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不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

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农业机械学报 2023年第4期54卷 366-375页

作者：张忠学余佩哲杜思澄李铁成齐智娟王柏东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 黑龙江省水利科学研究院哈尔滨150080

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm^(2)(N)、99 kg/hm^(2)(N1,减氮10%)、88 kg/hm^(2)(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管... 详细信息

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm^(2)(N)、99 kg/hm^(2)(N1,减氮10%)、88 kg/hm^(2)(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO_(2)排放强度和CH4排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO_(2)排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO_(2)排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P0.05);随着施氮量的减少相同灌溉制度下各处理土壤碳收支呈先增大后减小的变化趋势。综合考虑,CN1处理可以在保证较高生产能力下提高土壤固碳能力,减少土壤碳损失与稻田温室气体排放。

关键词：黑土稻田净土壤碳收支净初级生产量总初级生产力土壤碳库水氮管理模式

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坡耕地综合治理技术模式的蓄水保土及增产效应

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农业工程学报 2011年第11期27卷 222-226页

作者：杨爱峥魏永霞张忠学张宝丽齐智娟东北农业大学水利与建筑学院哈尔滨150030 黑龙江省高校节水农业重点实验室哈尔滨150030 黑龙江农垦北安分局红星农场水务局北安164000

针对松嫩平原北部丘陵漫岗黑土区严重的水土流失、春旱和耕层渍涝并存的问题,采取了垄向区田与鼠道、暗管和明沟4种措施并将其有机集成形成了4个坡耕地综合治理技术模式。于2009和2010年,以黑龙江农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对... 详细信息

针对松嫩平原北部丘陵漫岗黑土区严重的水土流失、春旱和耕层渍涝并存的问题,采取了垄向区田与鼠道、暗管和明沟4种措施并将其有机集成形成了4个坡耕地综合治理技术模式。于2009和2010年,以黑龙江农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对象,研究了不同技术模式对大豆生育期土壤水分动态、产量、作物水分利用效率、地表径流和土壤侵蚀的影响。结果表明,4种技术模式均有不同程度的蓄水保土增产和提高作物水分利用效率的作用,其中鼠洞+暗管+明沟+垄向区田措施效果最为明显,与常规耕作相比产量和水分利用效率分别提高了27.3%和23.9%,地表径流量和土壤流失量分别减少了31.3mm和456t/(km2.a)。

关键词：土壤排水径流鼠道暗管明沟垄向区田土壤侵蚀

节水灌溉下复合微生物有机肥对水稻光合与产量的影响

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农业机械学报 2019年第7期50卷 313-321页

作者：张忠学冯子珈齐智娟郑恩楠杨桦陈鹏东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030

为研究寒地黑土区节水灌溉配施复合微生物有机肥对水稻光合特性及产量的影响,在节水灌溉条件下设置了4个复合微生物有机肥施用水平:OF20(20kg/hm^2)、OF40(40kg/hm^2)、OF60(60kg/hm^2)和OF80(80kg/hm^2),同时以单施无机肥为对照(CK)处... 详细信息

为研究寒地黑土区节水灌溉配施复合微生物有机肥对水稻光合特性及产量的影响,在节水灌溉条件下设置了4个复合微生物有机肥施用水平:OF20(20kg/hm^2)、OF40(40kg/hm^2)、OF60(60kg/hm^2)和OF80(80kg/hm^2),同时以单施无机肥为对照(CK)处理,研究水稻光合特性及其产量的变化趋势。结果表明:随着复合微生物有机肥施用量的增加,水稻各生育时期的叶片净光合速率(Pn)、最大光化学量子效率(Fv/Fm)、反应中心的潜在活性(Fv/Fo)以及光化学系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心激发能捕获效率(F′v/F′m)均呈先升、后降的趋势;在抽穗期和乳熟期,实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)和光化学荧光淬灭系数(qP)均随复合微生物有机肥施入量的增加先增大、后减小,在OF60处理时达到最大值,且均高于CK处理;气孔限制值(Ls)随着复合微生物有机肥施用量的增加,先减小后增大,且低于CK处理;非光化学荧光淬灭系数(qN)在不同复合微生物有机肥施用量处理下并无显著差异;施加复合微生物有机肥处理的水稻产量高于CK处理,其中OF60处理产量最高,且米质优于CK处理。综合分析,施用60kg/hm^2复合微生物有机肥处理效果最佳,研究结果可为寒地黑土区节水灌溉条件下合理配施复合微生物有机肥提供理论依据和参考。

关键词：水稻节水灌溉复合微生物有机肥光合特性产量品质

不同优化情境下的县南沟流域商品型生态农业系统耦合关系

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水土保持研究 2014年第5期21卷 163-168页

作者：顾文王继军齐智娟中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 烟台市水利建筑勘察设计院山东烟台264000 西北农林科技大学陕西杨凌712100

在对县南沟流域退耕还林工程实施后商品型生态农业系统现状耦合态势分析的基础上,以该流域商品型生态农业系统优化方案为基础,利用耦合过程模型,预测了系统在链网构建阶段、农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段的耦合关系。结果表明... 详细信息

在对县南沟流域退耕还林工程实施后商品型生态农业系统现状耦合态势分析的基础上,以该流域商品型生态农业系统优化方案为基础,利用耦合过程模型,预测了系统在链网构建阶段、农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段的耦合关系。结果表明:自退耕还林工程实施以来,县南沟流域商品型生态农业系统一直处于协调化发展阶段,且农业生态系统与农业经济系统的综合指数均不断增加。当农业生态系统达到自我调节临界点时,在现状发展态势下农业经济系统演变速度为VEn(t)=0.0673El(t),商品型生态农业系统链网构建阶段农业经济系统演变速度为VEn(t)=0.0913El(t),农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段农业经济系统演变速度为VEn(t)=0.0999El(t),系统链网的完善、资源的合理高效利用以及碳汇林业的发展解决了商品型生态农业系统健康、持续发展的问题,同时提高了系统功能。

关键词：商品型生态农业耦合过程模型耦合态势优化情境县南沟流域

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干旱区大田玉米膜下滴灌土壤水热效应研究

水土保持学报 2017年第1期31卷 172-178,185页

作者：齐智娟冯浩张体彬杨爱峥周立峰中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100 东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平... 详细信息

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)4个处理,采用烘干法测定0—120cm土壤含水量,ECH2O-5TE探头测定0—120cm土壤温度。试验结果表明:在苗期,0—20cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.4%,23.8%和26.9%;拔节期,0—40cm土层LQ含水率较LB提高了32.6%,PQ较PB提高了5.8%;抽雄期0—60cm土层垄作土壤含水率明显高于平作,而60—120cm土壤含水率差异不明显;成熟期0—80cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了18.1%,11.2%和21.5%。分析0—70cm土层平均土壤温度发现,LQ的温度明显高于半膜覆盖的处理,2014年和2015年LQ土壤温度较LB分别增加0.44,1.16℃,较PQ分别增加0.93,0.22℃,较PB分别增加1.22,1.37℃。2年的试验验证了不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度,增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。

关键词：膜下滴灌垄作地温土壤水分

不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素和肥料氮素的影响

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农业机械学报 2020年第2期51卷 284-291页

作者：张忠学刘明齐智娟东北农业大学水利与建筑学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030

为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题,以大田试验为基础,采用15 N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和3个施氮量水平(N1:180 kg/hm^2,N2:240 kg/hm^2,N3:300 kg/hm^2),分析比较了不同水氮管理模... 详细信息

为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题,以大田试验为基础,采用15 N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和3个施氮量水平(N1:180 kg/hm^2,N2:240 kg/hm^2,N3:300 kg/hm^2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素的吸收、土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响。结果表明:随着施氮量的增加,0~100 cm土层铵态氮、硝态氮的含量和累积量均呈现增加的趋势;提高灌水量可以提高60~100 cm土层铵态氮累积量、80~100 cm土层硝态氮累积量。对土壤-作物氮平衡的研究表明,增加施氮量可以提高土壤无机氮残留量和氮素盈余,而作物氮素吸收量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,氮素盈余量和表观损失量随灌水量的增加表现为先降低后增加。肥料氮累积量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,施氮量300 kg/hm^2时肥料氮累积量占比21.27%~31.23%,肥料氮残留量和损失量所占比例均有所提高。玉米植株氮素中有66.70%~75.05%来自于对土壤氮的累积,随着施氮量的增加,玉米植株土壤氮素累积量呈先增后减的趋势。综合不同水氮管理模式对玉米地土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响得出,灌水60 mm、施氮240 kg/hm^2的水氮组合可保证肥料氮的充分利用,减少无机氮的残留和损失。

关键词：玉米水氮管理铵态氮硝态氮氮平衡同位素示踪技术

秸秆还田下水氮耦合对黑土稻田CH4排放与产量的影响

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农业机械学报 2020年第7期51卷 254-262页

作者：张忠学韩羽齐智娟陈鹏东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030

为探明秸秆还田下水氮耦合对黑土稻田CH4排放的影响,探寻节水、减排、增产的水肥管理模式,在秸秆还田的基础上,以常规淹灌配施常量氮肥的处理为对照,设置了常规淹灌和控制灌溉两种灌溉方式,并设置4个氮肥梯度,采用静态箱-气相色谱法观... 详细信息

为探明秸秆还田下水氮耦合对黑土稻田CH4排放的影响,探寻节水、减排、增产的水肥管理模式,在秸秆还田的基础上,以常规淹灌配施常量氮肥的处理为对照,设置了常规淹灌和控制灌溉两种灌溉方式,并设置4个氮肥梯度,采用静态箱-气相色谱法观测各处理的CH4排放通量,分析了水氮耦合下稻田土壤氧化还原电位、各生育阶段土壤铵态氮含量、硝态氮含量和秸秆腐解率的变化,以及各因子对稻田CH4排放的影响,同时综合产量计算了减排效益。结果表明:秸秆还田下常规淹灌CH4排放通量、累积排放量显著高于控制灌溉(P<0.05),且随着施氮量的增加,CH4排放通量、累积排放量显著增加(P<0.05);与对照相比,常规淹灌增施氮肥使CH4累积排放量增加16.24%(P<0.05),产量降低了2.01%;在常规淹灌下适当减施氮肥不但对产量无显著影响,还使得CH4累积排放量降低18.59%(P<0.05);若采取控制灌溉减量施氮,与对照相比,则使得CH4累积排放量降低62.71%(P<0.01),产量提高21.16%(P<0.05)。通过相关性分析发现,施氮量、灌溉方式以及二者的交互作用对CH4排放影响显著;水氮耦合下稻田土壤铵态氮含量、秸秆腐解率与CH4排放呈显著正相关关系(P<0.05),土壤氧化还原电位与CH4排放呈显著负相关关系(P<0.05)。综合减排效益分析,秸秆还田下采用控制灌溉、并适量减施氮肥可以使经济效益最大化,达到节水、减排、增产的目的。

关键词：秸秆还田水氮耦合 CH4排放水稻产量减排效益

黑土坡耕地几种水土保持措施的蓄水保土效应研究

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水土保持研究 2011年第5期18卷 72-75页

作者：齐智娟张忠学杨爱峥东北农业大学水利与建筑学院哈尔滨150030

水土流失是制约我国北方旱区农业发展的主要因素,研究保护性耕作措施的蓄水保土效应,对北方旱区的水土保持工作具有重要的指导意义。通过田间试验对几种不同保护性耕作措施的土壤储水量、水分平衡及水分利用效率进行了研究,综合评价了... 详细信息

水土流失是制约我国北方旱区农业发展的主要因素,研究保护性耕作措施的蓄水保土效应,对北方旱区的水土保持工作具有重要的指导意义。通过田间试验对几种不同保护性耕作措施的土壤储水量、水分平衡及水分利用效率进行了研究,综合评价了几种耕作措施的蓄水保土功效。结果表明:横坡免耕、横坡种植、深松区田、垄向区田、深松、免耕储水量分别为常规耕作的112.6%,110.8%,107.0%,104.9%,103.8%,102.5%。横坡耕作和垄向区田能够有效减少坡面径流和土壤侵蚀,起到蓄水保土的作用,并为农作物生长提供有利的土壤水分环境。

关键词：水土流失区田横坡深松黑土

河套灌区玉米光合特征及产量对全膜覆盖下不同滴灌量的响应

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水土保持学报 2017年第4期31卷 289-297,319页

作者：姜良超仝川胡敏杰李守中周立峰宁秋蕊杨贤宇齐智娟福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福建师范大学福州350007 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心陕西杨凌712100

通过大田试验,探讨了全膜覆盖下不同滴灌量对河套灌区玉米关键生育期光合特征、产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)除拔节期外,高、中滴灌量处理下玉米叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs均显著高于低滴灌量处理(P<0.05),... 详细信息

通过大田试验,探讨了全膜覆盖下不同滴灌量对河套灌区玉米关键生育期光合特征、产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)除拔节期外,高、中滴灌量处理下玉米叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs均显著高于低滴灌量处理(P<0.05),而高滴灌量与中滴灌量处理之间无显著差异;(2)低滴灌量处理下的玉米叶片光合水分利用效率WUE在其他生育时期均显著高于高滴灌量处理(P<0.05),并且高滴灌量处理下玉米光合水分利用效率在拔节期显著高于其他生育时期;(3)不同滴灌量下,玉米叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs及胞间CO2浓度Ci在不同生育时期均具有明显的光合日变化特征。高、中滴灌量处理下各光合参数的日变化幅度、峰高、峰值出现时间与低滴灌量相比均存在显著差异;(4)高、中滴灌量处理下玉米存果率、穗粒数、千粒重和产量均显著高于低滴灌量处理(P<0.05),但相对中滴灌量而言,高滴灌量处理对玉米果穗性状和产量的影响不显著。因此,合理的膜下滴灌量可以有效提高作物光合能力,有利于干物质的积累,改善作物果穗性状和产量,同时提高光合水分利用效率,对河套灌区节水灌溉、控盐和增产目标具有指导意义。

关键词：全膜覆盖滴灌量光合特征产量玉米河套灌区