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黄土旱塬区减氮条件下氮素利用及温室气体排放特征

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黄土旱塬区减氮条件下氮素利用及温室气体排放特征

作者：吴得峰西北农林科技大学

学位级别：硕士

大气中温室气体(NO、CH)浓度呈现逐年增加的趋势,由此带来的全球气候变化,已引起各个国家政府的高度重视。农田土壤是主要温室气体(NO、CH)的排放源,其排放总量分别占到全球排放总量的60%、50%。我国旱地面积约占国土总面积的70%,其中,... 详细信息

大气中温室气体(NO、CH)浓度呈现逐年增加的趋势,由此带来的全球气候变化,已引起各个国家政府的高度重视。农田土壤是主要温室气体(NO、CH)的排放源,其排放总量分别占到全球排放总量的60%、50%。我国旱地面积约占国土总面积的70%,其中,干旱半干旱地区耕地约占总耕地面积的43%。西北地区黄土旱塬区属于典型的雨养农业区,面积达60万km,其中农田面积14.58万km,70%属于雨养农业。施用化肥是本地区改善土壤肥力、保证作物产量的主要措施。但是,施氮对该地区农业源温室气体排放的影响尚不清楚。因此,探讨不同施氮模式对作物产量、温室气体排放机理及其影响因素对该地区制定科学合理的农田施肥措施提供理论依据。本试验依托中国科学院长武黄土高原农业生态试验站(陕西省长武县),以春玉米(品种为先玉335)为研究对象,共设置5个不同施氮模式:传统施氮(Con,施氮量200kg·N ha)、减量施氮(Opt,150 kg·N ha)、减量施氮+硝化抑制剂(Opt+DCD,150 kg·N ha+DCD)、减量施氮+缓控肥(Opt+SR)、对照(N0),为期3年(2013.1015.9),利用静态箱采气法采气,气象色谱仪测定温室气体含量,流动分析仪测定土壤矿质氮含量,共测定气体样品9000个,表层土壤样品2700个,土壤剖面样品2700个,采集植物样品15次,通过实验室样品分析,运用方差分析、相关性分析等经典分析方法,研究不同施氮模式对温室气体排放、春玉米产量、土壤矿质氮含量等的影响。(1)与Con相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理在保持春玉米产量不降低的前提下,显著增加了氮肥农学效率(增幅依次为11%、23%、19.4%)、氮肥偏生产力(增幅依次为30%、27.8%、25.1%)和氮肥生理利用率(增幅依次为30.6%、28.9%、27.8%)(P40 mm)是NO排放的主要影响因素。降雨引起的NO排放累积量,2013年为6.4%,2014年为12.5%,2015年为9.6%。施氮后10天内硝态氮含量与NO排放量呈正相关关系,(复合线性方程Y=a X+b,R2=0.80.84,P<0.05)。该区农田土壤为CH的吸收汇,不同施氮处理对CH吸收没显著影响。(3)减量施氮显著降低了农业源温室气体年累积排放量(P<0.05)。与Con(1.87 kg NO-N?ha–1)相比,Opt+DCD的降幅最大(46.0%),其次为Opt+SR(34.7%),Opt处理的降幅最小(24.6%)。Con、Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理的GWP分别为:838、619.7、358、457 kg CO2-eq?Mg-1。与Con相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR显著降低了总温室气体排放强度(P<0.05),降幅分别为24.3%、55.0%、43.4%。(4)施氮显著增加了土壤剖面硝态氮的累积量(P<0.05)。但减量施氮显著降低土壤硝态氮累积量。不同施氮模式000 cm和10000 cm土壤剖面硝态氮的含量分别介于33.548.9 kg·ha和8.92.8 kg·ha。平均值分别为72.7、49.7 kg·ha。与Con相比,Opt、Opt+DCD和Opt+SR处理显著降低了土壤剖面硝态氮的累积量,降幅依次为45%、48%和47%。

关键词：黄土旱塬区减量施氮硝化抑制剂氧化亚氮硝态氮累积

植被恢复对黄土区煤矿排土场土壤团聚体特征的影响

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生态学报 2016年第16期36卷 5067-5077页

作者：唐骏党廷辉薛江文月荣徐娜吴得峰中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

目前关于植被恢复对排土场土壤团聚性的影响还不清楚,以植被恢复下黄土区露天煤矿排土场为研究对象,采用湿筛法测定了排土场土壤水稳性团聚体组成,研究了植被恢复类型(草地、灌木)和排土场地形(平台、边坡)对土壤团聚体特征的影响。结... 详细信息

目前关于植被恢复对排土场土壤团聚性的影响还不清楚,以植被恢复下黄土区露天煤矿排土场为研究对象,采用湿筛法测定了排土场土壤水稳性团聚体组成,研究了植被恢复类型(草地、灌木)和排土场地形(平台、边坡)对土壤团聚体特征的影响。结果表明:植被恢复促进了排土场水稳性团聚体的形成,平台0—20 cm土层水稳性大团聚体数量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别达到31.1%,0.70 mm和0.26 mm,边坡分别达到13.3%,0.37 mm和0.17 mm,均显著高于裸地,分形维数(D)在平台和边坡分别为2.91和2.96,均显著低于裸地;平台土壤团聚性要好于边坡,草地对于平台土壤团聚结构改良效果较好,而灌木对于边坡改良效果较好;排土场土壤有机碳和粘粒含量均与土壤团聚体指标有显著相关性。植被恢复提高了排土场土壤团聚性,植被恢复类型和地形对排土场土壤团聚体特征有显著影响。

关键词：植被恢复排土场土壤团聚体分形维数

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半干旱区土壤微生物呼吸对极端降水的响应

环境科学 2016年第7期37卷 2714-2720页

作者：赵慢王蕊李如剑杜兰兰吴得峰孙棋棋高鑫郭胜利西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

了解土壤微生物呼吸对极端降水的响应对深入理解全球变暖趋势下降水格局的改变对土壤碳循环的影响具有重要意义.于2015年雨季（7~9月）在长武农田生态系统国家野外站,模拟了3种雨季降水量（最高600 mm;平均300 mm;最低150 mm）条件下两... 详细信息

了解土壤微生物呼吸对极端降水的响应对深入理解全球变暖趋势下降水格局的改变对土壤碳循环的影响具有重要意义.于2015年雨季（7~9月）在长武农田生态系统国家野外站,模拟了3种雨季降水量（最高600 mm;平均300 mm;最低150 mm）条件下两种降水形式（每次10 mm：P_（10）,每次150 mm：P_（150））.利用土壤碳通量测量系统（Li-COR,Lincoln,NE,USA）监测不同降水条件下土壤微生物呼吸速率及其土壤水分、温度的变化.相同次降水量条件下,土壤微生物呼吸波动因雨季降水量变化而不同.P_（150）较P_（10）波动剧烈,600 mm降水量下土壤微生物呼吸变异系数分别为36%和33%;300 mm降水量下为28%和22%,150 mm降水量下依次为43%和29%.与P_（10）相比,P_（150）土壤微生物呼吸累积量在600 mm降水量下降低20%;但150 mm降水量下增加22%,300 mm降水量下二者无显著差异.土壤累积呼吸量与水分胁迫时间长短呈显著负相关（R2=0.75）.全球变暖趋势下极端性降水事件增加对土壤微生物呼吸的影响不容忽视.

关键词：极端降水降水形式土壤微生物呼吸土壤水分水分胁迫

模拟条件下侵蚀-沉积部位土壤CO_2通量变化及其影响因素

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环境科学 2016年第9期37卷 3616-3624页

作者：杜兰兰王志齐王蕊李如剑吴得峰赵慢孙棋棋高鑫郭胜利西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

了解土壤侵蚀与沉积对土壤CO_2通量的影响有助于正确评价侵蚀区域土壤和大气之间CO_2交换过程与机制.本试验于2014和2015年雨季(7~9月)在长武农田生态系统国家野外站进行,利用土壤碳通量测量系统LI-8100(LI-COR,Lincoln,NE,USA)和土壤... 详细信息

了解土壤侵蚀与沉积对土壤CO_2通量的影响有助于正确评价侵蚀区域土壤和大气之间CO_2交换过程与机制.本试验于2014和2015年雨季(7~9月)在长武农田生态系统国家野外站进行,利用土壤碳通量测量系统LI-8100(LI-COR,Lincoln,NE,USA)和土壤温度及水分数据采集器(EM50,DECAGON,USA),测定侵蚀和沉积地貌下的土壤CO_2通量、土壤水分和温度,并采集径流泥沙.结果表明:1侵蚀区和沉积区土壤CO_2通量均值依次为1.05μmol·(m^2·s)^(-1)和1.38μmol·(m^2·s)^(-1),沉积区较侵蚀区增幅达31%(P<0.05);沉积区土壤CO_2通量温度敏感性(8.14)是侵蚀区(2.34)3倍以上.2侵蚀区与沉积区土壤水分均值分别为0.21 m^3·m^(-3)和0.25 m^3·m^(-3),沉积区较侵蚀区提高19%(P<0.05).尽管侵蚀区较沉积区土壤温度稍有提高(7%),但差异不显著.3泥沙中有机碳平均含量(7.26 g·kg^(-1))较试验之初(6.83 g·kg^(-1))提高6%.4土壤水分和土壤有机碳(SOC)在侵蚀区和沉积区的重新分布对土壤CO_2通量空间变异有重要影响.

关键词：侵蚀区沉积区土壤CO2通量土壤水分 SOC 土壤温度径流泥沙

黄土高原南部不同减氮模式对春玉米产量及土壤硝态氮残留的影响

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植物营养与肥料学报 2017年第4期23卷 856-863页

作者：董强吴得峰党廷辉郭胜利中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

【目的】研究了不同减量施氮模式对黄土高原南部春玉米产量、土壤硝态氮残留的影响,提出科学施肥模式,旨在指导当地玉米施肥、保护环境安全。【方法】在黄土高原南部沟壑区农田连续进行了3年的田间试验,供试作物为春玉米,一年一熟,采用... 详细信息

【目的】研究了不同减量施氮模式对黄土高原南部春玉米产量、土壤硝态氮残留的影响,提出科学施肥模式,旨在指导当地玉米施肥、保护环境安全。【方法】在黄土高原南部沟壑区农田连续进行了3年的田间试验,供试作物为春玉米,一年一熟,采用半覆膜种植方式。试验设不施氮(CK);传统施肥模式(Con,施尿素N200 kg/hm^2);减氮模式Ⅰ(ModⅠ,施尿素N 160 kg/hm^2);减氮模式Ⅱ(ModⅡ,施尿素N 160 kg/hm^2和加一定量的硝化抑制剂双氰胺);减氮模式Ⅲ(ModⅢ,施脲甲醛N 160 kg/hm^2)5种处理。调查了玉米产量、收获后土壤硝态氮残留和氮素利用率。【结果】三种减量施氮模式较传统施氮模式施氮量减少20%的情况下,玉米产量连续三年无显著变化(P>0.05),相差0.1~0.5 t/hm^2。与Con相比,ModⅠ、ModⅡ、ModⅢ处理的氮肥农学效率及偏生产力分别增加了20.2%~23.2%和21.9%~23.7%,0—200 cm土层NO3–-N的残留量分别减少了90.7、97.3、100.7 kg/hm^2,其降幅依次为44.7%、47.9%、49.6%。【结论】连续三年减少20%的施氮量不影响春玉米产量及吸氮量,可提高氮肥的农学效率和偏生产力,显著减少土壤剖面NO3–-N残留量。在同一施氮量下,添加硝化抑制剂或施用缓控释肥对硝态氮残留量减少作用不甚明显。

关键词：春玉米减量施氮硝化抑制剂缓控释肥硝态氮

美丽乡村建设背景下残次林地土地开发项目经济效益分析——以靖边县掌高兔村项目为例

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农业与技术 2021年第1期41卷 156-159页

作者：吴得峰陕西省土地工程建设集团有限责任公司西北分公司陕西榆林719000

美丽乡村建设作为美丽中国的核心要素,其美丽不仅仅局限于生态和环境的美丽,还包括农村地域范围内人与自然和谐共处、文化融合、经济向好等方面的美丽。残次林地土地整治,作为美丽乡村建设重要抓手与措施,日益受到当地政府普遍关注。残... 详细信息

美丽乡村建设作为美丽中国的核心要素,其美丽不仅仅局限于生态和环境的美丽,还包括农村地域范围内人与自然和谐共处、文化融合、经济向好等方面的美丽。残次林地土地整治,作为美丽乡村建设重要抓手与措施,日益受到当地政府普遍关注。残次林地土地整治主要通过增加耕地面积,提升耕地质量,完善电力水力等配套设施,增设防护林等对田水路林村进行综合整治,以达到提升耕地地力、改善生态环境、促进美丽乡村建设又快又好发展的目的。基于此,在陕北风沙草滩区靖边县掌高兔村开展残次林地后备资源开发,本文通过工程的立项背景、项目区概况、限制性因素分析和实施工程实例介绍风沙草滩区靖边县掌高兔村残次林地土地整治技术措施,为风沙草滩区残次林地土地整治项目的顺利开展提供借鉴和参考。项目的实施将新增耕地72.9206hm2,通过综合整治,将耕地等别提升1~2个等别,同时,创造546.9t·hm^-2的粮食产能,经济效益显著。

关键词：风沙草滩区残次林地土地开发靖边县

陕北工矿废弃地土地复垦现状及生态治理措施研究

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农村经济与科技 2020年第20期31卷 13-15页

作者：吴得峰陕西省土地工程建设集团有限责任公司西北分公司陕西榆林719000

工矿废弃地作为一种比较特殊的土地利用类型,它的再利用,不仅是缓解当地耕地总量紧张问题、提高土地利用率的有效方式,而且也是改善当地生态环境和人居环境的迫切需要。为探索出一条适合于陕北地区工矿废弃地复垦土地整治开发模式,本研... 详细信息

工矿废弃地作为一种比较特殊的土地利用类型,它的再利用,不仅是缓解当地耕地总量紧张问题、提高土地利用率的有效方式,而且也是改善当地生态环境和人居环境的迫切需要。为探索出一条适合于陕北地区工矿废弃地复垦土地整治开发模式,本研究以神木市矿区废弃地为研究对象,通过采取拆除工程、土地平整工程、灌溉与排水工程、田间道路工程和农田防护与环境保持工程,能使废弃地土地利用方式改变为耕地,有效缓解耕地资源紧张、总量失衡等问题。建议(1)建立健全长效管护机制,设置专门领导机构,加强领导及顶层设计;(2)设立专项账户,根据收入比例,明确工矿废弃地复垦资金来源。(3)加强宣传和舆论引导,提高认识。

关键词：工矿废弃地复垦现状生态治理

基于不同农业区划的有机—无机肥配施对玉米产量及土壤质量研究文献综述

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西部大开发（土地开发工程研究） 2019年第8期 71-76页

作者：吴得峰陕西地建假日观光置业管理有限责任公司陕西西安710075

有机—无机肥配施成为目前农业健康绿色可持续发展的热点和难点。通过查阅文献,综述了有机—无机肥配施在农业生产中的作用及影响机理,得出有机—无机肥配施施肥模式的优越性。有机—无机肥配施不仅能为作物生长提供速效养分,还能有效... 详细信息

有机—无机肥配施成为目前农业健康绿色可持续发展的热点和难点。通过查阅文献,综述了有机—无机肥配施在农业生产中的作用及影响机理,得出有机—无机肥配施施肥模式的优越性。有机—无机肥配施不仅能为作物生长提供速效养分,还能有效增加肥料肥效,确保土壤养分持续供给;不仅增加作物产量,提升作物品质,还能有效改善土壤团粒结构,增加土壤透气性、孔隙度,降低土壤紧实度和土壤容重,又不引起因速效养分流失带来的环境风险。因此,有机—无机肥配施不仅能显著增加玉米产量,提高玉米品质,还能有效改善土壤物理、化学、微生物性状,是一种科学有效的施肥管理模式。

关键词：不同地理区划有机无机肥配施玉米土壤质量

有机无机肥配施对玉米品质及土壤微生物特征的影响

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农业与技术 2022年第14期42卷 26-28页

作者：吴得峰陕西省土地工程建设集团有限责任公司西北分公司陕西榆林719000

通过大田试验,研究不同有机无机肥配施对春玉米产量、土壤微生物学特性等的影响。试验于2021年4—9月在陕西省榆林市靖边县四柏树村进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植。设对照(A)、传统施肥(B)、单施有机肥(C)、有机无机肥配施70%无机肥... 详细信息

通过大田试验,研究不同有机无机肥配施对春玉米产量、土壤微生物学特性等的影响。试验于2021年4—9月在陕西省榆林市靖边县四柏树村进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植。设对照(A)、传统施肥(B)、单施有机肥(C)、有机无机肥配施70%无机肥加30%有机肥(D)、50%无机肥加50%有机肥(E)5个处理,在每个生育期采集土壤样品测定微生物碳氮等指标,玉米成熟后测定玉米产量及籽粒品质。结果表明:有机无机肥配施均增加春玉米产量,B处理产量为12.79t·hm^(-2),D处理产量为13.82t·hm^(-2),E处理产量为13.18t·hm^(-2),分别较A处理高72.31%、64.34%,B处理高8.05%、3.04%。D、E处理均有利于提高春玉米品质、增加土壤微生物碳氮含量,其中D处理微生物碳氮含量均最高。可见,陕北风沙草滩区,30%有机肥与无机肥配施是适宜的施肥方式,可通过调控土壤微生物区系,增加作物产量,提高作物品质。

关键词：春玉米微生物碳微生物氮