有机物料还田对冬小麦农田土壤温室气体排放影响的研究

探讨有机物料还田对冬小麦田温室气体排放特性的影响,对提高经济效应和环境效应有积极意义。本研究应用静态箱-气相色谱法对秸秆还田（J）、秸秆还田+牛粪（JF）和秸秆还田+菌渣（JZ）3种有机物料还田下分别施氮肥243 kg （N）·hm^-2（减氮10%,N1）、216 kg （N）·hm^-2（减氮20%,N2）对冬小麦农田N₂O、CO₂和CH₄的排放通量进行监测,探讨了不同施肥措施对麦田温室气体累积排放量、增温潜势的影响。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、施肥量和灌溉量,测定产量,地上部生物量,估算农田碳截留。结果表明,冬小麦农田土壤N₂O和CO₂是排放源,是CH₄的吸收汇,氮肥施入、灌溉以及强降水促进了土壤N₂O和CO₂的生成,却弱化了CH₄作为大气吸收汇的特征。牛粪+秸秆（JF）处理N₂O和CO₂排放总量最高,分别为3.5 kg （N₂O-N）·hm^-2和19 689.67 kg （CO₂-C）·hm^-2,但CH₄的吸收值最大,为5.33 kg （CH₄-C）·hm^-2,均显著高于菌渣+秸秆（JZ）和秸秆（J）处理（P<0.05）;各处理N₂O和CO₂的总量随施氮量的增加呈升高趋势,CH₄的总量随施氮量的增加而呈降低趋势。JFN2、JN2和JZN2处理农田综合增温潜势（GWP）均为负值,表明有机物料还田且减氮20%条件下农田生态系统为大气的碳汇,麦季净截留碳1 038~2 024 kg·hm^-2,其他处理GWP值均为正。JZN2处理小麦产量为8 061 kg·hm^-2,显著高于JFN2处理（P<0.05）。综上所述,JZN2处理不仅能够保证小麦产量,且对环境效应最有利,为本区域冬小麦较优的施肥管理模式。     

黄土丘陵区撂荒草地不同生态位物种非结构性碳水化合物对氮添加的响应

为研究氮添加对不同生态位物种非结构性碳水化合物的影响。通过对黄土丘陵区典型撂荒草地进行3年的氮添加试验N0(0 g/(N·m²·a))、N3(3 g/(N·m²·a))、N6(6 g/(N·m²·a))和N9(9 g/(N·m²·a)),[JP]分析了不同生态位物种可溶性糖、淀粉和非结构性碳含量。结果表明:氮添加主要影响占据较高生态位的白羊草(Bothriochloa ischaemum)和长芒草(Stipa bungeana)的非结构性碳水化合物的储存,而对铁杆蒿(Artemisia sacrorum)和杂草影响较小。N6和N9处理对白羊草和长芒草非结构性碳、可溶性糖和淀粉的储存表现出明显的促进作用,这种作用在地上部分表现尤为明显。同时,植物相对重要值与植物地下非结构性碳和淀粉含量显著正相关,而与地上可溶性糖含量和可溶性糖/淀粉显著负相关。研究结果有利于加强对氮沉降背景下不同生态位物种碳储存及分配特征的认识。     

灌水施氮和缩节胺用量对南疆棉花产量品质和水肥利用效率的影响

为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响,于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验,设置3个灌水量（W₁：60%ET_c,W₂：80% ET_c,W₃：100% ET_c,ET_c为作物蒸发蒸腾量）,4个施氮量（N₀：0 kg/hm²,N₂₀₀：200 kg/hm²,N₃₀₀：300 kg/hm²,N₄₀₀：400 kg/hm²）和2个缩节胺用量（D₁：120 g/hm²,D₂：240 g/hm²）。结果表明：灌水量、施氮量和缩节胺用量对籽棉产量、水分利用效率、肥料偏生产力和部分纤维品质指标影响显著（P<0.05）。灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用对肥料偏生产力和纤维品质影响显著（P<0.05）。株高、叶面积指数和干物质量也受灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用影响。W₃N₃₀₀D₂处理籽棉产量最高（2020年为7 578 kg/hm²,2021年为7 173 kg/hm²）,W₁N₄₀₀D₁处理水分利用效率和W₃N₀D₂处理肥料偏生产力最高,W₃N₄₀₀D₁处理的纤维长度、纤维强度和马克隆值均获得较大值,纤维品质最佳。基于TOPSIS综合评价方法对棉花产量品质和水肥利用效率进行综合评价,100%ET_c灌水量、300 kg/hm²施氮量和240 g/hm²缩节胺用量组合最优,可作为南疆棉花适宜的水氮和化控管理模式。研究结果可为南疆棉花水肥高效利用提供理论依据和科学指导。     

生物质炭对土壤N2O消耗的影响及其微生物影响机理

生物质炭在温室气体减排方面具有很大的发展前景,它不仅能实现固碳,对于在大气中停留时间长且增温潜势大的N₂O也能发挥积极作用。本研究采用室内厌氧培养试验,按照生物质炭与土壤质量比（0、1%和5%）加入一定量生物质炭,土壤重量含水率控制在20%。利用Robotized Incubation平台实时检测N₂O和N₂浓度变化,通过测定土壤中反硝化功能基因丰度（nirK、nirS、nosZ）分析生物质炭对N₂O消耗的影响及其微生物方面的影响机理。结果表明：经过20 h厌氧培养后,0生物质炭处理的反硝化功能基因丰度（基因拷贝数·g^-1）分别为6.80×10⁷（nirK）、5.59×10⁸（nirS）和1.22×10⁸（nosZ）。与0生物质炭处理相比,1%生物质炭处理的nirS基因丰度由最初的2.65×10⁸基因拷贝数·g^-1升至7.43×10⁸基因拷贝数·g^-1,nosZ基因丰度则提高了一个数量级,由4.82×10⁷基因拷贝数·g^-1升至1.50×10⁸基因拷贝数·g^-1,然而nirK基因丰度并无明显变化;5%生物质炭处理的反硝化功能基因丰度并未发生显著变化。试验结束时,添加生物质炭处理的N₂/（N₂O+N₂）比值也明显高于0生物质炭处理。相关性分析结果表明,nirS基因丰度和nosZ基因丰度均与N₂O浓度在0.01水平上显著相关。试验末期nirS基因丰度和nosZ基因丰度均随着N₂O浓度的降低而升高。因此在本试验中,添加1%生物质炭可显著提高nirS和nosZ基因型反硝化细菌的丰度,增大N₂/（N₂O+N₂）比值,促进N₂O彻底还原成N₂。生物质炭对于N₂O主要影响机理是增大了可以还原氧化亚氮的细菌活性,促进完全反硝化。     

不同供氮水平下玉米大豆间作体系干物质积累和氮素吸收动态模拟

玉米/大豆间作具有一定的养分利用优势,但是不同供氮水平对玉米/大豆间作体系干物质累积和氮素吸收的调控作用不同。本试验采用田间裂区设计,运用Logistic模型分析,模拟了4个氮水平下玉米/大豆间作作物干物质积累和氮素吸收的动态变化。结果表明,玉米、大豆干物质累积和氮素吸收动态符合Logistic模型,相关系数R²均在0.9以上。在N0（不施氮肥）、N1（180 kg·hm^-2）、N2（240 kg·hm^-2）和N3（300 kg·hm^-2）供氮水平时,间作玉米最大生长速率（I_max-B）分别比单作提高34.2%、46.7%、25.9%和25.1%,而相应的供氮水平下,大豆的I_max-B分别降低27.7%、30.3%、16.5%和23.7%,但整个间作系统的I_max-B平均增加32.1%;玉米和大豆干物质的其他模拟参数与I_max-B规律一致。氮素吸收动态与干物质积累表现出同步的变化特点,在N1水平下,单位面积间作玉米的氮素最大吸收量（K_-N）、最大吸收速率（I_max-N）和瞬时吸收速率（r-N）比相应单作分别提高18.4%、48.9%和25.8%,而间作大豆的K_-N、I_max-N和r-N值比单作处理分别降低15.9%、29.9%和16.69%,整个间作系统氮素分别提高0.4%、13.7%和7.8%;施氮水平对大豆r-N无显著性影响。间作显著地提高了氮素当量比（LER_N>1）,其中N0水平下LER_N值最高,随着施氮量的增加,LER_N有下降趋势。在本试验条件下,N2供氮水平下玉米/大豆间作体系干物质积累量和氮素吸收量最高,间作优势最明显。     

施氮水平对太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系土壤温室气体通量的影响

应用静态明箱-气相色谱法对4 个施氮肥水平N0 [0 kg(N)·hm^-2]、N200 [200 kg(N)·hm^-2]、N400 [400kg(N)·hm^-2]、N600 [600 kg(N)·hm^-2]的夏玉米-冬小麦季轮作体系2008~2010 年的土壤温室气体(CH₄、CO₂ 和N₂O)排放通量进行研究, 同时观测5 cm 土层土壤温度并记录降水量。结果表明: 太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统为CH₄ 吸收汇, CO₂ 和N₂O 排放源。随着氮肥施入量的增加土壤对CH₄ 的吸收速率降低, 而CO₂ 和N₂O 的排放速率增加。冬小麦季施氮处理土壤对CH₄ 的吸收速率显著低于无氮肥的N0 处理, 而N600处理土壤CO₂ 和N₂O 排放速率显著高于N0 处理(P<0.05)。施肥和灌溉会直接导致土壤CO₂ 和N₂O 的排放通量增加, 同时土壤对CH₄ 的吸收峰值减小。土壤温度升高和降水量增加以及干湿交替加剧均会造成N₂O 和CO₂排放速率增加。同时在持续干燥和低温条件的冬季不施氮处理观测到土壤对N₂O 的吸收现象。N0、N200、N400 和N600 处理土壤CH₄ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为-1.42、-0.75、-0.82、-0.92(2008~2009 年)和-2.60、-1.47、-1.35、-1.76(2009~2010 年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤CO₂ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为15 597.6、19 345.6、21 455.9、29 012.5(2008~2009 年)和10 317.7、11 474.0、13 983.5、20 639.3(2009~2010年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤N₂O 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为1.05、2.16、5.27、6.98(2008~2009年)和1.49、2.31、4.42、5.81(2009~2010 年)。     

磷肥在旱地红壤上的后期效应及其作用机制

红壤地区施入的磷肥很容易被吸附固定而留存于土壤中,降低磷肥利用效率,留存于土壤中的磷对土壤生态功能和作物养分供应的后续效应值得关注。基于旱地红壤长期施肥定位试验,探讨常规施肥处理（CK）以及短期施入不同磷肥量（P₂O₅,0、50、100、150和1 000 kg·hm^–2）多年后土壤养分、土壤氮循环过程和作物产量的变化特征。通过多元统计分析方法探讨不同磷肥处理下,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳和氮转化过程的潜在速率以及产量等因子间的相互关系及其与磷的后期效应的关系。结果表明,在短期投入高剂量磷肥（1 000 kg·hm^–2,P1000）27年后,土壤全碳、全氮和微生物生物量碳与常规施肥处理相比无明显差异,但显著提高了土壤pH和氮循环相关过程速率,包括氮矿化速率（Nitrogen mineralization rate,N_min）、固氮酶活性（Soil nitrogenase activity,SNA）、潜在硝化速率（Potential nitrification rate,PNR）（P <0.05）,同时降低了净N₂O排放潜能（Net N₂O production rate,N_N2O）（P<0.05）。与不施磷（P0）和短期投入低剂量磷肥处理（50,100,150 kg·hm^–2）相比,P1000处理中,土壤有效磷（AP）、氮矿化速率、固氮酶活性、潜在硝化速率和潜在N₂O产生速率（P_N2O）分别增加了33.3%～76.4%、88.2%～388.1%、111.4%～4 826.3%、22.6%～152.4%和13.8%～78.9%（P <0.05）,同时净N₂O排放潜能也降低了64.6%～78.9%（P<0.05）,表现出明显的磷后效,且在作物生长季更为明显。相关分析和冗余分析表明AP和pH是影响以上土壤生物化学活性最主要的因子。近三年作物平均产量在所有处理中无显著差异,但与土壤TP、AP和pH呈显著正相关;但在长期尺度上（1992—2019年）,P1000处理相对于其他低磷处理累积增产效应达3%～23%。以上结果表明,酸性红壤中短期大量施用磷肥多年后,由于大量磷肥投入导致的土壤pH提升和磷的缓释效应,使得磷肥在促进土壤肥力、微生物活性和土壤氮循环转化活性方面表现出较明显的后期效应。     

水肥耦合对冬小麦籽粒蛋白质及氨基酸含量的影响

为了解不同水、肥条件下小麦籽粒氨基酸及蛋白质含量的变化, 2009~2010 年度在河南省洛阳市农业科学院以“洛旱2 号”小麦为材料, 采用防雨棚池栽种植方式, 研究了不同灌水量、施氮和施磷量及其互作对小麦籽粒蛋白质及氨基酸含量的影响。结果表明: 不同灌水量和施氮量对小麦籽粒蛋白质和氨基酸均有极显著影响(P≤0.01), 且灌水×施氮互作效应显著(P≤0.05 或P≤0.01); 而施磷对其影响不显著。小麦籽粒蛋白质和氨基酸含量均随施氮量增加而增加, 随灌水量增加而降低, 但当灌水量超过282.0 mm、施氮量超过179.2 kg·hm^-2 时, 各指标的变化不再明显,蛋白质含量在高施氮量下略有下降。而必需氨基酸占总氨基酸含量的比例呈随灌水量增加而增加,随施氮量增加而降低的趋势。从不同水肥处理组合看, 蛋白质和氨基酸含量以处理组合N₁₀₅P₄₂W₁₂₇[施氮量105 kg(N)·hm^-2、施磷量42 kg(P₂O₅)·hm^-2 和全生育期灌水量127 mm, 下同]最高, 必需氨基酸/总氨基酸以处理组合N_30.8P₁₂₆W₂₈₂ 最高。籽粒产量随灌水量的增加而增加, 且产量高的处理其水分利用效率也较高。综合从蛋白质及氨基酸产量看, 以处理组合N_179.2P₁₂₆W₂₈₂ 表现最好, 即施氮量为179.2 kg·hm^-2、施磷量为126 kg·hm^-2、灌水量为282 mm。     

减量施氮与大豆间作对蔗田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱 气相色谱法对常规施氮(N2, 525 kg·hm^-2)y和减量施氮(N1, 300 kg·hm^-2)处理下甘蔗与大豆按行数比1∶1(SB1)和1∶2(SB2)间作、甘蔗单作(MS)、大豆单作(MB)种植模式下蔗田土壤CO₂、N₂O、CH₄排放通量及土地当量比(LER)进行观测和对比分析, 以探讨不同间作模式及施氮水平下甘蔗//大豆间作农田土壤温室气体排放的动态变化规律及对作物产量的影响, 为制定农田温室气体减排措施提供合理的依据。研究结果表明, 减量施氮处理甘蔗//大豆(1∶2)间作模式(SB2-N1)农田土壤CO₂排放总量较甘蔗单作(MS)显著降低35.58%, N₂O累积排放总量较甘蔗单作降低56.36%, CH₄累积排放总量较甘蔗单作升高7.02%; 不同种植模式和施氮处理蔗田土壤均表现为CO₂和N₂O的排放源, CH₄吸收汇, 追施氮肥后土壤对CH₄的吸收速率降低, 但CO₂和N₂O的排放速率增加。MS-N1、SB1-N1、SB2-N1、MS-N2、SB1-N2、SB2-N2和MB处理土壤CO₂年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为5 096.89、6 422.69、3 283.20、4 103.29、4 475.84、4 775.31和4 780.35, 土壤N₂O年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为4.61、5.11、2.15、3.13、3.72、5.60和3.11, 土壤CH₄年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为 13.68、 21.78、 12.72、 5.53、 11.36、 4.77和 9.97。甘蔗//大豆间作系统2009-2012年土地当量比(LER)均大于1, 且减量施氮水平下, 甘蔗//大豆(1∶2)间作模式优势最明显。     

保水型专用肥对制种玉米田土壤蓄水量的影响及最佳施肥量研究

在甘肃省河西内陆灌区的制种玉米田,采用田间试验方法,研究了保水型专用肥对土壤物理性质和蓄水量的影响及制种玉米田最佳施肥量。结果表明,影响玉米产量的因素由大到小依次为:CO(NH₂)₂>(NH₄)₂HPO₄>糠醛渣>保水剂>ZnSO₄·7H₂O;因素间最佳组合为:CO(NH₂)₂600kg/hm²,(NH₄)₂HPO₄350kg/hm²,ZnSO₄·7H₂O 30kg/hm²,保水剂19.98kg/hm²,糠醛渣15 000kg/hm²。保水型专用肥施肥量与玉米制种田容重呈负相关关系,与孔隙度、蓄水量、玉米植物学性质和经济性状呈正相关关系。随着保水型专用肥施用量梯度的增加,玉米穗粒数、穗粒重、百粒重、产量在增加,但边际产量、边际利润表现为递减,保水型专用肥施用量在10.00t/hm²的基础上再增加2.50t/hm²,收益出现负值。经回归统计分析,保水型专用肥施用量与玉米产量可用一元二次方程拟合,经济效益最佳施肥量为9.99t/hm²,玉米的理论产量为6 715.33kg/hm²。     

黄土高原人工油松林土壤碳氮对短期氮添加的响应

为了更好地理解土壤碳氮元素对氮添加的响应,通过短期原位模拟氮沉降试验,揭示黄土高原子午岭人工油松(Pinus tabulaeformis Carrière)林土壤碳氮对外源氮添加的响应过程和机制。从2015—2016年设置4个氮添加水平,分别为对照(0kg/(hm~2·a),N0)、低氮(50kg/(hm~2·a),N50)、中氮(100kg/(hm~2·a),N100)和高氮(200kg/(hm~2·a),N200),研究人工油松林地不同深度土层土壤有机碳和全氮以及土壤碳氮储量对模拟氮添加的响应。结果表明:土层对土壤有机碳、全氮和碳氮储量有显著影响,上层土壤有机碳、全氮和碳氮储量显著高于下层土壤;氮添加水平对土壤有机碳、土壤碳储量影响不显著,但可显著影响土壤全氮和氮储量。此外,土壤有机碳、全氮和碳氮储量和土壤碳氮储量比受地下生物量碳氮比的影响显著。因此,短期氮添加对人工油松林地土壤碳的影响不显著,但可显著影响土壤氮,地下生物量碳氮比是影响土壤碳氮的重要因素。     

模拟氮沉降对一年生香椿幼苗生长和光合特性的影响

为研究氮沉降对一年生香椿(Toonasinensis)幼苗夏季生长以及光合特性的影响,通过在夏季模拟氮沉降控制试验,以尿素为氮源供体,设置0kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)(CK)、20kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、40kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、80kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、120 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、180 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)不同氮添加水平以模拟氮沉降,对香椿幼苗地径、苗高、生物量及其分配和光合作用等进行研究。结果表明:1)不同氮添加量均促进了香椿幼苗地径、苗高和生物量的增加,地径、苗高和生物量均以氮添加水平180kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高,分别较CK高42.5%、64.4%和304.9%,且生物量向根、叶分配较多; 2)香椿幼苗叶片相对叶绿素含量(SPAD)随氮添加水平的增加而增加,在180 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高,较CK增加73.9%;3)香椿幼苗表观量子效率(AQY)、最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)以及暗呼吸速率(Rd)随氮添加水平的增加均呈现先升高后降低的趋势,其中LCP以80 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高, AQY、Pnmax、LSP和Rd均以120kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高。结果表明,适量氮沉降能够促进香椿幼苗生长和光合能力的提高,但更高水平的氮沉降可能对香椿幼苗产生一定抑制作用。     

模拟氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳和微生物氮的动态影响

为揭示过量的大气氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的影响,通过对照(N0:0 g/(m^2·a))、轻度施氮(N1:8 g/(m^2·a))、重度施氮(N2:15 g/(m^2·a))3个外源施氮水平下5年的野外定点试验和观测,模拟过量氮沉降条件下华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的变化,旨在阐明林下土壤微生物和呼吸对过量氮沉降的响应及其对土壤碳氮循环的影响。结果表明:在5-10月生长季中,土壤微生物碳和氮的平均含量分别为1 098.93,97.31 mg/kg,二者都随土层深度的增加呈下降趋势;轻度施氮促进土壤微生物碳和氮的增加,重度施氮抑制土壤微生物碳和氮的增加;土壤微生物碳和微生物氮从生长初期5月起,5-7月呈增加趋势,7月出现峰值,8月降低,9-10月小幅增加,呈现"N"形曲线。土壤微生物碳氮比为4.94~18.54,且随施氮量增加而减小。各氮处理下,华北落叶松人工林土壤呼吸速率5,6月较低,7-8月持续增加,并在8月达到最高,9-10月逐渐降低。相关分析表明,土壤呼吸与土壤全氮、含水量、微生物碳和微生物氮含量呈极显著正相关关系,与土壤有机质呈显著正相关关系。在全球变化背景下,研究结果可为进一步明确过量大气氮沉降对森林生态系统碳氮循环的影响途径和机制研究提供重要参考。     

模拟降水和氮沉降对准噶尔盆地南缘梭梭光合生理的影响

氮沉降和降水格局变化是目前全球气候变化背景备受关注的热点研究课题,也是荒漠生态系统的两个主要限制因子。因此,研究两者对荒漠植物的效应有助于深入了解荒漠生态系统对全球变化的响应。本文选择准噶尔盆地南缘荒漠地区的建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)作为研究对象,设置自然降水(W0)与增加降水30%(W1)两个水分条件和自然氮沉降(N0)、增加氮素30 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N1)与增加氮素60kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N2)3个施氮水平,连续处理2年,以探究降水、氮沉降及其交互作用对梭梭光合日变化及生理生态特征的影响。结果表明:降水、氮沉降及其交互作用对梭梭的净光合速率(Pn)日变化产生极显著正相关影响;同时根据梭梭Pn、胞间CO2浓度(Ci)及气孔限制值(Ls)的变化方向,推测梭梭光合"午休"主要由非气孔因素引起。此外,W0条件下,梭梭丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性、可溶性蛋白(Pr)和可溶性糖(SS)含量均随施氮量增加而显著降低,脯氨酸(Pro)含量则呈先降低后增加的趋势;而W1条件下,梭梭MDA含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性及渗透调节物质(Pro、Pr、SS)含量均随施氮量增加呈显著先增加后降低的趋势。两种水分条件下,除W1N1处理梭梭的Pro含量高于对照组外,其余处理均显著低于对照组;同时梭梭的MDA含量、抗氧化酶活性、Pr及SS含量也均显著低于对照组。综合分析结果表明:降水、增氮及其交互作用均有利于梭梭的生长,但其交互作用效应的强弱则取决于二者间的比例。     

山地农业小流域非点源氮磷输出特征及来源

[目的]分析非点源污染物输出特征及来源,为相似农业小流域水质研究以及非点源污染控制提供参照基础。[方法]通过ArcGIS软件对集水流域划分,监测2014年断面及降雨水质,结合平均浓度法及输出系数法,建立考虑降雨携带输出的流域非点源负荷输出系数法计算模型,并进一步采用最优化数学方法对流域内污染物的来源进行分析。[结果]核算得到耕地、林地、城镇村及工矿用地、农村生活和畜禽养殖的总氮输出系数分别为15.87,6.33,6.27kg/(hm~2·a),0.20kg/(人·a),0.83kg/(头·a),总磷输出系数分别为0.46,0.39,0.67kg/(hm~2·a),0.10kg/(人·a),0.16kg/(头·a)。该研究区域径流中NO_3~--N是氮流失的主要形式,降雨高峰期径流中颗粒态磷流失严重,NH_4~+-N及溶解态磷是该流域雨水中氮磷的主要存在形态。[结论]该流域非点源污染输出以降雨、林地、农村生活输出为主。     

灌溉和施氮对河西走廊紫花苜蓿生物量分配与 水分利用效率的影响

确定河西地区紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,对优化当地紫花苜蓿栽培草地生物量分配和提高水分利用效率具有重要意义。本研究利用田间试验研究了不同灌溉量(W1:当地灌溉量的60%;W2:当地灌溉量的80%;W3:当地灌溉量1 920 m3·hm-2)和施氮量[N1:0 kg(N)·hm-2;N2:40 kg(N)·hm-2;N3:80 kg(N)·hm-2;N4:120 kg(N)·hm-2]对2年生紫花苜蓿生物量分配特征及水分利用效率的影响。结果表明:灌溉量为W2和W3时均显著增加了紫花苜蓿株高、单株分枝数、地上生物量,及20~40 cm、40~60 cm和0~60 cm土层的根系体积、根系生物量和水分利用效率,且W2和W3的紫花苜蓿株高、单株分枝数和地上生物量差异不明显,说明采用当地灌溉量的80%水量时,紫花苜蓿水分利用效率最高。随着施氮量增加,紫花苜蓿单株分枝数、叶茎比、根系体积、根系生物量、地上和地下生物量比和水分利用效率均呈现先增加后降低的趋势,且在施氮量为80 kg(N)·hm-2时最大,说明紫花苜蓿根系发育和水分利用效率对氮的响应均存在剂量效应。在水氮互作条件下,处理W2N2或W2N3中紫花苜蓿株高、单株分枝数、根系体积和0~20 cm、20~40 cm、0~60 cm根系生物量及地上生物量与地下生物量比值和水分利用效率达到最优。结合上述分析得出在灌溉量W2和施氮N3时,紫花苜蓿地上地下生物量比值和水分利用效率达最大值,表明河西走廊紫花苜蓿栽培草地的适宜灌溉量为当地灌溉的80%,施氮量为80 kg·hm-2,此时紫花苜蓿水分利用效率和地上地下生物量比值配置最优。     

东北近天然林土壤可蚀性K值研究

基于吉林省汪清林业局所辖林场10块近天然林样地,采集0—20,20—40和40—60cm土层土壤样品,对土样进行了粒径分析及养分测定。运用侵蚀—土地生产力影响评估模型(EPIC)对研究区土壤可蚀性因子K值进行了估算,分析讨论了K值的影响因素及其与土壤养分之间的相关性。结果表明,研究区内土壤可蚀性K值平均为0.060 7t·hm2·h/(MJ·mm·hm2);0—20cm深度的土壤可蚀性K值较20—60cm土层土壤大,针阔混交林的K值比阔叶混交林的大;当林分密度小于1 200株/hm2,郁闭度小于0.75时,K值随林分密度和郁闭度的增大而减小。K值与土壤养分的相关性由高到低依次为:全氮速效钾有效磷全磷,除全氮外其他土壤养分均与K值呈负相关。最适林分密度为750~1 200株/hm2,在该密度下各土壤养分含量状况较好且土壤抗蚀能力较高。     

灌溉量和施氮量对油用亚麻茎秆抗倒性能及产量的影响

为明确灌水和施氮对油用亚麻(Linum usitatissimum L.)抗倒伏能力和产量的影响,以‘陇亚杂1号’为材料,于2012—2013年以灌溉量为主处理(W1:2 700 m3·hm-2;W2:3 300 m3·hm-2),施氮量为副处理[纯氮量分别为N0:0 kg·hm-2(CK);N1:37.5 kg·hm-2(低氮);N2:112.5 kg·hm-2(中氮);N3:225 kg·hm-2(高氮)],研究灌溉量和施氮量对与油用亚麻抗倒性能相关的形态学特性、茎秆强度、抗倒伏指数及茎秆化学组分含量、产量构成因子及产量的影响。结果表明,随灌溉量的增加,茎秆强度和抗倒伏指数下降,株高增加,重心上移,茎粗、茎壁厚度降低,地上部干重增加,根干重减少,根冠比下降,同时茎秆中纤维素、木质素、可溶性糖和淀粉的含量下降;随施氮量的增加,茎秆强度和抗倒伏指数先升高后降低,株高和重心高度增加,茎粗、茎壁厚度、根干重和根冠比先增后减,地上部干重增加,茎秆中各化学组分含量及产量也先增加后降低。进一步分析发现抗倒伏指数与茎秆强度、茎粗、茎壁厚度、根干重、根冠比、纤维素含量、木质素含量、可溶性糖含量及淀粉含量均呈正相关关系,与株高、重心高度、地上部干重呈负相关关系。低灌水处理(W1)的茎秆强度、抗倒伏指数和产量分别比高灌水处理(W2)高30.55%、41.06%和0.53%,过多灌水不利于油用亚麻茎秆抗倒伏性能和产量的提高;中氮处理(N2)的茎秆强度分别比不施氮(CK)和高氮(N3)处理高36.8%和3.95%,产量分别高15.9%和0.8%,可见油用亚麻的栽培中施氮量不能过高或过低。因此,生产上采用适宜的灌溉量和施氮量是防止油用亚麻倒伏、获得高产、提高生产效益的重要措施。在本试验区,同等肥力土壤条件下,以灌溉量2 700 m3·hm-2和纯施氮量112.5 kg·hm-2为宜。     

冬小麦新品种"科农199"高产稳产特征分析

"科农199"是利用染色体工程技术培育的高产稳产小麦新品种, 其抗寒、耐旱、抗干热风, 根系发达,生育中后期能够高效吸收深层土壤的水分养分。本文研究了氮肥、磷肥、水分运筹等对"科农199"产量潜力的影响, 为"科农199"的栽培推广提供参考。试验从2008 年开始, 在冬小麦各主要生育期收集数据、取样并进行相关处理; 在收获后进行室内考种, 考查千粒重、穗粒数、单株穗数、产量等重要性状指标。通过田间试验发现, "科农199"小麦无论低氮或高氮供给条件下都比其他品种积累更多的干物质并向籽粒中分配, 从而形成较高的经济产量; 大田节肥试验中施纯氮120 kg·hm^-2 时单产6 532.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达54.4 kg·kg^-1; 施纯氮180 kg·hm^-2 时单产7 312.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达40.6 kg·kg^-1。在低磷定位试验中, "科农199"表现出分蘖力强、成穗率高、收获群体大的特点。在冬前底墒水充足的条件下, 春季灌水1~2 次可满足亩产千斤的水分需求。现阶段冻害干旱等极端气候高发频发, 推广"科农199"这类抗逆稳产品种, 可提高我国小麦生产可持续性, 有助于保障粮食安全。