以有机肥替代化肥可减少温带农田温室气体排放量(英文)

燃烧秸秆和过量使用化肥导致大量生物质能源浪费,进而削弱了农业生态系统固碳能力.为了保证农田生态系统的固碳潜力和粮食产量,本研究组在中国东部温带农村设计了一个生态农场,将玉米秸秆粉碎后饲养肉牛,然后将牛粪腐熟后施入冬小麦-夏玉米轮作农田中.设计了4种不同的有机肥和无机肥配施比例:100%有机肥、100%化肥、75%有机肥+25%化肥以及50%有机肥+50%化肥.根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)2006年的方法,计算了温室气体排放量.结果表明,用有机肥替代化肥可显著减少温带农田温室气体排放量.与此同时,施用有机肥还增加了土壤肥力,进而提高了小麦和玉米产量.有机肥全部替代化肥后,农田变为典型的碳库;而全部施用化肥,农田则为典型碳源.该研究可为提高农业生态系统应对气候变化提供科学依据.     

滴灌频率和施氮量对番茄生长及硝酸还原酶的影响

以番茄品种"时研"为试材,研究滴灌频率和施氮量对番茄生长及氮代谢相关酶的影响。试验灌水定额1800 m~3/hm~2,设立高频灌溉W_1(2 d 1次)和低频灌溉W_2(10d 1次)2个灌溉频率,N_1(施纯氮360 kg/hm~2)和N_2(施纯氮600 kg/hm~2)2个施氮水平。结果表明,在相同施氮条件下,高频(W_1)较田间经验常用的低频(W_2)相比,株高、茎粗、果实产量分别平均增加10.7%、25.8%、20.6%,W_1N_1生长指标显著高于其他处理(P0.05),产量达76840.05 kg/hm~2。适量施氮下,高频灌溉可促进番茄果实可溶性糖、有机酸、维生素C含量品质改善。叶片硝酸还原酶(NR)活性随生育进程呈双峰曲线变化,当灌溉频率一致时,N_1处理叶片的酶活性显著高于N_2。在座果期间,N_2比叶面积上升,随着氮肥的增加,番茄产量显著降低,建议新疆日光温室滴灌番茄施氮量为360 kg/hm~2,灌溉频率为2d 1次。     

测墒滴灌下不同氮肥水平对冬小麦光合特性及氮素转运的影响

采取裂区设计,探讨测墒滴灌下不同氮肥水平对冬小麦不同生育期光合特性与氮素积累转运的变化特征.其中,氮肥为主区,设3个水平(N_1:100 kg·hm~(-2),N_2:250 kg·hm~(-2),N_3:350 kg·hm~(-2));滴灌为副区,设3个水平(W_0:滴灌底墒水,W_1:滴灌底墒水+拔节水,W_2:滴灌底墒水+拔节水+开花水).结果表明:相同滴灌水平下,小麦最大光化学效率(F_v/F_m)在开花期达到最高,N_2处理高于N_1,N_3处理;小麦叶绿素含量全生育期均表现为N_2,N_3显著高于N_1处理;氮素总积累量、氮素籽粒积累量在N_2水平下最高.N_2W_2处理下营养器官氮素转运量、对籽粒的贡献率最高;相同氮肥处理下,氮素总积累量、氮素籽粒积累量以W_2水平最高,产量在N_2W_2最高,为6 684.71 kg·hm~(-2).综合籽粒产量、氮素积累与转运和光合特性来看,在本试验条件下,250 kg·hm~(-2)的施氮量、滴灌量为214.52 mm为最优的节水节氮、高产模式.     

稻鱼共作下不同有机肥对水稻养分吸收利用效率的影响

研究有机肥替代化学氮肥对稻鱼共作下水稻产量、养分吸收利用及土壤养分的影响,可为稻田化肥减量增效提供依据。田间试验设置常规水稻单作配施化肥(CK)、稻鱼共作配施化肥(CF)、稻鱼共作配施有机肥(OF)、稻鱼共作配施复合微生物肥(MF) 4个处理,分析了相同施氮量下不同有机肥处理稻鱼共作水稻产量、干物质量、养分吸收与利用效率以及土壤性质的差异。结果表明：(1)与CK相比,CF和OF处理的水稻籽粒产量分别减少2.53%和0.16%,MF处理增加11.23%,处理间差异不显著(P≥0.05);稻鱼共作下水稻氮收获指数显著提高,同时,水稻磷素和钾素的偏生产力、籽粒生产效率、干物质生产效率和收获指数均有不同程度提高,以MF处理的提升效果最好。(2)稻鱼共作下不同有机肥处理的水稻籽粒养分含量存在显著差异(P<0.05),氮、钾含量均为MF>OF,磷含量则相反。(3)不同处理间土壤pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量均无显著差异(P≥0.05)。综上,稻鱼共作模式下以有机肥或复合微生物肥全量替代化学氮肥均能稳定水稻产量、维持土壤肥力、提高肥料利用效率。     

秋闲期复种翻压绿肥对后茬作物春小麦产量、氮残留和N2O排放的影响

为探索适宜于青海高原春小麦的绿肥还田方式,本研究于2021—2022年进行田间试验,设置6个处理：常规施肥100%(F100)、70%(F70)、0%(F0),复种翻压绿肥配施化肥100%(F100+G)、70%(F70+G)、0%(F0+G),分析在不同处理下苗期、花期和收获期0～100 cm土层硝态氮和铵态氮的含量,以及春小麦整个生育期N₂O的排放特征和小麦产量。结果表明：在复种翻压绿肥处理下春小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量均显著提高(P<0.05),且F70+G处理的增产效果最佳,为6 025 kg/hm²;花期和成熟期硝态氮和铵态氮含量均表现为F70+G>F100+G>F70>F0+G>F100>F0。复种翻压绿肥配施化肥较单施化肥减少了农田N₂O的排放,其中F70+G处理的N₂O排放量较F70处理显著减少(P<0.05)。同时,F70+G处理的N₂O排放强度最低。因此,复种翻压绿肥配施70%化肥为青海高原春小麦最佳栽培方式。     

施肥模式对青海籽用油菜和青稞种植区土壤养分和微生物群落结构的影响

为优化青海农作物主产区肥料的施用，促进青海化肥农药减量增效技术的应用，本文设置不施肥(CK)、单施有机肥(M)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(M+NPK)处理，研究不同施肥模式对籽用油菜和青稞种植区土壤肥力和微生物群落结构的影响。结果表明：M+NPK处理显著提高青稞种植区土壤电导率、有机质、硝态氮和速效磷含量，但仅显著提高籽用油菜种植区土壤电导率。不同施肥模式对籽用油菜种植区土壤微生物量、真菌、放线菌数量影响不显著，M+NPK处理显著提高籽用油菜种植区土壤微生物Shannon多样性指数，最高达2.73。不同施肥模式对青稞种植区土壤微生物量影响显著，M处理较其他处理显著提高土壤总PLFAs,细菌PLFAs和放线菌PLFAs也显著增加。冗余分析结果表明，籽用油菜种植区土壤微生物群落组分的变化主要受土壤有机质、速效磷的影响，而青稞种植区土壤微生物群落组分的变化主要受土壤全氮和电导率的影响。因此，在当前施肥量下，青海籽用油菜种植区推荐采取有机肥配施化肥的模式，可提高其土壤微生物群落多样性；青稞种植区推荐采用单施有机肥和有机肥配施化肥模式，可提高土壤肥力和微生物数量。     

2000—2010年东北三省碳源汇时空动态遥感研究

植被净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)是估算区域上植被碳源、碳汇的重要指标.以东北三省为研究区,基于EOS/MODIS遥感资料,结合气象数据,对2000—2010年NEP的分布情况和时间变化特征进行分析,结果表明,2000—2010年我国东北三省大部分地区为碳汇区域,NEP值处于0~300 g C·m-2·a-1之间,碳源地主要集中在吉林省西北部和黑龙江省西南部地区;林地的碳汇能力最大,NEP均值为176.74 g C·m-2·a-1,其次为灌丛175.02 g C·m-2·a-1,农田、湿地、草地的碳汇能力依次减弱;11年间,东北三省约66.36%的地区NEP呈下降趋势,即过半数地区固碳能力都在减弱,固碳能力大幅增强的地区集中在辽宁省长白山西南段和西辽低山丘陵,NEP上升的斜率在5~15之间.结合年均温和年降水对逐年的东三省年平均NEP进行分析,结果显示,NEP与降水呈正相关关系,且相关性显著;NEP与温度呈负相关关系,但是相关性不够显著;NEP值受温度、降水的极值影响很明显.本文基于多时相遥感数据展开了区域尺度的碳源汇模拟,为遥感数据在此领域的应用和碳储蓄动态变化研究提供了理论依据和方法借鉴.     

水碳联合管理对稻田浅层土壤N2O浓度剖面分布规律的影响

为揭示不同水碳管理对稻田土壤N2O浓度产生的影响,将控制灌溉技术与秸秆还田、有机肥施用相结合,采用微电极技术,观测不同水碳管理模式下稻田土壤N2O浓度剖面分布特征。结果表明,施肥后1~6d内,控灌稻田土壤不同深度N2O浓度小于常灌稻田,施肥后第8天开始,控灌稻田土壤不同深度N2O浓度均显著大于常灌稻田（p<0.05）,且2种碳管理模式下规律基本一致;秸秆还田和有机肥施用对控灌稻田土壤浅层（0~1cm）N2O浓度无显著影响,但在较深处（1~3cm）,秸秆还田N2O浓度显著大于施用有机肥（p<0.05）,2种碳管理模式对常灌稻田N2O浓度的影响无明显规律;控灌模式配施有机肥N2O浓度小于其他模式,施加分蘖肥后,CM（控灌+有机肥管理）处理N2O浓度均值较CS（控灌+秸秆还田管理）、FM（常灌+有机肥管理）处理分别小35.1%和24.8%,差异显著（p<0.05）,CM处理略小于FS（常灌+秸秆还田管理）处理,施加穗肥后,CM处理N2O浓度均值较CS、FS、FM处理分别小45.5%、33.7%和18.8%,差异显著（p<0.05）。     

秸秆还田和施肥方式对绿洲棉田土壤酶活性的影响

采用裂区试验设计,通过测定棉花生长季不同时期土壤pH、微生物生物量碳(MBC)、土壤酶活性,探究施肥方式和秸秆还田对绿洲棉田土壤环境的影响。结果显示:0-20 cm土层土壤pH值低于20-40 cm,但0-20 cm土层的MBC和酶活性均显著高于20-40 cm,其中盛花期土层差异尤为明显。秸秆还田显著增加了MBC、脲酶和蔗糖酶活性。与不施肥相比,单施化肥、单施有机肥和二者混施均显著降低了pH值,增加了MBC和酶活性;而且所有时期,化肥-有机肥混施均有最大的MBC和酶活性。因此绿洲棉田采用氮磷钾化肥与有机肥混施,同时兼用秸秆还田措施,可使棉田土壤pH值降低,生物量碳、酶活性提高,土壤环境得到改善,从而有利于农田土壤的可持续利用。     

南方丘陵地区农田氮素渗漏特征研究

农田氮肥的淋失是氮素损失的重要途径之一.在南方丘陵地区选择4种土地利用类型中6个农田地块进行为期1年的氮素渗漏试验,结果表明:(1)不同的土地利用类型的硝氮浓度变化趋势为春季种植季节后逐渐升高,在7-8月份达到最高,然后呈逐渐下降的趋势,呈低-高-低的变化趋势.氨氮浓度与硝氮浓度的消长规律相似,但变化规律不如硝氮浓度明显,时有起伏.(2)土壤中氮素渗漏的基本形态是硝氮,农田氮素的渗漏主要发生在4-8月份.(3)施肥对氮素渗漏量的影响非常显著.施肥量和施肥种类的不同,导致不同土地利用类型浅层地下水的硝氮和氨氮浓度差异较大.施肥量越大,其渗漏量也越大.主要施用碳氨品种化肥的土地利用,其渗漏水中硝氮浓度相对较高,氨氮浓度比较低,而施粗制有机肥的土地利用氨氮浓度表现较高.(4)对地下水位较高的土地利用农田渗漏水中氨氮浓度相对较高.适当的化肥施用量可以减少氮素淋失.     

小麦秸秆还田对华北高产粮区碳截留的作用

根据公开发表的文献资料中的数据,从秸秆还田对土壤有机碳的增加、对生物量碳的增加和秸秆还田减少化学N、P、K肥料的使用可减排碳三个方面,定量研究了华北平原冬小麦-玉米轮作区秸秆还田对农田生态系统碳截留的作用。结果表明,在高产粮区,若小麦秸秆全部还田,可以增加土壤有机碳690 kg C.hm-1.year-1;增加生物量碳580 kg C.hm-1.year-1;因增加土壤N、P、K含量少施化肥减排碳40 kg C.hm-1.year-1;合计大约可以增加1310 kg C.hm-1.year-1的碳截留。     

主碳链长度对脂肪酸甲酯扩散火焰碳烟生成及其演变规律的影响

研究主碳链长度对于脂肪酸甲酯的同轴层流扩散火焰中碳烟的生成及其演变规律的影响.针对丁酸甲酯、辛酸甲酯及癸酸甲酯扩散火焰,采用激光诱导炽光法,结合热泳探针取样后的透射电子显微镜图像,分析火焰中碳烟体积分数的2维分布及碳烟颗粒的形貌特征.实验结果表明:随着主碳链长度的增加,脂肪酸甲酯扩散火焰的碳烟体积分数增大,碳烟的生成与积聚更为提前,表面生长速率更快;通过化学反应动力学模拟3种脂肪酸甲酯的热解氧化反应,验证了激光诱导炽光法的实验结果;随着主碳链长度的增加,脂肪酸甲酯的热解起始温度有所降低,C_2H_2、C_2H_4等中间物质的产生有所增加,多环芳香烃的生成速率更快;通过对苯环生成路径的敏感性分析可知,在丁酸甲酯热解中,第1个苯环的形成主要为C_4+C_2的生成路径,而辛酸甲酯、癸酸甲酯热解中苯的形成有C_4+C_2、C_3+C_3两种生成路径,且C_3+C_3生成路径占主导地位.     

有机肥对水稻锦优8号农艺性状及产质量的影响

为探究有机肥对水稻产质量的影响,以水稻品种锦优8号为试验材料,设置4个不同施肥处理,分别为T1:春果肥(有机肥)施160 kg/667 m2;T2:厌氧堆肥(有机肥)施200 kg/667 m2;T3:化肥施用量为(复合肥60 kg+尿素25 kg)/667 m2;T4:不施用任何肥料,作为对照.结果表明:(1)3种不...     

松嫩草地碳和水通量对全球变化的响应

全球变暖和氮格局的改变对生态系统碳通量的变化具有深远的影响,长期的模拟增温和氮沉降实验对预测21世纪全球气候变化下草地生态系统生产力和碳匮缺的响应有着至关重要的意义.在中国东北松嫩草地开展4年的增温和施氯实验,通过测定羊草草地光合特性,试图揭示全球变化对羊草草地的碳、水通量产生的影响.试验采用一个封闭的光合测定系统(LI-6400)测定草地的碳、水通量变化,通过计算CO2的变化量确定净生态系统CO2交换量.结果表明,增温降低了净生态系统CO2交换量(NEE),净生态系统生产力(GEP)和生态系统蒸腾作用(ET),升高了生态系统呼吸(ER)和水分利用效率(WUE);施氮处理刺激了NEE、ER、GEP和WUE;增温加施氮处理,氮素的添加缓解了因增温对生态系统产生的负效应.碳、水通量对全球变化的响应是通过改变生物群落中优势物种羊草的数量实现的,全球变化能在短期内迅速改变松嫩草地的碳通量.这些结果都有助于理解未来生态系统碳循环对全球气候变化的反馈.     

土地利用变化的碳排放机理及效应研究综述

就影响陆地生态系统碳储量的主要生态机制(CO2施肥效应、氮沉降增加、污染、全球气候变化、土地利用变化和土地管理),阐述了土地利用变化对陆地生态系统结构和功能产生的影响,以及对系统造成的碳储量变化.主要从土地利用变化和土地管理两方面对土地利用碳排放效应进行论述:森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低;农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用,能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集;森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性,导致土壤碳汇集速率差异极大;保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平.土地利用碳排放核算主要从陆地生态系统的植被碳和土壤碳入手,综述了目前国内外的研究进展.     

秸秆还田与施肥方式下淮河流域安徽段灰潮土氮素淋失特征

为揭示农田灰潮土的氮素淋失特征,采用室内试验槽土壤淋溶试验,设无秸秆+不施肥(CK)、无秸秆+常规施肥(SF)、秸秆破碎填埋10 cm+常规施肥(JGF)、秸秆原状覆盖+不施肥(JG0)、秸秆破碎填埋10 cm+不施肥(JG10)、秸秆破碎填埋20 cm+不施肥(JG20)6种处理,综合研究坡度为5°时不同施肥方式及不同秸秆还田方式下总氮(TN)、总溶解性氮(TDN)、硝态氮(NO■-N)和铵态氮(NH■-N)的淋失特征。结果表明：不同处理下各形态氮素累积淋失量均在前期最大,秸秆配施化肥较单施化肥能够降低NO■-N及NH■-N淋失比例,减少土壤氮素的淋失。秸秆还田可抑制氮素淋失,且抑制效果表现为JG10> JG20> JG0。JG10能有效抑制TN及NH■-N的淋失率,JG20能有效抑制TDN及NO■-N的淋失率。氮素大部分以溶解态无机氮淋失,秸秆填埋越深,溶解性无机氮淋失量越小。研究结果对减少农田灰潮土氮素淋失量及控制农业非点源污染具有实际意义。     

不同水氮处理对滴灌春小麦氮素积累转运及产量的影响

为了明确施氮量和灌溉量对小麦花后干物质、氮素积累与转运的影响及其与产量关系,本研究在大田滴灌条件下,研究了常规灌溉Wc和适度亏缺灌溉W1、W2、W3,Wc灌水量5250 m3/hm2,W1、W2、W3总灌水量均为4575m3/hm2和施氮量,常规施氮N20(300 kg/hm2)、氮肥后移N16a (240 kg/hm2)、氮肥前移N16b(240 kg/hm2)、不施氮N0(0 kg/hm2),对春小麦开花前后的干物质积累和氮素积累、转运及产量的影响。结果表明:小麦干物质的积累量理论值以适度水分亏缺下氮肥前移N16b积累的干物质量理论值高于氮肥后移N16a。氮素积累量在4个灌溉水平下以适度亏缺灌溉的W1水平最大,施氮量为0-300 kg/hm2范围内氮素累积量随施氮量的增加而增加;氮素转运量和贡献率以茎鞘为最大,叶片次之,颖轴最小,水分和施氮量的增加有助于氮素的转运。适度亏缺W1水平下N16b施氮处理的小麦籽粒产量与N20差异不显著;相同施氮量下,W1水平N16b处理的氮肥生产效率达到33.38%,显著高于N16a、N20,N16b的氮肥农学利用率为17.66%,显著高于N16a、N20。综上结果表明:W1N16b处理既保证了小麦的产量与品质,又减少了水氮资源的投入,提高了经济效益且保护了生态环境,因此W1N16b为本实验下的最优水氮耦合模式。     

太湖地区水稻节水灌溉与氮素淋失

通过田间试验探讨有效的农田氮素水体污染防治途径。研究表明,节水灌溉（湿润灌溉）情况下渗漏水中总氮浓度、氮素渗漏量、氮素渗漏损失代价均随着施氮量的增加而增加,渗漏水中3种形态的氮素（硝态氮、铵态氮和有机氮）以硝态氮为主,铵态氮和有机氮占的比例较低;和常规灌溉相比,相同施氮处理（264.75kg/hm^2)采用节水灌溉时稻谷增产4.1%,氮肥当季利用率提高3%、氮素渗漏量下降8.9kg/hm^2,水稻节水灌溉是当前降低太湖地区水体氮素污染行之有效的重要措施之一。     

樟子松人工林细根生产、周转和碳归还对施氮的响应

在河北塞罕坝樟子松林, 设置对照样方、低氮(20 kgN/(hm²·a))、中氮(50 kgN/(hm²·a))和高氮(100 kgN/(hm²·a))添加4种处理, 分0~10, 10~20和20~30 cm共3个土层, 系统地研究细根生产、周转、碳归还以及细根生产力(NPPfr)占生态系统净初级生产力(NPP)的比例对不同程度氮可获得性的响应, 结论如下: 1) 细根生产力在低氮下增大, 高氮下降低; 细根生产力占NPP的比例则相反, 在低氮下降低, 中氮下升高; 2) 随氮浓度增大, 细根生物量逐渐降低, 细根周转率增大, 细根碳归还先升(低、中氮)后降(高氮); 3) 施氮对细根生产力的影响随土壤深度的加深无显著变化, 施氮对细根周转率的影响在不同深度间则差异显著; 4) 结构方程模型表明, 氮添加通过对土壤碳氮含量、pH的影响而改变细根生产力, 通过对细根碳氮含量的影响改变细根周转率。     

微正压、流动氩气下碳热还原法制备碳氧化铝的研究

研究了1 300～1 500℃、微正压+15 kPa、0.1 L/min流动氩气下,碳热还原法制备碳氧化铝.结果表明,以α-氧化铝和石墨为原料,1 400℃时开始生成Al_4O_4C,1 500℃时Al_4O_4C的含量反而降低,合成温度升高可能导致Al_4O_4C分解;以α-氧化铝、铝和石墨为原料,1 300℃时开始生成Al_4O_4C,Al粉的添加显著降低了Al_4O_4C的形成温度.1 500℃、60 min时,配比为n(α-Al_2O_3):n(Al):n(C)=4:4:3,Al_2O_3几乎完全反应,以Al_4O_4C为主要相,存在少量Al_4C_3;配比达到n(α-Al_2O_3):n(Al):n(C)=1:4:3时,Al_4O_4C消失,以Al_4C_3为主;原料中Al配比升高,Al_2O_3配比降低,产物中Al_4C_3含量增加.制备碳氧化铝的最佳条件是原料配比为n(α-Al_2O_3):n(Al):n(C)=4:4:3,合成温度1 500℃,保温时间90 min时,Al_4C_3消失,形成了含少量Al_2O_3的Al_4O_4C材料.不同原料配比下形成的碳氧化铝均以Al_4O_4C为主,未发现Al_2OC.