穗肥期沼液消解对稻田水体氮素的影响

为研究农田沼液安全消纳及农业面源污染源头减量减排技术,通过设置不同量沼液消解处理,监测了稻田穗肥期水体氮素动态变化情况。结果表明:水稻穗肥期沼液消解明显增加了田面水总氮浓度,且随沼液施灌量的增加而增大。在施灌3d后田面水总氮含量出现明显的下降趋势。与施灌后1d比较,各处理总氮浓度降解率达51.10%~78.36%。300%沼液替代化肥处理在施灌后1~7d对下渗水40cm处和60cm处总氮的影响均超过了常规施肥处理,200%沼液替代化肥处理在施灌后的1~7d对下渗水40cm处总氮的影响超过了常规施肥处理,对60cm处总氮的影响1~5d略高于常规施肥处理,7d后低于常规施肥处理,而100%沼液替代化肥处理对下渗水总氮的影响总体上呈现低于常规施肥处理的趋势。沼液消解对水体氮素的影响以铵态氮为主,对下渗水硝态氮的影响较小。可见,施灌沼液后的前3d是稻田生态系统消解沼液中氮素的关键时期,也是控制稻田径流氮损失的关键时期。从下渗水水质安全考虑,水稻穗肥期沼液一次消解安全量应控制在100%沼液替代化肥处理(折合沼液用量141.18t/hm2)范围内。     

水稻分蘖期沼液施灌对农田水体氮素的影响

沼液作为农牧生产废弃物能源化的副产物,是农业面源污染物的重要来源,又是水环境保护亟待解决的薄弱环节。为研究农田安全消纳沼液技术,本文通过设置BS10(一次性基施沼液1 000 t·hm?2)、300%BS(沼液300%常规施N替代,分蘖期施灌沼液635.29 t·hm?2)、200%BS(沼液200%常规施N替代,分蘖期施灌沼液423.53 t·hm?2)、100%BS(沼液100%常规施N替代,分蘖期施灌沼液211.76 t·hm?2)、CF(常规施肥)、CK(不施肥)等处理,监测了稻麦两熟制农田稻季分蘖期田面水及不同深度下渗水水体氮素动态变化情况。结果表明:水稻分蘖期沼液施灌明显增加了田面水总氮和铵态氮浓度,且随沼液施灌量的增加而增大。各沼液施灌处理田面水中氮素含量以铵态氮为主,浓度随着时间推移明显降低。与施灌后1 d比较,各处理总氮浓度在施灌后3 d下降达46.67%~73.26%,铵态氮浓度下降达47.52%~67.60%,其中,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理总氮下降速率分别高出CF处理26.59%、26.43%、24.38%、10.25%,铵态氮下降速率分别高出CF处理14.73%、17.29%、20.08%、6.47%;施灌后7 d总氮浓度下降69.15%~86.43%,铵态氮浓度下降75.25%~83.73%,其中,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理总氮下降速率分别高出CF处理13.16%、12.27%、11.60%、5.96%,铵态氮下降速率分别高出CF处理6.05%、6.21%、8.48%、3.55%。因此认为沼液施灌后的前3 d是稻田消解沼液的关键时期,也是通过控制灌排水减少径流氮损失的关键时期。与常规施肥处理比较,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理对40 cm处下渗水总氮和铵态氮含量的影响不明显,但增加了60 cm处下渗水总氮和铵态氮浓度,施灌后7 d,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理60 cm处下渗水总氮含量分别高出CF处理0.37 mg·L–1、0.67 mg·L–1、0.13 mg·L–1、0.23 mg·L–1。BS10、200%BS处理60 cm处下渗水铵态氮含量分别高出CF处理0.02 mg·L–1、0.36 mg·L–1。施灌3 d后100%BS处理对田面水影响最小,对不同深度下渗水的影响也较低。40 cm处下渗水和60 cm处下渗水总氮浓度各处理重复值之间变化幅度较大,方差分析显示在0.05水平下无显著性差异。结合水稻安全生产,建议分蘖期沼液施灌应控制在211.76 t·hm?2范围内。     

沼液稻田消解对水稻生产、土壤与环境安全影响研究

为研究稻田消解沼液对水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,评价沼液施用后对水体及大气环境污染的风险,提出稻田沼液消解安全容量,在浙江省嘉兴市青紫泥田（属脱潜潴育型水稻土）上,进行3a定位田间小区试验,考察了不同沼液用量下水稻产量、稻谷及土壤中有害重金属含量差异,测定了稻田氨挥发通量及田面水、下渗水氮含量,并确定了稻田沼液消解容量。结果表明,连续3a、每年水稻生长季施灌沼液135～540kgN·hm-2的范围内,水稻产量与全化肥区持平或略有增产,施灌沼液处理的稻谷中有害重金属镉、铅、汞、砷含量没有明显增加;除高沼液用量处理土壤速效钾、缓效钾含量明显增加外,其他土壤肥力指标没有明显增加,土壤中重金属含量也没有明显积累;施用沼液处理田面水中铵态氮含量明显高于全化肥处理,但对土壤下渗水氮含量影响较小;2倍氮沼液用量下,水田消解中氨挥发量占总氮投入量的13%,高于全化肥处理10倍以上。在水稻生产安全、农产品安全、土壤质量可持续、农田水环境友好的前提下,水稻生长季沼液稻田消解的安全容量为540kgN·hm^-2·a^-1;氨挥发是目前沼液稻田消解中主要的环境风险。     

大量沼液施灌稻田的氨挥发特征

基千沼液灌溉田间试验,采用通气法研究化肥和沼液施灌稻田的氨挥发特征及其差异性.结果表明,尿素施用处理的氨挥发速率峰值出现在每次施氦后当天或第2天,而各沼液施灌处理则在施氮后当天.氨挥发速率和累计量均随着施氮量的增加而提高.沼液灌溉田间氨挥发速率随时间的动态变化主要取决于田面水中铵氮浓度的变化.每次沼液施灌后的前7天是稻田氨挥发的关键时期.水稻分蘖初期氨挥发明显高于其他时期的.等氮量沼液施灌处理的平均氨挥发速率为(1.48±2.08)kg/(hm2·d),累计量为(51.00±4.46)kg/hm2,全生育期氮素损失率(14.90±1.65)%,分别是尿素施用处理的5.1,3.0,6.4倍.因此,若以等氮量的沼液代替尿素不仅存在稻田供氮不足的风险,而且增加了氨挥发对生态环境产生不良影响的可能,这需要在沼液广泛应用于水稻生产的过程中特别关注.     

掺混控释肥侧深施对稻田田面水氮素浓度的影响

为了明确掺混控释肥侧深施对稻田氮素损失的控制效果,采用大田试验,以武运粳23号为试验材料,通过设置无机化肥常规用量分次施用(CN)、掺混控释肥梯度减量一次性基施(常规用量、减量10%、减量20%和减量30%)共5个处理,研究了掺混控释肥(RBB)减量对太湖地区稻田田面水不同形态氮素浓度的影响及产量效益。结果表明,与无机化肥常规用量分次施用CN处理(270 kg/hm~2)相比,RBB减量10%～30%不会造成水稻减产。田面水氮素以铵态氮为主,无机化肥施用后田面水氮素浓度在施肥后1～2 d即达到峰值浓度,此后逐渐下降;掺混控释肥处理的3个肥期田面水氮素峰值浓度较低,均显著低于CN处理。由于田面水氮素以铵态氮为主,因此总氮均值浓度降低幅度与铵态氮较一致。其中,基肥期、蘖肥期、穗肥期田面水总氮均值浓度两年降低幅度分别为87.19%～93.87%(2015年)和76.93%～83.48%(2016年),69.74%～79.73%(2015年)和74.46%～87.52%(2016年),94.43%～96.69%(2015年)和95.52%～96.57%(2016年)。RBB减量能够降低前期(基肥期和蘖肥期)田面水氮浓度,总体呈随用量减少而降低的趋势。但减量幅度相近处理的田面水氮素浓度未呈现一致性规律变化。结果说明,RBB施用减少了太湖地区稻田肥期氮素流失风险,RBB肥料用量为189～216 kg/hm~2能够在保证水稻产量的前提下降低前期田面水氮素浓度,减少氮素流失风险。     

东北典型稻区不同种植模式下稻田氮素径流损失特征研究

为了降低东北稻区稻田氮素径流损失,选择东北典型水稻种植区盘锦市,开展了不同栽培模式下水稻生长季田间氮素径流监测试验,试验设5个处理:对照(CK)、常规模式(TR)、稻蟹共生(CR)、有机水稻(OR)和减量施肥(RR),利用集水池收集各处理的地表径流,并测定径流的硝态氮、铵态氮、总氮含量,计算氮素流失量。研究结果显示:稻田地表径流损失的铵态氮远高于硝态氮;稻蟹共生和常规模式处理田间排水铵态氮的损失量相差不大,减量施肥处理比常规模式处理低26%,有机水稻处理比常规模式低73%。稻蟹共生处理比常规模式处理排水中硝态氮的排放量少23%,减量施肥处理比常规模式处理减少34%,有机水稻处理比常规模式处理低67%。稻蟹共生和常规模式处理排水总氮排放量无显著差异,分别为6.15 kg.hm 2和5.89 kg.hm 2;减量施肥处理显著低于常规模式处理,总氮排放量为4.76 kg.hm 2,比常规模式处理低19%;有机水稻处理在各水稻模式中总氮排放量最低,仅为1.93 kg.hm 2,并且显著低于常规模式处理,比常规模式处理低67%。     

基蘖肥与穗肥氮比例对双季稻产量和碳氮比的影响

试验研究了基蘖肥与穗肥氮比例对双季早、晚稻产量,干物质积累量,氮素积累量和碳氮比的影响。结果表明,当总施氮量为N 225 kg/hm2时,基蘖肥与穗肥氮比例7∶3处理的产量最高,其次为6∶4、8∶2处理,均比当地习惯施肥法（10∶0）高产。同时,当基蘖肥占总施氮量60%70%时,双季早、晚稻具有较高的干物质积累量、氮素积累量、氮素当季利用率、氮素农艺效率,群体的碳氮代谢也比较协调。早稻孕穗期叶片可用性糖（可溶性总糖＋淀粉）含量17%18%,碳氮比5055,晚稻孕穗期叶片可用性糖含量19%21%,碳氮比5060,这可能是基蘖肥与穗肥氮比例为7∶3和6∶4时双季水稻高产的生理基础。综合双季早、晚稻产量、氮素利用率及碳氮比值,穗肥施氮量占总施氮量的适宜比例为30%-40%。     

轻简施肥条件下依叶龄运筹蘖、穗氮肥对水稻生长和产量特性的影响

以"沈农265"为试材,在该品种主栽区最适宜施氮量(225 kg hm2)和两种基蘖肥与穗肥施氮比例(8∶2和6∶4)基础上开展大田筒栽试验,轻简3次施肥条件下依叶龄设置25种蘖、穗氮肥运筹模式(蘖肥在源建成期6～10叶逐叶施用,穗肥在库建成期11～15叶逐叶施用)及对照组(不施氮),探索蘖肥时期促蘖、保蘖的最佳施氮叶龄和穗肥时期促花、保花的最佳施氮叶龄,进一步确定最有利于产量提高的蘖肥与穗肥叶龄施氮组合,可望为高产高效施肥模式提供依据。结果表明:高产的穗肥与蘖肥叶龄组合包括8∶2比例下的8叶～11叶期、8叶～12叶期、9叶～12叶期、10叶～12叶期、10叶～14叶期和6∶4比例下的8叶～13叶期、9叶～12叶期、10叶～12叶期、10叶～13叶期,高产的蘖肥叶龄多数在8叶、9叶和10叶,分析证明9叶、10叶为保蘖肥(6叶、7叶为促蘖肥,8叶兼具促保作用),因此,保蘖肥比促蘖肥对沈农265增产作用更大;高产的穗肥叶龄多数在12叶期,分析证明11叶、12叶为促花肥(14叶、15叶为保花肥,13叶兼具促保作用),在12叶期追施穗肥有利于增加每穗分化颖花数和现存颖花数,可见,同为穗肥,两种穗肥效果明显不同,促花肥比保花肥更重要。综上,轻简施肥和等氮量前提下9叶～12叶期和10叶～12叶期组合是较优越的蘖、穗氮肥叶龄运筹模式,说明该地区水稻生产中应注重保蘖肥和促花肥的科学合理施用。     

氮肥运筹模式对双季稻北缘水稻氮素吸收利用及产量的影响

在双季稻北缘地区,以常规品种早籼65和杂交组合香两优68为试验材料,在施氮量150.kg/hm2的条件下,研究了不同氮肥运筹模式对早稻产量及氮素吸收利用特性的影响。结果表明:减少基、蘖肥,提高穗肥比例可增加抽穗成熟期的叶片含氮量,使SPAD值维持较高水平,提高齐穗后的绿叶面积和有效叶面积率,提高群体光合势,有利于促进干物质积累而提高产量和氮素吸收,常规稻和杂交稻均以基∶蘖∶穗=50∶25∶25运筹模式产量最高;前氮后移增施穗肥因能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应,可促进氮素的吸收;氮肥当季利用效率随穗肥比例提高而增加,但氮肥的农学利用率与产量有更好的对应关系。基∶蘖∶穗=50∶25∶25的运筹模式是双季稻北缘地区早稻合理的施肥技术。     

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(NH_4~+-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NH_4~+-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%。     

休闲稻田消解沼液生态效应及其对水稻安全生产影响研究

为研究利用休闲稻田消解沼液生态效应及对后季水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,在浙江省嘉兴市脱潜潴育型水稻土青紫泥田上,进行4年定位田间试验,考察了休闲季灌施不同用量沼液对水稻产量、稻谷、土壤中有害重金属含量差异以及土壤中养分含量的变化,提出休闲稻田沼液消解安全容量。研究结果表明：休闲稻田灌施沼液可有效消解单一水稻轮作制地区沼气工程冬春季产生的沼液,每公顷休闲稻田每年安全消纳沼液3000t,后季水稻可在不施化学氮、钾肥,减半施用磷肥的基础上获得与全化肥处理相近或略高的产量;休闲季灌施沼液对土壤肥力有明显改善作用,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾都明显高于不灌沼液处理,但除土壤速效钾和缓效钾外,各种养分含量年度递增趋势并不明显,没有出现养分过度累积导致的富营养化;与全化肥处理相比,休闲季灌施沼液后土壤及稻谷中有害重金属含量没有明显增加;综合沼液灌溉对产量、土壤质量、稻谷安全品质监测结果,在水稻生产安全、土壤可持续利用的目标下,确定休闲稻田沼液安全消解容量为N1500kg·hm-2。     

沼液施用条件下添加浮萍对稻田氮素流失和Cu、Pb变化的影响

养分流失和重金属积累是沼液还田资源化利用过程中的主要问题。为探讨利用浮萍吸收氮磷、富集重金属的能力调控沼液施用中环境污染问题的可行性,在上海市金山区开展了水稻田间试验,研究沼液施用条件下添加浮萍对稻田氮素流失和Cu、Pb的影响。试验设置4个处理:常规化肥、常规化肥+浮萍、沼液全量替代化肥和沼液全量替代化肥+浮萍,测定并比较了不同处理下稻田田面水氮素浓度变化、径流水氮素流失负荷,土壤、水稻籽粒及秸秆中Cu和Pb含量差异。结果表明:不同处理田面水总氮、铵态氮(NH_4~+-N)浓度变化趋势基本一致,均在每次施肥后第1d达到峰值,此后逐日递减,在施肥后第5d降至峰值的30%以下;硝态氮(NO_3~–-N)浓度峰值滞后3～7 d。稻田中添加浮萍能够显著降低田面水TN含量,沼液全量替代化肥+浮萍处理的TN总径流流失负荷为3.67 kg·hm~(-2),比常规化肥处理显著降低37.2%。沼液全量替代化肥+浮萍处理土壤Cu和Pb含量为22.65mg·kg~(-1)和49.05mg·kg~(-1),与其他处理间无显著差异;但土壤有效态Cu和Pb含量较常规化肥处理显著提高18.6%和17.5%。不同处理水稻秸秆Cu和Pb、籽粒Pb含量无显著差异,但沼液全量替代化肥+浮萍处理水稻籽粒Cu含量较沼液全量替代化肥处理显著减少41.1%。综上,沼液施用条件下添加浮萍可以降低稻田氮素流失,在控制土壤、籽粒和秸秆中重金属Cu和Pb含量增加方面具有一定效果,在短期内可以作为沼液还田模式下水体和土壤污染有效的调控手段。     

沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响

  【目的】  明确沼液替代化肥对稻田土壤有机氮(SON)矿化的影响及其与土壤微生物群落变化的关系。  【方法】  田间试验于2017年在江苏滨海稻田上进行,在总氮投入量225 kg/hm2的前提下,设置4个沼液替代化肥氮比例:0%、33%、66%、100% (即,BS0、BS33、BS66、BS100处理)。试验连续进行3年后(2019年),取土测定了有机氮的矿化特征,分析有机氮中酸解氮、非酸解氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮的含量及细菌组成结构。  【结果】  与BS0处理相比,BS66处理的土壤氮矿化势(N₀)增幅最大,达39.7%。氨基酸态氮和非酸解氮含量沼液施用处理有显著升高(P<0.05),BS66处理的氨基酸态氮较BS0增加了39.2%,BS100处理的非酸解氮含量增加了73.9%。沼液替代化肥提高了土壤Chloroflexi (绿弯菌门)与Actinobacteria (放线菌门)的相对丰度,显著降低了Nitrospirae (硝化螺旋菌门)的相对丰度(P<0.05)。不同细菌属对沼液替代化肥水平的响应差异较大,随着沼液替代化肥比例的上升Subgroup_6_unclassified的相对丰度增加;而Subgroup_17_unclassified的相对丰度则呈下降趋势;KD4-96_unclassified的相对丰度在BS33处理下降低而在BS66处理及BS100处理下升高;沼液替代化肥模式下新增了相对丰度≥1%的细菌属Subgroup_7_unclassified。冗余分析结果显示,土壤N₀与Thermodesulfovibrionia_unclassified呈极显著负相关(P<0.01),非酸解氮与Subgroup_6_unclassified呈显著正相关(P<0.05),而与Betaproteobacteria_unclassified呈显著负相关(P<0.05),氨基酸态氮与Proteobacteria_unclassified、氨基糖态氮与KD4-96_unclassified呈显著正相关(P<0.05),酸解未知态氮和Desulfarculaceae_unclassified呈显著负相关(P<0.05)。  【结论】  沼液替代化肥改变了土壤微生物群落结构,增加了土壤氮库容量,显著提高了土壤氮矿化势,增强了土壤供氮能力。     

沼液化肥全氮配比对土壤微生物及酶活性的影响

通过田间试验,研究了N-P2O5-K2O(120-90-135 kg/hm2)施用量相同的条件下,沼液化肥不同全氮配比(沼液全氮分别占0%、15%、30%、45%和100%)对旱地红壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量、酶(脲酶、脱氢酶)活性和硝化强度的影响。结果表明,随沼液全氮比例的增加,土壤细菌、放线菌、真菌数量均呈倒"U"形增加,且较单施化肥处理(未施沼液)分别提高3.88%~40.78%、1.64%~31.15%、28.21%~79.49%。随着花生生育进程的推进,脲酶活性随沼液全氮比例增加而升高;脱氢酶活性先降低,开花期后升高。沼液全氮45%处理显著提高了花生结荚期和收获期土壤脲酶、脱氢酶活性和硝化强度。利用主成分分析对土壤微生物活性进行综合评价,依据主成分解释总变量和碎石图提取了2个主成分反映原变量的92.13%的信息。第1主成分主要综合了细菌、真菌、放线菌数量、微生物总量和硝化强度的信息;第2主成分主要综合了脲酶、脱氢酶活性的信息。主成分综合得分图直观地显示了等氮磷钾条件下沼液化肥全氮配比对旱地红壤微生物活性的综合影响。具体为BS30BS45BS100BS15NPKCK。因此,等氮磷钾条件下沼液全氮15%~100%处理有利于提高土壤微生物活性,特别是沼液全氮30%处理,同时其花生籽粒产量也达到了最大值(2 875 kg/hm2)。     

干湿交替灌溉下水氮耦合对沸石处理稻田产量和水氮利用的影响

为了明确斜发沸石在干湿交替稻田中的应用潜力,运用离心机法测定不同斜发沸石处理下稻田土壤水分特征曲线,分析了斜发沸石对土壤持水性能的影响;运用自动遮雨棚蒸渗仪进行了灌溉-施氮-沸石的综合水稻栽培试验,明确了斜发沸石和氮肥对干湿交替稻田阳离子交换量、产量、水氮利用率及稻米蛋白质含量的影响及机理。结果表明:稻田土壤基质势在-35~0 k Pa范围内,增施斜发沸石可明显提高土壤持水性能,改善土壤水分状况,在持续淹灌和干湿交替灌溉条件下均能提高水分生产率,且后者更为明显;增施斜发沸石可增强土壤阳离子交换量,从而提高保肥能力和氮肥利用率,尤其是10~15 t/hm2的斜发沸石同105 kg/hm2的氮肥混施可显著提高氮肥农艺利用率和稻米蛋白质含量;增施斜发沸石可增产4.7%~16.8%,且可优化水肥耦合,避免在高氮水平下干湿交替灌溉增产效果低于持续淹灌的现象。与常规施氮的淹灌稻田相比,干湿交替灌溉稻田施用10 t/hm2斜发沸石和105 kg/hm2的氮肥,可减少27.8%的耗水量和33.3%的施氮量,增产10.6%,进而显著提高氮肥利用效率(89.2%)和水分生产率(52.5%),且这些正效应至少可持续2年。     

沼液处理对土壤微生物性状及西瓜枯萎病发生的影响

采用室内盆栽模拟的方法,研究了沼液保湿和淹水处理对马肝土和潮土微生物性状的影响以及对西瓜枯萎病的防效。结果表明,沼液处理土壤21 d对西瓜枯萎病的防效和病原菌的消减效果较好。两种土壤中,铵强化沼液淹水处理西瓜枯萎病发病率均最低。沼液保湿处理发病率平均比对照降低15%。马肝土中,铵强化沼液淹水处理尖孢镰刀菌数量最少;潮土中秸秆沼液淹水处理对病原菌数量的消减效果最好。沼液处理提高了土壤可溶性有机碳、氮含量以及荧光素二乙酸酯酶活性,其中沼液淹水处理提高幅度更大。对各处理Biolog-ECO板孔平均颜色变化的主成分分析表明,沼液淹水处理、沼液保湿处理的微生物群落结构与水保湿对照处理有明显差异。沼液淹水和铵强化沼液淹水处理能提高土壤微生物功能多样性指数,秸秆沼液淹水处理则显著降低土壤微生物功能多样性指数。     

基于土壤微环境分层的平原水稻灌区磷污染模型

灌溉农田产生的非点源磷是造成水体富营养化的主要原因之一，但是目前国内外的磷污染模型对于平原灌区灌溉和排水管理下的水分运动过程和氧化还原条件下的磷转化过程的定量表征还比较欠缺。该研究构建了适用于平原水稻灌区水分运动和磷转化迁移的机理性磷污染模型，模型根据稻田水量平衡和沟道运动波方程模拟灌区产汇流，采用考虑土壤微环境分层的磷转化模型和对流扩散方程模拟灌区产汇污。模型中将耕作层分为有氧层和无氧层，定量表征了由于水田干湿交替导致的土壤分层溶解氧变化和磷的转化过程。为了验证模型的可靠性，利用黑龙江省和平灌区2018年试验田实测田间土壤水、积水及排水和2条支沟实测排水的水量和水质数据对模型进行了率定和验证。验证结果显示试验田、一排和七排排水的径流流量、磷浓度的模拟结果与实测结果都吻合较好。模拟排水流量的Nash-Sutcliffe效率系数（NSE）和决定系数（R2）分别大于0.820和0.815；模拟总磷浓度的NSE和R2分别大于0.811和0.821；考虑土壤微环境分层后得到的土壤可溶磷垂向分布结果比不考虑分层时与原位实测结果更接近。该磷污染模型被用于模拟和平水稻灌区的非点源磷污染。灌区磷污染浓度过程统计结果显示，2018年水稻生育期内通过排水和渗漏流失的磷为1.88 kg/hm2，约占施肥和灌溉磷输入的5.7%。其中分蘖期和拔节孕穗期径流磷输出负荷最大，分别为0.85和0.60 kg/hm2；泡田期和分蘖期渗漏输出负荷最大，分别为0.11和0.16 kg/hm2。灌区一排和四排由于控制面积大，输出磷污染物总量大于其他排水沟。该研究所构建的磷污染模型包含稻田灌溉和排水过程的水分运动及稻田干湿交替引起的氧化还原变化条件下的磷转化和运移，可为平原灌区水肥运筹管理下的磷运移模拟提供更准确的方法。