耕作方式对太湖地区冬小麦生长季N2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对2009年11月至2010年6月冬小麦(Triticum aestivum L.)生长季N2O排放通量进行田间原位观测,研究不同耕作方式(免耕、少耕、传统耕作)对太湖地区稻麦轮作系统麦季土壤N2O排放的影响。结果表明:有植株参与下免耕、少耕和传统耕作的冬小麦生长季N2O平均排放通量分别为63.75μg·m-2·h-1、39.94μg·m-2.h-1和48.83μg·m-2·h-1,无植株参与下分别为73.48μg·m-2·h-1、52.97μg·m-2·h-1和63.60μg·m-2·h-1,麦季N2O排放通量的季节变化与5 cm、10 cm土壤温度呈显著或极显著线性正相关(r=0.400*～0.654**,n=28)。小麦种植对N2O的排放影响较大,无植株参与的N2O季节总排放量显著高于有植株参与的处理(P<0.05);耕作方式显著影响冬小麦农田N2O季节总排放量(P<0.05),有植株参与下麦季N2O总排放量少耕较免耕和传统耕作分别减少37.3%和17.9%,无植株参与下分别减少28.0%和16.7%。研究表明太湖地区冬小麦采用少耕措施可减少麦季N2O的排放。     

SURFACE WATER QUALITY IMPACTS OF TILLAGE PRACTICES UNDER LIQUID SWINE MANIJRE APPLICATION1

ABSTRACT: Field studies were conducted to investigate the effects of tillage practices on the saturated hydraulic conductivity, and quantity and quality of surface runoff water resulting from the application of the liquid swine manure as a fertilizer. As part of the study, infiltration experiments were conducted on silt-loam soil with no-tillage (NT) and disk tillage (DT) practices. Liquid swine manure was applied on test plots, and the rainfall was applied by the portable rainfall simulator. The infiltration data was analyzed for the saturated hydraulic conductivity (K8) and runoff volume determinations. The surface runoff water was analyzed for total N, total P, ammonia, and nitrate concentration determinations. The study indicated that the tillage had significant effects on K_s, and quantity and quality of runoff water. The K_s values of the NT plots were found to vary from 0.693 to 1.734 mm/min, with a mean of 1.494 mm/min, while they varied from 1.056 to 2.543 mm/min, with a mean of 2231 mm/mm in the DT plots. The total N, total P, ammonium nitrogen and nitrate nitrogen concentrations were lower in runoff generated from DT plots, compared to that from the NT plots. The chemical concentration levels were significantly different in runoff waters collected one-day after manure application than in those collected 40-days after the manure application. Study suggested that the DT practice must be preferred over the NT practice if liquid swine manure is used as the fertilizer. The study is further continued to assess the long-term impacts of swine manure application and tillage on the quantity and quality of surface runoff water.     

不同耕作制度对南方稻田甲烷排放的影响

以南方稻田温室气体甲烷排放为研究对象,选取冬季休闲和种植绿肥作物紫云英(AstragalussinicusL.)两种主要模式,在早稻(OryzasativaL.)移栽之前进行旋耕和翻耕两种处理,以全年休闲为空白对照,利用静态箱法测定甲烷排放通量。结果表明,甲烷排放在水稻抽穗期达到极大值,至收获甲烷排放呈减少趋势,以无稻全年休闲区甲烷排放通量最低,在抽穗至收获阶段平均排放速率为3.43mg·m-2·h-1,冬闲及冬季种植紫云英处理分别比无稻休闲区排放通量高114.3%和420.3%;甲烷浓度具有强烈的空间异质性,地表以上50cm空间内,早稻抽穗至成熟阶段甲烷浓度是大气甲烷浓度的35.2倍;稻田甲烷高浓度低排放速率以及低浓度高排放速率现象表明,甲烷排放速率与其浓度之间具有非一致性。     

EVALUATION OF MANAGEMENT PRACTICES TO CONTROL AGRICULTURAL POLLUTANTS1

ABSTRACT: The objective of this study was to evaluate the effectiveness of various land-use practices upon the production of nonpoint source pollutants from small agricultural watersheds in Northern Virginia. Pollutant production at each watershed was determined by individual monitoring stations. Data analysis consisted of a determination of the site specific pollutant yield for similar watersheds subjected to differing crop management approaches. These collected data were then compared to those generated by a parametric, event model developed for this investigation. This synthetic data base was used to eliminate or reduce errors resulting from monitoring site differences and to extend the collected data for additional comparisons.     

农田固碳措施对温室气体减排影响的研究进展

农田是CO2,CH4和N2O三种温室气体的重要排放源,在全球范围内农业生产活动贡献了约14%的人为温室气体排放量,以及58%的人为非CO2排放,不合理的农田管理措施强化了农田温室气体排放源特征,弱化了农田固碳作用。土壤碳库作为地球生态系统中最活跃的碳库之一,同时也是温室气体的重要源/汇。研究表明通过采取合理的农田管理措施,既可起到增加土壤碳库、减少温室气体排放的目的,又能提高土壤质量。农田土壤碳库除受温度、降水和植被类型的影响外,还在很大程度上受施肥量、肥料类型、秸秆还田量、耕作措施和灌溉等农田管理措施的影响。本文通过总结保护性耕作/免耕,秸秆还田,氮肥管理,水分管理,农学及土地利用变化等农田管理措施,探寻增强农田土壤固碳作用,减少农田温室气体排放的合理途径。农田碳库的稳定/增加,对于保证全球粮食安全与缓解气候变化趋势具有双重的积极意义。在我国许多有关土壤固碳与温室气体排放的研究尚不系统或仅限于短期研究,这也为正确评价各种固碳措施对温室气体排放的影响增加了不确定性。     

覆盖作物及耕作方法对土壤丝状真菌生物量的影响

以日本国立大学法人茨城大学农学部田间科学教育研究中心附属农场为研究对象,在不同季节(2004年5月、10月和2005年5月、10月)对农田采取旋耕、梨耕和免耕处理,并在每一耕作处理区分别种植黑麦(Secale cereale L .)、毛野豌豆(Vicia villosa Roth)和杂草(休闲处理对照区),来研究覆盖作物及耕作方法对土壤中真菌生物量的影响效果.结果表明,在免耕处理区,覆盖黑麦、毛野豌豆和杂草的土壤表层(0～10 cm)中,其真菌的牛物量均分别高于相应覆盖物的深层土壤(10～30 cm)中真菌的生物量,并且覆盖黑麦的土壤表层中真菌的生物量比覆盖毛野豌豆的高很多,在2004年5月和10月测得的土壤表层中,覆盖黑麦的真菌生物量分别是覆盖毛野豌豆的1.2和1.8倍,在2005年5月和10月,分别是1.6和1.2倍.对旋耕和梨耕处理区,在不同深度的土层和覆盖物的条件下,真菌生物量均没有明显变化.从上述结果,不同的耕作方式和覆盖不同的作物都会影响土壤中真菌的生物量,并且,免耕和覆盖黑麦相结合,对土壤表层中的真菌生物量影响最为显著.另外,在不同的土壤层之间,表层中的真菌生物量要高于深层土壤.     

稻麦轮作条件下长期不同土壤管理对有机质和全氮的影响

通过２５季种植的长期定位试验,研究了稻麦轮作条件下不同耕作方式和培肥制度对土壤有机质和全氮质量分数的影响。免耕土壤０～５ ｃｍ土层的有机质和全氮质量分数稍高于耕翻土壤; ５～１５ ｃｍ的则有低于耕翻的趋势; １５～３０ ｃｍ的无明显规律。长期休闲的土壤在整个耕层有明显的有机质和氨素累积,其中碳的累积快于氮的累积,免耕条件下比耕翻条件下累积量更大。 ０～５ ｃｍ和５～１５ ｃｍ土层有机肥与无机肥配施的处理,其有机质和全氮质量分数均显著高于单施化肥处理和不施肥处理,但均低于休闲处理; １５～３０ ｃｍ土层各培肥处理则无明显差异;单施化肥的土壤有机质和全氮质量分数高于不施肥处理,但这种差异只在表层（ ０～５ ｃｍ）较显著。     

耕作深度调控秸秆还田对农田土壤呼吸的影响

秸秆还田和耕作深度处理是影响农田土壤呼吸最重要的农业管理措施之一,但二者交互作用影响农田土壤呼吸的机制尚不清楚.基于此,针对中国的旱地农田生态系统,利用已发表的116篇研究论文,借助Meta分析技术,探究秸秆还田和耕作深度处理及其二者交互作用对农田土壤呼吸的影响及其调控因素,为农田生态系统实现“碳中和”提供重要的数据支撑和理论依据.结果表明,免耕导致土壤呼吸减少了8.3%,而浅耕和深耕处理对土壤呼吸的影响不显著,但对土壤呼吸的增加量仍呈现出深耕>浅耕>免耕的趋势.虽然,浅耕和深耕对土壤呼吸和土壤有机碳（SOC）的影响均相对较小,但是免耕导致土壤呼吸减少了8.3%的同时却又导致SOC增加了7.05%,因此实施免耕措施对农田土壤固碳减排具有重要意义.此外,耕作深度会显著调控秸秆还田对土壤呼吸的影响,且土壤呼吸的增加量呈现出深耕秸秆还田>浅耕秸秆还田>免耕秸秆还田的趋势,整体平均增加了14.51%.秸秆还田后不同深度耕作处理下土壤呼吸的增加量与土壤容重、农作物产量、土壤有机碳、以及土壤温度和水分的改变量密切相关,且对土壤呼吸增加量的贡献呈现出土壤容重>农作物产量>土壤有机碳>土壤水分>土壤温度的趋势.虽然SOC在深耕秸秆还田、浅耕秸秆还田和免耕秸秆还田处理下分别增加了29.32%、10.12%和23.94%,但是土壤呼吸在深耕秸秆还田和浅耕秸秆还田处理分别增加了29.32%和18.92%,而在免耕秸秆还田处理下仅增加1.2%.所以,免耕秸秆还田也有利于农田土壤固碳减排.因此,在中国的旱地农田生态系统中,耕作深度会调控秸秆还田对土壤呼吸的影响程度,而这种调控主要与土壤理化性质有关,尤其与土壤容重关系最为紧密,且免耕和免耕秸秆还田均是有利于农田土壤固碳减排的重要农业管理措施.     

不同耕作措施下土壤有机碳含量的模拟研究

应用甘肃农业大学定西旱农综合试验站的2001-2008年长期定位实验数据对DNDC模型进行验证,4个处理的相对误差均小于±10%,均方根误差在6.41%~12.96%之间,模型模拟值与实测值表现出较强的一致性,证明DNDC在模拟预测该地区土壤有机碳储量上是可行的。对定位试验的4个处理的长期(100 a)模拟表明,免耕覆盖秸秆(NTS)和传统耕作+秸秆还田(TS)能够较大幅度地提高土壤有机碳含量,其土壤有机碳含量分别较初始值增加了74.76%和71.13%,免耕(NT)处理下土壤有机碳含量增加了39.18%,趋势较为平缓。而传统耕作不覆盖(T)处理下土壤有机碳呈下降趋势,较初始值减少了35.54%。土壤有机碳含量对土壤性状以及耕作管理措施变化的响应模拟研究表明,秸秆还田和施用有机肥是最有效的提高土壤有机碳含量的耕作措施,而土壤性状,尤其是初始有机碳含量是影响土壤有机碳变化的最主要敏感因素。DNDC模型模拟得出,实行秸秆覆盖或还田及免耕等耕作措施将有效持续地增加土壤有机碳含量,提高土壤的可持续利用能力。     

免耕与常规耕作下黑土腐殖酸含量与结构的差异

以东北农业科学院长期耕作定位实验为研究对象,结合元素分析和红外光谱来研究免耕与翻耕两种耕作方式对黑土腐殖酸含量与胡敏酸结构的影响。结果表明：免耕处理的腐殖酸含量高于常规耕作处理18.28%,两种耕作处理间HA/FA值差异很小;免耕处理的碳、氮和氢元素含量分别高于翻耕处理5.48%、36.49%和27.65%,N/C和H/C值也高于翻耕处理,而翻耕处理的O/C值高于免耕处理;不同耕作处理的红外光谱吸收带表现相似趋势,其中2920、2580、1620、1420和1220σ·cm-1处吸光度免耕信号高于翻耕,而1026、721σ·cm-1处吸光度相反。免耕增加了腐殖酸、胡敏酸及富里酸含量;免耕增加了黑土胡敏酸的芳香度、脂肪化程度和聚合程度,而翻耕作增加了黑土胡敏酸的氧化程度,这说明经过长达26年的免耕处理使黑土腐殖质结构趋于稳定,而翻耕处理使黑土腐殖质结构趋于简单。