黄土高原水蚀风蚀交错区施肥对黑麦草农田土壤水溶性有机碳、氮的影响

为阐明施肥通过增加植物同化能力,是否可影响土壤可溶性有机碳(DOC)、氮(DON)为目的,采用田间试验,研究了施肥对黄土高原水蚀风蚀交错区黑麦草生长农田DOC及DON含量及累积量的影响。结果表明,不论施氮或施磷,均能提高黑麦草冠层和根系生物量,且施氮水平与黑麦草冠层和根系生物量之间均呈极显著正相关关系。施磷对土壤DOC含量影响相对较小;土壤DOC含量随施氮水平增加呈现减少趋势,0~20 cm土层土壤DOC含量下降幅度最高达25.9%;施氮后不同土层土壤DON含量及累积量增加,0~100 cm土层DON累积量与施氮量呈显著正相关关系;单施磷时0~60 cm土层土壤DON含量较不施肥对照减少,但差异不显著。以上结果表明,在黄土高原水蚀风蚀交错区,高量无机氮肥投入可增加该区植物产量及土壤DON,但不利于土壤DOC累积,说明氮肥投入对改善该地区土壤供氮能力有积极意义。     

Impacts of climate change and CO2 increase on agricultural production and adaptation options for Southern Québec, Canada

This study involves the assessment of the potential impacts of greenhouse gas climate change and changing ambient carbon dioxide (CO₂) levels on crop yields in Quebec, Canada. The methodology involves coupling the transient diagnostics of two Atmosphere-Ocean General Circulation Models, namely the Canadian CGCM1 and the British HadCM3, to the Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) 3.5 crop models to simulate current (1961–1990) and future (2040–2069) crop yields and changes. This is done for four different crop species, namely spring wheat, maize, soybean, and potato, and for seven agricultural regions of Southern Quebec. The results of this study focus on the main causative factors influencing crop yields, namely the direct CO₂ fertilization effect, the influence of the increase in growing season temperature, including optimal thermal conditions and acceleration in crop maturation, soil moisture availability, as influenced by precipitation and evapotranspiration, and nitrogen uptake by crops. Our results show that crop yield changes may vary according to climate scenario, crop species, and agricultural region. Consistent with other similar research, it would seem that these multiple causative factors very often seem to cancel each other out and dilute the impacts of climate change on crop yields.     

长期不同施肥方式对江南稻田系统生产力与抗逆性的影响

依据29 a的田间施肥小区试验和4 a的养分耗竭盆栽试验,比较分析了不同施肥方式对江南丘陵稻田生产力及抗逆性的综合影响。结果表明,有机无机肥配施(NPK+OM处理)方式下,双季稻各季和周年生产力最高,其周年平均生物量和籽粒产量比化肥氮磷钾配施(NPK处理)高24.5%和20.2%。与单施氮肥相比,化肥氮磷钾配施显著提高了双季稻的氮素利用效率,而适量增施有机氮能够进一步提高氮素利用效率。化肥单施方式(N和NPK处理)下水稻周年籽粒产量呈递减趋势,下降幅度分别为43.7和1.8 kg.hm-2.a-1,而有机无机肥配施方式下水稻周年籽粒产量呈递增趋势,上升幅度为6.9 kg.hm-2.a-1。平衡施肥方式(NPK和NPK+OM处理)下,水稻各季及周年籽粒产量的年际变异较小,可持续性产量指数和系统生产力稳定性较高。养分耗竭试验4 a后,各处理水稻各季及周年生物量和籽粒产量高低基本表现为NPK+OM>NPK>N,试验期内周年籽粒平均产量以有机无机肥配施处理最高,说明有机无机肥配施的稻田土壤耐瘠能力高于其他施肥处理。可见,有机无机肥配施不仅能使稻田系统持续保持较高的生产力,而且能够提升系统的抗逆性,有利于江南丘陵稻田系...     

水稻光合碳在植株-土壤系统中分配与稳定对施磷的响应

为探究稻田土壤光合碳的输入及分配对施磷的响应特征,本研究选用籼性常规水稻品种（中早39）,在两个施磷（0 mg·kg^-1和80 mg·kg^-1;分别记为P₀和P₈₀）条件下进行盆栽试验,同时采用¹³CO₂连续标记技术量化光合碳在水稻-土壤系统中的分配.结果表明,施磷显著增加光合碳在水稻地上部的分配,降低其在根际土的分配（P<0.05）;施磷使拔节期水稻的光合碳含量增加了70%,根系干重降低了31%.与不施磷相比,施磷显著提高了水稻地上部全碳含量0.31 g·pot^-1（P<0.05）,显著降低了水稻根冠比;施磷使进入非根际土壤微生物量的光合碳（¹³C-MBC）显著增加了0.03 mg·kg^-1,但降低其在根际土壤的分配;光合碳在非根际土壤颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）的分配对施磷的响应不显著,但在根际土壤施磷处理显著降低了其在POC中的含量.因此,施磷增加了光合碳在水稻-土壤系统的分配,但降低了光合碳在土壤中的积累.本研究探讨施磷对水稻光合碳在水稻-土壤系统的分配及其稳定的影响,为缺磷土壤的合理施用磷肥及其对土壤有机碳积累的影响提供理论基础和数据支撑;对理解稻田土壤光合碳的传输与分配特征及其固碳潜力具有重要意义.     

长期施肥下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征

以红壤丘陵区典型稻田长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+化肥(LOM)和60%有机肥+化肥(HOM)这5种处理,研究长期不同施肥条件下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征.基于~(18)O-H_2O示踪的结果表明,土壤微生物量碳(MBC)和微生物生长速率(CGrowth)均以HOM处理最高,CK处理最低.根际土中,土壤微生物基础呼吸速率以HOM最高,CK和NPK最低;微生物碳源利用效率(CUE)以NPK最高,LOM和HOM最低.非根际土中,不同施肥处理的基础呼吸速率和CUE均无显著差异. MicroResp~(TM)结果显示,非根际土中微生物对外源碳源代谢能力高于根际土.施用有机物料(秸秆或有机肥)均能提高微生物对羧酸类、氨基酸、碳水化合物的代谢速率,且土壤微生物利用羧酸类碳源的活性最高,其次为氨基酸类和碳水化合物类碳源,对复杂化合物的代谢速率较低. RDA分析表明,微生物对不同碳源代谢情况的聚类总体以根际土与非根际土分开,CK与施肥处理分开,且NPK与NPKS相对聚集,LOM与HOM相对聚集,NPK、NPKS与LOM、HOM分开,即不同施肥处理显著改变土壤微生物对外源碳源代谢特征.结果表明,施肥未改变微生物CUE和基础呼吸速率,但有外源碳源输入(如根系分泌物)的情况下,施用有机物料增加基础呼吸、降低CUE.     

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.     

碳中和目标下海洋地球工程的国际法规制和政策启示

碳中和目标的实现需要充分开发海洋碳汇的潜力。海洋施肥、人工海洋上升流、海洋碱化是三种旨在提升海洋碳汇的地球工程技术。本文从海洋地球工程活动合法性、海洋环境保护义务和气候变化公约体系三个方面论述海洋地球工程的国际法框架。首先,《伦敦倾倒公约》和《伦敦议定书》中关于“倾倒”的定义不适用于海洋地球工程活动涉及的以吸收二氧化碳为目的投放铁或碱性物粉末或放置管道的行为。《关于规制以海洋施肥和其他以海洋地球工程活动为目的投放物质的伦敦议定书修正案》将海洋施肥活动限制在通过了完整的环境影响评价的“合理科学研究”范围内。目前这一限制不适用于其他海洋地球工程技术,但随着对其他技术研究的深入,修正案限制范围有可能会扩大。其次,《联合国海洋法公约》和《生物多样性公约》中有关海洋环境和海洋生态保护的公约条款适用于海洋地球工程活动,其中有关环境影响评价的义务与海洋地球工程的发展密切相关。再次,《联合国气候变化框架公约》以及《巴黎协定》中关于国家自主贡献的规定为实施海洋地球工程提供了鼓励性规则。最后,本文就中国关于该技术的实验活动以及未来应用该技术的场景下涉及的遵约和治理问题进行展望。当前不与国际法冲突的发展模式是进行小规模试验研究、建立海洋碳汇方法学标准、核算海洋碳汇经济价值,推动海洋碳汇换算核证自愿减排量进入碳市场交易;在实践中鼓励将开发海洋碳汇与低碳渔业养殖、陆海统筹增汇等方法相结合。未来能否大规模实施海洋地球工程技术取决于对海洋生态环境相关影响研究的进展。     

磷肥对砷污染土壤的植物修复效率的影响:田间实例研究

通过田间试验研究施用磷肥对砷超富集植物蜈蚣草(PterisvittataL.)生长和砷污染土壤修复效率的影响.结果表明,适量施用磷肥促进蜈蚣草的生长,显著提高其生物量,但过量施用磷肥对植物产量无贡献.随着磷肥施用量的增加,蜈蚣草地上部砷含量呈先增加后减少的趋势,理论上在施磷量为340kg·hm-2时,砷含量可达最高(1622mg·kg-1).磷的含量与施磷量呈极显著的正相关关系.施磷量为200kg·hm-2的砷累积量最高,是不施磷处理砷累积量的2 4倍及600kg·hm-2施磷量砷累积量的1 2倍.种植蜈蚣草7个月后,土壤总砷均有不同程度的下降,施磷量为200kg·hm-2的土壤中砷含量下降5 0mg·kg-1,土壤修复效率最高(7 84%).对照和600kg·hm-2施磷量处理的土壤修复效率分别为2 31%和6 63%.理论上达到最大土壤修复效率所需施磷量为369kg·hm-2.施用磷肥可以维持土壤有效态砷含量在蜈蚣草种植前后变化不大,保证蜈蚣草下个生育期对砷的吸收.这些结果说明施用磷肥是蜈蚣草等砷超富集植物在现场修复中的必要手段,优化施磷技术可大大提高砷污染土壤的修复效率.     

氮肥品种及施肥方式对小白菜产量与品质的影响

氮肥在农业生产中起着重要的作用,但是氮肥的大量施用不仅造成养分比例失调及环境污染,而且会限制产量的提高和品质的改善。针对广东蔬菜氮肥施用不合理的现象,在田间试验条件下研究了不同氮肥品种和不同底追比对小白菜产量和营养品质的影响,旨在为华南地区的蔬菜施用氮肥提供参考。试验结果表明,施氮极显著提高了小白菜的生物量和产量,亦增加了硝酸盐的累积量,其中尿素处理增产效果最好,蔬菜专用肥(磷铵 尿素)处理小白菜硝酸盐累积量最低,其次是碳酸氢铵和氯化铵处理。各氮肥处理间Vc和可溶性糖含量差异达到极显著水平,其中蔬菜专用肥处理含量最高;不同底、追肥处理间产量和Vc含量的差异达到显著或极显著水平,而可溶性糖含量差异未达到显著水平。除底肥70%、追肥30%的处理外,其余处理均极显著提高了硝酸盐含量。在本试验条件下,蔬菜专用肥既可以提高小白菜产量,又可以明显改善小白菜营养品质与卫生品质,如果以尿素为氮源,底肥70%、追肥30%是兼顾产量和品质的优化处理。     

Anaerobic digestion of agro-industrial waste enriched with bovine bone meal for improved biogas production and biofertilization

The increase in animal and agro-industrial production must be accompanied by the development of appropriate waste and by-product management strategies. Anaerobic digestion is a promising approach to recycle these wastes and reintegrate them into the economic production cycle of biogas and biofertilizer. In order to improve the performance of the anaerobic mesophilic digestion of abundant agro-industrial wastes constituted by potato peel (PP), and poultry waste (PW) and study the contribution of bovine bone meal (BB) as additive rich in phosphorus, which can help to neutralize the acidity of the substrate. The 10-point simplex-centroid design and the isoresponse surfaces strategy were used. This study demonstrated that in mesophilic bio-digestion, the using bovine bones in admixture with agroindustrial residue provided for the proper balance of chemical components required for proliferation of microbiological agent of bioconversion, which also resulted in an increase in biogas production capacity. The best formula was so composed by 66.67% bovine bone, 16.67% potatoes peel, and 16.67% poultry waste. The stability was achieved here after only 12 days. The digestate generated from it was fulfilled with the microbiological and chemical requirements for safety defined by the NF U44-551 standard. Germination test revealed that this optimal produced digestate, did not hinder growth, in fact, almost 85% of seed was germinated. Finally, fertilization experiments prove that this digestate can boost the growth of bell pepper (Capsicum annuum).