聚天门冬氨酸尿素对水稻产量及田面水氮素变化的综合影响

为探究聚天门冬氨酸（PASP）尿素对水稻产量及田面水氮素变化的综合影响,以聚天门冬氨酸钙盐（PASP-Ca）与尿素复配为供试材料,通过水稻大田试验研究基于减量施氮下PASP-Ca尿素对水稻生长、氮吸收利用及田面水氮素浓度变化的影响,并利用灰色关联度法评价PASP-Ca尿素的控污效果。结果表明,与常规施氮量处理相比,减量施氮处理降低了水稻田面水氮素浓度,尤其在施基肥、蘖肥后第1 d,田面水总氮（TN）浓度降低了12.70%、17.23%。减量施氮后,水稻产量增加了0.78%、氮累积吸收量增加了0.39%,氮肥表观利用率提高了9.35个百分点,差异不显著。减量施氮处理满足了水稻生长的养分需求,节约了氮肥,保证了水稻稳产。与常规尿素处理相比,减量施氮下各PASP-Ca尿素处理降低了田面水氮素浓度,尤其施基肥1~7 d内,基、蘖肥和穗肥施氮比例50%、30%和20%处理的田面水铵态氮（NH₄⁺-N）浓度降低了24.94%~68.66%,其中第5、7 d显著降低。施蘖肥1~7 d内,基、蘖肥施氮比例80%、20%处理的田面水NH₄⁺-N浓度降低了2.72%~51.30%。施用PASP-Ca尿素有利于水稻生长、养分吸收及产量提高,使水稻产量增加了0.87%~7.27%,氮累积吸收量增加了7.05%~35.20%,氮肥表观利用率提高了6.11~30.26个百分点,其中基、蘖肥施氮比例80%、20%处理的籽粒氮吸收量显著增加了30.08%,秸秆氮吸收量显著增加了46.27%,氮肥表观利用率显著提高了30.26个百分点。综合评价水稻产量、氮吸收量、氮肥利用率以及田面水氮素浓度,减量施氮处理效果优于常规施氮量,减量施用PASP-Ca尿素处理效果优于常规尿素,且最佳基、蘖肥施氮比例为80%、20%。     

牛粪-化肥配施对水稻氮素利用的影响

采用盆栽试验,在等氮量替代条件下,研究了经黑水虻处理后所得牛粪物料与化肥配施对水稻田面水氮素浓度、土壤氮素含量、水稻产量及水稻氮素利用率的影响。结果表明:与单施化肥的M_1处理相比,50%牛粪物料配施50%化肥的M_3处理效果最好,水稻籽粒产量、籽粒氮素累积量、氮肥利用率和土壤氮含量最高;牛粪物料配施化肥能降低田面水氮素浓度,其中M_3处理田面水氮素浓度较M_1处理下降了15.90%,差异显著。     

牛粪-化肥配施对水稻氮素利用的影响

采用盆栽试验,在等氮量替代条件下,研究了经黑水虻处理后所得牛粪物料与化肥配施对水稻田面水氮素浓度、土壤氮素含量、水稻产量及水稻氮素利用率的影响。结果表明:与单施化肥的M_1处理相比,50%牛粪物料配施50%化肥的M_3处理效果最好,水稻籽粒产量、籽粒氮素累积量、氮肥利用率和土壤氮含量最高;牛粪物料配施化肥能降低田面水氮素浓度,其中M_3处理田面水氮素浓度较M_1处理下降了15.90%,差异显著。     

沼液在稻田的精确施用及其环境效应研究

为探究沼液在稻田中的适宜用量,通过田间试验,研究不同氮素水平的沼液(0、90、157.5、225、292.5、562.5 kg·hm~(-2))对水稻产量、氮素利用率、田面水无机氮动态变化、土壤残留无机氮以及稻田氨挥发的影响。结果表明,水稻籽粒产量随沼液氮素施用量的变化符合线性加平台模型,沼液在水稻种植中的最佳氮素施用量为213.9 kg·hm~(-2);施用沼液显著增加了田面水铵态氮浓度,施用沼液3 d后,田面水铵态氮浓度迅速降低,而田面水硝态氮初始浓度无明显变化;稻田氨挥发总量随沼液氮素施用量的增加而显著增加,且主要集中在沼液施用后的一周内,氨挥发所引起的氮素损失占沼液氮素量的14.52%~17.64%;等氮量施用的沼液和化肥相比,水稻产量、氮素利用率、氮素农学生产率和土壤残留无机氮均无显著差异,而单位稻谷产量的氨挥发量显著降低22.6%。由此可见,稻田合理施用沼液具有较好的经济效益和环境效益。     

广州市郊稻田氮肥减施的产量和氮肥利用效率分析

【目的】研究氮肥减施措施对水稻产量、田面水氮含量和氮肥施用效率的影响，为广州市水稻氮肥减施提供技术支持和理论参考。【方法】在广州市郊开展水稻田间试验，设不施氮（CK）、常规分次施肥（CF）、缓释氮肥减施 25% 分次施用（SFT）、缓释氮肥减施 25% 一次施用（SFB）、缓释氮肥减施 25%并结合有机替代一次施用（SFB+OS）5 个施肥处理，分析不同施肥处理的田面水氮含量、水稻产量和氮肥利用效率。【结果】SFB 处理的田间水氮含量在移栽后 3 d 高于 CF 处理，之后迅速降低，并保持较低的水平；SFT 处理和 SFB+OS 处理的田面水氮含量在移栽后 1 周与 CF 处理基本一致，之后均显著低于 CF 处理。施氮处理的水稻秸秆和籽粒的氮含量显著高于不施氮处理，减氮处理对水稻秸秆和籽粒氮含量没有显著影响；与CF 处理相比，不同减氮处理对水稻籽粒产量没有显著影响。减氮施肥处理的氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥生理利用率显著高于常规施肥处理，其增幅分别达到 35.16%、33.58% 和 16.84%，其中 SFB+OS 处理增幅最大。【结论】缓释氮肥减施 25% 分次施用和缓释氮肥减施 25% 结合有机替代一次性基施均可显著提高氮肥施用效率，降低稻田氮素流失风险（尤其是 SFB+OS 处理），且水稻产量与常规施肥持平，是广州市郊水稻实现氮肥减施的有效技术措施。     

不同土壤添加剂对太湖流域水稻产量及氮磷养分利用的影响

为探讨土壤添加剂对太湖流域稻田面源污染的控制效果,选用生物炭、微生物菌肥和硝化抑制剂三种土壤添加剂作为供试材料,通过盆栽试验研究其单独施用及两两组合配施对水稻生长、产量、肥期田面水养分动态、养分吸收利用以及土壤肥力等的影响。研究结果表明:各添加剂处理均可保证水稻的正常生长,并表现出增产效果,生物炭添加处理、微生物菌肥与生物炭组合处理及生物炭与硝化抑制剂组合处理水稻产量分别较施肥对照处理提高了57.5%、66.1%和45.4%。各添加剂的施用对植株吸氮量的影响不显著,仅微生物菌肥与生物炭组合处理显著提高了氮回收效率,但是所有添加剂处理均显著提高了氮肥农学利用效率和生理效率,生物炭处理和微生物菌肥与生物炭组合处理效果最佳,各添加剂处理对水稻的磷素吸收利用没有影响。微生物菌肥单施处理提高了水稻基肥期田面水氮浓度,而其他处理则表现为显著降低,特别是与生物炭的组合处理;蘖肥期各处理对田面水氮浓度影响不大;穗肥期除生物碳与菌肥配施处理外,其他各添加剂处理均显著提高了田面水氮浓度。添加剂处理还略微增加了基肥期和穗肥期的田面水总磷浓度,但差异不显著。各添加剂处理对收获后土壤肥力指标没有影响。综合产量、氮肥吸收以及田面水氮磷流失风险,微生物菌肥与生物炭组合处理可促进水稻生长,显著提高水稻产量,有效降低水稻生育前期氮素流失风险,缩短养分流失风险期,并能维持土壤肥力,值得应用于太湖流域稻田的面源污染控制上。     

炭基有机肥对水稻产量及土壤养分的影响

为减少生物质炭在农田应用的农事操作工序,探讨生物质炭与畜禽粪便混合堆肥产品——炭基有机肥对水稻产量与土壤养分的影响,试验设置了炭基有机肥、商品有机肥、不施有机肥3个处理,研究了炭基有机肥对水稻产量及其构成、干物质积累与氮素养分吸收利用、土壤氮磷养分含量的影响。结果表明:炭基有机肥对水稻具有增产作用,较商品有机肥处理增产4.39%,但差异未达显著水平;与商品有机肥处理相比,炭基有机肥可以提高水稻抽穗期至成熟期的干物质积累量、氮素积累量及氮素的籽粒生产效率;同时,炭基有机肥处理的土壤全氮、水溶性氮含量分别比商品有机肥处理增加了10.06%、11.92%,土壤全磷与水溶性磷含量增加了10%、9.67%。这说明炭基有机肥可以提高水稻产量,提升土壤有机质含量,增强土壤氮、磷等养分的有效性,并且生物质炭与畜禽粪便混合堆制后并不影响其在农田土壤中的功能特性。     

粪肥增施对水稻产量和氮素利用效率的影响

为探究不同用量粪肥增施对水稻生产的影响,在等氮施用化肥的基础上开展盆栽试验,通过系统分析水稻产量、氮素利用效率、水稻收获后土壤理化性质等指标,以及水稻叶片叶绿素相对含量（SPAD值）、田面水无机氮素浓度的动态变化特征,对粪肥增施的最佳用量进行了研究。结果表明：在施用尿素（192.8 kg·hm^-2,以N计）的基础上,增施0.75倍粪肥（相当于增施N 115.1kg·hm^-2）的效果最佳,秸秆产量、籽粒产量、穗数、分蘖数、株高、秸秆吸氮量和籽粒吸氮量等指标均达到最高,与单施尿素相比,分别提高36.2%、46.4%、12.1%、16.1%、0.7%、48.5%和56.3%;氮素利用指标（氮素利用率、氮肥贡献率、氮肥农学效率和土壤氮素依存率）得到显著优化（P<0.05）;追施穗肥后田面水中铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）的平均浓度分别下降10.4%和10.3%,表明适量增施粪肥会有效降低田面水中氮素的流失风险。另外,增施粪肥对土壤养分含量具有促进作用,其中土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和铵态氮含量随粪肥增施量的增加而提高。研究表明,在施用化肥基础上增施0.75倍粪肥,可最大程度实现水稻增产和氮素利用效率的提升,同时降低氮素流失风险。研究结果可为水稻生产中有机无机肥配施比例的确定提供参考。     

施用肥料对水稻产量及氮素吸收的影响

为探讨有机肥和炭基肥对水稻产量及氮素吸收的影响,设置不施肥(CK)、纯化肥(CF)、50%有机肥替代化肥(COF)、炭基肥(CBF)处理进行试验,采样分析水稻籽粒、秸秆中氮含量,并用全收获法测定水稻产量。结果表明,与CK相比,3个施肥处理均显著增加水稻籽粒、秸秆产量,提高土壤速效养分含量。3个施肥处理间水稻籽粒、秸秆产量和土壤速效养分含量差异不显著。水稻氮肥吸收利用率和氮肥农学利用效率排序均为COF>CBF>CF。与CF相比,COF、CBF处理的氮肥吸收利用率、农学利用率分别提高7.9、7.1百分点和89.1%、66.7%,差异显著。有机肥部分替代和施用炭基肥均能显著提高水稻氮肥利用效率。     

猪粪化肥配施对稻田土壤氮素含量及氮肥利用效率的影响

化肥有机肥在农田的配施对改良土壤性质、提高养分利用率具有较好的效果,还提升了有机废弃物的循环利用效率。为此,为明确猪粪化肥配施对南方典型双季稻田土壤氮素含量及氮肥利用效率的影响,在双季稻田系统进行田间定位试验。试验共设置了4个处理,即不施氮肥处理(N0)、50%化学氮肥处理(1/2N)、100%化学氮肥处理(N)和猪粪替代50%氮肥处理(1/2N+M)。测定了稻田土壤全氮、有效氮(铵态氮和硝态氮)、微生物生物量氮、水稻氮含量并计算氮吸收量。结果表明:在定位试验开展后第5~6年,猪粪替代50%氮肥处理土壤全氮含量较100%化学氮肥处理显著提高15%;而不施氮肥导致土壤全氮含量显著下降达20%。猪粪化肥配施显著增加晚稻季土壤铵态氮含量。水稻氮肥吸收主要与氮肥用量、土壤全氮含量、铵态氮含量和微生物生物量氮成正相关。2年内猪粪化肥配施较全量氮肥显著提高了晚稻季水稻氮素吸收及氮肥利用率,提升幅度分别为9.2%~18.0%和19.6%~43.0%,且水稻产量略有提升。早稻季猪粪化肥配施较全量氮肥水稻籽粒产量、水稻氮素吸收及氮肥利用率无显著差异或出现显著下降。研究表明,双季稻体系猪粪替代50%氮肥可提高晚稻季稻田土壤氮素有效性,减少化肥施用并提高氮肥利用率。     

Study of Dynamics of Floodwater Nitrogen and Regulation of Its Runoff Loss in Paddy Field-Based Two-Cropping Rice with Urea and Controlled Release Nitrogen Fertilizer Application

The article deals with the effects of urea and controlled release nitrogen fertilizer （CRNF） on dynamics of pH, electronic conductivity （EC）, total nitrogen （TN）, NH4^＋-N and NO3 -N in floodwater, and the regulation of runoff TN loss from paddy field-based two-cropping rice in Dongting Lake, China, and probes the best fertilization management for controlling N loss. Studies were conducted through modeling alluvial sandy loamy paddy soil （ASP） and purple calcareous clayey paddy soil （PCP） using lysimeter, following the sequence of the soil profiles identified by investigating soil profile. After application of urea in paddy field-based two-cropping rice, TN and NHa＋-N concentrations in floodwater reached peak on the 1st and the 3rd day, respectively, and then decreased rapidly over time; all the floodwater NO3--N concentrations were very low; the pH of floodwater gradually rose in case of early rice within 15 d （late rice within 3 d） after application of urea, and EC remained consistent with the dynamics of NH4^＋-N. The applied CRNF, especially 70% CRNF, led to significantly lower floodwater TN and NH4^＋ concentrations, pH, and EC values compared with urea within 15 d after application. The monitoring result for N loss due to natural rainfall runoff indicated that the amount of TN lost in runoff from paddy field- based two-cropping rice with urea application in Dongting Lake area was 7.47 kg ha^-1, which accounted for 2.49% of urea- N applied, and that with CRNF and 70% CRNF application decreased 24.5 and 27.2% compared with urea application, respectively. The two runoff events, which occurred within 20 d after application, contributed significantly to TN loss from paddy field. TN loss due to the two runoffs in urea, CRNF, and 70% CRNF treatments accounted for 72, 70, and 58% of the total TN loss due to runoff over the whole rice growth season, respectively. And the TN loss in these two CRNF treatments due to the first run-off event at the 10th day after application to early rice decreased 44.9 and 44.2% compared with urea, respectively. In conclusion, the 15-d period after application of urea was the critical time during which N loss occurred due to high floodwater N concentrations. But CRNF decreased N concentrations greatly in floodwater and runoff water during this period. As a result, it obviously reduced TN loss in runoff over the whole rice growth season.     

生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田氨挥发的影响

通过土柱模拟实验,研究了生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田田面水氮素转化、氨挥发排放以及水稻产量的影响。结果表明:生活污水尾水灌溉显著提高了稻田田面水NO_3~--N浓度和田面水pH,并显著提高了产量、植株吸氮量和土壤脲酶活性。与清水灌溉处理相比,不施氮肥时生活污水尾水灌溉可使秸秆还田稻田氨挥发累积排放量显著降低35%;正常施氮时生活污水尾水灌溉增加了秸秆还田稻田氨挥发排放总量,但由于显著增加了水稻产量,因此单位产量氨挥发排放量有所降低。由此可见,秸秆还田稻田利用生活污水尾水灌溉,不仅可消纳净化生活污水、替代部分氮肥,还可增加水稻产量、降低单位产量稻田氨挥发排放。     

洱海流域典型农区不同施肥处理下稻田氨挥发变化特征

为探寻洱海流域合理的施肥方式,减少氮肥的氨挥发损失,采用"密闭室间歇通气法",研究了不同氮肥类型及施氮量对稻田氨挥发规律、氨挥发累积量及水稻产量的影响,并探究了影响氨挥发排放的因素。研究结果表明:稻田氨挥发主要发生在施肥后2～5 d内,穗肥期氨挥发损失占比最大为19.04%～33.00%,其次分蘖肥期损失为7.18%～15.72%,基肥期损失最少为4.89%～7.76%。不同施肥处理中常规施肥(CF)、化肥减量20%(T1)、单施有机肥(T2)、有机肥与化肥配施(T3)、考虑当季25%矿化率单施有机肥(T4)、考虑当季25%矿化率有机肥与化肥配施(T5)和单施控释肥(T6)的氨挥发累积量分别为42.52、22.73、11.71、15.12、38.24、25.95 kg·hm~(-2)和18.44 kg·hm~(-2)。等量施氮条件下不同肥料类型氨挥发损失占比大小为尿素控释肥有机肥+化肥有机肥。不同施氮量条件下,施氮量越大氨挥发累积量越大,且氨挥发速率与田面水NH4+-N浓度呈正相关性。综合稻田氨挥发累积量及水稻产量,在洱海流域典型农区水稻种植中,有机肥与化肥配施(25%当季矿化率)、化肥减量施用(20%)以及控释肥施用是3种较优的环境友好型施肥方式。     

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm~(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm~(-2)。     

一次性施肥稻田田面水氮素变化特征和流失风险评估

为评估单季稻一次性施肥模式中氮素径流损失风险,通过田间试验研究了一次性施肥模式中缓释氮肥类型、施用比例和氮肥施用量对田面水氮素含量的影响。结果表明:与尿素分次施肥处理(225 kg N·hm-2)相比,不同缓释氮肥(180 kg N·hm-2)一次性施肥后田面水铵态氮浓度为稳定性肥料(NIU)常规分次施肥(Urea)树脂包膜尿素(RCU)聚氨酯包膜尿素(PCU);氮肥施用量为180 kg N·hm-2时田面水铵态氮浓度随缓释氮肥施用比例增加而下降,但180 kg N·hm-2和144 kg N·hm-2处理间田面水铵态氮含量没有明显差异。尿素分次施肥和一次性施肥处理的稻田氮素径流损失风险都在施基肥后5 d。研究表明,一次性施肥模式通过缓释氮肥的应用和氮肥减量等措施,虽然基肥用量大于尿素分次施肥处理,但没有增加稻田氮素径流损失风险。     

牛粪化肥配施对稻田下渗水氮素流失和水稻氮素积累的影响

采用田间小区试验研究了牛粪与化肥不同比例配施[100%化肥(100%CF)、70%化肥+30%牛粪(70%CF+30%MF)、50%化肥+50%牛粪(50%CF+50%MF)、30%化肥+70%牛粪(30%CF+70%MF)]的稻田土壤中20、40、60 cm处下渗水中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO3--N)的时空变化、氮素下渗流失量和水稻氮素积累特征。结果表明:不同处理的TN、NH_4~+-N和NO3--N流失量以水稻分蘖期较大,氮素流失以NH_4~+-N为主,占TN流失的64.3%～76.7%,后期氮素流失较少;50%CF+50%MF在60 cm处下渗水TN时间间隔加权平均浓度高于上层,其他处理的TN均表现为随土层深度增加而减小。不同处理的氮素流失量中以50%CF+50%MF最高,为23.12 kg·hm-2,显著高于其他处理。水稻产量随牛粪配施量增加而降低,但不同处理之间无显著差异;30%CF+70%MF处理显著降低水稻地上部植株氮素累积量,不利于水稻对氮素的吸收利用。因此,综合考虑水稻产量和氮素流失情况,70%CF+30%MF是值得推荐的最优配比。     

增效复合肥减氮施用对稻田水氮素流失的影响

通过田间试验研究氨基酸、腐植酸和海藻酸增效复合肥减氮施用对稻田水氮素动态特征和损失的影响,旨在为增效复合肥环境效应评价提供依据。试验设7个处理:不施肥(CK)、不施氮(PK)、常规施肥(CF)、常规施肥减氮20%(CR)、腐植酸复合肥减氮20%(HR)、氨基酸复合肥减氮20%(AR)、海藻酸复合肥减氮20%(SR)。采集水稻生长期不同时间的田面水、径流水和田间渗漏水,分析了不同形态氮素浓度的动态特征和氮素损失。结果表明:增效复合肥减氮处理(AR、HR和SR)明显降低了田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值,峰值分别维持在37.1～49.7 mg·L~(-1)和26.0～28.8 mg·L~(-1),以SR处理田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值最低,较CR处理分别降低了38.4%和14.3%,其他减肥处理之间未见显著差异;施肥一周后,田面水TN与NH_4~+-N浓度逐渐降低至峰值的15%后趋于稳定;各施肥处理NO_3~--N浓度变幅较小,峰值未见明显差异。SR处理0～20 cm土层渗漏液TN浓度最低为16.5 mg·L~(-1),较CR、HR和AR处理分别降低了60.8%、50.1%和54.0%,氮素形态以NH_4~+-N为主,随土层深度增加,渗漏液TN和NH_4~+-N递减。施氮肥处理的氮素流失率大小顺序依次为CFCRHRARSR,SR处理氮素径流损失量最低为6.22 kg·hm~(-2),较CR处理降低了58.5%;增效复合肥氮素减施均明显降低氮素渗漏损失,施氮肥处理氮素淋失率大小顺序依次为ARCFCRHRSR,SR处理渗漏损失最低为7.70 kg·hm~(-2),较CR处理氮素淋失率降低了18.1%;稻田水氮素损失总量也以SR处理为最低,达13.9 kg·hm~(-2),较CR处理降低了22.8%。研究表明,增效复合肥减氮施用对稻田田面水、土壤渗漏液不同形态氮素浓度有明显影响,可减少稻田水氮素损失风险,以海藻酸增效复合肥减氮处理效果最佳。     

成都平原农业废弃物施用下稻田田面水氮磷动态变化特征

为合理利用农业废弃物,设置不同量的废弃物还田处理,以期通过研究稻田田面水中氮素和磷素的动态变化探明废弃物施用下面源污染风险。结果表明:总氮(TN)、可溶性总氮(DTN)、铵态氮(NH+4-N)以及硝态氮(NO-3-N)在各施肥处理下均表现为先升后降的趋势,施肥后2~3 d达到峰值,之后迅速下降;各处理下各形态氮含量在施肥后21 d内差异趋同。总磷(TP)、可溶性总磷(DTP)在施肥后1 d达最大,之后迅速下降,猪粪施用处理的田面水TP、DTP含量在施肥后5~7 d明显回升。与纯化肥相比,加施全量麦秆对田面水中各形态氮、磷含量及分配无显著影响;高量猪粪施用会显著降低田面水NH+4-N含量,降低氨挥发潜能,显著提高各形态磷含量,延长磷素流失风险期,增加磷素流失风险;废弃物施用对水稻产量及糙米磷含量无显著影响。综合考虑废弃物施用下的环境风险与粮食生产,成都平原麦秆全量还田模式下水稻季每667 m2田的猪粪承载量不宜超过3头猪0.5年的排泄量。