秸秆还田配施氮肥对稻田增产及田面水氮动态变化的影响

针对我国南方稻田氮素流失污染严重问题,为明确高产稻田秸秆还田下氮肥施用效应,采用田间试验,研究秸秆全量还田下不同氮肥用量对水稻产量及稻田田面水氮素动态变化的影响,以期为长江下游径流易发地区探寻兼顾产量与环境效益的秸秆还田配施氮肥措施。结果表明:(1)秸秆还田下配施氮肥可显著提高水稻产量,但当氮肥用量过高则增产效应降低,连续秸秆还田4年以上可以发挥秸秆部分替代氮肥的增产效应;(2)稻田田面水总氮TN、NH_4~+-N在每次施肥后1～2 d达到峰值,之后迅速下降至相对低浓度水平,施肥后一周内是氮素径流损失的风险期,秸秆还田可有效降低水稻生育前期稻田田面水TN浓度,但同时一定程度增大了可溶性有机氮(DON)的流失潜力;(3)秸秆还田下搭配减氮施肥(SN1)较推荐氮肥(SN2)与常规施肥(SN3)可分别减少25%、40%氮肥用量,同时可分别降低田面水中9.6%、20.8%TN含量(P 0.05),是兼顾产量与环境效益的最佳措施。因此,推荐长江中下游径流易发的水稻种植区,对秸秆长期全量还田,配施氮肥用量180～225 kg·hm~(–2)。     

保护性耕作与氮肥后移对巢湖流域麦田磷素流失的影响

农田磷素随地表径流向水体迁移可导致磷肥利用率降低、生产成本上升和环境污染风险增加,源头控制农田磷素流失对于治理巢湖水体富营养化具有重要意义。采用野外定位观测结合室内分析的研究方法,对2009—2010年冬小麦生长期间的径流、泥沙和磷素进行了监测与测定分析,研究了保护性耕作和氮肥后移对巢湖流域麦田P素径流损失及其对环境的影响。结果表明,相对于传统耕作处理（T）,传统耕作＋秸秆还田处理（TS）、氮肥后移处理（NFP）和少免耕＋秸秆还田＋氮肥后移（NTS＋NFP）径流量分别减少了20%、10%和22%,泥沙量分别减少了30%、14%和38%,表现出显著的水土保持作用。各处理径流液总磷（TP）浓度范围是0.095～0.360mg·L-1,其中,颗粒态磷（PP）是磷素随地表径流迁移的主要形式,约占TP的51%～69%。长期的保护性耕作提高径流液中溶解态磷（DP）的浓度,降低了PP的浓度,但TP浓度难以看出明显的变化规律,而氮肥后移降低了径流液中各形态磷的浓度。各处理TP流失量在0.060～0.079kg·hm-2之间,约占当季施磷量的0.2%。处理TS、NFP和NTS＋NFP与处理T相比,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。作物生长情况显著影响土壤磷素的流失,地上部分生物量、地上部分吸磷量与径流TP的迁移量呈负相关关系。因此保护性耕作和氮肥后移可以作为源头控制农田磷素流失的较好措施加以推广。     

巢湖流域不同施肥措施下稻田氮磷流失特征与产量研究

为了减少巢湖流域的农业非点源污染,保护农业生态环境,寻求高产稳产和环境友好的最佳结合点,研究了巢湖流域3种施肥措施大田示范条件下水稻田地表径流氮磷流失和排水沟渠水质特征及水稻产量情况。结果表明：减量化施肥的地表径流总氮（TN）浓度比常规施肥的低23%,总磷（TP）浓度低16%;减量化施肥沟渠的TN浓度比常规施肥的低38%,总P低49%。优化施肥的地表径流TN浓度比常规施肥的低13%,TP浓度低约3%;优化施肥的沟渠TN浓度比常规施肥的低26%,TP浓度低7%。优化施肥的产量最高,减量化与常规施肥的产量差异不显著。在巢湖流域优化施肥和减量化施肥技术是值得推广的水稻大田示范施肥技术。     

加气灌溉与秸秆还田对水稻氮磷损失的影响

秸秆还田对于培育地力、提高作物品质与产量具有重要意义,然而在中国南方水稻种植区稻麦轮作耕作方式下,小麦秸秆还田后出现了水稻田面水质恶化的问题。该研究设置不同秸秆还田以及不同进气量的微纳米加气灌溉6个处理,开展水稻盆栽试验,观察分析水稻生育期内稻田水化学指标以及氮磷损失的变化规律。结果表明：水稻田面水与渗漏水中化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）浓度以及氮磷浓度的起伏变化主要受施肥因素影响;秸秆还田条件下水稻田面水COD浓度、总氮（Total Nitrogen,TN）浓度、铵态氮（NH4+-N）浓度、硝态氮（NO3--N）浓度均有所提升,总磷（Total Phosphorus,TP）浓度有所降低;水稻渗漏水COD浓度、NH4+-N浓度在秸秆还田后会有所升高,TN浓度、NO3--N浓度会有所降低;微纳米加气灌溉有利于降低秸秆还田后稻田水的COD浓度、TN浓度、NH4+-N浓度,其最优去除率可达19%、31%、45%。秸秆还田有利于提高稻田氮磷利用率,但是会增加氮素损失量,微纳米加气灌溉可以有效减少小麦秸秆还田后稻田的氮磷损失量,综合考虑改善稻田水COD浓度、减少氮磷损失以及保证水稻产量,推荐使用0.7 L/min进气量的微纳米气泡水对小麦秸秆还田后的水稻进行灌溉。该研究结果可为秸秆还田条件下稻麦轮作区水稻灌溉管理提供理论和技术指导。     

秸秆覆盖与平衡施肥对巢湖流域农田磷素流失的影响研究

通过野外径流小区观测试验,研究了巢湖流域旱地秸秆覆盖与平衡施肥条件下的径流、泥沙和磷素流失特征.结果表明,相对于当地传统耕作区,秸秆覆盖区和平衡施肥区能分别减少30.47%和21.61%的径流量,减少22.88%和20.59%的泥沙量,表现出显著的水土保持作用.当地传统耕作区磷向水体迁移的负荷量为0.47 kg·hm-2,流失系数为0.52,其中颗粒态磷是磷迁移的主要形式,其浓度占总磷流失浓度的74.45%～90.85%.秸秆覆盖与平衡施肥均能有效地降低径流磷流失量,可分别降低32.29%和29.81%,但其对径流磷浓度的影响却不明显.因此,秸秆覆盖和平衡施肥是作为源头控制农田养分流失的较好措施.     

秸秆覆盖与平衡施肥对巢湖流域农田氮素流失的影响研究

通过野外径流小区观测试验,研究了巢湖流域旱地秸秆覆盖与平衡施肥条件下的径流、泥沙和氮素流失特征。结果表明,相对于当地传统耕作区,秸秆覆盖和平衡施肥能分别减少30.47%和21.61%的径流量,减少22.88%和20.59%的泥沙量,表现出显著的水土保持作用。当地传统耕作处理氮向水体迁移的负荷量为3.04 kghm-2,流失系数为1.35,其中溶解态氮是氮迁移的主要形式,其浓度占总氮浓度的60%~88%。秸秆覆盖与平衡施肥均能有效的降低径流氮的流失量,可分别降低27.42%和21.88%的氮流失,但其对径流氮浓度的影响却不明显。作物生长情况显著影响土壤氮素的流失,地上部分生物量与径流总氮的迁移量呈负相关关系。因此秸秆覆盖和平衡施肥可以作为源头控制农田养分流失的较好措施加以推广。     

稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5113.63 kg hm-2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量达6.02%和7.18%。T1、T2和肥料运筹(T3)处理均能降低侵蚀泥沙全氮(TN)和速效氮(AN)平均浓度,分别达0.46%、6.46%、0.47%和5.57%、18.67%、13.98%。同时,就稻季侵蚀泥沙流失氮素总量而言,T0处理TN流失达14.24 kg hm-2,T1和T2处理均能显著降低侵蚀泥沙TN流失量,分别达7.58%和14.10%。同时,T1处理能够显著降低TN流失率7.58%,而T2处理则显著增加TN流失率7.37%。     

不同施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

采用田间试验,研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、90%常规施肥(90%CF)、80%常规施肥(80%CF)、控释复合肥(CRF)和有机—无机肥配施(MF)6种施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响。结果表明:水稻田面水总氮(TN)和铵态氮(NH+4—N)浓度在施肥后第2天达到峰值,之后快速下降,第7天后降至峰值的15%以下并趋于稳定,控制稻田氮素流失最关键的时间为施肥后1周。减量施肥可以有效降低田面水和渗漏水的氮素浓度。不同施肥处理(CK除外)TN径流损失量和氮素流失率分别为8.81~15.78kg/hm2和施N量的2.58%~4.96%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理TN径流流失量分别较CF处理低22.05%,34.16%,44.17%和33.52%;TN渗漏损失量和氮素淋失率分别为18.86~40.39kg/hm2和施N量的3.55%~11.77%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理的TN渗漏损失量分别较CF处理低24.57%,26.52%,53.29%和26.97%。减氮20%不仅能有效减少稻田氮素径流和渗漏损失,还能有效保障水稻产量,提高氮素利用率。     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

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。     

海河流域水稻田氮磷地表径流流失特征初探

选取海河流域水稻田作为研究对象,在自然降雨条件下通过田间实测方法研究其氮磷元素地表径流流失特征。结果表明,氮磷元素流失率分别为0.7%和0.6%,流失负荷分别为4.77kg.hm-2和2.08kg.hm-2。在详细分析试验结果后,找出影响氮磷地表径流流失量的因素,其中颗粒态氮是农田径流流失的主要形式,并与径流量成明显正向相关,而磷素流失量则受施肥量和径流量双重影响,影响规律较氮素更为复杂,尚需进一步研究。进而得出结论：在北方干旱少雨的气候影响下,地表径流并非海河流域农田种植作物氮磷元素流失的首要途径。     

控释尿素减施对双季稻田径流氮素变化、损失及产量的影响

为了探究双季稻田典型自然降雨径流过程中氮(N)的输出特点,采用田间径流池法,通过长期田间定位试验,比较普通尿素(U)和控释尿素(CRU)减施稻田径流水中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)的动态变化及N素径流流失量和流失率。结果表明:稻田施肥初期出现N素径流峰值,是防控N素径流损失的关键时期。早、晚稻季生育期间施N处理径流水中以NH_4~+-N为主要形态,分别占TN径流损失量的64.5%~66.3%,61.0%~68.6%。早、晚稻季U处理径流水TN流失量(率)分别为5.6(2.2%),5.0(1.7%)kg/hm~2;CRU处理较U处理径流水TN流失量分别降低17.4%~34.1%,17.3%~37.7%;且随着N肥用量的减少,TN流失量(率)逐渐降低。受降雨强度的影响,早稻季N素径流损失较晚稻季高,且晚稻季CRU处理N素径流损失减排效果优于早稻季。早、晚稻季及连作周期CRU处理TN径流累计损失量和籽粒产量与施N量呈显著线性关系,随着N用量的增加而增加。总之,U处理显著提高径流水中N素浓度以及NH_4~+-N占TN的比例。CRU处理有效减缓N素释放速度,降低施肥初期N素径流损失量,实现增产;而CRU减施有利于进一步防控稻田N素流失风险,促进农业面源污染减排,且以减N 10%效果较好。     

闽西北烟-稻轮作系统地表氮、磷流失特征研究

为了明确福建省高温多雨气候条件下烟-稻轮作系统中地表氮、磷流失情况,在连续3a定位试验条件下研究了不同施肥措施对烟-稻轮作系统中地表氮、磷流失的影响。研究结果表明,福建省烟-稻轮作系统中氮、磷流失主要集中在上半年（烟季）,而且氮、磷流失总量主要受降水量的影响,与产流降雨量呈显著或极显著相关关系。当地习惯施肥条件下,烟-稻轮作系统中氮、磷的流失量分别为4.71～14.86kg·hm-·2a-1和0.93～2.20kg·hm-·2a-1,流失系数分别为0.76%～1.27%和0.47%～1.71%。与习惯施肥相比,优化施肥处理氮、磷的流失量分别减少了1.25%～13.82%和8.82%～14.99%,流失系数分别为0.76%～1.43%和0.41%～1.54%。增施50%氮肥和增施50%磷肥的氮和磷流失量分别比优化施肥处理提高7.6%～37.6%和21.5%～27.4%。此外,同等施肥量条件下,稻草还田的氮、磷流失量分别提高6.4%～16.4%和-3.4%～14.0%,流失系数分别达到0.86%～1.91%和0.36%～2.00%。综上所述,优化施肥处理可以减少氮、磷的流失量,而增量施肥明显增加肥料流失量,稻草还田也提高了氮、磷流失的风险。     

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。     

优化施氮对宁夏引黄灌区稻田CO2、H4和H2O 通量的影响

针对宁夏引黄灌区稻田施氮严重过量现象,在宁夏引黄灌区的青铜峡稻田,采用静态箱-气相色谱法,通过田间试验研究常规施氮（N300）、优化施氮（N240）和不施氮（N0）对水稻不同生育期CO2、CH4和N2O通量以及稻田增温潜势（GWP）的影响。结果表明：CO2排放主要在水稻灌浆和成熟期,CH4排放主要发生在水稻孕穗期,而N2O排放关键期在水稻的分蘖和拔节期。与N0处理相比,施氮能显著增加稻田CO2、CH4和N2O排放通量以及稻田GWP;常规施氮处理中CO2、CH4和N2O的累积排放量分别为18446.87、146.57 kg C·hm-2和2.93 kg N·hm-2;为期一年的优化施氮没有显著增加水稻生育期内稻田CO2排放,但使灌区稻田CH4和N2O排放分别显著降低了24.42%和36.28%。总的来看,为期一年的优化施氮使宁夏引黄灌区稻田GWP显著降低了26.70%。未来应结合土壤有机碳氮形态和含量变化以及土壤微生物技术,分析长期优化施氮对土壤温室气体通量的影响机制。     

自然降雨条件下秸秆还田对巢湖流域旱地氮磷流失的影响

本文通过野外径流小区观测试验,开展了自然降雨条件下秸秆覆盖对巢湖流域旱地地表径流、泥沙和氮磷流失影响的研究。试验结果表明,秸秆覆盖能有效减少地表径流量、侵蚀产沙量以及因地表径流引起的土壤氮磷流失。在整个玉米生长期间,秸秆覆盖小区的总产流量与产沙量比传统耕作小区分别减少30.47%和22.88%,表现出显著的水土保持作用。与传统耕作小区相比,秸秆覆盖小区随地表径流迁移的氮、磷流失总量分别降低27.42%和32.29%,但秸秆覆盖对径流中氮磷浓度的影响却不明显。溶解态氮是氮素流失的主要形态,颗粒态磷是磷素流失的主要形态。秸秆覆盖可以作为源头控制农业面源污染的较好措施之一加以推广。     

太湖地区稻麦轮作下氮素径流和淋洗损失

Although nitrogen （N） loss through runoff and leaching from croplands is suspected to contribute to the deterioration of surrounding water systems, there is no conclusive evidence for paddy soils to prove this hypothesis. In this study, field plot experiments were conducted to investigate N losses through runoff and leaching for two consecutive years with 3 N fertilization rates in rice （Oryza sativa L.）-wheat （Triticum aestivum L.） rotations in the Taihu Lake region, China. A water collection system was designed to collect runoff and leachates for both the rice and wheat seasons. Results showed that dissolved N （DN）, rather than particulate N （PN）, was the main form of N loss by runoff. The NO3^--N concentration in runoff was between 0.1 and 43.7 mg L^-1, whereas the NH4^＋-N concentration ranged from below detection limit to 8.5 mg L^-1. Total N （TN） loads by runoff were 1.0-17.9 and 5.2-38.6 kg ha^-1 during rice and wheat seasons, respectively, and the main loss occurred at the early growing stage of the crops. Nitrogen concentrations in leachates during the rice seasons were below 1.0 mg L^-1 and independent of the N application rate, whereas those during the wheat season increased to 8.2 mg L^-1 and were affected by the fertilizer rate. Annual losses of TN through runoff and leaching were 13.7-48.1 kg ha^-1 from the rice-wheat cropping system, accounting for 5.6%-8.3% of the total applied N. It was concluded that reduction in the N fertilization rate, especially when the crop was small in biomass, could lower the N pollution potential for water systems.