稻草及稻草循环利用后的废弃物还田效益研究

本文针对中南丘陵水稻产区农田稻草经过稻草直接还田(鲜稻草)、稻草过腹还田(新鲜牛粪)、稻草栽培食用菌后还田(新鲜菌渣)、稻草产沼气后还田(新鲜沼渣)等几种主要的循环利用方式后的废弃物还田,结合化肥配施对水稻产量及土壤基本理化性状影响的研究,以期寻找一种既能达到有机废弃物的循环再利用,改善生态环境,又能够改良土壤理化性状并达到水稻丰产的目的.试验结果显示:相对于常规的化肥施用,几种有机废弃物还田加化肥配施均有利于土壤有机质(1.71%～6.98%),碱解氮(4.30%～15.05%),有效磷(11.22%～21.43%)等养分的提高;增加了土壤团聚体R0.25(干筛6.60%～8.74%,湿筛2.64%～45.06%)、平均质量直径(干筛26.91%～52.69%,湿筛4.55%～32.73%)及几何平均直径(干筛17.88%～35.56%,湿筛3.08%～6.15%);在产量方面,虽较常规施肥有所下降,但经济效益却是增加的,较常规施肥增收75.6元·hm2到1 057.0元·hm2,其中沼渣还田的增益率最高达8.59%.     

叶面喷施铁肥对菜心重金属累积的影响

盆栽试验的方法研究了叶面喷施硫酸亚铁(FeSO4)、柠檬酸铁(FeC6H5O7)和EDTA二钠亚铁(EDTA·Na2Fe)3种铁肥对芸薹属叶菜类蔬菜菜心(Brassica parachinensis)Cd、Pb、Cu和Zn累积的影响。结果表明,与未喷施铁肥的清水(CK)处理相比,喷施铁肥使菜心Cd、Pb和Cu浓度分别降低4.30%~35.5%、6.17%~50.3%和8.34%~33.4%,Zn浓度变化为-27.1%~19.6%,Fe浓度提高42.6%~90.2%。柠檬酸铁和硫酸亚铁处理菜心产量比CK处理分别提高6.95%和18.2%,而EDTA二钠亚铁处理降低16.0%。叶面喷施铁肥可降低菜心Cd、Pb和Cu积累,并可提高Fe含量,其中以EDTA二钠亚铁处理效果最佳。     

脱甲河水系N2O关键产生过程及氮素来源探讨

开展氮素迁移转化研究有助于深入了解农业小流域氮循环过程,也可为小流域氮素流失溯源提供典型案例.为深入了解和识别脱甲河水系N_2O关键产生过程和流域氮素主要来源,采用稳定同位素方法,于2016年11月至次年10月分析了脱甲河4级(S1~S4)河段水体硝态氮的氮氧双同位素(δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-)和沉积物有机质氮同位素(δ~(15)N_(org))、碳氮比值(C/N)特征;探讨了流域氮素的迁移转化过程及其来源.结果表明,水体δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-分别在-19.87‰~8.11‰和-3.03‰~5.81‰范围内变化,氮素来源具有多元化特征且各河段存在差异.S1~S4河段δ~(15)N-NO_3~-均值分别为1.72‰、2.62‰、4.10‰和-1.28‰,而δ~(18)O-NO_3~-均值依次为2.60‰、-0.06‰、0.85‰和-0.62‰.S1河段硝态氮来源于土壤流失氮,而S2和S3来源为土壤流失氮、铵态氮肥和人畜粪便,S4则来源于铵态氮肥的硝化反应;硝态氮来源受生产生活影响显著.沉积物有机质δ~(15)N(δ~(15)N_(org))和C/N值波动范围分别是-0.69‰~11.21‰和7.30~12.02,S1~S4河段δ~(15)N_(org)均值分别为1.91‰、2.96‰、4.72‰和3.23‰,C/N均值分别是10.62、8.63、9.05和9.22.S1河段沉积物氮素来源于土壤有机质,而S2~S4河段δ~(15)N_(org)虽存在差异,但其来源均主要为流域内的污水.而硝化过程中δ~(18)O-NO_3~-分别是-7.01‰、-0.17‰、-0.28‰和-0.60‰;δ~(15)N-NO_3~-与δ~(18)O-NO_3~-的比值分别为0.66、-41.01、-30.23和9.39;S1~S4河段NO_3~--N质量浓度为1.08、1.46、1.54和1.50 mg·L-1,δ~(15)N-NO_3~-与NO_3~--N浓度呈正相关.因此,脱甲河水系中氮素转化可能以硝化过程为主体,硝化过程对N_2O的贡献可能占据优势.     

赤泥使用量对Cd污染稻田水稻生长的影响和修复机理

研究赤泥对中轻度Cd污染的酸性潮泥田稻谷产量和Cd污染修复机理的影响.结果表明,稻谷产量随赤泥施用量的增加呈先增加后下降的变化趋势.早稻以施4 500 kg/hm2赤泥的产量最高,晚稻以施3 000 kg/hm2赤泥的产量最高,分别比不施赤泥增加了11.36％和8.30％;稻草产量与稻谷产量不同,随赤泥施用量的增加而下降.水稻生长各时期土壤pH值和土壤阳离子交换量随赤泥施用量的增加均有不同程度的提高,施用赤泥不仅能在短时间内提高土壤pH值,还具有持续性.赤泥因其呈碱性可提高土壤pH值,而土壤pH值升高将使大量易溶性Cd向难溶态转化,pH值升高是导致土壤Cd活性降低最直接的原因.施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少是土壤pH值升高与土壤吸附能力增强共同作用的结果.水稻糙米中Cd的质量分数随赤泥施用量的增加而降低.与不施赤泥对照处理相比,早稻施赤泥RM-1、RM-2、RM-3、RM-4和RM-5处理糙米中Cd的质量分数分别降低了10.34％、31.03％、34.48％、41.38％和64.5％,晚稻糙米Cd质量分数分别降低了14.29％、32.14％、35.71％、39.29％和46.43％.其主要原因是施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少.     

脱甲河农业流域土壤沉积物氮素时空分布与N2O释放

为研究脱甲河农业小流域氮素输出特性,运用流动注射仪法和顶空平衡-气相色谱法于2015年4月—2016年1月对流域内4级河段(S1、S2、S3和S4)稻田-岸坡-河底沉积物土壤铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)及水体溶存氧化亚氮(N_2O)浓度进行了连续10个月的监测,并利用双层扩散模型法对水系N_2O排放通量进行了估算.结果表明:脱甲河流域稻田-岸坡-河底沉积物NH_4~+-N含量逐渐升高,NO_3~--N含量逐渐降低,其中,岸坡及河底沉积物土壤中的氮主要以NH_4~+-N形式为主,均值分别为(7.38±0.62)mg·kg-1和(16.49±1.70)mg·kg~(-1);稻田土壤和脱甲河水体中的氮主要以NO_3~--N为主,均值分别为(7.40±0.81)mg·kg~(-1)和(1.55±0.03)mg·L~(-1).水体溶存N_2O浓度范围在0.005~7.37μmol·L~(-1)之间,均值为(0.54±0.05)μmol·L~(-1);扩散通量在-1.11~1811.29μg·m~(-2)·h~(-1)之间,均值为(130.10±12.04)μg·m~(-2)·h~(-1),每年向大气输出的N_2O量为11.40 kg·hm-2.其中,在早稻生长初期和早晚稻收割、栽种交替时段N_2O输出量达到高峰.空间上,N_2O扩散通量表现为S1S4S3S2,S1级河段显著低于其他3级河段(p0.01).相关分析表明,脱甲河表层水体N_2O扩散通量与NH_4~+-N(r=0.87,p0.01)、NO_3~--N(r=0.80,p0.01)和水温(r=0.57,p0.01)呈显著正相关,流域内稻田-岸坡-河底沉积物及水体NH_4~+-N和NO_3~--N浓度间相关性不显著.脱甲河农业小流域氮素流失主要包括稻田-岸坡-河底沉积物中铵态氮、硝态氮及水体中N_2O,在水稻栽种期间出现高峰,存在较大氮素流失风险,因此,开展农业小流域氮素流失研究对区域氮素周转及农业生产活动具有重要的指导意义.