兽用抗生素磺胺二甲嘧啶对稻田NH3挥发的影响

为了研究兽用抗生素对稻田NH_3挥发的影响,本文采用稻田原位观测试验,分别对比分析了磺胺二甲嘧啶土壤高残留(常规施肥模式,基肥复合肥,追肥尿素)及随有机肥源(基肥猪粪,追肥尿素)进入土壤,对稻田NH_3挥发的影响.试验共设5个处理:对照无肥料无兽用抗生素处理(CK);基肥为复合肥,无兽用抗生素(CF)及添加磺胺二甲嘧啶处理(CF+SD);基肥为猪粪,无兽用抗生素(CM)及添加磺胺二甲嘧啶处理(CM+SD).结果表明,无论基肥是复合肥还是猪粪,磺胺二甲嘧啶均未改变稻田NH_3挥发的季节性排放规律,但均极显著促进了水稻追肥期的NH_3挥发(P0.01).整个观测期NH_3挥发损失率CF+SD处理和CM+SD处理分别是CF和CM处理的1.65和2.78倍,说明磺胺二甲嘧啶对猪粪为基肥的稻田NH_3挥发促进效应更为明显.磺胺二甲嘧啶显著促进了土壤脲酶活性(P0.05),而NH_3挥发速率同脲酶活性及土壤氨氮呈显著正相关(P0.05),表明磺胺二甲嘧啶改变了土壤脲酶活性及无机氮含量,进而改变了土壤NH_3挥发.如何控制兽用抗生素的滥用以及随粪源大量进入农田导致的环境生态风险是我国目前亟需解决的问题.     

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.     

水稻产量、稻田CH4和N2O排放对长期大气CO2浓度升高的响应

大气CO₂浓度升高（[CO₂]_e）是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响稻田生态系统碳氮循环.深入探究长期（大于10 a）[CO₂]_e对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,对保障粮食安全和评估未来气候变化意义重大.本研究以高、低应答水稻品种为供试材料,利用连续运行14 a的[CO₂]升高（free-air CO₂ enrichment,FACE）平台,共设置2个[CO₂]处理：对照（正常[CO₂],[CO₂]_a）和在[CO₂]_a基础上升高200 μmol·mol^-1（[CO₂]_e）.采用静态透明箱-气相色谱法测定稻田CH₄和N₂O排放量,并测定水稻产量.结果表明,对比[CO₂]_a,长期[CO₂]_e分别增加高、低应答水稻品种产量29%~31%（P<0.05）和12%~14%（P>0.05）;分别减少高、低应答水稻品种稻田CH₄排放21%~59%和11%~54%;同时,分别显著减少高、低应答水稻品种稻田N₂O排放70%（P<0.05）和40%（P<0.05）.水稻产量、稻田CH₄排放对长、短期[CO₂]_e的响应具有明显差异,随着[CO₂]_e年限的增加,水稻产量和稻田CH₄排放的增幅显著下降,而稻田N₂O排放无明显变化.综合考虑,长期[CO₂]_e条件下,高应答水稻品种为优先考虑种植的"增产减排"水稻品种.     

节水灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响

基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响.结果表明,控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH4排放高峰主要出现在下午13∶00,淹水处理CH4排放峰值在1 d中各个时刻的出现具有一定的随机性.控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10 d.所以,控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH4排放的影响至关重要.控制灌溉水稻全生育期的稻田CH4排放总量为24.46 g·m-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7.96 mg·(m2·h)-1,但返青期和分蘖前期的CH4平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田.     

铅锌矿渣中汞的渗滤特性及其在稻田土壤中的迁移转化特征

关于雨水淋溶作用下铅锌矿渣中汞的渗滤特性及其在稻田土壤中的迁移转化特征并不清楚,本研究利用铅锌矿渣和未受污染的稻田土壤构建微宇宙环境系统,探究其相关特性/征。结果表明,渗滤液中汞的浓度随降雨量的增加而逐渐上升,不同降雨量条件下渗滤液中汞的浓度存在显著差异(p<0.05);一级动力学方程和DoseResp模型均能较好地拟合汞的渗滤过程;在矿渣影响下,不同深度稻田土壤中汞的浓度均显著增加,且随时间的推移呈逐渐升高的规律,0～8、8～15和15～20 cm土壤中汞的垂向迁移速率分别为8.8×10^-4～2.2×10^-3、2.3×10^-4～4.1×10^-4和3.0×10^-7～8.1×10^-5 mg/(kg·cm·d);在矿渣影响下,土壤中残渣态汞的比例下降,其余形态汞的比例均出现不同程度上升,说明在铅锌矿渣影响下稻田土壤汞的生态风险升高。研究结果可为铅锌矿区生态环境保护提供研究基础。     

基于稻草还田的稻田生态系统N素吸收特性研究

采用田间试验研究了稻草还田环境下施N模式对稻田生态系统N素吸收量及N肥利用率的影响.结果表明:稻草还田配施N肥能显著提高水稻N素吸收转化功能,且高量常规N处理下尽管水稻N素吸收量增多,但只有一定量N素能转移到穗部,其余则仍然留存在营养器官中.所有处理N肥的吸收利用率为26.7%～30.7%、农学利用率为10.5～12.2 kg·kg-1,N肥利用率较低,且随着施N量增加呈下降趋势.随着与稻草配合施用,N肥利用率各指标中除吸收利用率略有下降外,其他各指标(包括农学利用率、生理利用率和偏生产力)均有一定程度提高.根据稻田作物N素吸收转化状况与N肥利用率,在全年稻草还田量为7 500 kg·hm-2的红壤稻田系统,建议全年适宜配施N量为185 kg·hm-2.     

煤矿酸性废水对喀斯特稻田环境污染的实验研究

为系统评价煤矿酸性废水(AMD)污染对喀斯特稻田环境的影响,分析了不同程度AMD污染作用下稻田水-土体系中pH、电导率(EC)、氧化还原电位(Eh)、铁、锰、铜、锌、SO_4~(2-)等特征污染组分及土壤微生物量、脲酶活性、磷酸酶活性、过氧化氢酶活性等生物特性的变化。结果表明:(1)在污染前期较低污染倍数下,喀斯特稻田水-土系统对AMD污染有较好的缓冲性能,但高浓度持续污染1周以上可导致稻田田面水及土壤的明显酸化,增加体系的EC和Eh。(2)AMD的污染程度增加可提高田面水中铁、锰、铜、锌和SO_4~(2-);稻田土壤可通过吸附及自身的缓冲体系使得田面水中铁、锰、铜、锌较低,但在明显较高的污染程度下,又会通过土壤已有组分的溶出,明显增加田面水中锰、铜、锌。(3)AMD污染可降低稻田土壤微生物量、脲酶活性,但对磷酸酶活性的影响不明显;由于AMD引入大量H~+及丰富的铁离子将会促进H_2O_2的分解,进而造成过氧化氢酶活性总体升高的假阳性趋势。     

水旱轮作稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O排放的影响

甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是仅次于二氧化碳（CO2）的重要温室气体,农田是大气CH4和N20的重要来源,但目前农业措施对CH4和N2O排放的影响尚不明确。以水旱轮作稻田旱作季休闲为对照,采用静态箱．气相色谱法研究了种植紫云英、黑麦草、冬小麦以及油菜等4种作物对稻田旱作季CH4和N2O排放及其温室效应的影响。结果表明：水旱轮作稻田旱作季CH4排放通量较低,而N2O排放较为明显。稻田旱作季CH4平均排放通量表现为油菜〉黑麦草〉冬小麦〉紫云英〉休闲,依次为8．96、7．19、6．94、6．52和6．02μg·m-2·h-1,季节N20平均排放通量的顺序是油菜（61．1lμg·m-2·h-1）〉冬小麦（52．5lag·m-2·h-1）〉黑麦草（34．0μg·m-2·h。）〉休闲（15.3lμg·m-2·h-1）〉紫云英（13．6lμg·m-2·h-1）。稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O季节总排放量的影响达到极显著水平（P〈0．01）,C144和N2O季节总排放量均以种植油菜为最大,分别达到43．2和294．7mg·m-2,比对照休闲增加49％和299％。种植油菜、冬小麦和黑麦草较对照休闲显著增加稻田旱作季总增温潜势（P〈0．05）,紫云英和休闲处理间总增温潜势无显著差异（P〉0．05）。研究表明,种植油菜、冬小麦和黑麦草等作物由于氮肥的施用增加了水旱轮作稻田旱作季温室效应。     

模拟稻田中氮磷的变化特征及其降污潜力分析

为研究稻田中氮磷的变化特征和降污潜力,采用室外微区模拟稻田春耕施肥耕整试验,在3、6cm和9cm等3个不同蓄水深度处理（分别表示为t-3、t-6、t-9）条件下,对稻田氮磷含量变化的动态特征及降污潜力进行了探讨。田面水氮磷质量浓度变化与土壤中氮磷的流失密切相关。土壤扰动、基肥（缓释肥）的释放、硝化-反硝化作用、悬浮颗粒物（SS）的物理沉降等综合因素的影响,是导致田面水氮磷质量浓度变化呈先升后降趋势的主要原因。在蓄水处理后1周内,各处理的田面水氮磷质量浓度大小顺序为：Ct-3〉Ct-6〉Ct-9,总氮（TN）、总磷（TP）质量浓度与蓄水深度呈显著的负相关（Y=-33.97x＋133.4,R2=0.999和y=-0.115x＋0.61,R2=0.994）。春耕插秧时,因水分管理要求,需要立即排水,相对于蓄水3cm的常规水分管理,若能蓄水9cm后再排放,可减少排放总氮45.57%~86.88%、总磷33.02%~62.79%;若蓄水6cm再排放,可减少排放总氮35.76%~72.13%、总磷9.88%~50%。但考虑到＂浅水活苗＂之实际,以人工蓄水5~6cm较为适宜。另外,在蓄水5~6cm的前提下,于第5d或第7d排水,减排降污效果显著;第5d排水,相比第3d排水,可减少排放总氮21.22%~55.41%、总磷67.67%~83.70%。从稻田春耕生产实际要求和降污效能综合考虑,选择6cm的蓄水深度并在第5d排水,是提高稻田减排降污潜力的农艺措施之一。     

稻田土壤种子库研究进展

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。稻田土壤种子库是地上杂草产生的根本来源。我国是一个水稻种植大国,目前关于稻田土壤种子库的研究还不够全面和深入。研究稻田土壤种子库对于防治稻田草害具有重要指导意义,同时也是种子库研究领域的一个重要补充。取样方法和取样时间是研究土壤种子库的关键所在。而萌发法是最常见的判定方法。关于稻田土壤种子库大小的结论相差很大,从103~105 m-2不等。稻田土壤种子库中的杂草主要有19科55种,一般的稻田可检出10科或20种左右。种子的垂直分布格局主要受耕作强度的影响。70%~80%甚至更多的杂草种子分布在0~10 cm。稻田土壤种子库由于萌发、捕食、衰老和种子散布等原因具有季节动态。轮作制度、耕作方式、不同施肥处理以及除草方式等对稻田土壤种子库有重要影响。连续多年的田间管理会使种子库的大小、分布和物种组成产生年际变化。目前,需要加强长期定位研究,扩大研究区域和研究内容,重点研究杂草种子的休眠萌发机制和种子命运研究,为杂草治理提供更准确的信息。