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黄土塬区不同土地利用方式土壤水分对次降雨的响应特征

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水土保持研究 2025年第2期 34-42页

作者：赵意茹高钰琪王中琦房凤如韩晓阳刘文兆朱元骏西北农林科技大学水土保持科学与工程学院(水土保持研究所)陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站长武县农业技术推广中心中国科学院水利部水土保持研究所

[目的]探究土壤水分对次降雨响应过程，揭示该地区不同土地利用方式的土壤水分特征，进而为缺水地区降水利用和农业水资源合理配置提供观测依据。[方法]对2021年黄土塬区苜蓿草地、休闲地、高产农田(正常施肥)和低产农田(长期不施肥)4... 详细信息

[目的]探究土壤水分对次降雨响应过程，揭示该地区不同土地利用方式的土壤水分特征，进而为缺水地区降水利用和农业水资源合理配置提供观测依据。[方法]对2021年黄土塬区苜蓿草地、休闲地、高产农田(正常施肥)和低产农田(长期不施肥)4种土地利用方式的土壤水分进行了定位监测，并分析其对大于30 mm的3次降雨事件响应过程。[结果]随着降雨量的增加，苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田的降雨入渗和水分再分布深度也呈增大趋势，最大水分入渗深度分别为300,500,500,500 cm。不同土地利用方式土壤含水量具有明显的季节特征，月均土壤含水量呈现先增大后减小的趋势，最小值分别出现在8月、1月、1月和6月，最大值均在10月。雨季后，土壤水分仍处于再分布过程，12月底苜蓿草地、休闲地、高产农田和低产农田水分再分布深度分别达到400,700,800,700 cm;土壤储水量变化滞后于降雨量，9—10月土壤储水量变化最强烈，苜蓿地、休闲地、高产农田和低产农田土壤储水量增幅分别为390.6,197.5,299.8,157.4 mm。[结论]4种土地利用方式中，亏缺严重的苜蓿草地土壤水分对降雨的响应最为敏感，最大响应深度可达400 cm,土壤储水量变化幅度也最大，水分再分布过程导致其变化滞后于降水量。

关键词：土壤水分入渗深度土地利用方式次降雨黄土塬区

滴灌方式和生物质炭对温室土壤矿质态氮及其微生物调控的影响

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环境科学 2020年第8期41卷 3836-3845页

作者：蔡九茂刘杰云邱虎森吕谋超周新国中国农业科学院农田灌溉研究所新乡453002 农业农村部节水灌溉工程重点实验室新乡453002 中国农业科学院商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站商丘476000

滴灌和生物质炭添加均可影响土壤氮的形态及转化.深入了解滴灌方式和生物质炭对土壤矿质态氮和参与矿质态氮转化关键功能基因及微生物种群的综合影响,对改善设施农业生产管理方式,提高水分和氮源利用效率,降低硝酸盐积累及其淋失引起的... 详细信息

滴灌和生物质炭添加均可影响土壤氮的形态及转化.深入了解滴灌方式和生物质炭对土壤矿质态氮和参与矿质态氮转化关键功能基因及微生物种群的综合影响,对改善设施农业生产管理方式,提高水分和氮源利用效率,降低硝酸盐积累及其淋失引起的地下水污染具有重要指导意义.在日光温室设置地表滴灌(D)、插入式滴灌(ID,插入深度15 cm)、地表滴灌+10 t·hm^-2生物质炭(DB)和插入式滴灌+10 t·hm^-2生物质炭(IDB,插深15 cm)这4个处理,以收获期辣椒根际和非根际土壤为研究对象.结果发现,非根际和根际土壤铵态氮含量不受滴灌方式和生物质炭的影响.与地表滴灌相比,插入式滴灌显著降低了非根际土壤硝态氮的含量(P农业土壤硝态氮氮含量及其转化的关键微生物影响更大.

关键词：滴灌方式生物质炭设施农业矿质态氮细菌

硝化抑制剂、脲酶抑制剂与生物炭复配对土壤温室气体排放的影响

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农业环境科学学报 2022年第6期41卷 1368-1379页

作者：陶甄李中阳李松旌李宝贵李嗣艺高峰刘源中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南商丘476000

为揭示外源物质生物炭、硝化抑制剂、脲酶抑制剂复配对温室气体排放的影响,采用室内培养试验,比较外源物质不同组合[对照(CK)、生物炭(BC)、硝化抑制剂(NP)、脲酶抑制剂(NB)、生物炭+硝化抑制剂(BCNP)、生物炭+脲酶抑制剂(BCNB)、硝化... 详细信息

为揭示外源物质生物炭、硝化抑制剂、脲酶抑制剂复配对温室气体排放的影响,采用室内培养试验,比较外源物质不同组合[对照(CK)、生物炭(BC)、硝化抑制剂(NP)、脲酶抑制剂(NB)、生物炭+硝化抑制剂(BCNP)、生物炭+脲酶抑制剂(BCNB)、硝化抑制剂+脲酶抑制剂(NPB)、生物炭+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(BCNPB)]对温室气体排放的影响,同时监测土壤pH、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N等影响因子的变化规律。结果表明:与CK相比,各处理均抑制了土壤N_(2)O排放,其中NPB处理抑制效果最显著;所有处理均促进了土壤CO_(2)排放;除BC处理为负效应外,土壤CH_(4)排放效应与CO_(2)结果类似;除BCNB处理外,其他处理对全球增温潜势有一定的抑制作用,其中NPB处理的抑制效果最佳。培养结束时,与CK相比,除NP处理提高了土壤pH外,其他6个处理均降低了土壤pH;在无机氮含量方面,与CK相比,各处理均增加了土壤NH_(4)^(+)-N含量,BCNPB、NP、NPB处理减少了NO_(3)^(-)-N含量,NB、BC、BCNP、BCNB处理增加了NO_(3)^(-)-N含量。综合考虑全球增温趋势和土壤性质,本试验条件下硝化抑制剂+脲酶抑制剂处理为抑制温室气体排放的最优外源物质处理。

关键词：生物炭硝化抑制剂脲酶抑制剂温室气体

拔节期水氮处理对冬小麦植株生长及氮肥吸收利用的影响

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灌溉排水学报 2021年第10期40卷 64-70页

作者：张笑培周新国王和洲杨慎骄陈金平刘安能中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南商丘476000

【目的】探索黄淮地区冬小麦适宜水氮管理模式。【方法】通过田间小区试验,研究在基施氮肥(纯N)150 kg/hm2条件下,拔节期不同灌水0 mm(W1)、60 mm(W2)、90 mm(W3)和追氮0 kg/hm2(N1)、75 kg/hm2(N2)、150 kg/hm2(N3)对冬小麦生长状况、... 详细信息

【目的】探索黄淮地区冬小麦适宜水氮管理模式。【方法】通过田间小区试验,研究在基施氮肥(纯N)150 kg/hm2条件下,拔节期不同灌水0 mm(W1)、60 mm(W2)、90 mm(W3)和追氮0 kg/hm2(N1)、75 kg/hm2(N2)、150 kg/hm2(N3)对冬小麦生长状况、产量构成和氮肥吸收利用的影响。【结果】拔节期增加灌溉和施氮量均可显著提高冬小麦叶面积指数、株高、地上部干物质量、籽粒产量和氮素吸收量。追氮量超过75 kg/hm2对小麦的生长性状、产量、氮素吸收量增加效果不显著,尤其是在W3处理下。千粒质量与籽粒产量极显著负相关,LAI、株高、地上部干物质量、穗粒数、成穗数均与籽粒产量呈显著或极显著正相关。拔节期增加灌水量,氮肥生产效率和籽粒氮肥吸收利用率增加,WUE降低;增加追氮量,氮肥生产效率和籽粒氮肥吸收利用率降低,WUE增加。W3N2显著提高了产量和籽粒吸氮量,分别比其他处理增加了1.33%~65.92%和4.63%~59.25%,从而显著提高了氮肥生产效率和籽粒氮肥吸收利用率。【结论】综合考虑作物生长性状、产量和氮肥吸收利用效率,W3N2是最佳的水氮管理模式,可以获得更高产量的同时消耗较少的氮肥,增加氮肥吸收利用效率。

关键词：冬小麦灌水氮肥氮肥吸收利用率

高温对水稻根际细菌群落及功能代谢多样性的影响

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灌溉排水学报 2020年第11期39卷 97-103页

作者：邱虎森甄博周新国中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 中国农业科学院商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南商丘476000

【目的】基于高通量技术和功能预测,探究水稻根际细菌群落主要生理代谢过程基因表达水平及其对高温胁迫的响应特征。【方法】通过盆栽试验对拔节期水稻进行7 d的高温胁迫处理,提取根际土壤微生物DNA进行高通量测序,结合PICRUSt功能预测... 详细信息

【目的】基于高通量技术和功能预测,探究水稻根际细菌群落主要生理代谢过程基因表达水平及其对高温胁迫的响应特征。【方法】通过盆栽试验对拔节期水稻进行7 d的高温胁迫处理,提取根际土壤微生物DNA进行高通量测序,结合PICRUSt功能预测进行细菌群落分析、基因注释及功能分类。【结果】与对照相比,高温胁迫促进了一些丰度相对较低的细菌门类(如:芽孢单菌门、浮霉菌门、Latescibacteria、螺旋菌门、Microgenomates和Candidatus_Berkelbacteria)的富集,提高了细菌多样性和细菌菌群之间共生关系的比例。细菌中活性基因主要源于变形菌门,其次是酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门。基于COG功能分类发现,对照与高温胁迫处理土壤中表达量最高的基因均为新陈代谢相关的基因,其次是参与细胞加工和信号传递的基因。但高温胁迫提高了参与细胞运动、信号传导机制、胞内运转、分泌和囊泡运输和细胞壁/膜/器形成基因的相对丰度;却降低了参与氨基酸运输和代谢、脂质转运和代谢、次生代谢生物合成以及翻译的相关基因的丰度。【结论】高温胁迫虽未改变根际细菌菌群结构,但提高了细菌群落多样性,加强了细菌菌群的共生关系,显著影响参与细胞的周转,代谢以及蛋白质合成的基因表达。

关键词：高温胁迫水稻根际细菌生理代谢功能基因

模拟再生水、养殖废水灌溉对农田温室气体排放的影响

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灌溉排水学报 2022年第5期41卷 124-131页

【目的】探究不同水源灌溉对农田温室气体排放的影响,【方法】采用室内培养的方法研究再生水与养殖废水灌溉对土壤CO_(2)、N_(2)O、CH_(4)排放通量的影响(以地下水灌溉为对照),同时监测土壤pH值、土壤孔隙含水率(WFPS)、NH_(4)^(+)-N、N... 详细信息

【目的】探究不同水源灌溉对农田温室气体排放的影响,【方法】采用室内培养的方法研究再生水与养殖废水灌溉对土壤CO_(2)、N_(2)O、CH_(4)排放通量的影响(以地下水灌溉为对照),同时监测土壤pH值、土壤孔隙含水率(WFPS)、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N的变化,分析培养期间土壤CO_(2)、N_(2)O、CH_(4)排放特征及相关影响因子变化。【结果】与地下水相比,再生水与养殖废水灌溉均显著增加土壤CO_(2)、N_(2)O、CH_(4)排放(P农业灌溉时一定程度上增加了环境温室效应与土壤无机氮量。

关键词：灌溉再生水养殖废水温室气体土壤氮

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高温与涝交互胁迫对水稻孕穗期生理指标的影响

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灌溉排水学报 2019年第3期38卷 1-7页

作者：甄博周新国陆红飞李会贞中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南商丘476000

我国黄淮以南地区水稻易遭受高温与涝交互胁迫影响。【目的】充分利用雨水资源,降低面源污染,为暴雨后稻田恰遇高温时排水管理方式提供理论依据。【方法】通过盆栽试验,设置5个高温与涝交互胁迫处理(T1:高温,T2:高温与轻涝,T3:高温与重... 详细信息

我国黄淮以南地区水稻易遭受高温与涝交互胁迫影响。【目的】充分利用雨水资源,降低面源污染,为暴雨后稻田恰遇高温时排水管理方式提供理论依据。【方法】通过盆栽试验,设置5个高温与涝交互胁迫处理(T1:高温,T2:高温与轻涝,T3:高温与重涝,T4:轻涝,T5:重涝)和1个对照(CK:常规灌溉),观测了孕穗期水稻剑叶叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和抗氧化酶系统,研究了孕穗期高温与涝交互胁迫对水稻剑叶生理指标的影响。【结果】①孕穗期高温与涝交互胁迫处理降低水稻叶片叶绿素量,T2处理和T3处理分别较CK降低17.27%和19.54%,但恢复自然生长条件20 d后,T2处理表现出一定的超补偿效应,叶绿素量超过CK,且较CK增加12.22%;②孕穗期高温与涝交互胁迫后,水稻叶片中可溶性糖量先增加后降低,尤其是T2处理,胁迫结束时,较CK增加12.36%,恢复自然生长条件20 d后,较CK降低33.33%(P<0.05);③孕穗期高温与涝交互胁迫会提高水稻剑叶中SOD、POD、CAT活性,胁迫结束时,T2处理(高温与轻涝交互)的SOD、POD和CAT活性分别较CK提高102.08%、43.42%和39.80%(P<0.05)。【结论】孕穗期高温与涝交互胁迫可以降低水稻叶片的叶绿素量,可以增强水稻叶片中抗氧化酶的活性;与单一的高温相比,高温与涝交互胁迫可以降低高温对水稻的伤害,但与单一的淹涝相比,高温与涝交互胁迫起到一定的加剧作用。

关键词：胁迫叶绿素可溶性糖抗氧化酶水稻

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追肥对受淹玉米生长和产量的恢复效应

灌溉排水学报 2019年第12期38卷 37-43页

作者：丁大伟雍蓓蓓陈金平中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南商丘476000

【目的】寻求适宜的追肥方案,最大程度恢复受淹玉米的生长和产量。【方法】分别于2017年和2018年6-9月,采用测坑模拟淹水的方法,在河南商丘开展了夏玉米淹水和排水后不同施肥方案的试验研究。夏玉米拔节-抽雄阶段,以淹水(W1)和不淹水(W2... 详细信息

【目的】寻求适宜的追肥方案,最大程度恢复受淹玉米的生长和产量。【方法】分别于2017年和2018年6-9月,采用测坑模拟淹水的方法,在河南商丘开展了夏玉米淹水和排水后不同施肥方案的试验研究。夏玉米拔节-抽雄阶段,以淹水(W1)和不淹水(W2)为主处理,排水后施肥方案为副处理,分别为:不追肥处理(CK)、N 100 kg/hm^2处理(F1)、N 100 kg/hm^2+P2O575 kg/hm^2处理(F2)、N 100 kg/hm^2+K2O 75 kg/hm^2处理(F3)和N 100 kg/hm^2+P2O575 kg/hm^2+K2O 75 kg/hm^2处理(F4),试验小区重复3次。【结果】W1处理的玉米群体株高、株高整齐度、叶面积指数和产量比W2处理分别下降了4.6%、45.9%、10.9%和24.3%;对于淹水处理,排水后不同追肥措施可以显著降低淹水对玉米生长和产量所造成的危害(P<0.05),其中追肥F3处理的玉米群体株高比CK、F1和F2处理分别提高6.6%、4.7%和3.3%,株高整齐度分别增加130.8%、94.4%和48.3%,叶面积指数分别增加17.7%、9.7%和6.9%,产量分别增加20.9%、15.7%和13.1%,F3处理和F4处理间差异不显著;淹水显著降低了夏玉米植株的干物质积累(P<0.05),在淹水条件下,F3处理和F4处理的植株干物质积累量显著大于其他处理(P<0.05)。【结论】受淹玉米在排水后,追施氮肥对生长和产量具有显著的恢复效应(P<0.05),同时增施钾肥对氮肥具有显著的协同增效的作用(P<0.05)。在夏玉米生产区,对于受淹玉米生长和产量的恢复,氮钾配施氮100 kg/hm^2+K2O 75 kg/hm^2是较为适宜的灾后追肥方案。

关键词：追肥方案淹水玉米恢复效应协同增效

冻融过程黑土2m土体固液态水分含量动态特征

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水科学进展 2008年第3期19卷 361-366页

作者：王风乔云发韩晓增邹文秀王凤仙中国科学院东北地理与农业生态研究所海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站

应用中子仪-TDR联合测定法监测海伦站冻融过程中黑土固液态水分含量的动态特征结果表明:冻结过程,2m土体水分含量增加73.7 mm,约占全年降水总量的13.4%,上层土体水分含量的增加是下层土体水分在温度梯度驱动下向上层迁移造成的。固态水... 详细信息

应用中子仪-TDR联合测定法监测海伦站冻融过程中黑土固液态水分含量的动态特征结果表明:冻结过程,2m土体水分含量增加73.7 mm,约占全年降水总量的13.4%,上层土体水分含量的增加是下层土体水分在温度梯度驱动下向上层迁移造成的。固态水含量是土壤温度和土体含水量综合作用的结果,2 m土体固态水贮量最大值出现在2月下旬至3月初,约占2 m土体总水贮量的60%;液态水含量随冻结时间推移逐渐减少,直至达到稳定的冻结状态,液态水最小含量约占2 m土体总水贮量的40%。

关键词：海伦站黑土冻融固液态水分动态特征