稻麦轮作农田生态系统服务功能价值评估

采用市场价值法、替代工程法和影子价格法,对江苏省典型的种植模式——稻麦轮作农田生态系统的包括农产品生产、大气调节、涵养水分和蓄积洪水、营养物质循环以及保持土壤等主要的生态服务功能价值进行评估分析。结果表明,当前单位面积稻麦轮作农田生态系统服务功能所提供的年平均价值为45 998.08元·hm-2·a-1,其中对环境的调节功能价值为26 458.86元·hm-2·a-1,是直接服务功能农产品生产价值的1.35倍。稻麦农田生态系统每投入1元成本,将会产生3.58元的环境效益。在稻麦轮作农田生态系统环境调节功能中,对大气的调节功能占主体,占总环境调节功能价值的62.20%。政府部门在进行土地利用决策时,应将农田生态系统的环境调节功能重点加以考虑。     

上海市川东农场循环农业模式实践与思考

上海市川东农场探索出解决环境污染的资源化利用,做到投入品减量化使用,达到全程清洁化生产,最终实现无害化处理,为畜牧养殖场提供清洁能源,为无公害稻麦生产提供优质有机肥的农业循环新模式,实现了经济效益、生态效益、和社会效益协同提高。为促进该模式的推广应用,介绍了该循环模式的主要内容,总结了相关经验。     

长江中游地区稻麦生产系统碳足迹及氮足迹综合评价

【目的】长江中游地区是我国重要的稻麦轮作区,为保障我国粮食安全起到至关重要的作用。农业生产是主要的温室气体和活性氮排放源,定量评估稻麦系统碳足迹和氮足迹对实现该地区低碳绿色农业具有重要的意义。【方法】本研究基于农户调查问卷,通过生命周期评价法,系统分析长江中游地区稻麦生产系统碳足迹和氮足迹构成及大小,并进一步分析了其影响因素。【结果】长江中游地区稻麦生产系统单位面积碳足迹和氮足迹分别为CO2-eq 7728.8 kg/hm^2和N-eq 190.6 kg/hm^2。CH4排放和NH3排放分别是长江中游地区稻麦生产温室气体排放和活性氮排放的主要来源,分别占稻麦生产碳足迹和氮足迹的39.0%和91.8%。逐步回归分析表明,稻麦生产碳足迹和氮足迹主要受柴油和肥料的影响。在调研的稻麦生产农户中发现种植规模与碳足迹和氮足迹呈显著负相关关系,与小规模稻麦种植相比,大规模种植单位产量碳足迹和氮足迹分别降低了22.6%和43.9%。稻麦生产系统单位产量碳足迹、氮足迹随着产量的增加呈显著增加趋势。【结论】大力发展节肥节水技术,同时构建机械化、规模化农作种植模式是实现长江中游地区农业节能减排和绿色高效的重要途径。     

基于水稻产量的江苏省稻麦轮作区土壤质量评价

为明确江苏稻麦轮作区土壤质量状况，本研究基于2008～2015年期间江苏省稻麦轮作区10681个测土配方施肥样点的数据，通过相关性和主成分分析筛选了江苏省稻麦轮作区的最小数据集(Minimum data set, MDS)，并对土壤质量进行评价。结果表明：基于水稻产量分析，江苏省稻麦轮作区的最小数据集包括有机质、有效磷、速效钾、有效铁和有效硼。基于最小数据集得出的江苏省土壤质量指数(SQI-MDS)变化范围在0.136～1.000之间（均值0.674），与基于全量数据集得出的土壤质量指数（SQI-TDS）之间呈极显著正相关关系（R2=0.720），这说明最小数据集能够较好的代替全量数据集指标。本研究结果可为江苏省不同地区的稻麦耕地质量恢复和提升及稻麦粮食生产提供科学指导。     

基于微波反射法的谷物含水率在线检测装置研制

针对稻麦联合收割机在收获作业时难以对小麦、水稻等谷物的含水率进行准确在线测量的问题,该文基于微波反射法研究了谷物含水率在线检测方法,建立了稻麦含水率检测模型,研发了一种稻麦联合收割机谷物含水率在线检测装置。该装置采用微波测量模块对稻麦含水率进行非接触式测量,设计了电压转换电路将微波参数转换成电压信号,采用滑动平均滤波算法进行信号滤波,最后通过标定试验所建立的含水率检测模型进行稻麦含水率计算,计算结果经CAN总线通讯在显示器上实时显示。基于上述理论研究、技术开发和结构设计对所研制的谷物含水率在线检测装置分别进行了室内静态试验和田间收割试验研究,试验结果表明:检测装置的对稻麦含水率的测量范围为14%～34%,在室内静态试验和田间收割试验中的性能标准差分别为0.458 3%和1.078 0%,相对误差分别在2.5%和5%左右,具有良好的准确性与实用性。     

基于高分子量谷蛋白亚基和表型特征探讨新疆稻麦与原始六倍体和四倍体小麦的亲缘关系

为探讨新疆稻麦与原始六倍体和四倍体小麦的遗传多样性及其亲缘关系,本研究通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对18份原始六倍体小麦和11份四倍体小麦的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成及遗传多样性进行分析,并连续统计分析了4年8个形态学指标,分别构建了UPGMA聚类图。结果表明,参试材料HMW-GS组成变异丰富,包含了20种类型,多样性达66.7%,形态学特征也存在不同程度的差异;HMW-GS聚类分析表明,新疆稻麦与中国特有小麦地方品种和波兰小麦聚为一类;表型性状聚类结果表明,新疆稻麦和波兰小麦、硬粒小麦聚为一类。综上,推测新疆稻麦与中国特有小麦地方品种和波兰小麦具有较近的亲缘关系。本研究为明确新疆稻麦的亲缘关系提供了参考,且为后续利用新疆稻麦优异资源改良普通小麦提供了理论依据。     

不同施肥和秸秆还田措施对稻麦轮作系统碳氮流失的影响

过量施肥和秸秆的处理问题一直是制约我国农业生态可持续发展的阻碍,并因此产生了诸多环境问题。采用DNDC模型对减量化施肥和秸秆还田措施下稻麦轮作系统中碳氮的迁移转化过程进行模拟,从而筛选适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施。结果表明:减量化施肥与秸秆还田均能显著影响稻麦轮作系统的氮素流失、温室气体排放和土壤碳储量变化。75%CK+SR处理即减量25%施肥量同时采用秸秆还田是适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施,能够在获得最佳水稻产量的同时有效减少41.67%的氮素流失量和51.85%的N_2O排放量。虽然秸秆还田会增加稻麦轮作系统的CH_4排放量,但同时也能显著增加土壤的碳储量。减量化施肥50%的处理(50%CK和50%CK+SR)则会导致水稻减产3.06%~9.90%。与目前上海地区传统的田间管理措施CK相比,75%CK+SR能够有效改善稻麦轮作系统的生态环境效益。研究结果为我国稻麦轮作系统碳氮流失的控制提供了参考。     

县域稻麦轮作系统碳足迹分析——以江苏兴化为例

碳中和是中国当前面临的巨大挑战,而农业是温室气体的重要排放源。研究旨在明确县域尺度农业生产过程中的碳足迹水平,并分析相关影响因素,以了解碳足迹的调控手段。基于江苏兴化稻麦轮作区域农户调研数据(调研内容包括土地状况、作物种植、物料投入、农事操作、相关机械),运用生命周期分析方法分析了稻麦轮作系统碳足迹水平、构成和潜在影响因素,并探究了碳足迹与经济效益的关系。结果表明,兴化县域稻麦轮作系统稻麦周年单位面积碳足迹和单位产量碳足迹分别为13006.2 kg CO₂-eq·hm-2和0.86 kg CO₂-eq·kg-1。碳足迹组成中,CH4占水稻季碳足迹的68%,N2O占小麦季碳足迹的45%。除温室气体外,水稻季各部分占比从高到低依次为肥料、能源消耗、农药和种子,而小麦季中能源消耗占比则高于肥料。稻麦轮作系统碳足迹与肥料投入和柴油投入呈正相关关系。稻麦轮作系统碳足迹与氮肥偏生产力一定范围内呈负相关,在氮肥偏生产力到达临界值(20.2 kg·kg-1)后不变。小麦季碳足迹与氮肥偏生产力和农田经济效益呈显著负相关关系。稻麦轮作系统碳足迹随农户受教育水平的提高呈下降趋势。研究表明,兴化县域稻麦轮作系统碳足迹的降低有助于其农田经济效益的提升,其中降低肥料投入和能源损耗是调控碳足迹的首要途径。     

含氯氮肥对太湖稻麦轮作体系氨挥发及作物产量的影响

【目的】通过研究尿素、氯化铵以及二者混合高塔造粒而成的含氯脲铵氮肥对太湖地区稻麦轮作体系作物产量、氮肥利用率、氨挥发损失、土壤氯残留和耕层土壤 pH 的影响,为新型含氯氮肥的推广,降低环境风险提供理论依据。【方法】通过两年稻麦轮作季的田间小区试验,在当地适宜施氮量条件下,以 CK (不施氮) 和施用普通尿素为对照,研究了两种含氯氮肥的施用对稻麦轮作体系作物产量和氮肥利用率的影响。采集作物收获后 0—20 cm、20—40 cm 土壤样品,采用硫氰酸汞比色法测定土壤氯残留;施肥后采用密闭室间歇通气－稀硫酸吸收法测定氨挥发通量。【结果】尿素、氯化铵和含氯脲铵处理对稻麦产量无显著影响,但与尿素相比含氯脲铵对稻麦有增产的趋势,而氯化铵对小麦有减产趋势。与尿素相比施用含氯脲铵显著提高氮肥利用率 7.0% (P < 0.05)。氨挥发主要发生在稻季,与施用尿素相比单施氯化铵使麦季氨挥发降低 26.3% (1.39 kg/hm2),而使稻季氨挥发增加 10.4% (2.67 kg/hm2);含氯脲铵使麦季和稻季的氨挥发分别降低 5.2% (0.55 kg/hm2) 和 12.9% (6.16 kg/hm2)。施用含氯氮肥土壤氯残留表现为稻季显著增加,而麦季则显著降低的趋势,收获期耕层土壤 (0—20 cm) 氯离子含量最高不超过 160 mg/kg,低于水稻和小麦的耐氯临界值。经过两个稻麦轮作循环后,施用氯化铵土壤 pH 比尿素下降 0.88 个单位,而施含氯脲铵土壤 pH 与尿素没有显著差异。【结论】在太湖地区稻麦轮作体系中,综合考虑产量和环境效益,含氯脲铵氮肥与两种单质肥料相比有一定优势,为氨挥发减排和氯化铵施用难题的解决提供了依据。     

保护地菜田与稻麦轮作田土壤微生物学特征的比较

比较分析了位于长江三角洲嘉兴市的三类主要水稻土(漏水型水稻土、爽水型水稻土和囊水型水稻土)由稻麦(或油菜)轮作改为多年连作露地蔬菜和大棚蔬菜后一些土壤微生物学特征的变化,以衡量土壤质量演变的趋势。结果表明,与稻麦(油)轮作土壤相比,蔬菜地土壤微生物区系发生了极大的变化,细菌数量显著减少,真菌和放线菌数量却显著增加;硝化细菌和反硝化细菌数量随土壤类型不同呈不同的变化。多年连作露地蔬菜和蔬菜大棚保护地土壤中微生物生物量碳和总磷脂(TPL)含量显著低于稻麦轮作土壤,土壤中脱氢酶活性也显著低于稻麦轮作土壤。Biolog分析表明,蔬菜大棚保护地土壤中微生物能利用的碳源显著少于露地蔬菜和稻麦轮作土壤,而后两者间无显著差异。说明由稻麦(油)轮作改为多年连作大棚蔬菜后土壤微生物群落结构、功能的多样性明显下降,土壤质量的稳定性和可持续利用性土壤的长期生产力也将大大降低。土壤微生物数量、活性及群落结构和功能多样性的下降主要与蔬菜栽培特别是大棚蔬菜栽培的旱作与稻麦水旱轮作的生态环境条件的变化和前者的过量施用精有机肥和高效NPK复合肥导致的土壤氮、磷富集、有机质下降、次生盐渍化和酸化有关。     

稻麦轮作系统无机氮肥高效利用研究进展

农业生产中无机氮肥的不合理施用导致氮素利用率低,大量氮素通过气体挥发、径流和淋溶损失到环境中。在前人研究基础上,总结了稻麦轮作系统中无机氮肥的使用和损失情况,比较了水稻和小麦生产中无机氮肥的损失量和主要成分,分析了稻麦轮作生产中影响无机氮肥高效利用的影响因素,同时,提出了提高稻麦生产中无机氮肥利用率的相关措施,即种植氮高效品种、有机肥与无机肥配施、氮肥运筹和改善田间栽培管理。最后,从氮高效品种的选育和应用、土壤残留氮的影响和优化肥料施用技术三个方面进行展望并提出相关建议,以期能够有效、快速解决稻麦轮作生产中无机氮肥的高效利用。     

不同耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳和稻麦周年产量的影响

为探索不同耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳含量及稻麦周年产量的影响,从2001年秋播开始在扬州大学校内实验农场开始长期定位试验。试验共设置6个处理,分别为稻麦连续免耕秸秆覆盖还田(NTS)、稻季免耕麦季翻耕(RT1)、麦季免耕稻季翻耕(RT2)、稻麦连续翻耕秸秆还田(CTS)、稻麦连续少耕秸秆还田(MTS)、稻麦连续翻耕秸秆不还田(CT),在水稻成熟后,对土壤有机碳含量进行测定。结果表明:(1)秸秆还田可以显著增加土壤耕层有机碳含量,与CT处理相比,20年NTS、RT1、RT2、CTS和MTS处理土壤有机碳含量平均分别提高13.29%、4.76%、8.18%、19.88%和21.34%;(2)NTS处理对土壤表层有机碳含量影响更大,比其他耕作方式提高14.49%～39.02%,RT1、RT2、CTS、MTS处理则可以均衡提高耕层有机碳含量;(3)CTS和MTS处理稻麦产量较高,与CT处理相比平均分别增产3.68%和4.09%,NTS处理则减产3.48%。综合以上结果表明,适量秸秆还田与少耕相结合对土壤耕层有机碳含量和产量的提升效果最显著,是最适宜本地区的耕作方式。     

苏南稻麦二熟区秸秆全量机械还田技术

采取田间试验和生产调查相结合的方法 ,研究总结了稻麦二熟区秸秆全量机械还田的农机农艺配套技术 ,为稻麦秸秆的农业利用和实现农业生态系统的良性循环提供了新的途径     

控释氮肥与尿素掺混比例对作物中后期土壤供氮能力和稻麦产量的影响

【目的】研究控释肥与尿素掺混比例对土壤氮含量及稻麦产量和经济效益的影响,旨在筛选综合效果最佳掺混比例,为稻麦轮作区控释氮肥推广应用提供科学依据。 【方法】采用稻麦轮作两季作物大田试验,以常规尿素施肥为对照,在稻、麦季施氮量均为150 kg/hm2的水平下,设定添加控释氮肥比例0、10%、20%、40%、80%、100% 6个处理,分别记为T1、T2、T3、T4、T5和T6。除T1（100%尿素）分基施和追施,其他处理氮肥均一次性基施。分析了土壤铵态氮、硝态氮含量,调查了稻麦株高与生物量、产量构成以及经济效益。 【结果】1）添加20%以上控释氮肥时稻麦生育中后期土壤无机氮含量有显著提升,以添加40%控释氮肥（T4）处理效果最明显。2）与T1相比,添加20%比例以上控释氮肥,稻麦生育中后期的生物量与成熟期产量均显著增加,以T4处理产量最高,稻、麦季分别比常规尿素处理增产11%和14%,显著提高小麦季穗长19.19%,显著提高水稻季穗粒数与千粒重13.79%和8.43%。3）随添加控释氮肥比例增加,稻麦季经济效益均先增加后下降,T4处理经济效益最佳,较常规尿素处理,小麦季增收1108.12 yuan/hm2,提高23.24%,水稻季增收2497.80 yuan/hm2,提高14.87%。 【结论】以40%控释氮肥与60%尿素掺混一次性基施,可有效增加作物中后期土壤氮素供应能力,促进稻麦生长并获得显著的增产效果,还可减少人工投入或材料成本,有效提高经济效益。     

稻麦两熟农田径流养分循环利用模式的能值分析与生态补偿标准测算

为探讨稻麦两熟农田径流养分循环利用模式的运作可持续性和生态补偿标准,应用生产-生态系统能值测算方法,综合分析其环境安全性和运作持续性;结合生产运营实践,深入分析了基于生命周期过程的物能投入与输出,提出生态补偿依据;并基于能值收益差异估算出其持续运行的生态补偿标准。结果表明,与传统模式相比,径流养分循环模式的环境负载率降低39.62%,而能值可持续发展指数和环境安全性指数分别提高64.89%和36.73%。径流养分循环模式的生物辅助能投入增加42.16%,而污染产能降低了70.09%。养分循环模式的氮磷养分环境排放量分别降低34.85%和30.43%。同时,循环模式的净能值收益比传统模式低2.15×1016Sej·hm-2·a-1。研究表明,径流养分循环模式提高了环境安全性但降低了经济效益,其生态补偿标准应不低于4 153.78元·hm-2·a-1。     

4L-4.0型稻麦联合收获打捆复式作业机设计与试验

为了使稻麦联合收获机在工作过程中能够完成收获、打捆复式一次作业,研制了一种稻麦联合收获打捆复式作业机。该复式作业机在保证联合收割机正常工作效率的同时,也实现了稻麦秸秆的不落地打捆功能。该文对该复式作业机整体配置、传动系统、下喂入机构以及压缩机构等关键部件进行了设计和计算。该复式作业机结构形式为自走式,具有更好的田间通过性及更小的转弯半径,同时可靠性及工作效率均符合要求。田间试验结果表明:4L-4.0型稻麦联合收获打捆复式作业机的成捆率达到98.3%,规则草捆率达到94.7%,抗捆率达到90%,草捆截面尺寸达到40 cm×50 cm×60 cm,草捆密度达到了190~200 kg/m3。该研究为中大型方捆收获打捆一体机的研究提供参考。     

熟熟增肥改土年年稳产高产——任阳公社蒋巷大队增肥改土经验调查报告

常熟县任阳公社蒋巷大队位于阳澄湖畔的低洼圩田,海拔仅2.8米,过去是个低洼易涝地区,大部分土壤仅能一年一熟,解放后广大干群通过治水改土、增肥改土,低产面貌发生了根本变化,一熟田全部改成稻麦两熟田,同时因地制宜进行合理种植,稻麦产量大幅度增加。     

苏南稻麦二熟区秸秆全量机械还田技术

采取田间试验和生产调查相结合的方法，研究总结了稻麦二熟区秸秆全量机械还田的农机农艺配套技术，为稻麦秸秆的农业利用和实现农业生态系统的良性循环提供了新的途径。     

不同耕作方式与秸秆还田周年生产力的综合评价(简报)

该文通过3 a的定位试验,比较研究了稻麦两熟条件下免耕套种秸秆覆盖、免耕套种高茬、翻耕秸秆还田、翻耕秸秆不还田（对照,CK）4个处理对周年生产力的影响。结果表明：免耕套种的小麦产量降低,水稻产量增加,年产量略降,翻耕秸秆还田具较高产量生产力。如考虑节省的秧田种植小麦,则免耕套种的稻麦年产量可与翻耕秸秆还田持平。经技术经济分析,采用稻麦免耕套种秸秆还田,具有明显的节本增收、提高活劳动净产率的效果,在稻麦周年产量不减的同时,比翻耕秸秆不还田处理增收1874.8元/hm2,增加18.0%,经济生产力最高。翻耕秸秆还田比不还田有一定的增产增收效果,如果考虑到耕地持续生产力,秸秆还田后所带来的土壤肥力效应和减少肥料用量,其增产增收效果更为明显。从高产、高效、可持续发展等方面,运用综合评分法对稻麦两熟制不同耕作栽培方式周年生产力综合评价,免耕套种秸秆还田得分最高,周年生产力最好,免耕套种高茬和翻耕秸秆还田居中,翻耕秸秆不还田得分最低,周年生产力最差。     

秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势影响的初步研究

对长江下游稻麦两熟农田生态系统2009—2010年的CH4和N2O排放以及土壤碳固定进行了分析,初步研究了秸秆还田对稻麦两熟高产农田净增温潜势的影响。结果表明,秸秆还田对稻麦两熟高产农田周年CH4和N2O排放总量、土壤碳固定量以及净增温潜势均有显著或极显著影响：秸秆还田条件下周年CH4、N2O排放总量分别为394 kg CH4.hm-2、2.39 kg N2O.hm-2,土壤碳固定量、净增温潜势分别为1.14 t C·hm-2、6383 kg CO2-equivalents·hm-2;较秸秆不还田增加CH4排放总量152%、减少N2O排放总量14%、增加土壤碳固定量531%、增加净增温潜势57%。以上结果表明,秸秆还田使短期内稻麦两熟高产农田的温室效应明显提高,但其长期效果如何还有待观测。