旱作地膜覆盖农田土壤有机碳平衡及氮循环特征

近10余年来随着应用面积的迅速增加,地膜覆盖对中国北方旱作农田生产力可持续性的影响受到越来越多的关注。文章对地膜覆盖栽培技术增产效果作了简要评述,重点综述了近年来关于地膜覆盖对农田土壤有机碳平衡和氮循环过程影响的研究进展。地膜覆盖沟垄栽培技术有效减轻了旱作农业区水热条件不足对粮食生产造成的限制,从而对提高耕地生产力发挥了重要作用。对大量文献分析发现,地膜覆盖沟垄栽培技术的增产效果具有明显的地域性,在中国北方半干旱区范围内,水热限制越强烈的地区增产效应越明显。地膜覆盖对农田土壤有机碳平衡和氮循环影响的研究还比较薄弱。目前的研究结果表明,地膜覆盖促进土壤有机碳矿化但同时增加作物根系有机碳输入,初步显示地膜覆盖对土壤有机碳含量的影响可能是中性的。地膜覆盖促进土壤有机氮矿化,提高氮素的有效性,增加作物对氮素的吸收,影响化肥氮的作物利用效率、淋溶和挥发损失,但并不明确是否增加反硝化作用。基于目前研究现状,文章提出了旱作地膜覆盖农田需要加强研究的主要领域：（1）土壤有机质稳定性及其增强机制研究;（2）农田养分管理的系统性研究;（3）在水热条件相对较好的旱作农业区,建议结合秸秆覆盖开展更多研究。     

地膜覆盖对旱作玉米农田土壤氮素矿化的影响

【目的】研究地膜覆盖对半干旱区玉米地土壤氮素矿化的影响,为优化田间氮肥管理措施提供理论依据.【方法】采用大田试验和室内试验相结合的方法,在玉米生长发育最旺盛的时期,在田间取样测定土壤微生物量碳、氮和无机氮的含量,采用室内培养的方法测定土壤氮素的矿化量和矿化速率,对比地膜覆盖和裸地土壤氮素矿化的差异.【结果】覆膜不种玉米处理较覆膜种玉米处理显著的增加了土壤含水量和土壤温度;地膜覆盖和种植玉米均增加了土壤微生物量碳和微生物量氮的含量;地膜覆盖、种植玉米和培养时间对土壤氮素的净硝化量和净矿化量均有显著的影响,0～14 d培养期间,覆膜处理(F和MF)较不覆膜处理(CK和M),土壤净矿化量分别增加了21.85%和44.75%,14～28 d培养期间,分别增加了150.55%和194.99%;地膜覆盖和种植玉米显著增加了土壤氮素净矿化速率,从而增加了土壤无机氮的含量.【结论】地膜覆盖改善了土壤的水热条件,增加了土壤微生物活性,从而加快了土壤氮素的矿化速率,增加了土壤氮素的有效性;种植玉米增加了土壤氮素的矿化速率.     

不同类型地膜覆盖对玉米农田土壤酶活性的影响

为探讨不同类型地膜覆盖下农田土壤酶活性变化特征,试验设置普通地膜覆盖（P）、渗水地膜覆盖（SS）、生物降解地膜覆盖（SW）和光降解地膜覆盖（G）4种不同类型地膜覆盖模式,以露地不铺膜覆盖（CK）为对照,研究不同类型地膜覆盖方式对玉米农田土壤酶活性的影响。结果表明：SS、G、SW和P 4种覆膜处理下的碱性磷酸酶和硝酸还原酶在各个生育期内都较CK高,而覆膜之后的脲酶、过氧化氢酶和亚硝酸还原酶则较CK有所降低;大喇叭口期的土壤脲酶活性最高,不同处理间表现为CK > G > SW > SS > P;收获期的土壤碱性磷酸酶活性最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层较CK增幅分别为16.17%、18.97%、16.34%和14.56%,土壤硝酸还原酶活性也是收获期最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层分别较CK高68.57%、42.86%、42.86%和25.71%;土壤碱性磷酸酶与硝酸还原酶活性的变化均与土壤呼吸率和玉米产量呈极显著正相关（P<0.01）,各个生育期的土壤水热和施肥状况不同也会引起土壤酶活性的相应变化。其中,SW和SS处理在玉米生育前期的保温保墒作用最明显,产量最高,相应的碱性磷酸酶和硝酸还原酶活性也最高。因此,生物降解地膜由于其降解特性能达到缓解农田残膜污染的效果,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中。     

冬小麦夏玉米农田土壤呼吸与碳平衡的研究

为探讨不同农作措施下的农田碳平衡规律,研究农田对大气CO2的“源”、“汇”特征,2000年至2003年连续测定了不同秸秆管理、灌溉和氮肥施用等种植措施下华北冬小麦、夏玉米生长季的土壤呼吸。结果表明,农田CO2释放主要受气温、土壤水分状况和有机物投入量等因素的影响。秸秆还田与优化灌溉增加了土壤呼吸的强度,不同农作措施间土壤呼吸的差异主要发生在冬小麦生长季。对农田碳平衡研究的计算结果显示,农田系统在常规种植措施下表现为大气CO2的“汇”。在传统农作措施下,华北冬小麦、夏玉米生长季植物碳净固定量(NPP)与土壤碳排放量(Rm)的比值分别为1.16、1.21。     

秸秆对玉米不同种植方式土壤碳氮转化的影响

秸秆还田是现在农业采取的一种主要的给土地增肥的方式,受到广大的劳动群众的认可,根据专业的农业技术分析,秸秆中含有特殊成分对非根区土壤的酶活性、DOM、以及碳氮矿化具有重要的影响。     

蒙辽农牧交错区玉米碳氮含量对不同种植方式的响应

【目的】蒙辽农牧交错区是我国北方农牧交错区的重要组成部分,也是辽宁地区商品粮基地与重工业生产基地的生态屏障,玉米是该地区主要农作物,在粮食生产中占有重要地位。【方法】本文以蒙辽农牧交错区玉米为研究对象,分析水浇和地膜覆盖两种种植方式下玉米各器官C、N含量的差异。【结果】2种种植方式下均是玉米茎的C含量最高,根的C含量最低;玉米叶和穗的N含量较高,根的N含量较低;玉米根、茎的C/N较高,叶的C/N较低。2种种植方式比较:水浇地玉米叶的C含量显著高于地膜覆盖;玉米茎的N含量极显著低于地膜覆盖;玉米茎和叶的C/N均显著高于地膜覆盖;土壤有机质显著低于地膜覆盖。【结论】相比于水浇地,地膜覆盖的种植方式可更有效的保持土壤养分,减少水资源的浪费,也有利于提高玉米的品质及产量。     

不同种植行距对玉米生长发育及产量的影响

以郑单958为供试品种,在种植密度为6.75万株/hm2条件下设55(A1)、60(A2)、65 cm(A3)三个行距水平,研究其对玉米生长发育、产量及机械化收获效率的影响。结果表明,不同种植行距对玉米出苗情况及生育期没有影响或影响不大;不同行距条件下的叶面积指数、穗位高、茎粗、植株干重差异不显著;A1处理的机械收获损失率略高于A2和A3,但是差异不显著;不同行距处理的玉米产量高低依次为A1>A3>A2;A1处理较A2和A3分别增产5.4%和2.8%;不同行距处理在穗粒数、千粒重等产量构成因子上差异不显著。     

种植行距对玉米生理特性及产量的影响

1 种植行距对玉米生理特性的影响本研究在探索玉米生理特性时,主要以玉米的光合生理情况和冠层结构作为研究对象,光合生理包括玉米叶片光合速率、叶片叶绿素含量,冠层结构包括叶面积指数和平均叶倾角.     

农田生态系统土壤固碳量对气温升高的响应

为了研究气温升高对农田生态系统土壤固碳量的响应,以安徽省淮北地区农田生态系统为研究对象,利用生物地球化学过程模型DNDC,研究12种农作物气温升高对农田土壤固碳量的影响.研究结果表明,不同农作物农田土壤固碳量对气温升高的响应可以分为3类:第一类,土壤固碳量对气温升高不敏感,包括玉米、大豆、油菜、甘蔗4种农作物,升高气温从0℃升高到3℃的情况下,土壤固碳量变化不大;第二类,土壤周碳量对气温升高敏感,土壤固碳量随温度升高下降明显,包括小麦、豌豆和果树,当升高气温从0℃升高到3℃,土壤固碳量下降11.9％;第三类,土壤固碳量对气温升高敏感,土壤固碳量随温度升高急剧下降,包括棉花、马铃薯、水稻、烟草和蔬菜,当升高气温从0℃升高到3℃,土壤固碳量下降26.3％.在气温升高的情况下,如果农田生态系统土壤固碳量下降明显,可以通过加大秸秆还田量和加大有机肥的施用量,应对土壤固碳量的下降,保持和提高土壤生产力.     

种植行距对玉米生理特性及产量的影响

玉米是山东省淄博市的重要粮食性作物,种植密度对玉米生理特征和玉米产量有着较大影响.为研究玉米种植的适宜行距,本试验设置5种种植行距,明确不同种植行距对玉米生理特征以及产量的影响.研究结果表明,随着种植行距扩大,玉米生长性状呈现不同程度的改变,玉米产量呈逐渐下降趋势.但是,不同玉米品种受种植行距的影响不同,本次试验仅为紧...     

砂姜黑土麦玉农田土壤团聚体分布及碳氮含量对不同耕作方式的响应

以山东砂姜黑土麦玉两熟制农田为对象,通过对秸秆还田下小麦季长期不同耕作方式(旋耕、少耕、深耕和深松)土壤水稳性团聚体组成及稳定性、土壤有机碳和全氮含量及其贡献率等相关指标的测定与分析,研究不同耕作方式对小麦玉米周年土壤团聚体及其有机碳、全氮含量与分布的影响。结果表明:①各耕作方式下土壤水稳性团聚体粒径主要集中在0.25～1 mm范围;与对照(旋耕)相比,长期深耕会显著降低小麦季20～30 cm土层0.25 mm大团聚体含量(-18.1%);长期深松会显著增加玉米季0～20 cm土层0.5～1 mm粒径团聚体含量(+34.48%)。②与对照相比,深耕有利于增加小麦季20～40 cm土层各粒径团聚体有机碳含量,其中20～30 cm土层2～5 mm、30～40 cm土层0.5 mm粒径团聚体有机碳含量增加显著;而少耕、深松均不同程度地增加玉米季0～30 cm土层各粒径团聚体有机碳含量。③与对照相比,深松和少耕分别能显著增加小麦季10～30 cm土层各粒径团聚体和0～20 cm土层0.25～0.5 mm粒径团聚体全氮含量。④无论小麦季还是玉米季,总体上水稳性团聚体含量与团聚体有机碳含量呈显著负相关;小麦季平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)仅与团聚体全氮含量极显著正相关,而玉米季与团聚体全氮、有机碳含量均显著正相关,其中除5 mm粒径团聚体有机碳含量外,与其它粒径团聚体全氮、有机碳含量均呈极显著正相关。因此秸秆还田下小麦季长期深耕虽然能显著增加小麦季深耕层土壤团聚体有机碳和全氮含量,但不利于水稳性大团聚体形成;而深松对浅耕层水稳性团聚体含量及团聚体有机碳、全氮含量均有显著促进作用;小麦播前耕作对后茬玉米季农田团聚体分级强度明显减弱。综合考虑,砂姜黑土麦玉农田应结合小麦季深松进行合理轮耕,以提高土壤各层团聚体的稳定性和有机碳、全氮含量,保障土壤良好耕性的可持续性。     

地膜覆盖及土壤理化性质对玉米产量的效应

我们于1985年在玉米田间进行了覆膜栽培条件下,土壤有机质矿化率及土壤理化性质的研究。结果证实了覆膜栽培的增产效应,在探讨覆膜对土壤有机质矿化及土壤理化、生化等性状效应的基础上,为覆膜栽培持续高产的机理积累了有关资料。1 试验材料与方法     

不同种植方式对土壤理化性质及玉米生长的影响

黑龙江省西部半干旱区水土流失严重,春季玉米生长环境恶劣,为了改善土壤理化性质、促进玉米增产,研究分析深松、深松秸秆还田、深翻秸秆还田和旋耕对春季土壤理化指标和玉米生长发育的影响.结果表明:深松秸秆还田能够显著增加土壤水分和>0.25 mm土壤团粒结构占比.深翻秸秆还田能够显著增加有机质含量,降低土壤容重和pH.在苗期深...     

模拟增温对华北农田土壤碳排放的影响

为研究增温效应下农田温室气体排放的变化和机制,选择华北平原的山东禹城农田生态系统国家野外科学观测研究站当地典型的冬小麦-夏玉米农田为研究对象,设计翻耕增温(CTW)处理和翻耕不增温(CTN)对照开展多年增温试验。2014年10月出苗期至2015年12月冬小麦越冬期持续增温,2016年初至2016年9月增温设备因故障关闭。结果显示,2014—2015年,冬小麦期土壤温度显著增加1.31℃(P<0.05),夏玉米期土壤温度升高0.71℃(P>0.05),而全年土壤体积含水量均值对增温无显著响应,仅越冬期土壤含水量增加明显。两年期内,增温抑制冬小麦季CO2累积排放达20.35%,以3月和5月差异表现最为明显。2014—2016年冬小麦季,CTW、CTN处理的年均CH4累积吸收量分别为1641.2、2185.7 g·hm^-2,增温抑制冬小麦季CH4吸收,但对夏玉米季CH4通量无显著作用。冬小麦季增温降低CTW处理土壤微生物生物量碳值达26.55%,而微生物生物量氮仅个别施肥和灌溉月份对增温响应显著。两年期冬小麦和夏玉米季CTW、CTN地上生物量均值分别为12.19、16.33 mg·hm^-2和16.41、21.18 mg·hm^-2,表明增温降低了地上作物生物量。研究表明,长期增温显著抑制小麦季土壤CO2释放和CH4吸收,但玉米期碳排放和吸收的响应相对较弱。增温条件下,土壤水热条件和生物量依然是限制土壤碳通量的重要因素。     

干旱区盐渍化弃耕地复垦后农田土壤呼吸及碳平衡

通过干旱区典型内陆河玛纳斯河流域绿洲农田定点定位试验,研究盐渍化弃耕地不同复垦年限土壤呼吸与生物量,并对其农田生态系统的碳平衡进行估算。结果表明,复垦前盐渍化弃耕地与复垦后的土壤呼吸速率差异显著,复垦15年、复垦10年、复垦5年、复垦1年与CK相比,土壤呼吸速率在花期分别增加360.0%、308.2%、241.5%、204.3%,在铃期分别增加166.2%、125.2%、89.4%、42.7%,在吐絮期分别增加196.0%、147.3%、110.0%、50.3%。不同复垦年限的生物量在花期、铃期、吐絮期等3个生育期总体表现为复垦15年复垦5年复垦10年复垦1年CK,在不同生长时期总体表现为铃期吐絮期花期,其生物量依次为37 637.3、21 823.2、19 536.6 kg/hm~2。盐渍化弃耕地垦殖前为碳源,复垦后在花期、铃期、吐絮期等3个生育期不同年限均转变为碳汇;碳汇强度有所不同,表现为铃期花期吐絮期,其NEP依次为3 261.8、2 620.9、2 549.2 kg/hm~2。     

种植年限对三江平原农田土壤剖面性质及碳、氮含量的影响

【目的】系统探讨三江平原湿地开垦后不同种植年限对土壤剖面性质及碳、氮含量变化等的影响规律，分析其相互关系，为该地区现有种植方式下耕地质量建设提供参考依据。【方法】采用野外实地调查方法，系统调查了三江平原宝清县北部、抚远县东南部两个垦区中不同农业利用年限土壤剖面层次、容重、植被组成等的变化，并采集表层和亚表层土壤样品，测定相应的碳、氮含量，分析其含量变化与种植年限的相互关系。【结果】随着种植年限的延长，土体中相应层次的形成和分化愈明显，腐殖质层厚度愈变薄，二者间呈显著负相关；土壤容重则随种植年限延长而增加，且二者间呈直线相关；表层和亚表层土壤有机碳的含量均随种植年限的增加而减少，二者间的相互关系可用二次多项式（Y = b0 + b1x + b2x2）形式表示；表层土壤全氮含量的变化与种植年限间亦呈显著负相关，且亦可用二次多项式形式来表示；土壤C/N比值亦随种植年限而变化，但与其所处的环境条件具有一定关系，且近年来其比值有下降的趋势。此外，还讨论了湿地农业利用后土壤有机碳储量的变化、立地条件对湿地性质的影响及湿地保护等相关问题。【结论】在当前三江平原耕地种植方式下，随着种植年限的延长，土壤耕层变薄、有机质及氮素含量下降的趋势较为明显，必须通过增加有机肥施用量、强化耕地养分管理、改进耕作方式等措施，防止这种趋势的继续，保证区域农业持续、稳定发展。     

不同施肥水平及玉米种植对土壤微生物生物量碳氮的影响

农业是国民经济的基础,而粮食是基础中的基础。土壤肥力是实现粮食高产的重要指标之一。土壤的施肥量直接影响着土壤的肥沃程度,而土壤的肥沃程度能够通过土壤中有机物质的成分以及含量决定。在土壤中的微生物生物量中,碳氮元素是最具代表性的土壤有机物质,并且生物量碳氮微生物也能够在一定程度上提高玉米的产量。本文主要针对在不同施肥水平以及玉米种植对土壤微生物生物量碳氮的影响进行了详细探究。     

不同施肥水平及玉米种植对土壤微生物生物量碳氨的影响

土壤的肥力对于粮食的生产有着一定的促进作用,但是,连续性的耕作则可能会对土壤的微生物成分带来一定的影响。为了更好地对不同施肥水平对土壤微生物生物量碳氨的影响进行探究,本文尝试以玉米种植为例,对该问题进行详细的分析,以求能够更好地了解相关知识。     

可回收地膜覆盖种植玉米的应用

正地膜是继种子、农药、化肥之后的第四大农业生产资料。通过地膜覆盖,能够提高土壤温度,减少水分蒸发,提高土壤微生物活性和分解、转化土壤养分能力,能提高水肥利用率,促进作物根系吸收,促进作物生长发育,提高产出率;同时,可回收地膜的使用可以减少除草、清除残留地膜的用工量,降低成本,提高效益。多年来,随着农业产业转型升级和结构调整,农业农村经济得到飞速发展,地膜覆盖技术在农业生产上的应用不断增大,