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生物炭与氮肥复施对镉污染水稻土修复效应及机制

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环境科学 2023年第8期44卷 4479-4488页

作者：张丽李如霞何玉垒姚彦坡林大松农业农村部环境保护科研监测所天津300191 石林彝族自治县农业技术推广总站昆明652200

重金属镉(Cd)污染已严重影响土壤健康,威胁农产品生产安全利用.因此采用盆栽试验,以Cd污染水稻土为供试土壤,研究生物炭(BC)、不同氮肥施用水平2.6 g·pot^(-1)(N1)、3.5 g·pot^(-1)(N2)、4.4 g·pot^(-1)(N3)和生物炭配施氮肥(BCN1、B... 详细信息

重金属镉(Cd)污染已严重影响土壤健康,威胁农产品生产安全利用.因此采用盆栽试验,以Cd污染水稻土为供试土壤,研究生物炭(BC)、不同氮肥施用水平2.6 g·pot^(-1)(N1)、3.5 g·pot^(-1)(N2)、4.4 g·pot^(-1)(N3)和生物炭配施氮肥(BCN1、BCN2、BCN3)对土壤Cd形态、水稻体内Cd富集和转运以及土壤酶活性的影响,并通过高通量测序分析土壤微生物菌群变化和微生物间复杂的相互作用关系.结果表明,生物炭配施氮肥处理下土壤Cd由活性较高的可交换态向活性低的残渣态转化,可交换态Cd含量较对照降低了6.2%~14.7%,残渣态Cd含量提高了18.6%~26.4%.单一氮肥处理增强了水稻根部Cd的富集能力,提高了22%~33.5%,单一生物炭和配施氮肥处理下水稻根部Cd的富集能力、Cd从茎叶向稻壳和稻壳向稻米的转运系数均下降.BCN处理总体上促进了土壤酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶),MiSeq测序显示生物炭配施氮肥提高了土壤细菌主要物种相对丰度(如Acidobacteriales、Solibacterales、Pedosphaerales和Nitrospirales),共现网络分析表明N、BC和BCN处理下土壤细菌网络复杂性均增强.总体来看,生物炭配施氮肥降低了土壤Cd活性,抑制了水稻对Cd的富集和转运,一定程度上改善了土壤生态环境质量,为重金属Cd污染农田土壤修复提供了技术支撑.

关键词：生物炭氮肥 Cd形态水稻Cd富集转运酶活性微生物群落微生物共现网络

氮肥和缩节胺对棉花纤维产量及品质时间分布的影响

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作物学报 2024年第2期50卷 514-528页

作者：李志坤贾文华朱伟刘伟马宗斌河南农业大学农学院河南郑州450046 浙江省农业技术推广中心浙江杭州310020 河南省种业发展中心河南郑州450046

棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃(“四桃”)的时空分布不同,但目前“四桃”的纤维产量和品质差异及其对氮(N)肥与缩节胺(DPC)配施的响应鲜见报道。2015—2017年,在郑州市黄河滩区采用双因素裂区设计,以3个N肥用量为主区,即不施N肥(N0... 详细信息

棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃(“四桃”)的时空分布不同,但目前“四桃”的纤维产量和品质差异及其对氮(N)肥与缩节胺(DPC)配施的响应鲜见报道。2015—2017年,在郑州市黄河滩区采用双因素裂区设计,以3个N肥用量为主区,即不施N肥(N0)、常量施N(N1)和过量施N(N2),用量分别为0、225和450 kg hm-2;以3个DPC用量为副区,即不喷施DPC(D0)、常量DPC(D1)和过量DPC(D2),用量分别为0、75和150 g hm-2。研究了N肥与DPC配施对棉花纤维产量及品质时间分布的影响。结果表明,(1)N1处理的“四桃”纤维产量比N0和N2处理分别增加36.79%和3.27%, N2处理减产不显著;D1处理比D0和D2处理分别增产17.53%和8.50%, D2处理减产达到显著水平;N1D1组合产量最高,其余组合减产1.15%~51.53%。N1D1组合的伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃产量分别占8.89%、45.35%、33.41%和12.36%,伏桃和早秋桃是产量主体,但早秋桃的成产强度大。随着施N量增加,早秋桃和晚秋桃的纤维产量占比增加,而随着DPC用量增加则表现相反。(2) N肥用量和DPC用量均对纤维长度、整齐度、比强度和马克隆值有显著影响,但对纤维伸长率影响达不到显著水平。N1处理和D1处理的纤维品质综合表现最优,但D0处理马克隆值最佳。N肥与DPC用量互作对“四桃”的纤维比强度和马克隆值有显著影响,其中, N1D1处理“四桃”的比强度和马克隆值均表现最优,而N2D2处理“四桃”的比强度和马克隆值表现最差。此外,过量施N和过量喷施DPC均会升高马克隆值。(3)“四桃”的纤维品质存在差异。伏前桃的纤维品质除马克隆值最优外,其纤维长度、整齐度和比强度最差;伏桃和早秋桃的纤维长度、整齐度和比强度最优,但马克隆值表现最差,伸长率居中;晚秋桃的伸长率最优,其余品质指标均居中。研究结果丰富了“四桃”产量和品质差异的相关理论,并为棉花合理施N和喷施DPC以及“四桃”纤维的合理利用提供了科学依据。

关键词：棉花氮肥缩节胺四桃纤维产量纤维品质

氮肥和秸秆还田方式对麦玉轮作土壤N2O排放的影响

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环境科学 2020年第12期41卷 5668-5676页

作者：许宏伟李娜冯永忠任广鑫谢呈辉吕宏菲马星霞郝嘉琪西北农林科技大学农学院杨凌712100 陕西省循环农业工程技术研究中心杨凌712100

为探究氮肥和秸秆还田方式对N2O排放的影响,本研究在关中地区冬小麦-夏玉米轮作模式下,采用双因素裂区设计,主区为常规施氮(G)和减量施氮(70%G);副区为秸秆不还田(N)、秸秆还田(S)和秸秆还田+生物炭(SB),分析对N2O排放和产量的影响及与... 详细信息

为探究氮肥和秸秆还田方式对N2O排放的影响,本研究在关中地区冬小麦-夏玉米轮作模式下,采用双因素裂区设计,主区为常规施氮(G)和减量施氮(70%G);副区为秸秆不还田(N)、秸秆还田(S)和秸秆还田+生物炭(SB),分析对N2O排放和产量的影响及与相关影响因子间的关系.结果表明,小麦季和玉米季各处理在施肥后第5~16d内相继出现N2O排放高峰,在降雨后也出现N2O排放峰值.N2O通量和土壤温度、NH4+-N含量呈显著正相关.在同等施氮水平下,S处理增加了N2O排放量,SB处理可降低N2O排放量,S和SB处理均能显著增加作物产量,且SB增产幅度更大;70%G水平的N2O年排放量较G水平减少了40%~48%,而产量并没有明显减少.综合考虑,在常规施氮基础上减氮30%配合秸秆+生物炭,在保证作物高产的同时,N2O减排效果最好.

关键词：氮肥秸秆还田生物炭 N2O排放产量

氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦产量及氮素利用的影响

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干旱地区农业研究 2023年第4期41卷 51-60页

作者：史多鹏叶子壮李杰许迎浩吕慎强王林权周春菊西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

于2019—2021年采用再裂区设计,设置氮肥、生物炭和脲酶抑制剂3个因素,主处理设5个氮水平:0、75、150、225 kg·hm^(-2)和300 kg·hm^(-2),副处理设2个生物炭水平:0 t·hm^(-2)和7.5 t·hm^(-2),副副处理设2个脲酶抑制剂水平:0%和2%,共2... 详细信息

于2019—2021年采用再裂区设计,设置氮肥、生物炭和脲酶抑制剂3个因素,主处理设5个氮水平:0、75、150、225 kg·hm^(-2)和300 kg·hm^(-2),副处理设2个生物炭水平:0 t·hm^(-2)和7.5 t·hm^(-2),副副处理设2个脲酶抑制剂水平:0%和2%,共20个处理,研究氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦轮作体系作物产量和氮肥吸收利用的影响。结果表明,施用生物炭显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量、氮肥表观利用率、氮素收获指数以及夏玉米地上部生物量,较不施生物炭处理分别增加4.4%和2.9%、2.3%和3.0%、25.8%和13.5%、4.9%和6.1%、4.5%;氮肥单独配施生物炭可显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,且氮肥和生物炭具有显著的交互效应。施用脲酶抑制剂显著增加夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,较不施脲酶抑制剂处理分别提高1.5%和3.0%;氮肥单独配施脲酶抑制剂可提高夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,但氮肥与脲酶抑制剂无显著交互效应。氮肥同时配施生物炭与脲酶抑制剂可显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,较单施氮肥处理(B0C0)平均增幅分别为10.0%和4.2%、5.4%和3.4%、11.0%和6.2%,但氮肥、生物炭和脲酶抑制剂三者之间均无显著交互效应。综上,氮肥单独配施生物炭能够提高夏玉米和冬小麦产量及其对氮肥的吸收利用率,且效果优于同时配施生物炭和脲酶抑制剂;氮肥单独配施脲酶抑制剂对提高夏玉米氮肥吸收利用率具有一定的作用。

关键词：氮肥生物炭脲酶抑制剂夏玉米冬小麦产量氮素吸收量氮肥表观利用率

氮肥减量配施有机肥对大白菜产量、品质及氮肥利用率的影响

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排灌机械工程学报 2022年第11期40卷 1138-1144页

作者：刘中良高俊杰陈震闫伟强谷端银泰安市农业科学院山东泰安271000

为了研究黄淮海区域大白菜合理有效的施肥模式,以“北京新三号”为供试材料,设置12种不同处理(CK1,不施肥;CK2,常规施肥;T1,常规减施化肥N 100%;T2,常规减施化肥N 15%;T3,常规减施化肥N 15%+有机肥替代15%N;T4,常规减施化肥N 30%;T5,常... 详细信息

为了研究黄淮海区域大白菜合理有效的施肥模式,以“北京新三号”为供试材料,设置12种不同处理(CK1,不施肥;CK2,常规施肥;T1,常规减施化肥N 100%;T2,常规减施化肥N 15%;T3,常规减施化肥N 15%+有机肥替代15%N;T4,常规减施化肥N 30%;T5,常规减施化肥N 30%+有机肥替代15%N;T6,常规减施化肥30%+有机肥替代30%N;T7,常规减施化肥N 40%;T8,常规减施化肥N 40%+有机肥替代15%N;T9,常规减施化肥N 40%+有机肥替代30%N;T10,常规减施化肥N 40%+有机肥替代40%N),研究氮肥减量配施生物有机肥对大白菜产量、品质、土壤养分及氮肥利用率的影响.结果表明:氮肥减量配施生物有机肥显著提高了大白菜产量,处理T3最高为307.43 t/hm^(2),较处理CK1,CK2和T1分别增产63.06%,14.49%和36.68%,与土壤中速效氮、速效钾含量呈正相关;与常规施肥相比,氮肥减量配施生物有机肥显著降低了大白菜硝酸盐含量,提高了维生素C、可溶性糖含量.氮肥减量配施生物有机肥对土壤酶活性也产生了显著影响,增施适量有机肥还增强了根际土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶活性,而酸性磷酸酶活性降低.此外,与处理T1相比,氮肥利用率提高5.54%~60.71%.综合大白菜产量、品质及氮肥利用率等因素,常规减施化肥N 15%+有机肥替代N 15%施肥处理效果最佳.

关键词：氮肥减量配施大白菜产量品质氮肥利用率

氮肥施用对岩溶区石灰土种植火龙果品质的影响

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广西植物 2023年

作者：陈婷谭艳芳陆树华李冬兴李健星陆芳广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所

为探究岩溶区石灰土条件下火龙果的氮肥施用水平对其果实品质的影响，模拟岩溶区石灰土土壤环境开展盆栽试验，以“台湾大红”火龙果为实验材料，在磷(P)和钾(K)分别为0.216、0.324 kg基础上，设置4种施氮水平（CK、T1、T2、T3），测定2... 详细信息

为探究岩溶区石灰土条件下火龙果的氮肥施用水平对其果实品质的影响，模拟岩溶区石灰土土壤环境开展盆栽试验，以“台湾大红”火龙果为实验材料，在磷(P)和钾(K)分别为0.216、0.324 kg基础上，设置4种施氮水平（CK、T1、T2、T3），测定21个果实品质指标，比较不同施氮水平的火龙果品质差异，同时利用主成分分析法对11个外观品质指标进行了综合分析。结果表明：（1）施氮可提高果实可溶性糖含量及可溶性固形物含量，降低蛋白质含量及膳食纤维含量，高氮处理（T3）与其他处理差异显著；随施氮量增加，果实可滴定酸含量、维生素C含量呈先升后降趋势，而固酸比随施氮量呈先降后升的趋势；高氮水平明显提高了果实的纵横径、果形指数及单果重。（2）施氮处理降低了火龙果果实N含量，提高了P含量，各处理间的N、P含量差异显著；果实K含量随着施氮量的增加而提高；施氮增加了果实B含量，降低了果实Cu含量；不同处理果实Mn、Fe、Ca、Mg含量高低排序为T3>T1>CK>T2;Zn含量随施氮量呈先降低后增加的趋势。（3）高氮水平处理的主成分综合评价得分最高，说明选择桂林岩溶区棕色石灰土种植火龙果时，再辅以一定量的P、K肥基础上，高氮处理更有利于提高火龙果品质，在实际生产中需根据种植园的土壤肥力状况进行适当调整。

关键词：氮肥岩溶石灰土火龙果果实品质矿质营养

氮肥和播种量互作对冬小麦产量、生长发育和生态场特性的影响

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作物学报 2023年第11期49卷 3100-3109页

作者：周琦李岚涛张露露苗玉红王宜伦河南农业大学资源与环境学院河南郑州450046

探究施氮量和播种量互作对冬小麦产量、生长发育和生态场特性的影响,利用生态场理论揭示不同小麦群体竞争力差异及其与产量的关系,明确冬小麦适宜的氮肥用量和播种量,为冬小麦高产高效生产提供依据。2020年10月至2022年6月于河南省温县... 详细信息

探究施氮量和播种量互作对冬小麦产量、生长发育和生态场特性的影响,利用生态场理论揭示不同小麦群体竞争力差异及其与产量的关系,明确冬小麦适宜的氮肥用量和播种量,为冬小麦高产高效生产提供依据。2020年10月至2022年6月于河南省温县设置冬小麦氮肥用量和播种量双因素交互田间试验,研究了施氮量(0、90、180、270、360 kg N hm^(–2))和播种量(135、180、225、270 kg hm^(–2))对冬小麦籽粒产量、氮积累量等的影响,测定小麦株高、冠幅和单株分蘖等生长发育指标,计算个体生态势和群体生态场并分析其与产量间关系。结果表明,两年取得最高产量的播种量均为225 kg hm^(–2),施氮量分别为270 kg hm^(–2)和180 kg hm^(–2),较其他处理平均增产7.5%和18.1%;施氮后小麦氮积累量提高57.3%,生态势提高72.7%;提高播种量后群体茎蘖数提高34.7%,单株小麦发育水平下降,生态势下降11.4%。施氮量和播种量通过共同影响株高和冠幅影响生态势影响距离,其他处理较135 kg hm^(–2)播种量不施氮处理影响距离提高23.0%。冬小麦群体生态场面积与产量呈一元二次函数关系,施氮和提高播种量,冬小麦群体生态场面积分别提高116.7%和52.5%。本试验条件下,通过氮肥用量和播种量调控冬小麦群体发育质量,控制群体竞争力,构建了理想群体,实现了冬小麦高产与高效生产;冬小麦氮密优化组合施氮量239.8 kg hm^(–2)、播种量228.7 kg hm^(–2),具有适宜的生态场和理想群体,产量较高,可在豫北地区推广应用。

关键词：冬小麦氮肥播种量产量生态场相互作用

不同氮肥配施生物炭对镉污染土壤青菜镉吸收的影响

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环境科学 2023年第8期44卷 4489-4496页

作者：李平聂浩郎漫朱燕菊姜海波李楠南京信息工程大学应用气象学院南京210044 江苏省耕地质量与农业环境保护站南京210036 江苏省新沂市耕地质量保护站徐州221400

氮是作物生长的必需营养元素,生物炭是一种良好的土壤修复材料.以镉(Cd)污染农田土壤为对象,采用青菜盆栽试验研究尿素、硫酸铵和硝酸钙这3种氮肥配施生物炭对青菜生长和Cd吸收的影响.结果表明,施用氮肥和生物炭促进了青菜生长,与不施... 详细信息

氮是作物生长的必需营养元素,生物炭是一种良好的土壤修复材料.以镉(Cd)污染农田土壤为对象,采用青菜盆栽试验研究尿素、硫酸铵和硝酸钙这3种氮肥配施生物炭对青菜生长和Cd吸收的影响.结果表明,施用氮肥和生物炭促进了青菜生长,与不施氮肥的对照处理相比,单施尿素、硫酸铵、硝酸钙和生物炭处理青菜生物量显著增加了5.02%~32.9%,不同氮肥配施生物炭处理青菜生物量比单施氮肥处理显著增加了8.84%~50.8%.单施尿素后土壤pH值比对照处理显著降低了0.27个单位,土壤有效态Cd含量显著增加了30.0%.单施硫酸铵后土壤pH值比对照处理显著降低了0.33个单位,青菜Cd含量显著增加了29.2%.单施硝酸钙对土壤pH值和青菜Cd含量无显著影响,而单施生物炭后土壤pH值比对照处理显著提高了0.35个单位,土壤有效态Cd含量和青菜Cd含量分别显著降低了57.4%和53.7%.氮肥配施生物炭处理土壤pH值比单施氮肥处理显著提高了0.14~0.28个单位,土壤有效态Cd含量和青菜Cd含量分别显著降低了16.5%~30.1%和15.3%~28.6%.总体来看,配施生物炭能够调节不同氮肥对污染土壤中Cd有效性的影响,在实际重金属污染农田修复过程中,需合理选择和施用氮肥以获得最大的经济效益和环境效应.

关键词：镉污染青菜氮肥生物炭生物有效性

生物炭和氮肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系耕层土壤质量的影响

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应用生态学报 2023年第2期34卷 442-450页

作者：史多鹏叶子壮李惠通吕慎强王林权周春菊西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

通过2年大田试验研究了氮肥和生物炭配施对西北旱地耕层土壤质量的影响。本试验为双因素裂区设计,主处理为5个施氮水平:0、75、150、225和300 kg N·hm^(-2);裂区处理为2个施生物炭水平:0和7.5 t·hm^(-2)。在冬小麦-夏玉米两年轮作后... 详细信息

通过2年大田试验研究了氮肥和生物炭配施对西北旱地耕层土壤质量的影响。本试验为双因素裂区设计,主处理为5个施氮水平:0、75、150、225和300 kg N·hm^(-2);裂区处理为2个施生物炭水平:0和7.5 t·hm^(-2)。在冬小麦-夏玉米两年轮作后采集耕层0~15 cm土壤样品,测定土壤理化性质和生物性质,并利用主成分分析和相关分析建立最小数据集(MDS),分析土壤质量对氮肥和生物炭的响应。结果表明:氮肥和生物炭配施能够改善0~15 cm土壤物理性质,增加大团聚体含量,降低土壤容重,提高土壤孔隙度;二者均对土壤微生物生物量碳、氮影响显著。施用生物炭能够提高土壤脲酶活性及0~15 cm土壤养分和有机碳含量。从16个与土壤质量相关的指标中筛选出脲酶、微生物生物量碳、全磷、全氮、pH和速效钾6个指标构成MDS,并计算了土壤质量指数(SQI),其变化范围为0.14~0.87;225和300 kg N·hm^(-2)配施生物炭处理的SQI得分显著高于其他处理。施用氮肥和生物炭均可显著提高土壤质量指数,且二者具有交互效应,在高施氮量条件下二者的配施效果较佳。

关键词：氮肥生物炭最小数据集土壤质量指数脲酶活性