不同秸秆还田模式与氮肥施用量对土壤N2O排放的影响

以山东省桓台县为试验地点，分析在高产条件下，不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田N2O排放的影响。试验结果表明，氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤N2O排放的重要因素；小麦秸秆还田可以大大降低土壤N2O的排放，施用有机粪肥是影响N2O排放的另一重要因素。     

京郊典型设施蔬菜地N2O排放规律及影响因素研究

为明确典型设施蔬菜地N2O排放规律及其影响因素,采用静态箱法,对北京郊区典型设施菜地番茄生长季进行了系统的观测,并分析了氮肥施用量、土壤温度、土壤水分对土壤N2O排放的影响。结果表明:设施番茄地N2O排放具有明显的生长季变异性,随着施肥和灌溉事件呈现多峰的动态变化规律。与农民习惯施肥处理(FP)相比,减氮施肥处理(OPT)能减少N2O排放总量41.67%,减氮施肥+硝化抑制剂处理(OPT+DCD)则能减少N2O排放总量54.46%;各处理N2O的排放系数介于0.55%～1.15%之间;土壤N2O排放与土壤湿度表现出显著的相关性,但与土壤温度未表现出明显相关性。     

长期保护性耕作对黄土高原旱地土壤肥力质量的影响

长期定位试验研究了黄土高原西部旱农区传统耕作措施和5种保护性耕作措施对豌豆-小麦(P→W)和小麦-豌豆(W→P)轮作序列的耕层土壤肥力质量的影响。结果表明,与传统耕作(T)处理相比,传统耕作秸秆还田(TS)和免耕秸秆覆盖(NTS)处理有机质含量分别提高11.61%～12.21%和12.13%～16.99%,全氮提高7.29%～8.42%和11.58%～12.95%,全磷提高10.35%～14.63%和13.79%～18.29%,全钾提高7.32%～7.51%和8.78%～9.15%,速效磷提高11.10%～12.41%和16.29%～20.99%,速效钾提高25.11%～43.26%和31.62%～44.22%,pH降低0.11～0.17个单位和0.09～0.16个单位。进一步利用加乘法则和加权综合法两种模型评价不同耕作方式下的土壤肥力质量,结果表明,土壤肥力质量指数排序为NTS处理TS处理NTP处理NT处理T处理TP处理(P→W轮作序列)和NTS处理TS处理NT处理NTP处理TP处理T处理(W→P轮作序列)。在黄土高原雨养农作系统中,实施免耕结合秸秆覆盖,对促进和维持土壤养分平衡,提高土壤肥力质量具有重要意义。     

不同秸秆还田模式与氮肥施用量对土壤N2O排放的影响

以山东省桓台县为试验地点,分析在高产条件下,不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田N2O排放的影响.试验结果表明,氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤N2O排放的重要因素;小麦秸秆还田可以大大降低土壤N2O的排放,施用有机粪肥是影响N2O排放的另一重要因素.     

保护性耕作对温室效应的影响

农业是非常重要的温室气体排放源,而不合理的农田管理措施强化了农田排放源的特征,同时弱化了吸收汇的作用。保护性耕作对温室效应的影响来自两方面,一方面是免耕减少了农田CO2排放,对CH4和N2O排放的影响不明确;另一方面是秸秆还田以后部分秸秆C以气体形式释放进入大气,增加了农田CO2、CH4排放,但秸秆还田相对其他用途提高了土壤固碳潜力,减少了总的温室气体排放量。通过耕作与秸秆管理对温室气体排放资料的整理分析,指明保护性耕作是一种有利于减少温室效应的农田管理措施,为保护性耕作的温室效应研究提供借鉴。     

不同耕作措施下土壤N2O排放及其农学效率

为评价不同耕作措施下华北平原农田土壤N2O排放及其农学效率,通过设置常规耕作秸秆还田(CT+)、常规耕作无秸秆还田(CT?)、免耕秸秆还田(NT+)、免耕无秸秆还田(NT?)4个处理田间定位试验,采用静态箱?气相色谱法测定分析了连续3个小麦生长期的表层土壤N2O排放及其主要相关因子,同时测定了小麦产量与氮吸收量等相关指标。结果表明:在4个处理下,小麦生长期内表层土壤N2O排放动态基本一致,而土壤N2O累积排放量却存在显著差异,而且耕作方式与秸秆还田存在显著的互作效应。在常规耕作和免耕措施下,单位面积土壤N2O累积排放量均表现为秸秆还田土壤显著高于无秸秆还田土壤,CT+和NT+分别比CT?和NT?高26.2%和74.6%;在无秸秆还田条件下,土壤N2O排放量表现为常规耕作比免耕高42.4%。相关分析表明,土壤N2O排放通量与地下5 cm土壤温度、土壤孔隙充水率(WFPS)之间呈显著正相关关系,与土壤溶解性有机氮(DON)含量之间呈显著负相关关系。利用农学效率指标度量N2O排放量时可知,虽然小麦籽粒产量和氮肥偏生产力在各处理间没有达到显著性差异,但每生产1 kg小麦籽粒表层土壤N2O排放量为0.18~0.73 g N2O-N,每投入1 kg氮素表层土壤N2O排放量为5.1~18.0 g N2O-N,处理间存在显著差异;与单位面积土壤N2O排放量表现一致,单位籽粒产量N2O排放量和单位氮素投入N2O排放量均表现为无论是常规耕作还是免耕措施,秸秆还田土壤均显著高于秸秆不还田土壤,在秸秆不还田条件下,常规耕作土壤均显著高于免耕土壤。总之,免耕是有效减少土壤N2O排放的一种耕作措施。     

耕作措施对华北地区冬小麦田N2O排放的影响

为研究不同耕作措施对冬小麦田N2O排放的影响以及探明N2O排放季节性波动的原因,该研究选取河北栾城县中国科学院农业生态系统试验站不同耕作处理下冬小麦田为研究对象,利用静态箱法测定翻耕秸秆还田（CT）、旋耕秸秆还田（RT）和免耕秸秆还田（NT）下冬小麦田N2O的排放。结果表明,耕作初期72 h翻耕、旋耕及免耕处理N2O排放总量分别为3.83、10.27、10.55 mg/m2。秸秆还田条件下,不同耕作措施冬小麦田N2O季节排放总量为：CT＞RT＞NT。CT、NT处理下N2O排放通量与0～20 cm各层次土壤温度呈极显著正相关。CT、NT处理表层0～5 cm土壤N2O排放通量与土壤充气孔隙度显著性负相关。NT处理土壤具有较高的C/N比,可能有利于减少N2O的排放。因此,华北冬小麦田采用NT能有效减少N2O排放。     

冬小麦/大葱轮作体系N_2O排放特征及影响因素研究

采用静态暗箱-气相色谱法研究了冬小麦/大葱轮作体系不同施肥处理下农田N2O排放特征及排放系数,分析了土壤湿度和土壤温度等环境因子对N2O排放的影响。结果表明,农田N2O排放高峰值主要出现在每次施肥＋灌溉或强降雨之后的一段时间,大葱生长季排放峰值高且出现的频率比小麦生长季密集;N2O排放通量变化范围为-3.85～507.11μg N·m-2·h-1,平均值为251.63μgN·m-2·h-1,对于不同施肥处理,其年度N2O排放总量介于1.71 kg N·hm-2到4.60 kg N·hm-2之间。整个轮作体系不同处理N2O排放系数介于0.31%到0.48%之间,均值为0.43%;相对比农民习惯（FP）处理,优化施肥（OPT）、优化减氮（OPT-N）以及秸秆还田（C/N）处理均能显著减少N2O的排放,秸秆还田处理和优化减氮处理N2O排放总量比优化处理分别减少了17%和10%。在10℃〈土壤温度（T）s〈20℃时,N2O排放随温度的升高而增加;整个小麦生长季N2O排放随土壤湿度的增加而增加,且达到0.05的显著水平;大葱生长季在20℃〈Ts〈30℃时,土壤水分含量成为主要限制因素,N2O排放与土壤孔隙含水量（WFPS）呈显著指数正相关关系。秸秆还田处理作物产量高于其他处理,是具有减排增产＂双赢＂效果的农田管理措施。     

水肥气耦合滴灌番茄地土壤N2O排放特征及影响因素分析

为了解水肥气耦合滴灌下不同水肥气调控措施对土壤N_2O排放的影响,该研究设置施氮量(低氮和常氮)、掺气量(不掺气和循环曝气处理)和灌水量(低湿度和高湿度处理)3因素2水平完全随机试验,通过静态箱-气相色谱法、q PCR技术和结构方程模型,系统研究了不同水肥气组合方案下温室番茄地土壤N_2O排放特征及其与相关影响因素之间的关系。结果表明,水肥气耦合滴灌下N_2O排放峰值出现在施氮后2 d内,其余时期N_2O排放通量较低且变幅较小。施氮量、掺气量和灌水量的增加可增加土壤N_2O排放通量和排放总量。其中,高湿度条件下N_2O排放总量较低湿度平均增加了30.14%,曝气条件下N_2O排放总量较对照平均增加了35.16%,常氮条件下N_2O排放总量较低氮平均增加了33.83%。施氮量、掺气量和灌水量的增加可提高温室番茄的产量和氮肥偏生产力。土壤NH4+-N和NO3--N含量对N_2O排放的总效应为0.60和0.79,是影响水肥气耦合滴灌下土壤N_2O排放的主导因子。综合考虑作物产量、N_2O排放总量和氮肥偏生产力,常氮曝气低湿度处理是适宜的水肥气耦合滴灌方案。     

秸秆还田下节水减氮对不同双季稻品种N2O排放的影响及驱动因素

为明确秸秆还田下节水减氮以及高效肥料对不同双季稻品种N2O排放的影响及其关键驱动因素。于2020年开展田间试验,试验采用裂区设计,主区为4个水肥处理:尿素100%+间歇灌溉(U)、尿素80%+秸秆还田+间歇灌溉(US+S)、控释尿素80%+秸秆还田+间歇灌溉(CRUS+S)、尿素80%+秸秆还田+节水灌溉(US+S+SWD),副区为常规稻和杂交稻,共8个处理。监测双季稻生育期内N2O排放规律,分析单位产量N2O排放强度和影响其排放的主要驱动因素。结果表明,灌溉量、碳氮投入和植株吸氮量是调控稻田N2O排放的主导因子,可解释99%的排放变化,其中氮投入增加会促进N2O排放,而灌溉量、碳投入和吸氮量对N2O排放有负向作用。秸秆还田可以补充氮肥减量20%的养分,秸秆还田下常规氮肥或控释氮肥减量施用降低了N2O排放14.4%～49.4%,但CRUS+S较US+S处理促进了N2O排放,表明秸秆还田下施用控释尿素并不能实现N2O减排。秸秆还田后进一步控水促进了N2O排放,相比US+S,US+S+SWD处理显著增加了双季稻N2O的排放114.8%～186.4%,且常规稻增幅大于杂交稻。各处理间产量无显著差异,氮肥减量及进一步控水均可保证稳产,但US+S+SWD处理单位产量N2O排放强度显著高于其他处理。总体而言,秸秆还田搭配减氮20%有助于降低稻田N2O排放,但并不能抵消节水灌溉导致的N2O增长。在水稻生产中合理利用秸秆资源,适当减少氮肥用量可以减少稻田N2O排放并保证稳产。     

黄淮海平原小麦保护性耕作对土壤动物总量和多样性的影响

强度的耕作管理使土壤生物多样性下降,也使农业可持续发展面临困难,而实行保护性耕作可以缓解这一问题。通过调查小麦季保护性耕作下土壤动物群落结构,分析了耕作方式和秸秆覆盖对土壤动物群落的影响,采用冗余分析（RDA）并设置协变量的方法对土壤动物数量变异进行了研究。结果表明,弹尾目和蜱螨目是土壤动物优势类群,两者数量之和占总数比例约为80％,土壤动物在表层（0～10cm）分布较大,约占总数的75％。土壤动物类群数免耕高于翻耕,覆盖量越大,个体数量越多。免耕在小麦拔节期有更高的多样性指数,但在成熟期土壤动物优势类群明显,多样性指数下降。相似性指数表现为土壤动物类群对环境具有选择性,翻耕和免耕之间类群差异较大。耕作方式、覆盖数量、土壤层次和时间共解释了土壤动物数量变异量的28．7％,其中时间占最大的变异量,为12．2％,其次是秸秆覆盖处理（8．7％）和土壤层次（6．4％）。耕作方式直接解释的变异量较小,但耕作方式显著影响了秸秆覆盖的作用形式,进一步影响了土壤动物的垂直分布状况。     

不同施肥处理对稻田氧化亚氮排放的影响

2004年在湖南省望城县黄金乡长期肥料监测站对不同施肥处理稻田中N2O排放通量进行了连续观测,发现不同施肥处理稻田中N2O排放季节变化具有一致的规律:生长中前期N2O排放量较小,晒田及之后排放量较大。各施肥处理N2O排放的差异早晚稻不同,早稻各处理间差异不显著,NPK处理排放量最大,为1.48kg.hm2;晚稻各处理差异极显著(p<0.01),NPKS处理排放量最大,为1.40kg.hm2;同是有机肥和化肥配施,早稻NKM处理N2O排放大于NPKS处理,两者差异不显著,而晚稻NPKS处理N2O排放远大于NKM处理,二者差异显著(p<0.05)。稻田水分状况也影响N2O排放,淹水期N2O排放较少,落干期N2O排放较多。     

耕作方式与地表覆盖量对苜蓿及小麦地水蚀过程的影响

通过模拟降雨对定西苜蓿-春小麦轮作土壤的水蚀过程进行了研究，试验结果表明：苜蓿翻耕（T1）处理的地面积水产生时间最长，苜蓿不翻耕处理（T2）径流产生时间最长，显著高于其它3个处理。在整个模拟降雨过程中，不翻耕处理的径流产生速率总是低于翻耕处理的径流产生速率，其中以苜蓿不翻耕处理（T2）的径流速率最小，而两个翻耕处理的径流速率之间无显著性差异。T2处理的入渗速率始终高于其他3个处理；秸秆覆盖可有效地降低累积径流量和总侵蚀量，增加累积入渗量；在不同处理中，以苜蓿不翻耕处理加100％秸秆覆盖抗水蚀的效果比较明显。     

农田土壤中N_2O释放的水温特征研究

室内模拟研究不同水热条件下土壤中N2O的释放特征,有助于阐明N2O释放的水热效应机理。本文通过室内试验研究了西北地区的典型耕种土壤土娄土中N2O在不同水温变化下的释放特征,借助化学反应动力学理论对其释放机理进行了初步的探讨。结果表明:10℃和30℃下,不同含水量的土壤中N2O的浓度变化随着培养时间的延长呈"S"型曲线。可用方程C=1/[A+Bexp(-t)]来描述。随着温度的升高(10℃到30℃),N2O释放的快速期,减速期,稳定期的启动时间明显提前。在较低的土壤湿度范围内(27%至58%wfps),土壤中N2O释放的稳定浓度与土壤湿度呈正相关;田间持水量(58%wfps)时,N2O释放的稳定浓度达到最大;超过田间持水量时,其逐渐变小。当土壤湿度从27%-42%wfps增加时,30℃下土壤中N2O释放的稳定浓度大于10℃下的;当土壤湿度等于或大于田间持水量(58%wfps)时,30℃下土壤中N2O释放的稳定浓度小于10℃下的。低温下(10℃)的风干土壤(8%wfps)存在吸收N2O的现象。不同水热条件下土壤硝化和反硝化过程中N2O释放的表观化学反应速率常数和对应活化能的大小决定了土壤中N2O的释放量及难易程度。     

秸秆还田与耕作方式对麦后复种花生田土壤性质和产量的影响

小麦-花生一年两熟是解决粮油争地矛盾,实现粮油自给的重要途径,小麦收获后直播花生是麦油两熟的主要种植方式。试验在前茬小麦收获后设计秸秆还田与耕作方式2种处理因素,共6个处理:旋耕秸秆不还田(RT)、旋耕秸秆还田(RTS)、免耕秸秆不还田(NT)、免耕秸秆覆盖(NTS)、深耕秸秆不还田(DT)和深耕秸秆还田(DTS)。研究秸秆还田与耕作方式对土壤理化性质以及花生产量的影响。结果表明:不同耕作方式对土壤理化性质的影响不同,在0—10 cm土层中,与深耕处理和旋耕处理相比,免耕处理增加了大粒径团聚体的质量比例,提高了团聚体的稳定性,增加了土壤细菌、真菌、放线菌的数量。而深耕处理主要改善了10—20,20—30 cm土层土壤理化性质,深耕处理还增加了干物质积累量,提高了花生荚果产量和籽仁产量。在相同的耕作方式下,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田处理降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,增加了粗大团聚体的质量比例以及土壤有机碳和全氮含量,提高了团聚体的稳定性,增加了土壤细菌、真菌、放线菌的数量,增加了干物质积累量,提高了花生荚果产量和籽仁产量。DTS处理荚果产量和籽仁产量比DT处理分别增加了10.89%和14.65%,RTS处理荚果产量和籽仁产量比RT处理分别增加了10.00%和11.77%,NTS处理荚果产量和籽仁产量比NT处理分别增加了16.31%和19.82%。处理间比较,与其他5个处理相比,DTS处理不仅改良了土壤理化性质,而且提高了花生荚果产量和籽仁产量。     

道地药材保护性耕作对坡耕地土壤侵蚀的影响

为有效防治坡耕地水土流失,提高坡耕地持续利用,于2007年选用甘草、板蓝根两种道地药材,在陇中黄土高原半干旱区的坡耕地上进行了道地药材保护性耕作防治水土流失效应的研究。试验设传统耕作下板蓝根与甘草间作(TIL)、春小麦与甘草间作(TWL)、免耕不覆盖下板蓝根与甘草间作(NTIL)、春小麦与甘草间作(NTWL)、免耕秸秆覆盖下板蓝根与甘草间作(NTSIL)、春小麦与甘草间作(NTSWL)6个处理,坡度在6°~7°之间,每个处理小区底部设径流收集池。结果表明:(1)保护性耕作具有良好的防止土壤侵蚀效应,6个处理的水土流失量为TWL>NTWL>NTSWL>TIL>NTIL>NTSIL。(2)流失泥沙的养分含量中有机质、速效N、速效P、速效K的流失总量最大,全N和全P的流失总量最小,NTSIL对减少有机质和速效K的流失具有明显的作用。(3)径流量、侵蚀量与降雨量的回归关系均十分显著。所以在坡耕地上选择板蓝根与甘草间作的水土保持效果优于春小麦与甘草间作,尤其以NTSIL最佳。     

稻田甲烷排放影响因素及其研究进展

CH4是大气中仅次于CO2的最重要的温室气体之一,其温室效应贡献已达15～20%。中国稻田是CH4的重要排放源,对全球大气的CH4排放起着重要的作用。本文较为详细地介绍了近几十年来国内外关于稻田CH4排放的研究进展。对稻田CH4的排放机理、CH4的排放规律及影响稻田CH4排放的各种因素作了详细分析,并相应地提出了控制稻田CH4排放的各种措施,最后提出了今后我国稻田CH4排放研究应加强的几个方面内容。     

氮肥施用对西南地区紫色土冬小麦N_2O释放和反硝化作用的影响

N2O是重要的温室气体之一,由此引起的全球变暖和臭氧层破坏是当今重要的环境问题。采用遮光密闭箱和气相色谱法研究了氮肥施用对小麦地N2O释放和反硝化作用的影响。结果表明,小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理N2O平均排放通量分别为2.71、2.42、1.97 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均N2O排放通量分别为2.42、2.14、3.13 gN.hm-2.d-1。小麦生长季节里,高氮、中氮以及不施氮处理平均反硝化速率分别为4.91、4.50、1.67 gN.hm-.2d-1;尿素、硫酸铵、硝酸钾3种氮肥品种处理下,平均反硝化速率分别为4.50、3.68、5.29 gN.hm-.2d-1。氮肥施用明显促进了土壤-植物系统中N2O排放通量和反硝化作用,氮肥施用量水平和N2O排放通量、反硝化作用呈正相关。硝酸钾对N2O排放通量和反硝化作用贡献最大,硫酸铵最小。研究还表明,小麦地N2O释放和反硝化作用与季节有一定相关性,温度较高季节排放量及反硝化作用明显,反之则较弱。     

硅胶管气样原位采集技术研究土壤N_2O浓度及通量变化

箱法被广泛用于监测土壤N_2O排放通量,但在原位采集高浓度土壤N_2O、全天候监测N_2O通量变化、动态研究土壤剖面N_2O的行为等方面存在弊端.本研究通过室内模拟硅胶管对N_2O的通透性,探索硅胶管用于原位采集土壤气样的理论可行性.田间试验设施用铵态氮肥(NH_4~+)、施用硝态氮肥(NO_3~-)及施用硝态氮肥加葡萄糖(NO_3~-+C)等3个处理,同时安置硅胶管和采样箱,验证硅胶管法在原位采集高浓度土壤N_2O气样、监测土壤N_2O浓度以及排放通量的实际效果,并与箱法进行比较.结果表明,硅胶管内外的N_2O气体经2.9 h达到95%的平衡,完伞能满足大田采样要求;用硅胶管法原位采集高浓度土壤N_2O气样的效果显著优于箱法采样.其浓度变化表现出明显的时间规律,浓度梯度法计算的N_2O排放通量与箱法测定结果呈显著正相关,但数值偏低;偏低的程度取决于采样位置和土壤中N_2O产生位置的匹配程度.建议采用埋于土壤表层的硅胶管计算地面N_2O排放通量,或在不同土层埋人硅胶管研究土壤剖面N_2O行为的时空变异.