模拟降雨对稻田氮素损失修复效果的影响研究

为探索减少稻田氮素流失的有效措施,研究暴雨下不同修复方式对稻田氮素流失的影响。采用盆栽试验和人工模拟降雨的方式,设置2个降雨强度(4、80 mm/h)和3个田面水层深度(2、5、8 cm),选取秸秆还田和生物炭添加2种修复措施,研究了降雨强度与修复措施对雨后和水稻不同生育期稻田氮素流失的影响。结果表明：在相同降雨量条件下,与对照处理(NPK)相比,模拟4 mm/h降雨后,添加秸秆和生物炭处理田面水中的NH₄⁺-N浓度分别降低了15.1%和59.4%,然而,秸秆和生物炭处理田面水中NO₃^--N浓度略高于对照处理。当短时强降雨(80 mm/h)后,秸秆和生物炭处理田面水中的NH₄⁺-N浓度比对照分别降低55.4%和63.9%,NO₃^--N浓度比对照分别降低了38.7%和48.1%。在2个降雨强度条件下,田面水中NO₃^--N和NH₄⁺     

行株距配置对水稻冠层光合特性及产量的影响

为揭示行株距与水稻冠层光合特性及产量的关系,为江苏稻区水稻生产选用适宜行株距提供科学依据,以南粳9108为试验材料,试验设置不同的行距、株距处理：CK(30 cm×12 cm)、R1(30 cm×14 cm)、R2[(20 cm+40 cm)×12 cm]、R3(25 cm×14 cm);R4(30 cm×10 cm),研究不同行株距配置对水稻灌浆期的叶面积指数(LAI)、冠层温度、剑叶光合特性、冠层光辐射(PAR)透过率、反射率、截获率及产量的影响。与常规对照处理相比较,R2、R3处理水稻产量分别增加29.96%和46.69%,但R2和R3处理间产量差异不显著。R2处理种植密度与常规处理一样,因为设置了宽窄行降低了冠层温度和表层光截获率,且提高了光透射率,从而提高了SPAD值和光合速率,最终提高了产量。R3处理通过降低行距和增加株距的办法,获得了2.84%种植密度的提升,从而提高了单位面积的光合速率和有效穗数,最终提高了产量。在不改变种植密度的前提下,宽窄行处理有助于改善行间小气候,增加行间通风透光性,提高水稻对高温环境的耐性,从而提高产量。此外,适当降低行距和提高株距的R3处理提高...     

增温对不同土壤上冬小麦保护酶活性的影响

为探究全球气候变暖背景下冬小麦生长发育情况,通过全生育期增温,研究温度升高对冬小麦叶片保护酶活性和产量的影响。2021年11月,在南京信息工程大学农业气象试验站进行框栽试验,以常温为对照（CK）,以开放式增温装置模拟大气增温1.5℃（eT）条件,以在南移的黑龙江黑土、北移的海南砖红壤和江苏南京黄棕壤上生长的冬小麦为研究材料,以成熟期小麦株高、单穗粒数、千粒质量等指标体现生长量的变化,以拔节期和开花期冬小麦叶片的叶绿素（SPAD）和丙二醛（MDA）含量,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性等指标表征保护酶系统的变化。结果表明：全生育期增温使生长在黄棕壤、黑土和砖红壤上的小麦叶绿素含量分别显著减少了9.51%、19.03%和4.60%,使开花期MDA含量分别显著增加了10.59%、14.83%和13.72%,说明增温通过影响光合作用和膜脂过氧化衰减了叶片功能使开花期叶片SOD、POD和CAT活性显著升高,这表明冬小麦叶片在增温条件下仍保持了较高的抗氧化能力。相关性分析表明,开花期MDA含量、POD活性与产量指标呈显著负相关（P<0.05）。此外,全生育期增温显著降低了生长在黄棕壤和黑土上冬小麦的株高、单穗粒数和千粒质量,最终导致产量分别减少33.86%和16.53%,然而黑土上生长的冬小麦各参数对增温的响应程度低于黄棕壤。增温导致砖红壤上生长的冬小麦千粒质量有所降低,但是最终产量未达到5%的显著差异。综合而言,增温能通过降低光合作用、提升膜脂过氧化水平导致冬小麦生长减缓,且这种减缓作用在黑龙江黑土冬小麦上的效应较弱,但对黄棕壤上的冬小麦影响较大。     

外加可溶性碳氮对不同热量带土壤N2O排放的影响

在室内条件下研究了外加可溶性碳、氮对不同热量带经长期施肥的3种农田土壤：黑土、潮褐土和红壤N2O排放的影响。结果表明,在单施氮肥和可溶性碳配施氮条件下,不同热量带土壤N2O排放量从高到低分别为潮褐土（0．868、3．07μg·g^-1）,红壤（0．511、0．731μg·g^-1）,黑土（0．221、0．294μg·g^-1）,且添加可溶性碳显著促进了土壤N2O排放量。在黑土、潮褐土和红壤长期不同施肥土壤中,单施氮肥和可溶性碳配施氮后N2O排放量均表现为化肥＋有机肥土壤〉化肥土壤〉无肥土壤,且与无肥土壤相比,红壤的化肥土壤N2O排放量增加254％,潮褐土化肥土壤增加49．5％,黑土化肥土壤增加1．74％,说明在有效积温越高的土壤上长期施肥对土壤N2O损失的贡献越大。研究结果还表明,外加可溶性碳、氮后,潮褐土铵态氮含量的减少幅度和硝态氮含量的增加幅度均显著高于黑土和红壤,说明潮褐土中氮素损失潜能大。     

长期施肥对不同热量带土壤供氮能力的影响

研究利用中国科学院海伦、栾城、鹰潭农业生态试验站长期定位试验,结合温室盆栽,研究了长期施肥对不同热量带土壤供氮能力的影响.为我国不同热量带下农田土壤的生产潜力,平衡施肥等提供理论依据.结果表明:长期不同施肥土壤全氮、碱解氮和矿质态氮含量的高低顺序均表现为:化肥+有机肥 > 化肥 > 无肥.长期施肥对红壤供氮能力的增加幅度最高,其次为潮褐土,最低为黑土,且长期施肥对土壤供氮能力的增加幅度与土壤所处热量带的有效积温呈显著正相关(P<0.05).在长期不同施肥的土壤上种植小麦后,施肥土壤的作物生物量显著高于不施肥土壤(P< 0.05),且作物生物量的变化规律与土壤氮素含量的变化规律大体一致,说明通过生物试验所得的生物量可作为评价土壤氮素肥力的生物学指标.     

缺磷胁迫对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响

采用砂培培养方法研究了缺磷胁迫对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响.结果表明:缺磷胁迫抑制了大豆根瘤的生长,表现为根瘤干重重下降,根瘤数量减少;缺磷胁迫显著降低了大豆的固氮能力,表现为根瘤吲氮酶活性和豆血红蛋白含量降低;缺磷胁迫降低了大豆的固氮量,固氮量随磷水平的增加而增加,随着生育时期的推进,固氮量表现为先增加后降低再增加的趋势,无磷(0μmol·L~(-1))与高磷(50 μmo·L~(-1))以及低磷(30μmol·L~(-1))与高磷处理间均达到了5%的显著差异.因此,缺磷胁迫抑制了大豆的结瘤固氮作用,使大豆的同氮效率降低.     

长期定量施肥对黑土呼吸的影响

通过盆栽模拟试验,用静态箱法采样,气相色谱测定样品CO2浓度,研究大豆出苗到开花期长期定量施肥土壤CO2排放速率的变化规律。结果表明,长期定量施肥大豆生长对土壤呼吸影响有明显的规律性,NPK+OM>NPK>NP>NK>CK;长期定量施肥对裸土呼吸速率影响较小,NPK+OM呼吸速率较大为53.8mgCm-2h-1,NP次之为50.7mgCm-2h-1,其它施肥影响不大,气温对裸土呼吸影响较大,而对种植大豆的土壤呼吸前期(出苗后9天)影响较大,生长后期(出苗9天以后)影响较小。裸土呼吸速率变化与气温变化趋势相似,种植大豆促进土壤呼吸增大。如果忽略大豆生长对土壤有机质分解的激发效应,大豆根际呼吸占总土壤呼吸的23%～56%。     

农田土壤有机碳固存的主要影响因子及其稳定机制

农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在陆地生态系统碳循环过程中发挥重要作用。明确影响农田土壤有机截获的主要因素及土壤固碳的稳定机制,有助于控制和加强农田土壤碳库的固碳潜力,以及正确评价农业生产对全球气候变化的影响。因此,本文综合论述了影响农田土壤碳含量的自然和人为因素,详细阐述了土壤碳固定的物理、化学和生物稳定机制。并总结了已有研究的不足,对今后土壤固碳研究中的热点问题进行了展望。认为从土壤微生物学角度出发,深入研究微生物在土壤有机碳循环中的作用机制,并将地上部和地下部生态系统联系起来探讨土壤碳素稳定性机制更具有重要的意义。     

大气CO2浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响

【目的】阐明大气CO₂浓度升高对黑土有机碳稳定性的影响,为黑土碳中和应对气候变化提供理论依据。【方法】以黑土为研究对象,依托中国科学院海伦农业生态试验站长期定位模拟气候变化开顶箱(OTC)试验平台,设2个处理,分别为对照处理(CK,CO₂浓度400μmol/mol)和CO₂浓度升高处理(eCO₂,CO₂浓度700μmol/mol),采用¹³C同位素示踪法,研究大气CO₂浓度升高对黑土及不同粒级团聚体有机碳稳定性的影响,并对土壤有机碳含量与更新率和半衰期进行相关分析。【结果】与CK相比,eCO₂处理使>0.25 mm粒级团聚体含量显著增加11.09%(P<0.05,下同),0.25～0.053 mm粒级团聚体含量显著减少23.85%,提升团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);大气CO₂浓度升高使>0.25 mm粒级团聚体有机碳显著增加11.61%,0.25～...     

基于耕作指数评价耕作措施对东北风沙土耕层土壤质量的影响

为准确评价构建风沙土合理耕层的土壤质量特征,采用聚类分析方法建立了东北风沙土耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用最小数据集的耕作指数(TI-MDS)定量评价了耕作措施对东北风沙土农田耕层土壤质量的影响,旨在为科学选择风沙土区耕作措施提供依据。试验始于2017年,在黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县第一粮种场,设化肥、秸秆还田和有机肥3种施肥模式,常规、旋耕、翻耕、深翻和超深翻5种耕作方式,共15个处理。测定了玉米收获期0～20 cm耕层土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量(CEC)、团聚体平均重量直径(MWD)、容重、硬度、含水量、田间持水量、孔隙度和渗透速率16项评价指标。结果表明,全量耕作指数(TI-TDS)与TI-MDS的相关系数r为0.928,Nash有效系数Ef为0.761,偏差系数Er为0.079,TI-MDS取值范围为0.26～0.85,与玉米产量呈显著正相关(r=0.767),故TI-MDS可作为定量评价土壤质量的指标。施有机肥处理土壤耕作指数达到Ⅱ级水平;秸秆还田耕作指数达到Ⅲ级水平;施化肥耕作指数达到Ⅲ级水平,这表明风沙土区施用有机肥是构建合理耕层有效培肥方式,秸秆还田对合理耕层构建效果不明显。翻耕施用有机肥耕作指数最大,为0.85,达到I级;深翻+秸秆还田和超深翻+化肥措施土壤质量严重下降,降为Ⅳ级。在风沙土区应用翻耕+有机肥措施是构建合理耕层的有效措施。