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水分及秸秆覆盖对夏玉米土壤呼吸及碳平衡的影响

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灌溉排水学报 2024年第1期43卷 1-8页

作者：张笑培常晓杨慎骄王和洲周新国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 天津农学院人文学院天津300392

【目的】充分发挥秸秆覆盖与适宜灌溉对作物增产及土壤固碳减排的各自优势及二者协同效应,建立减排增产节水的高效农田管理模式。【方法】以豫东地区夏玉米为研究对象,设置覆盖方式(秸秆覆盖(S)和无覆盖(N))和灌水控制下限(田间持水率(... 详细信息

【目的】充分发挥秸秆覆盖与适宜灌溉对作物增产及土壤固碳减排的各自优势及二者协同效应,建立减排增产节水的高效农田管理模式。【方法】以豫东地区夏玉米为研究对象,设置覆盖方式(秸秆覆盖(S)和无覆盖(N))和灌水控制下限(田间持水率(FC)的50%(W1)、60%(W2)、70%(W3)、80%(W4))两因素试验,系统研究水分及秸秆覆盖对土壤碳排放总量、土壤微生物异氧呼吸碳释放量和农田净初级生产力固碳量影响。【结果】秸秆覆盖和灌水增加了土壤呼吸、农田净初级生产力固碳量和土壤微生物异氧呼吸碳释放量,其中SW4处理均最高,与SW3、NW4处理差异不显著。SW3处理净生态系统生产力(NEP)和碳排放效率均最高,分别较其他处理高3.99%~245.74%和2.35%~138.80%。与SW4处理相比,SW3处理在节约灌水的前提下,农田净生态系统生产力提高2.99%,碳排放效率提高2.35%。【结论】综合考虑农田净生态系统生产力和碳排放效率,SW3处理(灌水控制下限为70%FC+秸秆覆盖)可以作为节水、减排、增产的农田管理模式。

关键词：秸秆覆盖土壤水分夏玉米土壤呼吸碳平衡

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生物特征及物种组合对重金属污染修复的影响

环境科学与技术 2024年第S1期47卷 59-69页

作者：任文李嗣艺李中阳孙玖明王广帅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国家农业环境商丘观测实验站国家农业绿色发展长期固定观测商丘试验站河南商丘476000 河南大学农学院河南开封475004

生物修复具有成本低廉、不易产生二次污染及便于回收的特点,常被用于重金属污染程度较低区域的修复工作中。文章总结了各类植物应对重金属胁迫的特殊机制,介绍了植物生物特征对修复效果的影响,然后阐述了重金属在食物链中的传递特性及... 详细信息

生物修复具有成本低廉、不易产生二次污染及便于回收的特点,常被用于重金属污染程度较低区域的修复工作中。文章总结了各类植物应对重金属胁迫的特殊机制,介绍了植物生物特征对修复效果的影响,然后阐述了重金属在食物链中的传递特性及其对动物活动习性的影响,分析了可用于重金属修复的动物种类及其对构建平衡网络结构的意义,最后还汇总了微生物对重金属污染的适应机制及应对策略。在上述内容的基础上,总结了植物组合、植物与动物组合及植物与微生物组合中,物种间作用关系对重金属修复的影响。该综述表明了合理搭配物种可以扩大物种适用区间,增强物种抗胁迫能力,同时提升重金属修复效率,但如何有效协调不同物种间作用关系及充分发挥各物种特征是生物组合修复的重要研究方向。

关键词：生物特性重金属修复生物组合种间作用关系生物修复生物多样性

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再生水灌溉引发土壤次生盐渍化的研究进展

灌溉排水学报 2024年第2期43卷 47-53页

作者：赵守强宋纪斌刘春成李晓彤刘源黄鹏飞李中阳中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 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

中国水资源供需矛盾突出,在农业用水上尤为严重,合理利用再生水灌溉对于缓解我国农业用水紧张具有重要的现实意义。然而,再生水中含有盐分,存在引发土壤次生盐渍化的潜在风险。本文以国内外再生水灌溉相关文献为基础,从灌溉方式、土壤... 详细信息

中国水资源供需矛盾突出,在农业用水上尤为严重,合理利用再生水灌溉对于缓解我国农业用水紧张具有重要的现实意义。然而,再生水中含有盐分,存在引发土壤次生盐渍化的潜在风险。本文以国内外再生水灌溉相关文献为基础,从灌溉方式、土壤类型、作物种植、灌溉年限及其他处理模式共5个方面对再生水灌溉引发土壤次生盐渍化的风险进行分析与总结。研究认为,长期再生水灌溉下引发土壤次生盐渍化的研究不足,缺乏交互因子的影响研究,系统化不强,改良再生水措施对土壤次生盐渍化研究相对较少。研究建议,加强开展长期再生水灌溉下灌溉方式、土壤类型、作物种植、农艺措施等方面结合对土壤次生盐渍化影响的大田试验研究;还要加强改良再生水灌溉对引发土壤次生盐渍化风险调控等方面的研究。

关键词：再生水灌溉次生盐渍化影响因素

不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响

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节水灌溉 2024年第5期 1-9页

作者：赵守强刘源刘春成孙玖明宋纪斌李晓彤李中阳中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 河南大学农学院河南开封475004 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

为探究不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响。采用小区试验的方法,共进行了2季上海青栽培试验。第1季设置了猪粪(P_(30)、P_(15)、P_(9))分别为30、15、9 t/hm^(2);鸡粪(C_(5)、C_(3))分别为5、3 t/hm^(2);羊粪(S_(... 详细信息

为探究不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响。采用小区试验的方法,共进行了2季上海青栽培试验。第1季设置了猪粪(P_(30)、P_(15)、P_(9))分别为30、15、9 t/hm^(2);鸡粪(C_(5)、C_(3))分别为5、3 t/hm^(2);羊粪(S_(11)、S_(6))分别为11、6 t/hm^(2);不施肥对照(CK)。在第1季试验的基础上开展了第2季试验,利用通气法采集NH_(3),粪肥添加处理均为等氮添加,猪粪、鸡粪、羊粪分别为31.9、25.4、31.3 t/hm^(2),设置了黄腐酸(H)、猪粪+黄腐酸(P_(31.9)H)、猪粪(P_(31.9))、鸡粪+黄腐酸(C_(25.4)H)、鸡粪(C_(25.4))、羊粪+黄腐酸(S_(31.3)H)、羊粪(S_(31.3)),不施肥对照(CK),2季试验的处理分别为猪粪30+黄腐酸(P_(30)-H)、猪粪15+猪粪31.9+黄腐酸(P_(15)-P_(31.9)H)、猪粪9+猪粪31.9(P_(9)-P_(31.9))、鸡粪5+鸡粪25.4+黄腐酸(C_(5)-C_(25.4)H)、鸡粪3+鸡粪25.4(C_(3)-C_(25.4)),羊粪11+羊粪31.3+黄腐酸(S_(11)-S_(31.3)H)、羊粪6+羊粪31.3(S_(6)-S_(31.3)),共计7个处理和不施肥对照(CK),监测了不同肥料施加下土壤NH3挥发速率、NH3累积挥发量、蔬菜产量及相关环境因子的变化。结果表明:高NH3挥发速率主要集中在施肥后的1~3 d,单施粪肥条件下,NH_(3)累积挥发量表现为P_(9)-P_(31.9)>(C_(3)-C_(25.4)≈S_(6)-S_(31.3)),粪肥配施黄腐酸条件下,NH3累积挥发量表现为C_(5)-C_(25.4)H>S_(11)-S_(31.3)H>P_(15)-P_(31.9)H;在产量方面,羊粪、猪粪的增产效果要优于鸡粪,羊粪配施黄腐酸的增产效果最好,为27.48 t/hm^(2);在环境因子方面,土壤铵态氮、硝态氮含量与土壤NH_(3)挥发呈显著正相关(分别为P<0.001、P<0.05)。粪肥配施黄腐酸具有降低土壤NH_(3)挥发及增加蔬菜产量的趋势,综合考虑蔬菜产量及NH3累积挥发量,认为羊粪配施黄腐酸的效果最优。

关键词：设施菜地粪肥种类腐殖酸氨挥发产量猪粪羊粪鸡粪

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硝态氮诱导细胞分裂素强化燕麦锶富集机制的研究

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草业学报 2024年

作者：亓琳包云杨莹博王晓凌赵威河南科技大学农学院河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站中国农业科学院农田灌溉研究所咸阳师范学院地理与环境学院地理科学系

为探明硝态氮对燕麦锶富集能力的影响，以燕麦内蒙科艺1号为试验材料，采用土培盆栽试验，施加3个水平的金属锶(0、400和800 mg·kg-1)和两个水平的硝态氮(0和100 mmol·L-1)处理，在硝态氮处理30 d后，研究硝态氮在锶污染条件下对燕麦... 详细信息

为探明硝态氮对燕麦锶富集能力的影响，以燕麦内蒙科艺1号为试验材料，采用土培盆栽试验，施加3个水平的金属锶(0、400和800 mg·kg-1)和两个水平的硝态氮(0和100 mmol·L-1)处理，在硝态氮处理30 d后，研究硝态氮在锶污染条件下对燕麦锶的富集和分布特征，生长指标以及叶片细胞分裂素浓度的影响。结果表明：1)燕麦幼苗的干重随着锶浓度的升高呈现降低的趋势，硝态氮缓解了金属锶对燕麦生长的抑制作用；2)燕麦富集锶的能力表现为根>叶>茎，硝态氮促进了燕麦对锶的富集作用，提高了燕麦对锶的转运系数；3)细胞分裂素含量随着硝态氮施加浓度增加而增加。细胞分裂素含量与转运系数呈正相关。综上所述，燕麦根部富集锶的能力最强；硝态氮可以诱导燕麦中细胞分裂素含量增加，促进其对锶的抗性。此研究可为强化植物修复锶污染土壤的研究提供理论依据。

关键词：燕麦锶富集细胞分裂素

不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH挥发及蔬菜产量的影响

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节水灌溉 2024年

作者：赵守强刘源刘春成孙玖明宋纪斌李晓彤李中阳中国农业科学院研究生院中国农业科学院农田灌溉研究所河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南大学农学院

为探究不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响。采用小区试验的方法，共进行了两季上海青栽培试验。第1季设置了猪粪(P30、P15、P9)分别为30、15、9 t/hm2、鸡粪(C5、C3)分别为5、3 t/hm2、羊粪(S11、S6)分别为11、6 t... 详细信息

为探究不同粪肥与黄腐酸配施对设施菜地NH3挥发及蔬菜产量的影响。采用小区试验的方法，共进行了两季上海青栽培试验。第1季设置了猪粪(P30、P15、P9)分别为30、15、9 t/hm2、鸡粪(C5、C3)分别为5、3 t/hm2、羊粪(S11、S6)分别为11、6 t/hm2、不施肥对照(CK)。在第1季试验的基础上开展了第2季试验，利用通气法采集NH3，粪肥添加处理均为等氮添加，猪粪、鸡粪、羊粪分别为31.9、25.4、31.3 t/hm2，设置了黄腐酸(H)、猪粪＋黄腐酸(P31.9H)、猪粪(P31.9)、鸡粪＋黄腐酸(C25.4H)、鸡粪(C25.4)、羊粪＋黄腐酸(S31.3H)、羊粪(S31.3)，不施肥对照(CK)，两季试验的处理分别为猪粪30+黄腐酸(P30-H)、猪粪15+猪粪31.9+黄腐酸(P15-P31.9H)、猪粪9+猪粪31.9(P9-P31.9)、鸡粪5+鸡粪25.4+黄腐酸(C5-C25.4H)、鸡粪3+鸡粪25.4(C3-C25.4)，羊粪11+羊粪31.3+黄腐酸(S11-S31.3H)、羊粪6+羊粪31.3(S6-S31.3)，共计7个处理和不施肥对照(CK)，监测了不同肥料施加下土壤NH3挥发速率、NH3累积挥发量、蔬菜产量及相关环境因子的变化。结果表明，高NH3挥发速率主要集中在施肥后的1～3 d，单施粪肥条件下，NH3累积挥发量表现为P9-P31.9>(C3-C25.4≈S6-S31.3)，粪肥配施黄腐酸条件下，NH3累积挥发量表现为C5-C25.4H>S11-S31.3H>P15-P31.9H。在产量方面，羊粪、猪粪的增产效果要优于鸡粪，羊粪配施黄腐酸的增产效果最好，为27.48 t/hm2。在环境因子方面，土壤铵态氮、硝态氮含量与土壤NH3挥发呈显著正相关(分别为P研究认为，羊粪配施黄腐酸的效果最优。

关键词：设施菜地粪肥种类腐殖酸氨挥发

地下滴灌对冬小麦-夏玉米根系吸水特征的影响

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生态学杂志 2024年第2期43卷 469-479页

作者：杨明达张素瑜杨慎骄关小康李帅陈金平王同朝商丘市农林科学院河南商丘476000 河南农业大学农学院/河南粮食作物协同创新中心郑州450046 中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 河南商丘农田生态国家野外科学观测研究站河南商丘476000

了解根系吸水模式对缺水地区发展高效的灌溉管理措施至关重要。大多数估算根系吸水的模型或传统方法都需要对根系形态有详细的了解,而这很难在原位条件下获得。本研究借助Insentek水分监测仪来估算地下滴灌条件下冬小麦-夏玉米的根系吸... 详细信息

了解根系吸水模式对缺水地区发展高效的灌溉管理措施至关重要。大多数估算根系吸水的模型或传统方法都需要对根系形态有详细的了解,而这很难在原位条件下获得。本研究借助Insentek水分监测仪来估算地下滴灌条件下冬小麦-夏玉米的根系吸水特征。试验于2018—2019年在防雨棚下测坑内进行,地下滴灌灌溉量分别为作物蒸发蒸散量(ETc)的0.4、0.8、1.0和1.2倍,记为0.4ETc、0.8ETc、1.0ETc和1.2ETc,并设置地面灌溉处理为对照(CK)。结果表明:土壤上层(20~50 cm)和下层(60~100 cm)根系对水分的吸收存在互补效应;除0.4ETc外,灌溉后,下层土壤根系吸水速率降低;在各灌溉周期的后期,当上层根系吸水速率降低时,下层根系吸水速率表现为增强趋势;与CK处理相比,1.0ETc处理的根系吸水速率波动幅度较小,其冬小麦和夏玉米产量分别增加7.4%和15.3%;与1.0ETc处理相比,0.8ETc处理主要降低了冬小麦灌浆前期和夏玉米灌浆后期的测定间隔累计根系吸水量,最终,0.8ETc处理冬小麦的产量增加12.7%,而夏玉米产量没有显著降低;与1.0ETc处理相比,0.8ETc处理的水分利用效率显著增加。综上,地下滴灌适度亏缺灌溉(0.8ETc)能增强深层土壤根系吸水能力,提高冬小麦的产量及冬小麦-夏玉米水分利用效率,是一种有效的高产节水灌溉策略。

关键词：根系吸水速率灌溉方式累计根系吸水量产量水分利用

黄河故道区夏玉米农田水热传输特征及对环境因子的响应

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1635-1644页

作者：任晓娟李国栋张曼丁圣彦孙雪健王靖钰李鹏飞黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室(河南大学)/河南大学地理与环境学院河南开封475004 河南大别山森林生态系统国家野外科学观测研究站郑州450046 信阳生态研究院河南信阳464000

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要。为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2... 详细信息

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要。为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2019—2020年黄河故道区典型夏玉米农田生态系统的能量通量以及常规气象要素进行不间断观测,分析夏玉米农田各能量通量的变化特征以及与气温、降水、风速等环境因子的相关关系,并计算夏玉米生育时期的能量闭合率和能量分配比率。结果表明:研究区夏玉米净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在11:00—14:00,土壤热通量的峰值发生在14:00—15:00。在能量分配上,夏玉米农田全生育期的能量分配以潜热通量和显热通量为主,播种-出苗期能量主要被显热通量消耗,占净辐射的37.1%,其余生育周期的能量均以潜热通量消耗为主。全生育期能量闭合率较好,决定系数为0.83,其中,白天闭合率较高,晚上较低。降水对潜热通量和显热通量都有明显影响,潜热通量对降水的反应更敏感,生育后期潜热通量在降雨后与降雨前的增幅比生育前期低。在夏玉米全生育期内,太阳辐射是水热通量最主要的气象因子,其次为饱和水汽压差。温度和饱和水汽压差对潜热通量的贡献度明显高于显热通量,风速、相对湿度和太阳辐射对潜热通量的解释率低于显热通量,叶面积指数和植被覆盖度与潜热通量呈显著正相关、与显热通量呈显著负相关。本研究的定量化结果可以深化对黄河故道区夏玉米农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据。

关键词：玉米农田潜热通量显热通量能量平衡特征环境因子黄河故道区

不同节水灌溉方式对夏玉米生长、产量及水分利用的影响

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作物杂志 2024年第2期 206-212页

作者：王怀苹杨明达张素瑜李帅关小康王同朝鹤壁市农业科学院河南鹤壁458030 商丘市农林科学院河南商丘476000 河南农业大学农学院/河南粮食作物协同创新中心河南郑州450046 河南商丘农田生态国家野外科学观测研究站河南商丘476000

为更深入了解传统和新型节水灌溉技术的增产潜力,在灌溉总量相同的条件下,对比分析了不同灌溉方式对夏玉米生长、产量及水分利用的影响。在遮雨棚控制降水条件下,分别设置沟灌(FI)、地表滴灌(DI)、地下滴灌(SDI)和微润灌(MI)4种节水灌... 详细信息

为更深入了解传统和新型节水灌溉技术的增产潜力,在灌溉总量相同的条件下,对比分析了不同灌溉方式对夏玉米生长、产量及水分利用的影响。在遮雨棚控制降水条件下,分别设置沟灌(FI)、地表滴灌(DI)、地下滴灌(SDI)和微润灌(MI)4种节水灌溉方式。结果表明,与FI和DI处理相比,SDI和MI处理降低0~40 cm土层土壤含水量,增加40~100 cm土层含水量;SDI和MI处理虽然降低拔节期夏玉米的叶面积指数和地上部生物量,但提高了吐丝期和灌浆期的叶面积指数,并且降低吐丝后叶面积的下降幅度,最终获得较高的地上部生物量及产量。与FI处理相比,SDI和MI处理玉米成熟期地上部生物量分别显著提高13.43%和9.65%,产量分别提高22.15%和15.61%。SDI和MI处理由于降低了土面蒸发及土壤贮水消耗量,导致其蒸散量较低,最终其水分利用效率较FI和DI处理显著提高。综上,与FI和DI处理相比,SDI和MI处理能够降低土面蒸发,改善中下层土壤水分条件,延缓吐丝后植株叶片衰老,有利于吐丝后进行光合生产,提高夏玉米水分利用效率及产量。

关键词：夏玉米节水灌溉方式地下滴灌微润灌叶面积指数产量水分利用效率