 淀粉> 葡萄糖> 果胶> 秸秆> 木质素。培养结束后土壤中铵态氮几乎消耗完全,除添加葡萄糖处理外,其他施碳土壤的硝态氮含量均有所增加。在培养前3 d,土壤NH₄⁺和NO₃^-总含量与N₂O释放量显著相关。     

秸秆碳对不同施肥水平低肥力土壤碳组分的影响

为探明不同施肥水平下秸秆碳对低肥力土壤溶解性有机碳（DOC）、微生物量碳（MBC）和颗粒有机碳（POC）含量的影响,采用碳化硅管原位法,向不同施肥水平（0、120、240 kg·hm^-2,以纯氮计）的低肥力土壤添加¹³C标记小麦秸秆,定期取土样测定不同有机碳组分的含量及其δ¹³C值,并计算秸秆碳在各有机碳库中的转化及贡献比例。研究结果显示,秸秆添加后7 d是快速转化阶段,此后秸秆碳转化渐缓,以向POC转化为主。相较于DOC,秸秆碳更倾向转化为MBC和POC,秸秆添加60 d后的转化比例分别为0.12%~0.38%、4.01%~6.25%和4.74%~9.54%。秸秆添加后,土壤DOC、MBC和POC含量均显著增加,来自于秸秆碳的贡献分别为0.29%~15.01%、13.20%~32.85%和33.62%~59.69%。相较于0、240 kg·hm^-2的施氮处理,施氮量为120 kg·hm^-2时,秸秆添加能同时大幅提高试验土壤的活性和缓效性有机碳库含量。由此表明,秸秆还田条件下,适量施加氮肥更有利于低肥力土壤的培肥与固碳。     

施氮对间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间试验,采用平板培养法和BIOLOG技术研究了不同施氮水平N0 (0 kg·hm^-2) ,N1 (125 kg·hm^-2) ,N2 (250 kg·hm^-2) 和N3 (375 kg·hm^-2) 对玉米/马铃薯间作作物根际微生物群落及代谢功能多样性的影响。结果表明,间作条件下,施氮 (N1、N2、N3) 处理显著提高了玉米、马铃薯根际细菌、放线菌数量及微生物总量,在N2 处理微生物数量最高,却显著降低了真菌的数量。与N0处理相比,施氮均显著提高了间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落碳源利用率、丰富度和功能多样性,N3 处理的玉米根际微生物群落的碳源利用率 (AWCD) 、Shannon-Wiener (H) 、Simpson 指数 (D) 、均匀度指数 (E) 及碳源利用丰富度指数 (S) 最高,而马铃薯在N2 处理时最高,但对6 类碳源的利用存在一定的差异。聚类和主成分分析表明,间作玉米、间作马铃薯各施氮处理土壤微生物在碳源利用上出现较大差异,土壤微生物群落代谢特征发生改变。表明适量施氮对调控间作作物根际土壤微生物群落结构和提高其功能多样性均具有积极作用。     

秸秆及其配施有机物料对黄灌区盐碱土淋洗效果的影响

为了分析比较玉米秸秆及其配施不同有机物料对盐碱土壤淋洗过程中盐分和溶解性有机物的影响,以黄河南岸灌区中度和重度两种盐碱土壤为研究对象,分别设置对照（CK）、3%玉米秸秆（W1）、2%玉米秸秆配施1%牛粪（W2）和2%玉米秸秆配施1%生物炭（W3）共4个处理,通过测定淋洗液的可溶性盐和溶解性有机碳（DOC）含量、淋洗前后土壤电导率（EC）和盐基离子,探究淋洗过程中不同有机物添加下土壤盐分和有机物分解过程的变化。结果表明：秸秆及其配施不同有机物料均显著降低了两种盐碱土淋洗后土壤的EC和可溶性盐离子含量。与淋洗前相比,W1、W2和W3处理下,中度盐碱土的脱盐率分别为65.02%、67.22%和66.21%,重度盐碱土分别为73.85%、66.14%和69.55%。W1、W2和W3处理下,中度盐碱土中可溶性Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的降幅范围分别为48.38%~69.32%、70.89%~75.86%和73.00%~74.45%,重度盐碱土中可溶性K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺降幅范围分别为14.86%~23.39%、70.98%~85.84%、86.63%~92.39%和93.72%~95.42%。有机物料的输入会增加两种盐碱土的DOC含量,但不同处理在两种盐碱土中腐殖化程度表现不同。中度盐碱土中,不同物料淋洗液中溶解性有机物的特定紫外吸光度（SUVA₂₅₄）和光谱斜率比值（S_R）在处理间均无显著差异,SUVA₂₅₄随淋洗次数增加而降低,而S_R均增大;重度盐碱土中,添加有机物料处理下溶解性有机物的S_R均较小,但W1处理的SUVA₂₅₄低于W2和W3处理。秸秆配施不同有机物料均提高了土壤持水量,中度盐碱土中以W1效果最好,提高了31.00%,重度盐碱土中W1、W2分别提高了76.46%、74.33%。综上,在相同淋洗状态下,外源有机物料的添加均不同程度地减少了两种盐碱土的可溶性盐基离子含量,有效降低了土壤盐碱程度,尤其是重度盐碱土。同时,外源有机物料的添加也增加了土壤DOC的输入来源,提高了土壤持水能力,弥补了淋洗对盐碱化土壤造成的养分损失。在给定淋洗条件下,中度盐碱土中W2处理的脱盐、降Na⁺效果最好,重度盐碱土中以W1处理较好。     

低碳高氮废水的人工湿地脱氮研究进展

围绕如何提高人工湿地对低碳高氮废水中氮的去除效率,介绍了人工湿地污水处理系统脱氮的机理,归纳阐述了碳源、溶解氧、温度以及pH值等因素对人工湿地处理低碳高氮废水时脱氮效果的影响,并对人工湿地处理低碳高氮废水的研究方向作了展望。

     

秸秆还田方式与施氮量对秸秆腐解及玉米氮素利用的影响

为探究高效秸秆还田方式与施氮量结合模式，明确黑土区玉米秸秆腐解和氮素释放规律对还田方式和氮肥管理的响应及其对玉米产量和氮素利用效率的影响，以玉米秸秆为研究对象，在吉林省四平市设置连续两年(2021和2022年)的田间定位试验，采用尼龙网袋法探究覆盖(Straw mulch，SM)和翻压(Straw bury，SB)2 种秸秆还田方式和不施氮肥(N0)、180 kg/hm²(N1)、270 kg/hm²(N2)3个施氮水平的组合下，秸秆腐解率和氮素释放率。结果表明:秸秆还田方式和施氮量显著影响秸秆腐解特征，其中SB处理的秸秆两年累积腐解率平均为83.0%，显著高于SM处理的65.3%；与N0处理相比，施氮处理(N1和N2)秸秆腐解率提高9.8%。SB处理秸秆氮素两年累积释放率为62.5%，显著高于SM处理的46.0%，秸秆氮释放量分别为51和38 kg/hm²；施氮促进秸秆氮素释放，提高秸秆氮素释放率的比例为12.5%；秸秆还田方式与施氮量显著影响玉米产量和植株氮素吸收，且具有交互效应，其中SBN2处理的玉米产量和植株氮素吸收量均为最高，分别为11 017.0和184.9 kg/hm²。统计显示，SB处理中施氮量、秸秆氮素释放量、穗粒数与玉米产量和吸氮量间均具有明显的正相关关系。因此，在翻压还田和高施氮量组合时，可以促进秸秆腐解和玉米氮素利用。     

水稻秸秆和玉米秸秆在好气和厌氧条件下的腐解规律

采用室内模拟培养的方法,研究了水稻秸秆和玉米秸秆在好气和厌氧条件下的腐解规律。结果表明：在0~3 个月的培养时间内,水稻秸秆和玉米秸秆腐解较快,腐解率达55%以上。在好气培养条件下,水稻秸秆和玉米秸秆质量减少50%所需要的时间（t_1/2）分别为59.2 d和52.9 d,而在厌氧培养条件下的t_1/2分别为72.6 d和79.9 d。水稻秸秆和玉米秸秆在好气培养条件下的碳释放速率常数k（0.61耀0.6 月^-1）高于其在厌氧培养条件下的碳释放速率常数k（0.55耀0.57月^-1）。水稻秸秆和玉米秸秆在好气培养条件下的氮释放速率常数k（0.25耀2.36 月^-1）也高于其在厌氧培养条件下的氮释放速率常数k（0.16耀2.32 月^-1）。水稻秸秆和玉米秸秆中纤维素、半纤维素和木质素含量在好气培养条件下的减少速率高于其在厌氧培养条件下的减少速率。综上所述,好气培养条件有利于作物秸秆降解和营养物质的释放。     

不同植物组合人工湿地中磷去向特征研究

人工湿地技术是农业面源污染治理的重要技术措施,而磷的去除是污水治理的主要难点。以亚热带丘陵区为研究区域,以农村养殖废水、生活污水及农田排水混合形成复合污水为治理对象,通过野外小区试验,研究了浮水植物绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）与挺水植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）、水生美人蕉（Canna glauca）、梭鱼草（Pontederia cordata）所构建的浮水植物+不同挺水植物种植模式人工湿地,以探讨不同植物组合模式对人工湿地磷的处理效果与去除途径的影响特征。3—9月结果表明：植物组合湿地对于农村污水中磷素具有显著的处理效果,以无机磷的去除为主。湿地进水总磷（TP）浓度为2.16~5.93 mg·L^-1,各植物组合出水TP浓度为0.34~0.48 mg·L^-1,低于城镇污水排放一级A标准（0.5 mg·L^-1）,以绿狐尾藻+梭鱼草湿地的除磷效果最好;不同组合模式人工湿地总磷负荷变化范围为45.50~47.13 g·m^-2·a^-1,绿狐尾藻+梭鱼草组合湿地达47.13 g·m^-2·a^-1,显著高于对照湿地中的39.62 g·m^-2·a^-1;底泥吸附与沉淀是植物组合湿地磷素去除的主要途径,其占湿地除磷总量的72.44%~75.62%。水生植物TP积累量9.65~12.51 g·m^-2·a^-1,占湿地除磷总量的21.00%~26.54%;试验中,植物组合人工湿地比绿狐尾藻湿地底泥吸附占除磷总负荷的比例减少1.71%~4.89%,增加植物吸收比例0.97%~6.28%。较对照湿地底泥吸附占除磷总负荷的比例减少18.11%~21.29%。植物组合有利于延缓底泥吸附饱和时间和提高植物对磷的吸收率。     

农田转变为果园后土壤有机碳含量的变化

【目的】探讨农田转变为果园后土壤有机碳含量和组成的变化,为了解不同利用方式下土壤有机碳变化和长武地区土壤碳库的演变提供参考。【方法】以位于黄土高原南部沟壑区陕西长武地区塬面上的农田和不同树龄(≤5年、5年~≤15年、15年)的果园为研究对象,对其0~200cm土层土壤有机碳的组成、剖面分布、储量等进行分析。【结果】农田转变为果园后,土壤总有机碳和易氧化有机碳的含量在树龄15年果园中分别下降了22.55%和25.79%,差异均达到显著水平(P0.05)。树龄15年果园土壤紧结合态有机碳含量与农田相比下降了25.08%(P0.05)。土壤总有机碳、稳结合态有机碳及紧结合态有机碳含量在0~200cm土层总体呈"S"型分布。树龄15年果园与农田、树龄≤5年及树龄5年~≤15年果园相比,其0~100cm土层土壤紧结合态有机碳含量和100~200cm土壤松结合态有机碳含量均较低。与农田相比,树龄15年果园的土壤总有机碳储量显著降低(P0.05),下降幅度为22.35%。【结论】农田转变为果园后,土壤总有机碳、易氧化有机碳含量及有机碳储量下降,且随着树龄的增加,以上3个指标明显降低;总有机碳及结合态有机碳含量在0~200cm土层分布差异明显。     

土壤有机碳对土地利用方式变化的响应

以重庆市北碚区5种土地利用方式为研究对象,研究了土壤剖面有机碳和有机碳密度对土地利用方式变化的响应.结果表明:(1)土壤有机碳平均含量的多少顺序表现为水田变菜地,旱地变菜地,水田变果园,水田变旱地,旱地变果园;(2)水田变旱地、旱地变为果园后有机碳含量呈降低趋势,而旱地变为菜地后有机碳含量呈增加的趋势;(3)表层(020cm)土壤有机碳密度大小顺序表现为旱地变菜地,水田变菜地,水田变果园,旱地变果园,水田变旱地;而2060cm厚度土壤有机碳密度表现为变化前为水田的土壤有机碳密度大于变化前为旱地的土壤有机碳密度.     

低碳经济与中国农业发展展望

根据农业生态系统的自身特点,结合低碳经济和低碳农业的特征,论述了农业生产与全球气候变化的关系,以及当前我国农业面临的问题和挑战,并提出了发展低碳农业的对策以及具体措施,旨在为应对全球气候变化提供科学决策,促进现代农业由高碳经济向低碳经济转型,最终实现我国低碳农业的快速、健康发展。     

贵州省六盘水市低碳农业发展探讨

从六盘水市低碳农业发展现状及低碳农业存在的问题着手,分析总结了六盘水市低碳农业发展对策后认为,在发展低碳经济方面,农业潜力巨大,低碳农业将是六盘水市实现低碳经济的根本保证和重要领域。     

夏大豆土壤微生物有机碳及颗粒有机碳对不同耕作措施的响应

【目的】研究周年土壤不同层次碳对耕作措施的响应,为复播条件下进行有利大豆土壤固碳的合理耕作措施提供参考依据。【方法】在2017年大田滴灌条件下,设置翻耕覆膜(TP)、翻耕(T)、深松(ST)、免耕(NT)4种土壤耕作处理,研究不同耕作处理对不同土壤层次土壤总有机碳(SOC)、微生物有机碳(MBC)、土壤颗粒有机碳(POC)含量的影响。【结果】相对于T与TP处理,NT与ST处理均有利于增加0~10 cm表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,但两者间无显著性差异。在10~30 cm耕作层,TP处理较比于其余三种处理,能保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。但在土层深度30 cm以下,ST处理的MBC、POC质量分数逐渐与其余三种处理的差异性逐渐增大并呈显著性差异。在0~60 cm土层深度,微生物有机碳与颗粒有机碳占总有机碳的比例范围分别为1.29%~2.35%与17.81%~31.99%,并均在深度至60 cm的土层达到最高点,其占在总有机碳的比率为ST>TP>T>NT。【结论】深松和免耕均能够有效增加表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,其中深松对土层深度30 cm以下的MBC、POC质量分数与比率具有显著提升,而在土层20~30 cm翻耕覆膜能够更好保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。     

不同二氧化碳浓度对玉米秸秆分解期间土壤微生物生物量碳的影响

通过室内模拟试验,研究了不同二氧化碳浓度对玉米秸秆分解期间土壤微生物生物量碳(SMBC)的响应。研究结果表明:土壤添加玉米秸秆后,激发了土壤微生物的生长,在培养第1 d各处理SMBC达到了整个培养期的最高峰后迅速下降,90 d以后SMBC的下降趋势趋于平缓。在不同浓度的二氧化碳培养条件下,0～15 d短期培养期间,各处理SMBC间差异不显著。30～270 d长期培养期间,SMBC随着二氧化碳浓度的升高而减少,各处理之间差异显著。通过相关性分析,各处理的SMBC分别与土壤有机碳、腐殖物质、富里酸、胡敏素间均呈显著正相关。二氧化碳浓度为0.03%的SMBC与土壤可溶性有机碳呈显著正相关(r=0.649,P<0.05),表明正常大气条件更有利于土壤微生物的活动。     

退耕植茶对川西低山丘陵区土壤有机碳库的影响

【目的】土壤有机碳库能够有效地表征土壤的固碳容量,研究川西低山丘陵典型退耕植茶区土壤有机碳库的变化对认识退耕植茶地在生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】以雅安市名山区中峰乡不同退耕年限的茶园（2-3年、9-10年、16-17年）为研究对象,选取邻近耕地为对照,分析退耕植茶对土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳质量分数、密度的影响,并对土壤碳库管理指数进行计算,分析土壤有机碳库、碳库管理指数与退耕年限的关系。【结果】退耕植茶地土壤总有机碳质量分数呈先降低后升高的趋势,与对照相比,退耕植茶16年后,0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层有机碳质量分数分别增加了5.67%、5.67%和0.78%,土壤总有机碳密度亦在该年限显著增加。退耕植茶地土壤活性有机碳质量分数显著增加,平均增幅是总有机碳的23倍,土壤活性有机碳密度在0-40 cm土层的增幅表现为退耕植茶16-17年（平均182.26%）＞9-10年（平均177.74%）＞2-3年（平均132.74%）。0-10 cm和0-20 cm土层土壤活性有机碳密度分别占0-40 cm剖面的30%和50%以上。退耕植茶地土壤非活性有机碳质量分数及密度的变化趋势与总有机碳较为一致。与对照相比,退耕植茶2-3年土壤活性有机碳有效率最高,且表现出一定的表聚现象,但差异不显著,表明活性有机碳的有效率对土层的变化不敏感。随着退耕植茶年限的延长,土壤碳库管理指数先下降后上升,但均显著高于对照,且在退耕植茶16-17年达到最大值。0-10 cm和20-40 cm土层土壤碳库管理指数较大,说明表层和深层碳库均具有一定的固碳效应,且退耕植茶对表层碳库的影响尤为明显。【结论】随着退耕植茶年限的延长,土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳的质量分数均有所增加。退耕植茶16年后,土壤0-40 cm剖面上总有机碳、活性有机碳及非活性有机碳密度均显著高于对照,0-10 cm土层有机碳累积效果最佳。土壤活性有机碳的有效率在退耕植茶后显著增加,碳库管理指数在退耕植茶16-17年0-10 cm土层上最高,表明退耕植茶工程增强了土壤的碳汇效应,土壤质量向着良性方向发展。     

河北平原区土壤有机碳及其对气候变化的响应

近年来,众多研究报道了华北平原土壤有机碳具有明确地显著增加的趋势,表现出"碳汇"的效应,但是,华北平原土壤有机碳对气候变化的响应尚未明确。基于已有研究结果的基础上,利用河北平原区多目标区域地球化学调查的20 029个土壤分析数据和河北省各气象站多年年均温度和年降水量资料,采用多元线性回归模型的方法,分析探讨了土壤有机碳密度及其变化量在不同年均温度和年降水量带下对气候变化的响应。结果表明,研究区年均温度变化为0.29℃/10a,年降水变化为-25.99 mm/10a。河北平原区表层土壤有机碳密度为0.18-18.72kg/m2,平均为(2.19±0.78)kg/m2,其空间分布呈由西向东递减的趋势,土壤有机碳储量的变化量为39.17 Mt。相关分析结果表明,温度是河北平原区土壤有机碳密度及其变化量的主控气候因素,但是,其受到降水量的制约。但研究区土壤有机碳及其变化与年均温度、年降水量并不服从简单的依变关系,还存在其他因素的影响,而农业活动很可能就是气候因素之外影响土壤有机碳的重要因素。研究表明,充分考虑到研究区的年均温度和年降水量分带等因素,可以有效地分析大尺度区域范围内的气候因素对土壤有机碳的影响。     

菜园土壤锌营养状况及其与土壤有机碳的关系

通过野外调查与室内分析相结合的方法,研究了杭州市郊主要菜园土壤锌营养状况,并对其与土壤有机碳的关系作了探讨.取样分析结果表明：调查区域菜园土壤全锌含量在75.5～302.0mg/kg之间,平均为(168.1土58.0)mg/kg;有效锌含量在0.78～9.15mg/kg之间,平均为(3.90±2.01)mg/kg.同时还发现,菜园土壤有效锌含量与全锌含量呈极显著正相关,菜园土壤有效锌的供给是以全锌量为基础的.全锌含量与总有机碳和易氧化有机碳含量均呈极显著正相关;有效锌含量也与总有机碳和易氧化有机碳含量呈极显著正相关.这表明施用有机肥料可能是菜园土壤锌营养的重要来源之一.