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。     

不同氮素水平下有机物料添加对陇中黄土高原旱作农田N2O排放特征的影响

为了探究不同用量氮肥配施生物质炭或小麦秸秆对旱作农田N₂O排放通量的影响,在陇中黄土高原半干旱区连续进行4年不同氮素水平配施不同有机物料的田间定位试验,试验以3种施氮用量（不施氮肥、50 kg（N）·hm^-2氮肥、100 kg（N）·hm^-2氮肥）配施2种有机物料（小麦秸秆S、生物质炭B）及无有机物料 (C)共组成9个处理,于2016年11月—2017年10月,采用静态箱-气相色谱法,对N₂O通量进行全年内连续观测。研究结果表明：观测期内,各处理N₂O年平均通量大小排序SN100>CN100>SN50>CN50>BN100>SNO>BN50>CN0>BN0,各处理N₂O排放通量变化趋势一致;相较N0处理（CN0、SN0、BN0）的年平均排放通量,N50（CN50、SN50、BN50）和N100（CN100、SN100、BN100）处理分别增加了6.92%和10.03%。相较CN0、CN50和CN100,与其相同氮素水平配施生物质炭后,N₂O年平均排放通量分别降低了0.49%、3.15%和4.67%;配施秸秆后,N₂O年平均排放通量分别增加了6.37%、3.44%和2.73%。单施氮肥或小麦秸秆配施氮肥均增加了N₂O排放的增温潜势,生物质炭配施氮肥减少了N₂O排放的增温潜势。主效应分析表明,氮素、秸秆均对提升N₂O排放通量发挥显著效应,而生物质炭具有降低效应。相关分析表明,土壤温度与N₂O通量表现为显著正相关关系,土壤含水量与N₂O通量表现为显著负相关关系（P<5%）。通径分析表明,土壤温度对N₂O通量的增大作用远大于土壤含水量对N₂O通量的减小作用。秸秆或生物质炭与氮素无交互效应,N₂O排放通量随氮素水平的增加而增大,秸秆还田促进了N₂O排放而生物质炭抑制了N₂O排放。因此,添加生物质炭对旱作农田固氮减排具有较大的潜力。     

旱作农业区土壤水分保蓄状态及其能量特征

在渭北旱地农田设置覆盖、耕翻等不同保蓄土壤水分处理,测不同层次土壤水分保蓄状况。结果表明:土壤含水量耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地。耕作层水分保蓄差异最为明显,但是在土层深度40~50cm处,耕翻过土壤含水量稍大于覆盖过土壤。同一土层土壤水分能量变化规律是土壤水势耕翻覆盖地>覆盖地>耕翻地>裸露休闲地,而同一土层土壤温度变化规律恰好与土壤水势相反,证明在影响土壤水势因素中,土壤水分的正效应>土壤温度;土壤温度日变幅明显是裸露休闲地和耕翻地大于覆盖地。     

有机-无机肥配施对黄土高原半干旱区农田土壤N2O排放的影响

为探明不同施肥方式对旱作麦田土壤N₂O排放的影响,以不施肥(CK)为对照,设置单施有机肥(M)、单施无机肥(N)、有机-无机肥配施(MN)3种施肥方式,采用静态箱-气相色谱法对春小麦地土壤N₂O排放通量进行测定,并对其影响因子(NO^-₃-N、NH⁺₄-N、土壤温度、土壤含水量)和春小麦产量进行同期测定。结果表明：春小麦地在整个生育期内表现为N₂O排放源,各处理均在施肥后出现N₂O排放峰。不同处理土壤N₂O累积排放量表现为N>MN>M>CK,N₂O净损失量(以氮计算)为1.175 8～1.428 kg·hm^-2,占当季施氮量的1.12%～1.36%,有机-无机肥配施降低了氮肥中氮素以气态形式的损失量。MN、N、M处理春小麦产量分别较CK处理增加了45.1%、31.0%、18.8%,各处理土壤NO^-_3<...     

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。     

地表覆盖对旱作玉米农田土壤氮素矿化的影响

采用树脂芯方法研究了黄土高原旱作农田秸秆覆盖和地膜覆盖对0~20 cm土层土壤氮素净矿化的影响。结果表明:不覆盖(对照)、秸秆覆盖和地膜覆盖3个处理在玉米生育前期(播前~六叶期)表现为土壤氮素净固持,净固持量分别为53.7、52.7、56.7 mg·kg~(-1),六叶期之后表现为氮素净矿化,净矿化量分别为26.3、31.8、13.7mg·kg~(-1);综合两个生育阶段从全生育期看,3个处理土壤氮素矿化均表现为净固持,矿质氮净固持量分别为27.4,20.9 mg·kg~(-1)和43.0 mg·kg~(-1)。从不同覆盖处理看,秸秆覆盖会显著增加土壤氮素净矿化量和氮净矿化速率,地膜覆盖虽然有利于增加土壤温度和水分含量,但并没有显著改变土壤氮净矿化量和氮净矿化速率,这一结果间接证明地膜覆盖并不会显著影响土壤有机质矿化。研究还发现,在本试验条件下当田间土壤温度在22℃~25℃、土壤含水量在20%左右时有利于土壤氮素矿化,该条件下净矿化速率较高,且干湿交替有利于矿化。     

增施氮肥对黄土高原旱作冬小麦农田土壤干层动态的影响

依托陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站十里铺长期定位观测,研究了5种不同氮肥用量(0、45、90、135、180 kg·hm^-2)对冬小麦农田土壤水分及土壤干层动态的影响。结果表明：土壤干层深度大约在50～260 cm之间;施氮量小于90 kg·hm^-2时,增施氮肥土壤耗水强度和干层深度变化较小,而施氮量超过90 kg·hm^-2时,增施氮肥平均土壤耗水强度较大,但干层深度无明显变化,干层厚度增加速度随施氮量增加而增加;丰水年的高降水量在一定程度上可以缓解土壤干燥化,减小干层厚度。     

旱作农田沟垄覆盖集水栽培技术的试验研究

旱作农田沟垄覆盖集水技术是农田上开沟起垄，垄上覆膜，沟内种植，增加作物生长地段的地傅集水量。莜麦地膜沟垄全生育期平均增墒值达１．３％－１．４％，相当于平均每次降水后增加３．８－４．１ｍｍ降水，比对照平均增墒１０．３－１１．９７％，在春它各生育时期墒，增墒值平均为０．７％－１．８％，最高达２．７％。不同种植方式推广的位次为地膜玉米，地膜莜麦，小麦，土沟垄玉米，莜麦，小麦，仿砂田和平铺膜效铺膜效益代于     

不同覆盖方式对旱作农田土壤碳氮含量及玉米产量的影响

设置垄膜沟播(R)、平作全覆膜(P)和平作秸秆覆盖(S)3种不同覆盖栽培模式,以传统平作(CK)为对照,通过3 a大田定位试验,研究不同覆盖方式对农田土壤碳氮及其组分变化、玉米干物质积累和籽粒产量的影响。结果表明:连续覆盖3 a后,R和P处理土壤有机碳和全氮含量及储量均呈逐渐下降趋势,而S处理则呈上升趋势且每年的增幅逐渐增大;各处理0～40 cm土层土壤有机碳储量均表现为S>R>P>CK,全氮储量表现为S>CK>R>P,S处理有机碳和全氮储量分别较CK提高3.4%和7.5%;与CK相比,R和P处理可提高土壤碳氮比,在0～20 cm土层平均分别提高7.9%和9.6%(P<0.05),而S处理0～20 cm土层土壤碳氮比平均降低了9.9%(P<0.05);各覆膜处理(R和P)均较CK显著降低了0～40 cm土层土壤可溶性有机碳(DOC)和土壤可溶性有机氮(DON)含量,而S处理较CK处理0～60 cm土层DOC和DON含量2 a平均均提高6.2%;各处理收获期硝态氮含量在0～100 cm剖面中的垂直分布与CK无明显差异;各处理土壤铵态氮含量均...     

渭北旱塬苹果园不同施肥处理N2O排放特征

通过研究苹果园生态条件下减施化学氮肥与有机无机配施N₂O排放规律,为准确估算渭北旱塬区域N₂O排放提供数据支撑。采用静态箱-气相色谱法对渭北旱塬苹果园不同施肥制度下(2017年10月—2018年10月)N₂O排放通量进行田间监测。结果表明:苹果膨大期是渭北旱塬苹果园N₂O排放的主要时期;各施肥处理N₂O年累积排放总量在1.14～4.46 kg·hm^-2之间,与常规施肥处理相比,优化减氮和有机无机配施处理N₂O排放总量分别降低了43.3%、42.6%;常规高氮、优化减氮与有机无机配施处理年排放系数分别为0.27%、0.22%、0.22%;温度是限制苹果成熟期和膨大期土壤N₂O排放的决定因子;施肥后,随着时间的推移,底物浓度不足将逐渐成为限制N₂O排放的重要因子。因此,有机无机配施作为苹果园推荐施肥模式的同时能够显著降低N₂O排放,并且降雨前施肥可以降低N₂     

旱地冬小麦返青前秸秆覆盖的土壤温度效应

设置田间试验,研究旱地麦田秸秆覆盖的土壤温度效应,采用微型温度纪录仪连续24 h观测,获得了小麦返青前10 cm和20 cm深度土壤温度的系统数据.结果表明:秸秆覆盖使麦田冬前(11月21日～12月20日)和越冬前期(12月21日～1月20日)的昼夜平均温度显著升高;冬前和越冬前期,秸秆覆盖土壤10 cm温度在13∶00～17∶00之间低于无覆盖,其余时间高于无覆盖土壤,越冬后期,秸秆覆盖土壤10 cm温度在12∶00～23∶00之间低于无覆盖,其余时间则高于无覆盖;覆盖土壤20 cm温度在24 h内则始终高于无覆盖土壤(冬前和越冬前期);8∶00～10∶00覆盖与无覆盖温差最大.土壤20 cm昼夜平均温度均显著高于10 cm土壤;秸秆覆盖条件下20 cm与10 cm温差昼夜平均值在冬前显著低于无覆盖,在越冬期则稍高于无覆盖;秸秆覆盖显著降低土壤温度的变幅,土壤的升温速率和降温速率也显著低于无覆盖土壤.     

滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

试验于2014—2015年在北京市大兴区进行,以冬小麦为研究对象,以秸秆覆盖和灌水量为处理,对各小区棵间蒸发量(E)、土壤各层含水率(θ)、土壤表层温度(Tc)、叶面积指数及产量等指标进行实测与分析。结果表明:滴灌条件下湿润带E普遍高于干燥带,全观测期平均高出16.45 mm,较强降雨后干燥带E的波动更剧烈;秸秆覆盖可以有效减少各生育期E,低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖处理分别减少20.45%、24.77%、19.14%,但在较强降雨后秸秆覆盖处理E波动更剧烈,不同灌水量对E影响不显著;低灌水量时,秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用,中、高灌水量时则起到明显的保墒作用;整个观测期,E/ET先变小再变大,灌水量差异对E/ET影响显著,低、中、高灌水量下均值分别为29.71%、25.64%、21.38%;秸秆覆盖和未覆盖相比三种灌水处理E/ET分别减少8.93%、3.01%、0.44%。水分利用效率秸秆覆盖处理要普遍高于未覆盖处理,并与灌溉定额之间呈负相关。整体来看,中灌水量秸秆覆盖处理的产量和水分利用效率均较优,适合当地冬小麦滴灌种植。     

秸秆覆盖条件下冬小麦棵间蒸发规律研究

在大田条件下,研究分析多覆盖(覆盖量6 000 kg/hm2),少覆盖(覆盖量3 000 kg/hm2)和不覆盖处理对冬小麦棵间蒸发的影响,结果表明:冬小麦逐日棵间蒸发表现为10月中旬、3月下旬和6月上旬较大,多覆盖、少覆盖和对照三个处理逐日变化量和逐日累计量有相同变化趋势;三个处理日均棵间最大蒸发量均出现在灌浆～成熟期、最小值出现在越冬～返青期;覆盖处理对对照抑制率都是在播种～分集期最大,越冬～返青期最小;覆盖处理中,多覆盖抑蒸效果最好.     

不同地膜周年覆盖对冬小麦土壤水分及利用效率的影响

为了探明不同地膜覆盖对早地冬小麦土壤水分及其利用效率的影响,选用普通地膜、生物降解膜以及液体地膜在陕西渭北旱塬旱作农田进行周年覆盖集雨栽培定位试验,研究了不同地膜周年覆盖对冬小麦不同生育时期土壤水分总贮量和不同土壤深度水分动态变化及其利用效率的影响.结果表明、周年覆盖地膜可提高土壤含水量,有利于土壤水库的扩蓄增容,并且...     

豫西旱地不同覆盖方式对冬小麦生长发育的影响

通过对地膜、秸秆和液膜三种覆盖栽培模式对冬小麦土壤水分动态的影响进行分析,结果表明,地膜覆盖能显著提高产量,增产8.32%,增产效果优于秸秆覆盖和液膜覆盖;地膜覆盖和液膜覆盖返青期有增温保墒作用,耕层土壤含水量较对照增加4.4%和3.0%;秸秆覆盖在冬小麦的关键生育期保墒效果好,返青期和抽穗期0~100 cm贮水量较对照高15.2mm和9.8 mm,前期的低温效应,对冬小麦生长有抑制作用,但后期表现出优势。不同覆盖可提高水分利用效率,秸秆覆盖有利于豫西地区土壤的培肥和可持续利用。     

秸秆还田后覆膜镇压对旱地冬小麦土壤温度和产量的影响

在黄土高原雨养条件下,研究了玉米秸秆还田+全膜覆土穴播+播前镇压(T1),玉米秸秆还田+不覆膜+播前镇压(T2),玉米秸秆还田+不覆膜+播前不镇压(T3),小麦秸秆还田+全膜覆土+播前镇压(T4),小麦秸秆还田+不覆膜+播前镇压(T5),小麦秸秆还田+不覆膜+播前不镇压(T6),露地穴播(CK)对冬小麦土壤温度和产量的影响。结果表明:各处理全生育期0~25 cm土层均温依次为T4(15.26℃)>T1(14.94℃)>T5(14.80℃)>CK(14.66℃)>T3(14.64℃)>T2(14.57℃)>T6(14.47℃);还田方式间比较,秸秆还田+全膜覆土穴播+播前镇压、秸秆还田+不覆膜+播前镇压处理在整个生育期表现为增温效应,秸秆还田+不覆膜+播前不镇压表现为降温效应;小麦秸秆还田增温效果大于玉米秸秆还田;各还田处理均表现为增产效应,平均较CK增产69.36%、27.94%、19.38%、45.12%、13.30%、9.79%。     

不同覆膜方式对地温及冬小麦地上干物质累积规律的影响

在大田试验条件下,采取全膜覆土穴播（C）、全膜穴播（B）、膜侧条播（A）3种覆膜种植方式,并以露地条播为对照（CK）,研究了不同地膜覆盖方式对地温及冬小麦地上干物质积累规律的影响。结果表明：覆膜方式对冬小麦地温效应主要表现在地表(0～10 cm),在5 cm土层处的影响最大,随土层深度增加而减弱;温度效应可使冬小麦的灌浆期延长,全膜覆土处理在拔节期表现出明显的降温效应,全膜穴播处理在灌浆期地表温度最高;测定期内,全膜覆土方式下干物质积累量比露地条播CK高18.01%～19.48%。产量为全膜覆土>膜侧>全膜穴播>露地。全膜覆土穴播 方式有效穗数和干物质累积量对籽粒产量的贡献率较大,是该方式产量最高的关键因素。     

华北平原冬小麦麦田覆盖对土壤温度和生育进程的影响

通过秸秆和薄膜覆盖田间试验,研究了不同覆盖材料对冬小麦田土壤温度(5 cm)以及冬小麦生长发育、穗分化、干物质积累和分配、营养生长期间的N转移、产量和水分利用效率的影响.结果表明,秸秆覆盖平缓了冬小麦整个生育期土壤温度的变化,使冬季土壤温度提高0.63℃,越冬后降低0.35℃;春季降温效应延长了冬小麦穗分化的时间,平均缩短了灌浆持续时间2 d;低温增加了冬小麦穗期干物质和N含量向收获期非籽粒转移的效率,最终造成产量和水分利用效率降低了1.98%和0.14 kg/m3.薄膜覆盖提高了冬小麦灌浆前土壤温度0.44℃,增温效应促进了作物生长,整个生育期的生物量提高116.0 kg/m2;穗分化时期的增温效应使得该处理冬小麦不易形成大穗,同时灌浆期的低温效应影响了籽粒的饱满度,最终产量和水分利用效率分别降低了3.24%和0.17 kg/m3.研究认为,秸秆覆盖和薄膜覆盖具有保墒效应,但其产生的温度效应对冬季作物生长发育造成不利影响,使得最终产量和水分利用效率并没有提高.     

垄膜沟播与平膜侧播对冬小麦光合特性及产量的影响

为了探索我国西北半湿润易旱区合理覆膜种植方式,为该区作物生产及覆膜种植制度的建立提供参考,本研究以传统平作为对照,设两种覆膜方式:垄膜沟播(R)与平膜侧播(F).结果表明,与传统平作(CK)相比,垄沟宽均为40 cm(R40)和60 cm(R60)的沟播处理全生育期0-200 cm土壤平均含水量分别提高8.82％(P ＜0.05)和10.84％ (P＜ 0.01),膜宽为40 cm(F40)和60 cm(F60)的侧播处理提高4.40％和3.96％,沟播处理较侧播处理平均提高了5.42％(P＜0.05).不同覆膜方式处理的旗叶叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)均较传统平作(CK)显著增加,同宽度的沟播处理较对应的侧播处理提高幅度明显,但胞间CO2浓度显著低于传统平作(CK).不同覆膜方式处理的小麦经济产量和水分利用效率均较传统平作(CK)显著提高,平均提高幅度达21.52％和30.97％,同宽度沟播处理的生物产量、经济产量和作物水分利用效率显著(P＜0.05)高于对应的侧播处理.试验表明,在半湿润旱作区冬小麦垄膜沟播是一种高效栽培模式.