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不同蓝光强度连续供光对生菜形态建成、光合特性及营养离子吸收的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第5期32卷 839-850页

作者：贾梦晗杨洋张一含陈灿仝宇欣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

植物工厂光环境的优化调控是提高果蔬产量和品质最主要的途径,其中蓝光对植物的形态建成和光合特性均有显著的调控作用。本试验以‘Tiberius’生菜为研究对象,将一天24 h周期分为两个时段,时段一(H_(1))为18:00—次日10:00,时段二(H_(2)... 详细信息

植物工厂光环境的优化调控是提高果蔬产量和品质最主要的途径,其中蓝光对植物的形态建成和光合特性均有显著的调控作用。本试验以‘Tiberius’生菜为研究对象,将一天24 h周期分为两个时段,时段一(H_(1))为18:00—次日10:00,时段二(H_(2))为10:00—18:00。H_(1)时段均给予光照强度为200μmol·m^(-2)·s^(-1),光质配比为红蓝4∶1的光照环境。在H_(2)时段设置了不同强度蓝光处理,分别为对照组(B0,无光)以及3个光处理组(B28、B60、B100),光照强度(μmol·m^(-2)·s^(-1))分别为28、60、100,调查不同蓝光强度连续供光下生菜的形态建成、光合特性以及营养离子吸收情况。结果表明:1)与B0相比,B28、B60和B100处理下的生菜株高和茎叶与水平面夹角均显著增加,叶片较为细长,蓝光强度越弱,变化效果越显著;2)与B0相比,B28、B60和B100处理下的叶片腹部气孔密度和叶片厚度均显著下降;3)不同强度蓝光处理均促进了叶绿素的增加,其中B60处理下的叶绿素含量增加最高;4)B28处理下的氮、镁、钾和铁含量增加最高,较B0分别增加18.2%、33.3%、65.9%和72.7%。因此,在植物工厂中,连续光照结合不同的蓝光补光强度,可以有目的地调控生菜的形态以及光合特性,有利于提高单位面积的栽培株数和产量。

关键词：生菜连续供光蓝光形态光合特性离子吸收

水热炭强化秸秆厌氧发酵产甲烷效能及作用机制

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4415-4424页

作者：耿涛赵立欣姚宗路申瑞霞于佳动罗娟中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部华北平原农业绿色低碳重点实验室北京100081

以玉米秸秆和水稻秸秆为原料在不同温度下制备水热炭,观察原料种类与制备温度对水热炭理化特性的影响并进一步探究水热炭添加对秸秆厌氧发酵产甲烷的强化作用.研究发现,相同温度条件下,玉米秸秆的碳化程度较棉花秸秆更高;同一原料制备... 详细信息

以玉米秸秆和水稻秸秆为原料在不同温度下制备水热炭,观察原料种类与制备温度对水热炭理化特性的影响并进一步探究水热炭添加对秸秆厌氧发酵产甲烷的强化作用.研究发现,相同温度条件下,玉米秸秆的碳化程度较棉花秸秆更高;同一原料制备的水热炭,表面O-H、C-O含氧官能团丰度随温度升高而降低,但高温有利于材料碳化程度、表面孔隙复杂度的提高与表面碳微球构筑.将不同水热炭分别添加到秸秆厌氧消化系统中,发现水热炭对秸秆厌氧消化产甲烷具有明显强化效果.其中,Y1对秸秆厌氧发酵产甲烷强化效果最佳,累积甲烷产量与最大产甲烷速率较对照组分别提高13.74%与12.06%,发酵过程中VFA降解速度较对照组明显加快且体系应对pH值变化的稳定性增强.微生物群落结构研究发现水热炭添加使秸秆厌氧发酵体系中Firmicutes、Synergistota等产酸功能菌与Methanosarcina、Methanospirillum等氢营养型产甲烷菌得到富集,这可能与水热炭表面丰富的含氧官能团有关.

关键词：农业废弃物秸秆水热炭厌氧发酵产甲烷

基于APSIM模型的旱地春玉米施肥类型及氮肥用量研究

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 214-224页

作者：金志强孙东宝王庆锁中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部旱作节水农业重点开放实验室北京100081

为探究玉米高产和减少硝态氮残留的合理施肥模式,通过山西寿阳旱地春玉米田间试验和APSIM模型模拟,研究不同施肥类型和施氮量对春玉米产量、硝态氮残留量和氮肥利用率的影响。田间试验设置3个施肥类型主处理,包括化肥单施、有机无机肥配... 详细信息

为探究玉米高产和减少硝态氮残留的合理施肥模式,通过山西寿阳旱地春玉米田间试验和APSIM模型模拟,研究不同施肥类型和施氮量对春玉米产量、硝态氮残留量和氮肥利用率的影响。田间试验设置3个施肥类型主处理,包括化肥单施、有机无机肥配施(配施比例1∶1)和有机肥单施;7个施肥梯度副处理,分别为0、50、100、150、200、250、300 kg·hm-2,并利用2019—2021年试验站点数据对模型进行校准验证。结果表明:APSIM模型可以较好地模拟当地玉米产量和硝态氮残留量状况。各降水年型下,随氮肥施用量的增加,玉米产量先增加后减少,硝态氮残留量显著增加,氮肥利用率有所降低;相同施肥类型及施肥量下,丰水年的春玉米作物产量最高,硝态氮残留量最低,氮肥利用率最高;相同降水年型及施肥量下,有机无机肥配施方式的春玉米产量最高,硝态氮残留量居中,氮肥利用率最高。相较于化肥单施和有机肥单施方式,有机无机肥配施对于干旱地区玉米产量提升效果更好,其土壤硝态氮残留量对降水变化的敏感性相对较低,其氮肥利用率受降水影响也更小。综上,当施氮量介于148~168 kg·hm-2时,有机无机肥配施方式下土壤硝态氮残留量维持在阈值内,春玉米产量可达到理论产量的95%左右,适宜在研究区域推广应用。

关键词：春玉米硝态氮氮肥利用率有机无机肥配施 APSIM模型

CO浓度升高下冬小麦-土壤碳氮化学计量特征

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麦类作物学报 2024年

作者：鲍秀蕊白家韶韩雪居辉张馨月中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所

为探究CO2浓度升高下冬小麦-土壤碳（C）、氮（N）化学计量特征及其关联关系,依托北京昌平试验站长期开放式CO2浓度升高试验平台（FACE）,测定和分析了常规CO2浓度(aCO2:400μmol·mol-1)和高CO2浓度(eCO2:550μmol·mol-1)条件下冬小... 详细信息

为探究CO2浓度升高下冬小麦-土壤碳（C）、氮（N）化学计量特征及其关联关系,依托北京昌平试验站长期开放式CO2浓度升高试验平台（FACE）,测定和分析了常规CO2浓度(aCO2:400μmol·mol-1)和高CO2浓度(eCO2:550μmol·mol-1)条件下冬小麦不同器官（叶片、茎秆、籽粒）和土壤的C、N元素含量。结果表明,冬小麦植株和土壤C、N元素含量及计量比对CO2浓度升高的响应不一致。冬小麦各器官C、N含量、C∶N不受CO2浓度升高的影响;CO2浓度升高后土壤全碳（TC）含量显著增加,全氮（TN）含量和全碳氮比（TC∶TN）未发生显著变化。冬小麦-土壤C、N化学计量特征在小麦生育期的变化程度高于CO2升高的影响。从拔节至成熟期,叶片和茎秆C∶N不断增加,籽粒C∶N则从灌浆至成熟期显著降低。冬小麦整体C元素的内稳性高于N元素,不同器官元素内稳性存在一定差异,表现为籽粒的元素内稳性高于叶片和茎秆。aCO2处理下,土壤与冬小麦叶片或茎秆C、N计量特征间存在强烈的相关关系,但eCO2处理下土壤与冬小麦叶片和茎秆间关联关系消失或削弱,说明未来气候变化可能导致小麦地上-地下关系的不确定性增加。

关键词： CO 浓度上升冬小麦碳氮化学计量农田生态系统

紫穗槐接种AM真菌对红壤林下侵蚀劣地的影响研究

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核农学报 2024年第11期38卷 2202-2210页

作者：王洪雨陆朝阳薛婷婷陈晓光于寒青中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081

为探究植被接种丛枝菌根(AM)真菌对南方红壤区林下侵蚀劣地恢复的影响机制,本研究以马尾松退化林地为对象,设置引种灌木不接菌(S)和引种灌木接菌(S+AMF)两种处理,研究土壤AM真菌群落、土壤肥力及植物生长对紫穗槐(Amorpha fruticosa L.... 详细信息

为探究植被接种丛枝菌根(AM)真菌对南方红壤区林下侵蚀劣地恢复的影响机制,本研究以马尾松退化林地为对象,设置引种灌木不接菌(S)和引种灌木接菌(S+AMF)两种处理,研究土壤AM真菌群落、土壤肥力及植物生长对紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)接种AM真菌的响应。结果表明,接菌一年后,S+AMF处理菌根侵染率(MIR)极显著大于S处理(P所提高,其中Rhizophagus manihotis、Glomus *** Att894-7、fungal ***和Rhizophagus neocaledonicus丰度具有显著性差异;土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、总球囊霉素相关土壤蛋白(TG)、土壤微生物生物量碳(SMBC)和土壤微生物生物量氮(SMBN)含量均显著或极显著提高,土壤团聚体变化不显著;植物叶片中全氮(TN)和全磷(TP)含量以及地上生物量(AGB)均显著或极显著提高,而地下生物量(UGB)显著降低(P部的生长情况。本研究结果为林下劣地土壤质量提升和植被恢复提供了技术参考。

关键词：林下侵蚀劣地丛枝菌根真菌土壤理化性质根系构型土壤AM真菌群落

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全球气候变化下土壤呼吸对温度和水分变化的响应特征综述

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中国农业气象 2024年第1期45卷 1-11页

作者：冉漫雪丁军军孙东宝顾峰雪中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部旱地节水农业重点实验室北京100081

气候变暖、降水格局变化等是气候变化的主要表现形式,也是影响土壤呼吸主要的非生物因素,探明气象条件(温度、水分)对土壤呼吸影响及作用机制是理解陆地生态系统碳循环的重要内容之一。本文对近年来国内外学者关于温度和水分对土壤呼吸... 详细信息

气候变暖、降水格局变化等是气候变化的主要表现形式,也是影响土壤呼吸主要的非生物因素,探明气象条件(温度、水分)对土壤呼吸影响及作用机制是理解陆地生态系统碳循环的重要内容之一。本文对近年来国内外学者关于温度和水分对土壤呼吸的影响及机制的研究进展进行综述。结果表明,(1)气候变暖与土壤呼吸存在正反馈调节,但温度适应性削弱了二者的反馈关系。增温时长和土壤碳储量不同导致温度对土壤呼吸的影响具有时空差异。土壤呼吸对温度适应性机制主要包括土壤微生物适应性、底物消耗和土壤矿物质活化等。(2)降水对土壤呼吸的作用取决于土壤初始水分含量。当土壤含水量低于萎蔫系数时,降水不仅增加土壤含水量还可促进土壤呼吸,在土壤含水量接近田间持水量时土壤呼吸达到最大值,当土壤含水量达到饱和值时土壤呼吸又会受到抑制。水分对土壤呼吸影响机制主要为替代效应与阻滞效应、底物供给、微生物胁迫以及根系响应等。(3)土壤呼吸与土壤温度、水分的耦合关系取决于土壤水热因子配比,当土壤温度成为胁迫因子时,降水引发的土壤水分含量升高对土壤呼吸的激发效应被低温的负面影响所抑制;当土壤水分成为胁迫因子时,气候变暖引发的土壤温度升高对土壤呼吸的促进作用被干旱的负面影响所抵消,进行土壤呼吸研究时需充分考虑土壤温度和水分的交互作用。为更全面深入地明晰陆地生态系统土壤碳排放扰动因素,未来气候变化下土壤呼吸与环境关系等相关领域研究应为重点方向,一是加强多因素交互作用对土壤呼吸影响的研究,并定量化研究土壤呼吸组分;二是持续关注土壤呼吸对土壤初始温度和温度波动的响应特征,探索生物多样性或群落结构组成对土壤呼吸的影响。

关键词：土壤呼吸温度降水响应特征

三十烷醇纳米制剂对冬小麦抗旱生理特性的影响

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 142-151页

作者：张鑫王崇李丽王超马海洋邢佳伊王耀生中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业农村部旱作节水农业重点实验室北京100081

以‘XR4347’品种冬小麦为供试作物,在步入式气候室内开展盆栽试验,设置3种叶面喷施剂型和3个灌溉水平,剂型为市售三十烷醇微乳剂(TRIA,T1)、水滑石负载三十烷醇纳米制剂(TRIA-LDH,T2)和助剂条件对照(T3);灌溉水平分别设置为土壤田间持... 详细信息

以‘XR4347’品种冬小麦为供试作物,在步入式气候室内开展盆栽试验,设置3种叶面喷施剂型和3个灌溉水平,剂型为市售三十烷醇微乳剂(TRIA,T1)、水滑石负载三十烷醇纳米制剂(TRIA-LDH,T2)和助剂条件对照(T3);灌溉水平分别设置为土壤田间持水量的90%(充分灌溉,W1)、60%(中度水分胁迫,W2)和40%(重度水分胁迫,W3)。结果表明:(1)在相同水分处理下,喷施TRIA和TRIA-LDH对小麦叶片光合速率有促进作用。中度水分胁迫下,喷施TRIA和TRIA-LDH的小麦地上部干质量较对照处理分别增加69.9%和32.7%,水分利用效率分别增加32.2%和16.4%;重度水分胁迫下,喷施TRIA-LDH的小麦耗水量比喷施TRIA显著降低24.0%,地上部干物质积累量增加,因此水分利用效率显著提高13.6%。(2)中度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性比喷施TRIA处理显著增加2倍,重度水分胁迫下喷施TRIA-LDH的小麦叶片SOD活性比喷施TRIA处理显著增加1倍,表明喷施TRIA-LDH比喷施TRIA对抗氧化酶活性的促进效果更好。(3)重度水分胁迫下,喷施TRIA-LDH与TRIA的小麦叶片ABA含量分别比对照处理显著降低21.8%和30.9%,表明重度水分胁迫下外源施用三十烷醇可通过降低叶片ABA含量有效缓解水分胁迫对于植株生长的抑制。(4)重度水分胁迫下,喷施TRIA的小麦叶片保卫细胞Ca^(2+)大量外流,而喷施TRIA-LDH的叶片保卫细胞Ca^(2+)内流,可见植物对TRIA-LDH的吸收利用效果更好。在水分胁迫下,三十烷醇纳米制剂增强了植株的抗旱能力,提高了植株的水分利用效率。因此,水滑石纳米载体可用于负载三十烷醇,实现三十烷醇对植物高效、可持续的调控。

关键词：三十烷醇水滑石纳米载体冬小麦水分利用效率抗旱性

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肉鸭粪肥替代化肥对小白菜及土壤环境的影响

农业环境科学学报 2024年第4期43卷 947-954页

作者：薛鹏英晏婷吴雨清张哲睿宋曼朱志平中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室北京100081 中国农业大学资源与环境学院北京100193

为探究肉鸭粪肥部分替代化肥对小白菜品质及土壤环境的影响,采用盆栽试验的方法,研究了好氧堆肥、异位发酵床、黑膜厌氧塘3种方式腐熟的肉鸭粪肥等氮量替代30%、50%和70%化肥下,小白菜产量、品质及土壤环境的变化情况。结果表明:在38d... 详细信息

为探究肉鸭粪肥部分替代化肥对小白菜品质及土壤环境的影响,采用盆栽试验的方法,研究了好氧堆肥、异位发酵床、黑膜厌氧塘3种方式腐熟的肉鸭粪肥等氮量替代30%、50%和70%化肥下,小白菜产量、品质及土壤环境的变化情况。结果表明:在38d的生长期内,配施肉鸭粪肥可显著提高小白菜可溶性糖以及可溶性蛋白的含量,黑膜厌氧塘处理的鸭粪肥30%替代化肥对提升小白菜鲜质量,菜叶中可溶性糖和可溶性蛋白效果最优;肉鸭粪肥部分替代化肥处理相较纯化肥处理可使小白菜中硝酸盐含量下降31.4%~41.1%。配施肉鸭粪肥30%替代化肥处理,小白菜地上部重金属As、Cr、Cd的含量均未超出食品安全相关标准的安全限值;而当好氧堆肥处理后的肉鸭粪肥替代比例为50%和70%时,菜叶中Pb含量超标。在本试验条件下各肉鸭粪肥替代化肥处理均未增加土壤重金属污染等级,但增加了土壤中抗生素的种类,且主要以氟甲砜霉素为主。研究表明,肉鸭粪肥等氮量部分替代化学氮肥施用有助于增加小白菜产量,提升小白菜中可溶性糖和可溶性蛋白含量,降低其硝酸盐含量,对小白菜和土壤中重金属的影响较小,但会增加土壤中抗生素的种类,综合结果表明黑膜厌氧塘处理的肉鸭粪肥30%替代化肥施用效果最佳。

关键词：肉鸭粪肥小白菜品质土壤环境重金属抗生素

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山西省玉米生产碳足迹动态分析

中国农业气象 2024年第4期45卷 323-334页

作者：冯玥孙东宝顾峰雪解文艳山西农业大学晋中030801 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部旱作节水农业重点实验室北京100081

以山西玉米生产为研究对象,基于生命周期评价法研究2010-2019年山西玉米种植系统的碳足迹变化动态并解析其构成,为山西省玉米低碳清洁化生产以及粮食平稳增产提供理论依据。结果表明:(1)2010-2019年,山西省玉米生产平均单位面积和单位... 详细信息

以山西玉米生产为研究对象,基于生命周期评价法研究2010-2019年山西玉米种植系统的碳足迹变化动态并解析其构成,为山西省玉米低碳清洁化生产以及粮食平稳增产提供理论依据。结果表明:(1)2010-2019年,山西省玉米生产平均单位面积和单位产量的碳足迹分别为1959.14kgCO_(2)-eq·hm^(-2)和0.36kgCO_(2)-eq·kg^(-1),单位面积、单位产量和单位产值碳足迹总体呈先增加后减少趋势,年际间波动较大。(2)化肥生产(50.08%)、田间N2O排放(27.39%)和农业机械耗油(6.89%)是山西玉米碳足迹的主要来源。如果仅考虑田间生产的温室气体排放情况,则因施肥造成的田间N2O排放、农业机械耗油对田间生产碳足迹的贡献达到67.47%和16.66%。(3)科学施肥、化肥减施和有机替代仍然是降低玉米碳足迹的关键手段。综上所述,在玉米碳足迹降低的同时,降低玉米生产成本,因地制宜制定减排措施,是平衡玉米生产力、生态环境及经济效益的关键。

关键词：山西玉米碳足迹低碳农业