川中丘陵区典型小流域农田生态系统氮素收支探析

对川中丘陵区典型小流域农田生态系统N素收支分析表明,紫色土丘陵区农田N肥施用量较大,旱地、水田N肥年施用量分别为363.5kg/hm2和161.8kg/hm2,化肥N占小流域农田N素投入的76.65%。除作物收获外,小流域农田生态系统N素年损失量为129.67kg/hm2,且以气态损失为主,旱地农田通过径流、淋洗和泥沙等途径损失的N素年均44.34kg/hm2。小流域农田生态系统N素年均盈余66.8kg/hm2,农田N素盈余加剧了N素损失,并已造成小流域农业非点源N污染。     

我国耕地土壤养分变化与肥料投入状况

根据全国耕地地力监测点 10余年监测结果 ,分析了我国耕地土壤养分变化与肥料投入状况。结果表明 ,有机肥投入量有逐渐减低的趋势 ,而化肥投入量稳中有升 ;常规施肥区土壤有机质、速效氮、速效钾年度间基本稳定 ,而速效磷稳中有升 ;空白区土壤有机质、速效氮基本稳定 ,速效磷、速效钾有下降趋势。养分收支平衡分析表明 ,氮磷盈余、钾亏缺。氮盈余量北方旱地、南方旱地和水田随年度稳中有升 ,而北方水田逐渐下降 ;磷盈余均稳中有升 ;钾亏缺南方水田在缓解 ,而其他农田在逐渐加大     

湖北潮土区不同轮作制度下土壤养分平衡状况与评价

通过连续5年定点调查和取样分析,研究了湖北省2个潮土区域农田土壤养分平衡状况,并用允许养分平衡盈亏率进行了评价.结果表明:①在几种主要轮作制中,所有作物的K肥施用量及施用比例均明显比N肥低,但几乎所有作物的K素吸收量均明显高于N素吸收量,早、晚稻吸收P、K的比例明显高于其它作物.②不同轮作制中土壤养分平衡状况表现为N素有不同程度的盈余、P素基本平衡、K素总是亏缺的,且水田K素亏缺量明显高于早地.在此基础上,作者提出"减N稳P增K"和以一个轮作周期为单位进行统筹施肥的养分平衡调控措施,以实现作物生产的高产稳产和土壤养分平衡的良性循环.     

苏南地区农田养分循环特征及平衡调控途径

从宏观计算和田间模拟试验两方面分析了江苏南部农田养分循环和平衡特征的变化趋势，农田养分投入结构由有机养分为主转向以无机养分为主，农田养分内循环变弱，农田养分平衡N素由亏损转为过剩，P由亏损转为持衡，但K素亏缺愈加严重。指出增加P、K肥投入，适当控制N肥投入，在机械化条件下增加有机肥的投入是合理调控该地区农田养分平衡的重要途径。     

基于GIS技术的中国农田钾素养分收支平衡研究

基于农田养分收支平衡模型、农业经济统计数据,结合GIS 技术,研究了2000年我国农田K素的平衡特征,并利用GIS技术对研究结果进行了空间表达与分析.主要结论有:①我国农田 K 素投入总量为1.068 × 107 t,农田 K 素总支出为1.458 × 107 t,农田 K 素处于亏缺状态,亏缺量为3.90 × 106 t,平均单位耕地 K 素亏缺 40 kg/hm2;②在县域层面上,农田 K 素处于亏缺的县域单元数占全部县域单元数的 77.39%,我国绝大多数的县域单元农田 K 素处于亏缺状态;③我国农田 K 素输入中化肥 K 素投入4.77 × 106 t,有机肥 K 素投入总量为4.98 × 106 t;④在全国层面上,由人畜禽粪尿提供的 K 占全部有机 K 肥总投入的比例为48.98%,由秸秆提供的 K占全部有机肥 K 素投入总量的比例为51.02%;⑤全国农田 K 素支出总量中 K 素生物产出总量为1.335 ×107 t,占农田 K 素总支出的比重为 91.56%.     

环洞庭湖丘岗地区水资源平衡及其管理

对环洞庭湖丘岗生态系统水环境要素的定位观测和小流域水平衡监测研究表明 :环洞庭湖丘岗地区水资源总量丰沛 ,可利用的集雨水量为现今农业用地最大灌溉水需求量的 2 .4 1倍 ,可维持生态系统的水量平衡。但由于雨水的季节性配置差异 ,系统水分有季节性富余与亏缺 ,一般年份 3月中旬至 7月上旬水富余 3 11.3 mm ;8月上旬至 9月下旬水亏缺 13 4 .7mm。天然降水大约 76%产生派生资源参与系统水分循环 ,其余部分主要以径流形式溢泄入下游水域。这一过程使该地区每年流失或向洞庭湖水域输送水 1.3 1× 10 1 0 m3、泥沙 1.64× 10 4 m3、养分 ( N,P,K)0 .89× 10 4 t。该地区土类多属红壤 ,持水能力强 ,但有效含水量低 ,凸现出涝渍、湿害和干旱双重农业水问题。本地区水平衡管理应注重两个方面 ,一是加强集雨水利工程建设 ;二是合理构建坡地农林复合生态系统。     

长期不同施肥措施下红壤稻田的养分循环与平衡

红壤丘陵地区荒地或旱地开垦为水田不仅可以治理土壤侵蚀,而且能增加土壤肥力,提高农田生产力.本文分析了长期不同施肥措施下垦自红壤荒地的稻田 2004-2007 年的养分循环和平衡特征及变化.结果表明:不同垦殖年限施肥措施对水稻产量的影响基本不变,都是 NPK+有机质循环 (8589 kg/hm2) ＞ NPK (7804 kg/hm2) ＞ N+有机质循环 (6626 kg/hm2) ＞有机质循环 (4525 kg/hm2) ＞无肥区 (2707 kg/hm2),且随着垦殖年限增加,不同施肥措施间产量差异有增大趋势.P 是中低肥力红壤稻田的主要限制因子,不施 P 肥对早稻产量的影响高于晚稻.有机物循环可以提高系统养分的再循环率,循环及循环配施化肥处理的养分都有盈余,单施化肥则会导致养分亏缺.高产稻田生态系统 N 素输入主要依靠化学 N 肥,有机肥是重要的 P 素资源,秸秆还田对于稻田 K 平衡有重要作用.     

农田土壤养分平衡状况及其评价的试点研究

本文研究了黄淮海平原二个主要农业自然经济类型区定位监测点的农田土壤养分收支平衡状况,并用养分允许平衡盈亏率进行评价.玉田县和陵县试区,N盈余分别平均为82.7～107.1、32.0～184.2 kg/hm2.a,可能会造成N素的大量损失和引起较严重的环境污染;P2O5盈余分别平均为21.1～22.9、74.3～77.5 kg/hm2.a,玉田县试区磷肥的施用基本合理,而陵县试区磷肥未得到合理高效利用;K2O亏缺分别平均为54.2～78.5、183.3～216.7 kg/hm2.a.     

湖北江汉平原农田生态系统锌素的平衡分析

湖北江汉平原农田生态系统麦-稻、稻-稻、油菜-大豆、油菜-花生、小麦-芝麻、小麦-棉花、青椒-大白菜、萝卜-茄子等8种种植模式农田Zn素的循环研究表明,土壤Zn的输入途径和输入量顺序菜田和水田为有机肥>降雨>归还>灌溉>种子(种苗),旱地为降雨>有机肥>归还>灌溉>种子(种苗),输出途径作物收获占96％～97.6％,平均96.7％,农田Zn流失和淋溶损失相对较少。该区域菜田Zn素盈余较多,稻田一盈一亏,旱田施有机肥和施Zn肥处理Zn有盈余,不施Zn肥和有机肥2种模式出现亏缺。     

高矿化度油田废水污染农田现状调查与评价

江汉油田采油井在钻矿和采油时有少量高矿化度废水与石油洒落地面,导致土壤污染,造成农作物减产。对湖北省潜江县周矾农场不同污染程度的旱地农田和水田污染现状及污染物在土壤中的迁移状况进行了调查研究,结果表明,污染农田土壤的主要污染物是氯化物、盐类,其次为石油和Cd。氯化物、盐类污染水田耕层含量高于底层,旱地农田则反之。受污染的土壤肥力下降。     

黄土丘陵区梯田果园土壤水分特征

在干旱半干旱地区,土壤水分是影响作物生长和植被恢复的重要生态因子。采用土钻法对黄土丘陵区纸坊沟流域坡耕地、 梯田和梯田果园20032010年雨季前后的土壤水分状况进行了连续测定,旨在明确梯田种植果树后对土壤水分的长期动态效应,为黄土丘陵区梯田果园的可持续发展提供指导意义。结果表明, 坡改梯措施可明显减小0300 cm土层土壤储水量增量的年际变异,提高土壤含水量,减小土壤储水亏缺度,增大降雨对100300 cm土层土壤储水亏缺补偿度;梯田果园化后0300 cm土层土壤储水量增量的年际变异呈现较大幅度的波动, 200 cm以下土壤含水量明显减小,土壤储水亏缺度增大,土壤储水亏缺补偿度由20% 降为－10%。由此可见,梯田的蓄水保水量不足以供给果树的蒸腾耗水量,梯田果园化后将导致土壤水分的持续减少,可能导致土壤干层的形成。     

保护性耕作下农田表土有机碳含量变化特征分析——基于中国农业生态系统长期试验资料

本文收集整理1979--2008年有关中国保护性耕作的长期试验文献,整合分析了长期保护性耕作下中国农田表土有机碳的变化特征。采用的48篇有效文献涉及18个省（区、市）的59个长期试验点,涵盖12种土类。总样本88个（其中早地51个,水田37个）。结果表明,保护性耕作处理下旱地和水田表土有机碳年变化分别介于一0．30～0．75g·kg^-1·a^-1和-0．20～2．71g·kg^-1·a^-1,平均增幅分别达0．21g·kg^-1·a^-1和0．51g·kg^-1·a^-1。可见长期保护性耕作下,农田表土有机碳含量总体呈上升趋势,水田下增长高于旱地。和少免耕相比,秸秆还田更有利于促进表土有机碳的积累。统计分析还表明,结合秸秆还田的综合保护性耕作措施可以使水田和早地的有效固碳期限分别持续27a和23a,水田在保持较高固碳速率的同时,延长了有效固碳年限。耕地表土有机碳含量在保护性耕作下特别是秸秆还田可以较大幅度地提高,实行保护性耕作可以具有农业稳产与土壤固碳的双重意义。     

稻田反硝化速率测定方法研究进展

反硝化作用是淹水稻田肥料氮损失的主要途径之一。采用合适的反硝化测定方法是开展稻田反硝化作用研究的前提。然而，由于反硝化过程主要产物N₂的大气背景值较高，以及反硝化作用具有高度时空异质性，淹水稻田反硝化作用损失氮量难以准确量化一直是阻碍科学评价稻田气态氮损失的关键难题。本文综述了研究稻田反硝化作用的4种方法（乙炔抑制法、¹⁵N同位素示踪法、密闭培养-氦气环境法和N₂/Ar比值-膜进样质谱法），分析了这些方法各自的优缺点和适用性，并提出了稻田反硝化研究的参考建议，以期推动稻田反硝化的研究。     

中国农田表土有机碳含量变化探讨——基于中文期刊网论文资料的统计分析

检索获取了中国期刊网收录的1980-2009年间土壤研究文献,提取了其中研究样品的有机质含量信息并形成数据库,统计评价了我国农田表土有机碳含量变化情况。结果表明：1985年以前文献土壤样品有机碳含量平均为（12．88±7．86）g·kg^-1,1985—1992年则为（11．26±6．30）g·kg^-1,1993-2002年为（11．67±5．11）g·kg^-1,而2003-2009年为（11.72±7．15）g·kg^-1;显示,1985年以来农田表土有机碳含量呈现总体上升趋势,支持了我们对土壤监测资料的分析结果。土地利用方式显著影响土壤样品的有机碳含量水平,水田总是高于旱地（P〈0．05）,不随时间变化而改变;旱地土壤样品的有机碳含量以1985年前为最高,而水田样品2003-2009年期间含量高于1985年前水平。同时分析表明,旱地农田表土有机碳含量区域差异明显,近30年来,旱地农田表土有机碳含量在华北、华东、西北增加显著（P〈0．05）;而在东北显著降低（P〈0．05）;华南、西南有机碳含量变化不明显（P〉0．05）。这些结果支持了已有的土壤监测资料和调查资料研究中中国土壤固碳趋势及其地理区域分异的认识。     

中国农田N2O排放通量原位观测研究的汇总分析

通过对已有文献资料的调研和整理,分析了1990--2008年间有关中国农田N2O排放通量田间原位观测的分布特征。结果表明,1990--2008年间中国农田N2O排放通量原位观测研究呈不断发展趋势,2002年后进入快速增加期。通量原位观测位点的空间分布不平衡,主要集中在长江中下游、华北和西南地区,东北、西北、华南地区观测位点较少;农田N2O排放通量原位观测在作物类型间差异明显,对稻田的研究占到数据组总数的36％,其次为小麦和玉米田,分别占24％和21％,紫云英田仅为0．2％。针对农田N2O排放通量原位观测研究的现状,建议今后需进一步关注西北和东北典型农田生态系统N2O排放观测研究;在测定大宗作物系统N2O排放的基础上,重点加强典型菜地N2O通量的原位观测;强调温室气体CO2、CH4和N2O的同步观测与同位素示踪等技术相结合,以寻求农业增产、增效与温室气体减排的系统机制与实现途径。     

Influence of redox conditions and rice straw incorporation on nitrogen availability in fertilized paddy soils

Biology and Fertility of Soils - Temporal nitrogen (N) availability in fertilized rice paddies is the result of a balance of processes, mainly the gross rates of N mineralization, microbial and...     

Estimating rice paddy areas in China using multi-temporal cloud-free normalized difference vegetation index (NDVI) imagery based on change detection

The spatial pattern of rice paddies is an essential parameter used for studies of greenhouse gas emissions, agricultural resource management, and environmental monitoring. On large spatial scales, previous studies have usually mapped rice paddies using a single vegetation index product based on a traditional classification method, or a combined analysis of various vegetation and water indices derived from the moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) satellite data. However, different indices increase the computational cost and constrain the satellite data sources, and traditional classification methods (e.g., maximum likelihood classification) may be time-consuming and difficult to carry out over a large area like China. In this study, we designed an auto-thresholding and single vegetation index (normalized difference vegetation index (NDVI))-based procedure to estimate the spatial distribution of rice paddies in China. The MOD09Q1 product, which was available at MODIS''s highest spatial resolution (250 m), was taken as the input source. An auto-threshold function was also introduced into the change detection process to distinguish rice paddies from other croplands. Our MODIS-derived maps were validated with ground surveys and then compared with China national statistical data of rice paddy areas. The results indicated that the best classification result was achieved for plain regions, and that the accuracy declined for hilly regions, where the complex landscape could lead to an underestimation of the rice paddy area. A comparison between the modeled results and other analyses using 500-m MODIS data suggests that rice paddies may be identified routinely using a single vegetation index with finer resolution on large spatial scales.     

蒸发比法能量强制闭合及其对稻田蒸散量估算精度的影响

为探求节水灌溉稻田蒸发比(潜热通量与有效能量的比值,EF)变化特征及能量平衡闭合情况对稻田蒸散量测算的影响,该研究采用涡度相关系统,监测了2014-2016年节水灌溉稻田湍流通量过程,分析了稻田蒸发比的不同时间尺度的变化特征,对比了能量强制闭合前后湍流通量的比例与过程变化。结果表明,节水灌溉稻田EF与旱作物不同,小时尺度EF先减小后增加,在10:00-12:00时段的数值最为稳定。水稻全生育期EF均在0.7～1.0之间变化,均值约0.93,潜热蒸散是稻田主要的能量消耗项。能量强制闭合修正后湍流通量明显增加,日峰值差异最大,昼夜交替时,稻田能量平衡处于过闭合状态;能量强制闭合后不同时间尺度上的蒸散量都明显增加,能量强制闭合是涡度相关法准确计算蒸散量的前提。研究结果可为稻田蒸散量准确测算与蒸散模型扩展研究提供重要的数据支撑与方法。     

环渤海低平原农田生态系统养分循环与平衡研究

了解农田养分输入、输出和平衡状况,以及土壤肥力现状与变化特征,对实现养分资源优化管理、地力的持续提升、肥料利用率提高和农业可持续发展具有重要意义。基于1985年、2000年和2014年河北省南皮县国民经济统计资料,分析了从1985年到2014年县域农田生态系统养分循环与平衡状况;利用1981年第2次土壤普查和2015年实测南皮县域土壤耕层养分含量数据,探讨了耕层土壤养分变化及空间分布格局特征。结果表明,1985—2014年南皮县农田养分输入输出均呈持续上升趋势, NPK养分输入由10701 t增加至23386 t,年递增率2.33%; NPK养分来源结构略有不同, NP来源以化肥为主,其次是人畜粪尿和作物秸秆有机肥源;而K素来源主要是有机肥源。农田养分输出以作物吸收为主,占养分总输出的80%以上, NPK总输出由1985年的9093 t增加到2014年的18846 t,年均增速2.17%。从养分表观平衡的角度看,从1985年到2014年NP始终有大量盈余, P素盈余大于N素, N和P表观平衡率分别为16.8%~34.2%和26.9%~65.5%;若考虑有机氮的有效性问题,1985—2000—2014年3个时段有效氮盈亏率依次为18.1%、6.5%和-7.8%,有效氮平衡由盈余转向亏缺;而K素经历了由赤字逐渐向盈余的转变过程,由1985年的-33.5%赤字发展至2014年的33.6%盈余。受农田养分平衡状况的影响,南皮县土壤有机质、全氮、有效磷发生了显著变化,1981—2015年有机质由8.62 g·kg-1增至14.0 g·kg-1,增幅62.4%;全氮由0.542 g·kg-1增至0.908 g·kg-1,增幅67.5%;有效磷由2.0 mg·kg-1增加到20.8 mg·kg-1,增加了9.4倍。而碱解氮和有效钾变化不明显,分别由70.5 mg·kg-1和141 mg·kg-1增加到71.8 mg·kg-1和147 mg·kg-1,相对增幅仅为1.8%和4.2%。建议今后南皮县在农业生产中大力推广科学施肥技术,重视有机肥和化肥配施,推广秸秆还田,通过改进施肥方法提高肥料利用效率;养分管理中应提倡“稳氮、控磷、补钾”的施肥对策,避免过多的盈余养分进入环境。     

基于DNDC模型的环渤海典型小流域农田氮素淋失潜力估算

为了定量评价流域尺度氮素污染的可能性并探明氮素污染的主要来源,以期指导农业生产实际保护农田生态环境,该文主要运用农业生态系统生物地球化学模型(DNDC)模拟的方法,以环渤海典型小流域——小清河流域为例,在GIS流域数据库支持下对该流域氮素淋失潜力进行了估算。研究结果表明,2006年小清河流域年均氮淋失负荷范围为10.44×103～36.86×103t,平均为23.65×103t。以当年氮肥投入总量222.2×103t计算,该流域平均氮素流失量占氮肥投入的10.6%。不同地区氮素淋失空间分布差别较大,与氮肥施用量的空间分布规律大体一致。其中,44%和27%的地区氮素潜在淋失量分别集中在20～40和>40～80kg/hm2,这些地区主要分布在小清河两侧沿岸及寿光市大部分地区,给流域水环境造成了较大影响。研究结果显示流域氮淋失存在较大的空间区域差异,根据不同地区的实际情况进行水氮管理,减少氮素的无效丢失十分必要。