粉垄耕作对平地和坡耕地蔗田土壤有机碳矿化和结构的影响

2018-2019年在广西南宁丘陵山区甘蔗田采用雨养模式,设置粉垄耕作与常规耕作两种耕作方式,开展平地和坡耕地甘蔗田间试验。试验在甘蔗全生育期不进行人工灌溉,收获期采集0-15cm耕层及15-30cm耕层土壤样品,用土壤紧实度仪多点位测定0-45cm深度土壤紧实度,利用湿筛法测定土壤团聚体,应用室内恒温培养-碱液吸收法测定土壤有机碳矿化量,以探索粉垄耕作对坡耕地雨养蔗田土壤有机碳矿化速率、累积矿化量及土壤团聚体与紧实度结构效应的影响。结果表明:(1)平地蔗田土壤有机碳累积矿化量始终高于坡耕地,粉垄耕作处理下,平地0-15cm和15-30cm耕层土壤有机碳矿化量较坡耕地分别提高0.32倍和1.05倍;坡耕地蔗田土壤0-15cm和15-30cm耕层有机碳7日累积矿化量粉垄耕作比常规耕作升高81.7%和降低7.5%,平地上则降低8.4%和升高2.6%;(2)与常规耕作方式相比,粉垄耕作提高了蔗田土壤大团聚体含量,平地和坡耕地分别增加5.53%和2.30%,平地土壤大团聚体含量为坡耕地的1.00～1.03倍,粉垄耕作降低了蔗田土壤中小、微团聚体含量。同时,粉垄耕作提高了土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),与常规耕作相比,平地和坡耕地MWD分别提高15.6%和58.7%,GMD分别提高31.4%和48.1%。同种耕作模式下平地土壤水稳性团聚体的MWD值和GMD值均高于坡耕地,平地常规耕作和粉垄耕作土壤MWD值较坡耕地分别提高1.19和0.60倍,平地常规耕作和粉垄耕作土壤GWD值较坡耕地分别提高0.99和0.77倍;(3)粉垄耕作方式对坡耕地蔗田土壤紧实度的影响比平地大,粉垄耕作降低了蔗田土壤紧实度,且15-30cm耕层影响较明显。因此,粉垄雨养甘蔗提高了平地和坡耕地土壤耕层碳存储,可降低土壤紧实度,增加土壤大团聚体形成,优化土壤耕层结构,该模式可作为南方蔗田土壤干旱逆境调控技术措施。     

不同灌溉模式和施氮处理下稻田 CH4 和 N2O 排放

【目的】研究不同灌溉模式和施氮处理稻田 CH₄ 和 N₂O 的排放规律、综合增温潜势和综合排放强度,以期获得降低稻田 CH₄ 和 N₂O 排放的灌溉模式和施氮管理。【方法】2015～2016 年在广西南宁市灌溉试验站进行晚稻和早稻大田试验,两次试验均设 3 种灌溉模式:常规灌溉 (CIR)、“薄浅湿晒 ”灌溉 (TIR) 和干湿交替灌溉 (DIR)。 2 种尿素-N 和猪粪-N 比例:100% 尿素-N (FM1),50% 尿素-N + 50% 猪粪-N (FM2)。共设 CIR-FM1、TIR-FM1、DIR-FM1、CIR-FM2、TIR-FM2 和 DIR-FM2 6 个处理,用静态箱–气相色谱法测定了水稻生育期内稻田 CH₄ 和 N₂O 排放通量,分析了早晚稻生育期内 CH₄ 和 N₂O 累积排放量和综合增温潜势,并结合产量分析了 CH₄ 和 N₂O 综合排放强度。【结果】DIR 下 FM2 处理早稻产量和两季总产量比 FM1 处理分别提高 18.8% 和 17.7%,FM2 下 TIR 和 DIR 模式早稻产量分别比 CIR 模式提高 20.9% 和 37.4% 以及 DIR 模式两季总产量比 CIR 模式提高 21.5%。不同处理早晚稻生育前期 CH₄ 排放通量较高,生育中后期 CH₄ 排放通量较低。水稻生育期内 TIR 和 DIR 模式 CH₄ 累积排放量低于 CIR 模式,FM1 处理 CH₄ 累积排放量低于 FM2 处理。不同处理早晚稻生育前期 N₂O 的排放通量为负值或者较低,N₂O 排放主要集中在晒田完成复水之后及成熟期稻田水分落干时,DIR 模式 N₂O 累积排放量显著高于 CIR 模式,FM2 处理 N₂O 累积排放量高于 FM1 处理。不同处理稻田 CH₄ 和 N₂O 的排放彼此间存在消长关系。CH₄ 对综合增温潜势的贡献率达 99% 以上,而 N₂O 的贡献率不足 1%。3 种灌溉模式下 FM1 处理 CH₄ 或 N₂O 增温潜势、CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度均低于 FM2 处理,2 种施氮处理下 TIR 和 DIR 模式 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度低于 CIR 模式。【结论】与常规灌溉相比,“薄浅湿晒”灌溉水稻产量和 N₂O 排放有所提高,但是降低 CH₄ 排放量及 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度;干湿交替灌溉增加水稻产量和 N₂O 排放,但是降低 CH₄ 的排放量及 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度,因此,“薄浅湿晒”和干湿交替灌溉模式是有效降低稻田 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度的两种灌溉模式。在这两种灌溉方式下,与猪粪尿素配施相比,单施尿素显著降低 CH₄ 和 N₂O 综合增温潜势和排放强度。     

不同灌溉模式和施氮处理下稻田氨氧化细菌及无机氮对N2O排放的影响

通过大田试验,研究不同灌溉方式和施氮处理下早稻、晚稻不同时期稻田N_2O的排放通量、氨氧化细菌数量、氨氧化潜势和无机氮含量的变化,揭示土壤氨氧化细菌数量、氨氧化潜势和无机氮含量对稻田N_2O排放的影响。两季试验均设3种灌溉模式,即常规灌溉(CIR)、\"薄浅湿晒\"(TIR)和干湿交替(DIR),和2种施氮处理,即100%尿素-N(FM1)和50%尿素-N+50%猪粪-N(FM2)。结果表明:晚稻、早稻分蘖期和成熟期土壤氨氧化细菌数量较低,而孕穗期和乳熟期数量较高;晚稻孕穗期、早稻孕穗期和乳熟期土壤氨氧化潜势较高,而晚稻、早稻分蘖期和成熟期土壤氨氧化潜势较低;相同施氮处理下,DIR模式土壤NH_4~+-N含量高于CIR与TIR模式,DIR与TIR模式土壤NO_3~--N含量均显著高于CIR模式;晚稻、早稻孕穗期和乳熟期DIR和TIR模式土壤N_2O排放通量比CIR模式显著提高,FM2处理高于FM1处理;氨氧化细菌和氨氧化潜势与NH_4~+-N含量之间呈极显著正相关关系,N_2O排放通量与氨氧化细菌和氨氧化潜势之间呈极显著正相关关系。因此,N_2O的排放受到氨氧化细菌和氨氧化潜势的直接影响,稻田NH_4~+-N含量大小会影响氨氧化细菌数量和氨氧化潜势,从而间接影响N_2O的排放。     

快速城市化地区土地利用变化的生态环境效应——以杭州市中心城区为例

[目的]评价和分析杭州中心城区1995—2014年土地利用变化的生态环境综合效应,为土地利用管理和城市生态环境治理提供依据。[方法]基于杭州市中心城区1995,2000,2005,2010和2014年5期TM影像数据,获取不同时段土地利用变化数据,并利用生态系统价值评估、碳排放核算和景观格局指数等分析方法。[结果]近20a来,杭州市生态系统服务总价值从1995年的32.43亿元下降至2014年的23.96亿元,共减少26%,占同期GDP比重从5.86%下降至0.56%;土地利用净碳排放从1995年的4.26×10t增加至2014年的1.51×107 t,碳吸收从7.22×105 t下降至6.49×105 t,2014年碳排放的社会成本已高达145亿元;生态服务低价值区主要以中部为中心向周围蔓延,土地利用生态景观分析结果显示破碎化程度降低,连通性提高趋势,但多样性锐减。[结论]研究区内林地和水体面积减少,建设用地增加是生态系统服务总价值减少的主要原因。建设用地碳排放急剧增加和林地的碳吸收锐减是土地利用净碳排放增加的主要原因。研究区土地利用变化引起的生态景观格局变化明显,生态服务价值空间分布不均。     

播期与密度对蕉肥间作植株与产量的影响

【目的】研究不同播期和播种密度对间作模式下香蕉和粮肥兼用型绿豆生长及产量的影响,为香蕉-绿肥间作模式提供参考。【方法】以粮肥兼用绿豆为间作作物,分设4个播期处理(SD),SD1~SD4处理依次为4月10日、5月10日、6月10日和7月10日;4个播种密度处理(M),M1~M3处理分别为:22.5、37.5和52.5 kg/hm~2,另设不播种粮肥兼用绿豆处理作对照(CK);分别测量各处理下粮肥兼用绿豆和香蕉株高、茎粗和产量,以及粮肥兼用绿豆结荚数和地上生物部量等指标。【结果】不同播期和密度中,粮肥兼用绿豆株高和茎粗存在负相关性。在所有播期处理中,SD1粮肥兼用绿豆植株最矮,但茎粗最大,分枝数、产量和地上部生物量最高,其产量达到1344 kg/hm~2;香蕉株高、茎粗和产量均在SD1处理下最高,产量达36 255 kg/hm~2。M1处理粮肥兼用绿豆植株最矮,但茎粗最大,分枝数最多,M2处理产量和地上部生物量最高,产量分别比M1和M3处理高6.8%和17.9%;香蕉株高、茎粗和产量在M2处理最高,产量为36 776 kg/hm~2,分别比M1、M3处理和CK高0.8%、2.5%、8.2%。【结论】播期越早,越有利于粮肥兼用绿豆和香蕉的生长,提高产量;间作密度过高或过低均不利于粮肥兼用绿豆和香蕉生长,适宜的间作密度可提高作物产量。     

基于农业物联网的火龙果生长环境大数据分析

针对农业物联网信息应用层及数据处理部分进行研究,通过对数据进行处理、挖掘、融合和应用来制定科学的管理决策,实现对农业生产过程的控制。通过在南宁市灌溉实验站火龙果实验田安装农田物联网系统,长期对实验田空气温湿度,CO_2浓度,光照强度,土壤水分,土壤温度进行实时监测。首先对试验田获取的数据进行清洗,然后根据火龙果生长环境需求,将每组环境数据进行类别标记,分为"适宜"和"不适宜"两种类别,最后通过决策树方法对数据进行自动分类,并采用正确率评价模型性能。实验结果表明,决策树分类模型测试集的正确率为99.04%,验证集的正确率为100%。表明决策树在数据分类方面具有很好的效果。