秸秆还田与化肥减量配施对稻-菜轮作下土壤养分及酶活性的影响

以西南丘陵山区紫色土为研究对象,2013~2014年在重庆市江津区先锋镇布置田间试验,采用一年两熟,水稻-儿菜轮作制度,分析了秸秆还田与化肥减量配合施用对作物产量,土壤养分及酶活性的影响,为稻-菜轮作系统中养分资源优化管理的施肥方式提供科学依据,实现农业秸秆的循环利用.结果表明,秸秆还田与化肥减量配施处理能提高水稻和儿菜的产量,分别比常规施肥处理(F)增产3.0%~17.9%和12.2%~36.4%,经稻-菜轮作后,第二季(C3)的水稻产量比第一季(C1)水稻增加了820~1 240 kg·hm-2.与F处理相比,稻-菜轮作下连续秸秆覆盖与化肥减量配施的土壤pH提高了0.06~0.55个单位,特别是秸秆全量还田(AS)与70%~80%化肥(F)配施处理(70%~80%F+AS)对土壤pH的改善效果最佳,同时80%F+AS处理的土壤有机质最高,达到了41.01 g·kg-1.对土壤有效养分含量而言,80%F+AS处理的土壤碱解氮(110~178 mg·kg-1)和有效磷(31.3~64.0 mg·kg-1)含量最高,但过多的秸秆还田量反而不利于土壤有效磷累积.秸秆还田与化肥减量配施提高了土壤酶活性,其中80%F+AS和70%F+AS处理对脲酶活性提高效果较为显著;80%F+AS处理的过氧化氢酶在前两季度下活性均最高;随着耕种时间的增加,特别是C3季度下,70%F+AS和80%F+AS处理的磷酸酶活性较F处理显著提高了45.2%和48.2%.因此,西南丘陵山区紫色土在稻-菜轮作下,70%~80%F+AS处理即秸秆全量覆盖还田与化肥减量20%~30%的配施方式是该地区的最优施肥方式.     

氮肥水平对不同土壤N2O排放的影响

鉴于N2O排放量占施用氮肥量的比例即N2O排放系数还有很大不确定性,室外盆栽试验于2002-2003年选取3个供试土壤.各土壤没置对照和低、中、高氮肥水平,全年施尿素量(以N计)分别为334、670和1 004 kg/hm2.结果表明,水稻生长季,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在低、中、高氮肥水平间无明显差异;而小麦生长季,随氮肥施用量增加,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在3种氮肥水平之间的差异显著.整个稻麦轮作系统,随氮肥用量的增加明显促进麦田N2O的排放.无论水稻或小麦生长季,对照3个土壤的N2O累积排放量并无显著差异,F土壤(江苏溧水)、G土壤(江苏涟水)和H土壤(江苏农科院)的N2O累积排放量,在水稻生长季分别为168、127和146 ms/m2;小麦生长季,分别为134、124和168 mg/m2.在施氮肥后,3个土壤的N2O排放量出现差异,如在中氮水平下,小麦生长季.F土壤、G土壤和H土壤N2O累积排放量分别为976、744和626 mg/m2.稻麦轮作生长季内,在低氮与中氮2个水平下,不同土壤间N2O排放系数存在显著差异.以1个稻麦轮作周期为时间尺度,F土壤、G土壤和H土壤总的N2O排放系数分别为1.1%±0.23%、0.75%±0.17%和1.01%±0.11%,表明不同土壤对N2O排放系数的影响不同.     

农田施用沼液的重金属污染评价及承载力估算——以江苏滨海稻麦轮作田为例

以江苏滨海稻麦轮作田为对象，研究沼液施用0，3，5a对土壤和作物籽粒重金属（Cu、Zn、Pb、Cd）含量的影响，评价其污染风险并估算农田沼液承载力.结果表明：沼液施用3，5a后，土壤和作物籽粒中Cu、Zn、Pb、Cd均未超标，内梅罗指数与土壤和农产品综合质量指数显示农田重金属污染程度属于清洁.土壤Cu和Zn显著富集，沼液施用5a后，小麦季土壤Cu、Zn含量分别为22.59，63.08mg/kg，较未施用分别提高了19.52%和28.89%.水稻季土壤Cu、Zn含量分别为26.12，78.74mg/kg，较未施用分别提高了27.73%和31.80%.小麦和水稻籽粒Zn含量随沼液施用年限增加而增加（P<0.05），沼液施用5a分别达到25.07，30.98mg/kg，较未施用分别提高了23.50%和16.29%.小麦季和水稻季0~15cm土壤中Cu的累积速率分别为0.74，1.13mg/（kg·a），Zn的累积速率分别为2.83，3.80mg/（kg·a）.基于土壤重金属累积速率，江苏滨海稻麦轮作田沼液安全施用年限为63a.     

冬水田转稻麦轮作对小麦生长季温室气体排放的影响

用静态暗箱-气相色谱法测定了川中丘陵地区典型冬水田(RF)及冬水田转稻麦轮作处理(RW)在小麦生长季的温室气体排放通量,并同步测定了土壤温度、水分和可溶态碳氮含量.结果表明,RW在小麦生长季的CH4、生态系统呼吸CO2和N2O平均排放通量分别为0.05、117.01 mg·m-2·h-1(以C计)和77.19μg·m-2·h-1(以N计),而RF相应通量分别为1.43、7.85 mg·m-2·h-1和-0.61μg·m-2·h-1.RW施氮肥后出现N2O的排放峰,其N2O直接排放系数为1.28%.土壤可溶态有机碳含量与CO2通量之间呈显著正相关关系(r=0.342,p0.01),与CH4、N2O的相关关系不显著;硝态氮、可溶态总氮含量与N2O通量的关系为显著正相关,但与CH4通量呈显著负相关.RF的综合增温潜势(以CO2-eq计,下同)为3.03 Mg·hm-2,大于RW(-1.66 Mg·hm-2),暗示冬水田转稻麦轮作会降低生态系统的综合增温效应.     

氮肥水平对不同土壤N2O排放的影响

鉴于N₂O排放量占施用氮肥量的比例即N₂O排放系数还有很大不确定性,室外盆栽试验于2002～2003年选取3个供试土壤,各土壤设置对照和低、中、高氮肥水平,全年施尿素量 (以N计) 分别为334、 670和1 004 kg/hm².结果表明,水稻生长季,各个土壤的N₂O累积排放量与其对照相比的增加量在低、中、高氮肥水平间无明显差异;而小麦生长季,随氮肥施用量增加,各个土壤的N₂O累积排放量与其对照相比的增加量在3种氮肥水平之间的差异显著.整个稻麦轮作系统,随氮肥用量的增加明显促进麦田N₂O的排放.无论水稻或小麦生长季,对照3个土壤的N₂O累积排放量并无显著差异,F土壤（江苏溧水）、G土壤（江苏涟水）和H土壤（江苏农科院）的N₂O累积排放量,在水稻生长季分别为168、 127和146 mg/m²;小麦生长季,分别为134、 124和168 mg/m².在施氮肥后,3个土壤的N₂O排放量出现差异,如在中氮水平下,小麦生长季,F土壤、G土壤和H土壤N₂O累积排放量分别为976、 744和626 mg/m².稻麦轮作生长季内,在低氮与中氮2个水平下,不同土壤间N₂O排放系数存在显著差异.以1个稻麦轮作周期为时间尺度,F土壤、G土壤和H土壤总的N₂O排放系数分别为1.1%±0.23%、 0.75%±0.17%和1.01%±0.11%,表明不同土壤对N₂O排放系数的影响不同.     

太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程研究

太湖地区经济高度发达,劳动力紧缺,种植小麦(Triticum aestivum)经济效益不高,而且小麦-水稻(Oryza sativa)轮作中,麦季氮素淋洗损失高于稻季,为探讨和揭示太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程及平衡特征,选取典型太湖流域农田系统为研究对象,采用径流小区的研究方法,在太湖流域典型稻-麦轮作种植模式下,对太湖流域典型稻-麦轮作区进行连续3年(2007─2010年)原位监测,阐明了太湖流域典型稻麦轮作区氮素流失过程及其影响因素,分析了该区域氮素平衡特征,结果表明:大气氮干沉降量冬春季较多且分布较均匀;总氮(P0.001***)及铵态氮(P=0.02*)的大气湿沉降量和降雨量呈现极显著的相关性。地表径流中氮素的主要流失形态为可溶性氮素,同时,径流水量是引起氮素径流流失的主要驱动因子(P0.01)。雨水是驱动小麦季氮素下渗的唯一动力。铵态氮是氮素淋失的主要形态,在稻作期,铵态氮渗漏流失量约占总渗漏流失量的70%。太湖流域稻麦轮作区,各项氮素年平均流失去向分别为:作物收割290 kg·hm-2,占总输入量55.98%;反硝化流失130 kg·hm-2,占总输入量25.10%;径流流失59.5 kg·hm-2,占总输入量11.49%;氨气挥发22.28kg·hm-2,占总输入量4.30%;渗漏流失16.1 kg·hm-2,占总输入量3.11%。全年平均氮素流失总量为518 kg·hm-2,氮素的盈余量为91.9 kg·hm-2。该研究结果对于指导太湖农流域农田水肥管理,控制农业面源污染具有积极意义。     

川中丘陵区边坡防护林对农田土壤有机碳的影响——以盐亭县为例

通过边坡防护林和轮作措施的区组对比分析,研究川中丘陵区典型的边坡防护林——柏木林对农田土壤有机碳和微生物量碳含量分布的影响。结果表明,有边坡防护林的2种农田(油菜-玉米轮作和玉米单作)土壤有机碳和微生物量碳含量明显高于无防护林同类农田。有防护林的农田土壤有机碳和微生物量碳含量呈与防护林距离减小而下降的变化趋势;而无防护林农田内,不同距离土壤有机碳和微生物量碳含量无显著差异。多因素方差分析表明,防护林对土壤有机碳和微生物量碳含量的影响均达显著水平,轮作措施仅对浅层土壤微生物量碳含量的影响达显著水平。总体上看,柏木防护林能增加农田土壤有机碳含量,但同时对近距离农作物存在一定的胁迫作用,应该对纯柏木防护林的结构和组成进行改造。     

添加磷对水稻-油菜轮作土壤N2O排放影响

我国南方红壤区域普遍属于缺磷土壤,种植作物需要施用较多的磷肥,但添加磷对水稻-油菜轮作土壤中N_2O的排放影响并不明确.以潜江、咸宁两处水稻-油菜轮作模式下的土壤为研究对象,添加不同浓度的磷(0、15和30 mg·kg-1)和不同浓度的氮(0和100 mg·kg-1)进行室内培养实验,探究添加磷对水稻-油菜轮作土壤N_2O排放的影响.结果表明,添加磷对土壤中N_2O的排放有较为显著的影响,但影响的方式有所不同:在土壤本身氮比较少的情况下,添加磷会促进土壤中微生物对氮的固定,降低N_2O的排放;在土壤中有充足的氮情况下,添加较少的磷会促进土壤中硝化微生物的活动,促进N2O的排放,但添加较多的磷同样会促进土壤中微生物对氮的固定,相比于添加较少的磷处理会抑制N_2O的排放;在土壤本身磷的含量较为充足的情况下,无论土壤中的氮源是否充足,添加磷仅对土壤中N_2O的排放起抑制作用.     

轮作休耕对劳动力转移的影响——以河北、甘肃、云南三省为例

近年来,中国耕地的不合理利用引发了一系列严重的问题,为此国家提出“探索实行耕地轮作休耕制度试点”这一重要举措。劳动力是农业的主要生产要素,归纳总结农户休耕和劳动力转移的情况,准确掌握休耕面积对劳动力转移产生的影响,对进一步推动国家轮作休耕政策、现代化发展和城镇化具有重要的战略意义。基于此,利用河北、甘肃、云南三省六县1542户农户家庭的相关调研数据,对农户休耕、劳动力转移等情况进行了分析,并运用Tobit回归模型定量分析农户休耕面积对劳动力转移数量的影响。研究结果表明：（1）研究区内农户休耕比例与户均休耕面积存在差异,且休耕比例与户均休耕面积大小均为甘肃省>云南省>河北省。（2）研究区内有62.97%的家庭存在劳动力转移现象,且休耕农户劳动力转移数量远超未休耕农户。（3）核心变量休耕面积对劳动力转移存在显著的正向影响;控制变量中,农户家庭总人口、户主性别、劳动力受教育水平、医疗支出、住宅距公路距离和劳均工资对劳动力转移存在显著的正向影响,而家庭抚养比则对劳动力转移存在显著的负向影响。     

地膜覆盖对稻-油轮作农田CH4和N2O排放的影响

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内的稻-油轮作农田为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,对覆膜与常规(不覆膜)两种处理下稻-油轮作农田CH_4和N_2O的排放特征及影响因素进行了为期一年的原位观测.结果表明,两种处理下,CH_4和N_2O的排放均主要集中在各作物的生长前期,水稻季CH_4和油菜季N_2O的排放通量均具有较明显的季节变化;全年CH_4的排放通量介于-0.45~1.90 mg·(m~2·h)~(-1),N_2O的排放通量介于-46.1~2 040.7μg·(m~2·h)~(-1).地膜覆盖提高了CH_4和N_2O排放总量,其中覆膜处理全年CH_4排放总量为(27.22±4.48)kg·hm~(-2),相比常规处理(19.93±0.56)kg·hm~(-2)提高了26.22%;覆膜处理N_2O的年排放总量为(13.14±0.82)kg·hm~(-2),较常规处理下(11.27±2.77)kg·hm~(-2)增加了16.6%.覆膜显著提高了油菜季土壤含水率,而对全年各作物季土壤温度(地下5 cm温度和地表温度)没有明显的影响.覆膜处理下油菜季CH_4和N_2O的排放与土壤含水率呈负相关,幼苗期达显著负相关;两种处理下,各作物季CH_4和N_2O的排放与土壤温度的相关性均很小.研究表明,地膜覆盖影响作物各生育期内CH_4和N_2O的排放规律,改变了作物各生育期内2种气体排放占全季排放量的比例,促进了稻-油轮作农田CH_4和N_2O的排放.在100 a时间尺度上,覆膜处理下全年排放的CH_4和N_2O所引起的综合GWP(CO_2量)为4 213.00 kg·hm~(-2),较常规处理3 454.17 kg·hm~(-2)提高了22.0%,表明覆膜不是一种有效的碳减排措施.