长期连续施用生物质炭对土壤肥力、小麦产量和微生物群落结构的影响

摘 要：基于始于2010年的长期田间试验，研究了每年6 t/hm2 玉米秸秆还田(Straw)，每年2.4 t/hm2 (BC1)、6 t/hm2 (BC3)和12 t/hm2 (BC5)玉米秸秆生物质炭添加对土壤肥力、小麦产量和微生物群落结构的影响。结果表明：与不添加玉米秸秆及其生物质炭的处理（CK）相比，BC5处理显著提高了小麦产量，三个剂量生物质炭处理平均增加小麦产量15%。经过11年的连续添加，土壤容重（BD）从CK的1.06 g/cm3降低至BC5处理的0.73 g/cm3，总碳（TC）从CK的14.9 g/kg 增加至BC5处理的83.8 g/kg。土壤有效氮（AN）、速效钾（AK）和有效磷（AP）均随施用量增加而增加，表现为BC5 > BC3 > BC1 > Straw ≥ CK。本研究中，长期连续施用玉米秸秆及其生物质炭没有显著改变细菌群落多样性，而BC5处理略微增加真菌群落多样性。PICRUSt2功能预测表明生物质炭处理显著增加了碳固定相关功能基因丰度，而降低碳降解相关功能基因丰度。     

生物质炭对小麦根区土壤养分和微生物特征的影响

利用控制性的大田试验栽培技术,连续5年研究了不同浓度生物质炭(对照CK,0 t/hm~2,低生物质炭LB,10 t/hm~2,中生物质炭MB,20 t/hm~2,高生物质炭HB,40 t/hm~2)对小麦生长过程中根区土壤特性和微生物特性的影响。结果表明:(1)小麦根区土壤pH值、容重随生物质炭浓度的增加呈逐渐降低趋势,不同浓度生物质炭处理下的小麦根区土壤pH值、容重均显著低于对照(p0.05);(2)小麦根区土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量均随生物质炭浓度的增加呈先增加后降低趋势,MB浓度处理下,小麦根区土壤有机碳、全氮和全钾达到最大,不同浓度生物质炭处理下土壤有机碳、全氮和全钾均显著高于对照(p0.05),全磷差异并不显著(p0.05);(3)小麦根区土壤微生物数量以细菌最多(占到微生物总数的90%以上),其次是放线菌,真菌最少,小麦根区土壤细菌数量和放线菌数量,随生物质炭浓度的增加呈先增加后降低趋势,MB浓度处理下,小麦根区土壤细菌数量和放线菌数量和最大,并且显著高于对照(p0.05),而生物质炭却显著降低了小麦根区土壤真菌数量,总的来说,生物质炭显著增加了土壤微生物总数;(4)小麦根区土壤微生量碳、微生物量氮、微生物呼吸、微生物代谢熵和微生物活度均随生物质炭浓度的增加呈先增加后降低趋势,MB浓度处理下,小麦根区土壤微生量碳、微生物量氮、微生物呼吸、微生物代谢熵和微生物活度达到最大(p0.05)。生物质炭的施用促进了小麦根区土壤养分、微生物数量和微生物特性和改良土壤肥力作用,以中水平生物质炭(MB)处理下效果最好,而高水平生物质炭(HB)可能会有一定的抑制作用,这还与土壤类型、土壤肥力、植物种类和生态环境等密切相关。     

生物质炭施用量对土壤性状和番茄产量品质的影响

本试验以南方地区设施黄棕壤为供试土壤,樱桃番茄为试验材料,通过测定土壤有机碳、速效养分、酶活性以及番茄的产量品质等指标,研究生物质炭施用量对菜田土壤性状及樱桃番茄产量与品质的影响,为在蔬菜栽培中合理使用生物质炭提供依据.试验设3个生物质炭施用量处理,分别为200(T1)、400(T2)、600 kg/667m2(T3),以不施用生物质炭处理为对照(CK).研究结果表明:施用生物质炭能提高土壤有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量.在番茄生长前期,以T1处理的土壤蔗糖酶活性最高,但3个处理的脲酶和中性磷酸酶活性与对照的差异不显著;到生长后期,T1处理的蔗糖酶活性依然保持最高,脲酶和中性磷酸酶活性也逐渐提高且高于对照及其他处理.生物质炭可提高番茄单株坐果率,降低单株僵果率,以T1处理的单株坐果率最高,T3处理的单株僵果率最低.3个生物质炭施用量均可提高番茄产量,折合单位面积产量分别为5157.99、4539.05和4610.31 kg/667m2,分别较对照增产20.44%、5.99%和7.65%,以T1处理产量最高.在本试验中,以生物质炭施用量为200 kg/667m2的增产效果最好.     

秸秆直接还田与炭化还田对潮土硝化微生物的影响

为比较秸秆直接还田和炭化还田对黄淮海平原小麦/玉米轮作体系典型潮土硝化作用及硝化微生物群落的影响,设置4个处理:全量小麦秸秆还田(S)、全量秸秆炭化还田(B)、半量秸秆半量生物质炭还田(SB)和不进行秸秆或生物质炭还田的对照(CK),连续进行3 a田间试验。对小麦、玉米两个生长季土壤理化性质进行分析,用末端限制性片段长度多态性(Terminal-restriction length polymorphism,T-RFLP)技术和克隆文库技术对氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落结构和多样性进行分析。结果表明,在小麦季,与S处理相比,B处理显著降低了土壤容重,提高了土壤pH、有机碳(SOC)和速效钾(AK)含量(P0.05),但并未显著影响土壤水分、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量;B和SB处理的硝化潜势(Potential nitrification rate,PNR)分别为0.58、0.49μg·h~(-1)·g~(-1)(以NO_2~-计,下同),显著高于CK,与S处理(0.40μg·h~(-1)·g~(-1))差异不显著。玉米季,B处理显著提高了土壤水分、SOC和AK(P0.05),各处理玉米季的PNR整体低于小麦季,B处理最高(0.27μg·h~(-1)·g~(-1)),显著高于CK和S处理(P0.05)。小麦季PNR分别与AK、NH_4~+浓度和土壤容重显著相关(P0.05),与AOA和AOB群落组成均无显著关系;玉米季PNR仅与理化因子SOC显著相关,但该季节PNR与AOB群落结构显著相关。冗余分析(RDA)表明,土壤SOC、容重、pH和AK是显著影响硝化微生物群落结构的主要因子,对AOA和AOB群落结构总变异的解释量分别为76.4%和75.5%。系统发育树分析表明,AOA大部分属于土壤古菌Group1.1b,AOB多属于亚硝化螺菌Nitrosospira簇3。综上,与秸秆直接还田相比,炭化还田提高土壤硝化活性,改善部分土壤理化性质,引起土壤硝化微生物群落结构变化。     

长期连续秸秆还田和生物质炭施用对稻田N2O排放的影响

为了评估麦季多年连续秸秆还田和生物质炭施用对稻麦轮作系统下稻田N₂O排放的影响，于2010年麦季开始开展了为期11 a的麦季秸秆还田和生物质炭施用定位试验。试验共包括5个处理：无玉米秸秆还田和生物质炭施用(CK);6 t/(hm²·a)玉米秸秆还田(CS);2.4 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC1);6 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC2)和12 t/(hm²·a)生物质炭施用(BC3)。结果表明，BC2和BC3处理较CK均显著提高了土壤碱解氮、有效磷、速效钾、易氧化碳、可溶性有机氮和土壤微生物生物量氮含量。CS、BC1和BC2处理水稻生长季N₂O总排放量与CK没有显著差异，但是BC3处理的N₂O总排放量比CK提高了245.31%，并显著高于其他处理。BC3处理的N₂O总排放量和施氮肥后N₂O排放高峰期的累积排放量分别比CK提高了3.84 kg/hm²和3.3...     

制炭温度对玉米和小麦生物质炭理化性质的影响

通过缓慢高温裂解方式生产不同温度的小麦和玉米生物质炭,并对其性质进行分析.结果显示,生物质炭性质受裂解温度和生物质种类的影响而表现出差异.当裂解温度从300℃升高到500℃时,小麦生物质炭产率从44.3％降低到38.4％,其生物质炭碳含量从617.9 g/kg升高到674.0 g/kg;玉米生物质炭产率从42.8％(300℃)降低到29.7％(500℃),其生物质炭碳含量从574.8 g/kg(300℃)升高到651.1 g/kg(500℃).生物质炭pH、灰分含量、全磷含量等也随制炭温度升高而升高,小麦生物质炭pH从7.59(300℃)上升到10.51(500℃),灰分含量从186.1 g/kg(300℃)升高到268.2 g/kg(500℃),全磷含量从0.70 g/kg(300℃)升高到1.10 g/kg(500℃);玉米生物质炭pH从9.35(300℃)升高到10.12(500℃),全磷含量从2.34 g/kg(300℃)升高到4.37 g/kg(500℃).说明制炭温度和生物质种类对生物质炭理化性质具有决定性作用.     

小麦产量及土壤性状对施用生物质炭的量化响应

  【目的】  生物质炭作为一种新型的土壤改良材料,其增产效应已有很多报道。量化评估生物质炭对小麦产量和麦田土壤性状的影响,为生物质炭在小麦生产中应用推广奠定基础。  【方法】  本研究数据来源于知网、Web of Science和维普文献数据库,以“生物质炭”、“Biochar”和“小麦”为主要关键词检索文献,共获得国内外公开发表的59篇相关试验的文献和227组数据。采用整合分析方法 (meta-analysis),定量分析生物质炭在不同田间管理措施、不同土壤条件、不同生物质炭特性下对小麦产量的影响及麦田土壤性状对施用生物质炭的响应。  【结果】  我国施用生物质炭能使小麦产量平均提高11.7%。施用生物质炭的增产效应在质地疏松的壤土 (16.0%) 和6.5 ≤ pH < 7.5 (17.1%) 的田块最显著;不同原料生物质炭的增产效果存在一定差异,木本材质 (29.3%) > 玉米秸秆 (10.7%) > 小麦秸秆 (8.1%) > 水稻秸秆 (5.9%)。不同管理措施下施用生物质炭的增产效应具有差异,雨养区 (15.7%) > 灌溉区 (4.9%)。随氮肥施用量的增加,生物质炭的增产效应逐渐降低,施氮量为0 ≤ N < 50 kg/hm2时,增产17.9%。施用生物质炭对前四季小麦增产效应显著,第四季之后,增产效应不明显,第一季 (17.2%) > 第三季 (13.4%) > 第四季 (9.4%) > 第二季 (7.3%);生物质炭施用量为10～25 t/hm2时增产效应最大 (14.9%)。施用生物质炭对麦田土壤全氮、全磷、全钾、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾、有机碳、pH、土壤含水量、C/N、微生物量碳含量均有显著提高,有机碳 (38.4%) 含量变化最大。  【结论】  在不同管理措施、土壤理化性状下,施用生物质炭能显著提高小麦产量,改善土壤理化性质,但对土壤微生物量氮 (SMBN) 影响不显著。生物质炭的增产效应随施用后时间的延长不断减弱,其产量效应持续时间为4季作物。小麦生产过程中,生物质炭最佳施用量为10～25 t/hm2。     

不同炭基肥对青椒生长、品质和氮素农学利用率的影响

将生物质炭与化肥混合制得生物质炭基肥进行田间试验,比较炭基肥对青椒生长、品质和氮素农学利用率的影响及不同原料生物质炭基的肥效差异。选取小麦秸秆炭、稻壳炭和花生壳炭为炭基制得炭基肥(养分为37%,N-P2O5-K2O:18-9-10),以普通复合肥(养分为45%,N-P2O5-K2O:15-15-15)为对照。结果表明,与普通复合肥相比,小麦秸秆炭基肥处理使青椒氮素农学利用率显著提高24.98 kg kg-1,根长提高10.9%,地上部生物量提高32.8%,VC含量提高51.3%;稻壳炭基肥和花生壳炭基肥处理使青椒VC含量提高69.5%和62.4%,使可溶性蛋白质含量均提高64.7%。此外,施用小麦秸秆炭基肥在总养分含量较普通复合肥减少8%的情况下,青椒产量显著提高13.3%,单果鲜重显著提高33.7%。而稻壳炭肥和花生壳炭肥对青椒产量影响不显著。因此,以小麦秸秆炭肥增产效果最好,而花生壳炭肥和稻壳炭肥在提升品质方面更佳。     

生物质炭施用量对土壤性状和番茄产质量的影响

本试验以南方地区设施黄棕壤为供试土壤,樱桃番茄为试验材料,通过测定土壤有机碳、速效养分、酶活性以及番茄的产量品质等指标,研究生物质炭施用量对菜田土壤性状及樱桃番茄产量与品质的影响,为在蔬菜栽培中合理使用生物质炭提供依据。试验设3个生物质炭施用量处理,分别为200(T1)、400(T2)、600 kg/667m~2(T3),以不施用生物质炭处理为对照(CK)。研究结果表明:施用生物质炭能提高土壤有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量。在番茄生长前期,以T1处理的土壤蔗糖酶活性最高,但3个处理的脲酶和中性磷酸酶活性与对照的差异不显著;到生长后期,T1处理的蔗糖酶活性依然保持最高,脲酶和中性磷酸酶活性也逐渐提高且高于对照及其他处理。生物质炭可提高番茄单株坐果率,降低单株僵果率,以T1处理的单株坐果率最高,T3处理的单株僵果率最低。3个生物质炭施用量均可提高番茄产量,折合单位面积产量分别为5157.99、4539.05和4610.31 kg/667m~2,分别较对照增产20.44%、5.99%和7.65%,以T1处理产量最高。在本试验中,以生物质炭施用量为200 kg/667m~2的增产效果最好。     

不同生物炭对风沙土土壤养分及氮素利用率的影响

风沙土是我国重要耕地之一,具有土质瘠薄、漏水漏肥等特点,易造成肥料利用率低、产量低等问题,急需对其改良,以提高其保水保肥能力。以风沙土为研究对象,采用玉米秸秆生物炭(BM)、水稻秸秆生物炭(BR)及花生壳生物炭(BP),设置生物炭两个不同施用量:0.5%土重和1%土重。采用盆栽试验,研究添加不同来源和数量生物炭对土壤养分和氮素利用率的影响。结果表明:不同种类生物炭均可以提高风沙土土壤pH、有机碳、速效钾含量。随着生物炭用量的增加,增加效果越明显;与未施生物炭处理(CK)相比,高量水稻秸秆生物炭处理对土壤有机碳、全氮、有效磷、速效钾含量提升效果最显著,分别提高了101.70%、20.30%、14.92%、88.36%;高量花生壳生物炭处理对土壤pH提升效果最显著,提高了0.46个单位。不同种类的生物炭均提高了土壤氮素残留率和利用率,随着生物炭用量的增加,土壤氮残留率提高,其中以高量水稻秸秆生物炭处理和高量花生壳生物炭处理提升幅度最大,与CK相比,分别提高了45.47%、36.10%。而氮素利用率随着生物炭用量的增加却出现降低趋势,低量玉米秸秆生物炭的处理氮素利用率最高,为51.32%。土壤氮残留率与花生籽粒产量、土壤pH、有机碳、有效磷、速效钾呈显著正相关关系,与氮肥利用率呈显著负相关关系。综上所述,施加生物炭能显著改变风沙土土壤有效养分含量。高量水稻秸秆生物炭和花生壳生物炭短期内可以显著提高氮残留率,而在氮肥利用率提升方面不如玉米秸秆生物炭,高量花生壳生物炭增产效果最好。     

不同施肥方法对双季稻区水稻产量及氮素流失的影响

为保障粮食安全,减少稻田生态系统氮肥投入,提高氮肥利用率和减少氮素流失成为重要的农业和环境措施。本研究在位于湖南岳阳的农业部岳阳农业环境科学观测实验站开展为期1年的早稻、晚稻田间试验,比较了不施肥(T_1)、尿素常规施肥(T_2,施N 280 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、控释肥常规施用(T_3,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、高量控释肥侧条施用(T_4,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 138 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、中量控释肥侧条施用(T5,施N 180 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120kg·hm~(-2))及低量控释肥侧条施用(T6,施N 140 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))下氮肥的养分利用率、作物产量及氮素流失情况,以期为稻田氮素合理利用提供理论依据。研究结果表明,控释肥侧条施用可有效提高水稻的产量和氮肥利用率,减少面源流失。1)在减少稻田秧苗数量和氮肥施用量的条件下,T_4处理的水稻早晚稻产量分别比T_2处理增加13.17%和4.72%,与T_3处理相比亦分别增加7.27%和1.74%;2)侧条施肥处理有效降低了稻田氮素流失量,年氮流失量为0.466~0.673 kg×hm~(-2),比常规施肥处理降低地表径流氮流失量3.54%~29.36%;3)侧条施肥有效提高了氮肥利用率,T_4处理的氮肥利用率分别是T_2、T_3处理的1.70倍和1.22倍。因此,采用合适的施肥方式、配施适量控释氮肥可获得较高的产值和收益。高量控释肥侧条施用(T_4)是本研究区域最佳的施肥模式,对实现现代化农业生产的高产高效、资源节约和生态环境保护具有重要意义。     

生物质炭与氮肥配施对春小麦产量及其C︰N︰P的影响

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态计量化学为研究作物-土壤生态系统物质循环及其能量流动提供了崭新视角,研究生物质炭配施不同用量氮肥下小麦C、N、P计量特征,可为探明区域养分限制性以及进行合理施肥等提供理论依据。本文通过田间定位试验,测定施50 kg(N)·hm~(-2)氮肥、100 kg(N)·hm~(-2)氮肥、施生物质炭、生物质炭与50 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施、生物质炭与100 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施等处理下小麦产量、CNP含量及其生态化学计量等指标。结果表明:相比空白对照(不施氮肥和生物质炭)处理,其他不同处理均显著提高了小麦秸秆和籽粒产量,除了单施生物质炭处理,其他处理均不同程度提高了小麦地上部各器官N含量,生物质炭配施不同用量氮肥显著提高了茎秆和籽粒C和P含量。计量比结果表明,相比对照处理,生物质炭和50 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施显著降低了叶片C∶N和C∶P,生物质炭和100 kg(N)·hm~(-2)氮肥配施处理则显著降低了茎秆C∶N、C∶P、N∶P以及籽粒C∶N、C∶P。研究区小麦叶片N∶P大多为18~23,因此小麦可能受到P元素的限制。生物质炭配施氮肥显著提高了作物产量,增加了小麦CNP养分含量,降低了植物C∶N、C∶P、N∶P。总体而言,生物质炭配施100 kg(N)·hm~(-2)氮肥施肥措施的综合表现最优。     

施氮量对潮土区冬小麦-夏玉米轮作农田氮磷淋溶的影响

潮土是我国华北地区主要土壤类型之一,潮土区是我国冬小麦-夏玉米作物的主要产区,研究不同施氮量潮土氮磷淋溶特征对于指导区域农田面源污染防控具有重要意义。本研究设置3个施肥处理,即传统施氮(CON)、优化施氮(OPT)和优化再减氮(OPTJ),利用田间渗漏池法,研究潮土冬小麦-夏玉米轮作农田硝态氮及总磷淋溶特征。结果表明:2016—2018年,冬小麦-夏玉米轮作周年不同施肥处理90cm土层年淋溶水量79.0～102.5 mm,不同淋溶事件间土壤淋溶液硝态氮浓度波动较大, CON、OPT和OPTJ处理单次淋溶事件硝态氮浓度分别为18.9～208.7(平均为72.7) mg·L~(-1)、9.0～99.2 (平均为33.8) mg·L~(-1)、4.7～55.5 (平均为15.4) mg·L~(-1)。本研究区域冬小麦-夏玉米轮作模式的氮素淋溶风险较高,磷素淋溶风险较低。传统施氮处理(CON)下农田硝态氮的平均淋溶量和表观淋失系数分别为66.4 kg·hm~(-2)和10.3%,而总磷(TP)为0.06 kg·hm~(-2)和0.04%。氮肥减施会显著降低氮素淋失,OPT和OPTJ处理的氮素淋溶减排率可达56.3%和78.9%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理硝态氮平均表观淋失系数分别为10.3%、6.2%和4.9%,随着施氮量的增加,硝态氮淋失系数动态增加。氮淋溶具有较大的年际变化,降雨量高的2018年比降雨少的2017年硝态氮淋溶量多57.0%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理总磷平均淋溶量分别为0.06 kg·hm~(-2)、0.06 kg·hm~(-2)和0.08 kg·hm~(-2)。适量减施氮肥会增加作物产量, OPT处理的作物产量是CON处理的1.08倍。然而,过量减施则会带来减产风险, OPTJ处理氮肥减施56%,作物产量比CON处理降低2.0%～8.1%。总之,潮土区农田硝态氮淋溶风险较大,适量减施氮肥能够在保证作物产量的基础上显著降低氮素淋失损失。     

耕作方式转变对冬小麦季农田温室气体排放和产量的影响

合理耕作方式对农业可持续生产和减缓全球气候变化有重要意义。为评价耕作方式转变对农田温室气体排放的影响,本研究针对连续16年的长期旋耕小麦/玉米农田进行不同的轮耕处理,采用原位静态箱-气相色谱法分析了小麦季农田土壤3种温室气体CH_4、CO_2、N_2O排放规律。试验共设3个处理:在前期旋耕基础上分别进行翻耕处理(XF)和深松处理(XS),另外保持旋耕(X)作为对照。试验结果表明:CO_2排放通量在耕作后1周有明显排放峰,XF处理显著低于X和XS处理;N_2O排放通量在耕作和灌溉施肥后有明显排放峰,XS处理显著高于XF和X处理;两种气体排放通量在越冬期出现最低值。CH_4从耕作后到越冬期有持续明显的吸收过程,其中XS处理的吸收通量显著高于XF和X处理。农田土壤在冬小麦生长季表现为CO_2的源,累积排放量为XS(5 241 kg·hm~(-2))X(5 160 kg·hm~(-2))XF(4 840 kg·hm~(-2)),XS与X处理间差异不显著,均显著高于XF;N_2O的源,累积排放量表现为XS(4.38 kg·hm~(-2))XF(2.39 kg·hm~(-2))X(2.26 kg·hm~(-2)),XS与XF处理间差异不显著,均显著高于X处理;CH_4的汇,累积吸收量为XS(6.14 kg·hm~(-2))XF(5.64 kg·hm~(-2))X(3.70 kg·hm~(-2))。将累积温室气体换算为CO_2当量,对增温效应的贡献表现为XF(5.32 t·hm~(-2))X(5.66 t·hm~(-2))XS(6.23 t·hm~(-2)),三者之间差异达显著水平。经翻耕处理后,0~10 cm土壤有机质含量明显低于X处理,而10~20 cm土壤有机质升高,表层有机质降低可能是翻耕处理CO_2的排放减少的主要原因。不同耕作处理后小麦产量差异明显,X处理冬小麦产量最高,且显著高于XS处理,XF处理与X和XS处理差异均不显著。综合考虑耕作方式对温室气体排放和冬小麦产量的影响,短期内旋耕-翻耕可能是较适宜的轮耕模式,旋耕深松模式不利于控制温室气体排放,但未来需要加强对不同轮耕模式长期效应研究。     

基于MODIS数据和植被特征估算草地生物量

准确估算草地生物量,对全球气候变化背景下的陆地生态系统碳循环研究具有重要意义。过去几十年,草地生物量估算研究大多集中在北方,而南方草地具有类型繁多和分布零散等特征,对其生物量进行评估的报道较少。本文以云南省为例,应用2012—2014年草地生物量野外调查资料和同期MODIS遥感数据,建立草地地上生物量(AGB)遥感估算模型;再引入草地植被群落特征(高度和盖度)信息对统计模型进行优化,并进行生物量空间反演。结果表明:优化后模型的估算精度由原来的35.0%提升为43.7%;反演得到云南省3年年均AGB的总量介于1 026.86万~1 408.54万t,平均为1 221.11万t;从空间分布上看,云南省草地AGB密度总体上呈现西部高东部低、南部高北部低的格局。本研究首次将遥感植被指数数据与实测植被群落特征参数结合,使估算精度比传统的纯粹光学遥感模拟方法显著提升24.9%,但精确估算大面积的草地AGB,需要进一步探索如何将激光雷达数据或遥感立体影像中提取的植被特征信息应用于草地AGB估算研究。     

轮作绿肥对盐碱地土壤性质、后作青贮玉米产量及品质的影响

为明确种植和翻压绿肥改良和培肥盐碱地的效果,采用田间试验研究了种植和翻压毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)、田菁(Sesbania cannabina Poir.)、草木樨(Melilotus officinalis L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、箭筈豌豆(Vicia sativa L.)和黑麦草(Lolium perenne L.)6种绿肥对中度苏打盐碱地土壤理化性质、返还土壤的N、P_2O_5和K_2O数量、后作青贮玉米(Zea mays L.)鲜草产量及蛋白质含量的影响。结果表明:与对照(不种植绿肥)相比,绿肥生长后期可显著提高土壤含水量1.0%~6.2%,使pH降低0.03~0.43,EC降低0.12~1.50 mS×cm~(-1);翻压绿肥可返还土壤N 15.6~195.4 kg×hm~(-2)、P_2O_5 5.3~58.8 kg×hm~(-2)和K_2O 34.5~127.9 kg×hm~(-2),使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别提高0.42~1.86 g×kg~(-1)、0.05~0.34 g×kg~(-1)、0.5~32.3 mg×kg~(-1)、0.42~4.65 mg×kg~(-1)和3.8~26.1 mg×kg~(-1);与对照相比,青贮玉米的鲜草产量和蛋白质含量分别增加1 294~19 391 kg×hm~(-2)和0.4~23.9 mg×g~(-1)。总体而言,种植和翻压豆科绿肥在保蓄土壤水分,降低土壤pH和EC,提升土壤有机质含量和N、P_2O_5、K_2O养分数量(特别是N素数量),提高青贮玉米鲜草产量与蛋白质等方面的效果均显著优于禾本科绿肥,其中以适应性强、生长快、生物量大的毛叶苕子处理的改良、培肥土壤,生产优质牧草的效果最好;其次是草木樨处理。种植和翻压豆科绿肥可有效改良中度苏打盐碱地,显著提高土壤肥力,提供无机养分替代部分化肥,提高优质牧草的生产,是适合大同盆地中度苏打盐碱地经济、有效和环保的改良模式,对稳定耕地面积、保证粮食安全具有重要意义。     

紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响

为综合评价紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响,筛选紫云英等量翻压条件下,较适宜的施氮水平,以冬闲常规施氮[150 kg(N)?hm~(-2)]处理为对照,在翻压紫云英22 500 kg·hm~(-2)条件下,设置90 kg(N)·hm~(-2)、120 kg(N)·hm~(-2)、150 kg(N)·hm~(-2)和180 kg(N)·hm~(-2) 4个施氮水平,研究紫云英和施氮量对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响。结果表明:紫云英与氮肥配施各处理的干物质积累量均高于对照,其中紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)的干物质积累量最多,分别达9.65 t?hm~(-2)和9.97 t?hm~(-2),比对照分别增加11.18%和14.86%。各处理在水稻播种—分蘖期及抽穗—灌浆期干物质积累量较大,占成熟期干物质量的19.26%~24.77%和45.23%~52.75%,这两个生育阶段是干物质主要积累时期。紫云英与氮肥配施各处理的氮素积累量均高于对照,增幅为6.95%~18.68%。氮素干物质生产效率和氮收获指数均以紫云英配施90 kg(N)·hm~(-2)处理最高,比其他处理分别增加3.94%~14.08%和6.65%~14.90%。紫云英配施氮肥有利于提高早稻的干物质积累量和氮素利用率,其中以紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)效果较优,可实现减氮增效目的,是较理想的施肥模式。     

不同施氮量下干旱胁迫对棉花生长及种内关系的影响

土壤水分和氮肥是影响荒漠绿洲区作物生长和种内关系的主要因素。为明确不同施氮量下干旱胁迫对棉花产量以及种内关系的影响,本研究以集群栽培(1穴3株)下棉花为研究对象,设置3种施氮量[300 kg(N)·hm~(-2)、225 kg(N)·hm~(-2)、150 kg(N)·hm~(-2)]和3种水分处理(正常水分、中度干旱胁迫、重度干旱胁迫),测定了不同处理下棉花的生长指标和棉花产量,分析了不同处理下棉花种内关系的变化。结果表明:1)同一施肥条件下,2016年和2017年棉花株高在重度干旱胁迫下显著降低,而茎粗随干旱胁迫加剧显著降低,但叶面积随干旱胁迫加剧却有所增加,且在中度干旱胁迫下的叶面积最大。2)同一施肥条件下,与正常水分相比,中度和重度干旱胁迫下棉花的茎秆生物量均显著下降;叶片生物量和籽棉产量在中度干旱胁迫下最高,在重度干旱胁迫下却降低。3)在当地施氮量300kg·hm~(-2)下,随着干旱胁迫的加剧,相对邻体效应(relativeneighbor effect, RNE)数值从正值变为负值;在氮肥减少处理(225 kg·hm~(-2))下,随着干旱胁迫的加剧, RNE数值先升高后降低,而在施氮量为150 kg·hm~(-2)处理下, RNE数值随着干旱的加剧逐渐降低,且均为负值。总之,在当地施氮量和中度干旱胁迫下棉花能够获得较高的籽棉产量,且在此处理下棉花的种内关系为助长关系;其他处理均降低了棉花的产量,并使得棉花的种内关系转变为竞争关系。     

有机物料还田对冬小麦农田土壤温室气体排放影响的研究

探讨有机物料还田对冬小麦田温室气体排放特性的影响,对提高经济效应和环境效应有积极意义。本研究应用静态箱-气相色谱法对秸秆还田（J）、秸秆还田+牛粪（JF）和秸秆还田+菌渣（JZ）3种有机物料还田下分别施氮肥243 kg （N）·hm^-2（减氮10%,N1）、216 kg （N）·hm^-2（减氮20%,N2）对冬小麦农田N₂O、CO₂和CH₄的排放通量进行监测,探讨了不同施肥措施对麦田温室气体累积排放量、增温潜势的影响。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、施肥量和灌溉量,测定产量,地上部生物量,估算农田碳截留。结果表明,冬小麦农田土壤N₂O和CO₂是排放源,是CH₄的吸收汇,氮肥施入、灌溉以及强降水促进了土壤N₂O和CO₂的生成,却弱化了CH₄作为大气吸收汇的特征。牛粪+秸秆（JF）处理N₂O和CO₂排放总量最高,分别为3.5 kg （N₂O-N）·hm^-2和19 689.67 kg （CO₂-C）·hm^-2,但CH₄的吸收值最大,为5.33 kg （CH₄-C）·hm^-2,均显著高于菌渣+秸秆（JZ）和秸秆（J）处理（P<0.05）;各处理N₂O和CO₂的总量随施氮量的增加呈升高趋势,CH₄的总量随施氮量的增加而呈降低趋势。JFN2、JN2和JZN2处理农田综合增温潜势（GWP）均为负值,表明有机物料还田且减氮20%条件下农田生态系统为大气的碳汇,麦季净截留碳1 038~2 024 kg·hm^-2,其他处理GWP值均为正。JZN2处理小麦产量为8 061 kg·hm^-2,显著高于JFN2处理（P<0.05）。综上所述,JZN2处理不仅能够保证小麦产量,且对环境效应最有利,为本区域冬小麦较优的施肥管理模式。     

轮作下华北寒旱区作物生产的氮磷养分效果分析

明晰华北寒旱区主栽作物的氮、磷养分利用效果,能够发挥作物生态适生性与养分高效性优势,是作物充分利用区域自然-社会资源进行生产配置技术创新的理论依据。在河北省张北县砂质栗钙土农田,采用交叉式种植方法,设计了包括马铃薯、亚麻、谷子、莜麦、甜菜等5种作物的轮作试验,研究在轮作条件下华北寒旱区主栽作物的养分利用效果。结果表明, 5种作物间生物产量相差1.17～2.34倍,甜菜最高(10 291 kg·hm~(-2)),莜麦次之,亚麻最低(4 393kg·hm~(-2)),作物间产量差异性显著;5种作物氮、磷携出量分别相差1.03～2.10倍、1.00～1.92倍,甜菜氮素携出量最高(199 kg·hm~(-2)),莜麦磷素携出量最高(29 kg·hm~(-2)),亚麻氮、磷携出量均最低(分别为95 kg·hm~(-2)、15 kg·hm~(-2));氮、磷养分生物学效率分别在43.82～53.11 kg·kg~(-1)、287.60～574.88 kg·kg~(-1),其中甜菜氮、磷养分生物学效率最高; 5种作物氮、磷产投比变化在0.50～1.65、0.34～1.83,莜麦氮、磷产投比最高。在华北寒旱区,作物种类是引起作物产量、氮磷携出量及氮磷养分生物学效率差异的主要因素,茬口对诸性状的影响不明显。甜菜是对氮、磷吸收高效利用的高产作物,莜麦是对农田供给氮、磷高效利用的作物;马铃薯作为甜菜的前茬、甜菜作为莜麦的前茬更有利于提高作物产量。