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曲周县小麦-玉米轮作体系氮收支特征及氮管理对策研究

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土壤通报 2020年第6期51卷 1422-1429页

作者：邓丽娟任其然焦小强中国农业大学资源与环境学院北京100093

氮是制约农业可持续发展的重要元素之一,合理的氮管理标准是提高农业可持续生产的基础。然而,在不同的历史时期,我国农田氮管理标准及其对农业生产系统全链条可持续生产的贡献尚不清楚。以河北省曲周县农业生产系统为研究对象,利用物质... 详细信息

氮是制约农业可持续发展的重要元素之一,合理的氮管理标准是提高农业可持续生产的基础。然而,在不同的历史时期,我国农田氮管理标准及其对农业生产系统全链条可持续生产的贡献尚不清楚。以河北省曲周县农业生产系统为研究对象,利用物质流方法系统地定量研究了曲周县1983年和2010年小麦-玉米体系氮流动特征,并通过对长期定位试验结果数据的整合,明确了实现曲周小麦-玉米栽培体系可持续生产的氮管理标准,同时利用生命周期评价法(LCA)分析了氮管理标准对农业生产系统全链条可持续性的作用。与1980年相比,2010年曲周县氮输入和收获物氮输出分别增加了2.5和1.3倍,氮输入增加的速度远大于籽粒氮输出,使氮肥利用效率从51%降低到了37%。长期定位试验结果表明,小麦-玉米体系合理的氮投入为108.3~185.8 kg hm^(-2),而当前农田化肥氮投入为298.3 kg hm^(-2),超出阈值0.6~1.8倍。与曲周县当前氮投入相比,在阈值范围内氮投入,可使小麦-玉米体系的氮肥偏生产力提高1.1倍,单位粮食生产的环境代价降低68.4%;采用综合管理技术,将曲周县小麦-玉米体系中的氮投入降低到185.8 kg hm^(-2),能够使收获物中氮输出量增加27.4%、氮盈余量减少98.3%且氮肥利用效率达到70%。这些结果表明合理的氮管理标准是实现农业生产系统氮高效利用的关键,意味着实施合理的氮管理标准是提高农业生产系统可持续性的有效措施之一,这为未来的农业可持续发展转型提供了方向。

关键词：小麦-玉米氮流动氮管理农业可持续发展

水、氮管理下华北平原土壤硝态氮的作物利用研究

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水、氮管理下华北平原土壤硝态氮的作物利用研究

作者：张学营河北农业大学

学位级别：硕士

在粮食生产中农民大量施用氮肥，氮肥利用率低，造成了土壤中硝态氮的大量残留累积，对地下水的环境构成了极大的威胁。针对以上问题，本文以我国北方最常见的粮食作物冬小麦和夏玉米为研究对象，采用N同位素标记以及不同水氮管理的土... 详细信息

在粮食生产中农民大量施用氮肥，氮肥利用率低，造成了土壤中硝态氮的大量残留累积，对地下水的环境构成了极大的威胁。针对以上问题，本文以我国北方最常见的粮食作物冬小麦和夏玉米为研究对象，采用N同位素标记以及不同水氮管理的土柱试验与田间试验相结合的方法，研究了冬小麦不同生育期对不同深度N的吸收，确定冬小麦主要生育期根系对土壤深层累积硝态氮的再利用能力，同时通过水肥调控促使根系深扎，利用根系去吸收淋溶至深层土壤中的硝态氮，提高水肥利用效率，减轻养分淋失对环境的潜在危害，为土壤硝态氮的作物利用提供一定的科学依据及技术支持，为农业持续发展作出一定的贡献。主要研究结果如下： (1)冬小麦根系主要集中在0-40cm土层，且随着土层的加深而呈指数下降，总长度、总干重在孕穗期达到最大，拔节期、孕穗期N400处理大于N200，成熟期春灌2水处理总根长最大。夏玉米根系主要集中在0-20cm土层，且根长密度及根干重密度均随土壤深度增加而降低，施氮量和灌水量对其分布影响不大。 (2)年施氮量为400kg/hm时比200kg/hm能显著增加冬小麦的籽粒产量，灌水量对其无显著影响，但春灌3次>春灌2次>不灌水，其中N400TD处理产量最高，为6161.77kg/hm，显著高于N200T0处理。施氮量和灌水量均对夏玉米的籽粒产量无显著影响，其中N200TM处理产量最高，为9700.04kg/hm。冬小麦-夏玉米总产量间无显著差异，但冬小麦季灌2水、夏玉米季灌1水的灌水处理利于总产量的提高。施氮量和灌水量对冬小麦和夏玉米的吸氮量均无显著影响，也不会影响氮素在二者体内的分配，灌水可以显著提高冬小麦对氮素的利用，但对夏玉米无显著影响，在高产农田上增加施氮量会使冬小麦、夏玉米对氮素的利用效率降低。 (3)增加灌水量，可以显著增加冬小麦季土壤含水量，尤其是140cm以上土层，而夏玉米季灌2水处理才能显著增加60cm以上土层含水量，而对于120cm以下土层则主要受施氮量的影响，N200处理大于N400处理。施氮量的增加会显著提高作物收获后土壤中硝态氮的残留累积量，且灌水量的增加会促进硝态氮向下的淋失，夏玉米季硝态氮的累积峰深度大于冬小麦季。 (4)冬小麦的生物量、吸氮量、N吸收量及利用率均随着生育时期的延长而逐渐增加，在同一生育时期，其随着标记深度的增加而降低。各标记处理的硝态氮及N累积峰均在其标记深度附近，硝态氮上下运移的范围为70cm。 (5)60cm及120cm灌水施肥冬小麦的生物量、吸氮量及对氮肥的利用能力显著大于180cm灌水施肥，浅层灌溉有利于冬小麦对深层硝态氮的吸收利用，在有水存在时，可以提高冬小麦对氮肥的吸收利用率。深层灌水施肥对冬小麦吸收表层标记硝态氮没有显著影响，平均占总吸氮量的3.53%，大于下层标记硝态氮。 (6)在冬小麦整个生长时期，充足的土壤墒情是保证冬小麦生长的必要条件，地面蒸散、降水及作物吸收对土壤含水量的影响随着土层深度的增加而减弱，对应深度灌水可以明显增加该深度下层45cm内土壤水分含量。

关键词：华北平原水氮管理土壤硝态氮根系

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基于模糊控制的质子交换膜燃料电池氮管理

上海汽车 2017年第9期 1-3,8页

作者：周奕顾欣蔡俊夏增刚刘士广上海汽车集团股份有限公司技前瞻技术部上海201804

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极侧的氮向阳极侧扩散,并在阳极侧累积的问题,文章提出一种基于模糊控制的阳极氮管理策略。该策略克服质子交换膜燃料电池阳极氮浓度变化大惯性的特点,采用模糊控制,并使用估计模型的估计结果作为输入变... 详细信息

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极侧的氮向阳极侧扩散,并在阳极侧累积的问题,文章提出一种基于模糊控制的阳极氮管理策略。该策略克服质子交换膜燃料电池阳极氮浓度变化大惯性的特点,采用模糊控制,并使用估计模型的估计结果作为输入变量,并以模糊控制器的输出控制燃料电池氢气路尾排动作,控制阳极侧的氮浓度在阈值范围内。该控制模型具有模型简单实用,控制策略易于表格化,且鲁棒性强等优点。仿真结果证明了该策略的有效性。

关键词：质子交换膜燃料电池模糊控制氮管理

对《Ambio》第31卷专刊“优化食品和能源生产以及环境变化中的氮管理”的论文和综述的评述

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AMBIO－人类环境杂志 2002年第6期31卷 496-497页

作者： Artur Granstedt PhD 周立志

《Ambio》专刊的引言中指出全世界各阶层社会所面临的挑战是如何对粮食、纤维和能源生产实行最优化管理,并将其对人类和环境的影响降到最低程度。这期专刊的18篇文章包含了有关人类影响氮循环话题的许多重要方面,然而,对于上个世纪工业... 详细信息

《Ambio》专刊的引言中指出全世界各阶层社会所面临的挑战是如何对粮食、纤维和能源生产实行最优化管理,并将其对人类和环境的影响降到最低程度。这期专刊的18篇文章包含了有关人类影响氮循环话题的许多重要方面,然而,对于上个世纪工业化世界农业制度的变化和有过记录的减少活性氮释放至周围环境的可能方法的因果关系重要分析尚不充分。Galloway等对粮食生产地区和食用动物饲养地区的联系脱节进行了评论。

关键词：《Ambio》环境变化氮管理书评食品生产氮循环粮食生产环境管理能源生产

氮肥运筹对不同玉米品种氮素吸收、利用及田间氮平衡的影响

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华北农学报 2022年第4期37卷 169-181页

作者：李强孔凡磊袁继超重庆经济植物生物技术重点实验室重庆市特种植物协调创新中心重庆文理学院特色植物研究院重庆402160 农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室四川农业大学农学院四川成都611130

为了提高玉米产量、减少氮肥施用及提高氮肥利用效率,对氮高效玉米品种进行筛选和推广,研究氮肥管理对不同氮效率玉米品种氮吸收、利用和田间氮平衡的影响,探明氮肥运筹对不同氮效率玉米品种氮素吸收、利用及田间氮平衡的影响对于玉米... 详细信息

为了提高玉米产量、减少氮肥施用及提高氮肥利用效率,对氮高效玉米品种进行筛选和推广,研究氮肥管理对不同氮效率玉米品种氮吸收、利用和田间氮平衡的影响,探明氮肥运筹对不同氮效率玉米品种氮素吸收、利用及田间氮平衡的影响对于玉米的高效育种和栽培至关重要,因此,于2015-2016年在川中丘陵区开展了为期2 a的田间试验。结果表明:正红311(ZH311)在吐丝期和成熟期茎鞘和叶片氮分配比例均显著高于先玉508(XY508)。此外,ZH311花后籽粒氮积累量和花后氮籽粒贡献率显著高于XY508,而花前氮转运及花前氮转运贡献率显著低于XY508。氮高效品种ZH311营养器官中较高的氮分配比例使得其各阶段氮积累量均显著高于氮低效品种XY508,吐丝后氮素积累优势较吐丝前更明显。ZH311吐丝后氮的高效积累抑制了其吐丝前氮的转运,使得其吐丝前氮积累的转运率和对籽粒的贡献率均显著低于XY508,且ZH311的氮素吸收效率、氮素回收效率和氮素偏生产力均显著高于XY508。与XY508相比,ZH311根系能更有效地吸收和利用40~80 cm土层中的无机氮,减少氮沉降,显著减少表观氮损失,且2个品种氮素表观损失差异主要来自追肥后。综上所述,氮高效玉米品种ZH311较氮低效品种XY508不仅能提高单位面积产量,而且能减少氮损失,从而降低环境风险。

关键词：玉米氮管理无机氮氮平衡

不同耕作、秸秆及氮素管理措施对冬小麦-夏玉米轮作田杂草生物量影响的研究

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中国土壤与肥料 2011年第6期 49-53页

作者：牛新胜刘美菊张宏彦李晓林中国农业大学曲周实验站河北邯郸057250 中国农业大学资源与环境学院北京100193

农田杂草的发生受多种生产措施的影响,是造成作物减产的重要原因之一。本研究目的在于探索我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系下农田杂草对不同耕作、秸秆和氮管理的响应。研究结果发现:(1)夏玉米拔节期杂草种类和平均总生物量分别是冬... 详细信息

农田杂草的发生受多种生产措施的影响,是造成作物减产的重要原因之一。本研究目的在于探索我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系下农田杂草对不同耕作、秸秆和氮管理的响应。研究结果发现:(1)夏玉米拔节期杂草种类和平均总生物量分别是冬小麦拔节期的1.25倍和6.66倍,因此,玉米季是轮作中农田杂草防治最主要季节,而马唐、打碗花、稗草等是杂草防治的主要对象。(2)不同管理措施对冬小麦季农田杂草生物量无显著影响。(3)夏玉米季,全免耕处理杂草平均生物量比半免耕处理高77.5%～99.4%。玉米拔节期,无小麦秸秆覆盖还田时,会促进翻耕杂草的发生。(4)夏玉米收获时,高氮水平(当季施氮量240 kg.hm-2)杂草平均生物量比低氮水平(当季施氮量120 kg.hm-2)显著低55.9%,耕作和氮效应的交互作用达显著水平,全免耕、低氮投入杂草生物量是半免耕、高氮投入的4.05倍,在翻耕条件下,高氮水平抑制杂草效果不显著。因此,华北平原区冬小麦-夏玉米轮作体系应加强夏玉米季杂草的综合防治,利用秸秆覆盖还田抑制杂草的发生,也可通过优化氮素管理改善作物生长发育从而抑制杂草发生,其中在全免耕条件下,可通过适当增加氮素供应水平而减轻杂草的危害。

关键词：杂草免耕秸秆管理氮管理

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对A.Granstedt评论的回应

AMBIO－人类环境杂志 2002年第6期31卷 497-498页

作者： J.Galloway E.Cowling O.Oenema R.Roy V.Smil 周立志 Department of Environmental Sciences University of Virginia North Carolina State University Wageningen University Land and Water Development Division University of Manitoba

我们对Granstedt注意到《Ambio》专刊中强调有关氮及其对人类及生态系统有益和不利影响的介绍性文章(实际上是整个专刊)而感到高兴。在他的评论中可以看出,他确实提出了一些批评意见,其中多半是按照强调的程度,而不是观点的分歧。在其... 详细信息

我们对Granstedt注意到《Ambio》专刊中强调有关氮及其对人类及生态系统有益和不利影响的介绍性文章(实际上是整个专刊)而感到高兴。在他的评论中可以看出,他确实提出了一些批评意见,其中多半是按照强调的程度,而不是观点的分歧。在其建设性对话的鼓舞下,我们很高兴有做出回应的机会。

关键词： A.Granstedt 氮管理环境管理专题评论氮循环生态系统农业生产系统

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《氦管理宣言》呈交联合国环境署

产业与环境 2005年第4期27卷 44-45页

10月12日至16日在中国南京召开的第三次国际氮会议通过了《南京氮管理宣言》．宣言力促决策者将氮的利用效益最大化，同时把因氮流失到环境中而造成的不利影响降至最小．宣言显示必须在最高层采取行动．宣言呈交给了联合国环境署驻中华... 详细信息

10月12日至16日在中国南京召开的第三次国际氮会议通过了《南京氮管理宣言》．宣言力促决策者将氮的利用效益最大化，同时把因氮流失到环境中而造成的不利影响降至最小．宣言显示必须在最高层采取行动．宣言呈交给了联合国环境署驻中华人民共和国代表张文娟．

关键词：联合国环境署氮管理中华人民共和国效益最大化不利影响氦决策者氮流失南京

Scientists Meet to Discuss Nitrogen Balance

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Bulletin of the Chinese Academy of Sciences 2004年第4期18卷 206-207页

The Third International Nitrogen Conference opened on Oct. 12 in Nanjing, capital of east China's Jiangsu Province, attracting more than 400 experts from some 40 countries across the world.The theme of the five-day meeting is to explore a balanced and flexible strategy to increase food and energy production while decreasing detrimental effects on the environment. A Nanjing Declaration on Nitrogen Management was announced at the conference.

关键词：氮平衡问题第三界国际氮平衡会议氮管理氮循环环境污染