不同灌溉方式对华北平原冬小麦田土壤CO2和N2O排放通量的影响

节水灌溉是现代农业的发展趋势,为研究节水灌溉措施对农田土壤温室气体排放的影响,采用静态箱暗箱法研究了微喷水肥一体化(微喷)与传统漫灌方式下华北平原西部2013~2014年冬小麦田土壤CO_2及N_2O排放通量的变化特征及微喷方式下垂直微喷管不同距离的3个空间位置土壤CO_2、N_2O排放通量的空间变化.利用根排除法分析土壤呼吸组分,并估算不同灌溉方式下农田碳收支状况.结果表明:1微喷与漫灌方式下小麦田土壤CO_2排放通量平均值分别为418.19mg·(m~2·h)~(-1)和372.14 mg·(m~2·h)~(-1),两种灌溉方式间CO_2排放通量无显著差异,累积排放量分别为2 150.6 g·m~(-2)及1 904.6 g·m~(-2).2返青期-成熟期微喷方式下距离微喷管不同距离的3个位置土壤CO_2累积排放量表现为距离微喷管近的土壤CO_2排放量最大,但无明显差异.3微喷和漫灌方式下,小麦生长季土壤异养呼吸排放量(以C计)分别为468.49 g·m~(-2)和427.31 g·m~(-2),净初级生产力(以C计)分别为1 988.21 g·m~(-2)和1 770.54 g·m~(-2),生长生育期小麦田碳汇(以C计)分别为1 519.72 g·m~(-2)和1 343.24 g·m~(-2).4微喷与漫灌处理小麦生长季土壤N_2O排放通量的平均值分别为50.77μg·(m~2·h)~(-1)和28.81μg·(m~2·h)~(-1),两种灌溉方式间N_2O排放通量无显著差异,累积排放量分别为272.67 mg·m~(-2)及154.08 mg·m~(-2).5小麦返青期-成熟期微喷方式下3个空间位置土壤N_2O排放通量表现为距离微喷管越远,N_2O累积排放量越小,但处理间无显著性差异.可见,小麦田由传统漫灌转变为微喷节水灌溉后,农田土壤CO_2和N_2O排放通量均有增加,但农田碳汇强度也增加了.     

不同施肥措施对土壤活性有机碳的影响

采用田间试验,研究了不同施肥措施下,华北冬小麦-夏玉米轮作体系中潮土土壤活性有机碳含量及组分的变化特征.结果表明,施肥显著增加土壤水溶性有机碳和易氧化有机碳含量,与不施肥相比,增加幅度分别为24.92～38.63 mg·kg-1和0.94～0.58 g·kg-1,其中单施有机肥对土壤水溶性有机碳含量增加作用大于配施化肥和化肥单施,单施有机肥或与化肥配施对土壤易氧化有机碳的提升效果优于单施化肥.有机肥或化肥单施对土壤微生物量碳没有显著促进作用,而有机肥与化肥配施土壤微生物量碳含量分别增加36.06%和20.69%;土壤易氧化有机碳、水溶性有机碳和微生物量碳占总有机碳的比例变化范围分别为8.41%～14.83%、0.47%～0.70%和0.89%～1.20%,施肥显著提高了土壤水溶性有机碳和易氧化有机碳比例,不同施肥措施对水溶性有机碳的提升效应没有显著差异.有机肥与化肥配施对易氧化有机碳的比例提升作用大于有机肥或化肥单施,同时显著增加土壤微生物量碳比例,但有机肥或化肥单施对土壤微生物量碳比例没有显著作用.可见,在试验地条件下,有机肥与化肥的适当配施对于增加土壤活性有机碳含量和有效调控其关键组分具有重要作用.     

基于宏基因组学揭示咸水滴灌对棉田土壤微生物的影响

咸水灌溉已成为缓解干旱区淡水短缺的重要手段,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,影响土壤微生物群落结构,进而影响土壤养分转化.通过宏基因组学的手段探究长期咸水滴灌对棉田土壤微生物群落结构的影响,试验中灌溉水盐度(ECw)设2个处理：0.35 dS·m^-1和8.04 dS·m^-1(分别用FW和SW表示),施氮量分别为0 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2(分别用N0和N360表示).结果表明,咸水灌溉提高土壤含水量、盐分、有机碳和全氮含量,降低土壤pH和速效钾含量,氮肥施用增加土壤有机碳、盐分和全氮含量,降低土壤含水量、 pH和速效钾含量.各处理土壤的优势菌门为：变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著提高放线菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门的相对丰度,显著降低变形菌门、酸杆菌门、蓝细菌和硝化螺旋菌门的相对丰度.氮肥施用显著提高绿弯菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度,显著降低酸杆菌门、芽单胞菌门、浮霉菌门、蓝细菌和疣微菌门的相对丰度.LEfSe分析表明,咸水灌溉对土壤微生物群落...     

兽用抗生素磺胺二甲嘧啶对稻田NH3挥发的影响

为了研究兽用抗生素对稻田NH_3挥发的影响,本文采用稻田原位观测试验,分别对比分析了磺胺二甲嘧啶土壤高残留(常规施肥模式,基肥复合肥,追肥尿素)及随有机肥源(基肥猪粪,追肥尿素)进入土壤,对稻田NH_3挥发的影响.试验共设5个处理:对照无肥料无兽用抗生素处理(CK);基肥为复合肥,无兽用抗生素(CF)及添加磺胺二甲嘧啶处理(CF+SD);基肥为猪粪,无兽用抗生素(CM)及添加磺胺二甲嘧啶处理(CM+SD).结果表明,无论基肥是复合肥还是猪粪,磺胺二甲嘧啶均未改变稻田NH_3挥发的季节性排放规律,但均极显著促进了水稻追肥期的NH_3挥发(P0.01).整个观测期NH_3挥发损失率CF+SD处理和CM+SD处理分别是CF和CM处理的1.65和2.78倍,说明磺胺二甲嘧啶对猪粪为基肥的稻田NH_3挥发促进效应更为明显.磺胺二甲嘧啶显著促进了土壤脲酶活性(P0.05),而NH_3挥发速率同脲酶活性及土壤氨氮呈显著正相关(P0.05),表明磺胺二甲嘧啶改变了土壤脲酶活性及无机氮含量,进而改变了土壤NH_3挥发.如何控制兽用抗生素的滥用以及随粪源大量进入农田导致的环境生态风险是我国目前亟需解决的问题.     

紫云英还田与化肥减量配施对稻田土壤细菌群落组成和功能的影响

紫云英是豫南稻区土壤培肥的重要有机肥资源,探究紫云英还田与化肥减量配施对稻田土壤理化性质和细菌群落特性的影响,旨在为该区域的土壤培肥和化肥减量提供依据.开展连续12 a田间定位试验,设置了6个施肥处理(空白对照,CK;单施化肥,F100;80%化肥和22.5t·hm^-2紫云英还田量配施,MV1F80;80%化肥和45 t·hm^-2紫云英还田量配施,MV2F80;60%化肥和22.5 t·hm^-2紫云英还田量配施,MV1F60;60%化肥和45 t·hm^-2紫云英还田量配施,MV2F60).通过采用高通量测序方法比较不同施肥处理对土壤细菌群落多样性、组成和结构特性的影响;采用FAPROTAX功能预测的方法分析不同施肥处理间功能类群的丰度差异,并结合土壤理化性质,探究改变土壤细菌群落结构与功能特性的关键土壤环境因子.结果表明,紫云英还田与化肥减量配施降低了土壤容重,提高了土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量,较CK提高的范围分别为12.7%～35.5%、38.2%～65.7...     

双氰胺对污泥堆肥过程中酶活性和细菌群落演变的影响

鉴于氮肥增效剂在农田中的保氮经验,研究其对堆肥中氮素的保持具有重要意义.因此,本研究以氮肥增效剂-双氰胺(Dicyandiamide,DCD)为添加剂,脱水污泥为堆肥原料,进行了 20 d的堆肥试验,探讨DCD对堆肥过程中氮素转化和酶活性变化及其细菌群落演变的影响.结果表明,DCD的添加降低了堆肥高温期的温度,延长了高...     

华北平原农田管理措施对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O和CH4排放的影响

华北平原是我国重要的粮食生产基地,其农业生产对N_2O和CH_4也具有重要影响.本研究设置包括3类不同农田管理措施的田间试验,即免耕(No-tillage,N)/旋耕(Rotary,T)、秸秆清茬(Cleaning,S0)/还田(Straw,S1)以及不同氮肥水平(常规氮肥(F2),优化氮肥(F1)和空白处理(F0)),分析对产量、N_2O和CH_4排放的影响以及与土壤性状的关系.结果表明,优化氮肥能保持和当地常规氮肥水平相同的粮食产量,同时可以有效降低温室气体CO2-eq(45.4%).秸秆还田可以显著降低N_2O的排放,其中在夏玉米季效果尤为明显.施用氮肥能够抑制土壤对CH_4的吸收.夏玉米季是N_2O排放的主要时期(N_2O累积排放占全年的59%~78%).土壤NO-3含量、WFPS和土壤温度都对N_2O有显著影响.主效应和交互作用分析证明,氮肥水平对两季作物产量、秸秆还田对冬小麦的产量有显著影响;耕作方式与氮肥水平、秸秆还田分别对两季作物产量和CH_4有极显著的交互作用,秸秆处理和氮肥水平对CH_4排放和冬小麦产量有显著的交互作用;三因素的交互作用体现在对冬小麦产量和两季作物的总产量有显著影响.在华北平原当前氮肥水平上降低30%仍能维持和当地常规农业管理措施相同的作物产量,降低N_2O和CH_4排放45%以上,秸秆还田体现出降低N_2O排放以及长期提高土壤有机碳水平的效益.     

宏基因组学解析蚯蚓粪中微生物种群及耐药基因的组成

为判定蚯蚓粪作为微生物肥料的潜力,本研究采用宏基因组学的方法,对污泥、牛粪与蔬菜蚯蚓粪样品抽提的DNA进行测序,并将结果进行物种注释及功能注释,以揭示不同蚯蚓粪中功能性微生物的种群结构.结果表明：污泥、牛粪和蔬菜蚯蚓粪分别检测到117505、81182、81104条scaftigs.变形菌门、拟杆菌门、疣微菌门与放线菌门为3种蚯蚓粪的优势菌门.氮磷代谢途径分析表明,蚯蚓粪中富含固氮菌（Rhizobium、Mesorhizobium、Bradyrhizobium、Azospirillum）、硝化菌（Nitrosomonas、Nitrosospira、Nitrosococcus、Nitrospira）和溶磷菌（Flavobacterium、Pseudomonas、Arthrobacter、Streptomyces）等肥料功能菌.相比而言,蔬菜蚯蚓粪微生物肥料潜力较高.相对于蔬菜蚯蚓粪（371条Unigenes）,污泥（2461条Unigenes）和牛粪（965条Unigenes）蚯蚓粪中存在较多的病原菌.而且,污泥、牛粪与蔬菜蚯蚓粪中耐药基因相对丰度高达0.93×10^-3、0.32×10^-3和0.32×10^-3,主要为β-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类及四环素类耐药基因等.研究结果显示,蚯蚓粪中有益的功能菌群和有害微生物同时存在,其生物污染物的环境风险值得关注.     

氮肥水平对不同土壤N2O排放的影响

鉴于N₂O排放量占施用氮肥量的比例即N₂O排放系数还有很大不确定性,室外盆栽试验于2002～2003年选取3个供试土壤,各土壤设置对照和低、中、高氮肥水平,全年施尿素量 (以N计) 分别为334、 670和1 004 kg/hm².结果表明,水稻生长季,各个土壤的N₂O累积排放量与其对照相比的增加量在低、中、高氮肥水平间无明显差异;而小麦生长季,随氮肥施用量增加,各个土壤的N₂O累积排放量与其对照相比的增加量在3种氮肥水平之间的差异显著.整个稻麦轮作系统,随氮肥用量的增加明显促进麦田N₂O的排放.无论水稻或小麦生长季,对照3个土壤的N₂O累积排放量并无显著差异,F土壤（江苏溧水）、G土壤（江苏涟水）和H土壤（江苏农科院）的N₂O累积排放量,在水稻生长季分别为168、 127和146 mg/m²;小麦生长季,分别为134、 124和168 mg/m².在施氮肥后,3个土壤的N₂O排放量出现差异,如在中氮水平下,小麦生长季,F土壤、G土壤和H土壤N₂O累积排放量分别为976、 744和626 mg/m².稻麦轮作生长季内,在低氮与中氮2个水平下,不同土壤间N₂O排放系数存在显著差异.以1个稻麦轮作周期为时间尺度,F土壤、G土壤和H土壤总的N₂O排放系数分别为1.1%±0.23%、 0.75%±0.17%和1.01%±0.11%,表明不同土壤对N₂O排放系数的影响不同.     

不同类型施肥水平对甘南沙化高寒草甸植物群落特征及生产力的影响

以中度沙化高寒草甸为研究对象,研究了不同类型施肥水平对草地群落物种组成、多样性格局、群落结构及生产力的影响,旨在寻求不同类型施肥的最佳施肥水平。 结果表明:①在各个不同施肥水平处理中(除钾肥3个水平处理外),主要优势物种的重要值之间均有显著差异;②各物种多样性指标在有机肥3个水平处理和氮肥3个水平处理中均随施肥量增加而增大,而在磷肥3个水平处理和氮磷钾肥配施3个水平处理中均随施肥量增加显凸形变化趋势;③植被平均高度和4个功能群地上生物量在有机肥3个水平处理和氮肥3个水平处理中均随施肥量增加而增大,在磷肥3个水平处理和氮磷钾肥配施3个水平处理中均随施肥量增加显凸形变化趋势;④钾肥3个水平处理对物种组成、多样性变化、植被高度及地上生物量均没有极显著影响。 从草地生产力、群落结构的合理性以及群落的稳定性综合考虑,O3、P2、N3和N-P-K2是高寒沙化草甸施肥的最佳水平。