化肥减量对玉米农田土壤氮分布及作物氮吸收的影响

通过田间试验探究了不同施肥水平[正常氮磷肥(NP)、70%的氮磷肥(70%NP)、50%的氮磷肥(50%NP)、30%的氮磷肥(30%NP)、不施肥(NF)]对玉米根、茎、叶的氮含量,农田100 cm土壤全氮含量及玉米产量的影响。结果表明,随施肥量减少,玉米产量明显降低。在50%NP、30%NP、NF处理下,玉米产量显著低于正常施肥水平,而70%NP(9. 47 t/hm~2)与NP(9. 71 t/hm~2)处理差异不显著。可见,化肥减量下玉米根、茎、叶氮含量明显降低。土壤氮含量随土层深度增加逐渐降低,玉米整个生育期深层土壤氮含量变化不大。相关分析表明,玉米产量与灌浆期玉米根、茎、叶的氮含量呈显著或极显著正相关,与苗期、拔节期0~20 cm土壤氮含量呈显著正相关,而与成熟期的0~20 cm土壤氮含量呈现一定程度的负相关,因此合理、适时地减少化肥施用量具有一定经济、生态意义和现实可行性。     

有机物料投入对作物产量及潮土固碳的影响

通过连续2年施入不同用量有机肥、秸秆菌渣和树枝菌渣,探究有机物料投入下环境因子及土壤理化性质对作物产量及土壤碳矿化、积累的影响,为作物稳产高产及土壤培肥的最佳碳投入方案提供理论依据。采用Li-8100田间原位法监测不同生育期土壤呼吸速率,设置7个施肥处理:6 000 kg/hm~2有机肥(M1)、12 000 kg/hm~2有机肥(M2)、6 000 kg/hm~2树枝菌渣(B1)、12 000 kg/hm~2树枝菌渣(B2)、6 000 kg/hm~2秸秆菌渣(S1)、12 000 kg/hm~2秸秆菌渣(S2)和不施有机物的对照(CK)。结果显示,3种有机物料投入均提高了土壤总有机碳及活性碳氮含量,增加了玉米和小麦的产量,玉米产量增幅17.5%～45.9%,小麦产量增幅30.8%～68.6%,其中B2处理增产效果最佳。外源碳投入显著增加土壤总有机碳含量,与此同时也引发土壤碳的矿化,增强土壤呼吸,表现为:总有机碳含量树枝菌渣处理秸秆菌渣处理≥有机肥处理,呼吸总量秸秆菌渣处理有机肥处理树枝菌渣处理。相关性分析结果表明,土壤碳固存量与碳投入量和作物产量呈极显著正相关关系,与易氧化有机碳、全氮和碱解氮含量呈显著正相关关系,而与pH的相关性不显著。总之,有机物料投入可提高土壤养分含量,促进作物增产,其中12 000 kg/hm~2树枝菌渣施肥处理的培肥和增产效果最佳。     

不同管理措施土娄土无机碳储量及其与有机碳含量的关系

【目的】研究长期不同管理措施和作物轮作体系下,不同施肥处理土壤剖面中无机碳含量分布和无机碳储量及其与耕层土壤有机碳含量的关系。【方法】采用长期定位试验(1990-2014年),以土娄土为供试土壤,设置裸地休闲、自然撂荒及冬小麦-夏玉米轮作体系(以下简称作物轮作体系)3种土壤管理措施,其中作物轮作体系设9个施肥处理,分别为不施肥(对照,CK)、氮肥(N)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、秸秆+氮磷钾(SNPK)、低量有机肥+氮磷钾(M1NPK)和高量有机肥+氮磷钾(M2NPK),共计11个处理,测定耕层(0~20cm)有机碳含量、不同土层(0~300cm)无机碳含量,并计算0~100cm、0~300cm土层无机碳储量,然后分析不同土层无机碳储量与耕层有机碳含量的关系。【结果】不同土壤管理措施显著影响了0~20cm土层有机碳含量,其中长期撂荒与作物轮作体系的土壤有机碳含量相近,且显著高于裸地休闲处理。在作物轮作体系下,不同施肥处理对0~20cm土层有机碳含量也有明显影响,其中有机物和N、P、K配施的SNPK、M1NPK、M2NPK处理的有机碳含量显著高于CK。不同土壤管理措施和作物轮作体系下各施肥处理0~300cm土层的无机碳含量分布均呈类似"S"形曲线,其中0~40cm土层较高,随着土层深度的增加无机碳含量下降较快,在80~140cm土层最低,然后逐步升高到160~180cm达到最高值,之后一直呈缓慢下降趋势。对于0~100cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒和作物轮作体系处理;作物轮作体系中M2NPK处理显著高于其他处理。对于0~300cm土层无机碳储量,裸地休闲处理显著高于自然撂荒处理;作物轮作体系中施用有机肥处理则显著低于其他施肥处理,其他施肥处理均提高了0~300cm土层无机碳储量,其中PK、NP、NPK、SNPK处理显著高于CK。0~100cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量之间呈显著正相关,但0~300cm土层无机碳储量与耕层土壤有机碳含量呈负相关。【结论】在干旱、半干旱地区,如果有灌溉条件,建议用0~300cm土层无机碳储量来研究无机碳与有机碳的关系较为准确。另外在研究区施用有机肥可显著提高土壤有机质含量,但不能同时提高土壤无机碳固存。     

外源性养分对土壤碳氮储量及阳春砂养分吸收效率的影响

【目的】基于橡胶-阳春砂生态系统,探究外源养分对林下土壤环境及作物养分转化的影响。【方法】设不施肥(CK)、施农家肥(M)、施化肥(F)、施有机肥+无机肥(O+C)4个处理,连续2年进行养分输入,分析土壤碳氮储量的变化以及影响阳春砂养分吸收效率的主要因素。【结果】自然生长条件下土壤碳、氮储存量和输出量随阳春砂种植年限发生了不同的变化,其中不施肥对照2019年土壤碳、氮储量分别比2017年下降4.08%、3.57%,植物样地上部分碳、氮储量分别显著增加32.03%、40.20%,地下部分碳、氮储量分别显著增加35.47%、42.58%。外源养分的输入加快了作物养分吸收和土壤碳氮固化,与CK相比,M、F、O+C处理总生物量增加显著,增幅分别为5.52%、9.61%和11.89%;M、O+C处理土壤碳储量分别提高9.90%和12.72%,土壤氮储量分别提高2.75%和4.09%,差异显著;O+C处理对土壤养分转化吸收的影响最为明显,土壤碳、氮输出量均表现为O+C F M CK,土壤碳、氮固化量均表现为O+C M F CK。【结论】阳春砂长期林下栽培会造成土壤固有的碳氮储量下降,输入外源养分能有效提升土壤碳氮储量和作物养分吸收效率,维持土壤碳氮库容平衡,其中有机物质起主要促进作用。     

长期施肥对潮土玉米碳含量及分配比例的影响

【目的】研究不同施肥措施对潮土玉米植株碳同化物积累与分配的影响,为合理施肥和作物增产提供科学依据。【方法】以长期定位试验为基础,在玉米成熟期进行取样分析,研究不同施肥下玉米植株及器官的碳含量、碳同化物分配比例及碳氮比。【结果】长期有机无机配施(NPKM,1.5NPKM)下植株碳含量平均约为464g·kg-1,比偏施氮肥(N)与偏施磷钾肥(PK)处理的碳含量提高了3%左右。PK处理的碳同化物在茎叶中的分配比例约为57%,比最低的N处理高出了73%;在根茬中,PK处理的碳同化物分配比例也最高,高出N处理约为7%。但在籽粒中,PK处理的碳同化物分配比例最低,为30%。茎叶、穗轴、根茬的碳氮比,以PK处理为最高,1.5NPKM处理最低,前者比后者分别高121%、105%和120%。所有施肥处理中,玉米地上部分固碳量为NPKM处理最高,比CK处理高7.2t·hm-2;地下部分固碳量则以NPK处理平衡施肥最高,比CK处理高0.3t·hm-2。【结论】NPK配施及有机-无机肥配施能有效提高玉米植株的固碳量,提高碳同化物在玉米植株籽粒和穗轴中的分配比例,从而降低碳同化物在茎叶和根茬中的分配比例及其C/N,对土壤培肥和碳固定具有双重作用,是可持续和环境友好型的施肥模式。     

秸秆还田条件下减量施氮对作物产量及土壤碳氮含量的影响

【目的】探讨关中平原小麦-玉米轮作体系中,秸秆机械化全量还田条件下减量施N对作物产量、土壤碳库及NO-3-N累积的影响,为该地区粮食生产的合理氮肥用量提供理论依据。【方法】2008-06-2012-06在陕西关中平原进行了4年田间定位试验,在作物秸秆全量还田条件下,设置了常规施N(玉米和小麦季施N量分别为188,150kg/hm2)、15%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为160,128kg/hm2)、30%减量施N(玉米和小麦季施N量分别为130,105kg/hm2)3个处理,对3个处理的玉米和小麦秸秆、籽粒产量以及植物全氮、土壤硝态氮含量、土壤有机碳及活性有机碳含量进行分析。【结果】与常规施N处理相比,15%减量施N有一定增产效果,作物周年籽粒产量可提高7.2%;且30%减量施N处理并未显著减少小麦和玉米籽粒产量以及小麦秸秆产量。减量施N处理明显降低了土壤NO-3-N累积量,且根据表观氮平衡结果,N肥施用量仍可减少。减量施N处理对土壤有机碳及活性有机碳含量均无显著影响。随着每季作物秸秆还田以及土壤有机碳含量的逐年增加,活性有机碳含量显著增加。【结论】在秸秆还田条件下适量减N,不仅能保证作物不减产,而且还可逐步增加土壤有机碳含量,降低土壤NO-3-N累积量,达到环境效益和经济效益的统一。     

不同施肥年限下作物产量及土壤碳氮库容对增施有机物料的响应

【目的】研究不同年限下增施有机肥及秸秆还田对作物产量及剖面土壤碳氮库容的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量提供依据。【方法】以农业部昌平潮褐土生态环境重点野外科学观测试验站为平台,分别在长达11年和27年的2个不同施肥年限试验区采集4个施肥处理,即氮磷钾（NPK)、氮磷钾+22.5 t·hm ^-2有机肥（NPKM）、氮磷钾+33.75 t·hm ^-2有机肥（NPKM+）、氮磷钾+秸秆还田（NPKS）不同土层深度的土壤样品,分析冬小麦-夏玉米产量和土壤碳氮库容剖面分布特征。 【结果】（1）增施有机肥及秸秆还田处理对作物的增产效应随施肥年限的延长而逐渐增强。与NPK处理相比,施肥11年限的NPKM、NPKM+和NPKS处理分别提高小麦和玉米产量为18.6%、15.8%、3.5%和39%、42%、35%;而27年的各施肥处理对小麦和玉米产量的增产幅度分别为41%、51.5%、23%和31%、33%、58%。（2）随着施肥年限的延长,增施有机肥及秸秆还田均能持续提升土壤碳、氮库容。连续施肥11年后,土壤碳、氮库容分别为25—114 Mg·hm ^-2、2.2—9.0 Mg·hm ^-2;而27年后土壤碳、氮库容分别为29—146 Mg·hm ^-2、2.5—12.1 Mg·hm ^-2。随着土壤剖面的加深,不同施肥年限中土壤碳、氮库容均表现为先逐渐增加后逐渐降低的趋势,均在80 cm处达到峰值。在80 cm土层峰值处,27年施肥处理中NPK、NPKM、NPKM+、NPKS土壤碳库和氮库分别为102、128、146、123 Mg·hm ^-2和8.3、9.7、12.1、9.1 Mg·hm ^-2,而11年施肥年限内各处理土壤碳、氮库均表现为差异不显著（P>0.05）。和NPK相比,不同年限中增施有机肥及秸秆还田均降低了不同土层的土壤碳氮比。同时,随着施肥年限的延长,土壤碳氮比越稳定。（3）随着施肥年限的延长,各处理土壤累积碳、氮库均呈现增加趋势。连续施肥11年后,NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为5.2%、11.2%、9.2%和21.2%、26.6%、38.8%;连续施肥27年后NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为26.3%、41.1%、21.8%和26.2%、44.9%、4.0%,且随着施肥年限的延长,施用有机肥对土壤累积碳库容的提升高于秸秆还田的趋势愈加明显,而对土壤累积氮库容的提升效果低于秸秆还田。 【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥及秸秆还田会提高作物产量、增强土壤碳氮库容、提升土壤肥力,且随着施肥年限的延长,效果愈加明显。同时,施用有机肥对作物产量、碳库的增强效应强于秸秆还田,而对氮库的提升效果低于秸秆还田。     

稻田水旱轮作系统对土壤有机碳及产量的短期影响

[目的]探明不同水旱轮作系统对稻田不同土层土壤活性有机碳组分、碳库管理指数、土壤有机碳储量和作物产量的短期影响。[方法]2017年在荆州市江陵县三湖农场开展试验,采用随机区组设计,设置中稻-冬闲(RF)、中稻-油菜(RR)、中稻-小麦(RW)和春玉米-晚稻(MR)4种种植模式。[结果]与RF处理相比,MR处理显著降低了稻田不同层次的土壤总有机碳含量;且RW、RR和MR处理均降低了稻田土壤活性有机碳含量。MR处理有利于碳库活度和碳库活度指数的提高,RR处理则利于稳态碳和碳库指数的提高。不同土层各处理的土壤有机碳储量差异趋势一致,均为RR>RF>RW>MR,与RF处理相比,RR处理土壤有机碳储量增加了8.14%。与RF处理相比,RW、RR和MR处理产量分别增加了46.71%、35.77%和35.33%。[结论]RR模式更有利于稻田土壤有机碳的固持,是适宜在当地推广的水旱轮作模式。     

有机肥部分替代化学磷肥对小麦生长及土壤性状的影响

为明确冬小麦栽培中有机替代的有益作用，设常规施肥、有机肥替代30%磷肥、有机肥替代60%磷肥、不施用基肥等处理，采用大田试验的方法，探究了基肥运筹中有机肥部分替代化学磷肥对小麦生长及土壤性状的影响。结果表明，与对照相比，常规施肥能够显著增加小麦穗数和千粒重、增加小麦产量，与常规施肥相比，有机肥替代30%～60%磷肥能够显著增加小麦穗数，常规施肥小麦产量为7 455 kg/hm²,有机肥替代30%与60%磷肥处理的小麦产量分别为7 404和7 257 kg/hm²;有机肥替代化学磷肥增加了土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮、速效钾和阳离子交换量(CEC),降低了土壤容重。综上，有机肥替代化学磷肥明显改善了土壤理化性质和养分供应状况，有机肥替代30%～60%磷肥可以实现小麦稳产，提高小麦有效穗数、增加土壤全氮和全磷含量是有机肥替代化学磷肥实现小麦稳产的主因。     

长期不同施肥制度对土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响

通过设置在北京昌平区的长期肥料定位试验,研究16年的长期不同施肥制度下,土壤微生物生物量碳、氮、磷的状况。试验设置冬小麦-夏玉米复种连作和小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作2种不同种植制度以及长期撂荒处理(CK0),其中冬小麦-夏玉米复种连作种植制度(种植方式Ⅰ)包括4个施肥处理,分别为:对照(CK,不施肥,但种植作物)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+猪厩肥(NPK+M)、氮磷钾+玉米秸秆(NPK+S);小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作种植制度(种植方式Ⅱ)包括1个施肥处理为氮磷钾+种植方式Ⅱ(NPKF)。试验结果表明:1)长期撂荒土壤的有机质和全氮的含量、微生物量碳(SMB-C)和氮(SMB-N)均显著高于2种不同种植制度的农田土壤,但土壤微生物生物量磷含量较低;2)2种不同的种植制度中,施肥处理(NPK、NPKM、NPKS和NPKF)农田的土壤养分含量、微生物量生物量碳、氮、磷均高于不施肥但种植的农田(CK),与CK相比,NPK、NPK+M、NPK+S和NPKF处理的微生物量生物量碳增加了26%、70%、36%和46%,微生物量生物量氮增加了92%、251%、130%和159%,以及微生物量生物量磷增加了519%1...     

低碳经济时代下的森林碳汇问题研究

森林碳汇在减缓全球气候变化中起着重要的作用。在应对经济与环境的双重危机过程中,发展低碳经济成为推进人类可持续发展的重要共识。森林碳汇是发展低碳经济的重要力量。在论述了低碳经济、森林碳汇等相关概念的基础上,阐述了国内外关于森林碳汇问题的研究现状,并对森林碳汇的经济属性和森林、二氧化碳、经济三者之间的相互关系进行深入分析,最后基于森林碳汇角度,对低碳经济下林业未来发展提出可行建议。     

碳交易与碳税机制比较研究

碳税和碳交易作为主要的碳减排政策工具被大多数重视碳减排的国家所采用。基于对比碳税与碳交易在理论基础、效果成本、减排效果、监督机制以及未来适应性等方面的差异，结合两种政策的执行现状和中国国情，中国应建立碳排放交易与适度碳税相结合的复合政策，降低碳排量，以应对日益凸显的环境问题。     

基于碳排放最小化的低碳物流园区实施策略

根据我国现代物流园区的发展状况,在低碳大环境下用碳排放最小化的思想,对物流园区发展现状进行分析,提出发展低碳物流园区的必要性,并对物流园区进行低碳规划,最终提出园区低碳化运营和实施策略,为物流园区实现低碳化创造环境。     

碳同位素技术在陆地土壤碳循环中的应用

碳同位素技术,着重论述了陆生系统中碳循环过程的~(13)C、~(14)C测定的基本原理及相关方法。聚焦同位素法在土壤有机碳、作物光合碳、土壤呼吸等方面的研究进展及应用实例,在此基础上,提出了全球碳循环研究的未来重点:全球背景下光合碳的循环特征;土壤有机碳的来源、分布和周转;土壤呼吸的区分及环境响应问题;大气二氧化碳增多背景下,土壤碳转化与土壤微生物群落结构的关系;~(13)C-PLFA技术的交叉取食风险评估。