水稻秸秆生物炭对渍害胁迫下稻麦轮作土壤的影响

长江中下游地区稻麦轮作的生产方式往往导致土壤排水不畅和养分流失.且该地区小麦生长季多阴雨,导致小麦渍害胁迫减产.探索合理的方法来缓解小麦渍害胁迫有重要意义.本研究开展盆栽试验,设置不同生物炭施用量和渍水处理,研究水稻秸秆生物炭对稻麦轮作土壤理化性质的影响.结果表明,随着生物炭施用量的增加,土壤容重呈下降趋势,有助于改善...     

大气CO2浓度升高和氮肥管理对稻麦轮作系统土壤线虫群落组成的影响

 【目的】揭示大气CO2浓度升高和氮肥管理对地下生态系统的影响。【方法】采用中国稻麦轮作FACE（Free-Air CO2 Enrichment）系统平台,开展了大气CO2浓度升高和氮肥管理对土壤线虫群落组成影响的研究。【结果】在稻麦轮作系统共观察到线虫35属,15个功能团。拟丽突属、真头叶属、丝尾属和潜根属为优势属,其中丝尾属和真头叶属对CO2浓度升高和氮肥管理反应敏感。在CO2浓度升高条件下土壤线虫总数、功能团Fu2和Om4的线虫多度均显著增加,其中Fu2多度在CO2和氮肥的交互影响下变化明显。【结论】CO2浓度升高和氮肥管理改变了土壤腐屑食物网的结构和有机质的分解途径。高氮条件下,CO2浓度升高降低了线虫的通路指数（CI）,细菌为主的分解通道在小麦季的FACE（HN）处理中占优势。不同施氮水平对线虫结构指数（SI）产生显著影响,低氮条件下较高的SI值表明土壤环境受到的扰动较小,食物网处于结构化状态。     

缓释肥配施脲铵氮肥对稻麦轮作体系产量和氮肥利用率的影响

针对当地稻麦轮作制度下减氮施肥的需求,开展田间肥效试验,在基施缓释肥的基础上,以普通尿素和脲铵氮肥追肥为对照,减氮10%~30%,研究当地一基两追模式下减氮施用对稻麦轮作体系产量和氮肥利用率的影响。结果表明,基肥相同的情况下,施用等量的脲铵氮肥追肥比尿素有更好的增产效果,减氮10%时,稻麦的单独产量和周年产量均比施用尿素的处理稍有增加,减氮20%处理略有减少;施用脲铵氮肥各处理氮肥利用率比施用尿素处理增加3.6~5.1百分点,最高为减氮20%处理。因此,建议在当地稻麦轮作体系下缓释肥配施脲铵氮肥减量10%~20%施用,具有稳定产量和减少氮肥施用的效果。     

水肥对稻麦轮作农田N_2O排放影响及减排的研究进展

水分管理与施肥管理是季节性干旱区农业生产中重要的组成部分。肥料除了有改良土壤、培肥地力的效果,更重要的是与土壤水分相互协作,达到以水调肥和以肥调水的耦合效应。此外,农田温室气体的排放关系到土壤微生物环境和全球温室气候的变化。在阐述N_2O产生机制的基础上,从水分管理、施肥管理和水氮互作管理方面综述其对N_2O排放的影响,并根据温室效应等因素提出合理的减排技术措施,以期科学评估温室气体变化,为我国实行低碳农业和降低温室效应提供理论依据。     

秸秆生物炭和秸秆对麦玉轮作系统土壤养分及作物产量的影响

为探讨生物炭和秸秆在石灰性潮土区对麦玉轮作系统的影响,采用冬小麦季玉米秸秆还田-夏玉米季小麦秸秆不还田的单季还田模式,按照观测小区内实际平均玉米秸秆干物质量进行倍数施用,设置玉米秸秆0.5(S0.5)、1.0(S1.0)、1.5(S1.5)和2.0倍（S2.0）还田,以及将等量玉米秸秆全部转化为生物炭进行施用（B0.5、B1.0、B1.5、B2.0）,以无生物炭和秸秆的处理为对照（CK）,测定不同处理下的土壤养分及作物产量。结果表明,生物炭和秸秆还田处理对冬小麦、夏玉米两季的土壤全效以及速效养分具有一定的促进作用,整体上在冬小麦季对土壤养分的改善及碳氮比的提升效果优于夏玉米季。在冬小麦季,生物炭和秸秆还田处理的小麦籽粒产量较对照分别显著增加9.04%～21.76%和15.31%～22.96%;在夏玉米季,B0.5、S1.0、S1.5、S2.0处理的玉米籽粒产量较对照分别显著增产10.86%、8.72%、10.89%、12.22%。整体上施用生物炭和秸秆对冬小麦的增产效果高于夏玉米,且以秸秆还田处理的增产效果更优。因此,在鲁西平原石灰性潮土区正常施肥的基础上,在冬小麦季施加0.5倍玉米秸...     

氮肥减量配施生物炭对水稻氮素吸收和土壤理化性质的影响

通过分析不同减氮水平下添加生物炭处理对水稻氮素吸收、土壤养分和酶活性的影响,为稻田土壤肥力培育和氮肥减施增效提供科学依据。通过设置盆栽试验,分析了不同氮肥用量和配施生物炭共计7个处理下土壤养分、酶活性和水稻不同部位氮素含量的差异。试验结果表明：与常规施氮处理(N100)相比,化肥减量处理的土壤铵态氮含量显著(P<0.05)提升37.5%～49.2%。添加生物炭处理的土壤pH值和有效磷含量分别显著(P<0.05)提升0.23～0.31个pH单位和16.1%～29.2%。与N100相比,适量减氮和添加生物炭可显著(P<0.05)提高土壤酶活性;减氮20%的处理(N80)较N100显著(P<0.05)提升水稻茎和穗的氮含量,增幅分别为24.2%和11.1%。减氮20%并配施生物炭的处理(BN80)较N80显著(P<0.05)提升水稻根、茎、叶、穗的含氮量,同时BN80、N80和BN60(减氮40%并配施生物炭的处理)的氮肥表观利用率较N100分别显著(P<0.05)提升25.5、16.3和19.4百分点。氮肥表观利用率与α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、木聚...     

长江中下游地区排水对稻麦轮作系统N2O排放以及产量的影响

为探究适用于中国东部低地圩区的稻麦两熟制农田温室气体减排增效技术,以巢湖圩区稻麦轮作农田为研究对象,设置浅沟（CQ）、深沟（CS）两种麦季开沟排水处理,并以常规耕作为对照（CG）,采用“密闭箱-气相色谱法”,对整个稻麦轮作周期的氧化亚氮（N₂O）排放进行持续监测,并测定产量以及分析相关土壤理化性质。结果表明：（1）与CG相比,CQ、CS处理在水稻季分别减少了32.4%1和42.40%的N₂O累积排放量,小麦季分别减少8.10%与9.67%的排放量。（2）开沟排水处理实现了稻麦的稳产以及增产,与CG相比,CQ和CS处理的水稻产量分别提高了1.67%和2.31%,小麦产量分别提高了5.17%和1.02%;水稻季GHGI分别显著下降了33.52%和43.70%,小麦季分别显著下降了12.62%和10.59%（P < 0.05）。（3）开沟排水明显降低水稻生育中后期5 cm地温,提高麦田土壤pH值,降低土壤含水量和有机质。（4）排水处理降低了小麦季土壤硝态氮、铵态氮以及全氮含量,并且土壤氮素水平变化更为稳定。综合来看,各处理均确保了作物产量且实现了温室气体的减排,其中以CS效果更佳,研究结果对于指导稻麦低碳种植提供一定的参考意义。     

秸秆与生物炭覆盖对土壤养分及温室气体排放的影响

设不添加秸秆和生物炭的对照(CK)、全量秸秆覆盖(S10)、半量秸秆覆盖(S5)、全量生物炭覆盖(B10)、半量生物炭覆盖(B5)和半量秸秆+半量生物炭覆盖(BS5)共6个处理,其中全量、半量覆盖量分别为11.6、5.8 t/hm2,开展室内原状土培养试验,于20℃恒温培养箱中,预培养7 d后正式培养32 d,研究玉米...     

秸秆生物炭配施沼液对土壤有机质和全氮含量的影响

为增加沼液中养分在土壤中的滞留量,提高沼液利用效率,本文采用室内土柱试验,研究了不同生物炭混掺量(CK、0.5%、1.0%、2.0%)、生物炭混掺厚度(0、5、10、15、20 cm)和土壤容重(1.30、1.35 g·m^-3)对土壤有机质和全氮含量的影响。结果表明:土壤容重相同时,土柱入渗液渗出速率随生物炭混掺量和混掺厚度的增加而增大;土壤容重不同时,1.35 g·cm^-3土壤土柱入渗液渗出速率小于1.30 g·cm^-3土壤,土壤有机质和全氮含量均呈1.30 g·cm^-3土壤容重小于1.35 g·cm^-3土壤容重;土柱内有机质和全氮含量随生物炭混掺量增大而逐渐增加,生物炭混掺量为2.0%时对土壤有机质和全氮含量影响最大;土柱内有机质含量随生物炭混掺厚度增大而逐渐增加,生物炭混掺厚度为20 cm时对土壤有机质含量影响最大,而全氮含量在土壤容重为1.30 g·cm^-3、混掺厚度10 cm时影响最显著,土壤容重为1.35 g·cm^-3、混掺厚度15 cm时效果较为显著。研究表明生物炭配施沼液时土壤有机质和全氮含量受生物炭混掺厚度、混掺量和土壤容重综合作用的影响。     

秸秆和秸秆炭对黑土肥力及氮素矿化过程的影响

为实现我国典型黑土区玉米秸秆有效还田与协同提高肥料氮素养分利用提供理论依据,以东北黑土区春玉米种植体系为研究对象,在4年田间连续定位试验基础上,利用15N示踪技术结合淹水培养试验,研究秸秆和秸秆炭对土壤肥力与氮素矿化的影响。试验共设5个处理:对照、单施化肥(N1)、N1+50%玉米秸秆(N2)、N1+100%玉米秸秆(N3)、N1+相当于50%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N4)、N1+相当于100%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N5)。结果表明:与N1处理相比较,N2、N3、N4、N5处理均增加了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、碱解氮含量、微生物量碳和氮含量,且等量秸秆还田处理高于相当于等量秸秆还田的秸秆炭处理,其中100%秸秆还田分别显著提高微生物量碳和氮含量15.1%和23.1%(P0.05);不同处理方式综合土壤肥力指数(IFI)由高到低依次为N3N5N4=N2N1,秸秆、秸秆炭还田可显著提高土壤综合肥力(P0.05);土壤有机氮的矿化量和矿化率随着秸秆和秸秆炭还田量的增加而增加,其中N2处理分别显著提高了23.4%和22.9%,N3处理分别显著提高了53.0%和35.8%(P0.05);N2、N3、N4、N5处理下外源肥料15N的矿化量和矿化率分别显著提高了66.5%和50.0%、213.3%和279.0%、39.4%和36.3%、92.0%和40.0%(P0.05),且随着秸秆炭还田量的增加而显著增加。土壤氮素矿化指标与土壤有机质、总氮、碱解氮、微生物量碳氮含量都存在着显著正相关关系。研究表明玉米秸秆、秸秆炭还田均可以显著提高土壤综合肥力;可协同提高土壤氮素矿化水平,且提高来自外源化肥氮占土壤矿化总氮的比重,其中以100%秸秆还田处理的影响更为明显。     

白洋淀湿地芦苇型水陆交错带土壤氮素形态变化和N_2O排放特征及氮储量研究

为探究以芦苇群落占主导的湖泊生态系统的水陆交错带湿地固氮功能及氮循环的变化特征,以白洋淀湿地为研究对象,于2015年3—11月通过野外定点调查监测方法研究了芦苇型水陆交错带土壤氮素形态的季节动态变化和N_2O排放特征及其氮储量。结果表明:白洋淀芦苇型水陆交错带土壤N_2O排放通量具有明显的季节变化特征,主要表现为先小幅上升(3—4月)后降低(5月),随后急剧上升到峰值(8月份),之后又急剧下降(9—11月)的变化趋势。3月和11月土壤N_2O排放通量低于15μg/(m~2·h),8月份达到峰值141.01μg/(m~2·h)(S1)和208.41μg/(m~2·h)(S2)。白洋淀芦苇型水陆交错带土壤中氮素主要以有机氮形式存在,各土层有机氮含量占全氮含量的97%以上,且主要集中在土壤表层,随土层深度的增加而降低。各层土壤全氮含量在6、8月份时相对较高,且主要集中在40cm以上土层。另外,1m土体内,全氮含量也表现为随土层深度的增加而降低。白洋淀芦苇型水陆交错带各土层NH_4~+-N和NO_3~--N含量在10月份较其它月份高。在1m土壤剖面中,NH4+-N含量的变化差异较小,NO_3~--N含量呈现随土层深度增加先降低后又上升趋势。水陆交错带土壤氮密度均由表层向下逐渐下降,受生活污染较严重的S_1和受渔业生产污染相对较重的S_2的1m深土壤氮密度分别为1386.079g/m~2和1434.91g/m~2,其中60cm以上土层的贡献率均达到了70%以上。     

不同氮钾水平及氮形态差异对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

研究不同氮钾用量下土壤氨(NH3)挥发和氧化亚氮(N2O)排放,为确定氮钾肥合理施用和大气环境保护提供理论依据。盆栽实验共9个处理:N0K0、(NO^-3-N)50K35、(NO^-3-N)50K80、(NO^-3-N)100K35、(NO^-3-N)100K80、(NH^+4-N)50K35、(NH^+4-N)50K80、(NH^+4-N)100K35、(NH^+4-N)100K80。分别采用静态箱法和通气法采集N2O和NH3。氮肥显著增大了N2O的排放通量和累积排放量以及NH3的挥发速率和累积排放量。N2O的平均排放通量和累积排放量从不施肥处理的15.8μg·m^-2·h-1和0.17 mg·kg^-1增加到氮肥用量100 mg·kg^-1时的45.6μg·m^-2·h-1和0.57 mg·kg^-1。NH3挥发速率和累积排放量在氮肥用量为100 mg·kg^-1时达到最大,分别为1.5 kg·hm^-2·d^-1和4.18 mg·kg^-1。铵态氮为氮源的各处理N2O排放通量和累积排放量以及NH3挥发速率和累积排放量均高于以硝态氮为氮源的各处理。钾肥显著增大了NH3挥发速率和累积排放量,但在低氮水平下,钾肥显著降低N2O排放通量和累积排放量。化学氮肥施用量的增加是NH3挥发和N2O排放增加的主要因素,与硝态氮肥相比,铵态氮肥更易于NH3和N2O的排放。增施钾肥显著增大土壤NH3挥发速率和排放量,但降低了土壤N2O的排放通量,显著减少了整个生长季节N2O的累积排放量。     

生物炭对土壤无机氮含量影响的Meta分析

为系统探究生物炭对农田土壤无机氮含量的影响,基于2013—2023年已公开发表的65篇文献375组数据,利用Meta分析方法定量研究在不同气候条件、土壤质地、施氮量、还田年限和生物炭施用量条件下土壤无机氮含量对生物炭施用的响应。结果表明：生物炭施用显著提高了年均降雨量为600~1 000 mm区域的土壤无机氮含量,其中降雨量为957 mm时增幅最大;生物炭也显著提高了年均气温≥8 ℃地区的土壤无机氮含量。在砂土和壤土施用生物炭可明显提高土壤无机氮含量,与不施生物炭相比土壤无机氮含量增幅分别为 21.85% 和 11.05%。在田间试验条件下,施氮水平≤120 kg·hm^-2时施用生物炭显著提升土壤无机氮含量,而在培养试验条件下不施氮时施用生物炭显著提高了土壤无机氮含量。施用生物炭年限≥1 a时能显著增加土壤无机氮含量;此外田间试验条件下生物炭施用量<0.5%时能显著提升土壤无机氮含量（17.70%）。综上所述,在年均降雨量600~1 000 mm、年均气温≥8 ℃、土壤质地为砂土和壤土的地区,当施氮量≤120 kg·hm^-2、田间生物炭还田年限≥1 a、施用量<0.5%时,施用生物炭能显著增加土壤无机氮含量。     

生物炭对碱性砂质土壤小麦出苗及幼苗生长的影响

为探究生物炭还田对砂质土壤小麦出苗和幼苗生长的影响及原因。本研究设置2个盆栽试验。试验1比较0%、0.6%、1.8%、3.6%和5.4%(质量分数)5个生物炭梯度对小麦出苗率、小麦萎蔫时含水量和有效水含量的影响。结果表明,随生物炭施用量的增加出苗率及有效水含量呈降低趋势,小麦萎蔫时含水量则与之相反。在此基础上,试验2进一步研究30%~50%(WL)、50%~70%(WF)、70%(WE)3个水分梯度下生物炭施用量与5个生物炭梯度的耦合效应试验,分析其对幼苗生长、土壤pH和EC的影响。结果表明,各水分梯度下施用过量生物炭(3.6%)抑制小麦幼苗生长,WF和WE水分条件下土壤pH和WL、WF和WE水分条件下土壤电导率均与小麦根系活力、植株含水量和地上部生物量显著负相关。综合表明,在碱性土壤中施用生物炭后会提高土壤pH和EC,从而抑制小麦出苗和幼苗生长。     

生物炭与氮肥配施对烤烟干物质积累及土壤生物学特性的影响

为探讨生物炭与氮肥配施对烤烟生长及植烟土壤生物学特性的影响,通过田间试验,研究了生物炭与氮肥配施对烤烟不同生育阶段干物质积累、土壤酶活性、微生物量碳（MBC）、有机碳含量的影响。结果表明：N1（22.5 kg·hm-2）、N2（37.5 kg·hm-2）和N3水平（52.5 kg·hm-2）下,增施24 t·hm-2生物炭显著提高了烤烟生育中后期的干物质积累量和烟株移栽后90 d的氮肥利用率,且氮肥利用率以低氮（N1）水平下提高效果最明显。3个氮水平下,施用生物炭对转化酶活性整体表现为抑制作用;N1和N2水平下,增施生物炭可分别显著增加脲酶和过氧化氢酶活性。此外,在N1和N2水平下,增施2.4 t·hm-2生物炭还显著提高了烤烟生育后期的MBC含量。生物炭与氮肥配施还显著提高了烤烟全生育期的土壤有机碳含量。总之,生物炭与氮肥配施可以改善土壤生物学性状,促进烤烟生长,且以低氮水平下增施2.4 t·hm-2生物炭效果较好。     

生物质炭对土壤硝态氮淋洗的影响

在过去10年中,施用生物质炭降低氮素淋洗正逐渐成为研究热点。为全面总结分析生物质炭在降低农田土壤硝态氮淋洗方面的影响,本文收集了2010-2016年在中国知网和Web of science上发表的相关中英文文献41篇,采用加权平均法对数据进行处理。结果表明：在农业生产过程中,86%的研究数据表明施入生物质炭可降低土壤硝态氮淋洗,且降低比例随生物质炭施入量的增加而升高。同时,98.2%的研究数据显示生物质炭的施入可以减少土壤水分淋溶体积,平均降幅达10.0%。生物质炭的施用效果以在中性土壤（pH=6.48）为最佳,硝态氮的淋失减少量达30.7%。研究表明,生物质炭可以降低土壤硝态氮的淋洗,平均降幅达24.6%,其淋洗效果主要与生物质炭施用量及原材料有关,此外土壤类型、土壤酸碱度等也是相关影响因素。但是目前关于生物质炭对硝态氮淋洗的研究主要集中在室内土柱模拟,未来仍需长期的田间定位试验来进一步验证其作用效果。     

氮肥施用水平及种类对生菜产量及菜地N2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了氮肥施用水平及种类对生菜产量和土壤N_2O排放的影响。试验设7个处理:不施氮肥(N0),施氮112.5 kg N·hm~(-2)(N1),施氮225 kg N·hm~(-2)(N2),施氮337.5 kg N·hm~(-2)(N3),控释氮肥(CRU-N2),稳定性氮肥(SN-N2),有机无机氮肥配施(MN-N2)。对比研究了不同施氮水平和等氮量不同氮种类处理对N_2O排放特征和生菜产量的影响。结果表明,随着氮肥用量的增加N_2O排放通量增加。在试验条件下,生菜获得最高产量时的施氮量为125 kg N·hm~(-2),适量降低生菜施氮水平能有效降低N_2O气体累积排放量。相同氮水平下,SN-N2与MN-N2处理较N2处理分别增产达13.3%和17.2%,但差异未达显著水平。SN-N2处理N_2O排放总量和N_2O排放系数仅为0.80 kg N·hm~(-2)和0.36%,较常规施肥处理分别降低了84.8%和1.97个百分点。综上,在不降低生菜产量的前提下,优化氮肥施用水平并采用稳定性氮肥技术是菜地N_2O减排和减少蔬菜种植氮素损失的重要途径。     

生物炭用量对模拟土柱氮素淋失和田间土壤水分参数的影响

利用土柱模拟试验和田间试验,把由果树废枝干制备的生物炭以0,20,40,60 t·hm^-2和80 t·hm^-2的用量施入土壤,以探明不同用量的生物炭对土壤硝铵态氮素淋失和土壤水分的影响。结果表明,施用生物炭可降低土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N累积淋溶量,其中用量为80 t·hm^-2处理较对照分别降低了41%和18.6%（P＜0.05）;NO₃^--N淋溶主要集中在前三次,其淋溶量占总量的97.3%～98.8%,生物炭能增加NO₃^--N在土壤中的滞留时间,延缓淋失;在整个淋洗过程中,氮素主要以NO₃^--N的形式淋失,其累积淋溶量占NO₃^--N、NH₄⁺-N淋溶总量的97.3%～98.14%;施用生物炭种植春玉米后,土壤含水率和总孔隙度增加不显著。