水分非均匀分布条件下土壤CO_2的排放特征

为了研究水分非均匀分布条件下旱地土壤CO2的排放特征,采用静态箱-气相色谱法测定了SI、SDI12、SDI15及SDI18共4个处理的CO2排放通量。结果表明:总体上CO2排放通量平均值表现为SISDI12SDI15SDI18,但仅SI处理与SDI18之间的差异具有显著性;2次灌水后SDI处理土壤CO2排放较高的WFPS范围分别是25.9%~33.8%和31.5%~33.0%,低于SI处理出现高峰排放的WFPS分别为47%和34.1%;由于温度的影响第2次灌水后CO2排放通量总体上高于第1次灌水后,但第1次灌水后CO2排放通量与温度具有较强的相关性,而第2次灌水后两者之间相关关系不显著,可能存在过高温度下的土壤呼吸抑制。此外降雨发生时空气湿度的增加对微生物的呼吸有刺激作用,各处理降雨后出现了短期的CO2排放通量的小高峰。     

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。     

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）。     

不同灌水下限设施番茄土壤CO2排放特征及其影响因素研究

【目的】探讨不同灌水下限设施土壤CO2排放特征及其影响因素,为调控设施土壤水分和碳排放提供理论依据。【方法】在番茄生育期内采用LI-8100A土壤碳通量自动测定仪观测不同灌水下限[20 kPa(D20)、30 kPa(D30)、40 kPa(D40)]下的土壤CO2排放速率,并分析其影响因素。【结果】在番茄生育期内,不同灌水下限设施土壤CO2排放速率变化趋势基本一致,D20处理最高,平均速率为2.759μmol/(m2·s),其次是D30处理,为2.601μmol/(m2·s),D40处理最低,为2.559μmol/(m2·s)。在土壤CO2累积排放量方面,D20处理显著高于其他2个处理,而D30和D40处理之间无显著差异。就单因素模型而言,不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤温度呈指数回归关系,且均达显著水平(P<0.05);不同灌水下限处理的土壤CO2排放速率与15 cm土壤含水率均呈显著二次回归关系(P<0.05);与单因素模型相比,土壤温度和土壤含水率的双因素复合模型(68.5%~83.8%)可以更好地解释土壤CO2排放的变化。土壤温度敏感系数Q10值在1.442~1.498之间,其中D20处理最敏感,D40处理最不敏感。相关分析结果表明,土壤CO2累积排放量与0~20 cm土层土壤有机质量、pH值、全氮量、速效磷量、速效钾量、碱解氮量和微生物量碳呈显著相关关系。采用PCA分析提取出的2个主成分累积贡献率为85.79%。【结论】灌水下限影响设施土壤CO2的排放,其中D20处理促进了设施土壤CO2的排放。     

不同灌溉方式对冬小麦生长发育及水分利用效率的影响

为了确定山西省晋南地区冬小麦高产高效的节水灌溉模式,采用田间小区试验,研究了微喷灌(MSI)、滴灌(SDI)和传统漫灌(CK)3种灌溉方式对冬小麦不同生育期的土壤水分变化、生长性状、产量和水分利用效率的影响。其中SDI处理和MSI处理生育期灌水3次,分别为越冬期(12月9日)、拔节期(4月1日)、灌浆期(5月20日),每次灌水量为600 m~3/hm~2;CK按当地灌水习惯,于越冬期和拔节期灌水,每次灌水量为2 250 m~3/hm~2。结果表明,各处理越冬期0~100 cm土层土壤含水率没有明显差异,灌浆期0~80 cm土层土壤含水率表现为SDI处理MSI处理CK,MSI处理、SDI处理灌浆期灌水,可满足灌浆期对水分需求,促进籽粒灌浆;与CK相比,SDI处理与MSI处理可以明显增加单株分蘖数和总茎数、促进群体生长,显著增加冬小麦成穗数、穗粒数和千粒质量,因而显著提高了籽粒产量。与CK相比,MSI处理穗粒数、千粒质量分别提高16.54%、5.21%,SDI处理穗粒数、千粒质量分别提高9.10%、11.78%,MSI、SDI处理籽粒产量分别增加了2.79%、3.35%;同时,SDI处理与MSI处理冬小麦生育期的耗水总量分别减少43.88%和41.64%,水分利用效率分别提高了83.15%和77.09%。因此,在山西临汾盆地采用微喷与滴灌可以取得明显的节水高产效果。     

冬小麦田春灌前后CO2排放通量的日变化特征及对比分析

[目的]分析冬小麦春灌前后CO2通量的变化特征,给农田生态系统的碳排放对大气中CO2通量的影响提供一定支撑。[方法]采用静态透明箱法,通过手持式CO2测量仪(testo 535)观测分析了冬小麦田春灌前后每天不同时段内静态透明箱箱体内的CO2通量变化,通过不同时段内的CO2通量变化计算冬小麦田春灌前后每天不同时刻的CO2排放通量,分析比较了冬小麦田春灌前后CO2通量的日变化特征。[结果]春灌前,冬小麦田CO2通量在-0.123~0.056mg/(m2 s)之间;春灌后,冬小麦田CO2排放通量在-0.345~0.276mg/(m2 s)之间。冬小麦田春灌后的CO2排放通量明显高于春灌前,其中光合作用吸收CO2和呼吸作用释放CO2同时增加,但吸收大气中CO2的速率增加的更大。冬小麦田在春灌前CO2排放通量的日变化特征为单峰型曲线,但在春灌后逐渐向双峰型曲线转变。[结论]春灌影响冬小麦CO2排放通量的日变化。     

不同灌水水平对温室番茄地土壤CO_2排放影响

为分析不同灌水水平对温室番茄地土壤CO_2排放的影响,采用静态箱气相色谱法对2014年秋冬季和2015年春夏季番茄地土壤CO_2排放进行原位观测。试验设置2个灌水水平分别为:充分灌溉(FI)和亏缺灌溉(DI)。结果表明:番茄两个生长季中,不同灌水处理下土壤CO_2排放通量均呈波动性变化。2015年春夏季试验各处理土壤CO_2平均排放通量和排放量高于2014年秋冬季试验对应的各处理土壤CO_2平均排放通量和排放量,且两个生育期内高灌水处理的土壤CO_2排放在番茄生育期绝大多数时间内均高于低灌水处理。以2015年FI处理土壤CO_2累积排放量最大(5 641.57kg/hm~2),分别较2014年FI处理、2014年DI处理和2015年DI处理增加了3.9%、54.2%和16.7%。此外,研究还发现春夏茬试验中不同灌水处理下,土壤CO_2排放通量与土壤水分呈显著负相关关系。这为评估设施菜地温室气体减排提供一定的科学依据。     

滴灌水量与温度对表层土壤CO_2通量的影响

采用土柱试验法,设计3个灌水量(1.0 L、1.5 L、2.0 L),研究了不同灌水量在灌水后土壤表面CO_2通量的变化过程及特征,进一步分析了温度、含水率对土壤CO_2排放的影响。研究结果表明:表层土壤CO_2通量在灌水后连续48 h内呈现出先降低后升高再降低再升高的变化特点,与土壤温度的变化具有一致性;土壤温度对表层土壤CO_2通量的影响显著,呈指数关系,土壤含水率与表层土壤CO_2通量的关系随着滴灌水量的增加逐渐减弱,无显著性;采用通径分析发现,土壤温度和含水率交互影响表层土壤CO_2通量,土壤温度是表层土壤CO_2通量的最主要影响因素。     

保护地栽培条件下灌水方法对土壤温度的影响

对塑料大棚内渗灌、滴灌和沟灌条件下土壤温度的变化规律进行研究,结果表明,在早春和秋冬低温期,保护地内采用渗灌、滴灌可以比沟灌更能保持较高的土温,灌水方法对上层土壤温度的影响大于对深层土壤温度的影响。不同灌水方法对0~30 cm土层平均温度的影响差异极显著,其中渗灌比沟灌高1.79℃,滴灌比沟灌高2.70℃。灌水后1 d内保护地0~20 cm土层温度的日变化规律是:10:00~18:00各层土壤温度为渗灌和滴灌高于沟灌,而06:00~08:00和18:00~22:00沟灌高于滴灌和渗灌;这种变化趋势以5~15 cm土层最明显,该层土壤温度日较差以渗灌为最大,其次是滴灌,而以沟灌最小,且温度最大值出现时间依次延后2 h左右。20 cm及其以下层次3种灌水方式土壤温度的日变化平缓,而且不同处理之间温度差异也逐渐减小。     

温室气体排放与番茄产量对水肥气耦合的响应机制研究

为探求温室番茄节水减排优产的灌溉模式,以番茄（金鹏8号）为研究对象,设置I1和I2（对应作物-皿系数kcp为0.8和1.0）2个灌水水平,F1和F2（对应施氮量180kg/hm2和240kg/hm2）2个施氮水平,A1、A2和CK（1倍和2倍文丘里加气量,不加气CK作为对照处理）3个加气水平,采用3因素完全随机设计,共10个处理,每个处理重复3次,采用静态暗箱-气相色谱法对番茄全生育期温室气体排放进行监测分析,探究土壤CO2、N2O、CH4排放与番茄产量的变化规律;分析灌水水平、施氮水平和加气水平对温室番茄产量和温室气体排放的影响,综合全球净增温潜势（Net global warming potential, NGWP）和温室气体排放强度（Greenhouse gas intensity, GHGI）,提出以节水减排高产为目标的温室番茄水肥气一体化滴灌管理模式。结果表明：灌溉水平和施氮水平增大均会增加土壤CO2、N2O排放通量,I2处理较I1处理平均增加24.8%（P<0.05）与14.8%（P>0.05）,F2处理比F1处理平均增加8.6%（P>0.05）与34.9%（P<0.05）;加气灌溉对土壤CO2、N2O排放通量有显著影响,与CK处理相比,A1和A2处理分别平均增加5.5%、10.0%（P>0.05）和20.9%、62.9%（P<0.05）。番茄全生育期内土壤CH4排放通量呈现土壤为CH4的汇,灌水水平增大会增加土壤CH4排放通量,而施氮水平增加则会减小CH4排放通量,I2处理比I1处理平均增加27.8%（P<0.05）,F2处理比F1处理平均减少25.5%（P<0.05）;加气、施氮和灌水会显著增加番茄产量（P<0.05）。综合考虑经济因素和生态因素,A1F2I1处理效益最佳,即加气水平A1、施氮水平F2、灌水水平I1的组合策略可以兼顾节水优产减排要求,为西北地区温室番茄较优灌溉模式。     

耕作措施对京郊冬小麦农田CO2、CH4排放通量的影响

通过设置在北京市大兴区青云店镇的不同耕作措施试验,利用静态箱-气相色谱法对2季冬小麦（2011年10月—2012年7月和2012年10月—2013年7月）各关键生育期内CO2、CH4的排放通量进行了测定。结果表明：免耕（NT）、深松（ST）、旋耕（RT）、传统耕作（CT）4种耕作措施下,冬小麦农田土壤总体表现为CO2源和CH4汇的功能,且CO2和CH4都有明显的日变化和季节变化特征。CO2日排放通量最高峰出现在0:00,最低峰出现在10:00;CO2季节排放通量最高峰出现在冬小麦播种期和收获期,最低峰出现在越冬期。CH4日排放和季节排放通量变化特征差异显著,但没有明显的变化规律。CO2排放通量与0~20cm各土层土壤温度呈正相关,与0~30cm各土层土壤质量含水率呈负相关关系。CH4排放通量与0~20cm各土层土壤温度呈正相关关系。4种耕作处理下,冬小麦农田CO2的季节平均排放通量为：传统耕作>旋耕>深松>免耕,CH4的季节平均吸收通量为：旋耕>传统耕作>免耕>深松。免耕相对于旋耕和传统耕作农田CO2季节平均排放通量降低了23.3%~27.1%;旋耕、传统耕作相对于免耕和深松CH4的季节平均吸收量增加了20%以上。因此,在京郊冬小麦农田,4种耕作措施（NT、ST、RT和CT）均能不同程度地增加CH4的吸收量,同时,采用免耕能进一步降低农田CO2排放量。     

不同灌溉水平对夏玉米地土壤CO_2排放的影响

灌溉影响土壤微生物活动和作物根系生长,进而影响土壤CO_2的产生和排放。为揭示亏缺灌溉夏玉米地土壤CO_2的排放特征,于2015年6-10月在西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院农田水分转化试验场,采用静态暗箱-气相色谱法对夏玉米地土壤CO_2排放进行了原位观测。试验设置3个处理,分别为充分灌溉(CK),亏水20%(T1)和亏水40%(T2)。结果表明:夏玉米地土壤CO_2排放通量在播种后达到峰值并急剧下降至低谷,直到在灌水后出现短暂的次高峰期,随后一直维持在较低排放水平直到玉米收获。在灌水后,土壤CO_2的排放通量表现为CKT1T2,且CK与T2,T1与T2处理间有显著差异(P0.05)。不同灌溉水平下,夏玉米地土壤CO_2排放通量与土壤充水孔隙率呈指数正相关关系,相关性达显著水平(P0.05)。亏缺灌溉在一定程度上抑制了土壤CO_2的排放,土壤充水孔隙率低于50%时,CO_2排放通量维持在较低水平,但当土壤充水孔隙率高于50%时,CO_2排放通量随着土壤充水孔隙率的增加而有大幅度增加。该研究结果可为农田的节水减排提供参考。     

不同滴灌灌水处理对南疆沙区红枣产量及品质的影响

以新疆第一师沙区骏枣为试验材料,考虑滴灌方式、灌水量和灌水次数3个因素,设置9个不同的滴灌灌水处理和1个漫灌对照处理进行大田试验,研究不同滴灌灌水方式下,不同灌水量和灌水次数对南疆沙区成龄红枣产量和品质的影响。结果表明:点源滴灌方式和线源滴灌方式在果形指数、可食率和总糖含量方面规律性一致,中水滴灌可以降低果形指数,低水滴灌可食率均显著低于中高水滴灌处理,总糖含量均随着灌水量的增加呈现出先减少后增大的趋势。灌溉定额1 050mm条件下,滴灌灌水次数18次相比14次、10次分别增加产量8.2%、11.4%,但会相对降低果实品质。所有滴灌处理中灌溉定额1 050mm、灌水次数10次和灌溉定额1 050mm、灌水次数18次处理的产量和品质综合效果较优,比漫灌节约灌溉水量30%。     

设施灌溉条件下不同次生盐渍化土壤盐分离子迁移特征

通过在设施灌溉条件下的室内土柱模拟试验,研究了灌水对不同次生盐渍化水平设施土壤盐分离子迁移特征的影响.结果表明:Ca2+与NO3-在灌水后5～15d表现出随时间的推移剖面分布呈“双峰”特性,随着次生盐渍化水平的升高,Ca2+与NO3-淋洗速度变慢同时其返盐时间也较迟.地下水对K+迁移影响不显著,使得K+在灌水后剖面分布呈“单峰”特性,SO24-在所有次生盐渍化水平下一次性灌水很难将其淋洗出耕层.从环境因素看,Ca2+在土层的表层和底层以及灌水后期都表现出与水分和温度较好的耦合效应,并且两者对Ca2+运移具有协同作用.K+在0 ～ 20 cm土层运移主要受水分的影响,而30 ～ 50 cm土层主要受温度的影响,从灌水时间看,在灌水后5～15d内主要受温度影响,而灌水20 d后主要受水分影响.NO3-和SO24-不论从土层还是时间看主要受水分的影响较大.     

南疆棉田头三水灌水配置对土壤水盐变化及棉花产量的影响

针对目前南疆棉田头三水灌水方法研究较少的问题,探究头三水不同灌水量分配对土壤水盐变化和棉花产量的影响。试验采用固定灌水日期,设置不同头三水灌水定额配置方式,在南疆棉花主产区开展了棉花头三水适宜灌水方法研究。不同灌水配置处理三水后土壤含水率变化情况具有一定差异,而土壤含盐量均表现为增加趋势,且第二水灌水定额与土壤盐分增加程度成显著正相关关系;头水灌水定额的降低,会导致棉花生长发育滞后,但有利于产量和灌溉水利用效率的提升。缩减灌水定额,第一水、第二水灌水日期为6月15日、6月22日,灌水定额420、600 m~3/hm~2,可显著降低土壤盐分的累积,促进棉花增产,是较为适宜的南疆棉田头水灌水配置方式。     

不同灌水量处理对大棚冬小麦土壤温度的影响

根据大棚内冬小麦试验资料,研究了不同灌水量处理对小麦土壤温度的影响。结果表明,不同灌水量处理对土壤温度变化特征的影响差异较大,低水处理土壤最高气温比高水处理高3.3℃;不同生育时期,土壤温度变化差异较大,初期各处理土壤温度差异最大达3.1℃,11月23日后各处理土壤温度差异为0.2~1℃;随着土层深度增加各处理间土壤温度变化幅度逐渐递减,表层土壤温度日变化幅度最大,在6.9~7.2℃之间,25cm处土壤温度日变化最小,1.1~2℃。试验结果将对冬小麦土壤温度的调控及指定适宜的灌溉制度提供理论依据。     

木醋液酸化处理对奶牛场原水贮存过程中氨挥发的影响

为减少奶牛场原水贮存过程中氨气排放引起的二次污染，采用木醋液作为酸化剂对牛场原水进行酸化处理，探究酸化处理对牛场原水贮存过程中氨气排放特征及理化性质的影响。将原水溶液初始pH值调为7.0 (T1)和6.3 (T2),同时设置对照处理(CK),用通气法对氨挥发进行监测。结果表明，3组处理原水pH值在贮存过程中上升并最终均呈碱性，试验结束时分别达到了8.43、8.24和7.99。贮存过程中原水溶液温度始终与室温保持一致，温度变化范围在24℃～33℃。酸化处理能明显降低原水贮存过程中的氨挥发通量和氨挥发总量，且氨挥发通量和pH值呈显著正相关性(p<0.01)。CK、T1、T2在整个贮存周期内的平均氨挥发通量分别为1338、1025和618 mg·m^-2d^-1,T1、T2分别下降了23.4%和53.8%。不同处理原水贮存过程中氨挥发的变化规律相同，在贮存前15天氨挥发呈波动上升趋势，在16～18天开始下降随后上升直到贮存结束，前期氨挥发波动上升的变化趋势受pH值和温度的共同影响，后期先下降后上升的趋势受温度影响。贮存周期内氨挥发总量分别为26....     

不同灌溉处理稻田小气候特征及生理特性研究

为研究不同灌溉处理稻田小气候特征变化,于2017年7-8月在稻田设置3个不同的灌溉处理,对照处理(CK)、5 cm灌水(A1)和10 cm灌水(A2),对比分析不同灌溉处理对稻田气温、相对湿度和土壤温度的影响以及地面温度变化的估算。结果表明,与对照处理相比,灌溉使冠层内空气温度降低,相对湿度增加,且温度与相对湿度呈相反的日变化趋势,40 cm比80 cm高度变化明显; A1和A2处理的土壤温度低于CK处理,且随着土层深度的增加,降温效果变小,日变幅也逐渐减小;灌溉后空气温湿度和土温的日变幅明显减小;不同灌溉处理地面温度变化估算值与实测值的R2在0.9左右,两者相差较小,效果较好。随着灌水深度的增加,稻田叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率逐渐增大,A1和A2处理的净光合速率分别较CK处理高3.68和4.32μmol/(m2·s),且A1和A2处理与CK均达到显著差异水平。     

加气条件下土壤N2O排放对硝化/反硝化细菌数量的响应

为揭示加气灌溉及不同灌水量处理设施番茄地土壤N2O排放对土壤微生物的响应,于2016年8—12月在日光温室内进行试验,以充分供水的灌水量(W)为基准,设置0.6W、0.8W和1.0W 3个灌水定额,每个灌水定额又设置加气和不加气处理,共计6个处理:0.6W加气(AI0.6)、0.6W不加气(CK0.6)、0.8W加气(AI0.8)、0.8W不加气(CK0.8)、1.0W加气(AI1.0)和1.0W不加气(CK1.0)。结果表明,番茄生育前期,不同灌溉处理的土壤N2O排放通量呈下降的趋势;移植25 d后,N2O气体维持在较低且稳定的排放水平。与不加气处理相比,不同灌水定额的加气处理增加了土壤N2O排放,平均增加了4.7%;且随着灌水量的增加,土壤N2O排放也在增加,平均增加了1.9%,但处理间差异性均不显著(P0.05)。就番茄全生育期微生物数量均值而言,加气较不加气处理增加了土壤硝化细菌数量,平均增加了2.1%;但加气减小了土壤反硝化细菌数量,平均降低了9.7%(P0.05)。而随着灌水量的增加,土壤硝化细菌和反硝化细菌数量均逐渐增加(P0.05)。相关分析表明,土壤N2O排放与土壤水分和土壤温度呈极显著正相关关系(P0.01),与土壤反硝化细菌数量呈极显著负相关关系(P0.01)。试验结果为研究设施菜地土壤硝化和反硝化反应过程及氮循环奠定了理论基础。     

不同灌水量对枸杞光合特性和产量的影响

通过对防雨棚下测坑中种植的枸杞进行不同灌水量控制试验,研究了不同灌水量对枸杞生理特性的影响。结果表明:不同灌水量对枸杞光合气体交换参数有显著的影响,随着灌水量的增加,枸杞光合气体交换参数(光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度)均呈现先增加后减弱的趋势;荧光参数(Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo和Fm/Fo)随着灌水量的增加呈先增加后减少的趋势;枸杞叶绿素含量较对照相比均上升,且处理间差异显著;水分利用率随着灌水量的增加而逐渐减少;根据不同灌水处理下经济效益和土壤水分的可持续利用原则,最佳灌水量为675mm。