控释尿素减量施用对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

通过长期定位试验研究了控释尿素不同施用量对双季稻田氮素的径流和渗漏损失的影响,以期为控释肥的推广和农业面源污染的减少提供科学依据。结果表明,施肥量是决定稻田氮素径流和渗漏损失的主要因子之一,控释尿素减量施用能显著降低稻田氮素径流与渗漏损失。施肥初期稻田氮素流失量最大,是控制双季稻田氮素流失的关键时期。NH4+-N与NO3--N径流损失量占稻田全氮径流损失量的50%左右,稻田渗漏损失以NO3--N为主,占全氮渗漏损失的70%以上。控释尿素各处理中以减氮30%处理效果最好,能显著减少稻田的氮素流失量。其与普通尿素相比,稻田TN、NH4+-N、NO3--N径流损失量分别减少30.56%,23.41%,18.64%;稻田TN、NH4+-N、NO3--N渗漏损失量分别减少28.53%,34.17%,29.51%。研究证明控释氮肥确实能够减缓氮素释放速度,显著降低水稻生长前期氮素流失量,且控释尿素减氮施用能显著减少氮素径流和渗漏损失,对农业面源污染的防控意义重大,适合大面积推广。     

稻田氮素淋失测定方法的研究进展

氮素淋溶是稻田氮素向周围水体迁移的重要途径,氮以NO3–-N淋溶的形式进入水体,造成的地下水污染问题越来越引起人们的关注,有关稻田氮素淋溶的损失已开展了许多研究,所采用的研究方法不一。本文总结讨论了稻田土壤氮素淋溶的常用测定方法,主要包括土壤溶液提取法、原状土柱法、土钻取样法以及计算机模拟法和同位素示踪等方法,分别对其优缺点以及应用进行了阐述;同时对计算氮素渗漏总量的方法进行了总结,主要包括水分平衡法、达西定律法、小区渗漏池法和大型原状土柱等方法,以期为稻田氮素淋溶损失的相关研究提供技术支持和科学依据。     

节水灌溉控制排水条件下稻田水氮平衡试验与模拟

为了揭示我国南方灌区节水灌溉控制排水条件下稻田水平衡机制及其氮素迁移转化规律,以指导稻田水肥管理,该文以2007－2008年试验区域水稻生长期田间水氮监测数据为依据,基于一阶氮素动力反应方程,耦合田间水平衡及氮素渗漏和作物吸收过程,构建了田间水氮平衡模型,模拟计算了试验区稻田日渗漏水量与各氮素迁移转化过程中的日铵态氮和硝态氮量。结果表明,试验区田间水经渗漏和排水流失占降水和灌溉水总和的54.7%,气态氮素损失（挥发和反硝化）和渗漏是稻田氮素损失的主要途径,挥发和硝化损失量分别占铵态氮和硝态氮的30.6%和36.1%。渗漏流失中硝态氮明显高于铵态氮,排水中铵态氮高于硝态氮。通过渗漏流失的总氮素量亦较大,渗漏硝态氮和铵态氮分别占其相应氮素形态的9.8%和29.5%。因此,减少氮素气态损失有利于提高节水灌溉控制排水稻田氮肥利用率     

DMPP减少稻田土壤氮素损失的研究进展

以追求高产为目标的过量施肥不仅造成养分资源的浪费,而且由于养分流失导致对周边水体的污染。利用硝化抑制剂与氮肥配施被认为是减少农田氮素损失,提高氮肥利用率的有效途径。本文以新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)为研究对象,就其特性与优势,结合稻田氮素循环的自身特点,重点介绍了DMPP对稻田氮素损失各主要环节的影响。从DMPP对稻田硝化与反硝化的作用机理、微生物影响及作用效果等方面,综述了其在减少稻田氮素损失、提高氮素利用率,降低农业面源污染风险,促进环境保护方面的作用。同时对目前研究中存在的问题和争议进行了分析讨论,对今后关于DMPP应该深入的研究方向进行了展望。     

稻田中氮素流失的田间试验与数值模拟研究

在上海青浦农田水利试验站进行田间试验,研究了淹灌稻田在排水条件下的氮素流失规律。在试验的基础上提出了氮素运移与转化的数学模型,对氮素的淋失动态进行了模拟研究。分析表明,淹灌稻田的淹水层和剖面土壤溶液中氮素的主要形态为ＮＨ＾＋４－Ｎ;施肥后淹水层中氮素浓度衰减呈指数消退;水稻生长期间,氮肥损失的主要途径是气体损失,而淋失量相对较小。     

太湖地区直播稻田氮素渗漏损失试验研究

在太湖流域丹阳地区,通过田间试验研究了旱直播稻田氮素的渗漏损失特征。结果表明,在当地正常的水肥管理模式下,旱直播稻田氮素的渗漏主要发生在水稻生长前期,施入的基肥不易迅速水解,部分仍滞留在表层土壤,灌溉或强降水时增大了氮素渗漏流失的风险。稻田40 cm深度土壤硝态氮和铵态氮浓度平均值分别为5.79和0.49 mg/L,硝态氮浓度最大值出现在苗肥施入后的第7 d,达到21.8 mg/L。以土壤深度40 cm为界面计算的氮素渗漏通量表明,铵态氮和硝态氮在整个稻季的平均渗漏量为N 3.8和28.4 kg/hm2,氮素渗漏的形式主要为硝态氮。直播水稻萌芽至幼苗期对氮素的吸收量少,应适当减少前期基肥或苗肥的施用量,充分利用基肥与苗肥的叠加效应,减少前期氮素渗漏流失。     

稻田土壤氮素矿化的几种方法比较

结合盆栽实验,对稻田土壤氮素矿化的几种方法进行了比较,结果表明:KC I煮沸法和碱解氮法是很好的测试土壤供氮能力的方法,淹水培养法矿化氮量与植物全氮含量相关性不高;而采用淹水培养间歇淋洗法和淹水密闭连续培养法对稻田土壤进行土壤氮素矿化的淋溶试验,结果表明:淋洗有利于土壤氮素的矿化过程。     

不同施肥类型对稻田氮素流失的影响

采用田间试验探究了不同施肥处理对稻田氮素流失的影响,其中不同施肥包括对照(CK)、常规施肥(CT)、有机肥替代(BS)和炭基肥(CB)4个处理。结果表明:CB和BS组对降低稻田氮素径流流失的效果显著(p<0.05),其中稻田铵态氮的径流流失总量CT组(20.08 kg/hm^2)>BS组(15.53 kg/hm^2)>CB组(12.68 kg/hm^2)>CK组(0.63 kg/hm^2)。通过估算不同深度土壤的铵态氮与硝态氮淋溶流失量可知,BS和CB组对降低稻田氮素淋溶流失的效果有限。CT、BS和CB组中无机氮的表面径流流失总量占施氮量的5.30%~8.30%,淋溶流失总量占施氮量的0.21%~0.27%,说明氮素流失以径流为主。各施肥处理(CT、BS、CB)分别增产18.3%,28.4%,24.9%,达显著水平(p<0.05)。研究结果说明施用炭基肥和有机肥可显著减少稻田的氮素流失。     

稻田-沟塘系统水氮动态模拟与灌排调控模型构建

沟塘系统对农田排水具有较好的拦蓄能力,是降低中国南方稻区农业面源污染风险的有效措施,定量化评价稻田-沟塘系统水氮过程是合理制定水氮管理措施的关键。该研究以稻田-作物模型WHCNS_Rice为基础,通过添加沟塘水氮平衡和灌排调控过程,构建了稻田-沟塘系统水氮调控模型。并采用太湖流域2 a不同灌排和施肥处理的田间试验数据校准和验证模型,分析不同灌排和施肥处理下稻田-沟塘系统的调控策略。研究结果显示,模型能够模拟不同灌排和施肥处理下稻田土壤含水量、稻田田面水深、径流量、氮素径流损失量、氨挥发量、作物吸氮量和作物产量,模拟的相对均方根误差、一致性指数和模型模拟效率的范围分别为4.6%～29.7%、0.758～0.996和0.073～0.983,均在可接受的范围内。模拟结果显示,与传统处理相比,控制灌溉结合优化施肥,减少了稻田32.1%～36.2%的灌溉水用量和36.7%～67.3%的氮素径流损失,同时平均降低了55.1%沟塘硝态氮浓度,从而降低了沟塘地表氮素径流损失风险。Morris敏感度分析结果显示,稻田土壤水力学参数和沟塘渗漏速率对沟塘水深的模拟影响较大,而作物参数的敏感度相对较低。沟塘硝态氮浓度对稻田水力学参数、沟塘氮素消纳系数和氨挥发一阶动力学系数较敏感。同时,构建的模型能反映不同水氮管理措施和沟塘/稻田面积比下稻田-沟塘系统水分消耗、氮素去向和作物生长过程。该模型可为优化稻田-沟塘系统水氮管理方案、防控农业面源污染提供有力工具。     

太湖地区稻季的氮素径流损失研究

采用田间小区试验,连续三年研究了太湖地区稻季的氮素径流损失及影响因素,暴雨导致的田面水高度超过土面7 cm后通过管道流入径流收集池。结果表明:稻田氮素径流损失的主要形态是溶解态氮(DN),DN中的NH4 -N浓度基本低于NO3--N浓度,NH4 -N浓度受施氮水平的影响,而NO3--N浓度不受施氮水平的影响。稻田氮素的径流损失量为N 1.0~17.9 kg hm-2,占稻季施氮量的0.3%~5.8%。氮素径流损失量年际差异很大,在同一个稻季损失量随施氮量的增加而增加。氮素径流损失量与径流发生前田面水中氮浓度间的关系可用方程式y=ax b表示。通过调节施肥与暴雨的间隔时间、控制施氮量以及抬高田埂高度等措施,可以降低稻田氮素的径流损失风险。     

土壤增氧方式对其氮素转化和水稻氮素利用及产量的影响

以3种不同生态型水稻品种中浙优1号(水稻)、IR45765-3B(深水稻)和中旱221(旱稻)为材料,比较研究了不同增氧方式(T1-增施过氧化钙、T2-微纳气泡水增氧灌溉、T3-表土湿润灌溉和CK-淹水对照)下稻田土壤氮素转化和水稻氮素吸收利用特性。结果表明:1)增氧处理明显改善土壤氧化还原状况,3种增氧方式下土壤氧化还原电位均高于CK。稻田增氧促进土壤氮素硝化,在分蘖期和齐穗期T1、T2和T3的土壤硝化强度和脲酶活性均显著高于CK,反硝化强度显著低于CK。2)不同增氧处理对水稻氮素吸收的影响不同,在拔节期、齐穗期和完熟期3品种的植株氮素积累量均表现为T1、T2显著高于CK,而T3显著低于CK;在完熟期,T1处理下中浙优1号、IR45765-3B和中旱221植株氮素积累量分别较CK增加了21.2%、13.2%和17.0%,而T2处理下3品种的植株氮素积累量分别较CK增加了14.3%、6.9%和9.1%。3)与CK相比,T1和T2显著提高水稻籽粒产量和收获指数,氮素籽粒生产效率与CK无显著差异,而T3显著增加水稻氮素干物质生产效率和氮素籽粒生产效率。可见,施用过氧化钙和微纳气泡水增氧灌溉能有效改善稻田土壤氧化还原状况,不仅显著提高水稻产量,而且显著增强稻田氮的硝化而减少氮素损失,从而提高水稻氮素积累量和氮素收获指数。     

张家港市某实验农田地表水中氮素含量特征及变化

选取江苏省张家港市某农业基地中农田水源进行了氮素含量测定试验,研究试验小流域内稻田的田面水和河道水的氮素分布情况,并加以比较分析两者变化情况及互相影响程度。同时,还研究了施肥条件对地表水中氮素特征的影响。     

免耕稻田水层分动态分析

对免耕稻田施化肥后，连续分析其水层肥分含量及其变化动态，结果表明，在基施等量化肥的情况下，稻田水层分含量，免耕的远高于常规耕作处理，且常规耕作水层肥分含量也相当可观，如不予以科学管水，势必造成严重的养分流失。试验表明，稻草还田可使层氮素含量大幅度下降，提高氮素利用率。     

不同水肥管理模式对太湖地区稻田土壤氮素渗漏淋溶的影响

针对当前我国水稻生产中日益严重的水资源短缺及稻田土壤氮素渗漏淋溶引发的面源污染问题,本研究通过设置2种灌溉方式及4个施氮水平的双因子交互试验,探讨了不同水肥处理对稻田土壤氮素渗漏淋溶的影响.结果表明,稻田20 cm处渗漏水中NH+4-N浓度与施氮量呈正相关关系,减少氮肥施用量,可降低2％～35％的NH+4-N浓度,而80 cm处NH+4-N浓度与施氮量无相关关系;稻田20 cm、80 cm处渗漏水中NO3-N浓度均与施氮量呈正相关关系;控制灌溉显著提高了稻田80 cm处渗漏水中NO-3-N浓度,增幅达31％,但由于其水分渗漏量少,NO3-N淋溶量较常规灌溉仍降低16％～ 49％; NO3-N是稻田中氮素渗漏淋溶的主要形式,占氮素渗漏淋溶总量的77％～92％;减氮施肥条件下,NO3-N渗漏淋溶量降低14％～56％.控灌减氮措施可很好地协调产量效益与水体环境效益,是适宜太湖地区的环境友好型水肥管理模式.     

稻田土壤中氮素淋失的研究

本文应用稻田大型原状土柱渗漏计，研究了双季稻田土壤中氮素随渗漏水流淋失的形态、数量、季节性变化以及若干农化因子的影响。明确了稻田中氮素淋失的基本形态是硝态氮（ＮＯ３＾－－Ｎ），估算出双季稻田中氮素淋失总量可接近３０ｋｇＮ／ｈａ，同时肯定了农田施用氮肥对地下水体环境可能的ＮＯ３＾－－Ｎ污染，建议双季稻田中每季水稻的氮肥用量宜控制在１５０ｋｇＮ／ｈａ；本文还证实氮肥用量对氮素淋失有明显影响，不同氮肥品     

稻田中西吡的硝化抑制效应

稻田施用氮肥,由于硝化和反硝化作用交替进行,引起脱氮损失或淋失,氮素利用率很低。     

长江中下游平原单季稻田氮素径流损失风险评估

稻田氮素径流损失是农业面源污染主要来源之一,以巢湖地区单季稻田为研究对象,利用该地区1957—2019年的历史气象数据,通过设定插秧区间(6月6—25日)及施肥期水位(3,10,20 cm),建立SMNRL模型,模拟不同插秧时间和田面水水位稻田氮素流失,研究降低长江中下游平原气候区单季稻田氮素径流损失风险的插秧时间与水位控制模式。结果表明:(1)施肥后,稻田田面水氮素浓度呈指数衰减,基肥期田面水氮素衰减期为9天,分蘖肥和穗肥期为7天。(2)在LW、HW组合中,各施肥期占全生育的氮素径流损失为基肥期>分蘖肥期>穗肥期。在LW组合中,基肥期为氮素径流损失高发期,基肥、分蘖肥、穗肥的氮素流失为72.4%~98.4%,1.9%~27.6%,0~8.3%。(3)控制水位比选择插秧时间对降低氮素径流损失更有效。相同水位下,适宜的插秧期氮素径流损失在全生育期施肥中合计能减少0.4~4.5 kg/hm^2,降低32.8%~80.3%;相同插秧时间下,LW、MW组合相比HW组合氮素径流损失能减少8.8~13.1 kg/hm^2,降低92.1%~98.8%。(4)在LW、MW、HW 3种组合中,插秧期分别以6月19日、6月11日、6月17日为界,将6月6—25日分为前后2个阶段,前1阶段插秧产生氮素径流损失均值显著低于后1阶段,分别低37.0%,25.0%,21.7%。(5)降低巢湖地区稻田氮素径流损失有效措施为施肥期水位控制为3 cm,并选择6月6-19日期间进行水稻插秧。     

论“稻田圈”在保护城乡生态环境中的功能 Ⅱ.稻田土壤氮素养分的累积、迁移及其生态环境意义

自然状态下灌溉稻田每年比旱地要多固氮27kg hm^-2，可以减少氮肥用量，既节约农本和资源，又缓解对环境的压力。太湖流域不同类型稻田在水循环中可吸纳氮素N2～20kg hm^-2，是氮素的汇。该区平原稻麦轮作田氮素的径流流失量平均小于当年施氮量的5％，对苏南太湖地区面源污染的相对贡献率仅为7．5％，不是该区氮素面源污染的主要组成。稻田氮素向下淋失迁移的量低于麦田；太湖地区井水中硝态氮的超标率自20世纪80年代中期至今没有变化，说明该区井水中硝态氮含量高低与农业上氮肥用量没有直接联系。尿素挥发损失量稻季达施氮量的6％-21％，麦季为3．1％-6．5％；稻季氨挥发损失高于麦季；湿沉降带入土壤或水体的氮也是夏（稻）季高于麦季。总体上看，稻田向环境输出的氮少，而固定、汇集的氮多，“稻田圈”是保护环境的重要生态单元。     

水稻田中碳铵和尿素的氮素损失的研究

碳铵和尿素是中国的主要氮肥品种。研究表明,施入稻田后其氮素损失可达30-7.0%。     

不同氮肥管理模式对太湖流域稻田土壤氮素渗漏的影响

针对太湖流域稻田土壤氮素流失引起的面源污染问题,以农户常规施肥处理、化肥减量施肥处理、缓控释肥处理、有机无机肥配施处理以及按需施肥处理5种稻田氮肥管理模式,探讨了不同施氮水平与肥料类型的处理对20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm以及100～120 cm四个深度土壤氮素渗漏的影响。结果表明,20～40 cm渗漏液中总氮(TN)浓度与施肥量成正比;农户常规施肥处理会出现40～60 cm TN浓度高于20～40 cm的现象;缓控释肥处理具有较高的20～40 cm TN淋失量;溶解性有机氮(DON)是稻田氮素进入地下水的主要形态,占TN的60%～70%;减少33%的氮素施用量,可降低进入地下水体36.9%～49.0%的TN浓度。按需施肥处理能在保证产量的情况下降低施氮水平,减少氮素渗漏损失,是适宜该地区的环境友好型氮肥管理模式。