不同轮作方式和秸秆还田对麦田土壤CO2排放与水热碳氮状况和产量的影响

为探讨免耕条件下不同轮作方式秸秆还田对土壤CO₂排放的影响,本研究通过长期定位试验,采用GXH-3010E1型便携式红外线分析器测量土壤CO₂排放速率,对比研究冬小麦-夏闲、冬小麦-夏玉米和冬小麦-夏大豆在秸秆还田条件下土壤CO₂排放的动态变化及其与土壤温度、水分之间的回归关系,并分析比较土壤有机碳和碱解氮含量的变化。结果表明：三种轮作方式秸秆还田条件下冬小麦土壤CO₂排放具有明显的季节变化规律,平均CO₂排放通量表现为冬小麦-夏玉米全量还田>冬小麦-夏玉米不还田>冬小麦-夏大豆全量还田>冬小麦-夏大豆不还田>冬小麦-夏闲全量还田>冬小麦-夏闲不还田。所有处理土壤CO₂排 放通量与土壤含水率和土壤温度均呈极显著正相关,秸秆未还田处理地温与CO₂排放通量的模拟模型要好于秸秆还田处理。各处理冬小麦收获后土壤有机碳和碱解氮含量均比播种前高,FA、FN处理有机碳增加最大,SA、SN碱解氮增加最大。     

不同耕作措施下温度升高对旱作春小麦农田土壤N2O排放的影响

为探究不同耕作措施下温度升高对旱作春小麦农田土壤N₂O排放的影响效应,基于APSIM模型,结合甘肃省定西旱作春小麦试验区定点连续监测的N₂O排放通量等数据,检验该模型模拟不同耕作措施下N₂O排放的适宜性,并对不同耕作措施下日最高、最低温在0??2℃范围内耦合变化时旱作春小麦农田土壤N₂O排放进行模拟。结果表明：APSIM模型对不同处理下N₂O排放的模拟结果与实测结果较为一致,归一化均方根差（NRMSE）最大值为0.17,决定系数（R²）最小值为0.80,相关性均达到显著水平（P<0.05）,说明该模型可以用来模拟不同耕作措施下旱作麦田N₂O排放;在试验设计范围内,日最高温不变、日最低温升高会增加N₂O排放,增排效果表现为传统耕作（T）>免耕（NT）>传统耕作+秸秆覆盖（TS）>免耕+秸秆覆盖（NTS）,日最低温每升高0.5℃,最大增排幅度为2.41%;日最低温不变、日最高温升高会减少N₂O排放,减排效果表现为T>TS>NT>NTS,日最高温每升高0.5℃,最大减排幅度为1.68%。日最低温升高带来的增排效应大于日最高温升高带来的减排效应。     

CO2浓度升高对取食不同寄主的西花蓟马和花蓟马生理酶活性的影响

为明确取食不同寄主植物的西花蓟马和花蓟马对CO_2浓度升高的响应机制,分别选取四季豆、茼蒿和辣椒寄主,分析不同CO_2浓度对2种蓟马成虫体内解毒酶和保护酶活性的影响。结果表明,2种蓟马的羧酸酯酶(Car E)、乙酰胆碱酯酶(Ach E)、微粒体多功能氧化酶(MFO)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均随着CO_2浓度的升高而增强。与对照相比,高CO_2浓度下西花蓟马取食四季豆时Car E和POD活性分别升高了21.70%和40.16%,取食茼蒿时Car E、MFO和POD活性分别升高了40.11%、6.73%和43.85%,而以辣椒为寄主时超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了57.56%;在800μL/L高CO_2浓度下,花蓟马的Car E、Ach E和MFO活性均略有升高;四季豆、茼蒿和辣椒饲养的花蓟马SOD活性分别下降了26.84%、52.16%和53.71%。研究表明,2种蓟马均能通过调节体内的生理酶活性来适应环境的变化,且西花蓟马的适应能力强于花蓟马。     

CO2浓度增加对半干旱区马铃薯生长动态及产量、品质的影响

为了解CO₂浓度升高条件下马铃薯生长动态及其产量、品质的变化特征,在典型半干旱区（甘肃定西）利用开顶式气室(OTC)试验平台,以马铃薯‘新大坪’为供试品种,设对照(390 μmol·mol^-1)和590 μmol·mol^-1共2个CO₂浓度梯度,开展CO₂浓度增加模拟试验。结果表明：CO₂浓度增加至590 μmol·mol^-1时,马铃薯发育加快,生育期提前,全生育期天数缩短3 d;CO₂浓度升高对马铃薯株高、叶面积指数、叶绿素含量和叶片水势有明显促进作用。随着生育进程的推移,马铃薯地上部干物质生产对CO₂浓度的响应值呈现先变大再变小的趋势。CO₂浓度增加促进了马铃薯块茎产量的提高,单株结薯数和单株薯块质量也有所增加。与对照相比,590 μmol·mol^-1CO₂处理马铃薯块茎水分、蛋白质、维生素C含量以及铁、锌、铜元素含量分别下降3.43%、11.78%、13.09%、25.58%、31.94%和9.76%,而粗淀粉、粗脂肪、粗纤维和还原糖含量分别增加10.56%、240.00%、14.28%、106.38%。     

不同耕作方式下冬小麦田N2O排放特征的差异性研究

采用静态箱—气相色谱法对空白对照(CK)、常规施肥(CG)、免耕(CB)、秸秆还田(CJ)4种处理小麦田的N_2O排放通量进行原位监测,同时测量土壤温度、水分及NH+4等相关影响因子的变化情况。研究结果表明:(1)4种处理方式下麦田N_2O排放通量具有明显的季节性变化规律,N_2O排放通量变化趋势基本一致,其中空白对照各处理N_2O的排放通量受季节性影响变化较小。(2)在小麦生长季,4种处理方式下的农田均表现为N_2O的排放源。与空白对照相比,常规耕作、免耕和秸秆还田处理下N_2O的排放总量分别增加了0.89 kg·hm~(-2)、0.41 kg·hm~(-2)和1.02 kg·hm~(-2)。(3)气温和土壤5 cm、10 cm温度与N_2O排放通量不存在显著的相关性,因而温度不是影响麦田N_2O排放的限制性因素。各处理N_2O排放通量与土壤水分均呈现正相关(P0.05)。通过对比几次降水与施肥前后N_2O排放通量的关系,发现降水后施肥能显著减少N_2O排放。降水引起的土壤水分增加是影响N_2O排放通量剧烈变化的因素。(4)免耕和秸秆还田分别在N_2O减排与小麦增产方面效果最好。N_2O减排与小麦增产作为农业可持续发展的基本要求,秸秆还田处理效果最优。     

不同耕作方式对枣园土壤温度、养分 和果实品质的影响

为了探明甘肃中部沿黄灌区枣园不同耕作方式对土壤温度、养分状况和果实品质的影响,连续2年设置清耕 (CK)、覆盖玉米秸秆 (YMG)、覆黑膜 (HM)和种植黑麦草 (HMC)等耕作方式,测定不同土层（0、20、40、60 cm）土壤温度、养分以及果实品质等指标;并采用主成分分析综合评价,筛选最佳土壤管理模式。结果表明： 8月份HMC对不同土层土壤温度均具有明显的降温作用,在20 cm土层,分别较CK、HM、YMG降低了5.93%、5.93%、2.86%。与对照相比,YMG、HM和HMC均能显著提高各土层的土壤速效K、N、P以及硝态氮和有机质含量,其中HMC效果最显著,在20 cm土层处,与CK相比分别提高了12.35%、10.11%、15.48%、23.11%、19.00%。随着土层深度的增加,速效养分含量均呈先上升后下降的趋势,地表0~20 cm处的含量最高,在20 cm土层处,HMC土壤速效K、N、P含量分别为122.24 mg·kg^-1、32.67 g·kg^-1、0.76 mg·kg^-1。与对照相比,YMG、HM和HMC均能不同程度地提高枣果品质,其中HMC对Vc含量、蛋白质含量、可溶性糖含量、枣果横径、枣果纵径、单果重、含水量、可食率的影响显著大于YMG和HM,HMC的Vc含量、蛋白质含量、可溶性糖含量、枣果横径、含水量较YMG分别增加了10.18%、25.23%、9.06%、6.04%、3.73%,较HM分别增加了1.28%、23.01%、1.07%、2.50%、1.71%。主成分分析将16个指标综合分析,提取3个主成分因子6.614、5.485、3.901,代表4种不同耕作方式100%的原始数据信息量。综上所述,不同土壤耕作方式的效果由高到低依次为HMC、HM、YMG和CK,种植黑麦草（HMC）是甘肃中部沿黄灌区枣园土壤管理的推荐模式。     

辽西易旱区不同耕作方式对土壤物理性能的影响

比较了不同耕作方式对土壤水分、温度、容重、孔隙性状和养分的影响。结果表明,保护性耕作有抑制蒸发保墒作用,分别表现在苗期0-20cm土层以及作物生长发育后期40cm以下土层,提高了水分利用率,其中留茬覆盖可以比传统耕作提高16.53%,增产幅度可达13.56%;保护性耕作的土壤温度低于传统耕作,尤其留茬覆盖表现最为明显,其降低土壤温度的效应主要发生在苗期和土壤表层;保护性耕作方式提高了毛管孔隙度,提高了涵养水分的作用,但土壤容重的增加影响作物的播种和出苗;保护性耕作对土壤有机质和速效养分的变化有着一定的影响,但各种方式间差异不显著;在辽宁省西部干旱和半干旱地区建议采用以留茬覆盖为主的保护性耕作方式。     

不同降解膜覆盖对土壤水热与玉米生长的影响

为进一步研究验证不同降解地膜的田间应用效果,在大田条件下以露地栽培为对照,进行了可降解地膜H(江苏淮安产,降解周期120 d)、可降解地膜T(台湾产,降解周期120 d)和普通地膜覆盖玉米栽培试验,探讨不同地膜覆盖对土壤水分和温度、玉米生长发育、产量及相关性状的影响。结果表明,与露地对照相比,可降解地膜H覆盖能够明显提高玉米生育前中期(播种至大喇叭口期)0~60 cm土壤水分含量,提高播种后63 d内地下10、20 cm土壤温度,具有较好的土壤保墒、增温、保温作用;而可降解地膜T在玉米生育前期(播种至拔节期)作用较好,到玉米生育中期(大喇叭口期)其作用已经减弱。可降解地膜H和T覆盖均使玉米出苗率提高,分别为95.8%、95.3%,露地为93.6%;生育进程加快,生育期分别比露地缩短12 d、8 d;可降解地膜H覆盖能明显促进玉米中后期地上部干物质的积累,株高、茎粗及叶面积增加,穗部性状改善,秃尖缩短,穗粒数和千粒重增加,比露地增产40.7%,而可降解地膜T的覆盖效果(增产14.3%)虽然优于露地对照,但要差于H和普通地膜(增产39.5%)。研究认为,可降解地膜H的覆盖效果与普通地膜相当,而可降解地膜T的覆盖效果次之。在生产中应用可降解地膜,应根据当地环境条件进行选择。     

不同耕作措施下陇中黄土高原旱作农田土壤活性有机碳组分及其与酶活性间的关系

通过设置在陇中黄土高原半干旱雨养农业区15年的不同保护性耕作措施长期定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)4种不同耕作措施下不同土层的土壤总有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量、碳库管理指数和土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和过氧化物酶等4种参与碳循环土壤酶,并分析了土壤有机碳及其活性碳组分与土壤酶之间的相关关系。结果表明:0~30 cm土层,NTS处理可显著提高土壤有机碳、土壤活性有机碳、土壤微生物量碳及碳库管理指数,分别较T处理增加了16.3%、28.26%、41.88%、37.04%,NT、TS处理较T处理各指标也均有不同程度提高;在0~30 cm土层,NTS、TS、NT处理与T处理相比,蔗糖酶分别提高了33.84%、21.59%、25.15%,淀粉酶活性分别提高了20.90%、13.43%、12.69%,纤维素酶活性分别提高了39.13%、17.39%、4.34%,过氧化物酶活性分别提高了7.81%、2.08%、3.65%;土壤蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶与各形态有机碳及碳库管理指数均表现为显著或极显著正相关关系;蔗糖酶活性增加对有机碳积累作用最显著,有助于土壤总有机碳、活性有机碳、微生物量碳含量提高,土壤纤维素酶对土壤总有机碳和活性有机碳含量的增加有促进作用,过氧化物酶有利于总有机碳的积累。免耕结合秸秆覆盖是适宜该地区农田生态系统健康稳定发展,减少碳库损失的重要途径。     

旱作燕麦不同耕作方式对土壤温室气体排放的影响

采用静态箱法测定了常规耕作、免耕留低茬低覆盖、免耕留高茬低覆盖、免耕留低茬高覆盖和免耕留高茬高覆盖5个处理条件下燕麦播种前、生育过程中和收割后土壤CO2、CH4和N2O的排放通量.结果表明:CO2排放通量呈单峰曲线变化,峰值出现在苗期;CH4排放通量多为负值,表现为"吸收",季节性变化不明显;N2O排放规律性不明显.处...     

Effects of moisture and carbonate additions on CO_2 emission from calcareous soil during closed–jar incubation

Calcareous soil contains organic and inorganic carbon(C) pools,which both contribute to CO2 emission during closed-jar incubation. The mineralization of organic C and dissolution of inorganic C are both related to soil moisture,but the exact effect of water content on CO2 emission from calcareous soil is unclear. The objective of this experiment was to determine the effect of soil water content(air-dried,30%,70%,and 100% water-holding capacity(WHC)),carbonate type(CaCO3 or MgCO3),and carbonate amount(0.0,1.0%,and 2.0%) on CO2 emission from calcareous soil during closed-jar incubation. Soil CO2 emission increased significantly as the water content increased to 70% WHC,regardless of whether or not the soil was amended with carbonates. Soil CO2 emission remained the same or increased slowly as the soil water content increased from 70% WHC to 100% WHC. When the water content was ≤30% WHC,soil CO2 emission from soil amended with 1.0% inorganic C was greater than that from unamended soil. When the soil water content was 70% or 100% WHC,CO2 emission from CaCO3 amended soil was greater than that from the control. Furthermore,CO2 emission from soil amended with 2.0% CaCO3 was greater than that from soil amended with 1.0% CaCO3. Soil CO2 emission was higher in the MgCO3 amended soil than from the unamended soil. Soil CO2 emission decreased as the MgCO3 content increased. Cumulative CO2 emission was 3-6 times higher from MgCO3 amended soil than from CaCO3 amended soil. There was significant interaction effect between soil moisture and carbonates on CO2 emission. Soil moisture plays an important role in CO2 emission from calcareous soil because it affects both biotic and abiotic processes during the closed-jar incubation.     

(土娄)土剖面CO_2释放通量的变异特征

采用碱液吸收法,对(土娄)土剖面CO2通量进行连续1年的定位观测研究。结果表明:(土娄)土剖面CO2通量具有明显的、较为复杂的季节变化规律,8月下旬最高,冬季最低;一般情况下观测期间耕作区(土娄)土剖面CO2通量呈现表层低-中部高-底层低的分布特征;休闲区(土娄)土剖面CO2通量的季节变化和剖面变化与耕作区相类似,但是在土剖面CO2通量的变化剧烈程度和复杂性方面,耕作区表现的更为明显。土壤温度是影响土剖面CO2通量的主要因素,二者间存在极显著的指数函数相关关系(P0.01);土壤含水量与土剖面CO2通量之间也有着一定的相关关系,但是与土壤温度相比其属于次要地位。土壤CO2释放通量与土壤含水量之间存在一个最适土壤含水量,随着剖面深度的增加,最适土壤含水量逐渐增大。     

不同覆膜栽培对玉米土壤水分温度及产量的影响

采用烘干称重法和地温计法测定了环县川旱地不同覆膜与露地栽培方式下全生育期内0~80 cm土层的土壤含水量和0~40 cm土层的土壤温度,成熟期随机测量不同处理方式下的株高、株重、茎粗、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、千粒重和单株叶面积等指标,计算经济产量和生物产量,分析不同覆膜与露地栽培对玉米土壤水热环境和产量的调控机制。结果表明,全膜双垄沟播栽培较全膜平铺穴播、半膜平铺穴播、半膜覆盖垄播和露地平播栽培,全生育期0~80 cm土壤水分分别提高了0.3%、1.0%、1.6%和2.4%,0~40 cm土壤温度分别提高了0.3℃、1.2℃、1.6℃和2.2℃,生育期分别缩短了0、3、5 d和13 d,生物产量分别提高了679.5、2 740.5、3 376.5 kg·hm-2和4 861.5 kg·hm-2,经济产量分别提高了424.5、1 729.5、2 032.5 kg·hm-2和2 971.5 kg·hm-2。因此,在相应的旱作农业区大力推广全膜双垄沟播栽培技术,能大幅提高玉米产量,有利于保障国家粮食安全。     

不同土壤水分处理对夏玉米叶片光合等生理特性的影响

通过对防雨棚下测坑中种植的夏玉米设置不同的土壤水分控制下限指标试验,研究了土壤水分状况对夏玉米生理特性及水分利用效率的影响。结果表明,各生理指标有着明显的日变化特征,不同处理气孔导度(G s)峰值出现的时间早于光合速率(P n)和蒸腾速率(T r),在高水分条件下(T-80,土壤水分控制下限占田间持水量的80%,下同)T r峰值出现的时间滞后于P n,而T-60处理、T-50处理的T r峰值出现的时间早于P n,随着土壤水分胁迫程度的增加,G s、T r、P n的峰值有提前出现的趋势;不同处理细胞液浓度(CSC)的峰值及叶水势(LW P)的低谷均在14∶00左右出现。P n、T r、G s和LW P随土壤含水量的增加而增加,而CSC则下降。叶片水分利用效率LWUE(P n/T r)随光合有效辐射(PAR)的增加而增大,其峰值在10∶00左右出现,T-70处理的LWUE最高,T-50处理的最低。此外,通过对各处理的产量和产量水平水分利用效率(WUE)的分析得出,夏玉米节水高产的适宜土壤水分控制下限指标为田间持水量的70%。     

施肥对旱作免耕土壤酶活性与CO_2排放量的影响

通过对不同施肥处理的免耕土壤酶活性和CO2排放通量测定分析,研究北方农牧交错区施肥对旱作免耕农田土壤酶活性、CO2排放量的影响及其相互关系,为提高土壤质量、实现固碳减排和可持续利用提供理论依据。结果表明:免耕施肥土壤酶活性和CO2排放通量高于不施肥处理;氮肥对脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性和CO2排放通量的增加影响最大,其次是磷肥,钾肥最小;过氧化氢酶活性的增加受钾肥影响最大,磷肥次之,氮肥最小;氮磷或氮磷钾肥配施更能增加土壤酶活性和CO2排放通量,单施钾肥土壤过氧化氢酶活性高于氮磷肥配施。蔗糖酶和脲酶活性与土壤CO2排放量呈显著正相关,碱性磷酸酶和过氧化氢酶与土壤CO2排放量之间相关性不显著。     

土壤含水量对夏玉米蒸发蒸腾量和光合性能的影响

采用盆栽控水试验,研究了5种土壤水分条件（分别为土壤田间持水量的50%、60%、70%、80%、90%,记为T1~T5）对夏玉米蒸发蒸腾量（ET）及抽雄期光合性能的影响。结果表明：土壤含水量对夏玉米生长过程中的ET、株高、叶面积和光合性能均有显著影响。与T1处理相比较,T2~T5水分处理下的夏玉米主要生育期内ET依次增加了23.66%、39.17%、43.33%和49.84%,呈线性增大的趋势;在夏玉米耗水强度最旺盛的抽雄期,与T1处理相比较,T2~T5处理下的蒸腾速率（T_r）分别增长了63.74%、75.65%、78.83%和81.77%,气孔导度（G_s）分别增长了71.97%、82.63%、83.91%和84.87%,二者均随着土壤含水量的增大呈指数函数变化,但土壤含水量超过田间持水量的70%后增幅显著减小;光合速率（P_n）分别增长了47.51%、60.65%、57.51%和55.87%,P_n、株高、叶面积随着土壤含水量的增大呈现抛物线形变化趋势,即先增加后减小的规律,在T3和T4处理水平下达到最大值,依次为28.14 μmol·m^-2·s^-1（T3）、256.5 cm（T4）、628.6 cm²（T3）。从提高夏玉米光合效率和水分生产效率、减少无效蒸发蒸腾耗水的角度考虑, 夏玉米抽雄期的土壤含水量控制在田间持水率的80%左右为宜。     

不同降水年型下大气CO2浓度和温度对旱地春小麦产量的响应模拟

为量化不同降水年型CO₂浓度升高、增温对旱地春小麦(Triticum aestivum L.)产量的影响,本研究基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据驱动APSIM模型,设置不同CO₂浓度和温度增量变化来模拟甘肃陇中未来气候情景,分析气候变化情景对春小麦产量稳定性和可持续性的影响,评估不同气候处理对应的产量风险。结果表明：APSIM模型模拟的干旱年和湿润年小麦产量的归一化均方根误差NRMSE小于13%,一致性指标D大于0.85,平水年产量的归一化均方根误差NRMSE大于20%,一致性指标D小于0.8,表明APSIM模型对干旱年和湿润年春小麦产量模拟的精确性高于平水年春小麦产量的模拟。CO₂浓度和温度对春小麦产量均具有显著影响,且温度对小麦产量的变化具有主导影响。在增温和CO₂浓度共同升高条件下,降水效应表现为湿润年>平水年>干旱年,二者协同所导致的产量减产效应表现为平水年>干旱年>湿润年。对比不同降水年型产量的变异系数和可持续性指数发现,干旱年增温2.5～3℃小麦产量...     

氮肥与秸秆还田对陕西关中灌区冬小麦 农田CO2排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法对陕西关中灌区不同氮素用量及秸秆还田处理(190 kg N·hm-2,N190;150 kgN·hm-2,N150; 75 kg N·hm-2,N75; 150 kg N·hm-2+ 5000 kg· hm-2秸秆,N150+S)下冬小麦农田CO2排放及其影响因素进行研究.结果表明:农田CO2排放通量呈明显的季节变化规律,且与温度的动态变化趋势相一致;各处理CO2排放通量与大气温度和土壤温度均具有极显著的指数相关关系,且与大气温度相关性最好;全生长季各处理累积CO2排放量顺序为:N1S0+ S＞ N150≈N190＞ N75,在中低氮水平范围内CO2排放量随施氮量增加而增加,秸秆还田增加了农田CO2排放,排放量较不还田增加18％.