有机肥减量配施外源碳基肥对设施菜地氨挥发及黄瓜产量的影响

针对我国农业源氨排放过高的问题,本研究通过探究有机肥减量配施外源碳基肥(生物炭及腐植酸)对设施菜地土壤氨挥发及黄瓜产量的影响,并结合高通量qPCR基因芯片技术,研究影响氨挥发的微生物学机制,明晰设施菜地有效的氨减排措施。以天津市武清区设施菜地为研究对象,本研究共设置5个处理:不施氮CK、推荐施肥量N1(37500 kg·hm^(-2)有机肥)、推荐施肥量配施腐植酸N1F(37500kg·hm^(-2)有机肥+2250kg·hm^(-2)腐植酸)、推荐施肥量配施生物炭N1B(37500kg·hm^(-2)有机肥+40t·hm^(-2)生物炭)、农民常规用量N_(2)(60000 kg·hm^(-2)有机肥)。结果表明:不同处理氨挥发动态基本一致,N_(2)处理氨挥发速率处于较高水平。随着施肥量的增加,土壤氨挥发累积量逐渐增加,氨挥发累积量从高到低依次为N_(2)、N1、N1B、N1F、CK,N1F处理和N1B处理较N_(2)处理显著降低了24.5%和21.0%的氨挥发累积量(P<0.05)。N_(2)处理土壤在末果期铵态氮含量显著高于其他处理;N1、N1F、N1B处理在盛果期和末果期土壤硝态氮含量显著高于N_(2)处理。施肥以及配施生物炭和腐植酸均能显著增加AOA-amoA基因丰度,与CK相比,N1、N_(2)的AOA-amoA基因丰度显著提高(P<0.05);与N_(2)、N1相比,N1F和N1B处理AOA-amoA基因丰度显著提高(P<0.05)。推荐施肥量增加了土壤AOB-amoA的基因丰度,配施腐植酸和生物炭无显著影响。Mantel test+结果表明,NH4-N含量、AOA-amoA、AOB-amoA能够显著影响设施菜地土壤氨挥发。减量施肥配施生物炭和腐植酸能够在一定程度上降低设施菜地土壤的氨挥发量,且腐植酸配施效果更好,并能够有效固持土壤的无机氮。N1、N1F、N1B各处理保证了作物产量并较N_(2)处理显著提高了氮素利用率。综合考虑农学和环境效益,有机肥减量配施腐植酸N1F为适宜的施肥方式。

不同灌溉水量对农田生态系统氮素损失及功能微生物的影响

收集已有的研究结果,定量分析灌溉水量对农田生态系统氮素循环过程的影响,为我国农田系统灌溉方案的制定提供科学依据。本综述数据来源于中国知网(CNKI)及Web of Science数据库,以“氧化亚氮”“氮淋溶”“氨挥发”“氮转化微生物”“氨氧化细菌”“氨氧化古菌”“反硝化细菌”“灌溉”为主要关键词检索相关的田间试验文献,共筛选出文献578篇。以传统灌溉量为对照组,减少灌溉为试验组,综合分析不同灌溉水量对农田生态系统N_(2)O排放、氨挥发、氮素淋溶及氮循环功能微生物的影响。结果表明:对于需水量大的水稻,减少10.8%~57.8%灌溉水量将会导致N_(2)O排放增加0.12~11.54kg·hm^(-2),氨挥发降低0.05kg·hm^(-2),氮素淋溶降低1.72~12.4kg·hm^(-2),总氮素损失降低了0.91~1.65kg·hm^(-2);对于其他需水量小的作物,减少10%~84.5%灌溉水量将会导致N_(2)O排放降低0.02~2.44kg·hm^(-2),氨挥发增加0.63~1.94kg·hm^(-2),氮素淋溶降低30~283 kg·hm^(-2),总氮素损失降低了29.39~283.5kg·hm^(-2);减少灌溉显著增加了氨氧化细菌(39.1%)和氨氧化古菌(44.6%)基因丰度,降低了反硝化功能基因丰度(36.4%~42.3%)。减少灌溉水量不仅可以节省农业水资源,还可以减少农田生态系统氮素损失,降低农业面源污染风险。目前关于不同灌溉方式下农田氮素淋溶机制的研究较少,今后关于农田氮素损失及微生物的研究方向应当将氮素淋溶与氮循环功能微生物结合起来。

不同覆盖作物模式对茶园土壤理化性质及有机碳矿化的影响

覆盖作物作为重要的农业管理措施之一,可影响土壤有机碳的周转过程。茶是中国重要的经济作物,为探究不同覆盖作物模式下茶园土壤理化性质及土壤有机碳矿化动态,该研究自2019年选取茶园中清耕(C0)、黑麦草(Lolium perenne L.)+白三叶(Trifolium repens L.)(C1)、黑麦草+白三叶+早熟禾(Poa annua L.)+红三叶(Trifolium pretense L.)(C2)、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶+紫羊茅(Festuca rubra L.)+毛苕子(Vicia villosa Roth.)+波斯菊(Cosmos bipinnata Cav.)+百日草(Zinnia elegans Jacq.)(C3)作为4种覆盖作物模式,测定其表层(0—30 cm)土壤理化性质并进行了为期471 d的矿化培养,使用一级动力学方程及指数加线性常数模型来探究土壤有机碳矿化特征。结果表明,覆盖作物能显著增加表层0—30 cm土壤中硝态氮、铵态氮、微生物量碳和微生物量氮的含量(P<0.05)。4种覆盖作物模式下,表层土壤有机碳矿化速率均随培养时间增加呈“先增后降”的变化模式,平均矿化速率为C1>C0>C2>C3。该研究发现覆盖作物种类越多,矿化速率变化越小,反应越“温和”。此外,随覆盖作物种类增加,表层土壤有机碳矿化作用增强,周转周期减小,但土壤惰性碳库含量随之增加,表明随覆盖作物多样性增加,土壤矿化作用增强,同时土壤碳的固存能力也在提高。该研究表明,在中国南方广泛种植的茶园中推广覆盖作物种植可增加表层土壤碳固持能力,对促进中国茶园土壤固碳功能具有重要意义。

陆地生态系统多功能性的研究进展:基于趋势、方法和影响因素的探讨

生态系统具有同时维持多种生态功能和服务的能力,被称为生态系统多功能性(Ecosystem multifunctionality)。近年来,随着全球变化对生态系统的影响日益加深,针对陆地生态系统多功能性的研究也逐渐成为一个热点。本文从概念发展、热点趋势、指标量化和影响因子等方面阐述陆地生态系统多功能性的发展情况与研究现状,结果表明:自2004年“多功能性(Multifunctionality)”的概念被首次提出以来,该领域研究在2018年开始呈指数增长趋势,在此期间有学者细化了对生态系统多功能性定义的分类并提出生物多样性对生态系统多功能性的影响。通过文献计量分析发现,陆地生态系统比水生生态系统受到更多的关注,且对于生态系统多功能性的研究热点主要集中在生物多样性和多功能性领域。通过综合分析全球变化对陆地生态系统多功能性的影响发现,生物多样性促进陆地生态系统多功能性,气候变化和土地利用变化对陆地生态系统多功能性具有抑制作用。因此需要制定有效的政策和措施保护陆地生态系统多功能性的完整和稳定,确保人类社会的可持续发展。