基于不同方法的汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力评价

【目的】比较多种指标评价汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力的可靠性,为当地土壤氮素管理提供参考。【方法】以采集于汉中盆地及周边丘陵区的12个农田耕层土壤为供试土样,以盆栽黑麦草地上部累积吸氮量为参比,以土壤理化性质指标以及矿质氮法、KCl冷凝回流法、酸性高锰酸钾法3种化学方法和淹水培养法、通气培养法2种生物培养方法测定土壤氮素矿化量作为土壤供氮能力指标。【结果】土壤类型是影响土壤供氮能力的重要因素;土壤全氮或有机质可以反映土壤潜在供氮能力;土壤质地、pH、有效磷、CEC、碳酸钙、颗粒组成(砂粒、粉粒、黏粒)均不能反映稻麦轮作土壤供氮能力。矿质氮法测定氮素值与作物吸氮量相关系数为0.963(P0.01),但由于起始矿质氮不能反映有机氮矿化量,故矿质氮法只能反映当前供氮能力,不宜作为土壤供氮能力评价指标;KCl冷凝回流法测得的总矿质氮量与作物吸氮量相关系数为0.912(P0.01),而KCl冷凝回流法测得的可矿化氮量与作物吸氮量相关系数为-0.766(P0.01),由于KCl冷凝回流法浸取土壤可矿化氮过程中会造成铵态氮的挥发,导致在反映土壤潜在供氮能力和总供氮能力上可能不一致,故KCl冷凝回流法不是反映汉中盆地土壤供氮能力的理想指标;酸性高锰酸钾法测得的总矿质氮量和可矿化氮量与作物吸氮量相关系数分别为0.847和0.833(P0.01),既能够反映土壤潜在供氮能力,又能够反映总供氮能力,是最佳化学方法。通气培养条件下,总矿质氮量和可矿化氮与作物吸氮量均不相关,而在淹水培养条件下,总矿质氮量和可矿化氮与作物吸氮量的相关系数分别为0.921和0.890(P0.01),表明淹水培养法可以反映汉中盆地稻麦轮作土壤潜在供氮能力和总供氮能力,是良好的生物培养方法。氮素矿化势(N0)和起始矿质氮+N0与前4期黑麦草地上部累积吸氮量相关系数分别为0.834和0.845(P0.01),与整株累积吸氮量相关系数分别为0.840和0.851(P0.01)。表明,N0和起始矿质氮+N0均可反映土壤潜在供氮能力,但N0仅能够反映土壤潜在供氮能力,起始矿质氮+N0可反映土壤潜在供氮能力和总供氮能力,因此,起始矿质氮+N0是评价汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力的理想指标。【结论】对于汉中盆地稻麦轮作土壤供氮能力的评价,酸性高锰酸钾法是最佳化学方法;淹水培养法是良好的生物培养方法,起始矿质氮+N0是反映汉中盆地土壤供氮能力的理想指标。     

石灰性土壤供氮能力几种生物测定方法的评价研究

 【目的】目前测定土壤供氮能力的生物方法较多，但基于土壤氮素形态的复杂性、土壤和微生物的高度变异以及生态条件的差异，不同土壤及不同测定方法结果之间仍然存在一定差异，对石灰性土壤采用哪些生物培养方法较好，目前仍无明确结论。【方法】以采自于黄土高原差异较大的25个农田耕层石灰性土壤为供试土样，以淋洗和未淋洗土壤起始NO3--N小麦和玉米两季盆栽试验作物吸氮量为参比，对可反映土壤供氮能力的淹水培养法、通气培养2周法、通气培养4周法、干湿交替通气培养2周法、间歇淋洗长期通气培养法、短期淋洗通气培养法、微生物量碳和微生物量氮等8种生物方法进行了比较研究，其中干湿交替通气培养法和通气培养4周法，是我们对通气培养2周的修订方法。【结果】在不包含起始矿质氮条件下，以上8种生物培养方法与淋洗土壤起始NO3--N盆栽试验作物吸氮量的相关系数依次为0.530，0.700，0.777，0.768，0.764，0.650，0.555和0.465（r0.05=0.369，r0.01=0.505），其中间歇淋洗长期通气培养法确定的氮素矿化势与作物吸氮量的相关系数为0.790；在包括起始矿质氮后（起始矿质氮+矿化氮），以上8种生物方法与未淋洗土壤起始NO3--N盆栽试验作物吸氮量相关系数依次为0.351，0.963，0.962，0.959，0.825， 0.963，0.289和0.095（r0.05=0.369，r0.01=0.505），其中氮素矿化势与作物吸氮量的相关系数为0.812。【结论】在排除起始矿质氮，特别是硝态氮的影响后，在反映旱地石灰性土壤可矿化氮量上，以氮素矿化势最佳；其次为通气培养4周、干湿交替通气培养2周和间歇淋洗长期通气培养法。包括起始矿质氮后，即在反映土壤供氮能力方面，各种通气培养法与未淋洗土壤起始NO3--N作物吸氮量相关性均大幅度提高，其中通气培养2周、通气培养4周、干湿交替通气培养2周和短期淋洗通气培养法相关系数均在0.950以上。而淹水培养法和微生物量碳、氮在表征石灰性土壤供氮能力上均比其它通气培养法逊色。综合考虑各方法在反映土壤可矿化氮和土壤供氮能力上的优劣，以及考虑到间歇淋洗长期通气培养法和以此获得氮素矿化势需培养时间较长，不适于作为实验室常规分析和快速测定土壤供氮能力的方法。根据本研究结果，可将干湿交替通气培养2周作为旱地石灰性土壤供氮指标，该方法不仅更加符合旱地土壤实际水分变化特征，而且既可反映土壤可矿化氮，也可用于评价土壤供氮能力。     

原状土通气培养法测定黄土高原土壤供氮能力的研究

 【目的】评价原状土通气培养法在反映黄土高原土壤供氮能力方面的效果。【方法】以采自于黄土高原差异较大的11个农田耕层土壤为供试土样,以包括和不包括土壤起始NO3--N原状土盆栽黑麦草累积吸氮量为参比,进行室内原状土通气培养法测定土壤供氮能力的研究。【结果】以包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2所淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量密切相关,相关系数分别为0.856和0.862,达1%显著水平;与此相反,通气培养30周所矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、氮素矿化势（N0）及N0+起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量间无显著相关关系,相关系数分别仅为0.410、0.553、0.492和0.419。以不包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与五期黑麦草地上部氮素累积量间的相关性尽管有所降低,但相关性仍达5%显著水平,相关系数分别为0.613和0.607;而通气培养30周矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、N0及N0+起始矿质氮与五期黑麦草地上部吸氮量的相关系数却明显提高,相关系数分别为0.718,0.782,0.688和0.640,均达5%或1%显著水平。【结论】土壤起始NO3--N可作为石灰性土壤当前供氮指标,但该指标难以反映土壤潜在供氮能力;要判断原状土实验室通气培养法是否能可靠评价土壤潜在供氮能力,应以不包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量作为参比,否则由于受盆栽试验土壤起始NO3--N干扰,用植物吸氮量难以对原状土通气培养法的可靠性作出判断。     

可溶性有机氮在评价土壤供氮能力中的作用与效果

 【目的】淹水培养法提取态可溶性有机氮在评价土壤供氮能力方面具有重要意义。【方法】通过研究黄土高原物理化学性质差异较大的10种农田土样起始可溶性有机氮(SON)、矿质氮(Nmin)及间歇浸提长期淹水培养期间可溶性有机氮、铵态氮累积量、易矿化和难矿化氮素矿化势(分别ND和NR表示)及其与作物吸氮量的关系,分析SON在评价土壤供氮能力中的作用与效果。【结果】供试土样起始SON平均为23.9 mg•kg-1,是起始可溶性总氮的28.8%、全氮的2.4%。淹水培养提取态可溶性氮(TSN)中,SON所占比例更高,几乎与铵态氮相当。经过217 d淹水培养,浸提出的SON平均为118.1 mg•kg-1,占TSN累积量的46.4%。ND与全氮关系密切：在不包括与包括SON时,二者的相关系数分别为0.92(P＜0.01)和0.88(P＜0.01)。不同土壤ND和易矿化氮矿化速率(KD)差别很大,干湿砂质新成土和黄土正常新成土的ND小于土垫旱耕人为土。考虑SON后KD值减小,而难矿化氮矿化速率(KR)增加。【结论】淹水培养期间铵态氮累积量是评价可矿化氮的较好指标,不仅适宜于第一季作物,而且也适用于连续两季作物;SON累积量不能单独作为反映可矿化氮的指标,但用ND反映土壤可矿化氮潜势时,包括SON后更加准确;TSN在一定程度上能够反映土壤可矿化氮。铵态氮和TSN累积量及ND在反映两季作物土壤可矿化氮时效果更好,包括SON后TSN及ND在评价土壤供氮持久性时更具意义。     

旱地土壤氮素、有机质状况及与作物吸氮量的关系

在具有典型半干旱气候特征的陕西永寿选取6种不同肥力水平的田块,分层采集0～100cm土样,测定各土层可矿化氮、全氮及有机质含量,研究其与作物吸氮量之间的关系,结果表明,各土层可矿化氮、全氮及有机质之间存在着良好的相关性,可矿化氮与作物吸氮量之间的相关程度高于与全氮、有机质间的相关性,可矿化氮加上土壤起始矿质氮后,相关系数更高,0～45cm土层的可矿化氮、全氮、有机质与作物吸氮量的相关性高于45cm以下的土层,且以30～45cm土层的为最好;以土壤全氮或有机质作为评价土壤供氮能力的指标,效果不如可矿化氮。     

添加生物炭对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响

采用室内淹水培养的方法,研究了添加等碳量的水稻秸秆生物炭、腐熟水稻秸秆和普通水稻秸秆及不同淹水培养时间(淹水培养30 d、60 d、90 d和180 d)对滨海盐渍型水稻土供氮能力的影响,为制定合理的秸秆还田措施提供科学参考。结果表明,各处理均可以提高土壤有机碳含量和碳氮比(C/N),添加生物炭的土壤有机碳和C/N显著高于其他处理(P<0.05)。各处理对土壤氮素矿化有显著影响,其中,添加生物炭处理明显提高了土壤氮素矿化量。各处理土壤供氮能力均随培养时间的延长呈现先增加后降低的趋势,培养90 d时土壤氮素矿化量最高。添加生物炭可以促进滨海盐渍型水稻土氮素的矿化,增强土壤供氮能力。     

不同肥水条件对旱地土壤供氮能力的影响

采取种植４年５料作物不同肥水配合田间定位试验田块的土样,研究不同肥水条件对土壤供氮能力的影响。结果表明,施用氮肥能明显地提高土壤０～６０ｃｍ的ＮＯ－３－Ｎ、可矿化氮、有机质和全氮含量;这些测定值与施氮量间达到或接近显著相关。施肥对ＮＨ＋４－Ｎ含量影响不大;灌水对土壤矿质氮、有机质和全氮含量无显著影响,但有利于土壤有机氮的矿化。     

水田改旱后土壤供氮能力的变化研究

采集了30组水田改种蔬菜、苗木、果树和茶树的成对表层土壤样品,采用氯化钾提取土壤初始矿质氮和利用好气培养方法测定可矿化氮,研究了水田改为蔬菜地、苗木地、果园和茶园后土壤氮素供应能力的变化。结果表明,水田改种旱作后,土壤初始矿质氮在蔬菜地呈现显著增加,在苗木地呈现明显下降,在果园略有下降,在茶园中变化不大。水田改为蔬菜地、苗木地、果园和茶园后,土壤可矿化氮呈普遍下降;土壤中可利用总氮(初始矿质氮和可矿化氮之和)也呈现显著下降。分析认为,水田土壤的供氮潜力一般大于相邻旱地土壤,改旱后土壤供氮能力的下降主要与土壤总氮下降有关,土壤酸化对其也有一定的影响。     

中国玉米百千克籽粒地上部吸氮量的空间差异及驱动因素

【目的】定量中国不同农业生态区和不同产量水平条件下的玉米百千克籽粒地上部吸氮量(N₁₀₀),分析气候、土壤、品种和施肥因素对玉米N₁₀₀的影响,为确定合理施氮量提供科学依据。【方法】将中国分为东北、西北、华北平原、长江中下游平原、西南和东南6大农作区,搜集1980—2022年发表的349篇符合要求的文献,通过数据统计分析不同区域和不同产量水平条件下的玉米N₁₀₀,并分析采用统一和区域化的N₁₀₀计算出的理论施氮量差异,采用皮尔逊相关系数(pearson correlation coefficient)、随机森林(random forest)模型和整合分析(Meta-analysis)方法分析气候、土壤和施肥因素对玉米N₁₀₀的影响,揭示导致中国玉米N₁₀₀空间差异的原因。【结果】优化处理条件下,中国春玉米N₁₀₀显著低于夏玉米,分别为2.21和2.46;不同农业生态区玉米N₁₀₀存在显著差异,分别为2.19(东北...     

不同肥水条件对旱地土壤供氮能力的影响

采取种植４年５料作物不同肥水配合田间定位试验田块的土样,研究不同肥水条件对土壤共氮能力的影响。结果表明,施用氮能明显地提高土壤０￣６０ｃｍ的ＮＯ＾－３－Ｎ、可矿化氮、有机质和全氮含量;这些测定值与施氮量间达到或接近显著相关。施肥对ＮＨ４＾＋－Ｎ含量影响不大;灌水对土壤矿质氮、有机质和全氮含量无显著影响,但有利于土壤有机氮的矿化。     

东北黑土不同开垦年限稻田土壤有机氮矿化特征

[目的]分析东北黑土自然荒地开垦种稻后土壤矿化氮含量、氮净矿化速率和氮净矿化率,探讨土壤供氮能力及其特点,揭示土壤氮素的演变规律,为东北黑土的合理利用和培肥提供理论依据.[方法]以东北黑土自然荒地(0 a,为对照土壤,原始自然草甸植被)和不同开垦年限(12、35、62和85 a)的稻田(地形、种植制度、施肥和水分管理等...     

秸秆添加量对土壤生物固氮速率和固氮菌群落特征的影响

[目的]研究不同秸秆添加量对土壤固氮速率及固氮菌群落结构的影响,为我国秸秆还田及化肥减施增效提供支持.[方法]采用室内培养试验,除对照(C0:0)外共设5个秸秆添加梯度(C1:0.2 mg·g-1;C2:1.0 mg·g-1;C3:2.0 mg·g-1;C4:4.0 mg·g-1;C5:10.0 mg·g-1),采用1...     

Effects of Soluble Organic N on Evaluating Soil N-Supplying Capacity

It is important to study the soluble organic N （SON） extracted during water-logged incubation for evaluating soil Nsupplying capacity. Soil initial SON and mineral N （Nmin）, cumulative soluble organic N and NH4＋-N in leachates during water-logged incubation, mineralization potentials of both easily decomposable N （ND） and resistant N （NR）, and their relationships with N uptake by crop in pot experiment were investigated by using 10 kinds of farmland soils with widely different physical and chemical properties on the Loess Plateau, China, and the effects of SON on evaluating soil Nsupplying capacity were studied. The results showed that the average content of initial SON （23.9 mg kg^-1） of 10 soils was 28.8% of initial total soluble N and 2.4% of soil total N. The percentage of cumulative SON in leaching total soluble N （118.1 mg kg^-1 was 46.4%, higher than the percentage of initial SON （28.8%）, and almost close to the percentage of cumulative NH4^＋-N in the leachates. ND had close correlation with total N, and the correlation coefficients were 0.92 （P 〈 0.01, excluding SON in estimating ND） and 0.88 （P 〈 0.01, including SON in estimating ND）, respectively. N mineralization potential and mineralization rate constant were different with the soil types. ND of Los-Orthic Entisols and Ust-Sandiic Entisols were lower than that of Eum-Orthrosols. Mineralization rate constant for the fast decomposable N-fraction （kD） decreased and the mineralization rate constant of resistant materials （kR） increased when SON was taken into account. Cumulative NH4^＋-N was a better evaluation index of soil N-supplying capacity, and it is not only suitable for the first season crops but also for two successive season crops. Cumulative SON alone was not a satisfactory index for the potential of mineralizable N. But it would be more accurate for ND in revealing the potential mineralizable N when SON was taken into account. Cumulative TSN, to some extent, could also be taken as an index for     

草甸草原区退耕地的牧草-水分-氮肥耦合机制

【目的】 通过在呼伦贝尔建植不同种植模式的人工草地,研究补水、施氮和牧草类型3个因素对人工草地群落生物量、植物营养成分和土壤质量的影响,旨在揭示呼伦贝尔地区退耕地人工草地的水肥耦合机制,筛选建植管理的最优模式。【方法】 试验在呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站进行,2016年6月6日试验开始,设置3个因素试验,即牧草类型（Pasture）、施氮水平（Nitrogen）和补水处理（Irrigation）。牧草类型设紫花苜蓿单播（P₁）、无芒雀麦单播（P₂）、紫花苜蓿无芒雀麦1﹕1混播（P₃）3个处理;施氮水平设不施氮（N₀）、低氮（N₁:75 kgN·hm^-2·a^-1）和高氮（N₂:150 kgN·hm^-2·a^-1）3个水平,每年追施氮肥（化学纯尿素）两次分别于成苗（返青）期和分蘖期撒施;补水设不补水（I₀）和补水（I₁）两个水平,每年6、7、8月补水3次,补水20 mm·m^-2。重复4次,共计72个试验小区,每个试验小区面积7 m×10 m,行距1 m。在2016、2017年测定草地生物量、营养成分（植物粗蛋白、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维）以及土壤养分（土壤全氮、有机碳和pH）。【结果】 （1）播种当年（2016年）的产量对（N）、（I）、（P）和（P×I）等试验因素的响应均达到显著水平（P<0.05）,2017年两次测定的产量对（N）、（P）、（P×I）、（P×N）、（N×I×P）等试验因素的响应均达到显著水平（P<0.05）,并且混播（P₃）在不补水（I₀）条件下低氮（N₁）处理的产量显著高于其余处理组（P<0.05）,平均达到17 801.19 kg·hm^-2。（2）2016年和2017年的粗蛋白（CP）含量均表现为P₁处理>P₃处理>P₂处理,2016年P₁、P₂和P₃处理在补水条件相同时均表现为CP含量随着氮水平增加而增加,其中P₁N₂I₀显著高于P₁N₀I₀、P₁N₁I₀ 、P₁N₁I₁（P<0.05）,达到最大（19.08%）;2017年P₃在I₀条件下N₁水平的粗蛋白（CP）含量（15.12%）显著高于N₀（P<0.05）。（3）施氮和补水均倾向于促使土壤有机碳（SOC）含量负增长,全氮（TN）含量正增长,pH值负增长,其中表层土壤SOC增长量苜蓿和无芒雀麦显著高于混播（P<0.05）,表层土壤全氮（TN）增长量苜蓿显著高于无芒雀麦和混播（P<0.05）。2016年表层和亚表层的土壤碳氮比（C/N）均高于2017年,表层平均高出17.39%,亚表层平均高出15.18%,表层土壤碳氮比的变化更为明显,其中表层土壤碳氮比2016年P₁N₀I₁处理最高,为8.15,2017年P₁N₂I₀处理最高,为5.67,亚表层土壤碳氮比2016年P₁N₂I₁处理最高,为6.36,2017年P₃N₂I₁处理最高,为5.67。【结论】 在呼伦贝尔退耕人工草地在播种第二年,牧草-水分-氮肥的耦合作用对草地生物量具有显著影响,水氮耦合具有一定促进牧草的养分积累的协同效应,其中建植豆-禾混播草地最有利于提高牧草的生物量与营养品质。人工草地的建植会导致C/N降低,土壤品质下降,在不同牧草类型、补水及施氮水平下均会表现出0-20 cm土层SOC含量、pH值的降低以及土壤TN含量的上升,表明土壤出现酸化现象,豆-禾混播土壤pH值降低幅度小于单播,而高氮和补水会明显加剧土壤pH值的降低。     

地膜覆盖与施肥对秸秆碳氮在土壤中固存的影响

[目的]作物秸秆不仅含有较高的有机碳,而且含有丰富的矿质营养元素.秸秆还田是东北黑土地区培肥土壤和农业可持续发展的重要技术措施.然而不同地膜覆盖(简称"覆膜")及施肥方式下秸秆碳(C)和氮(N)在土壤中的固持特征还不是很明确.本研究通过定量分析秸秆碳对土壤有机碳(SOC)和秸秆氮对土壤全氮(TN)的贡献,探讨不同覆膜和...     

灌溉下限对设施土壤N2O和NO排放特征的影响

【目的】合理灌溉是设施生产控制N₂O和NO排放,提高氮肥利用率的有效措施。研究不同灌水下限设施土壤N₂O和NO排放动态与土壤水分、无机氮和可溶性有机氮关系,分析N₂O和NO排放特征及影响因素,以期为N₂O、NO减排和设施土壤灌溉管理提供科学依据。【方法】基于连续7年的设施土壤不同灌溉下限的田间定位试验,以番茄为供试作物,设4个土壤水吸力处理,分别为25 kPa（W₁）、35 kPa（W₂）、45 kPa（W₃）和55 kPa（W₄）。采用密闭静态箱-气相色谱和氮氧化物分析仪法,分别对番茄生长季的N₂O和NO进行田间原位同步观测。【结果】番茄生长季不同灌水下限处理土壤N₂O和NO排放通量分别为 -34.46—1 671.78 μg N·m^-2·h^-1和6.83—269.89 μg N·m^-2·h^-1,二者排放峰值期同步且主要发生在施肥和灌溉后,各处理NO/N₂O均小于1。土壤N₂O和NO累积排放量分别为W₂和W₁处理最低（P <0.01）,各处理N₂O+NO总累积排放量表现为W₄处理>W₃处理>W₁处理>W₂处理。W₂处理番茄产量较W₁、W₃和W₄处理分别增加84%、32.4%和12%。单位产量N₂O+NO排放量表现为W₄处理最高（P <0.01）,W₂处理最低。各处理施肥和收获后土壤无机氮和可溶性有机氮含量的重复测量方差分析表明,除灌水下限和观测时间交互对亚硝态氮含量影响不显著外,灌水下限和观测时间及二者交互效应对土壤无机氮和可溶性有机氮均有极显著影响（P <0.01）。冗余分析和相关分析表明,NO₂^--N、NH₄⁺-N和土壤孔隙含水量（WFPS）可分别解释设施土壤N₂O和NO变异的55%、32.5%和20.7%,均是极显著影响不同灌溉下限N₂O和NO排放的主要影响因素。【结论】综合考虑产量和N₂O、NO减排效应,灌水下限35 kPa的W₂处理为本试验最适宜的灌溉管理措施。     

花后高温干旱胁迫下氮素对冬小麦氮积累与代谢酶、蛋白质含量及水氮利用效率的影响

【目的】 本研究基于气候室模拟温度日变化特征,旨在探讨氮素对高温、干旱及复合胁迫下冬小麦地上干物质重、氮积累与分配、氮代谢相关酶活性、蛋白质含量、产量及水氮利用效率的影响。【方法】 基于人工气候室开展冬小麦盆栽试验,以小偃22号为试验材料,采用裂-裂区随机完全区组设计,以2个温度处理（高温：H;适宜温度：S）为主区,以2个水分水平（干旱：D;充分供水：F）为裂区,3个施氮水平（低氮：N₁;中氮：N₂;高氮：N₃）为裂-裂区,研究冬小麦生长生理特性、产量及水氮利用效率对高温干旱胁迫及各施氮量的响应特征。【结果】 高温、干旱及复合胁迫导致地上总干物质重（ADW）和氮积累量（ANA）降低。在成熟期,高温干旱复合胁迫（HD）和干旱胁迫（SD）下N₃处理ANA分别较N₁处理增加7.26%和6.82%。高温、干旱及复合胁迫提高小麦花前氮素对籽粒贡献率（NRR）,HD胁迫各施氮处理NRR均值较对照（SF）增加达38.21%,施氮量的增加扩大这种增加效应。高温、干旱及复合胁迫导致成熟期穗氮分配率降低,特别是复合胁迫。暴露于高温、干旱及复合胁迫下籽粒蛋白质产量（PY）降低,干旱胁迫（7.37%）各施氮处理PY均值较高温胁迫（3.94%）降低更多,无论单一或复合胁迫下籽粒PY均在N₂处理下显著增加。此外,单一的干旱和高温胁迫下降低的谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性在N₂处理下显著增加,复合胁迫N₁处理NR和GS活性分别较N₃处理提高23.81%和23.07%。与对照相比,干旱胁迫各施氮处理穗粒数、千粒重和产量均值的降幅均高于高温胁迫,N₂处理对高温和干旱胁迫下这些参数存在明显正向调控,产量水分利用效率（WUE_g）和生物量水分利用效率（WUE_b）在N₂处理下得到明显改善。充分供水+N₂处理籽粒（NUE_g）分别较低干旱和复合胁迫N₃处理提高19.09%和19.44%,表明在水分充足条件下中氮能有效地缓解干旱和高温胁迫下籽粒氮利用效率的降低。NUE_g和NUE_b的提高可能归因于合理氮肥调控下增加的GS和NR活性。主成分分析表明胁迫条件下小麦千粒重和ADW与产量的关系更紧密。【结论】 高温和干旱胁迫的综合效应比单一胁迫对小麦危害更大。在单一高温和干旱胁迫下,适量增加氮输入能增加氮代谢酶活性并维持更高氮代谢能力,提高籽粒氮积累量及蛋白质产量,将更有利于提高产量及水氮利用效率。然而在花后遭遇高温干旱复合胁迫时,相比低施氮量,增加施氮对小麦产量形成及水氮的吸收利用均产生一定抑制作用,应适当减少氮肥用量。     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体（CO₂、CH₄、N₂O）的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm（T1）、10—20 cm（T2）、20—30 cm（T3）和30—40 cm（T4）,同时以不还田处理作为对照（CK）。【结果】（1）在整个玉米生长季CO₂和N₂O均表现为排放,CH₄表现为吸收。CO₂累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%（P<0.05）,但T1与T4处理之间差异不显著;而N₂O的累积排放量T2处理为最高,与CK相比,累积排放量显著增加111.3%,T4处理增加最少,与CK相比显著增加了12.8%（P<0.05）;CH₄则表现为吸收,且秸秆还田后降低了农田土壤对CH₄的吸收能力,吸收量表现为CK处理>T4处理>T3处理>T1处理>T2处理,且各还田处理与CK之间差异显著（P<0.05）。（2）秸秆不同还田深度下,与对照相比,各处理玉米产量均显著增加,增产在5.6%—20.8%（P<0.05）,但各处理之间的穗长、穗粗和行粒数差异不显著。当秸秆还至30—40 cm时,产量最高,较CK增加了20.8%,表明秸秆还田对提升土壤肥力及作物增产有重要作用。（3）从温室气体综合增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）来看,在100年尺度上,GWP表现为T2处理>T3处理>T1处理>T4处理>CK处理,而GHGI表现为T2处理>T3处理>T1处理>CK处理>T4处理,表明与CK相比,各处理均增加了玉米季温室气体的综合增温潜势,而T4处理则降低了玉米季温室气体排放强度,说明秸秆深还至30—40 cm可在一定程度上缓解全球增温潜势。【结论】秸秆还田会显著增加CO₂和N₂O排放,降低对CH₄的吸收能力;秸秆深还至30—40 cm可相对降低综合增温潜势,降低温室气体排放强度,同时显著增加玉米产量。因此,为实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,秸秆深还至30—40 cm是较为合理的土壤改良培肥方式。     

长期施肥对红壤性水稻土有机碳矿化的影响

【目的】土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分释放、土壤质量保持以及温室效应密切相关。揭示稻田生态系统在长期施肥下土壤有机碳固存与矿化特征,旨在正确评价施肥对全球气候变化的影响。【方法】本研究以33年长期定位试验为依托,对红壤性水稻土土壤有机碳累积及矿化动力学特征等进行系统研究。长期定位试验始于1984年,选取其中5个处理：不施肥处理（CK）,施氮磷钾化肥处理（NPK）,施70%化肥+30%有机肥处理（70F+30M）,施50%化肥+50%有机肥处理（50F+50M）,施30%化肥+70%有机肥处理（30F+70M）,于 2017 年早稻种植前采集耕层 （0—20 cm） 土壤样品,采用室内培养方法,测定土壤碳矿化释放 CO₂-C量和速率等,并采用一级动力学方程拟合土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）和周转速率常数等。【结果】各施肥处理均不同程度地提高了土壤总有机碳含量,NPK处理有机碳含量显著高于CK,较CK提高了27.32%。化肥配施有机肥处理（70F+30M、50F+50M 和30F+70M）土壤有机碳显著高于NPK处理（P<0.05）,平均较NPK处理提高了31.31%,以50F+50M和30F+70M处理较为显著。各处理有机碳矿化速率均在培养后的第1天达到峰值且差异显著,排序为50F+50M>30F+70M>70F+30M>NPK>CK,随后下降,11 d之后趋于稳定,稳定后各处理的土壤有机碳矿化速率大小排序为：30F+70M>50F+50M>70F+30M>NPK≈CK。在整个培养期,土壤有机碳矿化速率与培养时间呈对数曲线关系。培养35 d结束后,NPK处理较CK未能显著改变土壤有机碳累积矿化量（P>0.05）,70F+30M、50F+50M和30F+70M处理土壤有机碳累积矿化量显著高于NPK处理（P<0.05）,分别较NPK提高了50.99%、70.85%和86.39%。各处理土壤有机碳累积矿化率（累积矿化量占有机碳总量的比率）变化范围为3%—4%,30F+70M处理显著高于NPK处理（P<0.05）。施肥处理均不同程度地提高了土壤潜在可矿化有机碳量,以30F+70M处理最高,较NPK提高了1.19倍。不同施肥处理较不施肥均未明显改变土壤有机碳周转速率及半周转期。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）、易矿化有机碳量（C₁）、累积矿化量及累积矿化率均显著受土壤有机碳含量及投入碳量的影响,且呈现正相关关系。土壤潜在可矿化有机碳量（C₀）/土壤有机碳比值与所投入碳量呈现显著正相关（P<0.05）;土壤有机碳的周转速率常数（k）与土壤有机碳及投入碳量均未呈现显著性相关性。【结论】长期化肥配施有机肥可有效提高红壤性水稻土有机碳的矿化速率及促进有机碳的积累,并未显著改变土壤有机碳的矿化率,有利于红壤性水稻土的养分供应及固碳。