秸秆还田下氮肥用量对稻田养分淋洗的影响

通过田间试验,研究秸秆还田配施氮肥对稻田土壤养分淋洗的影响。结果表明,随氮肥用量增加,田间渗漏水中NH4+-N、NO3--N、全氮浓度随之增加;与秸秆未还田相比,秸秆还田降低了田面水与渗漏水中NH4+-N、NO3--N的浓度;秸秆还田下各处理30cm土层渗漏水中全氮和NO3--N浓度最高,其浓度范围分别为1.09~12.76mg·L-1和0.76~3.74mg·L-1;全磷浓度范围为0.02~0.79mg·L-1,田面水中全磷浓度随施氮量增加而增加,30cm渗漏水中全磷浓度大于60cm渗漏水。氮肥用量180kg·hm-2时,施肥后5~10d内30cm、60cm渗漏水中的养分以NH4+-N为主,其后均以NO3--N为主。氮肥与秸秆配合施用,可降低田面水和渗漏水中的氮磷浓度,改善肥料利用效率。     

灌排调控的稻田排水中氮素浓度变化规律

基于农田排水氮素浓度及湿地进出口断面总氮（TN）、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）浓度的监测,研究了灌溉排水措施以及沟塘湿地对农田排水中氮素浓度变化的影响。结果表明,控制灌溉的水稻全生育期稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规灌溉处理低12.08%、20.33%和13.51%;控制排水处理下稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规排水处理低2.21%、7.08%和20.92%;湿地出口水体中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别比入口降低了16.8%、14.4%和50.9%,湿地水体中TN、NH4+-N、NO3--N浓度随时间近似服从指数函数衰减趋势。控制灌溉、控制排水及沟渠塘湿地系统的调控措施对农田排水中氮素的净化效果比较显著。     

成都平原菌渣还田下稻田田面水氮磷动态变化特征

为合理利用菌渣,以化肥施氮量为基准,设置1,1.5,2,2.5倍氮量的菌渣还田处理,采用田间定位监测并结合室内分析实验,以期通过研究稻田田面水中氮素和磷素的动态变化探明菌渣还田下面源污染风险。结果表明:与化肥处理相比,菌渣还田处理显著降低田面水TN、DTN、DON、PN和NH4+-N含量,显著提高NO3--N/TN比例(P0.05);其田面水TN、DTN和NO3--N含量在施肥后均呈下降趋势,NH4+-N含量则表现为"先增后减",施肥后第5d达最大值,其中TN、DTN和NH4+-N含量变化均可用指数降低模型Y=C0×ekt(k0)拟合,NO3--N含量变化可用倒数模型Y=C0+k/x拟合;受田面水中氮含量等因素的影响,其TP、DTP和PP含量均显著降低(P0.05),TP和DTP含量表现为"先降后升再降"。总体来看,较化肥处理,菌渣还田不会延长田面水氮磷素流失风险期,同时显著降低田面水NH4+-N含量,缩短NH4+-N流失风险期,但等氮量还田会显著降低水稻产量及糙米氮含量(P0.05),超过2倍氮量还田会增加NO3--N流失风险。综合环境风险与粮食生产,应以1.5倍氮量还田为宜。     

太湖地区稻田绿肥固氮量及绿肥还田对水稻产量和稻田土壤氮素特征的影响

通过田间试验,利用15N自然丰度法,研究了太湖地区水稻土冬季绿肥的固氮量,以及绿肥还田后配施氮肥对水稻产量、稻田土壤供氮能力及土壤氮素淋失特征的影响。试验结果表明,紫云英和蚕豆当季分别能固定氮约32.8和68.8 kg km-2进入稻田生态系统以培肥土壤和供下季水稻利用。蚕豆秸秆还田后基本能满足水稻生长所需的氮,紫云英和蚕豆还田施氮120 kg km-2时,既可保证水稻较高产量,又节约当季化学氮肥45%～55%。紫云英和蚕豆还田不施氮肥处理,整个生长期耕层土壤溶液NH+4-N、NO-3-N和TN浓度均低于配施氮肥的处理;蚕豆还田处理土壤溶液TN浓度高于紫云英还田处理。随氮肥用量增加,NH+4-N、NO-3-N和TN浓度有增加趋势,不同施氮量间差异不显著。绿肥-水稻轮作,紫云英和蚕豆还田土壤氮素淋溶显著降低。配施氮肥增加了土壤氮的淋失量,尤其施氮300 kg km-2处理,土壤淋溶液NH+4-N、TN浓度显著高于施氮0～240 kg km-2的处理。     

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。     

保护性耕作与平衡施肥对巢湖流域稻田氮素径流损失及水稻产量的影响研究

采用田间小区试验,连续2年研究了巢湖流域保护性耕作与平衡施肥对稻田氮素径流流失特征和水稻产量的影响。结果表明,巢湖流域水稻田在传统耕作条件下径流液中TN的浓度范围是0.73～15.33mg·L-1,DN是氮素径流流失的主要形态,约占TN的74%～92%,NH4＋-N和NO3--N所占比例差异比较大,主要与径流-施肥时间间隔以及作物的不同生育期有关。氮素径流损失量年际差异比较大,2008年和2009年分别是2.91kg·hm-2和6.23kg·hm-2,分别占施氮量的1.62%和3.46%。由于降雨事件的偶然性,平衡施肥对氮素径流损失量的影响具有很大不确定性,径流流失风险仍难以控制;保护性耕作能有效地降低氮素径流流失负荷,使得氮素流失潜能大大减小。与T（传统耕作）处理相比,TS（传统耕作＋秸秆还田）处理、BF（平衡施肥）处理和NTS＋BF（少免耕＋秸秆还田＋平衡施肥）处理水稻产量平均增产幅度分别为9.97%、13.60%和23.18%,产量差异达到显著水平。因此,保护性耕作可以作为源头控制稻田氮素流失的较好措施之一加以推广。     

高肥力稻田分次施氮对氮素淋失的影响

通过自行设计的渗漏计研究在控水灌溉条件下稻田不同氮肥处理氮素淋失的动态规律,结果表明:在水稻整个生育期间,渗漏水中铵态氮、硝态氮保持较低的浓度,均小于1mg/L,但对硝态氮而言,仍是氮素淋失的主要类型。从总的趋势来看,渗漏水中氮素浓度随施肥量增加而增加。每次施肥后,不同处理渗漏水中的NO3--N浓度均表现为短期内迅速上升、后期逐渐下降的趋势,其中NH4 -N浓度与NO3--N消长规律相似,但表现出峰值超前的特征。各小区渗漏计中NH4 -N、NO3--N及TN累积渗漏量与施肥量之间存在显著相关性,R2分别达到0.933*,0.984**和0.982**。另外从环境和经济角度考虑,建议在土壤质地粘重、基础肥力较高的水稻土施肥量控制在75～150kg/hm2为宜,控制氮素淋失主要时期为施肥后一周内,特别在基肥施后尤为关键。     

优化施肥和缓释肥对水稻田面水氮磷动态变化的影响

通过小区试验探索优化氮肥分次施用及缓释肥对稻田氮磷形态和动态变化的影响,结果表明,田面水TN浓度在施肥后的第1天达到最大,NH4+-N峰值出现在施肥后的第2天,随氮素的转化,NO3--N浓度在第4天达到高峰。总体上NH4+-N是稻田田面水氮素的主要表现形态,而农田灌溉和降雨可显著提高NO3--N的比例。总磷浓度在基肥施用后的第2天达到高峰,在基肥施用后的第7天和灌溉或降雨农田被扰动后的第2～3天稻田田面水总磷浓度出现回升现象。农田灌水及天然降雨也可使田面水中可溶性磷呈现降低趋势,颗粒态磷的比例升高。水稻生育初期的径流水中总氮、总磷相对较高,远远超出地表水环境质量标准Ⅴ类水的标准限值(TN 2.0mg/L,湖、库TP 0.2mg/L)。平均4次产流中,相对于传统施肥,优化施肥氮肥分次施用及缓释肥处理产生的径流中总氮浓度可降低约22.98%～42.88%。     

稻麦轮作下秸秆还田对稻麦产量和稻田可溶性有机碳含量的影响

为阐明稻麦轮作体系下秸秆还田对作物产量与稻田可溶性有机碳（DOC）的影响,通过连续2年盆栽试验研究了两种典型土壤（壤土和黏土）在无秸秆还田、半量秸秆还田、全量秸秆还田3种处理下稻麦产量和稻季土壤溶液DOC浓度的动态变化。结果表明,秸秆还田显著增加了两种土壤大多数处理的水稻产量,增幅1.6%~11.9%,其中全量秸秆还田的增产效果大于半量秸秆还田（第1年不显著,第2年显著）。秸秆还田对小麦产量的影响因土壤类型而异,壤土中小麦产量显著增加7.2%~10.6%（第1年）或增产不显著（第2年）,但全量秸秆还田和半量秸秆还田处理之间没有显著差异;黏土中小麦显著减产（5.0%~9.3%）,其中第2年的全量秸秆还田减产效应显著大于半量秸秆还田。秸秆还田及土壤类型显著影响水稻前期（烤田之前）的土壤溶液DOC浓度,全量秸秆还田、半量秸秆还田分别比无秸秆还田处理平均增加141.7%、61.9%,壤土比黏土平均增加89.6%;间歇淹水之后,所有秸秆还田处理及土壤类型的DOC浓度均迅速降低。总体上,秸秆还田对两种土壤的水稻增产都有利,但对黏土小麦增产不利,秸秆还田显著增加了稻田前期的DOC浓度,间歇淹水可以迅速降低稻田DOC浓度。     

不同利用年限不同坡位的红壤水稻田化肥氮去向

采用15N微区示踪法研究了不同利用年限、不同坡位的红壤水稻田N素的运移特征与去向.试验结果表明:红壤地区新、老水稻田成熟期肥料利用率为18.71%～29.10%;残留率在5.97%～18.73%之间;老稻田耕层的土壤N素残留高于新稻田,但新稻田剖面中15～50 cm土层15N残留量占总残留量的比率明显要高于老稻田;红壤水稻田肥料损失率高达52.24%～68.91%.此外,供试田块各生育期渗漏水中NH4 -N、NO3--N浓度均为:耕层＞犁底层.     

生物炭施用对稻田氮磷肥流失的影响

针对宁夏引黄灌区稻田过量施肥导致土壤养分利用效率低的问题,通过田间小区试验,在优化施氮条件下(240kg·hm~(-2)),设4个生物炭水平(0、4500、9000、13500kg·hm~(-2)),研究施用外源生物炭对稻田氮磷流失和土壤养分含量的影响。结果表明:生物炭对稻田田面水氮素动态产生影响,表现为田面水中全氮、硝态氮含量随生物炭用量的增加而降低,铵态氮表现则相反;全氮和铵态氮的最大峰值出现在第1次追施氮肥后的第2天,最大值为34.86、8.28mg·L~(-1);硝态氮最大峰值3.31mg·L~(-1)出现在第2次追施氮肥后的第2天。随后均迅速下降,全氮含量在施氮肥后10d回到第1次追氮前的含量水平,并趋于稳定,铵态氮和硝态氮则在7d后。生物炭对田面水全磷未产生显著影响,全磷含量在第1次施氮肥后3d达到峰值,为3.69mg·L~(-1),之后迅速下降,6~7d后降至追氮前的含量水平,并趋于稳定。生物炭处理显著降低了稻田全氮流失量8.03%~13.36%,高量炭处理(13500kg·hm~(-2))显著提高了土壤全氮和有机质含量,提高幅度分别为41.2%和27.5%(P0.05)。说明生物炭对稻田磷流失、土壤全磷和速效磷含量无显著影响,对降低稻田氮素淋失表现出积极效果。     

亚热带典型农业小流域井水水质季节 变化与空间分布特征

井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05~0.10 mg(N)·L-1、3.0~4.9 mg(N)·L-1、3.4~5.1 mg(N)·L-1和0.03~0.17 mg(P)·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4+-N在全年变化不显著(P0.05),这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性(P0.05),这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4+-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4+-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4+-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。     

水稻控制灌排模式的节水高产减排控污效果

为合理地集成控制灌溉和控制排水技术,实现节水、高产、减污目标的统一,该文应用控制灌排技术于2015-2016年在涟水县水利试验站开展大田小区试验,对稻田灌溉用水量、产量及氮磷流失情况进行监测和分析。2 a研究结果表明:与对照处理(控制灌溉)相比,采用轻旱控制灌排技术并不导致水稻减产,且稻田灌溉定额能够降低11.89%(P0.05),同时由于排水峰值和排水次数明显减少,总磷、铵态氮、硝态氮稻田表面径流流失负荷分别降低54.58%、36.29%和60.10%(P0.05),但在雨量较多的年份会增加渗漏量,从而造成总磷、铵态氮淋失负荷升高;采用重旱控制灌排技术时,水稻减产不显著,稻田灌溉定额减少29.88%,排水定额减少58.95%,总磷、氨态氮、硝态氮地表径流流失负荷分别降低59.23%、38.88%和62.97%,但淋失负荷分别增加了24.57%、30.17%和15.88%,可能造成地下水污染。应用基于序关系分析法和熵值法组合权重的TOPSIS理想解法对水稻灌排方案进行优选决策,结果表明轻旱控制灌排在保证粮食生产量的前提下具有良好的节水减排控污效果。     

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.     

用原状土柱研究太湖地区稻麦轮作农田养分淋溶量

采用原状模拟土柱,对太湖地区不同施肥水平下稻麦轮作农田NH4 -N、N03--N 和TP的淋溶量进行了研究.初步结果表明:麦田NH4 -N、NO3--N 和TP的淋溶量分别为0.36～0.64、2.74-16.42和0.05-0.19kg/hm2,各占化肥施用量的0.2%～0.4%、4.8%～8.1%和0.2%～0.7%;稻田NH4 -N、N03--N和TP的淋溶量分别为0.36～1.04、0.86～3.01和0.24～1.17kg/hm2,各占化肥施用量的0.2%～0.4%、0.6%～1.7%和0.8%～8.2%.猪粪能增加养分淋溶量,尤其显著促进了P素向下迁移;秸秆减少麦季土壤无机N的淋溶损失.     

稻麦两熟农田茬口衔接期养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下稻麦两熟农田"稻季-麦季-稻季"茬口衔接期养分径流流失规律。结果表明:麦季常规施肥条件下麦稻茬口衔接期径流水量达77.59m3/hm2,径流侵蚀泥沙量达48.30kg/hm2,麦季少免耕处理较常规施肥处理增加径流水量达41.41%;径流水氮磷浓度分别达2.22,0.46mg/L,径流侵蚀泥沙氮磷浓度分别达1.15,1.65g/kg;麦稻茬口衔接期氮素径流流失量达227.84g/hm2,以径流水流失为主,占氮素总径流流失量的75%以上;磷素径流流失量达115.57g/hm2,以径流侵蚀泥沙流失为主,占磷素径流流失总量59%以上;麦季秸秆还田、秸秆还田减肥处理减少麦稻茬口衔接期氮素和磷素径流流失量分别达6.04%～9.74%和5.73%～11.54%,而麦季少免耕处理则增加21.75%和13.42%。     

太湖地区高产高效措施下水稻氮淋溶和径流损失的研究

在太湖地区,采用田间小区试验,研究了高产高效措施对水稻季氮素淋溶和径流损失的影响。结果发现,水稻季总氮(TN)和可溶性有机氮(DON)淋溶随土壤深度的增加而降低,不同深度下氮淋溶形态不同。60 cm处DON浓度要高于硝氮(NO–3-N)和铵氮(NH4+-N),占TN的40.5%~58.9%;80 cm处NO–3-N的浓度要高于DON和NH4+-N,占TN的52.3%~60.7%。相比当地常规处理,高产高效处理的NO–3-N淋溶减少了51.7%~54.7%,仅占施肥的0.5%~0.9%。在氮的径流损失中,NH4+-N占TN的48.1%~56.4%,而NO–3-N占TN的36%~53%。试验中氮素通过径流途径的损失量很低,仅占施肥的0.34%~0.59%。高产高效处理的氮淋溶和径流损失之和分别为10.59 kg/hm2和10.18 kg/hm2,低于常规处理(13.41 kg/hm2)。除此之外,高产高效措施的作物产量(11.14~12.22 t/hm2)和农学利用率(11.8~12.5 kg/kg)均显著高于当地常规处理。水稻收获后,高产高效处理的土壤TN相比常规处理提高了6.8%~8.1%,有机质含量提高了8.6%~9.2%。综上,高产高效措施不仅有利于作物产量和氮素利用率的提高,还削弱了氮在土-水界面的迁移,是作物增产且环境友好型的有效措施。     

改进灰色模式识别模型评价洱海雨季灌排沟渠水质

为揭示洱海流域农田生产与农村生活单元交替分布对灌排沟渠水质的综合影响及污染物贡献率,选取流域典型灌排沟渠不同断面进行连续取样观测,在分析化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)及铵态氮(ammonium nitrogen,NH_4~+-N)浓度变化特征基础上,采用"中心化"灰色模式识别模型和综合平均污染指数对沟渠农田入口-农田出口-村落出口-农田出口-村落出口-农田出口断面水质进行综合评价。结果表明:沟渠断面TP和总可溶磷(totaldissolved phosphate,TDP)浓度沿水流方向持续增加,TN和硝态氮(nitrate nitrogen,NO_3~--N)浓度先增加随后稳定,沟渠农田出口段NH_4~+-N和COD浓度分别削减13.43%～57.88%和2.88%～19.33%,而流经村落段浓度相应增加。灰色模式识别模型分析发现沿水流方向沟渠断面水质类别分别为Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅳ类、Ⅳ类、Ⅴ类和Ⅴ类,综合平均污染指数法表明沟渠中TN和COD是水体主要污染因子,而NO3--N是水体TN的最主要形态。该研究可揭示洱海流域氮磷污染来源与贡献,为明确面源污染防治的主要污染因子提供科技支撑。     

有机无机肥配施对双季稻田土壤养分利用与渗漏淋失的影响

采用田间小区试验,研究稻草、猪粪、猪粪堆肥或沼渣沼液与化肥配施对双季稻田土壤养分利用与渗漏淋失的影响。结果表明,有机肥与化肥配施有利于提高稻田土壤中N、P、K养分和有机质含量,降低稻田渗漏液中TN、TP、NH4+-N、NO3--N浓度,促进水稻养分吸收与利用。其中,以20%的猪粪堆肥氮与化肥配施效果较好,与施纯化肥相比,1年后土壤中全氮、全磷、全钾和有机质含量分别提高了2.59%,0.87%,0.15%和21.45%,碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高3.31%,3.22%和12.24%;氮、磷、钾肥料利用率分别提高5.22%,0.55%,3.50%;水稻地上部氮、磷、钾养分累积量分别提高7.83,0.33,3.14g/kg;水稻生长期稻田渗漏液中TN、TP、NH4+-N、NO3--N浓度明显降低;早稻增产19.65%,晚稻无明显减产。