生物炭施用对农业生产与环境效应影响研究进展分析

生物炭(Biochar)因其特殊性质而被广泛应用在土壤改良和固碳减排等方面,因潜力很大,备受国内外学者的关注。然而,生物炭性质不仅因生物质制备材料来源不同而有所差异,还受到热解温度和工艺的影响。同时,生物炭性质和土壤条件差异也在较大程度上影响其改良土壤效果和固碳减排成效。综述近年来国内外有关生物炭在农田水土环境及固碳减排影响的研究进展,总结了生物炭在农业领域、固碳减排及盐碱地改良等方面的研究成果,分析了现存问题,并对生物炭在农业相关领域的研究应用进行了探讨,旨在为广泛应用生物炭技术提供借鉴和参考。     

微咸水滴灌条件下沙穴种植的土壤水盐二维空间分布规律

河套灌区重度盐碱土具有结构性差、导水率低的特点,且该地区淡水资源短缺,为提高土壤水入渗性能,合理开发利用微咸水资源,可在滴头下方设置沙穴并利用微咸水灌溉。为探明不同矿化度微咸水滴灌的沙穴种植条件下二维土壤水盐分布规律,采用室内50 cm×50 cm二维土槽模拟试验,设置蒸馏水(0 g/L),2.0,3.0,4.0 g/L 4种不同矿化度处理,试验历时100 h。结果表明:在深度5 cm距滴头两侧15~20 cm及滴头下方25 cm的盐碱土处,土壤含水量较高,沙土土壤含水率随着矿化度的增加而增加,盐碱土土壤含水率随着矿化度的增加呈现先增加后降低的趋势,采用3.0 g/L灌溉水滴灌时,盐碱土含水率最大(变异系数为7.64%),说明利用3.0 g/L微咸水灌溉可有效提高沙穴种植条件下土壤含水率;入渗100 h后盐分主要聚集在滴头下方25~30 cm处,沙穴结构试验中,灌溉水矿化度为4.0 g/L的情况下土壤平均电导率最大(变异系数为50.59%),水平方向盐分淋洗效果优于垂直方向,且灌溉水矿化度越低,淋洗效果越显著,蒸馏水处理脱盐率为13.99%,灌溉水矿化度为2.0,3.0,4.0 g/L时积盐率分别为7.93%,14.57%,30.05%,脱盐半径随矿化度的增大而减小,3.0 g/L与2.0 g/L积盐量差异不显著(P=0.460>0.05),与4.0 g/L处理下积盐量差异显著(P=0.024<0.05)。结合土壤水盐空间分布规律,利用3.0 g/L微咸水可提高盐碱土土壤含水率,控制沙穴种植结构土壤积盐量,提高根系层土壤保水性。     

基于GA-BP网络的西藏高海拔地区ET0预报

选择那曲县(海拔4 450 m)、改则县(海拔4 700 m)作为西藏高原气候典型地区,通过遗传-神经(GA-BP)网络训练,应用1983—2012年30年的数据建立GA-BP网络模型,采用前一年的气象资料预报当年的参考作物腾发量,当2010—2012年连续3年的预报值均满足设定的阈值下限时,输出预测结果,这样使得模型在保证了预报精确度的同时兼具预报稳定性。结果发现:经GA-BP网络确定的2010—2012年3年模型预报值与真实值间的线性关系明显,决定系数R~2分别达到0.8805、0.9363、0.9167,斜率接近于1;多年的模拟预报值与实际值之间的相对误差均处于0.1以下,小于设定的阈值下限。对于易获得气象资料的地区,研究成果可对高海拔地区未来月际间作物需水量的变化进行预判,进而为将来灌溉制度的制定提供依据;对于缺测气象资料的地区,通过本文建立的网络模型,结合气象条件类似的站点,可在大时间尺度下对该地区ET_0变化趋势进行模拟,同时对下年度灌溉制度的拟定提供指导。     

不同改良剂对盐碱地土壤微生物与加工番茄产量的影响

在田间试验区设置对照组（CK）、有机肥复配脱硫石膏（T1）、生物炭（T2）及脱硫石膏（T3）4个处理,分析不同改良剂对中度盐碱地表层20cm内土壤微生物数量、理化性质及加工番茄产量的影响,从而确定最适宜的改良剂。结果表明：各改良剂均能降低土壤电导率和pH值,提高土壤有机质、水解氮、速效磷、速效钾含量,并提高加工番茄产量,其中生物炭处理对加工番茄产量的影响最为显著,较对照处理增加了55.96%;各处理的土壤细菌和放线菌数量在整个生育期内均呈抛物线形变化,最大值均出现在开花着果-着果盛期,土壤真菌数量在全生育期呈下降趋势;施加生物炭、脱硫石膏、有机肥复配脱硫石膏均可增加土壤细菌、放线菌、真菌数量,其中细菌和放线菌数量均以生物炭处理的增幅最大,较对照组分别增加了1.6～7.8倍和2.0～6.1倍;土壤耕层细菌、放线菌数量均与土壤pH值和电导率呈负相关,与土壤有机质、水解氮、速效磷、速效钾含量呈正相关,说明土壤微生物数量随土壤盐渍化程度的增加呈减少趋势,与大部分土壤养分之间具有很好的正相关性,且细菌和放线菌数量多的土壤,其土壤理化性质较好,作物产量也较高,因此可以将土壤细菌和放线菌数量作为评价土壤健康状况的重要生物指标。综上所述,生物炭处理（T2,22.5t/hm2）最有利于降低中度盐碱地土壤电导率和pH值,促进土壤微生物的生长繁殖,提高土壤养分及加工番茄的产量。     

水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究进展及展望

提高盐渍化土壤农业生产力已成为边际土壤地力提升的重要组成部分及途径,研究盐分胁迫对根系吸水的影响及其根系吸水模型的建立是该方面的重要研究内容之一。首先介绍了作物根系吸水模型的研究进展,在此基础上,对目前国内外常用的水盐胁迫条件下作物根系吸水模型及其相关研究作了综述,指出由静态向动态方向发展、突出水分胁迫与盐分胁迫对根系吸水耦合、体现作物根系吸水特征空间差异是水盐胁迫条件下作物根系吸水模型研究的重点。     

不同灌排模式下盐渍化土壤盐分及离子迁移规律及均衡分析

为探明盐渍化灌区不同灌排模式下土壤盐分及离子迁移及聚集规律,于2021年5—10月在巴彦淖尔市五原县盐碱化耕地改良示范区分别对“滴灌+明沟排水”与“黄灌+暗管排水”模式下农田进行土壤水盐监测与灌排水量监测,分析不同灌排模式下农田土壤盐分迁移分布规律,利用均衡分析探讨土壤盐分和盐分离子积盐及脱盐特征,为灌区的节水规划及盐渍化防治提供科学依据。结果表明：不同灌排模式下农田土壤均处于脱盐状态,黄灌与暗管排水模式下土壤脱盐效果相对较好,脱盐率为37.73%;滴灌与明沟排水条件下农田中出现HCO₃^-累积,积累量为0.3 t,黄灌与暗管排水模式下农田中出现Ca²⁺与Mg²⁺的累积,积累量分别为2.962 4,0.577 4 t。滴灌与明沟排水模式下整个生育期内,0—40 cm土层处于脱盐状态,40—80 cm土层出现盐分积累现象,黄灌与暗管排水模式下整个生育期0—100 cm土层处于脱盐状态。不同灌排模式下地下水埋深变化趋势相同,黄灌与暗管排水模式下地下水埋深较低,滴灌与明沟排水模式下土壤积盐与地下水质整体呈负...     

内蒙古不同气候区域参考作物腾发量估算模型适用性分析

本研究基于内蒙古自治区50个站点1951—2013年的气象资料,对文献中已有的33个参考作物腾发量(ET0)模型进行详细的统计分析,采用10个统计指标对ET0估算模型的性能进行评价,并引入全球绩效指标(GPI)来对模型进行排名.结果表明,在特干旱和干旱地区,基于质量转换(Mass transfer-based,MTB)...     

河南省猪殃殃对苯磺隆的抗性检测

为了明确河南省猪殃殃对苯磺隆的抗性水平及分布现状,通过温室整株生物测定法,测定了河南省境内36个猪殃殃种群对苯磺隆的敏感性。结果表明,河南省大部分猪殃殃种群已经对苯磺隆产生了不同程度的抗性,所测样品中,高抗种群3个,中抗种群9个,低抗种群13个,共25个,占总采样数的69.44%;敏感种群11个,占30.56%。说明苯磺隆在河南多地存在高抗性风险,同类乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂需科学施用。     

絮凝黄河泥沙复配生物炭对盐碱土水盐运移及水力特征参数影响

通过室内环刀试验,研究絮凝黄河泥沙复配生物炭对盐碱土水盐运移及水力特征参数的影响。将生物炭和絮凝黄河泥沙按4∶6质量比混合成土壤改良剂,再将复配后的土壤改良剂按0,1%,2%,3%,6%,10%混合到盐碱土中。结果表明:(1)随着土壤改良剂添加量的增加,土壤孔隙度及水分含量不断增大,10%添加量下的土壤孔隙度和水分含量较未添加改良剂的处理平均增加了12%;(2)土壤饱和导水率在3%的添加量下最大,较未添加处理增大68.9%;(3)土壤改良剂添加量越大水分扩散的越慢,土壤pH越大,降低盐分的效果越不明显,试验发现3%添加量下土壤盐分降低的较为明显,17 cm以上盐分降低量达到30%~50%,但土壤pH增大不明显,仅增大4%左右,波尔兹曼参数λ增加31.5%,水分扩散速率较快。综合考虑,3%添加量处理可以较为有效地提高土壤孔隙度、土壤水分含量、饱和导水率、水分扩散率,并降低土壤表层盐分。     

暗管农田不同类型肥料对向日葵生长及土壤氮素分布的影响

为了探明暗管排水条件下不同肥料对作物生长和土壤氮素环境的影响,明确盐渍化暗管排水农田合理的施肥模式,采用田间试验,设置普通尿素（CK）、控释肥（CF）和有机硅水溶性缓释肥（OF）3个处理,在保证施纯氮量均为225 kg·hm^-2的情况下,对各处理向日葵生育期间的生长状况、产量和氮肥利用效率,以及土壤、排水中的氮素含量进行分析。结果表明：与CK相比,CF和OF处理均可提高向日葵各生育期株高、叶面积指数、光合速率及产量。其中,CF增产效果最为显著,两年内较OF、CK分别提高了14.07%和40.54%。此外,CF处理有利于0~40 cm土层土壤氮素的持续有效供应,可增加植株氮素积累量、氮肥偏生产力和氮收获指数,更好地促进作物对养分的吸收利用。与CK、OF相比,CF可有效减少向日葵收获后期0~160 cm土层NO₃^--N残留量,降幅分别为14.92%和7.87%。两年试验中各处理之间的暗管排水量、排盐量较接近,但NO₃^--N及NH₄⁺-N流失量差异明显,其中OF、CK处理下的NO₃^--N流失量分别是CF的1.25、1.50倍,NH₄⁺-N流失量分别是CF的1.22、1.95倍。研究表明,控释肥可以更好地促进作物对养分的吸收利用,提高氮肥利用率,显著增加作物产量,同时还可以降低土壤中氮素的深层淋洗,减少氮素流失量,是暗管排水条件下较为适宜的肥料品种。