覆草旱作对晚稻田土壤氮素肥力的影响

在南方季节性丘陵干旱区通过田间定位试验研究了覆草旱作、裸地旱作和常规水作三种水稻栽培措施对双季稻轮作系统下晚稻田土壤氮素肥力的影响.结果表明,与裸地旱作和常规水作相比,覆草旱作处理显著提高晚稻移栽前和成熟期土壤碱解氮和矿质氮含量.在晚稻生育期,覆草旱作和裸地旱作稻田土壤无机氮以硝态氮为主.与裸地旱作相比,覆草旱作和常规水作处理显著提高晚稻成熟期土壤可矿化氮含量.与裸地旱作和常规水作相比,覆草旱作处理显著提高晚稻抽穗期和成熟期土壤微生物量氮含量和土壤脲酶活性.     

不同肥料种类对稻田红壤碳氮淋失的影响

土壤中碳、氮淋失降低土壤肥力,污染水体环境.为探究不同施肥种类对稻田红壤碳氮淋失影响,本试验依托中国科学院千烟洲生态站(114°53’E,26°48’N)1998年建立的红壤稻田长期定位控制试验,选用负压法采集土壤溶液,研究秸秆还田(ST)、有机肥(OM)、化肥(NPK)对土壤碳、氮淋失状况及时间动态的影响.结果表明:1稻田土壤中氮素淋失以铵态氮(NH+4-N)为主,施用NPK使土壤中NH+4-N(1.2 mg·L-1±0.1 mg·L-1)淋失最严重,施用OM使土壤中可溶解性有机碳(DOC)(27.3 mg·L-1±1.6 mg·L-1)淋失最严重,且土壤中DOC和NH+4-N均在水稻营养生长期淋失最严重(P<0.05);2施用OM与NPK可以增加稻田红壤中NH+4-N、DOC、总有机碳(SOC)和总氮(TN)含量,且施用NPK增加TN效果最显著,施用OM增加SOC最显著;3土壤渗漏液中DOC含量与稻田红壤中SOC含量呈显著正相关(P<0.01),土壤渗漏液中NH+4-N含量与稻田红壤中TN含量呈显著正相关(P<0.01).     

氮肥减投条件下膜材料使用对稻田氨挥发排放的影响

氨挥发排放是稻田系统氮损失的主要途径.现有技术多以调控氮肥施用为削减氨挥发排放的技术手段;但由于氮肥投入基数较大且减投不能改变氨挥发途径氮损失比例,氮肥减投后的氨挥发排放仍是限制氮肥利用效率提升的瓶颈.对此,本研究选用满足环境友好和使用便捷的农业废弃物粉末和两性分子物质作为膜材料,配合氮肥施用在田面水表进行多次铺洒,研究膜材料对氨挥发排放过程及排放总量的影响,结合作物生长和氮去向探索膜材料对氨挥发排放的影响机制.连续2 a小区试验发现,膜材料使用可减少水稻种植期氨挥发排放总量的19%~31%,由此减少的氮损失或以矿质态氮形态贮存于土壤或提高了作物氮吸收量.施氮条件下,田面水铵态氮含量和pH以及膜材料使用是影响氨挥发排放的主控因子;氮肥减投后,膜材料使用可进一步削减氨挥发排放.基于不同膜材料对氨挥发排放影响机制差异,应用时,可根据实际生产需求对膜材料进行按需选择.     

黄壤稻田土壤微生物量碳氮及水稻品质对生物炭配施氮肥的响应

探讨生物炭与氮肥减量配施对黄壤稻田土壤微生物碳、氮（SMBC、SMBN）和稻谷产量及品质的影响,旨在为该区域土壤培肥及氮肥减施增效提供科学依据.采用大田试验,设置5个氮肥减施梯度（T0~T4）：0、10%、20%、30%和40%,用等氮量生物炭氮替代,以不施氮肥为对照（CK）,在水稻成熟期进行测产采样,并对样品进行室内分析.结果表明,生物炭与氮肥减量配施处理的SMBC和SMBN变化范围分别在208.42~303.16 mg·kg^-1和32.28~54.73 mg·kg^-1之间.SMBC、SMBN、土壤微生物熵（qMB）、土壤微生物量氮与全氮比值（SMBN/TN）及稻谷产量随生物炭与氮肥配施比例的增加均呈先增加后降低趋势,T2处理的SMBC、SMBN及稻谷产量均最高,较T0处理依次增加了28.0%、30.0%和13.4%（P<0.05）,而T4处理略有降低（P>0.05）.各处理的SMBC、qMB、SMBN及SMBN/TN两两之间均呈极显著正相关关系（P<0.01）.与T0处理相比,T2处理可显著增加稻米精米率、胶稠度和直链淀粉含量.本试验条件下生物炭（5.0 t·hm^-2）与氮肥减量（20%）配施可有效提高土壤微生物量碳氮,稻谷增产提质,可作为贵州黄壤稻田水稻氮肥减施增效的较好选择.     

生态沟渠净化稻田排水动力学分析和生物相特征

本研究以太湖流域常见的菱角、水葫芦、梭鱼草、圆币草等水生植物和人工水草、塑料立体弹性填料为生态强化载体,构建"水生植物-载体生物膜-菌藻"复合型生态系统,研究了稻田排水中的氮、磷等营养元素的去除特性,构建氮、磷污染物的降解动力学模型,并调查了沟渠内"微生物-藻类"生物相特征.结果表明,生态沟渠运行期间,随着水稻进入不同的生长阶段,系统内氮、磷等营养元素的去除率都呈普遍下降趋势,总磷、氨氮、总氮、硝态氮平均去除率分别达到87.1%、92.3%、77.5%、88.6%,其中氨氮的去除率最高,化学需氧量(CODMn)的去除效果并不显著,各实验周期的污染物降解趋势均符合一级动力学降解模型.经生物相分析揭示:随着复合生态系统运行延续,系统内微生物、藻类的种类及Shannon-Weiner index等多样性指数呈不断增长趋势,表明复合生态系统水质改善后更适于多种类细菌与藻类生存与繁殖;复合生态系统中的菌、藻、水生植物及其表面附着的生物膜对污染物的去除具有协同作用,强化了生态沟渠的自净能力.     

稻季土壤溶液中微量元素浓度对大气CO2浓度升高的响应

利用中国稻/麦轮作FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment）试验平台,研究大气CO2浓度升高（比周围大气高200μmol·mol-1）对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液微量元素质量浓度影响。结果表明,大气CO2浓度升高对不同深度土壤溶液微量元素质量浓度的影响在不同生育期有所差异;尽管大多未达显著水平,大气CO2浓度升高表现出增加不同层次土壤溶液微量元素质量浓度的趋势,对土壤溶液Fe质量浓度增加程度尤为明显;从整个生育期看,FACE对土壤溶液Fe质量浓度增加幅度在5、15、30、60和90cm处分别为47.6%,36.3%,7.6%,37.0%和201.8%。大气CO2浓度升高对稻田土壤溶液微量元素质量浓度的长期影响需要进一步深入研究。     

不同施肥处理对红壤晚稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的双季稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对晚稻田CH4排放通量进行观测。结果表明,与不施肥对照(T1)相比,各施肥处理CH4排放通量均有不同程度增加。其中秸秆还田+化肥处理(T5)CH4平均排放通量为9.96mg.m-2.h-1,比增氮磷施肥处理(T4)和对照分别增加26.1%和120.0%;平衡施肥处理(T2)和减氮磷施肥处理(T3)CH4平均排放通量比对照增加20%左右。说明施化肥可能提高水稻植株运输能力,进而增加CH4排放,但并未发现施化肥处理(T1、T2、T3和T4)之间CH4排放存在显著差异。同时对相关环境因素的分析表明,各处理CH4排放通量与土壤5cm深处温度间存在指数函数关系,并与田间水层厚度呈正相关关系(P<0.05)。综合考虑温室效应和稻谷产量,认为T2为推荐施肥方式,即N、P2O5和K2O施用量分别为180、90和135kg.hm-2,在插秧前1d施入占总N量70%的碳铵和全部磷肥、钾肥(过磷酸钙和氯化钾)作为基肥,并在分蘖期(2008年7月19日)追施占总N量30%的尿素。     

稻季田面水不同形态氮素变化及氮肥减量研究

通过氮肥减量田间小区试验,研究了稻季3次施肥后田面水不同形态氮素的变化特征、水稻产量与氮肥农学效率和环境效应的关系。结果表明：施氮显著增加了田面水的氮素质量浓度,且氮素质量浓度随施氮量的减少而降低。田面水总氮,有机氮在施氮后1 d达到最大,随后快速下降;铵态氮和无机氮在基肥和分蘖肥施用1 d后也达到最大,而在穗肥施用后经历了一个先升后降的变化过程;无机氮是田面水氮素的主要形态,应将无机氮作为农田排水污染检测的主要指标;施氮后1周是防止稻田田面水氮素大量流失的关键时期;随着施氮量的增加,氮肥农学效率不断下降,氮素径流损失不断增大,综合水稻产量、农学效率和环境效应,试验区氮肥减量50%是可行的,但其产量持续性仍需进一步验证。     

不同种类有机肥施用对稻田CH4和N2O排放的综合影响

以麦茬稻田为对象,研究基肥施用不同有机肥对稻田CH₄和N₂O排放的综合影响.结果表明:有机肥施用对稻田CH₄和N₂O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量.与施用化肥(化肥处理)相比,施用菜饼+化肥(菜饼处理)促进CH₄和N₂O的排放,其季节排放总量分别增加了252%和22%;施用小麦秸秆+化肥(秸秆处理)和牛厩肥+化肥(牛厩肥处理)明显增加CH₄排放,增加量分别为250%和45%,同时却减少N₂O排放,分别减少18%和21%;施用猪厩肥+化肥(猪厩肥处理)降低CH₄和N₂O的排放,分别降低4%和18%.对CH4和N₂O排放的综合温室效应分析表明,菜饼和秸秆处理的全球增温潜势(GWP)约为化肥处理的2.5倍,牛厩肥和化肥处理基本持平,但施用猪厩肥可减少10%～15%.各处理的GWP从高到低依次为菜饼、秸秆、牛厩肥、化肥和猪厩肥.单位产量的GWP以秸秆处理最高,菜饼次之,牛厩肥比化肥处理略高,猪厩肥处理最低.从本生长季来看,猪厩肥的施用对于实现环境效益与生产效益的协调发展具有一定作用.     

磁铁矿对稻田土壤碳矿化的影响

厌氧条件下土壤铁还原与碳循环紧密相关,然而针对稻田土壤中异化铁还原与碳矿化关系的认识尚有不足。采用黄河中下游地区河南孟津稻田土壤为研究对象,分别将50.0、100、200、400 mg磁铁矿(Fe₃O₄)粉末添加至3.00 g稻田土壤,设置恒温厌氧泥浆培养实验,期间动态监测土壤0.5 mol·L^-1 HCl可提取态Fe(Ⅱ)、水溶性有机碳(WSOC)、水溶性无机碳(WSIC)、铁氧化物形态、CO₂和CH₄排放的变化。结果表明,外源添加Fe₃O₄可显著提高土壤铁还原潜势,增幅为0.883-4.53 mg·kg^-1,但对最大铁还原速率和铁还原速率常数无显著影响;添加Fe₃O₄显著提高了WSIC含量,增加值达88.4 mg·kg^-1,降低了WSOC含量,降低值为62.7 mg·kg^-1,减弱微生物对土壤有机碳分解作用及CO_...