科研产出
深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质
《植物营养与肥料学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：【目的】小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄,直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上,研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响,以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量,并提升土壤肥力。【方法】试验于2012—2016年在华北平原南部濉溪县进行,供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验,设旋耕(RT)、深耕(DT)、旋耕+秸秆还田(RTS)、深耕+秸秆还田(DTS) 4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产;在第4季小麦收获后采集0—10和10—20cm土层土样,分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。【结果】与旋耕(RT)相比,单纯深耕(DT)不能明显提高玉米和小麦产量,显著降低土壤总有机碳含量、0—10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量,并显著降低10—20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径> 0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田(DTS)处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%,旋耕配合秸秆还田(RTS)处理分别增产7.55%和7.05%。在0—10 cm土层,DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值,提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量,RTS处理效果好于DTS处理;而在10—20 cm土层,DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量,效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径> 0.25mm水稳性团聚体的比例,在0—10 cm土层,以DTS处理效果最高,比RT处理增加23.09%,而在10—20cm土层,以RTS处理效果最好,相比RT处理增加6.32%。【结论】在耕层薄化处理的土壤上,单纯深耕提升作物产量的效果不显著,也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升,还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量,秸秆还田配合旋耕能有效培肥0—10 cm土层土壤,但对10—20 cm土层土壤肥力改善效果有限;秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时,还改善了土壤养分状况,明显减弱了单纯深耕对10—20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。
关键词： 耕层厚度 耕作方式 土壤有机碳组分 土壤团聚体 玉米–小麦轮作
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脲酶/硝化抑制剂对沿淮平原糯稻养分吸收利用的影响
《江苏农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：添加氮素抑制剂是减少氮素损失,提高水稻氮肥利用率的有效途径之一。本研究采用大田试验,研究脲酶抑制剂(N-丁基硫代磷酰三胺,NBPT)、硝化抑制剂(3、4-二甲基吡唑磷酸盐,DMPP)及其组合对沿淮平原糯稻生物量及氮、磷、钾吸收利用的影响。以常糯1号为材料,于2018年6-10月在安徽怀远县(沿淮平原典型水稻种植区)进行试验。试验设5个处理:①不施氮肥对照(CK);②施尿素(U);③施尿素+脲酶抑制剂(U+NBPT);④施尿素+硝化抑制剂(U+DMPP);⑤施尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+DMPP+NBPT)。研究结果表明,尿素配施NBPT或者NBPT+DMPP均显著提高了水稻生物量(P<0.05),U+NBPT和U+DMPP+NBPT处理较U处理的生物量分别增加7.02%和7.99%,而尿素单独配施DMPP虽然增加了水稻生物量(增加幅度3.1%),但差异未达显著水平(P>0.05)。尿素配施NBPT/DMPP显著增加了水稻氮、磷吸收量(P<0.05),而钾素吸收量有降低的趋势,但差异未达显著水平(P>0.05)。U+NBPT、U+DMPP和U+DMPP+NBPT处理植物地上部分氮累积量较U处理分别增加9.6%、6.5%和12.2%,吸磷量分别增加了9.2%、10.4%和14.4%,吸钾量则分别降低了2.6%、3.7%和4.4%。综上,在沿淮平原糯稻种植体系中,尿素配施NBPT/DMPP可以有效地增加水稻生物量,提高氮素、磷素利用效率,NBPT和DMPP表现出协同增效作用。
关键词： 脲酶抑制剂 硝化抑制剂 糯稻 生物量 养分吸收 沿淮平原
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脲酶/硝化抑制剂对沿淮平原水稻产量、氮肥利用率及稻田氮素的影响
《水土保持学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：添加氮素抑制剂是提高水稻氮肥利用率的有效途径之一.采用大田试验,探讨了氮素抑制剂(脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)及其组合)对沿淮平原水稻产量、氮肥利用率及稻田氮素的影响,旨在为优化沿淮稻田生态系统氮素养分管理,减少氮素损失提供科学依据.以"常糯1号"为供试材料,于2018年6-10月在安徽省怀远县(沿淮平原典型水稻种植区)进行试验.试验设5个处理:不施氮肥(CK);尿素(U);尿素+硝化抑制剂(U+DMPP);尿素+脲酶抑制剂(U+NBPT);尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(U+NBPT+DMPP).结果表明:尿素配施NBPT或者DMPP均有利于提高水稻产量、植株吸氮量和氮素利用效率,NBPT效果优于DMPP,NBPT和DMPP联合施用表现出协同增效作用.尿素配施抑制剂的3个处理U+NBPT、U+DMPP和U+NBPT+DMPP较单独施用尿素U处理的产量分别增加6.8%,4.3%,8.6%,植物吸氮量分别增加9.6%,6.5%,12.2%,与U处理之间差异达显著水平(P<0.05).尿素单独配施NBPT或者NBPT+DMPP组合均显著提高了氮肥吸收利用率(NRE)、氮肥农学利用率(NAE)、氮素吸收效率(NUP)和氮肥偏生产力(NPFP)(P<0.05),而尿素单独配施DMPP也有不同程度的提高,但差异未达到显著水平(P>0.05).另外,尿素单独配施DMPP或者DMPP+NBPT组合均显著提高了水稻成熟期土壤铵态氮(NH4+-N)和微生物量氮(SMBN)的含量,降低了硝态氮(NO3--N)的含量,提高了土壤中铵/硝比,而尿素单独配施NBPT对水稻成熟期土壤NH4+-N、NO3--N和SMBN无显著影响.总体认为,在沿淮平原稻作种植体系中,尿素配施NBPT或者DMPP可以有效地增加水稻产量,促进水稻对氮素的吸收利用,提高氮素利用效率,NBPT和DMPP联合施用效果最理想.
关键词： 脲酶/硝化抑制剂 水稻 产量 氮肥利用率 土壤氮 沿淮平原
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耕层增减对作物产量、养分吸收和土壤养分状况的影响
《土壤 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：试验于2012—2015年在淮北平原中部的濉溪县展开,设原始耕层(TS)、在原始耕层厚度上人工削减5 cm(TS-5)和在原始耕层厚度上人工增加5 cm(TS+5) 3个处理。在玉米和小麦成熟期采样分析和田间测产,在3季小麦收获后分别采集0~20 cm土层土样进行分析,明确耕层厚度变化对玉米–小麦轮作体系作物产量、养分积累的影响和土壤养分含量的变化规律。结果表明,耕层减少5 cm处理明显降低玉米–小麦轮作体系作物产量和N、P2O5、K2O积累量,与原始耕层处理相比,分别下降了5.61%和8.31%、5.65%、18.38%;耕层增加5cm后作物产量和各养分积累量均未出现显著变化。第1个轮作周期结束时,耕层减少5cm处理的土壤有机质、全氮和速效钾含量明显低于原始耕层处理;而经过3个轮作周期,土壤有机质含量仍处于较低水平,全氮和速效钾含量逐渐回升,与原始耕层对应指标已无显著差异。耕层增加5cm处理明显提高了土壤有机质和各养分含量,并在3个轮作周期后仍处于较高水平。综上,耕层厚度减少5 cm会降低玉米–小麦轮作体系作物产量、各养分积累量和土壤有机质含量,并在短期内难以恢复;增加5 cm耕层虽然能改善土壤养分状况,但对作物产量和养分积累量的提高没有明显效果。
关键词： 耕层厚度 砂姜黑土 玉米–小麦轮作 产量 养分积累 土壤养分
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不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地不同形态磷径流输出的控制效果
《中国生态农业学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为明确巢湖沿岸坡耕地不同农艺措施对生态保护和水环境治理的影响,以农业面源污染长期定位观测基地为平台,于2014—2015年连续2 a对常规耕作(CK)、植物篱(黄花菜,PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)4种农艺措施下的水土及随地表径流迁移的各种形态磷进行了监测。结果表明,与常规耕作相比,PH、PHS和CR能有效地减少径流量和产沙量(P<0.05),降低效果依次为:PHS>PH>CR。与CK相比,PH、PHS和CR可分别减少23.5%、36.5%和19.7%的径流流失和29.5%、45.2%和26.3%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用。CK条件下的径流液总磷(TP)浓度是0.612~1.220 mg·L~(-1),其中颗粒态磷(PP)占总磷的71.5%~81.7%,颗粒态磷是磷随地表径流迁移的主要形态。在溶解态总磷(DTP)中,溶解态正磷酸盐(D-Ortho-P)所占比例较大,为87.4%~90.7%;溶解态有机磷(DOP)所占比例较小,仅占9.3%~12.6%。与CK相比,PHS、PH和CR显著降低了径流液PP和TP的浓度(P<0.05),但却不同程度地提高了DTP和D-Ortho-P的浓度,而对DOP的浓度无显著影响(P>0.05)。CK条件下,磷的年流失负荷平均为0.706 kg·hm~(-2),占当年作物施磷量0.98%。与CK处理相比,PH、PHS和CR处理磷的年流失负荷分别降低38.4%、53.8%和33.4%(P<0.05),其对磷素输出的控制效应主要通过减少径流量和降低径流液PP的浓度来实现的。综上可知,植物篱(黄花菜)、植物篱+秸秆还田和等高垄作是控制巢湖沿岸坡耕地水土及磷径流输出的有效措施,其中植物篱配合秸秆覆盖还田效果最佳。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。
关键词： 磷 径流 坡耕地 植物篱 秸秆覆盖 等高垄作 巢湖
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利用氮氧同位素示踪技术解析巢湖支流店埠河硝酸盐污染源
《水利学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：本文利用氮氧同位素示踪技术解析了巢湖支流店埠河水体硝酸盐污染源的可能来源,并利用稳定同位素混合模型(Stable Isotope Analysis in R),定量评价了不同类型污染源在枯水期(2016年1月)和丰水期(2016年7月)对水体硝酸盐的贡献率。结果表明:(1)店埠河水体各形态氮浓度具有很强的时空变异性。上游区域水体总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)在丰水期的平均浓度(4.87和2.73 mg/L)显著高于枯水期(3.09和1.17 mg/L),氨态氮(NH_4~+-N)平均浓度则是枯水期(1.10 mg/L)较丰水期(0.52 mg/L)高;中下游区域水体TN、NO_3~--N和NH_4~+-N在丰水期的平均浓度(6.62、3.23和1.57 mg/L)显著低于枯水期(10.52、4.26和3.66 mg/L)。水体无机氮主要以NO_3~--N形态存在,而污水则以NH_4~+-N为主。(2)δ~(15)N-NO_3~-和δ~(18)O-NO_3~-在丰水期的范围分别为1.98‰～9.12‰(平均值5.02‰)和5.11‰～11.86‰(平均值9.17‰),在枯水期的范围分别为3.89‰～9.35‰(平均值6.38‰)和1.46‰～7.53‰(平均值4.50‰),δ~(15)N-NO_3~-值丰水期较枯水期低,而δ~(18)O-NO_3~-值则是丰水期高于枯水期。粪肥污水、土壤有机氮以及化肥是店埠河水体NO_3~-的主要来源。(3)店埠河水体未经历明显的反硝化作用,SIAR模型计算表明,不同类型污染源对水体硝酸盐的贡献率分别为:大气沉降源7%～18%,土壤源24%～29%,化肥源18%～30%,粪肥污水源28%～48%。因此,根据河流流域空间布局,店埠河上游应重点控制面源污染输入的养殖废水、人畜粪便以及农业化肥,中下游则应重点防控城镇生活污水和工业废水,以有效降低入湖河流硝酸盐的污染负荷。
关键词： 硝酸盐污染 氮氧同位素 SIAR模型 贡献率 店埠河
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硒对水稻镉含量及其在亚细胞中的分布的影响
《生态环境学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：通过元素含量测定与亚细胞分离的方法,分析水稻镉在不同器官、组织之间的差异分布特征,从微观水平上阐释硒增强水稻镉耐受能力的机理,阐明硒降低稻米镉累积量的作用机理。研究结果显示,(1)随着硒浓度的增加,植株各营养器官干物重均增加。在2、4、8和16 mg·kg~(-1) Cd质量分数处理时,1.2 mg·kg~(-1) Se处理的糙米干物质量比Se空白处理分别增加了6.81%、7.73%、14.24%和49.62%。(2)当土壤镉质量分数在2~16 mg·kg~(-1)时,水稻各营养器官和糙米、精米中镉含量随土壤镉浓度的增高而显著增加。未施硒时,4、8和16 mg·kg~(-1) Cd处理糙米中镉质量分数分别为0.23、0.37和0.57 mg·kg~(-1),均超过我国国家食品安全标准中稻米镉的限量(0.20 mg·kg~(-1))。(3)相同镉浓度下,随着硒浓度的增加,水稻各营养器官和糙米、精米的镉含量和镉积累量均显著下降,4、8 mg·kg~(-1) Cd处理组中,糙米的镉含量均低于0.20 mg·kg~(-1),且1.2 mg·kg~(-1) Se处理优于0.4和0.8 mg·kg~(-1) Se处理。(4)镉在水稻各器官中的分配比例为:根系>茎叶>糙米>精米。随着硒浓度的增加,镉在精米中的分配比例下降。结论:硒能够通过调整镉在水稻不同器官中的分配比例,降低稻米中的镉含量;而硒元素对镉毒害的抑制作用,可能是通过细胞对镉的区室化分隔而实现的。
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不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地水土及径流氮输出的控制效果
《水土保持学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：基于巢湖沿岸坡耕地水土和养分流失监测的定位试验,于2014—2015年连续2a进行观测,研究小麦—芝麻模式下,植物篱(黄花菜)(PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)3种农艺措施对水土和径流氮输出的控制效果。结果表明,植物篱、植物篱+秸秆覆盖和等高垄作能有效减少地表径流量和土壤流失量,3种农艺措施的降低效果依次为PHS>PH>CR。与CK(当地常规耕作)相比,PH、PHS和CR处理平均分别减少24.5%,36.5%和19.7%的径流流失和31.0%,45.6%和25.4%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用,且减沙效果大于减流效果。3种农艺措施显著降低了径流液颗粒态氮(PN)的浓度,提高了溶解态总氮(DTN)、硝态氮(NO~-_3—N)和溶解态有机氮(DON)的浓度,但对总氮(TN)和铵态氮(NH~+_4—N)浓度无显著影响。CK处理径流液中PN和DTN所占TN的比例基本相当,而在其3种农艺措施下,DTN是N随着径流迁移的主要形态。在DTN中,NO~-_3—N占较大比例,DON次之,NH~+_4—N所占比例最小。CK处理N随地表径流平均年度累积流失量为9.35kg/hm~2,占当年施N量的2.83%。与CK相比,PH、PHS和CR处理的N素年度累积流失量平均分别降低了28.3%,40.7%和21.2%,其对N素输出的控制效应主要是通过减流减沙来实现的。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。
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农业面源污染研究进展及其发展态势分析
《江苏农业科学 》 2016 北大核心
摘要：在点源污染逐步得到控制后,农业面源污染问题日益突出,已成为目前水环境污染控制的重点和难点。在广泛调研国内外相关领域研究成果的基础上,对农业面源污染的成因和特点、研究历程、面源污染物的迁移转化机制、污染负荷模型以及面源污染的防控机制进行论述,在此基础上提出我国农业面源污染的研究需要在几个方面进行加强,即多种同位素联合示踪农业面源污染源;污染物在沟渠系统的迁移模型;农业面源污染对地下水的影响研究;构建流域容量总量控制体系;健全农业面源污染监测和预警体系。
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紫云英与化肥配施对土壤微生物特征和作物产量的影响
《草业学报 》 2016 北大核心 CSCD
摘要：为了探讨紫云英绿肥与化肥配施对稻田土壤培肥的微生物机制,本研究以7年肥料定位试验为材料,研究了不同施肥对安徽沿江双季稻区稻田土壤可培养微生物数量、微生物量碳氮、微生物熵及水稻产量的影响,探讨施用紫云英绿肥对稻田土壤的培肥效果。结果表明,1)与不施肥相比,长期施用紫云英可显著增加土壤微生物总数量(58.09%~86.86%),尤其是增加了细菌数量(77.93%~112.76%),土壤微生物总数量及细菌数量均于G3F1处理(70%化肥配施22500kg/hm2紫云英)达最大值(288.26×104和263.95×104 CFU/g)。2)施用紫云英可有效增加土壤微生物量。其中,70%化肥配施中高量紫云英的处理与CK相比,土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)、微生物熵(qMB)分别增加了102.77%~113.94%、172.53%~185.17%、69.47%~84.65%;与100%化肥相比,SMBC、SMBN、qMB分别增加27.74%~34.77%、74.14%~82.22%、20.50%~31.29%。(3)施用紫云英处理的水稻产量与100%化肥处理相当或稍有提高,但明显高于70%化肥和CK处理。与CK相比,紫云英与化肥配施可提高产量46.22%~51.44%。因此,化肥减量30%配施15000~30000kg/hm2紫云英可以提高安徽沿江双季稻区水稻产量,本试验以施加22500kg/hm2的紫云英产量最高(增产率达51.44%),同时,紫云英与化肥配施对提高土壤微生物量碳氮、微生物熵及调节土壤微生物群落组成,改善稻田土壤生物学性状产生显著影响。
