施肥对河套灌区土壤CO_2和N_2O排放的影响

以河套灌区草甸碱化土为研究对象,设缓控肥(HK)、颗粒有机肥(F)、微生物菌肥(W)和农民习惯施肥(CK)4个处理,于2015年5—10月,利用静态箱-气相色谱法监测玉米整个生育期土壤CO_2和N_2O的排放量,并对玉米季农田温室气体排放量和产生的综合温室效应进行测算,研究了农田表层土壤温室气体的排放量和增温潜势。结果表明,(1)各处理N_2O的排放峰值均出现在施肥10 d后。玉米整个生育期HK处理的单位时间排放量最少(0.25 mg/(m2?h)),F处理的排放量最多(0.67 mg/(m2?h)),F处理N_2O累计排放量比CK高出62.40%;CK分别比W、HK处理N_2O排放量高出19.71%、54.26%。(2)各处理间CO_2排放差异显著(P0.05)。玉米整个生育期,W处理累积排放量最少(14 639.26 kg/hm2),F处理的排放量最多(18 603.4 kg/hm2),CK比W处理CO_2排放量高16.75%。(3)各施肥处理综合增温效应表现为HK处理W处理CKF处理。HK处理温室气体排放强度(GHGI)值最低,比CK低96%,同时保持了较高的产量水平;F处理氮肥量最大,且有较高的GHGI值,达到CK的1.70倍,同时产量较CK无显著变化;W处理氮肥量次之,且GHGI值较高,可产量较低。大量施用颗粒有机肥(F)会产生较多的温室气体,同时也会导致较强的温室效应。缓控肥(HK)处理氮肥量最小,作物产量增加,GHGI值最低,对农田温室气体减排具有较好的应用前景。     

沼液灌溉麦地土壤CO_2和N_2O排放通量变化特征

为揭示奶牛场沼液灌溉后麦地CO2和N2O排放通量的变化特征及与相关环境因子相互关系,采用静态箱-气相色谱法对奶牛场沼液灌溉后第1d土壤CO2和N2O排放通量连续进行24h观测,同时观测灌前1d、灌后第2d、第4d和第7d排放通量。结果表明,沼液灌溉(SI)、习惯施肥(CF)、不施肥(CK)处理灌后第1d土壤CO2与N2O日排放通量范围分别为115.55~253.44、66.97~114.17、62.86~125.96mg/(m2·h)与115.79~401.1、4.15~21.04、1.44~28.32μg/(m2·h),日峰值和日谷值均出现在14:00和5:00;除CK外,各处理排放通量与地表及距地表5cm处地温显著相关(P0.05)。灌溉前后CK和CF处理CO2和N2O排放通量变化较小。灌溉后SI处理土壤CO2和N2O排放通量迅速升高且分别在灌后第1d和第2d达到排放峰值,此时CO2和N2O排放通量分别较SI处理灌溉前分别升高111.9%和890.0%,随后SI处理CO2和N2O排放通量开始下降,灌溉后第7d分别与CK和CF处理相比无显著差异。灌溉后7d内SI处理的CO2和N2O累积排放量均显著高于CK和CF处理。     

滴灌对农田N2O排放影响的研究进展

灌溉作为调控土壤水分状况的重要措施,直接影响农田温室气体的排放过程。滴灌是一种高效节水灌溉技术,其对温室气体排放的影响受到广泛关注。通过查阅大量文献,综合分析了滴灌对农田土壤N2O排放影响的研究进展与发展趋势。文献资料显示,滴灌通过调控土壤湿度和温度环境,改变土壤微生物菌群和土壤中气体传输速度,进而影响土壤N2O的产生以及排放速率;与其他灌溉方式相比,滴灌不破坏土壤结构,土壤内部水、肥、气、热条件稳定,适宜于作物生长,有利于土壤有机氮的矿化。但目前滴灌条件下温室气体排放的空间异质性和多种温室气体的同步定量研究等方面仍存在一些不足(例如:滴灌条件下土壤干燥区和湿润区N2O排放通量间差异研究和不同种类温室气体的同期影响研究)。今后,要加强监测滴灌下多种温室气体同期排放和不同土壤区域N2O排放差异,加强从分子水平探究滴灌模式下土壤微生物对N2O气体产生过程的作用机理等方面的研究,为构建环境友好型农业模式提供科学依据。     

沼液灌溉对冬麦田CO_2、N_2O排放及土壤因子的影响

采用静态箱-气相色谱仪法,共设置不施肥灌溉清水CK、习惯施肥灌溉清水CF、不施肥灌溉一次2∶1(清水∶沼液)奶牛场沼液T1、不施肥灌溉两次2∶1奶牛场沼液T2、不施肥灌溉两次1∶1奶牛场沼液T3等5个处理。通过田间原位观测试验对不同比例、不同次数沼液灌溉对华北平原麦田土壤CO2、N2O排放及其相关土壤因子的影响进行研究。结果表明:小麦主要生育期内各处理CO2排放具有明显的季节变化趋势,变化范围为1.93~13.70kg/(hm2·d),分别在4个重要时期即返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期出现了排放高峰。N2O变化范围为:-3.93~41.86g/(hm2·d),排放高峰仅出现在灌溉奶牛场沼液后的很短一段时间(7d)内,很快下降并维持在较低水平。整个观测期内与CK和CF处理相比,3种不同模式沼液灌溉都不会引起CO2累积排放量增加;与CF处理相比,3种不同模式沼液灌溉都不会引起N2O累积排放量增加。T3处理为较为合理的沼液灌溉模式,既能保证小麦产量,也不会引起CO2和N2O排放量的增加。3种不同模式沼液灌溉均显著(p0.05)提高了冬小麦田土壤DOC含量,T3、T2、T1处理较CK处理分别提高了203.0%、114.9%、40.3%。在实验条件下,土壤的CO2排放量与土壤DOC含量显著相关;土壤的N2O排放量与土壤的NO-3-N含量、DOC含量极显著相关,与土壤WFPS显著相关。     

调亏灌溉下施氮量对农田CO2固定排放和花生产量的影响

为探究调亏灌溉条件下施氮量对辽宁地区花生农田CO2固定排放的影响,于2018、2019年设置测坑裂区试验,研究了不同灌溉模式（全生育期充分灌溉（F）和花针期、饱果期调亏灌溉（D））下施氮量（0kg/hm2（N0）、50kg/hm2（N50）、100kg/hm2（N100）、150kg/hm2（N150））对花生植株干物质积累量、固碳量及产量等的影响。研究结果表明,与F处理相比,D处理下花生植株干物质积累量、固碳量及产量分别提高了7.59%、15.08%和7.16%（2年平均）。两种灌溉模式下,花生植株干物质积累量、固碳量及产量均随施氮量的增加呈先增加后减小的趋势,在100kg/hm2施氮水平下达到最大值。从苗期至饱果期,花生农田土壤CO2排放量呈先升高后降低的趋势,在花针期达到最大值。与F处理相比,D处理显著降低了花针期、结荚期及饱果期土壤CO2平均排放量及全生育期CO2累积排放量。两种灌溉模式下,土壤CO2排放量均随施氮量的增加而显著增加。相同施氮水平下,调亏灌溉较充分灌溉处理显著降低了全生育期CO2累积排放量,DN100处理较FN100处理CO2累积排放量降低了7.51%（2年平均）。不同水氮处理下,DN100处理花生植株固碳量和产量最大,且CO2排放量较低,是花生农田生态系统固碳减排的最佳处理。     

调亏灌溉下施氮量对农田CO2固定排放和花生产量的影响

为探究调亏灌溉条件下施氮量对辽宁地区花生农田CO₂固定排放的影响,于2018、2019年设置测坑裂区试验,研究了不同灌溉模式(全生育期充分灌溉（F）和花针期、饱果期调亏灌溉（D）)下施氮量(0 kg/hm²（N0）、50 kg/hm²（N50）、100 kg/hm²（N100）、150 kg/hm²（N150）)对花生植株干物质积累量、固碳量及产量等的影响。研究结果表明,与F处理相比,D处理下花生植株干物质积累量、固碳量及产量分别提高了7.59%、15.08%和7.16%（2年平均）。两种灌溉模式下,花生植株干物质积累量、固碳量及产量均随施氮量的增加呈先增加后减小的趋势,在100 kg/hm²施氮水平下达到最大值。从苗期至饱果期,花生农田土壤CO₂排放量呈先升高后降低的趋势,在花针期达到最大值。与F处理相比,D处理显著降低了花针期、结荚期及饱果期土壤CO₂平均排放量及全生育期CO₂累积排放量...     

土壤水含量变化对农田系统CO_2净排放影响的实验研究进展

面向"节水减排"的灌溉制度是应对气候变化的关键农业管理措施,土壤水含量变化对农田系统CO2净排放影响是其基础理论研究的热点。目前,国内外农田系统的土壤水含量变化对CO2排放、CO2吸收以及CO2净排放的影响实验研究成果主要集中于室内、田间和大区域三个尺度;大多数研究集中在对土壤呼吸的影响,而在农田系统CO2净排放方面的影响研究较少。作物整体呼吸作用对土壤含水量变化的响应、室内和大田尺度下实验条件的水分胁迫界限设定、不同灌溉方式及不同物候期下土壤含水量含量变化对农田系统CO2净排放量的影响研究将成为未来的研究热点。     

水稻适雨灌溉对稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法,观测分析了水稻适雨灌溉和常规灌溉2种模式下稻田CH_4和N_2O的季节排放情况,评估了水稻适雨灌溉对稻田CH_4和N_2O排放的影响。结果表明,适雨灌溉稻田CH_4、N_2O排放峰值分别出现在分蘖期和拔节孕穗期,整个生育期CH_4、N_2O平均排放通量分别为16.77 mg/(m~2·h)、6.64μg/(m~2·h),适雨灌溉稻田CH_4、N_2O排放量较常规灌溉显著下降(p0.05),分别下降了74.47%和67.06%。水稻适雨灌溉通过合理利用雨水资源,减少灌溉次数及灌水量,显著降低了稻田CH_4和N_2O的排放。     

施氮量对土壤水氮盐分布和玉米生长及产量的影响

【目的】探究盐渍化土壤下玉米适宜的施氮量。【方法】试验于2019年5—9月在太原理工大学水利科学与工程学院试验地的遮雨棚进行,采用桶栽方式种植玉米,设置4个施氮量水平N0(不施氮)、N1(225 kg/hm²)、N2(275 kg/hm²)和N3(325 kg/hm²)。【结果】施氮会明显改变水氮盐在土壤中的分布,0～40 cm土层的体积含水率随施氮量增加而显著(p<0.05)减小。各测定时期的土壤电导率随施氮量增加而增大,拔节—抽雄期比苗期升高0.968～1.542 dS/m,完熟期比抽雄期降低4.740～5.471 dS/m。土壤硝态氮和铵态氮量随玉米生育期推进而降低,且在各时期随施氮量增加而增大。施氮显著促进了玉米生长,提高其耗水量及水分利用效率,且各指标均随施氮量增加而增大,N2处理和N3处理间无显著差异(p>0.05)。与N3处理相比,N2处理节约肥料50 kg/hm²,且氮肥偏生产力高3.4 kg/kg,差异显著(p<0.05)。【结论】综合考虑不同施氮量对土壤水氮盐分...     

滴灌土壤水分空间分布对N_2O排放的影响规律研究

N_2O排放具有明显的水分效应,开展滴灌土壤水分空间分布对N_2O排放的影响规律研究,探索通过灌溉调控或调节土壤水分分布特征来减少温室气体排放具有十分重要的意义。通过土箱模拟点源入渗,采用静态暗箱-气相色谱法对不同水分分布条件下的土壤N_2O排放进行了取样测定和分析。结果表明,当土壤含水率低于田间持水率(壤土)的80%,土壤N_2O排放通量与土壤含水率成正相关关系;相同的土壤含水率条件下,垂向非均匀分布土壤N_2O排放通量高于垂向均匀分布,越接近田间持水率的80%差异越明显;土壤N_2O排放通量是随着土壤水分的再分布过程而动态变化的。通过调节土壤水分分布特征是可以达到降低土壤N_2O排放量的目的。     

盐渍化土壤优化磷配比下施氮水平对土壤水盐及产量的影响

通过田间试验研究了盐渍化灌区基于优化磷配比下不同的施氮水平(N_0、N_1、N_2、N_3)对套作小麦/玉米土壤水盐及产量的影响及它们之间的相关关系。结果表明:在优化磷配比下,套作小麦/玉米土壤含水率、盐分都随施氮水平的提高呈先降低后增加的趋势,N_2P_2处理时土壤含水率、盐分最低;套作小麦/玉米的产量随着施氮水平的提高而先增加后降低,并且N_2P_2处理下的小麦玉米产量最大,合理的氮磷配施(N_2P_2)可以提高作物对水分和养分的利用率,增加作物的产量。施氮水平与土壤含水率之间呈显著负相关(P0.05),与土壤盐分的相关性为极显著负相关(P0.01),与产量之间存在极显著正相关关系(P0.01)。对合理地制定施肥方案,调控土壤水盐含量,实现作物高产稳产,减少环境污染及农业的可持续发展具有一定的指导作用。     

砾石覆盖条件下土壤水热效应对冬小麦田CO2排放的影响

通过2年田间试验,采用静态暗箱-气象色谱法监测冬小麦田CO_2排放速率和通量,并计算了生态系统净交换和收获指数。试验设置无覆盖对照(CK)、无覆盖补灌对照(WCK)、砾石覆盖(GM)和砾石覆盖补灌(WGM)4个处理。结果表明:2个生长季内砾石覆盖补灌处理各阶段土壤含水率和温度平均最高,其次为砾石覆盖处理,说明砾石覆盖的保水保温效果明显;土壤温度的变化规律与CO_2排放规律相同,土壤含水率变化规律与CO_2排放规律相反,土壤温度和含水率变化对CO_2排放具有显著的交互作用(P0.05);对影响农田生态系统CO_2排放的冬小麦生长参数和土壤理化特性进行相关矩阵和主成分分析,CO_2排放的分布与CK和WCK对照处理分布相似度较高,与GM和WGM砾石覆盖处理则完全相反;产量、收获指数、生态系统净交换的分布与WGM处理最为接近,其次为GM处理,说明砾石覆盖处理提高了产量,促进了生态系统净交换,降低了CO_2排放量。砾石覆盖结合关键生育期补充灌水的田间管理方式能有效改善土壤水热状况,减少农田生态系统CO_2排放。     

施肥方式和施氮量对枸杞微孔陶瓷根灌土壤水氮分布的影响

为探索适用于微孔陶瓷根灌水肥一体化的高效水氮模式,以青海柴达木地区枸杞为对象,研究了微孔陶瓷根灌条件下不同施肥方式和施氮量对土壤含水率、土壤硝态氮含量和枸杞产量的影响.结果表明:在灌水量相同情况下,微孔陶瓷根灌的湿润体与枸杞根系的高密度区匹配较好,在降低渗漏损失的同时有利于根系吸水.在施氮量相同情况下,微孔陶瓷根灌穴施...     

基于ECH_2O的覆膜对土壤水热状况影响的试验研究

为研究覆膜对土壤水热运移的细微影响,利用土壤水热盐自动监测系统(ECH2O)对西北干旱区的玉米地进行了高分辨率的定点连续监测。发现覆膜对改善土壤表层水热状况有显著效果,覆膜处理下表层土壤含水量低于不覆膜处理,地温高于不覆膜处理对应值。在10cm深度,覆膜处理的土壤含水量较不覆膜处理低;而在20cm及40cm深度,覆膜处理的土壤含水量较不覆膜处理高。覆膜对不同深度地温均有提升作用,但在玉米不同生育阶段其影响程度不同:覆膜对地温的影响在生育末期最为显著;在10cm深度,覆膜处理的地温高于不覆膜处理,在40cm和60cm深度,差异较小。     

再生水滴灌夏玉米配施不同氮肥对CO2和N2O排放的影响

夏玉米种植期间,设置淡水和再生水2种滴灌灌水水质,无肥、尿素、硫酸铵和缓释肥4种施肥处理。研究不同水质、不同氮肥对农田土壤CO2、N2O排放和夏玉米产量的影响。结果表明：与淡水灌溉相比,再生水灌溉土壤CO2日平均排放通量平均降低12.44％,N2O日平均排放通量平均增加17.31％,但灌水水质对CO2、N2O日平均排放通量没有显著影响（p＞0.05）;与不施肥处理相比,尿素、硫酸铵和缓释肥处理CO2日平均排放通量分别平均增加18.67％、10.20％和2.76％,N2O日平均排放通量分别平均增加117.73％、220.21％和108.70％,施肥种类对CO2日平均排放通量没有显著性影响（p＞0.05）,但对N2O日平均排放通量影响显著（p＜0.05）;与国家夏玉米生产试验产量相比,各施肥处理产量平均增加19.83％,而不施肥处理平均降低0.83％,但不同水质、施肥处理对产量没有显著影响（p＞0.05）。     

覆膜沟灌下施氮量对土壤水盐分布和向日葵产量的影响

通过对施氮水平的控制,研究农田土壤水盐分布和向日葵的产量变化规律,为改善盐碱地作物生长环境,增加产量提供有效的理论依据。选取大同盆地,采用覆膜宽垄沟灌(G)和水平畦灌(Q)2种耕作灌溉方式,设置3种施氮水平,施氮量分别为156kg/hm^2(N1)、260kg/hm^2(N2)、364kg/hm^2(N3),以平作不施氮(QN0)为对照组,五氧化二磷和氧化钾用量分别45.7和54.84kg/hm^2。灌溉定额为340mm。结果表明:在不施氮条件下,沟灌垄上0~40cm电导率EC1∶5比水平畦灌电导率低15%~30%,沟中0~40cmEC1∶5比水平畦灌低40%~50%。40cm以下土层,沟灌土壤垄上和沟中EC1∶5比水平畦灌低20%~40%。而在施氮条件下,沟灌垄上0~40cm表层EC1∶5和水平畦灌差异不显著(p<0.05),但随着施氮量的增加,二者表层EC1∶5都略微增加,沟灌沟中0~40cmEC1∶5较水平畦灌低40%~60%。40cm以下沟灌沟中EC1∶5比畦灌低40%左右。在相同的灌水量下,沟灌沟中0~40cm表层含水率低于垄上覆膜表层含水率,而在整个生育期内除了降雨影响外,覆膜沟灌含水率均在10%~23%,与不施氮处理差异不显著(p<0.05)。采用260kg/hm^2的施氮时,向日葵生长最优,盘径22.5cm、千粒重192.30g、籽粒产量4893.8kg/hm^2。综上分析,采用覆膜沟灌且施氮量在260kg/hm2左右能改善土壤水盐状况,提高作物产量。     

节水灌溉对农田土壤温室气体排放的影响

农田是温室气体的重要排放源,如何通过有效的管理措施降低农田温室气体的排放成为当前应对气候变化研究的热点之一。不同灌溉方式导致土壤水分差异较大,进而引起温室气体排放的差异。[目的]系统总结分析不同节水灌溉方式对温室气体排放的影响效果有助于对节水灌溉方式优化选择及未来研究方向的聚焦。[方法]在前人研究基础上,进行文献搜集和整理,综述分析了节水灌溉方式对稻田和旱作农田温室气体排放的影响。[结果]与长期淹水相比,现有的水稻节水灌溉方式增加了稻田土壤CO2排放,增幅为20.83%~104.00%,平均增加48.40%,对N2O排放的影响有增加也有降低,其影响率范围为-41.30%~3078.41%,平均增加269.10%,但却显著降低了CH4的排放,降幅为14.19%~78.92%,平均降低51.66%。综合考虑稻田的全球净增温潜势(GWP),节水灌溉较长期淹水降低了稻田的GWP。与漫灌/沟灌相比,滴灌可改变旱作农田CO2和N2O排放及对CH4的吸收,其变化率范围分别为-31.19%~2.81%、-46.51%~52.56%和-150.00%~43.39%,平均分别降低12.84%、18.63%和24.93%。综合考虑旱作农田的GWP,由于N2O是旱作农田的主要温室气体,因此,滴灌降低了旱作农田的GWP。[结论]节水灌溉在节水的同时,还可降低农田温室气体排放的全球净增温潜势。基于研究现状,亟须对不同节水灌溉方式的温室排放效应及其机制开展定量研究。     

集雨模式对农田土壤水热状况与水分利用效率的影响

基于2 a田间试验数据,对比研究了不覆盖(CK)、垄覆白膜沟不覆盖(M1)、垄不覆盖沟覆秸秆(M2)、垄覆白膜沟覆秸秆(M3)和垄覆黑膜沟覆秸秆(M4)5种集雨模式对农田土壤水热状况及夏玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,垄沟覆盖集雨措施可显著提高土壤贮水量、土壤含水率及土壤储水亏缺补偿度(P0.05),其中全程覆盖处理(M3和M4)优于单一覆盖处理(M1和M2),垄覆黑膜处理(M4)优于垄覆白膜处理(M3)。黑色地膜较白色地膜可显著降低膜下(除表层)土壤温度(P0.05);沟内覆秸秆较沟内无覆盖可有效改善根层土壤温度。M4处理较优的水热条件可显著提高玉米经济产量和水分利用效率(P0.05),其2 a平均籽粒产量和水分利用效率分别较处理CK提高30.90%和57.49%,是陕西关中地区合理有效的集雨模式。     

外加铵态氮对不同年限茶园土壤N2O排放的影响

以3种不同年限的茶园土壤为研究对象,设置室内培养试验,研究了外加铵态氮对高龄（50年以上）茶园土壤、中龄（20～25年）茶园土壤和低龄（8～10年）茶园土壤N₂O排放的影响。试验设置4种处理:对照（CK）、低氮（LN）、中氮（MN）、高氮（HN）。结果表明,较酸且有机碳含量较高的50年以上茶园土壤各处理N₂O排放均高于20～25年茶园土壤和8～10年茶园土壤。与对照相比,单施氮肥促进了3种茶园土壤的N₂O排放,20～25年茶园土壤与8～10年茶园土壤高氮（HN）处理N₂O排放最高,而50年以上茶园土壤MN处理N₂O排放最高。施用外源铵态氮促进了土壤pH值下降,其中50年以上茶园土壤和20～25年茶园土壤ΔpH变化为MN>HN>LN>CK,8～10年茶园土壤ΔpH变化为HN>MN>LN>CK。施用外源铵态氮对茶园土壤酸化有显著影响,外加铵态氮显著降低土壤pH值并提高土壤N₂O排放。