芜湖市秸秆资源利用与还田养分输入量空间差异特征分析

了解研究区域秸秆资源现状和秸秆还田养分输入量及其空间分布特征,能够为协调秸秆养分资源有效利用、促进农业化肥减量增效提供决策依据。本研究以芜湖市2019年主要秸秆(玉米、水稻、小麦、棉花和油菜)为研究对象,通过作物种植面积和秸秆养分含量测算出单位面积秸秆全量还田下氮、磷、钾养分输入量及其加权变异系数,明确芜湖市秸秆还田养分输入量的空间分布及差异特征。结果表明:芜湖市主要秸秆氮、磷、钾养分资源总量分别为12223、1747、23404 t,各县(市、区)养分资源总量的分布表现为无为市>南陵县>鸠江区>湾沚区>繁昌区>弋江区>镜湖区;芜湖市单位种植面积秸秆可收集量为5.63 t·hm^(-2),其中玉米最高,达到了13.71 t·hm^(-2);芜湖市玉米单位种植面积秸秆还田氮、磷、钾输入量分别为126.16、20.57、161.81 kg·hm^(-2);芜湖市单位种植面积秸秆还田氮、磷、钾输入量的加权变异系数为0.1375,为中等程度变异,其中鸠江区和南陵县与其他县(市、区)的空间差异较大,空间分布差异最大的秸秆为玉米秸秆,其加权变异系数显著高于其他作物秸秆。

小麦胚乳发育及其养分输入的途径

观察研究了小麦胚乳细胞的发育,淀粉体的增殖变化和颖果中的输导系统。结果如下:(1)胚乳核的分裂分为有丝分裂与无丝分裂两种形式,以有丝分裂为主。分裂的速度显著受温度影响,在平均气温18℃时核分裂周期为9.2h,30℃时核的分裂周期为5.4h。小麦胚乳细胞分裂的持续时间为16d,即在籽粒鲜重达最大值的75％时分裂停止。(2)花后第3d,游离核在分裂末期产生成膜体,形成细胞壁。花后第7d,胚乳细胞中出现淀粉体,并开始积累淀粉;大小淀粉体数目在细胞间变幅很大。花后第9d,胚乳细胞中出现蛋白质体,蛋白质在粗糙内质网上形成,通过高尔基体转移,积累在液泡中。大的蛋白质体可由小的蛋白质体合并产生。(3)由腹部维管束卸出的灌浆物质需经过质外体后才能进入胚乳。

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物养分输入量的早期影响

凋落物养分输入量是营养元素通过凋落物归还土壤的库流量,也是土壤肥力的主要来源,旨在探究凋落物及其养分元素输入量对N沉降增加的早期响应,以期为竹林生态系统的物质循环和能量流动提供基础数据。2007年11月至2010年12月对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮(N)沉降试验,氮沉降水平分别为:对照(0 g N·m-2·a-1),低氮(5 g N·m-2·a-1),中氮(15 g N·m-2·a-1),高氮(30 g N·m-2·a-1)。在氮沉降2 a后,于2010年1月开始收集各样方的凋落物样品,连续收集12个月,测定凋落物量和养分输入量。结果表明:氮沉降显著增加了凋落物量;同时显著增加了凋落叶中的N、P、K、Ca、Mg元素含量和这几种养分元素的年输入量。研究表明模拟氮沉降处理增加了凋落物对土壤养分的输入量,这对于维持苦竹林地肥力与保持苦竹林分的长期生长力具有重要的作用。

矿质养分输入对森林生物固氮的影响

生物固氮是森林生态系统重要的氮素来源,并且在全球氮循环中占有重要的地位。近代以来,因人类活动加剧而导致氮沉降的增加以及其它矿质养分元素(如磷、钼、铁等)输入的改变已成为影响森林生态系统生物固氮的重要因素之一,并引起了学术界的普遍关注。综述了国内外关于森林生物固氮对矿质养分输入的响应及机理。主要内容包括:(1)森林生物固氮的概念及主要的测定方法;(2)矿质养分输入对森林生物固氮的影响。整体上讲,氮素输入抑制了森林生物固氮,磷和其他营养元素输入则表现为促进作用。氮和磷、磷和微量元素同时添加均提高了森林的固氮量;(3)矿质养分改变森林生物固氮的机理。包括生物作用机制(如改变地表层固氮菌的数量或群落丰度、改变结瘤植物的根瘤生物量和附生植物的丰度或盖度)和环境作用机制(如引起土壤酸化、改变碳源物质的含量);(4)探讨了矿质养分输入对森林生物固氮影响研究中所存在的问题,并对未来该领域的研究提出建议。

中国不同区域农田养分输入、输出与平衡

弄清中国不同区域农田养分投入、产出和平衡状况,对养分资源管理和肥料的科学分配与施用,提高肥料利用效率等具有重要意义。在参考现有资料的基础上,系统分析和论述了中国的养分资源及其利用现状,估算了各种有机肥资源及其可提供的氮磷钾养分数量,分析和评价了中国不同区域养分输入、输出特点及平衡状况。针对目前养分输入、输出存在的一系列问题,提出了养分资源管理的对策和建议。

长汀不同郁闭度马尾松林降雨淋溶养分输入特征

降雨淋溶过程对森林生态系统养分循环具有重要影响,是水土流失区土壤养分的重要来源之一。为探究降雨淋溶过程对南方红壤侵蚀区马尾松林养分输入特征的影响,以福建长汀不同郁闭度(0.2,0.4,0.6,0.8)马尾松林为研究对象,利用自制的降雨采样装置,采集不同郁闭度马尾松林大气降雨、穿透雨和树干茎流样品,测定分析N、K、Ca、Na、Mg和Mn 6种元素。结果表明:大气降雨经过冠层再分配后,除Ca元素外,各养分元素含量在穿透雨和树干茎流中均随郁闭度的增加而增加;树干茎流中Ca元素含量则以郁闭度0.4最高,郁闭度0.6最低;在冬季或者降雨量较少的月份郁闭度过高会使养分含量降低。随着马尾松林林冠层密度增大,吸附粉尘等干沉降物质的量增多,导致降雨淋溶时各元素含量增大,从而增加马尾松林养分输入,促进养分循环。

太湖重污染区麦季养分输入与流失规律研究

为了识别太湖流域重污染区典型麦季污染物流失规律,以田间单元为研究对象,研究了麦季不同施肥处理条件下营养元素的输入和流失与降雨的关系。结果表明,大气湿沉降和施肥输入氮素190.23 kg/hm2,磷素19.12 kg/hm2;优化施肥-秸秆还田处理条件下COD、总氮和总磷平均流失量均小于常规施肥处理,而小麦产量有一定增加,说明采用深施化肥可以降低营养元素的流失,而秸秆还田措施对小麦产量的增加有一定帮助;径流流失中氮的形态以硝态氮为主,硝氮、氨氮平均浓度分别占总氮浓度的85.8%和4.84%,所以重污染区农田径流污染应着重考虑硝态氮的处理。文章研究结果可为太湖流域重污染区农田径流流失的治理提供基础性支撑。

白桦次生林降雨水化学及养分输入特征

通过对大兴安岭北部白桦次生林林外降雨、穿透雨、树干径流和枯透水进行野外观测、取样及室内水化学测定,研究了白桦次生林降雨养分输入特征。结果表明:大兴安岭漠河地区大气降雨呈中性,p H为7.0,TDS值为19mg/L。在白桦林降雨再分配过程中,p H与TDS均表现为先降低后升高的趋势,最低值都出现在树干径流中,分别为5.3、15 mg/L。而p H和TDS的最高值分别出现在大气降雨和枯透水中。阴离子中,F-及SO2-4最高值均出现在树干径流中,其他阴离子浓度则在枯透水中最高,且其中NO-3变化最大,最高、最低相差100.4倍。金属元素中,Na+、Zn2+及Mn元素最高值均出现在树干径流中,其他元素浓度则在枯透水中最高。而最低值几乎均出现于大气降雨(除Ca2+、Cu2+外)中。大气降雨养分输入量为95.414 kg/hm2,降雨穿过林冠层后,F-、Cl-、NO-3、Ca2+、Fe元素及Cu2+含量均有不同程度降低,其余元素则有所增加,使林内雨养分总量降为93.557 kg/hm2。林内雨穿过枯落物层后,除Na+含量较林内雨降低外,其他元素含量均升高,养分总输入量升高了72.149 kg/hm2。与大气降雨输入量相比,枯透水输入量则增加了70.296 kg/hm2,其中Cl-、Na+和Cu2+含量低于大气降雨,其他元素则有不同程度增加。最终大气降雨通过白桦次生林后输入土壤养分总量为165.711 kg/hm2,其中阴离子输入量为37.823 kg/hm2,金属元素输入量为127.888 kg/hm2。

竹林养分循环规律研究──Ⅲ.毛竹纯林竹秆流及其养分输入

在我国毛竹主要产区浙江省安吉县灵峰寺林场试验林的三个区组中，根据立竹直径分布规律确定样竹处理数后，随机布置总共30套秆流收集装置，持续观察21个月，共获91次秆流水。测定每次秆流水量并分析其N、P、K、Ca、Mg含量以研究毛竹林内秆流的变化动态及其养分输入。结果表明：秆流水中不含Ca，其它四元素的年输入量分别为N-1．8557，P-0．0072，K-0.7849，Mg-0.1569，Kg.ha－1；年秆流量为年降水量的12．5％，无论次、月秆流量与相应降水量均为紧密线性相关，但与立竹粗度为显著非线性相关；其它因子，如：立竹所处的坡位、坡向，竹林密度，钩梢强度，立竹分布状况，植株个体表面结构特征等，亦直接或间接地影响着竹秆流的产生和大小。

川南地区森林养分输入量与大气降水的关系

在长期经营过程中，对川南地区的人工林，多注重砍伐（养分输出）而忽视养分输入（施肥），导致了土壤生态系统的养分失衡，以及土壤的酸化和贫瘠化。大气降水是目前该地区林地生态系统的主要养分来源。对川南地区森林生态系统中水分输入的分析结果表明：pH值随降水量的增加而增大，小雨呈酸性，中雨和大雨趋于中性；氮、磷、钾、镁、硅的质量浓度随降水量的增加而降低，降水中养分质量浓度的大小排序为：钙〉氮〉钾〉镬〉磷〉硅；川南林区降水中养分的输入量：氮为12．27kg·hm^-2a^-1，磷为0．84kg·hm^-2·a^-1，钾为12．27kg·hm^-2·a^-1，钙为23．90kg·hm^-2·a^-1，镁为2．53kg·hm^-2·a^-1，硅为0．33kg·hm^-1·a^-1。这些营养元素输入总量为52．26kg·hm^-2·a^-1。与国内外其他地区相比，处于中上水平；降水中硅的年输入量仅占竹材硅输出量的1．2％～5．5％。

模拟氮沉降对华北地区绣线菊灌丛凋落物养分输入量的影响

中国是全球高氮沉降区之一,氮沉降对陆地生态系统造成了严重影响。我国北方灌丛通常为氮限制生态系统,易受环境变化的影响。为了研究氮沉降增加对灌丛生态系统凋落物养分输入量的影响,对北京东灵山绣线菊灌丛进行了模拟氮沉降试验,设置4个氮处理水平,分别为对照(0N0)、低氮(20N_(1))、中氮(50N_(2))、高氮(100N_(3))kgN/hm^(2)·a。结果表明:模拟氮沉降5年后,4个不同氮沉降水平绣线菊灌丛的年凋落量分别为162.93、205.81、190.96和189.65g/m^(2)·a,表明氮沉降对凋落物量具有促进作用;氮沉降提高了凋落叶和凋落花果的N含量,降低了凋落花果的Ca含量,对凋落物各组分其他元素含量均未产生显著影响;不同氮沉降水平在一定程度上增加了绣线菊灌丛凋落物的养分输入量。

安徽省县域麦稻玉米秸秆时空分异特征与还田养分输入量测算

安徽省是国家重要商品粮生产基地,作为农业大省其粮食作物秸秆产量居于全国前列。明晰全省产粮大县主要粮食作物秸秆理论资源量和可收集资源量时空分布特征,并准确测算秸秆就地还田对土壤养分输入的贡献,可为秸秆全量化差异化利用策略优化及秸秆还田情景下的农田养分平衡调控提供决策依据。研究表明,2011—2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆资源总量呈现出稳步增长的态势,而不同作物秸秆产量年际变化趋势各异:小麦秸秆先升后稳,水稻秸秆波动不大,玉米秸秆逐年递增。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆理论资源量为3878万t,其中小麦、水稻和玉米秸秆所占比例分别为47.3%、36.3%和16.4%。淮北区为小麦和玉米秸秆资源集中分布区,占比分别为73.0%和88.3%,水稻秸秆主要产自江淮区(41.7%)、皖西区(21.3%)及沿江区(19.7%)。主要粮食作物秸秆资源总量分布表现为淮北区(52.5%)˃江淮区(24.3%)˃皖西区(10.5%)˃沿江区(9.1%)˃皖南区(3.6%)。2019年全省产粮大县小麦、水稻和玉米秸秆可收集资源量分别为1338万、1041万和542万t,淮北区单位播种面积小麦和玉米秸秆可收集资源量分别为4505~6310和4171~5395 kg/hm^(2),江淮区、皖西区和沿江区单位播种面积水稻秸秆可收集资源量分别为4487~5326、4570~5028和4329~5778 kg/hm^(2)。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)养分资源总量分别为25.3万、10.9万和90.1万t。在秸秆就地全量还田情景下,小麦玉米主产区(淮北区)小麦秸秆还田的氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)养分输入量分别为35.8~50.1、14.1~19.8和139.8~195.8 kg/hm^(2),玉米秸秆还田的养分输入量分别为42.7~55.2、16.9~21.8和93.4~120.9 kg/hm^(2);水稻主产区(江淮区、皖西区和沿江区)水稻秸秆还田的养分输入量分别为38.0~50.8、18.8~25.0和151.6~202.3 kg/hm^(2)。研究结果对进一步提升安徽省产粮大县秸秆资源综合利用效率及推动农业绿色高质量发展具有重要的现实意义。

养分输入方式对森林生态系统土壤养分循环的影响研究进展

土壤养分循环对森林生态系统稳定性维持、树种选择及更新、可持续经营具有重要意义,掌握养分输入来源及过程可指导森林生态系统物质循环与能量流动分析及生态功能评估。凋落物、根系周转、根系分泌物是森林土壤养分的主要来源,是土壤养分循环的重要组成部分。本文分析了3种主要养分输入方式及其影响因素,总结了凋落物组成及理化性质、生物因子、环境因子等对凋落物分解及土壤养分循环的影响;综述了细根底物性质、树种组成、土壤生物、环境因子变化对细根周转及土壤养分循环的影响;探讨了根系分泌物对土壤养分循环过程的作用,基于此,提出了该领域亟需深入研究的重要方向,以期为相关研究及森林生态系统养分管理提供参考。

原始红松林穿透雨和树干茎流养分特征研究

对小兴安岭原始红松林穿透雨和树干茎流中的K,Ca,Mg,Mn,Fe共5种养分元素进行了测定,结合水量分配比例,计算了各元素在森林中的净输入量。结果表明:⑴原始红松林穿透雨和树干茎流中,除Fe元素外,所有浓度值均有树干茎流>穿透雨>大气降雨;从各元素平均浓度来看,Ca元素最高,Fe元素最低,其排序为:Ca>K>Mg>Mn>Fe。⑵大气降雨年平均浓度中,K元素变动系数最大,为1.514,Ca元素最小,为0.827;原始红松林穿透雨、树干茎流年平均浓度中变动系数最大的元素分别为Mn,Mg(或Fe);变动系数最小的元素分别为Ca,Mn;各元素年平均浓度的变异系数均为大气降雨>穿透雨>树干茎流。⑶原始红松林各元素净输入量排序为:K>Ca>Mg>Mn>Fe,且Fe元素的净输入量为负值。

川西亚高山3种森林群落穿透雨和茎流养分特征研究

观测了王朗自然保护区紫果云杉林、岷江冷杉林和白桦林3种森林群落一个观测年的大气降雨量、穿透雨量和茎流量,并对其中的养分元素进行了同步取样分析。结果表明:1)3个森林群落穿透雨的硫(S)及铵态氮(NH4+-N)浓度都低于大气降雨中的浓度,说明S和NH4+-N在经过林冠表面时被吸附,而穿透雨中的硝态氮(NO3-N)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、全碳(C)和全磷(P)等元素浓度都高于大气降雨中的浓度;2)所有样地茎流中的养分元素浓度都明显高于大气降雨和穿透雨中营养元素的浓度;3)C、N(NH4+-N、NO3--N)、P、K、Ca、Mg、S等随大气降雨输入林地的量分别为40.57、6.44、0.40、38.69、39.92、8.27和44.25kg·hm-2a-1;4)测定期间,S(岷江冷杉林和紫果云杉林内)、P(紫果云杉林内)及3种森林群落中的NH4+-N、NO3--N和Ca的林地净输入量都为负值,而K、C、Mg、和P(白桦林和岷江冷杉林内)为正值;5)3种森林群落内穿透雨和茎流中的S和C可能主要来自于林冠淋溶,而NH4+-N、NO3--N、K(白桦林和紫果云杉林内)、Ca、Mg和P等主要来自于林冠截获的大气干沉降,岷江冷杉林内K与林冠淋溶和林冠截获的干沉降都密切相关。降雨持续时间长、降雨量小及较高的林冠截留量可能是造成林地净输入量为负值的原因。

河岸缓冲带硬头黄竹人工林对降水再分配及氮、磷养分的影响

观测了河岸缓冲带硬头黄竹人工林群落2008年1个观测年的大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并对其取样进行氮、磷养分分析。结果表明:全年降雨量为973.3 mm,穿透雨量和树干茎流量分别为586.0、71.7 mm,占同期降雨量的60.2%、7.4%。以24组不同雨量级数据用线性方程拟合林外降雨量与穿透雨量和树干茎流量间的关系,穿透雨和树干茎流的养分浓度与降雨量呈负相关,表现出明显的季节性变化。全年向林地内输入总氮59.543 kg/hm2,其中NH4+、NO3-和NO2-的养分含量分别为35.010、20.461、1.423 kg/hm2;输入总磷0.230 kg/hm2,其中PO43-养分含量0.123 kg/hm2,穿透雨和树干茎流带来的养分对竹林的生长和养分循环有重要的生态意义。

城市樟子松人工林降雨分配过程中养分变化特征

为了探究城市森林生态系统中伴随降雨分配过程的养分循环变化及养分平衡特征,采用定位研究的方法,于2015年5—9月份对东北林业大学城市林业示范研究基地樟子松人工林内穿透雨、树干径流以及林外大气降雨进行了观测和取样,测定了水样中NO_(3)^(-)、PO_(4)^(3-)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、F^(-)、K、Ca和Mg的浓度,分析了伴随降雨分配过程中各养分质量浓度的变化特征和输入规律。结果表明:生长季内,NO_(3)^(-)、PO_(4)^(3-)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、F^(-)、K、Ca和Mg在大气降雨中的输入量分别为11.508、1.654、13.625、6.122、2.219、7.778、17.853、1.005 kg·hm^(-2);穿透雨的输入量为14.038、0.890、10.677、3.058、1.908、4.299、9.463、0.862 kg·hm^(-2);树干径流输入量则为3.448、0.192、2.103、1.004、0.298、2.298、5.194、0.668 kg·hm^(-2)。大气降雨、穿透雨和树干径流的养分输入均以NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)和Ca为主,且3种养分输入量之和均占8种养分总输入量的69%以上。生长季内,8种养分的净淋溶总量为-1.365 kg·hm^(-2),而其中仅NO_(3)^(-)和Mg的净淋溶量为正值。在降雨分配过程中,樟子松人工林的冠层能够少量过滤掉大气降雨中的PO_(4)^(3-)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)、F^(-)、K和Ca。

中山湿性常绿阔叶林凋落物的空间输入格局

在云南景东哀牢山北段西坡徐家坝地区中山湿性常绿阔叶林典型地段6 hm^2大样地内设置240个凋落筐,研究凋落物的空间输入格局,及地上凋落物养分输入与土壤养分含量的相关关系。结果表明:该森林单位面积凋落物输入量极高,达到859.40 g·m^(-2)·a^(-1),与南美雨林、鼎湖山季风常绿阔叶林相当;碳、氮、磷、木质素的输入比例高于澳大利亚北皇后岛的湿润雨林。在本研究取样尺度上,仅凋落物钙、镁元素表现出空间自相关性;地上凋落物钙、镁输入量与土壤钙、镁含量呈显著正相关。中山湿性常绿阔叶林典型地段内凋落物产量极高,但较慢的分解速率减少了CO2的释放,有利于固定更多的碳元素。凋落物钙、镁元素输入的空间格局与土壤钙、镁含量的空间分布格局基本一致,意味着土壤养分含量与植物养分输入之间可能存在正反馈趋势。

豫北区小麦养分资源综合管理配方施肥技术

一、小麦施肥定量技术 应用养分资源综合管理理论进行施肥定量的基本特点，可以用“总量平衡，定位调控”来概括。“总量平衡”是指小麦养分需求（养分输出）与养分供应（养分输入）、养分损失、地力培肥四大要素之间的平衡：“定位调控”是指不同产量水平下实现总量平衡的对应地力含量基础的确定，不能在什么含量基础上都搞总量平衡。

冀北山地山杨桦木林生态系统水化学特征研究

降水是森林生态系统的一个主要的养分输入源,观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要。对冀北山地山杨桦木林穿透雨、树干茎流和枯透水中的Ca、Fe、K、Mg、Mn、Zn共6种养分元素进行了测定。结果表明:(1)大气降水经过林冠层后其水化学特征明显发生了变化,化学元素含量均有不同程度增加,化学元素含量排序为Ca>K>Mg>Fe>Mn>Zn,其中Mn元素的增长倍数最多。树干径流各项指标均增长很多,化学元素含量排序为K>Ca>Mg>Fe>Mn>Zn。枯落物水中K和Ca元素浓度增加最大。(2)大气降雨中Zn的变异系数最大,达2.853;K和Ca元素的变异系数最小,为0.158、0.163。穿透雨、树干茎流和枯透水中最大变异系数分别为Mn元素0.717、Zn元素为1.588、Fe元素为0.553。(3)经过淋洗后水样中各元素的浓度均有所增加,穿透水、树干径流和枯透水中K、Ca增加较多,Fe、Zn的淋溶量较少。