不同施肥模式对华北平原小麦-玉米轮作体系产量及土壤硝态氮的影响

为了探索培育高产粮田的施肥模式,实现氮肥资源的高效利用与环境效益,以华北平原的小麦（Triticum aestivum）-玉米（Zea mays L.）轮作体系作为研究对象,通过2007─2011年4个轮作季,探讨不同的施肥模式对作物产量和土壤硝态氮的影响。试验以处理A（当地传统管理）作为对照,从测土确定施肥量、按作物生长发育明确施肥时期、合理分配各时期的养分配比及增施有机肥等方面改变传统施肥模式,设置3种高产施肥培育模式,分别为处理B（现有高产田推荐管理）、处理C（高肥料投入管理）和处理D（水肥高效管理）,进行田间小区试验。4个轮作季的总产量以处理D为最高,达75430 kg·hm-2,其次是处理C为75166 kg·hm-2,当地传统的产量最低。冬小麦季的吸氮量为处理C和D显著高于A处理,分别高出444.78 kg·hm-2和310.20 kg·hm-2,但与处理B无显著差异;处理D在夏玉米季的吸氮量为776.75 kg·hm-2,显著高于处理A。处理B的氮肥偏生产力值最高为38.21,处理D为36.71,处理A和C均为28.33。各处理经过4个轮作季后,土壤硝态氮均在120-160 cm出现累积峰,A、B、C和D的硝态氮峰值分别为58.65、28.98、105.89、45.29 mg·kg-1。在0-100cm土层,处理B的硝态氮累积量达到144.22 kg·hm-2,显著高于处理A、C、D;所有处理在100-200 cm土层均出现较高的硝态氮累积,处理C高达1021.19 kg·hm-2;0-400 cm的土壤硝态氮累积量分别为724.27、711-92、1324.30、730.70 kg·hm-2。处理A、B、C、D在耕层土壤氮素的表观损失分别为1298.95、653.18、1236.39和718.43 kg·hm-2,处理B、D显著低于处理A、C,D和B间差异不显著。因此,处理D是培育高产的理想施肥模式,合理的施肥量、科学的施肥时期以及有机无机的合理配比是达到高产、提高肥效和环境友好的关键。     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

不同轮作制度下施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响

为探讨不同轮作制度下长期施肥对冬小麦Triticum aestivum L.田间杂草及小麦生长的影响,我们在三个长期田间肥效试验定位点,研究3种轮作制度下(冬小麦-大豆Glycine max (L.) Merr.(WS)、冬小麦-夏玉米Zea Mays L.(WM)、冬小麦-中稻Oryza sativa(WR))长期不同施肥模式对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响.研究表明,在3种轮作制度下,平衡施加N、P、K肥或者NPK肥配施有机肥均可以显著降低冬小麦田杂草密度、地上生物量和田间光照透过率,促进冬小麦生长,并提高冬小麦产量和地上生物量;而且在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作的冬小麦田中平衡施加N、P和K肥可以在控制杂草密度的同时保持一个较均一的杂草群落.3种轮作制度下各指标相对值比较发现,3种轮作制度改变施肥对冬小麦田间光照透过率影响程度的顺序与3种轮作制度改变冬小麦田中施肥对杂草密度和地上生物量影响程度的顺序相同;另外,在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作制度下杂草密度与冬小麦田间光照透过率之间的相关系数也很高(R≥0.7906),说明施肥对冬小麦田间光照透过率的改变可能是施肥影响冬小麦田间杂草群落的主要途径之一.轮作制度改变冬小麦田中施肥对优势杂草种类数和杂草生物多样性影响的程度差别不大,这可能是因为轮作改变施肥对田间杂草的影响并没有达到引起田间杂草物种消亡的程度.结果表明,在3种轮作制度中施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响虽有差异,但都显示出施肥在抑制田间杂草发生、维持杂草生物多样性和提高作物产量上的作用.     

三棱钻杆粉体负载扭矩计算模型研究

为了实现三棱钻杆转动过程的定量化计算,在分析了三棱钻杆排粉机理的基础上,提出了基本假设,建立了扭矩基本物理模型,并阐述了物理模型的求解过程,得到了基本参数的解析解。在此基础上,对相关参数的求取方法以及最小扭矩问题进行了分析讨论,求得了钻孔内煤粉密度ρ的解析解以及降低钻杆整体扭矩的方法,提出了实际应用环节测定临界转速w界的实验方法,并得到了提高钻孔长度的理论方法。     

正交与斜交旋转主成分分析法在气象因子影响细颗粒物研究中的应用

基于cost733模型及大量再分析资料、观测资料,对2013—2019年冬季海平面气压及近地面风场进行正交和斜交旋转主成分分析,讨论这两种分型方法及不同分型数量下我国天气形势、降水及细颗粒物（PM_2.5）的差异.结果表明,斜交旋转主成分分析法相比于正交方法,划分的天气形势更具代表性,其中,划分为4类天气形势最具代表性,即西伯利亚冷高压影响范围最广、出现频率最高的Type1;西伯利亚冷高压强度最弱、出现频率最低、重度污染站点比例最大、污染最重的Type2;京津冀等地容易出现锋面天气、降水强度最大、清洁站点比例最大、污染最轻的Type3;受东北部深厚冷低压影响、重污染较少的Type 4.     

地膜覆盖对稻-油轮作农田温室气体排放的影响

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内的稻-油轮作为研究对象,采用静态箱/气相色谱法,对覆膜和对照(不覆膜)处理下稻油轮作CO2、CH4和N2O排放特征进行了为期1 a的原位观测.结果表明,稻-油轮作农田CO_2、CH_4和N_2O排放通量均呈现出明显的季节变化,且2种处理下这3种温室气体的季节变化模式相似.覆膜处理下稻-油轮作农田全年CH_4排放量为(46. 14±13. 40) kg·hm~(-2),相比于对照处理下的(18. 61±2. 05) kg·hm~(-2),提高了147. 93%(P 0. 05),但覆膜对CO_2和N_2O的排放影响并不显著,覆膜及对照处理下CO2年排放量分别是(-47. 54±2. 11) t·hm~(-2)和(-47. 60±2. 19) t·hm~(-2),N2O年排放量分别是(18. 94±4. 74) kg·hm~(-2)和(23. 14±3. 68) kg·hm~(-2).覆膜和对照处理下GWP值分别为-41. 16 t·hm~(-2)和-40. 95 t·hm~(-2),表现为大气温室气体的吸收汇,但差异并不显著.     

优化施肥模式对我国热带地区水稻-豇豆轮作系统N2O和CH4排放的影响

选择海南典型的水稻-豇豆轮作系统进行氧化亚氮(N_2O)和甲烷(CH_4)排放的原位监测,探究不同施肥模式下该系统土壤温室气体排放特征.试验设当地常规施肥对照(CON)、优化施肥量(OPT)、有机无机配施(ORG)、缓控肥替代优化(SCOPT)及不施氮对照(CK)共5个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个种植季土壤N_2O和CH_4排放,并估算增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI).结果表明,各处理水稻季N_2O累积排放量为0. 19～1. 37 kg·hm~(-2),相较于CON处理,优化施肥处理N_2O减排50%～86%;豇豆季N_2O累积排放量为1. 29～3. 55 kg·hm~(-2),除ORG增加14%,其他处理减排16%～59%.各处理水稻季CH_4累积排放量为4. 67～14. 23 kg·hm~(-2),CK、OPT和ORG处理分别较CON增加116%、22%和102%,而SCOPT减少了29%;豇豆季CH_4累积排放量为0. 03～0. 26 kg·hm~(-2),期间出现CH_4吸收.比较两个作物季和休闲期对农田土壤直接排放的温室气体GWP的贡献率,豇豆季在CH_4排放极低的情况下,仍有44. 7%～54. 5%的占比;两种温室气体比较中,N_2O对GWP的贡献率为66. 7%～77. 2%. SCOPT处理的GWP和两季作物GHGI均显著低于CON处理.3个优化施肥处理中,SCOPT的增产减排效果最显著,为最优的施肥方案.     

不同轮作施肥对土壤有机氮分解特征的影响

在各长期轮作施肥系统中,耕层土壤矿化培养过程的pH及剖面矿化势的变化,说明了长期不同的轮作和施肥方式引起土壤有机氮数量和性质的变化。pH变化具有一共同特征,在0~4 周,各处理间差异显著;而后期变化趋势趋于一致,向微碱性环境发展。各处理的剖面矿化势的变化反映了有机氮可矿化数量的改变。小麦连作施肥和苜蓿连作施肥均说明施用有机肥对土壤有机氮水平有较好的提高作用。粮豆轮作3 a对土壤供氮能力的提高作用大于粮饲轮作4 a和裸地处理。     

气液两相旋流喷嘴雾化特性

为提高烟尘净化用喷嘴的雾化性能，提出一种气液两相旋流喷嘴，用CFX软件对该喷嘴内部流场模拟的结果表明，强烈的气旋作用使液流呈环状，使气液混合流在达到喷嘴末端时易于破碎成雾。在实验室条件下，利用Winner313型喷雾激光粒度分析仪对喷嘴进行了雾化粒度测定，分析发现雾滴中位径与气液比的关系呈幂函数衰减，这一规律将有助于在工程应用时确定喷嘴工况。     

A simulation study of mercury release fluxes from soils in wet-dry rotation environment

A simulative mesocosm study was conducted to evaluate the influence of wet-dry rotation on mercury（Hg） flux from soil/water to air and the distribution of Hg species in water as well as Hg chemical fractions in soil. Three types of soil were employed including two kinds of paddy soil, Typic Purpli-Udic Cambosols（TPUC） and Xanthi-Udic Ferralosols（XUF）, as well as the Alluvial Soil（AS） from Three Gorge reservoir area in Chongqing, China. The results showed that Hg fluxes in wetting periods were significantly higher than that in drying periods. It might be due to the formation of a layer of stable air over the water surface in which some redox reactions promote evasion processes over the water surface. This result indicated that more Hg would be evaporated from the Three Gorge reservoir and paddy soil field during the flooding season. Hg fluxes were positively correlated with air temperature and solar irradiation, while negatively correlated with air humidity and the electronic conductivity of water. Hg fluxes from AS and TPUC were significantly higher than that from XUF, which might be due to the higher organic matter（OM） contents in XUF than TPUC and AS. The reduction processes of oxidized Hg were restrained due to the strong binding of Hg to OM, resulting in the decrease in Hg flux from the soil.