冬季作物-双季稻轮作模式资源利用效率及经济效益比较研究

湖南省是长江中游双季稻主产区,冬季作物-双季稻轮作模式是该区重要的三熟种植制度。为优化种植模式、促进资源高效利用及农民增收,开展了13年的长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析比较冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻5种轮作模式的光热资源利用效率、NPK养分资源利用效率及经济效益。结果表明:马铃薯-双季稻模式年总光能利用率显著高于其他模式;马铃薯-双季稻模式轮作周年光能生产效率比黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻模式分别显著提高了0.16、0.18、0.21 g·MJ-1(P0.05),轮作周年积温生产效率比黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻模式分别显著提高了1.24、1.36、1.52 kg·hm-2·℃-1·d-1(P0.05)。各模式轮作周年P养分干物质生产效率差异不显著(P0.05);各轮作模式周年N养分干物质生产效率大小依次为马铃薯-双季稻(73.23)冬闲-双季稻(69.84)油菜-双季稻(68.30)黑麦草-双季稻(65.47)紫云英-双季稻(60.99);各轮作模式周年K养分干物质生产效率大小依次为紫云英-双季稻(70.63)冬闲-双季稻(66.10)油菜-双季稻(57.58)黑麦草-双季稻(56.37)马铃薯-双季稻(47.91)。各轮作模式的早、晚稻NPK偏生产力差异不显著(P0.05),晚稻NPK收获指数差异显著(P0.05)。各轮作模式经济效益大小依次为马铃薯-双季稻油菜-双季稻黑麦草-双季稻紫云英-双季稻冬闲-双季稻。马铃薯-双季稻模式为高投入高产出型,黑麦草-双季稻和油菜-双季稻模式为低投入中产出型,紫云英-双季稻模式为低投入低产出型。综合来看,马铃薯-双季稻模式适合在湖南双季稻区推广应用。     

水氮对新疆南部麦后复种饲料油菜产量和品质的影响

采用完全随机区组田间试验研究了水氮对麦后复种饲料油菜产量及品质的影响,运用模糊相似优先比法分析了不同水氮处理下油菜产量及其4个典型饲料品质指标的变化特征。试验设置灌溉定额和施氮量2个因素：灌溉定额设置3 000 m³·hm^-2（低水）、4 500 m³·hm^-2（中水）和6 000 m³·hm^-2（高水）3个水平;施氮量设置140.6 kg（N）·hm^-2（低氮）、187.5 kg（N）·hm^-2（中氮）和234.4 kg（N）·hm^-2（高氮）3个水平。研究结果表明：适宜的水氮供应对饲料油菜单株鲜重、干重、产量、品质有显著的互作优势,水氮供应量过量或者不足,互作优势减弱。相同灌溉定额下饲料油菜单株鲜重、干重和产量随着施氮量的增加而提高;相同施氮条件下,随着灌水量的增加单株鲜重、干重和产量逐渐提高;提高灌溉定额的增产效应优于增氮,高水+中氮处理较低水+低氮处理产量提高86.90%。施氮量和水氮互作显著影响饲料油菜品质,中水中氮处理粗蛋白含量较高水高氮处理提高36.91%。中水低氮处理中性洗涤纤维含量最低,为32.66%,显著低于高水高氮处理;而高水低氮处理酸性洗涤纤维含量最低,为24.74%,较高水高氮处理低16.49%。高水高氮处理的粗脂肪含量最高（1.45%）。综合考虑产量与品质,新疆南部地区饲料油菜适宜的水氮措施为中水高氮[6 000 m³·hm^-2,187.5 kg（N）·hm^-2]。     

安徽省沿江地区双季稻光热资源利用效率变化特征及对气象产量的影响

为进一步了解安徽省沿江地区双季稻光温资源利用效率的变化特征及光温资源变化对双季稻气象产量的影响,以安徽省沿江地区19个市县气象观测站1961—2017年逐日日平均气温、日照时数及7个双季稻主产市县1961—2006年早稻和晚稻产量为基础,采用线性趋势、M-K突变检验、相关分析、回归分析等方法,分析了早稻、晚稻、双季稻生长季光热资源和利用效率变化特征及光热资源变化对气象产量的影响。结果表明,1961—2017年安徽省沿江地区早稻、晚稻和双季稻生长季太阳总辐射呈极显著下降趋势（P<0.01）,平均每10 a降幅分别为30.5 MJ·m^-2、69.8 MJ·m^-2和86.6 MJ·m^-2;≥10℃积温呈显著增加趋势,平均每10 a增幅分别为39.1℃·d、24.4℃·d和14.7℃·d。早稻、晚稻、双季稻光能和热量利用效率均呈显著增加趋势（P<0.01）,其中光能利用效率增幅分别为0.040%·（10a）^-1、0.103%·（10a）^-1和0.083%·（10a）^-1,热量利用效率平均每10 a增幅分别为0.141 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2、0.39 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2和0.315 kg·℃^-1·d^-1·hm^-2;早稻、晚稻和双季稻光热资源利用效率显著增加主要源于其产量的大幅提升。太阳总辐射、≥10℃积温与早稻气象产量分别呈极显著（P<0.01）、显著（P<0.05）正相关;晚稻气象产量与太阳总辐射呈显著（P<0.05）正相关,但与≥10℃积温相关性不显著（P>0.05）。太阳总辐射是影响早稻和晚稻气象产量的主要因子,≥10℃积温为次要因子;光热资源变化对早稻气象产量的影响较晚稻更为明显。在太阳总辐射减少、≥10℃积温增加趋势下,可通过选择光合效率高的品种,并采用薄膜育秧或温室育秧方式,增加早稻生长季积温,适当延长晚稻生育期等途径,提高安徽省沿江地区双季稻光热资源利用效率,实现水稻周年产量的高产稳产。     

南方稻区绿肥生态服务功能及生态价值评估研究

为探究我国南方稻区绿肥种植的生态服务价值,本文以我国南方稻区农田引入绿肥紫云英为例,界定了稻田种植紫云英的生态服务功能,并运用实际市场法、替代市场法和虚拟市场法等研究方法,构建了绿肥生态价值评估的理论模型,核算了绿肥的生态服务价值,得到了以下研究结论：1）南方稻区绿肥生态服务功能主要涉及调节和支持两类,调节服务包括气体调节、水分涵养和土壤保持3种功能,支持服务则包括土壤有机质累积和土壤营养物质循环两种功能;对应地,南方稻区农田轮作冬绿肥紫云英的生态价值也被界定为以上5种。2）南方稻区冬闲田种植紫云英在一个轮作周期中能够产生1.125万元·hm^-2的生态价值,其中,气体调节价值最大,为0.380万元·hm^-2,其次是土壤有机质累积价值,为0.279万元·hm^-2,营养物质循环价值和土壤保持价值分别为0.204万元·hm^-2和0.214万元·hm^-2,土壤水分涵养价值最小,为0.048万元·hm^-2。3）南方稻区绿肥种植投入成本为0.173万元·hm^-2,绿肥种植所产生的生态价值是种植投入成本的6.5倍。研究表明农田冬种绿肥紫云英的生态服务价值是客观存在的。该研究为南方稻区绿肥引入冬闲田后生态价值的评估提供了较为科学的研究方法和基础参数,同时,也为未来政府制定绿肥种植的生态补偿机制提供了理论依据。     

丹江上游商洛市畜禽粪便排放量与耕地污染负荷分析

南水北调中线上游水源地保护与水质持续安全一直是研究的重点之一。商洛市辖商州区、丹凤县和商南县被规划为丹江流域上游“水源地安全保护区”。掌握该地区畜牧养殖业发展情况、估算畜禽粪便的排放量、分析该地区常用耕地对畜禽粪便及其污染物的消纳能力、评估畜禽粪便可能造成的污染风险等是科学管控畜牧养殖业和有效实施水源地保护的基础性研究。目前,该地区尚无这些方面具体的成果和资料。本研究采用畜禽粪便排泄系数方法,估算了丹江上游流域自上游至下游的商洛市辖商州区、丹凤县、商南县2014—2016年各类畜禽粪便排放量,依据3区县的常年耕地面积分析了畜禽粪便猪粪当量耕地负荷,确定了当前商洛地区畜禽粪便猪粪当量最大适宜耕地负荷标准,并评估了3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险。结果表明：1）商州区、丹凤县和商南县年度平均畜禽粪便排放量猪粪当量分别为5.732×10⁵ t·a^-1、9.321×10⁵ t·a^-1和1.274×10⁶ t·a^-1;其中猪与禽的粪便占到总粪便排放量的68.06%。2）3区县畜禽粪便排放量猪粪当量耕地负荷依次为27.04 t·hm^-2·a^-1、76.72 t·hm^-2·a^-1和90.10 t·hm^-2·a^-1。3）商洛市畜禽粪便排放量猪粪当量最大适宜耕地负荷标准为61.22 t·hm^-2·a^-1。4）3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险警报级别分别是：商州区为Ⅱ级,稍有污染风险;丹凤县和商南县均为Ⅳ级,有较严重的污染风险。5）商州区、丹凤县和商南县的总氮平均耕地负荷分别为159 kg·hm^-2·a^-1、450 kg·hm^-2·a^-1和530 kg·hm^-2·a^-1,总磷平均耕地负荷分别是51 kg·hm^-2·a^-1、179kg·hm^-2·a^-1和199 kg·hm^-2·a^-1,生化需氧量平均耕地负荷分别为716 kg·hm^-2·a^-1、2 275 kg·hm^-2·a^-1和2 595kg·hm^-2·a^-1,化学需氧量平均耕地负荷分别为768 kg·hm^-2·a^-1、2 345 kg·hm^-2·a^-1和2 667 kg·hm^-2·a^-1,NH₃-N平均耕地负荷分别为65 kg·hm^-2·a^-1、201 kg·hm^-2·a^-1和232 kg·hm^-2·a^-1。总之,商洛市商州区、丹凤县和商南县的畜禽养殖总量大,养殖结构不合理;商洛市常用耕地面积相对较少,畜禽粪便的耕地负荷及其污染物负荷均较大,且形成自上游到下游急剧增加的态势;商洛市超量污染物排放会造成氮素和磷素等成分的淋溶和流失,对于南水北调水源地的水质安全构成较大的潜在威胁。     

华北平原氮肥周年深施对冬小麦-夏玉米轮作体系土壤氨挥发的影响

氮肥深施能有效减少土壤氨挥发，然而目前国内外关于小麦-玉米轮作体系氮肥深施缺乏周年系统性研究。本试验于2018年10月—2019年10月在中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米轮作农田进行，利用动态箱法研究不同深施模式氨挥发损失率、氨挥发特征，旨在探讨冬小麦-夏玉米轮作体系下土壤氨排放对氮肥深施的响应，为减少农业源氨排放和优化农田施肥提供理论依据。试验设置5个处理：不施肥（CK）、常规肥料表施（T₁）、缓释肥表施（T₂）、缓释肥基追肥分层深施（T₃）、缓释肥一次性分层深施（T₄）。结果表明：氨挥发主要发生在玉米追肥季，占全年氨挥发量的84.84%；T₁、T₂、T₃和T₄处理的周年氨挥发累积量分别为22.75 kg·hm^-2、6.17 kg·hm^-2、2.25 kg·hm^-2和0.55 kg·hm^-2，分别占总施肥量的4.86%、1.32%、0.48%和0.13%。与常规肥料表施（T₁）相比，缓释肥处理（T₂、T₃和T₄）分别降低72.88%、90.11%和97.32%的氨挥发损失；一次性深施处理（T₄）能避开土壤氨高挥发期，周年氨挥发累积量与不施肥处理（0.43 kg·hm^-2）没有显著差异，且显著低于表施处理。CK、T₁、T₂、T₃和T₄全年产量分别为8.31 t·hm^-2、13.20 t·hm^-2、12.66 t·hm^-2、14.42 t·hm^-2和14.22 t·hm^-2；与常规肥料表施（T₁）相比，缓释肥深施（T₃和T₄）均可提高作物产量，分别增产9.25%和7.75%。而缓释肥表施（T₂）产量略有降低。综合考虑土壤氨排放和作物产量，缓释肥表施（T₂）可以显著降低土壤氨挥发，但是作物产量不稳定；而氮肥深施（T₃、T₄）能在保证作物高产的基础上显著降低土壤氨排放，是一种高效、简便、环境友好的施肥方式。     

华北山前平原农田生态系统氮通量与调控

针对华北太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田, 研究农田常规施肥[400 kg(N)·hm^-2·a^-1]条件下作物氮素吸收与损失通量过程, 并根据各氮素输出通量特征开展管理调控。研究结果表明, 全年小麦-玉米轮作农田系统氮输入总量为561~580 kg(N)·hm^-2, 输出量468~494 kg(N)·hm^-2, 两季作物总盈余86~93 kg(N)·hm^-2, 其中有机氮为24~36 kg·hm^-2。氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失是该区域农田氮素损失的主要途径, 是氮肥利用率低的重要原因。平均每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为60 kg(N)·hm^-2, NO₃^--N 淋溶损失量为47~84kg(N)·hm^-2, 两者占施肥总量的30%。每年因硝化-反硝化过程造成的肥料损失很小, 仅为5.0~8.7 kg(N)·hm^-2。通过施肥后适时灌水、合理调控灌水时间与用量, 以及利用秸秆还田与肥料混合施用等管理措施可改善氮素的迁移和转化规律, 有效减少氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失, 并结合缓/控释肥与精准施肥技术, 充分利用土壤本身矿质氮素, 可有效提高养分利用效率和作物产量, 改善农田生态环境与促进农业持续和谐发展。     

有机物料还田对冬小麦农田土壤温室气体排放影响的研究

探讨有机物料还田对冬小麦田温室气体排放特性的影响,对提高经济效应和环境效应有积极意义。本研究应用静态箱-气相色谱法对秸秆还田（J）、秸秆还田+牛粪（JF）和秸秆还田+菌渣（JZ）3种有机物料还田下分别施氮肥243 kg （N）·hm^-2（减氮10%,N1）、216 kg （N）·hm^-2（减氮20%,N2）对冬小麦农田N₂O、CO₂和CH₄的排放通量进行监测,探讨了不同施肥措施对麦田温室气体累积排放量、增温潜势的影响。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、施肥量和灌溉量,测定产量,地上部生物量,估算农田碳截留。结果表明,冬小麦农田土壤N₂O和CO₂是排放源,是CH₄的吸收汇,氮肥施入、灌溉以及强降水促进了土壤N₂O和CO₂的生成,却弱化了CH₄作为大气吸收汇的特征。牛粪+秸秆（JF）处理N₂O和CO₂排放总量最高,分别为3.5 kg （N₂O-N）·hm^-2和19 689.67 kg （CO₂-C）·hm^-2,但CH₄的吸收值最大,为5.33 kg （CH₄-C）·hm^-2,均显著高于菌渣+秸秆（JZ）和秸秆（J）处理（P<0.05）;各处理N₂O和CO₂的总量随施氮量的增加呈升高趋势,CH₄的总量随施氮量的增加而呈降低趋势。JFN2、JN2和JZN2处理农田综合增温潜势（GWP）均为负值,表明有机物料还田且减氮20%条件下农田生态系统为大气的碳汇,麦季净截留碳1 038~2 024 kg·hm^-2,其他处理GWP值均为正。JZN2处理小麦产量为8 061 kg·hm^-2,显著高于JFN2处理（P<0.05）。综上所述,JZN2处理不仅能够保证小麦产量,且对环境效应最有利,为本区域冬小麦较优的施肥管理模式。     

减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响

为探明洞庭湖区旱地生产中的氮磷盈余问题, 利用在该区域连续两年的玉米 油菜轮作田间小区试验, 研究了常规施肥[玉米: 400 kg(N)·hm^-2, 90 kg(P₂O₅)·hm^-2, 135 kg(K₂O)·hm^-2; 油菜: 180 kg(N)·hm^-2, 65 kg(P₂O₅)·hm^-2, 60 kg(K₂O)·hm^-2]、常规施肥减氮15%、减氮30%、缓控释肥减氮30%+减磷20%、常规施肥减磷20%共5个处理下, 玉米和油菜产量、氮磷肥利用率、氮磷径流损失量以及土壤氮磷养分的变化。结果表明, 在研究区域现有施肥水平下(常规施肥), 减量施肥对玉米和油菜产量没有显著影响; 缓控释肥减氮30%+减磷20%处理下玉米和油菜对氮磷养分的利用率显著提高, 其中氮素利用率较常规施肥处理两年平均提高7.96%和4.89%、磷素利用率提高2.02%和2.56%; 同时, 减量施肥各处理下氮磷径流损失量与常规处理比较, 分别减少3.54%~29.36%和7.14%~35.71%; 试验期内, 减量施肥下土壤全量氮磷及硝态氮含量与常规施肥处理无显著差异。根据本研究结果, 各施肥处理中, 以缓控释肥减氮30%+减磷20%处理效果更佳。研究结果可以为该地区旱地作物合理施肥、区域农业面源污染防控和洞庭湖区水环境保护提供参考依据。     

基于RUSLE模型的云南省土壤侵蚀和养分流失特征分析

准确评估区域土壤侵蚀和养分流失空间分布特征,是开展区域水土保持规划和生态治理的基础。基于GIS空间分析技术和RUSLE模型,对云南省土壤侵蚀和养分流失特征进行定量化分析。结果表明：云南省土壤侵蚀面积为1 835.91×10⁴ hm²,占总面积的48.07%,平均侵蚀模数为15.65 t/（hm²·a）,土壤侵蚀以微度侵蚀、轻度侵蚀为主,但极强烈侵蚀、剧烈侵蚀是区域侵蚀产沙的主要来源。滇西南区土壤侵蚀强度较大,而滇西北区土壤侵蚀强度较小。区域土壤侵蚀主要发生在夏季,旱地是区域侵蚀产沙的主要策源地。流失土层厚度集中分布在0~2 mm/a,平均土层流失厚度为1.19 mm/a。土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、速效钾（AK）、有效磷（AP）的平均流失模数分别为820.00,55.19,3.32,0.32 kg/（hm²·a）,4种养分流失量空间分布均存在一定的聚集特征,总体表现为滇西区等西部区域大于东部区域。研究结果可为云南省水土保持规划和水土流失生态环境建设提供科学依据。     

“稻鸭共生”养分归还特征及水稻植株对氮、磷的吸收

"稻鸭共生"是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究早、晚稻两季"稻鸭共生"养分归还特征及对水稻植株氮、磷吸收的影响。结果表明:两季"稻鸭共生"后,稻田可增加鸭粪碳229.87 kg.hm 2、鸭粪氮18.22 kg.hm 2、鸭粪磷17.75 kg.hm 2。"稻鸭共生"归还稻田土壤的碳、氮、磷量分别为1 491.21 kg.hm 2、66.02 kg.hm 2、25.14 kg.hm 2,比常规稻作分别提高20.43%(P>0.05)、55.81%(P<0.05)、379.00%(P<0.05)。"稻鸭共生"归还稻田土壤的碳、氮、磷量表现为碳>氮>磷,归还的碳、氮量以水稻根碳、氮占明显优势,归还的磷量以鸭粪磷占明显优势。与常规稻作相比,土壤全氮含量提高5.73%,全磷含量显著提高6.25%;"稻鸭共生"提高了早、晚稻根和秸秆的全氮、全磷含量及早、晚稻籽粒的全磷含量,增加了早、晚稻秸秆的氮、磷吸收量和早、晚稻根的磷吸收量,降低了双季稻产量及籽粒的氮、磷积累量。"稻鸭共生"对水稻植株磷的影响效果好于氮。     

冬季覆盖作物对南方稻田水稻生理生化及生长特性的影响

2004～2009年以冬闲-双季稻为对照,对黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻和马铃薯-双季稻4种不同冬季覆盖作物稻田水稻植株的生理生化和生长特性进行了研究。结果表明:4种稻田冬季覆盖作物处理均能提高双季稻植株叶片的叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,而丙二醛(MDA)含量除早稻的苗期和分蘖期外,其他生育时期均低于对照;各处理早稻有效穗分别比对照增加18.08万穗·hm-2、21.25万穗·hm-2、12.75万穗·hm-2和17.26万穗·hm-2,结实率分别增加4.98%、8.50%、13.62%和6.99%,千粒重分别增加0.24g、0.10g、0.14g和0.43g,产量分别增加324.44kg·hm-2、381.17kg·hm-2、91.04kg·hm-2和303.46kg·hm-2;各处理晚稻有效穗分别比对照增加9.81万穗·hm-2、11.48万穗·hm-2、5.06万穗·hm-2和14.91万穗·hm-2,结实率分别增加6.29%、8.81%、15.11%和8.50%,千粒重分别增加0.93g、0.88g、0.10g和0.90g,产量分别增加302.28kg·hm-2、316.03kg·hm-2、110.13kg·hm-2和468.17kg·hm-2。该研究显示,在南方双季稻田种植冬季覆盖作物可增强水稻叶片的抗氧化酶活性,促进其生长发育,从而改善水稻的产量及其构成因素,有利于水稻产量的增加。     

太湖地区不同轮作模式下的稻田氮素平衡研究

采用田间微区15N示踪,研究了太湖地区稻田不同轮作模式(紫云英-水稻轮作、休闲-水稻轮作、小麦-水稻轮作)和施氮水平(0、120 kg·hm?2、240 kg·hm?2、300 kg·hm?2)下水稻对氮肥的吸收利用效率及土壤氮素残留特征。结果表明,水稻吸收的氮素来自肥料的比例为20.9%~49.6%,休闲-水稻轮作模式下水稻产量的获得更加依赖无机氮肥的大量投入。当季水稻对肥料氮的利用率为25.0%~41.5%,肥料氮的土壤残留率为13.4%~24.6%,其中90%以上的土壤残留肥料氮集中在0~20 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低,30~40 cm土层的肥料残留量仅占氮肥施用量的0.2%~0.7%。紫云英?水稻轮作和休闲?水稻轮作模式下氮肥利用率和土壤残留率均在施氮240 kg·hm?2时达到最大值,其氮肥利用率显著高于小麦?水稻轮作55.6%和66.0%。稻季施氮240 kg·hm?2时,小麦-水稻轮作模式下的氮肥利用率、土壤残留率以及总回收率显著最低,损失率显著最大;紫云英?水稻轮作模式下的氮肥损失率最小,分别小于休闲?水稻轮作和小麦-水稻轮作13.9%、39.2%。不同轮作模式下,水稻籽粒产量随施氮量的增加而增加,稻季施氮240 kg·hm?2时,紫云英?水稻轮作下水稻籽粒产量显著高于休闲?水稻轮作和小麦?水稻轮作,小麦?水稻轮作籽粒产量虽略高于休闲?水稻轮作,但没有达到显著水平。本研究认为,选择紫云英还田配施氮肥240 kg·hm?2,既可以保证水稻氮肥利用率而获得高产,又能减少氮肥损失而带来的环境风险,是一种值得在当地大力推广的耕作制度。     

紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响

为综合评价紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响,筛选紫云英等量翻压条件下,较适宜的施氮水平,以冬闲常规施氮[150 kg(N)?hm~(-2)]处理为对照,在翻压紫云英22 500 kg·hm~(-2)条件下,设置90 kg(N)·hm~(-2)、120 kg(N)·hm~(-2)、150 kg(N)·hm~(-2)和180 kg(N)·hm~(-2) 4个施氮水平,研究紫云英和施氮量对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响。结果表明:紫云英与氮肥配施各处理的干物质积累量均高于对照,其中紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)的干物质积累量最多,分别达9.65 t?hm~(-2)和9.97 t?hm~(-2),比对照分别增加11.18%和14.86%。各处理在水稻播种—分蘖期及抽穗—灌浆期干物质积累量较大,占成熟期干物质量的19.26%~24.77%和45.23%~52.75%,这两个生育阶段是干物质主要积累时期。紫云英与氮肥配施各处理的氮素积累量均高于对照,增幅为6.95%~18.68%。氮素干物质生产效率和氮收获指数均以紫云英配施90 kg(N)·hm~(-2)处理最高,比其他处理分别增加3.94%~14.08%和6.65%~14.90%。紫云英配施氮肥有利于提高早稻的干物质积累量和氮素利用率,其中以紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)效果较优,可实现减氮增效目的,是较理想的施肥模式。     

太湖地区不同水旱轮作方式下稻季甲烷和氧化亚氮排放研究

为准确编制我国稻田温室气体排放清单及制定合理减排措施提供基础数据,选择太湖地区典型水稻种植区江苏省苏州市,研究设计了休闲水稻(对照,CK)、紫云英水稻(T1)、黑麦草水稻(T2)、小麦水稻(T3)和油菜水稻(T4)5种水旱轮作方式,采用静态箱气相色谱法,开展了不同水旱轮作方式下水稻生长季田间甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放监测试验。试验结果表明:不同水旱轮作方式下水稻生长季CH4排放通量呈先升高后降低的变化趋势,CH4排放峰值出现在水稻生育前期,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为65%~81%,而N2O仅在水稻烤田期间有明显排放。水旱轮作方式对稻季CH4和N2O排放有极显著(P 0.01)影响,CH4季节总排放量表现为T1(283.2 kg.hm 2)CK(139.5 kg.hm 2)T3(123.4kg.hm 2)T4(114.7 kg.hm 2)T2(100.8 kg.hm 2),N2O季节总排放量顺序为T1 T4 T3 T2 CK,依次为1.06kg.hm 2、0.87 kg.hm 2、0.81 kg.hm 2、0.72 kg.hm 2和0.53 kg.hm 2。T1处理稻季排放CH4和N2O产生的增温潜势最高[7 396 kg(CO2).hm 2],显著(P 0.05)高于其他处理,比CK[3 646 kg(CO2).hm 2]增加103%,T2[2 735kg(CO2).hm 2]较CK减少25%(P 0.05)。紫云英水稻轮作方式增加了太湖地区水稻生长季的温室效应。     

长期水旱轮作条件下紫色土养分供应能力的研究

通过10年稻—麦水旱轮作定位试验,研究了紫色土生产力以及N、P、K自然供应能力和变化。结果表明,在水旱轮作下,紫色土对稻、麦产量的地力贡献率平均为58%和51%,肥料的增产贡献率可达42%～49%。紫色土N、P、K养分自然供给力在小麦上分别为60%、70%、91%,在水稻上分别为70%、90%、92%,小麦对肥料的依赖性高于水稻;N、P、K养分的自然供应量在小麦上分别为37.1、5.4、45.9kg.hm2,在水稻上分别为81.8、13.6、103.0kg.hm2。随着试验年份的延长,旱作季节紫色土N、P、K养分的供应能力逐年降低,水作季节N、P、K供应力则相对稳定,旱作对地力的消耗比水作大。环境输入的养分在维持水田稳定供肥能力发挥了重要作用。紫色土这种基础养分供给力可维持每年生产小麦1.4t.hm2、稻谷3.5t.hm2左右。     

中国北方主要农区农田氮磷淋溶特征与时空规律

中国北方黑土区、潮土区和褐土区是我国农业主产区,大水大肥问题尤为突出,氮磷淋溶是全国典型的地下水污染来源。然而,中国北方主要农区农田氮磷淋溶特征和时空规律尚不清楚。本文利用田间原位监测和文献荟萃分析方法,系统分析了中国北方主要农区285个监测点年的4种主要种植模式(春玉米、冬小麦-夏玉米、露地蔬菜、保护地蔬菜)农田氮磷淋溶特征与时空规律。研究结果表明,中国北方4个主要种植模式的平均氮和磷淋溶强度分别为:保护地蔬菜117.5 kg(N)·hm~(-2)和0.74 kg(P)·hm~(-2),露地蔬菜51.7kg(N)·hm~(-2)和0.10kg(P)·hm~(-2),冬小麦-夏玉米轮作49.9kg(N)·hm~(-2)和0.07kg(P)·hm~(-2),春玉米30.7kg(N)·hm~(-2)和0.09kg(N)·hm~(-2)。与粮田相比,蔬菜田的高水肥投入决定了其较高的氮磷淋溶量。受土壤质地以及区域间水肥管理差异的影响,同一种植模式下,总氮淋溶强度为黑土区褐土区潮土区。农田氮磷淋溶年际间变化主要受降雨强度的影响,总氮淋溶量与降雨强度呈正线性相关关系,尤其前一年无淋溶事件发生背景下,下一年的淋溶量会急剧增加。空间尺度上,潮土区和褐土区是氮素淋溶的主要风险区。值得注意的是一些蔬菜种植面积尤其是保护地蔬菜种植面积占比较大的省份表现出较高的氮磷淋溶风险。综上,北方主要农区农田氮磷淋溶风险以氮为主,磷的淋溶风险也不容忽视。潮土区和褐土区是氮素淋溶的主要风险区。区域尺度上,氮磷淋溶主要来自粮田,但菜田面积越大,氮磷淋溶风险越高。     

Integrated nutrient management (INM) on yield trends and sustainability,nutrient balance and soil fertility in a long-term (30 years) rice-wheat system in the Indo-Gangetic plains of India

We analyzed data from a long-term rice–wheat cropping sequence to evaluate the effects of integrated nutrient management (INM) on yield trends and sustainability, nutrient balance and soil fertility of the system. After 30th cycle, grain yield of both the crops significantly declined under control and highest rice and wheat grain yields were obtained when 50% N supplied through green manure and farm yard manure, respectively. The magnitude of yield slope under INM was found considerably higher than 100% recommended fertilizer (RDF). Sustainable yield index (SYI) for both the crops were found lower in control but considerably higher with the 100% RDF and under INM. The soils under all the treatments suffered an apparent loss of K and N (except where organics replacing 50% N). Correlation study also reveals K is the sole factor for the yield sustainability as apparent K balance was negatively correlated with SYI and yield slope.     

施氮量对双季稻产量及氮磷钾吸收利用的影响

研究不同施氮量对双季稻产量、氮磷钾积累量及氮磷钾利用率的影响,同时探讨双季稻吸收利用氮、磷、钾素三者间的相互关系。通过田间试验研究施氮量不同、磷钾投入量相同条件下的双季稻产量、双季稻氮、磷、钾积累量、双季稻氮、磷、钾素利用效率及磷钾吸收利用与氮吸收利用的关系。结果表明:双季稻产量在一定范围内(早稻0～105 kg/hm~2,晚稻0～146 kg/hm~2)随施氮量的增加而提高,之后产量随施氮量增加而降低。本试验施氮条件下,早稻产量最高的处理为75%N(105 kg/hm~2),比CK(不施化肥)增产58.1%;晚稻产量最高的处理为100%N(146 kg/hm~2)处理,比CK增产67.6%。施氮水平对双季稻植株氮、磷、钾养分积累量有显著影响,早、晚稻稻谷氮、磷、钾积累量均以100%N处理最高。不同施氮水平对氮、磷、钾养分利用效率也有显著影响。适宜的施氮量可以增加双季稻产量,促进水稻对氮、磷、钾养分的吸收,同时提高双季稻的氮、磷、钾素利用效率。综合考虑双季稻产量效应及氮磷钾养分的有效吸收利用,双季稻施氮量为105～146 kg/hm~2较为适宜。     

绿肥配施氮肥对双季稻产量和养分吸收的影响

基于2016年的田间定位试验，在冬闲(F)和冬种绿肥(G)2种模式下，探究不同施氮量(N0:不施氮；N50:减氮50%;N100:常规氮；N150:增施氮50%)对双季稻产量、养分吸收特征及氮素利用率的影响，以期为南方稻区绿肥利用和氮肥施用提供科学理论依据。结果表明，与冬闲模式相比，冬种绿肥模式提高4种不同氮水平下的早晚稻产量，其中早、晚稻稻谷产量平均增产8.0%,5.7%。2种模式下的早稻产量随施氮量增加均呈现出先增加后降低的趋势，而晚稻则呈现上升的趋势。冬种绿肥模式同样提高植株地上部氮(N)、磷(P)和钾(K)素积累量和氮肥偏生产力。随施氮量的增加，这2种模式的早晚稻养分收获指数和氮肥利用率大多呈下降趋势，高量氮肥处理(N150)降低早稻地上部K素的积累量。早晚稻稻谷产量与水稻N、P和K素积累量存在显著正相关，2种模式下的高氮处理(N150)K素吸收的降低与其早稻产量下降相关联。结合稻谷产量与施氮量拟合分析、养分吸收利用等多方面效应，综合考量，冬闲模式下，早稻季氮肥适宜施用范围为150.0～170.3 kg/hm²,冬种绿肥模式下，早稻季氮肥适宜施用范围为75...