长期定位施氮对套作大豆温室气体排放及产量的影响

【目的】通过长期定位施氮试验,研究不同施氮水平对套作大豆温室气体排放及产量的影响。【方法】采用二因素裂区设计,主因素为种植模式,大豆单作(SS)和玉米/大豆套作(IMS);副因素为玉米、大豆施氮总量,设不施氮(NN:0)、减量施氮(RN:180 kg/hm~2)和常量施氮(CN:240 kg/hm~2)。【结果】种植模式对大豆农田温室气体排放有影响,大豆单作和玉米/大豆套作下的大豆CO_2排放通量在V5和R5出现峰值,R5期的大豆单作较玉米大豆套作的CO_2排放通量高13.45%;除V7和R8期外,大豆单套作的CH_4为吸收状态,在大豆生育期呈降低后增加的规律,在R2期出现最低值;大豆单作N_2O的排放通量高于玉米/大豆套作。不同施氮水平对大豆农田温室气体排放有显著影响,套作下V5-V10期的CO_2排放通量为NNCNRN,R2和R5期为CNRNNN;套作下的CH_4排放通量表现为CNRNNN,V10期后为NNCNRN;V3-V10期的N_2O排放通量表现为CNRNNN。套作大豆产量比单作大豆高15.92%,有显著差异;不同施氮水平下,套作下大豆的产量则是以CN为最高,表现为CNRNNN,RN和CN分别比NN高24.97%和46.23%。套作玉米产量比单作玉米产量高3.98%,单作玉米的产量RN比NN和CN分别高128.51%和3.2%,套作下玉米产量CN比RN和NN分别高0.94%和61%。【结论】套作及减量施氮不仅能保证作物的产量,还能减少温室气体的排放,实现减排增产。     

水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响

为探究水氮耦合对设施土壤温室气体排放的影响,基于连续5年的设施番茄水氮调控定位试验,比较分析了水氮耦合对土壤N_2O、CO_2和CH_4排放通量和累积排放量的影响,并估算了温室气体的全球增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)的差异。田间小区试验设置不同灌水下限(W1:25 kPa、W2:35 kPa、W3:45 kPa)和施氮量(N1:75 kg N·hm~(-2)、N_2:300 kg N·hm~(-2)、N3:525kg N·hm~(-2))组合共9个处理。结果表明:设施土壤N_2O和CO_2排放通量受灌水施肥时期的影响,施肥后N_2O排放通量呈增加趋势,高灌水量(低灌水下限25 kPa)促进N_2O和CO_2排放。CH_4的排放通量表现为中等和强变异的特点。除水氮交互对CO_2累积排放总量和施氮量对CH_4累积排放总量影响不显著外,灌水下限、施氮量和水氮交互作用对N_2O、CO_2、CH_4累积排放总量、GWP、GHGI和番茄产量的影响显著或极显著。随氮肥用量的增加,N_2O累积排放总量增加。N_2O和CO_2累积排放总量与GWP之间均达到极显著正相关,且各处理N_2O对GWP平均贡献率为5.25%,CO_2为94.59%。适当减少氮肥用量和增加灌水下限能够有效地降低温室气体排放和减缓全球变暖。W2N1处理是本研究中减缓温室气体排放并提高番茄产量的最佳水氮管理措施。     

土壤食微线虫对温室气体排放的影响

简述了土壤食微线虫在温室气体排放中的作用及可能的机制。食微线虫在养分释放、促进微生物多样性和功能稳定性、根系激素效应等方面均起了显著作用,特别食微线虫的选择取食、主动迁移和代谢分泌行为,不仅对土壤整体及根部产生影响,也会导致温室气体排放产生差异。不考虑根际微型土壤动物与微生物和根系的相互作用,就不可能对土壤微量气体代谢和调控机制有全面的认识。     

除草剂对茶园土壤尿素态氮转化和温室气体排放的影响

通过室内培养试验,研究了几种常用茶园除草剂对土壤尿素态氮转化和温室气体排放的影响。设置CK(未施尿素和除草剂)、单施尿素、尿素+草甘膦钾盐、尿素+草甘膦异丙胺盐、尿素+草铵膦、尿素+百草枯共6个处理,尿素用量为200 mg N·kg~(-1)干土,除草剂用量为10 mg有效成分·kg~(-1)干土。结果表明:4种除草剂均在前期(5 d)显著抑制了尿素的水解作用(P0.05),此后促进尿素水解,并延长了尿素水解时间,百草枯施用效果较为显著,其他3种除草剂施用效果之间差异不显著。与单施尿素处理相比,施用除草剂均显著抑制土壤硝化作用(P0.05),硝化抑制率为38.42%~58.08%。茶园土壤单施尿素显著促进温室气体CO_2和N_2O的排放(P0.05)。与单施尿素处理相比,4种除草剂均促进了茶园土壤CO_2的排放,累积排放量增幅为6.05%~65.46%,其中草甘膦异丙胺和百草枯处理CO_2排放量显著增加(P0.05);4种除草剂显著抑制N_2O排放(P0.05),累积排放量降幅为46.21%~63.58%,百草枯处理抑制效果最显著(P0.05);4种除草剂不同程度抑制了CH_4的排放,累积排放量降幅为13.71%~32.09%,草甘膦异丙胺和百草枯处理CH_4累积排放量显著降低(P0.05),但4种除草剂之间差异不显著(P0.05)。由于不同除草剂对不同微生物生理代谢影响的复杂性,其对氮素转化和温室气体的影响还需长期田间试验研究。     

不同施肥措施对稻田土壤温室气体排放的影响

选取江西红壤性双季稻水稻土为研究对象,采用盆栽模拟试验研究了4种不同施肥措施即当地农民习惯施肥(FP)、较FP减施20%化肥氮且有机肥替代20%化肥氮(T1)、在T1基础上加施Si、Zn、S三种微肥(T2)和在T2基础上采用20%缓释氮肥替代普通化肥氮(T3)对稻田主要温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响,并对土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)、水稻产量的影响进行了分析。结果表明:4种处理稻田土壤CO2的总排放通量均无显著性差异;稻田土壤N2O的总排放量与FP处理相比,T1、T2和T3处理均有显著性减少(P<0.05),分别减少了31.72%、27.17%和43.65%,T3较T2处理显著减少22.83%(P<0.05);稻田土壤CH4的总排放量与FP处理相比,T1、T2、T3处理分别高了13.06%、13.90%、21.97%,其中T3处理差异达到显著水平(P<0.05)。与FP处理相比,T1、T2、T3处理显著提高了SMBC和SMBN的含量(P<0.05),分别提高了18.91%、19.30%、20.07%和28.95%、31.66%、29.96%;T1、T2、T3处理对水稻产量均无显著性影响。稻田土壤CH4和N2O的排放与SMBC和SMBN存在显著的相关性(P<0.01)。总体看,T3处理在降低N2O的总排放量的同时对提升土壤SMBC和SMBN含量具有明显作用。     

耕作方式与氮肥减施对黄褐土麦田土壤酶活性及温室气体排放的影响

为探明夏玉米秸秆粉碎还田后,不同耕作方式和氮肥减施对土壤酶活性及温室气体排放的影响,采用静态箱气相色谱法,以传统翻耕和常规施氮量为对照(PT+CN),测定并分析了免耕减氮(N T+LN)、免耕常规施氮(N T+CN)、旋耕减氮(R T+LN)、旋耕常规施氮(R T+CN)、翻耕减氮(PT+LN)对麦田土壤-作物系统温室气体排放的影响及其与土壤酶活性的关系。结果表明:土壤中脲酶和蔗糖酶活性均表现为0~20cm高于20~40cm土层,拔节期脲酶和蔗糖酶活性达到最高值。减少施氮量降低了土壤脲酶和蔗糖酶活性,其中以NT+LN处理土壤脲酶和蔗糖酶活性最低;不同处理小麦田均表现为CH4的汇和CO2与N2O的源。与对照相比,NT+LN、RT+LN、PT+LN、NT+CN、RT+CN处理的CH4平均吸收通量分别减少了25.57%、25.06%、18.03%、11.96%、11.61%,CO2和N2O平均排放通量分别降低了17.57%、12.28%、11.36%、10.24%、4.96%和34.05%、26.48%、20.60%、15.61%、3.02%;土壤脲酶与CH4排放通量呈负相关,与CO2、N2O排放通量呈正相关。蔗糖酶与0~20cm土层的CH4排放呈显著负相关,与N2O排放呈显著正相关,但20~40cm土层的蔗糖酶活性与温室气体排放通量相关性不显著。综上所述,在秸秆还田、减少化肥用量、提倡固碳减排的背景下,旋耕减氮处理是在保持较高土壤酶活性的同时减少农田温室气体排放的最优组合。     

不同施肥类型对北方稻田土壤温室气体排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法研究了吉林省延边地区不同施肥类型对水稻土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响。结果表明,稻田3种温室气体的排放存在明显的季节特征,CO2排放主要集中于8~10月,而CH4排放以7、8月为主,水稻生育盛期时N2O表现出明显的负排放特征,净排放发生于移栽期及秋季晒田期;有机肥与化肥配施促进了水稻生育盛期CO2和CH4的排放,导致生长季CO2和CH4排放总量显著高于单施化肥和单施有机肥处理,而单施化肥处理促进了生长季N2O净排放。水稻植株促进了水稻生育期6~8月稻田CO2和CH4的排放,与无植株相比,月均通量分别增加了42.9%~226.1%和146.6%~418.9%。生长季土壤温度对稻田CH4排放具有显著影响,但对CO2和N2O排放影响不显著。     

不同肥力水平土壤水稻减量施氮试验初报

通过在金华市不同肥力水平土壤上进行减少化学氮肥用量的田间试验,研究了不同肥力水平土壤氮肥减少15%、减少25%及增施商品有机肥对单季晚稻产量和土壤后续生产力的影响。研究结果表明,在高肥力区,氮肥用量可比习惯施肥量减少15%,增施商品有机肥后,氮肥用量可比习惯施肥量减少25%,且产量增加显著。在中低肥力区,氮肥用量比习惯施肥量减少15%时,略有减产,但差异不显著。无论在高肥力区或中低肥力区,氮肥用量比习惯施肥量减25%时,减产显著。减量施氮试验一年对土壤后续力无明显影响。     

除草剂对土壤温室气体排放的影响

试验设对照、尿素、尿素+草甘膦和尿素+丁草胺4个处理,尿素氮用量为200mg·kg-1干土,除草剂用量为10mg有效成分·kg-1干土。在实验室恒温培养条件下,研究除草剂对菜田土壤温室气体排放的影响。结果表明,菜田土壤中施用氮肥显著增加了温室气体N2O、CO2和CH4的排放。尿素氮肥中添加草甘膦显著抑制N2O、CO2的排放,分别比尿素处理降低48.4%和20.2%;添加丁草胺显著抑制N2O排放,比尿素处理降低23.2%,对CO2排放略有减少但不显著;草甘膦和丁草胺对CH4排放都无明显影响。这说明除草剂对土壤温室气体的排放具有显著影响,但不同除草剂品种的效应也存在明显差异。因此,在农田温室气体排放估算时应考虑除草剂的施用对温室气体减排所产生的效果。     

生物炭对山西菜地土壤温室气体排放强度的影响

试验采用室内培养结合气相色谱法,研究了秸秆生物炭与氮肥配施对土壤含水量60%、温度恒定26℃下的菜地土壤氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH4)与二氧化碳(CO_2)排放量的影响,以期为我国菜地土壤温室气体减排提供科学依据。结果表明,山西菜地土壤N_2O、CH4与CO_2的平均排放通量变幅分别为0.000 333～0.993μg/(m~2·h)、-0.005 34～0.005 86 mg/(m~2·h)和2.525 2～39.922 1 mg/(m~2·h);单施氮肥(N)和生物炭与氮肥配施(NB)均促进了土壤N_2O与CO_2排放;与不施生物炭和氮肥处理(CK)相比,N处理的N_2O与CO_2累积排放量分别为CK的22.3、1.07倍,NB处理的N_2O与CO_2累积排放量分别为N处理的1.34、1.24倍;各组处理中CH4排放规律不明显,其中,NB处理对CH4的排放表现为吸收,N、NB与CK间CH4排放差异不显著;与CK相比,N和NB处理都增强了GWP,较CK分别增加了22.13、29.8倍。综上所述,在室内培养条件下,秸秆生物炭与氮肥配施对菜地温室气体无减排作用。     

不同氮肥用量对保护地番茄产量、品质及土壤微生物的影响

通过田间小区试验研究了保护地不同施氮量对番茄产量、品质及土壤微生物的影响。结果表明,随施氮量的增加,番茄产量提高。适量施氮可使番茄果实中可溶性糖含量增加,有机酸含量下降,糖酸比增大,从而改善番茄的品质。同时,适量施用氮肥可以提高土壤的细菌多样性,在一定程度上改善土壤环境。     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm(T1)、10—20 cm(T2)、20—30 cm(T3)和30—40 cm(T4),同时以不还田处理作为对照(CK)。【结果】(1)在整个玉米生长季CO₂和N₂O均表现为排放,CH₄表现为吸收。CO₂累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%(P<0.05)...     

缓释尿素不同用量对土壤氮素变化状况的影响

通过田间试验,研究了缓释尿素用量与土壤氮素的变化情况。结果表明,缓释尿素对土壤全氮的含量没有影响,能够增加土壤碱解氮的含量,但是不同层次增加的幅度不同,由表层向下依次增加,说明缓释尿素容易随水向下土层迁移。土壤碱解氮的含量萌芽前至开花期明显增加,开花期到坐果期基本稳定不变,说明由于缓释尿素的缓释作用,在不追肥的情况下,能够使土壤碱解氮在坐果期仍能保持较高的水平。     

施氮量对农田土壤有机氮组分及酶活性的影响

【目的】探讨不同施氮量条件下土壤氮素转化酶活性和有机氮组分含量的变化规律,并分析氮素转化酶活性与各有机氮组分之间的关系,为陇中黄土高原旱作农业区合理制定施肥量和施肥方案提供参考依据。【方法】基于设置在陇中黄土高原定西市李家堡镇麻子川村的不同施氮量(0(CK)、52.5(N1)、105(N2)、157.5(N3)、210(N4)kg N·hm^-2)春小麦长期定位试验,收获后使用Bremner法测定0—40 cm土层中有机氮组分含量,以及4种氮素转化相关酶的活性。【结果】土壤有机氮组分分配比例顺序为氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>氨基糖态氮,同一土层随着施氮量的增加土壤有机碳、全氮、酸解总氮、氨基酸态氮、酸解铵态氮和脲酶活性、蛋白酶活性均呈先增大后降低的趋势,除全氮外其余都在N2处理时最大,全氮含量在N3处理时达到最大;同一处理不同土层间均随土层加深而降低。冗余分析结果表明,全氮含量和蛋白酶活性是影响陇中黄土高原农田有机氮组分分布与转化的关键因子;碳氮比与所有有机氮组分均呈负相关,蛋白酶、有机碳和脲酶与氨基酸态氮呈极显著正相关。【结论】综合而言...     

减氮配施不同调节剂对土壤温室气体强度与冬小麦产量的影响

在晋中地区进行大田试验,设置对照(CK)、化肥(N)、氮素减施20％配施双氰胺(ND)、等氮转换有机肥(OF)、氮素减施20％加有机肥(NOF)和氮素减施20％配施生物炭(NB)6个处理,研究氮素减施与不同调节剂配施对旱地冬小麦土壤N2O、CO2、CH4等3种温室气体强度与冬小麦产量的影响.结果 表明,ND、OF、NOF和NB处理相比N处理,N2O累积排放量分别降低了62.57％、48.41％、27.95％和90.44％,NB处理不但能够降低N2O排放,同时较N处理能够降低CO2和CH4的累积排放量;ND处理虽较N处理降低了N2O累积排放量,但较N处理显著增加了29.52％的CO2累积排放量,ND、OF和NOF处理间CO2累积排放量无显著性差异.旱地作为CH4的汇,除NOF处理之外其余5个处理CH4累积排放均表现为吸收,且彼此间CH4累积排放量无显著差异;ND、OF和NOF处理的冬小麦产量较N处理分别增产47.00％、78.00％和5.35％,全球增温潜势(GWP)较N处理分别降低了64.04％、48.48％和23.47％;CK、ND、OF与NB处理的温室气体排放强度(GHGI)均显著小于N与NOF处理,NOF处理的GHGI值较N处理降低了33.21％,但二者间差异不显著,此外,NOF处理较N处理提高了籽粒氮吸收、略微提高磷吸收.综上,实施部分有机肥代替化肥对于旱地冬小麦可以作为一种作物增产、提高氮素利用率并降低温室气体排放的有效措施.     

不同施氮量对加工番茄生长及土壤氮素平衡的影响

【目的】 研究不同施氮量对加工番茄生长及土壤氮素平衡的影响。【方法】 基于临界氮浓度模型的施肥方案,设置不施氮(N₀)、施氮200 kg/hm²(N₁)、施氮300 kg/hm²(N₂)和施氮400 kg/hm²(N₃)4个处理,测定加工番茄各生育期的生长、产量和土壤氮素等指标。【结果】 (1)在苗期阶段,各处理对加工番茄的生长无显著差异;坐果期后,N₂处理较其他处理可有效促进加工番茄的生长。2018年,红熟期N₂处理下的加工番茄株高为85.5 cm,显著高于其他处理,同期N₂处理下的茎粗为18.40 mm,显著高于N₀处理,但与其他施氮处理无显著差异,且2019年有同样变化趋势。(2)各处理土壤硝态氮主要分布在20-40 cm土层中,各土层中硝态氮含量随施氮量的增加而增加;2018年在拉秧期N₃处理下的硝态氮含量主要残留在40 cm以下土层中,占总硝态氮含量的54.72%,且2019年有同样趋势,淋洗风险较大;N₂处理下的土壤硝态氮分布较均衡,可以有效降低土壤氮素的残留,提高氮肥利用率。(3)土壤剖面中硝态氮盈余量随施氮量的增加呈增加趋势;N₀、N₁、N₂处理下的氮素主要以作物吸收的方式带出土壤,N₃处理下的氮素主要残留在土壤中;N₁处理可降低氮素在土壤中的残留量,但也降低了氮素的利用率,N₂处理有利于提高氮肥表观利用率,降低氮肥表观残留率,N₃处理促进了作物对氮素的吸收,但加大了氮素在土壤中的残留,降低了氮素利用率。【结论】 在基于加工番茄临界氮浓度模型的氮素运筹方案下,加工番茄苗期阶段,按N₁处理施44 kg/hm²减氮施肥,在开花期以后,施氮按N₂处理施234 kg/hm²的氮运筹可促进植株生长,且土壤氮素残留相对较少,保证了较高的氮肥利用率和经济效益。     

不同浓度DMPP和DCD对石灰性土壤中氮素转化的影响

【目的】研究不同浓度硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸（DMPP）和双氰胺（DCD）对石灰性土壤中氮素转化的影响,筛选出适宜石灰性土壤施用的DMPP和DCD最佳浓度,为其进一步在生产实践中的施用提供参考。【方法】采用室内培养的试验方法,在相同培养条件（土壤水分含量为田间持水量（WHC）的60%,温度为25℃）下,通过测定不同浓度DMPP（含氮量的0.5%、1%、2.5%和5%）和DCD（含氮量的2.5%、5%、10%和15%）处理土壤中各种形态氮素含量,评价不同浓度DMPP和DCD的抑制效果。【结果】施加不同浓度DMPP和DCD的土壤铵态氮含量均显著高于CK,而硝态氮和亚硝态氮含量显著低于CK。石灰性土壤中施用DMPP和DCD均能显著降低土壤的氨氧化速率,土壤铵态氮的半衰期从CK处理的3.6 d分别增加到14.1-17.1 d和13.1-26.8 d。不同浓度的DMPP间氨氧化速率差异不显著;而DCD处理的氨氧化速率随其浓度的增加而下降,亦即土壤铵态氮浓度的半衰期随施用浓度的增加而显著增加。除CK外,各处理氨氧化速率常数k相比,以2.5%DCD最小,15%DCD最大;DMPP与DCD相比较,除DCD最低浓度处理外（2.5%）,所有DCD处理的氨氧化速率均大于DMPP。【结论】硝化抑制剂DMPP和DCD均能显著抑制铵态氮向硝态氮的氧化进程,DMPP各浓度处理抑制效果差异不显著,DCD各浓度处理间差异显著,5%DCD与DMPP各浓度处理间无显著差异。因此,建议DCD的施用量为含氮量5%,而DMPP的施用量为含氮量的0.5%。     

生物炭的稳定性及其对土壤温室气体排放影响的研究进展

如何减少温室气体排放、增加陆地生态系统碳汇是缓解当前气候变化的热点研究之一。生物炭可为解决这一问题提供新的途径。基于生物炭作为一种固碳措施的有效性,概述了生物炭的特性、降解以及其施用对土壤温室气体排放的影响方面的研究进展,以期正确评估生物炭的固碳减排效应。