农业生态系统能量研究中工业能折算标准的可变性探讨

本文从明确农业生态系统边界入手,探讨工业辅助能的折算标准。认为农业生态系统应采用同一稳定的标准,而工业系统和包括工业系统在内的农业生态经济系统应采用可变标准。认为“我国东北也成了‘石油农业’”的观点是缺乏根据的。     

天水旱作农业区膜侧小麦不同施肥水平增产效应分析

通过不同施肥条件对膜侧小麦水分利用、农艺性状、增产效应、经济效益等方面分析,研究干旱地区膜侧小麦的施肥问题。结果表明:施肥可以提高水分利用率1.1~3.1 kg/(mm.hm2),促进小麦生长发育;不同施肥水平对小麦的增产效应不同:低肥、中肥、高肥3种施肥水平分别比不施肥的对照增产731.5 kg/hm2,1461.0kg/hm2和1 648.5 kg/hm2,增产率分别为25.5%、50.9%和57.4%;经济效益以中肥水平(折合施纯N118.1kg/hm2,P2O594.5 kg/hm2和K2O 60.0 kg/hm2)最高,产值可达2 045.4元/hm2,产投比为2.7∶1。因此,在低、中、高3个施肥水平中,中等施肥最为有效、合理,有利于增产增收。     

基于猪粪水热炭化的生物炭性能及残液成分分析

为系统研究不同炭化温度条件下猪粪水热炭化规律,本研究以猪粪和发酵猪粪为供试材料,采用水热炭化工艺在系列温度条件下（180、240℃和300℃）制备生物炭,对其元素含量、热稳定性、孔隙结构、表面官能团等理化性质进行表征,并对水热炭化残液进行成分分析。结果表明,猪粪生物炭和发酵猪粪生物炭均具有发达的孔隙结构、丰富的表面官能团等优良特性,其H/C原子比和热失重率均随炭化温度升高而减小,表明热化学稳定性随炭化温度升高而增强。水热炭化残液的成分主要包括有机酸、醇、酯、醛、吡嗪、苯酚等物质,较高炭化温度条件下残液中化合物种类更丰富。与猪粪相比,发酵猪粪水热炭化残液的成分仍然以酚、烯、酮类物质为主,但呋喃、吡啶、吡嗪类毒性化合物消失。研究表明,发酵猪粪在300℃条件下水热炭化的残液用作液态肥料的安全性更高,在资源化利用方面更具优势。     

稻-麦轮作体系中有机氮与无机氮的去向研究

【目的】在中国多熟制农作生态系统条件下,农田中氮素的低有效度是阻碍作物高产和导致环境问题的重要因素。本项研究旨在跟踪稻麦轮作体系中化学氮肥与有机作物残茬(专指作物地上部秸秆)的氮素去向,为农田氮素的可持续管理提供理论依据。【方法】采用随机区组设计的田间多重复小区内设置15N同位素示踪微区的连续跟踪试验的方法。【结果】在施用化学氮肥的基础上无论作物残茬是取出还是还田,肥料对作物吸氮的贡献率为17.17%(16.55%—17.79%),而施用作物残茬的相应值为12.01%,即作物吸氮有82.83%或87.99%来源于土壤氮库。化学氮肥和作物残茬的作物氮素回收显示截然不同的模式:作物对化肥氮的回收呈现一次性特征,即施肥后第1季的氮回收量占到总回收氮量的92.04%,与之相应单施作物残茬区的第1季作物15N回收率为总回收率的38.03%。表明化肥氮绝大部分在第1季为作物回收,作物残茬氮则有较长的后效;第1季结束时,化学氮肥区和作物残茬区的土壤15N残留率分别为33.46%(两种残茬管理方式的平均值)和85.64%。残茬氮的土壤残留远远高于化肥氮的残留率;在第6季(化学氮肥区)或第5季(作物残茬区)结束时,化肥区与残茬区的作物+土壤的总15N回收率有显著差异(分别为64.38%和79.11%),而在施用化学氮肥的基础上加入或不加作物残茬对肥料氮的作物+土壤回收率则影响很小。【结论】化学肥料氮与作物残茬氮相比,前者对作物吸氮而言更为快速有效。而与之相反,作物残茬氮则对提高土壤供氮能力有更多贡献,因为作物残茬氮进入土壤有机质库的量高于化肥氮。为此,在农业生产中应实行化学氮肥与有机氮源的合理配合使用。     

不同土壤改良措施对冷浸田温室气体排放的影响

以临安山区典型的冷浸田为试验对象,通过开展田间水稻种植试验,探究生石灰、水稻秸秆和竹质生物炭对冷浸田温室气体(GHG)排放、作物产量和土壤理化性质的影响,旨在为改良冷浸田,实现水稻高产的同时,通过相关措施为实现稻田温室气体减排提供理论依据和技术支撑。结果表明,不同土壤改良处理对水稻产量和土壤肥力都有所提高,其中秸秆还田处理增产效果最显著,产量高达7 728.25 kg·hm-2,而施用生物炭对土壤中全氮、有效磷和速效钾含量的提高效果最明显,增幅分别为15.1%、49.0%和22.1%。与常规施肥处理相比,生石灰处理CH4累积排放量提高了21.9%,而生物炭处理CH4累积排放量降低了33.3%。试验各处理氧化亚氮排放通量和累积排放量都较低,其原因可能是各处理稻田土壤一直处于冷水浸润状态,施用生石灰提高了冷浸田土温,激发了微生物的活动,从而导致CH4大量排放,而施用生物炭改善了稻田土壤通气状况,增强甲烷氧化菌活性,进而导致CH4排放量降低。     

半干旱区四种典型豆科牧草群落生理生态的分异研究

在黄土高原半干旱地区,植物种群生态的改善是植被建设与生态修复的关键。通过人工植被调查,比较了四种豆科牧草的种群生长的生态差异,初步探讨了牧草生产力与种群生态的可能耦合网络机制。结果表明:基于四种豆科牧草种群的土壤水分含量和垂直下降分布规律,发现沙打旺与苜蓿为高生产力型,红豆草与胡枝子为低生产力型,这可能与它们水分利用状况和豆科牧草本身的固氮或氮沉积的氮汇与源转化调节有关。苜蓿植株生物量表现较高,与其多年生庞大根系充分吸收土壤深层水分有关,反映了根冠生长与土壤条件的耦合是导致遗传特性响应差异的重要原因,因此调整植物根冠关系以增强植物的抗旱适应能力理论上是可行的。相关分析发现生产力、根系生物量、土壤环境(水分和层次)为网络耦联相关,特别是90-100cm的土壤空间水分与根冠比成正相关,这可能说明这个层次(根系的浅层集中分布区)为土壤水库与土壤干层相转变的阈值界面。因此从干旱胁迫条件下建立的适应性生存对策上考虑,苜蓿适宜在干旱立地推广应用,不仅具水土保持功效,而且植被生产力高,应为黄土高原生态恢复和生态建设的重要参考物种。