淹水条件下不同氮磷钾肥对土壤pH和镉有效性的影响研究

针对稻田土壤镉污染的问题,探讨常用氮、磷、钾肥料品种对土壤镉有效性的影响,采用淹水培养方法,研究了在水稻生长季节施用不同肥料或添加酸、碱对土壤中镉有效性的影响.结果表明,土壤淹水后pH显著增加,特别是培养初期;随着培养时间的延长,pH逐渐回落,并趋向中性.土壤中有效Cd的变化趋势与pH变化趋势相反,两者间存在显著的线性负相关,淹水使土壤有效Cd下降58.2%~84.1%.肥料类型/品种对土壤镉有效性的影响存在显著差异,氮肥的影响较为复杂,钾肥其次,磷肥最小.在所有肥料中,氯化铵对土壤pH降低最多,对Cd的有效性增加最大;其他肥料依次为尿素、过磷酸钙和氯化钾.硫酸铵、硫酸钾和磷酸一铵都显著降低了土壤Cd的有效性.无论是否经过淹水培养,添加酸、碱后土壤pH与土壤有效Cd呈显著负相关,相关系数(R)分别为-0.994和-0.919.本研究进一步表明,在受Cd污染的酸性水稻土上,应避免施用氯化铵,选用含硫肥料,配合施用碱性物质,并在水稻生长过程中保持淹水状态,可有效降低土壤Cd的有效性.     

施氮和水分管理对光合碳在土壤-水稻系统间分配的量化研究

施肥和水分管理是影响水稻生长的两个关键因素,探讨水肥耦合条件下光合碳在"水稻-土壤"系统输入与分配动态,对深入解析稻田土壤碳循环具有重要意义.本研究通过盆栽试验,选用籼性常规水稻品种(中早39),采用13C-CO_2连续标记技术,量化研究施氮和水分管理对光合碳在"水稻-土壤"系统中分配的影响.结果表明:施氮增加了水稻地上部干物质重和碳、氮含量,却显著降低了水稻根冠比;干湿交替使施氮条件下的水稻地上部全碳、全氮含量较持续淹水处理分别提高了22%和33%,根系中全碳、全氮含量分别提高了36%、44%,这表明施氮有利于水稻地上部生长,而干湿交替显著促进了水稻根系的生长.施氮显著增加水稻地上部13C含量,与不施氮处理相比增加了32%~83%;施氮使光合碳在水稻地上部的回收率增加6%~32%,在根系的回收率减少18%~59%.水分管理对13C分配的影响表现为:连续标记22 d后,在施氮条件下,干湿交替使水稻地上部、根系13C量均有一定量的增加;不施氮条件下,干湿交替与持续淹水处理相比,地上部13C量减少10.3mg·pot-1,回收率降低了11%~12%;根系13C量增加1.9 mg·pot-1,回收率提高了24%~57%.施氮和干湿交替都显著增加了13C在根际土壤中的累积与回收率.因此,施氮增加了光合碳在土壤-水稻系统中的累积,但降低了光合碳在根系中的分配,干湿交替比持续淹水更利于光合碳向土壤中的传输与累积,水肥耦合管理显著调控了光合碳的传输与分配.该研究进一步量化了水肥管理条件下水稻光合碳的分配及其在土壤有机碳库中的传输特征,为稻田水肥管理、水稻土有机质积累持续机制提供了理论依据和数据支撑.     

秸秆和肥料管理措施对太湖流域水稻种植氮流失的影响

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分. 当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径（径流、侧渗、下渗）氮流失特征研究还较为缺乏. 对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研究秸秆和肥料管理措施对水稻全生育期不同途径氮流失的影响,并基于作物产量、氮利用效率及氮流失强度,对秸秆和肥料管理措施的生产适宜性和环境友好性进行研判. 结果表明,秸秆离田会提升水稻植株对施氮的敏感度. 稻季氮总流失量为9~17 kg·hm^-2,占氮肥施用量的5%~7%. 对秸秆管理而言,秸秆离田的泡田排水具有更高氮流失风险;秸秆还田可降低15%以上的下渗途径氮流失量,但是对侧渗途径的氮流失作用并不明确. 对肥料管理而言,有机肥的适宜替代可较同施氮梯度下的化肥施用减少16%的种植期径流氮流失、26%的下渗氮流失,以及37%的侧渗氮流失. 综合产量数据,实施秸秆还田和肥料类型优化能够有效降低生产单位重量稻米的氮流失量,切实实现对农业生产和环境友好的双向兼顾.     

湖北省油菜种植氮足迹分析

农业领域大量活性氮损失造成的环境污染问题日渐突出,分析农业生产过程中活性氮的排放特征及其影响因素,对指导农业生产的低氮化具有一定现实意义。该文以湖北省油菜种植大县沙洋县为案例地,基于生命周期分析法,核算油菜种植过程的氮足迹,并分析不同耕作方式、轮作模式和肥料类型对油菜田间种植阶段活性氮排放的影响。结果表明,油菜田间种植环节产生的活性氮占总排放量的98.13%,是整个生命周期过程中活性氮排放的主要来源。免耕较常规翻耕可减少1.31%的活性氮排放。轮作方式对活性氮排放影响显著,前茬为旱作棉花情况下的活性氮是前茬作物为水稻的1.4倍。肥料类型对所排放活性氮的组分有显著影响,施用有机肥可有效减少活性氮排放。研究结果可为农业低氮种植、发展低碳农业提供参考。     

种植纤维素植物无法根本解决水体氧亏问题

<正>生物燃料作物对氮的需求量较低,因此如果使用这种作物将有助于减缓肥料中过剩的营养成分释放进入墨西哥湾.但是,一项新的研究指出,如果没有针对性的氮管理策略,这些"纤维素"生物燃料作物仍然会给墨西哥湾沿岸     

拔节期水稻光合碳输入的动态变化及其对施氮的响应:13C-CO2脉冲标记

水稻光合碳是稻田土壤有机碳的重要来源之一,其在土壤中输入与分配特征受水稻生长状况和土壤肥力的影响.施肥是影响水稻生长的关键因素,为了探讨施氮对水稻拔节期光合碳的传输动态的影响,应用稳定同位素13C-CO2脉冲标记技术,通过盆栽试验,研究光合碳在水稻-(根际/非根际)土壤系统中输入与分配的动态变化及其对施氮的响应.结果表明,施氮显著增加了水稻地上部和根系生物量,降低了水稻根冠比.随着水稻的生长,水稻植株的13C丰度逐渐下降,根际土和非根际土中13C丰度先减少再增加;施氮显著增加了根际土壤中13C丰度,较不施氮相比增加了9.5%~32.6%.施氮使水稻地上部和根系中光合13C含量显著增加,较不施氮处理分别增加了24.5%~134.7%和9.1%~106%.脉冲标记一次性输入的光合13C主要分配在水稻植株体内,不施氮和施氮条件下的分配率分别为85.5%~93.2%和91.3%~95.7%;施氮显著影响光合碳在水稻地上部、根际土和非根际土中的分配特征(P0.01),标记后26 d,与不施氮处理相比,施氮使光合碳在水稻地上部的分配增加了13.4%,在根际土和非根际土中的分配分别减少了21.9%和52.2%.因此,施氮增加了光合碳在土壤-水稻系统中的分配,但降低了光合碳在土壤中的累积.本研究进一步探讨了施氮条件下水稻拔节期光合碳的分配,为明确氮素对光合碳在水稻拔节期的动态变化以及对土壤有机碳库的影响,和深入了解农田土壤有机质累积提供理论依据和数据支持.     

不同肥料条件对水稻-微生物燃料电池产电性能的影响

考察了添加化肥、有机肥、混合肥对水稻-微生物燃料电池产电性能的影响,以不添加肥料的水稻-微生物燃料电池、无植物的土壤微生物燃料电池作为对照,共6组,每组5个平行。研究结果表明,添加有机肥料的实验组产电性能显著高于不添加肥料的对照组,可以达到对照组的1.7倍,然后依次为混合肥料组、不加肥料的对照组,而化肥组的产电性能最差。同时对水稻的生长特征指标进行了测定,发现水稻在土壤肥料适当的情况下生长情况最好,额外加入有机肥并不能让水稻更好地生长,而额外加入化肥则会导致水稻贪青徒长、不成熟不结实等现象。     

水稻碳氮吸收、分配与积累对施肥的响应

以亚热带典型稻田生态系统长期定位试验为对象,研究等氮条件下不同施肥方式对水稻植株碳氮吸收、分配与积累的影响,分析了水稻碳氮的积累关系.结果表明,低量有机肥结合化肥配施能有效促进碳素在水稻植株体内的分配.有机-无机肥配施处理下水稻茎叶和籽实中氮含量相对较高,分别为8.9～10.2 g·kg-1和11.9～14.8 g·k...     

生物炭负载氮还田对水稻生长、根系形态及氮素利用的影响

建立连接富营养化水体养分与农田养分的枢纽是减少农田养分投入、缓解水体富营养化的难点.为探明生物炭材料负载氮还田的可行性,开展了基于溶液氮及生物炭负载氮两种氮源添加方式的水稻根箱试验.结果表明,生物炭负载氮添加方式分别较溶液氮添加方式降低了水稻地上部分生物量及氮累积16%及14%,提高了生物量根冠比25%～27%,降低了氮利用效率.不定根的根长及体积是两种氮源添加方式在水稻地下部分差异的体现,地下部分生物量及氮累积与土壤铵态氮含量呈正相关关系,而地上部分氮累积与根尖数呈负相关关系.生物炭负载氮完全替代化学肥料施用农田会影响水稻生物量及氮素利用.但生物炭负载氮与普通化学肥料共同施用,水稻并不会显现利用偏好.生物炭负载氮对水稻氮素利用无不良影响,且能有效提高土壤矿质态氮固持量.因此,生物炭可以作为载体实现水体到农田土壤的氮素迁移,鉴于化肥氮替代比例对作物生长的影响,适宜替代比例还需进一步研究确定.     

不同水分管理方式下水稻生长季N_2O排放量估算:模型建立

我国水稻生产中往往采用多种水分管理方式,如持续淹水、淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉等. 水分管理方式的不同会引起水稻生长季N2O排放的显著变化. 本研究收集和整理了2005年以前17篇国内外文献报道的有关我国稻田N2O季节排放通量的71组田间原位测定资料,每组资料包括稻田氮肥施用的种类和施用量、水分管理方式、N2O季节排放量等数据,旨在建立不同水分管理方式下水稻生长季N2O直接排放量的估算模型. 分析结果表明,持续淹水稻田N2O季节排放量与施氮量无明显相关关系,在淹水-烤田-淹水和淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,两者呈极显著线性正相关关系. 持续淹水稻田N2O季节排放总量相当于施氮量的0.02%. 基于普通最小二乘法(OLS)分析技术建立的线性回归模型估算结果表明,淹水-烤田-淹水的水分管理方式下稻田肥料氮的N2O排放系数为0.42%,但N2O季节背景排放量不显著. 在淹水-烤田-淹水-湿润灌溉的水分管理方式下,水稻生长季肥料N的N2O排放系数和N2O-N背景排放量分别为0.73%和0.79 kg·hm-2. 残差分析和效能分析显示模型具有较好的适切性. 综合3种水分管理方式,我国稻田水稻生长季N的N2O排放系数和N2O-N背景排放量平均分别为0.54%和0.43 kg·hm-2. 相对于旱作农田而言,水稻生长季肥料N的N2O排放系数较低,意味着水稻生产较旱地作物可能更有利于减缓我国农业N2O排放. 本研究建立的模型可以用于我国稻田水稻生长季N2O直接排放量的估算.     

速读

正农田附近的湿地恢复可显著减少水污染一项新的研究发现,在大量耕作的地区,有针对性的湿地恢复将大幅减少河流、湖泊和沿海地区的氮污染。滑铁卢大学和伊利诺伊大学芝加哥分校(UIC)的研究人员研究了美国各地湿地位置和农田肥料中氮负荷的详细数据。滑铁卢大学教授南迪塔·巴苏(Nandita Basu)说:"湿地保护和修复会得到更多回报。从政策角度看,     

收获后不同小麦品种土壤硝态氮残留量的差异研究

研究不同小麦品种收获后土壤中硝态氮残留量的差异，及其影响因素，对１２个冬小麦品种的研究证明，在低氮和高氮两个施氮处理中，硝态氮残留量均表现明显的品种间差异。     

城市生活垃圾堆肥对水稻生长和土壤的影响

利用城市生活垃圾堆肥作为肥料,采用水培法和土培法对水稻生长和土壤的影响进行了试验研究。结果表明,施用城市生活垃圾堆肥明显提高了水稻的生长量,增加了水稻植株茎叶中硅的含量;降低了糙米中有毒元素镉的含量;改变了土壤的酸度,增强了土壤的肥力;水稻植株和土壤中某些有害元素的含量略有增加,但远低于环境的允许值。     

控释肥条件下沿南四湖农田水稻吸氮特征

氮素是水稻必需营养元素中限制植物生长和形成产量的首要因素,同时也是南四湖水体主要营养性污染物之一.通过施用树脂包膜控释尿素不同氮肥量处理大田试验,研究了南四湖流域鱼台农田控释肥条件下水稻生育期的吸氮特征.结果表明,树脂包膜控释尿素对水稻产量有明显的促进作用,但并不随施氮量的增加呈线性增长,施用中氮量337.5 kg/h...     

土壤水分和氮素水平对春小麦水分与氮素利用效率的影响

以抗旱性不同的三个春小麦品种为材料,研究它们在不同水氮水平下水分利用效率(WUE)和氮素利用效率(NUE)的变化,探讨二者间的相关性。结果表明:三个品种中,和尚头和定西35号的WUE相当,而定西35号的NUE最高。三个春小麦品种叶片NUE均随施氮量增加而降低,整株水平的NUE与氮素水平负相关。施氮量对春小麦叶片光合作用的瞬时WUE影响不显著,整株WUE与施氮量显著正相关。水氮耦合作用对春小麦NUE具有重要影响,整株NUE对水分条件的响应表现出明显的氮水平依赖性。春小麦品种氮素利用和水分利用两个生理过程之间存在"负偶联"关系。     

淹水条件下种植水稻对氮元素渗漏的影响

为了探明淹水植稻条件下氮元素在土层中的垂直移动、渗漏情况，设置了模拟土柱培养试验。试验以淹水种植水稻为处理，以淹水不种水稻为对照，探讨植稻对模拟土柱（40cm埋深处）渗漏水硝态氮、铵态氮的淋出数量的影响。结果表明：硝态氮与铵态氮相比，硝态氮极易流失；在试验整个过程中，淹作种植水稻硝态氮总流失量流失远大于不种水稻，铵态氮则与之相反；从绝对数量看，种植水稻与不种植水稻氮的渗漏都以硝态氮为主。     

原位钝化-低积累品种联合修复镉污染农田研究

该研究在田间试验条件下,研究了低积累水稻品种与石灰、生物炭、生物有机肥以及多孔陶瓷纳米材料等钝化剂联合修复对镉污染农田中土壤有效态Cd含量、水稻糙米Cd含量以及水稻糙米产量的影响。研究结果表明:在土壤Cd背景值为0.327 mg/kg的轻度Cd污染农田中,无论是常规水稻品种还是低积累水稻品种,采用石灰、生物炭配施石灰、生物有机肥配施石灰、多孔陶瓷纳米材料以及多孔陶瓷纳米材料配施石灰5种钝化剂组合方式均可以提高土壤pH值,其中土壤中有效态Cd含量最大降低率为45.95%,水稻糙米Cd含量降低幅度为10.54%~53.85%,水稻糙米最大增产率为11.37%;低积累水稻品种与石灰、生物炭配施石灰、生物有机肥配施石灰、多孔陶瓷纳米材料以及多孔陶瓷纳米材料配施石灰的联合修复均可将水稻糙米Cd含量降低至国家安全标准以下(0.2 mg/kg)。多孔陶瓷纳米材料配施石灰可使土壤有效态Cd含量降低45.95%,结合低积累水稻品种联合修复可使水稻糙米Cd含量降至0.138 mg/kg,低积累水稻品种与石灰和多孔陶瓷纳米材料联合修复对轻度Cd污染农田土壤效果最明显。     

肥料对土壤重金属有效态及水稻幼苗重金属积累的影响

为探究施用不同肥料对红黄泥和河沙泥农田土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有效态含量的影响,通过盆栽试验,研究了施用7种肥料（猪粪、鸡粪、紫云英、商品有机肥、磷肥、复合肥、化肥）对土壤重金属有效态含量及水稻幼苗重金属积累的影响.结果表明:①红黄泥中复合肥处理能显著增加Zn有效态含量,比对照增加57.0%,猪粪处理显著降低了Cu、Pb、Cd有效态含量,比对照降低22.1%、13.4%、20.0%.②不同处理河沙泥中Cu有效态含量变化不显著,复合肥处理显著增加Zn有效态含量,比对照增加23倍,化肥处理显著增加Pb有效态含量,比对照增加31.6%,施用复合肥显著增加Cd有效态含量,比对照增加30.6%.③红黄泥中商品有机肥、紫云英处理显著增加水稻根Cd含量,且紫云英处理效果更明显,比对照增加1.92倍,猪粪、鸡粪、商品有机肥、磷肥处理均降低了水稻秸秆Cd含量,且商品有机肥作用更明显,比对照降低58.7%.④在河沙泥中商品有机肥、紫云英处理显著增加了水稻根Cd含量,且商品有机肥处理效果更明显,比对照增加4.27倍,猪粪、鸡粪处理均降低了水稻秸秆Cd含量,且鸡粪作用更明显,比对照降低29.2%.研究显示,不同处理土壤中Cu、Zn有效态含量差异明显;磷肥处理能显著降低红黄泥中Pb有效态含量,猪粪、鸡粪、紫云英处理可显著降低红黄泥中Cd有效态含量,复合肥处理能显著增加河沙泥Cd有效态含量;猪粪、鸡粪处理均能降低红黄泥和河沙泥中水稻秸秆Cd含量.      

(NH_4)_2SO_4工业废水对水稻营养器官组织的影响

<正> 氮索营养是水稻生长发育最重要的营养物之一,氮素不仅影响稻株分蘖力及茎、叶生长,而且还与光合作用的强度有密切关系。但若氮素营养过多,稻株体内碳、氮代谢失调时,其营养器官则易疯长,使稻株倒伏。近年来,由于城市工业发达,工业废水是稻田的主要污染物,如武汉市某单位(NH_4)_2SO_4工业废水日排放量约3000吨流经武昌黄金桥部分稻田,引起稻株营养器官发育不良,甚至伤害,导致减产,本工作是对该污染区的水稻营养器官进行组织学研究,并以武昌县近郊相对清洁区的水稻为对照,旨在查清大量含(NH_4)2_SO_4工业废水对水稻营养器官的组织变化,为筛选和培育耐氮肥水稻品种及评价稻田水体质量提供有关解剖学依据。     

活性污泥萃取液的安全性及对水稻苗期生长和土壤环境的影响

为进一步探讨活性污泥萃取液的农用安全性及应用效果,以水稻为试验材料,开展活性污泥萃取液安全性及与化肥不同配施量处理试验,通过设置5个处理组(CK,空白对照;CF,常规施肥对照;LMF,化肥减氮30%配施低量萃取液;HMF,化肥减氮30%配施高量萃取液;MF,化肥减氮100%配施全量萃取液),分析萃取液对水稻苗期生长性状、土壤理化性质和土壤微生物群落的影响. 结果表明:活性污泥萃取液中的重金属元素含量符合《含氨基酸水溶肥料》(NY 1429—2010)农用标准,0.33%~10%浓度的萃取液浸种可促进水稻种子萌发. 施用萃取液可促进水稻幼苗株高、茎宽、叶面积、地上部生物量与地下部生物量等生长指标的增加. 与常规施肥相比,配施萃取液后,土壤pH显著提高0.51%~13.8%,土壤电导率显著降低14.3%~66.3%,可溶性有机碳含量最高可显著增加68.0%. 高通量测序分析结果显示,相对丰度位于前10位的细菌门类在各处理土壤中均有分布,施用活性污泥萃取液改变了菌群分布比例,且对近根际土壤中菌群结构的影响最大. 施用活性污泥萃取液后,与碳循环相关的门类菌群显著增加,如变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)等;常见于胁迫环境的厚壁菌门(Firmicutes)显著减少. 研究显示,活性污泥萃取液具有农用安全性,配施高量萃取液能显著促进水稻幼苗生长,改善土壤理化性质,优化土壤菌群结构,可与有机肥施用效能相当.