猪粪干、湿法厌氧发酵过程中碳、氮的流失

试验以新鲜猪粪为发酵原料,研究湿法和干法两种不同厌氧发酵过程的碳、氮排放量。湿发酵和干发酵组发酵料液的总固体(TS)含量分别为8%和20%,发酵液pH为6.8~7.4,发酵温度为35℃,体积为1.2 L,周期为21 d。试验期间每天测产气量,每4天取发酵样,测其全氮含量和TS降解率。结果表明,湿法和干法发酵组的CH4总产气量分别为9114 mL和12537 mL;CO2的总产气量分别为251.90 mmol和343.67 mmol;TS降解率分别为52.5%和29%。湿发酵的碳流失率和全氮流失率极显著高于干发酵(P<0.05)。     

基于涡度相关法的中国草地生态系统碳通量研究进展

草地生态系统碳循环研究是全球碳循环研究的热点,涡度相关法使草地生态系统碳通量的长期和连续观测成为可能。本研究介绍了以涡度相关法为手段的中国草地生态系统碳通量的研究进展,重点阐述了中国草地生态系统碳通量在不同时间尺度上的变化特征,同时概括了不同的环境因子对草地生态系统碳通量控制机理方面的研究成果,并在此基础上对今后中国草地生态系统碳通量研究提出了建议。     

不同草地利用方式对土壤有机碳、全氮和全磷的影响

以青海省共和县塔拉滩封育芨芨草(Achnatherum splendens)草原、过牧芨芨草草原、取土坑、人工草地和农田为研究对象,对不同利用方式及不同深度下土壤有机碳、全氮、全磷含量进行了分析研究。结果表明:0～10cm和10～20cm土层土壤有机碳含量顺序均为封育芨芨草草原>退化过牧芨芨草草原>取土坑>农田>人工草地,说明退化和开垦均导致表层土壤有机碳含量的下降。在同一土层内,农田和人工草地(退耕地)的有机碳含量差异不显著(P>0.05)。在0～10,10～20和20～40cm的3个土层,农田的全氮含量最高,人工草地次之,主要是由于人为施加氮肥和翻压枯草等因素造成,取土坑的全氮含量最低;同时,0～40cm的土层,封育芨芨草草原的土壤全氮含量高于退化过牧芨芨草草原,40～80cm的土层,封育芨芨草草原的土壤全氮含量低于退化过牧芨芨草草原,说明封育使土壤上层的全氮含量增加,而草原退化导致氮向下层转移。全磷含量的变化规律与全氮相似。各草地的有机碳、全氮和全磷含量随土壤深度增加而下降。     

青海省森林林下草本层化学计量特征及其碳储量

为阐明青海省森林生态系统林下草本层化学计量特征和碳密度分布格局,基于2011年青海森林资源野外样方调查和室内分析,评估了青海省7个优势种(白桦、白杨、红桦、青杄、山杨、圆柏、云杉)林下草本层的化学计量特征(C、N、P;C∶N、C∶P、N∶P)以及碳密度的差异。同时,估算了青海省7个优势种林下草本层碳储量大小。结果表明,草本层地上碳含量圆柏林[(419.9±1.44) g·kg^-1]显著高于其他林型,但是地下碳含量[(364.6±8.33) g·kg^-1]显著低于其他林型;氮含量均表现出圆柏和云杉林显著高于其他林型;磷含量在不同林型间差异不显著。圆柏林和云杉林林下草本层C∶N、C∶P显著低于其他林型,而N∶P显著高于其他林型。此外,林下草本层地上和地下生物量、碳密度均表现出圆柏林显著高于其他林型。根据青海省7种优势树种化学计量特征与碳密度的相关性分析,发现草本层碳密度与其化学计量特征有相关性,可以根据碳含量推算碳密度。将海拔作为环境因子考虑,发现圆柏和云杉林下草本层碳密度分布于较高海拔,其他树种则分布于较低海拔。因此,理解养分元素在草本层“地上-地下部分”之间的生态化学计量特征,以及估算草本层的碳储量,对于揭示青海省森林生态系统的养分状况和生物化学循环过程极为重要。     

光周期与氮肥互作对华农1号青饲玉米碳氮代谢相关酶的影响

于2005年3-7月,采用盆栽试验,设置3个不同光照长度处理和氮素水平,研究了不同光照时数及氮素水平对远缘玉米杂交种华农1号青饲玉米碳氮代谢相关酶活性的影响.结果表明,在苗期,16 h光照处理下植株叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶和硝酸还原酶等酶的活性显著低于13和10 h光照处理;至抽雄期和收获期,13和10 h处理下植株叶片各种酶的活性下降速率较快,而16 h处理下酶活性下降缓慢且显著高于13和10 h处理.在抽雄期或收获期,16 h处理下叶片各种酶的活性均随施氮量的增加而增加,但在13和10 h处理下均有几种酶的活性在高氮素水平下出现下降的趋势.总的看来,在16 h光照处理下,植株苗期碳氮代谢相对较弱,到中后期代谢能力明显提高,且耐高氮能力也较强,收获期植株叶片酶的活性显著高于13和10 h处理.     

黑河上游冰沟流域3种林地土壤有机碳分布特征与土壤特性的关系

研究了青海省祁连县黑河上游冰沟流域3种林地的土壤有机碳分布特征与土壤特性的关系,以期为黑河上游冰沟流域水源涵养研究提供科学依据。结果表明,3种林地0-60mm土层有机碳密度表现为针叶林森林灌丛阔叶林,针叶林有机碳密度为7.18kg·m-2,是森林灌丛、阔叶林的1.24和1.58倍,针叶林、森林灌丛、阔叶林0-10mm土层有机碳密度分别为13.22、9.49和8.62kg·m-2,是剖面有机碳密度均值的1.84、1.63和1.89倍。3种林地0-60mm土层自然含水量、团聚体、全氮均值表现为针叶林森林灌丛阔叶林,而容重、物理性沙粒、pH均值表现为针叶林森林灌丛阔叶林。3种林地土壤有机碳含量与自然含水量、团聚体、全氮之间呈显著的正相关关系(P0.05),与容重、物理性沙粒、pH之间呈显著的负相关关系。     

不同施肥模式对玉米各器官碳氮累积和分配的影响

以长期定位试验为依托,选取:1)不施肥(CK);2)农民习惯施肥(FP);3)推荐施肥(OP);4)有机肥氮替代100%化肥氮(OM);5)有机肥氮替代50%化肥氮(MF)5个处理,研究不同施肥模式对玉米植株及各器官碳氮含量、碳氮分配比例及C/N的影响,为西南紫色土地区合理施肥、作物增产提供科学依据。结果表明,与FP处理相比,MF处理显著增加了玉米植株生物量,达26.2%。相比OM和OP处理,MF处理显著增加玉米苞叶和根茬中碳浓度,分别增加5.4、4.2 g·kg^-1和7.4、21.3 g·kg^-1,同时增加玉米苞叶、根茬、穗轴和籽粒中的碳储量,玉米茎秆和籽粒中的氮储量也有增加。此外,相比FP处理,MF处理能显著增加玉米整株的碳储量和氮储量,达29.1%和16.9%。等氮水平下,MF、OP处理均能增加玉米苞叶和籽粒中碳同化物的分配比例,MF处理玉米籽粒中氮素的分配比例较OP和OM处理分别增加1.7%和3.6%,同时MF处理能使玉米维持较高的C/N。综上,有机肥氮替代50%化肥氮能增加玉米植株的生物量,同时提高玉米对氮素的吸收和碳素的累积,增加玉米籽粒中碳同化物和氮素的分配比例,同时,有机肥氮替代50%化肥氮能使玉米植株维持较高的C/N,有利于产量的形成,该施肥方式不仅能够促进氮素的高效利用,减少化肥的投入,还能够减少化肥损失,降低氮素损失引发的环境风险。     

不同轮作序列对旱地胡麻土壤有机碳稳定性的影响

为了探索陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻轮作序列对土壤碳库的影响,2012-2016年通过4年定位试验,以连作为对照,研究了不同胡麻频率下的轮作序列(F:休闲;PWFW:25%Flax、马铃薯-小麦-胡麻-小麦;WFWP:25%Flax、小麦-胡麻-小麦-马铃薯;FWPF:50%Flax、胡麻-小麦-马铃薯-胡麻;WPFF:50%Flax、小麦-马铃薯-胡麻-胡麻;FFFF:100%Flax、胡麻-胡麻-胡麻-胡麻)对土壤团聚体、总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、土壤微生物碳(MBC)和氮(MBN)的影响。结果表明,休闲、不同轮作序列和低胡麻频率显著增加了030 cm土层<0.25 mm粒级的土壤团聚体含量、TOC和POC含量,而随胡麻频率的增加三者的含量呈下降趋势。其中,25%Flax处理下土壤团聚体含量较播前和休闲处理分别显著增加了2.02%4.04%和9.56%11.73%;土壤有机碳(SOC)较连作显著增加5.95%7.48%。50%Flax处理下胡麻位置对土壤SOC影响显著,且轮作(FWPF)显著高于连作(WPFF)。060 cm土层土壤SOC含量表现为休闲>播前≈25%Flax>50%Flax>100%Flax。与连作相比,轮作显著提高了010 cm土层土壤TOC和POC含量,呈现表层富集现象。土壤POC含量表现为25%Flax≈休闲>50%Flax>100%Flax。此外,轮作换茬显著增加了土壤MBC含量,且随着胡麻频率的增加,030 cm土层土壤MBC含量逐渐降低。与播前、休闲、轮作相比,连作显著降低土壤微生物碳氮比,50%Flax(WPFF)轮作序列和土层深度对土壤有机碳和微生物量的互作效应显著。综合来看,休闲可以显著改善土壤理化性状,25%胡麻频率的轮作序列利于保持土壤团聚体稳定性,增加土壤TOC、SOC和POC含量,而50%Flax轮作序列(WPFF)能够提高土壤微生物量和微生物碳氮比。表明25%胡麻频率的轮作序列均可维持土壤有机碳的稳定性,是旱地胡麻比较理想的轮作序列。     

保护性耕作对黄土高原玉米-小麦-大豆轮作系统产量及表层土壤碳管理指数的影响

在陇东黄土高原雨养农业区,以传统耕作(t)为对照,研究了3种保护性耕作:耕作+秸秆覆盖(ts)、免耕(nt)、免耕+秸秆覆盖(nts)对玉米-大豆-小麦轮作系统产量和土壤全氮、全碳、有机碳,易氧化有机碳及碳库管理指数的影响。结果表明,从2001至2007年,10茬作物的总产量在ts、nts处理下分别比t提高3.63和1.62 t/hm²,而nt处理则比t处理显著降低2.48 t/hm²。7年后,t、ts、nt和nts处理表层土壤全氮含量分别提高15.4%,30.2%, 16.2%和49.5%。总有机碳含量相应提高2.5%,18.7%,11.7%和74.0%,易氧化有机碳含量在ts,nt和nts处理下分别比t处理提高16.0%,16.2%和38.1%;土壤碳氮比在t、ts、nt和nts处理下较之7年前分别降低了11.41%,8.54%,3.91%和2.72%,ts、nt和nts处理下碳库管理指数分别比t处理提高12.6%,20.1%和46.6%,说明秸秆覆盖+免耕均有利于提高该轮作系统中土壤有机碳含量并改善碳库质量。     

祁连山东段不同退化高寒草甸土壤有机碳密度研究

于2008年在祁连山东段天祝地区选取轻度、中度和重度3个不同退化程度的高寒草地,以土壤有机碳密度为研究对象,探讨高寒草地在不同退化程度干扰下土壤有机碳密度的变化特征。结果表明:随着高寒草地退化程度的加重,土壤含水量降低,容重和pH值增大;土壤有机质和全氮有相似的变化趋势,中度与轻度或重度退化草地土壤有机质和全氮差异显著(P<0.05);土壤有机碳密度在0-10 cm土层显著高于其他土层(P<0.05),并随着土层加深有显著的垂直变化趋势;不同退化程度草地在0-30 cm土层总土壤有机碳密度表现为中度>轻度>重度退化草地。