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不同种类秸秆添加对稻田NH挥发的影响机制

生态学报 2024年

作者：马锦峰赵梦颖李雨欣谢婉玉纪洋冯兆忠冯彦房南京信息工程大学生态与应用气象学院中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室

秸秆还田对稻田土壤NH3挥发可产生影响，但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料，太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象，利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆：RS；小麦秸秆：WS；玉米秸秆：MS)两... 详细信息

秸秆还田对稻田土壤NH3挥发可产生影响，但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料，太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象，利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆：RS；小麦秸秆：WS；玉米秸秆：MS)两种添加量(W秸秆：W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH3挥发通量、土壤理化因子及水稻产量；进而结合分子生物学技术，将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合，揭示NH3挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子，从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明，秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH3挥发均产生显著影响，总体来看，与CK相比，施加秸秆处理NH3挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH3挥发影响不同，低添加量下，与CK相比，RS与WS施用对NH3挥发量均无显著影响，而MS施用显著增加NH3挥发量21.1%；高添加量下，RS施用显著降低NH3挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH3挥发影响亦不同，RS和MS处理下稻田NH3挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%，而WS处理则呈现相反规律；不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH3挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH3挥发产生差异的主要影响因素；RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量，综合效应下显著减少稻田NH3挥发量33.2%，并显著增加水稻产量22.9%。因此，综合稻田NH3挥发总量和水稻产量，秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

关键词：稻田土壤NH 挥发秸秆种类秸秆用量水稻产量结构方程模型

杏鲍菇菌渣代料栽培对姬松茸不同潮次产量及品质的影响

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农业环境科学学报 2024年第1期43卷 183-189页

作者：陈华林怡叶菁刘朋虎翁伯琦王义祥福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所福建省红壤山地农业生态过程重点实验室福州350013 福建省农业科学院水稻研究所福州350019 福建农林大学国家菌草工程技术研究中心福州350012

为探究杏鲍菇代料栽培姬松茸的适宜比例,通过床栽试验研究了杏鲍菇替代不同比例稻草对姬松茸J2和J37菌株不同潮次子实体产量、营养品质的影响。结果表明:随着替代比例的增加,姬松茸J2和J37子实体产量呈现先升后降的变化趋势,替代比例为... 详细信息

为探究杏鲍菇代料栽培姬松茸的适宜比例,通过床栽试验研究了杏鲍菇替代不同比例稻草对姬松茸J2和J37菌株不同潮次子实体产量、营养品质的影响。结果表明:随着替代比例的增加,姬松茸J2和J37子实体产量呈现先升后降的变化趋势,替代比例为30%时产量最高,姬松茸J2产量可达2.038 kg·m^(-2),姬松茸J37产量可达2.267 kg·m^(-2)。两种姬松茸子实体产量主要集中于第一潮和第二潮,且杏鲍菇菌渣替代栽培处理前两潮产量占比均高于传统栽培配方。随着潮次增加,姬松茸J2和J37子实体中多糖、粗蛋白和氨基酸的质量分数总体呈降低的趋势,但杏鲍菇菌渣替代处理多糖、粗蛋白和氨基酸质量分数随潮次增加降低的幅度小于传统栽培配方。杏鲍菇菌渣替代处理姬松茸子实体中粗蛋白、氨基酸和多糖的质量分数分别比传统栽培配方提高2.42%~10.44%、4.09%~12.00%和11.07%~23.70%,其中替代比例为30%时营养品质最优。从生产成本分析,杏鲍菇菌渣替代可降低姬松茸栽培原料成本35.08%~54.00%。研究表明,适宜比例的杏鲍菇菌渣和养殖场垫料组合代料栽培姬松茸的产量和品质优且不同潮次间相对稳定,而且该方式可以有效降低栽培材料的投入成本,综合效益比较高。

关键词：杏鲍菇菌渣姬松茸产量品质

东北农牧交错带南段啮齿动物群落结构及与环境因子的关系

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植物保护 2024年第4期50卷 126-134页

作者：林思亮周训军兴安姜洪雪姚丹丹秦姣冯志勇郭聪王勇广东省农业科学院植物保护研究所广东省植物保护新技术重点实验室广州510640 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125 内蒙古民族大学通辽028000 四川大学成都610064

啮齿动物是我国东北农牧交错带主要有害动物类群,威胁当地农牧业生产与居民身体健康。为探讨农牧交错带啮齿动物群落结构与环境因子的关系,于2020年和2021年的6月-9月,调查了东北农牧交错带南段不同类型生境中啮齿动物的种类和数量,利... 详细信息

啮齿动物是我国东北农牧交错带主要有害动物类群,威胁当地农牧业生产与居民身体健康。为探讨农牧交错带啮齿动物群落结构与环境因子的关系,于2020年和2021年的6月-9月,调查了东北农牧交错带南段不同类型生境中啮齿动物的种类和数量,利用增强回归树模型分析气候、生产力、生境异质性、土壤等因子与啮齿动物密度、物种多样性的关系。结果表明:共捕获601只啮齿动物,分属于18个种,优势种为黑线仓鼠Cricetulus barabensis,占总捕获个体数的27.94%。草地生境中啮齿动物的捕获率(2.99%)最高,农草交错区生境中群落多样性指数最高;不同生境类型的啮齿动物群落结构具有一定差异,且优势鼠种在不同生境类型的捕获率及空间分布格局亦存在差异。气候和生境异质性因子对啮齿动物密度、物种丰富度的综合作用最大,其中净初级生产力通过上行效应调控啮齿动物密度与物种丰富度。基于此,我们建议根据不同生境类型中啮齿动物密度及群落特征制定针对性的鼠害防控对策,并加强优势鼠种在不同生境类型间的迁移及为害的研究,以便更好地开展景观管理,实现害鼠生态治理。

关键词：农牧交错带啮齿动物群落结构生境类型生态治理

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基于“源-径-汇”关系的土壤重金属污染风险空间区划研究

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土壤学报 2024年第5期61卷 1323-1338页

作者：易诗懿李笑诺陈欣悦陈卫平中国科学院生态环境研究中心土壤环境科学与技术实验室北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

构建土壤污染风险管控空间区划体系是对《中华人民共和国土壤污染防治法》“分类分区分阶段管理”思想的深入落实,高分辨率的风险空间区划地图能为划分风险管控优先区和大尺度统筹部署土壤污染防治铺排工作提供科学有效的决策指导。利... 详细信息

构建土壤污染风险管控空间区划体系是对《中华人民共和国土壤污染防治法》“分类分区分阶段管理”思想的深入落实,高分辨率的风险空间区划地图能为划分风险管控优先区和大尺度统筹部署土壤污染防治铺排工作提供科学有效的决策指导。利用正定矩阵因子分析模型(PMF)明确了浙江省宁波市某工业集聚区铬、铜、砷、镉、铅、镍、锑和汞等8种重金属的污染源和贡献率,然后基于“源-径-汇”关系和质量平衡理论形成土壤重金属污染风险管控空间区划技术体系。结果表明,土壤重金属的空间分布具有明显异质性,主要排放源包括火力发电燃煤燃烧源(17.08%)、其他工业源(17.94%)、农业活动排放源(26.07%)、自然源(28.61%)和交通排放源(10.31%)等五类;利用构建的空间区划技术体系可将土壤重金属污染风险划分为极高、高、中、低和极低共五个等级,分别占研究区总面积的8.64%、17.28%、18.27%、22.92%和32.89%。区域风险胁迫水平的空间量化表达能有效识别高风险热点,进而采取优先管控措施实现土壤污染精准防治。

关键词：风险评价空间区划重金属土壤污染源解析

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土壤微生物碳利用效率对农田管理措施响应的机制

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土壤学报 2024年

作者：张晨阳孙力扬徐明岗李建华蔡岸冬山西农业大学生态环境产业技术研究院/土壤环境与养分资源山西省重点实验室中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部耕地质量监测与评价重点实验室山西农业大学资源环境学院

为明确农田生态系统中土壤微生物碳利用效率(CUE)对不同管理措施的响应及驱动因素，深刻理解土壤有机碳周转、快速提升土壤肥力和有效减缓气候变化。收集全球已公开发表的198组文献数据，通过整合分析(Meta-analysis)和皮尔森(Pearson)... 详细信息

为明确农田生态系统中土壤微生物碳利用效率(CUE)对不同管理措施的响应及驱动因素，深刻理解土壤有机碳周转、快速提升土壤肥力和有效减缓气候变化。收集全球已公开发表的198组文献数据，通过整合分析(Meta-analysis)和皮尔森(Pearson)分析方法探究不同农田管理措施对土壤微生物CUE的影响和主控因素。结果表明：添加生物质炭能够增加13C标记底物(CUE13C)和18O标记水(CUE18O)方法测量(计算)的土壤微生物CUE，而降低化学计量模型(CUEST)方法计算的土壤微生物CUE。施用化肥降低土壤微生物CUE18O(-4.71%)，但提高土壤微生物CUEST(28.20%)。秸秆还田导致土壤微生物CUE18O和CUEST分别降低14.08%和28.64%。免耕/少耕使通过三种方法评估的土壤微生物CUE均得到显著增加。特定气候、土壤属性和试验年限显著影响了土壤微生物CUE的变化趋势。干旱指数和土壤pH是影响土壤微生物CUE13C效应值的关键因素。土壤微生物CUE18O效应值随着土壤微生物生长速率和微生物生物量碳的增加而增加。土壤微生物CUEST效应值与土壤有机碳和微生物细胞外酶活性呈显著正相关关系(P土壤黏粒含量呈显著负相关关系(P土壤化学性质以及微生物活性和功能对农田管理措施的响应有利于调节作用于微生物群落或者细胞层面的土壤微生物CUE，从而更有效地促进农田生态系统中土壤有机碳的形成和积累。

关键词：微生物碳利用效率农田管理 13C标记底物 18O标记水化学计量模型整合分析

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食物系统碳足迹研究进展

中国生态农业学报（中英文） 2024年第2期32卷 196-205页

作者：薛佳敏徐明岗张建杰山西农业大学资源环境学院太原030031 山西农业大学生态环境产业技术研究院/土壤环境与养分资源山西省重点实验室太原030031

食物系统碳足迹是应对气候变化的重要研究领域之一,也是衡量农业生产中碳排放的关键手段。食物系统碳足迹研究有助于准确理解农业生产的碳排放特征与规律,为制定农业碳减排的策略与实现路径提供科学依据,对实现农业绿色发展具有重要意... 详细信息

食物系统碳足迹是应对气候变化的重要研究领域之一,也是衡量农业生产中碳排放的关键手段。食物系统碳足迹研究有助于准确理解农业生产的碳排放特征与规律,为制定农业碳减排的策略与实现路径提供科学依据,对实现农业绿色发展具有重要意义。近年来,国内外对种植业、畜牧业与食物消费环节的碳足迹研究持续深入,为减少温室气体排放和构建更加可持续的食物系统提供了重要的科学支撑,然而这一领域的研究仍在不断发展,未来仍有许多科学问题需要解决。本文综述了碳足迹的概念、研究意义、主要方法、国内外研究进展以及未来研究的难点与热点。并指出未来碳足迹研究在研究边界上要从可持续食物系统的视角出发,从“作物-畜牧-食品加工-食物消费”整个链条来定量农业碳足迹,兼顾农村居民生活产生的碳排放;在研究方法上,应考虑土壤、农田生态系统的碳汇作用,同时建立完备的碳足迹指标与参数监测体系;在碳减排途径上既要关注技术本身的革新,也要重视生活方式的转变以及政策的调控。这一研究有助于更好地理解食物系统对于环境与气候的影响,为推进农业绿色发展与助力乡村振兴战略政策制定提供科学依据,促进食物系统的可持续发展。

关键词：食物系统碳足迹环境问题生命周期分析食物系统农村生活碳排放农业碳减排

叶面调理剂对复合污染农田小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应

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环境科学 2024年第3期45卷 1812-1820页

作者：肖冰王秋实高培培赵全利杨威王钊刘文菊薛培英河北农业大学资源与环境科学学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省农田生态环境重点实验室保定071000 河北农业大学教学试验农场保定071000 河北民得富生物技术有限公司保定072450 泰安市生态环境局肥城分局泰安271699

针对麦田土壤镉(Cd)、砷(As)和铅(Pb)复合污染问题,采用田间小区试验,于拔节期、孕穗期和灌浆初期对小麦进行叶面单独和混合喷施Zn(0.2%ZnSO_(4))、Mg(0.4%MgSO_(4))和Mn(0.2%MnSO_(4))处理,以期探究叶面调理剂对小麦籽粒Cd、As和Pb累... 详细信息

针对麦田土壤镉(Cd)、砷(As)和铅(Pb)复合污染问题,采用田间小区试验,于拔节期、孕穗期和灌浆初期对小麦进行叶面单独和混合喷施Zn(0.2%ZnSO_(4))、Mg(0.4%MgSO_(4))和Mn(0.2%MnSO_(4))处理,以期探究叶面调理剂对小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应,最终筛选出适用于北方重金属复合污染区有效阻控小麦籽粒中Cd、As和Pb累积的叶面调理剂.结果表明,与对照相比,叶面喷施Zn+Mg+Mn复配溶液能够显著降低小麦籽粒中Cd、As和Pb含量,降幅分别为18.96%、23.87%和51.31%,TF籽粒/秸秆分别降低了14.62%、27.73%和47.70%,该叶面调理剂能够通过抑制Cd、As和Pb从小麦茎叶到籽粒的转运进而降低其在籽粒的累积;研究还发现,对照的籽粒中Cd和As主要分布在中心胚乳(34.08%~37.08%),而Pb主要分布在果皮和种皮(27.78%).喷施Zn+Mg+Mn复配溶液可显著降低Cd和As在糊粉层含量,分别比CK降低81.10%和82.24%,而Pb除果皮和种皮、中心胚乳外,各层次Pb含量均显著降低(降幅为42.85%~91.15%),各层次面粉只有糊粉层(P2)重金属含量与Zn含量呈显著负相关.综上所述,对于北方石灰性土壤Cd、As和Pb中度复合污染农田,于小麦拔节期、孕穗期和灌浆初期各喷施一次Zn+Mg+Mn复配的叶面调理剂,可有效阻控Cd、As和Pb在小麦籽粒尤其是糊粉层的累积.在此基础上,可通过去除麦麸来进一步降低重金属尤其是Cd的污染,保证小麦安全生产和粮食安全.

关键词：小麦重金属复合污染镉砷铅叶面调理剂阻控

有机肥对我国酸性和碱性土壤pH的影响差异及原因

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应用与环境生物学报 2024年第3期30卷 496-503页

作者：郭慧婷高静张强李建华靳东升徐明岗山西农业大学资源环境学院晋中030800 山西农业大学生态环境产业技术研究院/土壤环境与养分资源山西省重点实验室太原030031

施用有机肥对改善土壤pH及提高作物产量稳定性具有重要作用;研究全国不同气候类型、土壤性质和农田管理措施下,施用有机肥对酸性和碱性土壤pH影响的差异及原因,可为有效提升土壤肥力、优化农田管理措施提供科学依据.共收集2002-2022年... 详细信息

施用有机肥对改善土壤pH及提高作物产量稳定性具有重要作用;研究全国不同气候类型、土壤性质和农田管理措施下,施用有机肥对酸性和碱性土壤pH影响的差异及原因,可为有效提升土壤肥力、优化农田管理措施提供科学依据.共收集2002-2022年间发表的103篇文献(308组相对独立的涉及pH的数据),采用整合分析(Meta-analysis)方法从气候、土壤pH水平、有机肥类型、施肥量、施肥年限等多个方面定量分析施用有机肥对我国农田土壤pH的影响.结果表明,酸性(pH土壤条件下,年均温≤8℃、降雨量400-600 mm时,施用有机肥对土壤pH提升幅度最大;在有机肥施用下,低有机质土壤pH增幅为8.07%,高量有机肥增幅为6.42%,粪肥增幅最显著,为7.14%,中、长期施肥对土壤pH的提升幅度显著高于短期施肥.碱性(pH>7)土壤条件下,年均温≤8℃、降雨量400-600 mm时,施用有机肥对土壤pH降幅最大;有机肥施用显著降低了低有机质土壤pH(4.07%);粪肥与商品有机肥对土壤pH降幅比生物有机肥高约3.60倍;随着有机肥施用量的增加,土壤pH下降幅度增加;中、长期施肥对土壤pH降低幅度最为显著(11.41%和7.82%).在酸性土壤中有机肥施用年限是影响pH的主控因素,而碱性土壤则是年均温.总之,有机肥施用对不同酸碱度土壤pH的影响不同,低温且降雨量适中区在有机质含量较低的酸性土壤中长期施用高量粪肥可显著提高土壤pH,有效缓解土壤酸化效应,而碱性土壤中长期施用高量粪肥和商品有机肥均可有效降低土壤pH.上述结果可为有机肥的合理施用和土壤肥力提升提供科学依据.

关键词：有机肥土壤pH 整合分析中国农田管理措施

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不同氮效率春玉米品种临界氮浓度稀释曲线建立与验证

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第8期32卷 1355-1365页

作者：郭彩霞黄高鉴王永亮郭军玲杨治平山西农业大学资源环境学院太原030031 山西农业大学生态环境产业技术研究院/土壤环境与养分资源山西省重点实验室太原030031

采用田间定位试验,以山西省晋中地区春玉米各生育时期地上部干物质量与植株氮浓度的变化规律,建立春玉米临界氮浓度稀释曲线模型,为实现春玉米绿色增产与氮素管理提供理论依据。本研究以玉米品种‘郑单958’和‘大丰26’为试验材料,设4... 详细信息

采用田间定位试验,以山西省晋中地区春玉米各生育时期地上部干物质量与植株氮浓度的变化规律,建立春玉米临界氮浓度稀释曲线模型,为实现春玉米绿色增产与氮素管理提供理论依据。本研究以玉米品种‘郑单958’和‘大丰26’为试验材料,设4个施氮量处理:0 kg(N)∙hm^(−2)(N0)、120 kg(N)∙hm^(−2)(N120)、240 kg(N)∙hm^(−2)(N240)和360 kg(N)∙hm^(−2)(N360),于2014—2016年在山西农业大学东阳试验基地开展3年定位施氮试验,在春玉米拔节期(V6)、抽雄期(VT)、灌浆期(R2)和成熟期(R6)采集植株样品,分析两个春玉米品种在不同施氮量处理下地上部干物质量、籽粒产量(以下简称“产量”)和各生育时期植株氮浓度,以不同生育时期干物质累积量和植株氮浓度,建立并验证两个春玉米品种的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,‘郑单958’氮素利用率高于‘大丰26’。两个春玉米品种在适宜施氮量条件下,各生育时期地上部干物质量和产量均随施氮量增加呈增加趋势,地上部干物质量在N240和N360处理间差异不显著,产量在N240处理达最大值;植物氮浓度随施氮量增加而增加,随春玉米生育进程推进与地上部干物质量呈幂指数关系。依据春玉米地上部干物质量(Md)与其对应的植株氮浓度(CN)变化关系,建立两个春玉米品种的临界氮浓度稀释曲线模型:‘郑单958’CN=30.457Md−0.292,‘大丰26’CN=33.249Md−0.333。相比‘大丰26’的模型参数,‘郑单958’的模型参数a降低8.40%,参数b降低12.31%;‘郑单958’和‘大丰26’模型均方根误差(RMSE)分别为1.71 g∙kg^(−1)和1.54 g∙kg^(−1),标准化均方根误差(n-RMSE)分别为9.25%和8.27%,表明模型稳定性较好。氮营养指数在同一生育时期随施氮量增加呈上升趋势,随生育时期推进呈先增加后降低趋势,与各生育时期的相对干物质量呈显著线性相关,与相对产量呈显著的一元二次曲线关系。本研究建立的晋中地区两个春玉米品种临界氮浓度稀释曲线模型及各生育时期氮营养指数,可用于春玉米生育时期营养状况的诊断和评估,结合施氮量与产量的关系,推荐该试验区域‘郑单958’施氮量为189.16~224.08 kg∙hm^(−2),‘大丰26’施氮量为199.72~214.67 kg∙hm^(−2)。

关键词：春玉米临界氮稀释曲线氮素利用效率氮营养指数

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