稻草还田对小麦产量、地表径流NPK流失量及土壤肥力的影响

在大田试验条件下,以小麦品种扬麦16为供试材料,设置常规处理(A)、稻草还田(B)、稻草还田减肥(C)、肥料运筹(D)和少免耕(E)5个处理组合。研究不同处理对小麦产量、农田地表径流NPK流失量及土壤肥力的影响。结果表明:(1)稻草还田使小麦产量比常规处理下降2.6%;(2)麦季农田总地表径流水量为2.06×106kg/hm2;(3)稻草还田能够明显降低农田地表径流水体NPK流失量,不同处理地表径流总N和K的流失量由高到低均依次为少免耕、常规处理、肥料运筹、稻草还田和稻草还田减肥,不同处理地表径流总P流失量由高到低依次为肥料运筹、少免耕、常规处理、稻草还田和稻草还田减肥;(4)稻草还田能够增加农田土壤速效养分含量,特别小麦抽穗期和成熟期稻草还田处理土壤速效NP含量均显著大于常规处理;(5)稻草还田使小麦产量略有下降,使农田地表径流水体NPK流失量明显降低,能够显著提高农田土壤速效NP含量。     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

稻秸还田对稻麦两熟农田麦季养分径流流失的影响

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下稻秸全量还田对稻麦两熟农田麦季养分径流流失特征的影响。结果表明：麦季径流水量可达2 185.05 m^3/hm^2,秸秆还田（T1）处理可降低径流水量4.43%（p〉0.05）;常规施肥（T0）条件下,每1 hm2麦田径流流失全N（TN）和全P（TP）总量分别为30.90,3.00 kg,流失率分别达13.73%和3.34%;较T0处理而言,T1、T2（秸秆还田减肥）处理不仅减少TN和TP流失量分别达15.95%,33.50%和13.98%,15.71%（p〈0.05）,也能降低TN流失率分别达15.95%,16.87%（p〈0.05）。同时,T1处理能够显著降低TP流失率达13.98%（p〈0.05）。     

稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5113.63 kg hm-2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量达6.02%和7.18%。T1、T2和肥料运筹(T3)处理均能降低侵蚀泥沙全氮(TN)和速效氮(AN)平均浓度,分别达0.46%、6.46%、0.47%和5.57%、18.67%、13.98%。同时,就稻季侵蚀泥沙流失氮素总量而言,T0处理TN流失达14.24 kg hm-2,T1和T2处理均能显著降低侵蚀泥沙TN流失量,分别达7.58%和14.10%。同时,T1处理能够显著降低TN流失率7.58%,而T2处理则显著增加TN流失率7.37%。     

稻田径流侵蚀泥沙对磷素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流泥沙流失规律及其对磷素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5 113.63kg/hm2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量,分别达6.02%和7.18%。T1、T2处理能降低侵蚀泥沙中全磷(TP)和速效磷(AP)的平均浓度,分别达6.23%,22.16%和3.99%,13.40%。同时,T0处理的稻季侵蚀过程中由泥沙流失的磷素总量达1 115.34g/hm2,T1、T2和T3(肥料运筹)处理均能显著降低侵蚀泥沙TP流失量,分别达18.14%,23.93%和15.21%,磷素流失率也显著地降低。     

巢湖流域麦稻轮作农田径流氮磷流失研究

采用田间径流池法,在巢湖流域麦稻轮作种植条件下,研究农田地表径流氮磷流失的特征。研究结果表明:麦稻轮作农田径流总氮流失量为45.27～101.38kg/hm2,总磷流失量为0.302～0.612kg/hm2。总氮的66%以上是在麦季流失的,总磷的89%以上是在稻季流失的。常规施肥条件下麦稻轮作农田氮肥流失率在6%左右,磷肥流失率在0.45%左右。水稻和小麦氮肥减施30%和磷肥减施50%能够减少氮磷的径流流失量,分别减少总氮径流流失量2.83kg/hm2,减少4.1%左右,减少总磷径流流失量0.055kg/hm2,减少10.7%以上。氮肥减施30%对第一年的作物产量没有造成较大减产,可以实现减量不减产的目标。     

麦季农田流失养分植物拦截技术体系研究

本研究在农田排水沟渠末端增设农田生态塘,对麦季农田流失水体进行贮留,并通过在生态塘配置养分拦截植物进行养分富集研究,旨在为减轻我国农业面源污染提供技术支撑。小麦季农田设置农民习惯施肥(NN)和优化施肥(EN)2个施肥水平;生态塘种植水芹菜和黑麦草2种拦截植物。结果表明:试验年度麦季农田共发生8次地表径流,麦季农田总地表径流水量为1 119.0 m~3·hm~(-2)。NN处理农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为4.5、0.5、4.0 kg·hm~(-2),采用优化施肥能够减少农田地表径流养分流失量,EN处理总N、总P、总K流失量分别为3.9、0.4、3.8 kg·hm~(-2)。本研究灌排单元农田面积为5.2 hm~2,小麦季其农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为23.3、2.4、20.8 kg,生态塘中水芹菜和黑麦草拦截农田N、P、K流失量分别为18.0、1.9、22.0 kg,植物养分拦截量占本灌排单元农田地表径流水体养分流失的77.3%、79.2%、105.8%。经折算,生态塘与农田的面积比例以1∶43～50为宜。研究表明,在太湖地区小麦田排水沟渠末端设置生态塘,并配置水芹菜和黑麦草2种养分富集植物,可拦截麦田地表径流氮磷养分超75%,有效减轻农业面源污染。     

水肥管理措施对水稻产量、养分吸收及稻田氮磷流失的影响

在天然降雨条件下,采用田间径流小区实地监测的方法,通过3年6茬水稻的试验,研究6种不同水肥管理措施(不施肥+常规灌溉、常规施肥+常规灌溉、优化施肥+常规灌溉、增量施氮+常规灌溉、增量施磷+常规灌溉、优化施肥+节水灌溉)对水稻产量、养分吸收及稻田氮磷流失的影响.结果表明:6种处理下的水稻干物质年产量为11 629～19 709 kg/hm2,氮、磷、钾年吸收量分别为90～174 kg/hm2,36～62kg/hm2,151～288 kg/hm2,地表径流总氮和总磷年流失量分别为14.0～42.9 kg/hm2和0.244～0.559kg/hm2;其中,增量施氮+常规灌溉处理的水稻产量,氮、钾养分吸收量及径流水总氮流失量相对最高;而“优化施肥+节水灌溉”处理的水稻产量、养分吸收量与“常规施肥+常规灌溉”处理相当,但可明显降低稻田地表径流的氮、磷流失量,同时每年可节省(比常规灌溉处理)灌溉水量900.5 m3/hm2,并能取得较好的经济效益和环境效益.     

稻草不同还田方式对双季水稻产量及稻米品质的影响

通过2年田间定位试验,设置施肥区稻草还田（NPK+S）、 稻草烧灰还田（NPK+SI）和稻草不还田（NPK）以及相对应的不施肥区对照共6个处理,研究了不同稻草还田方式对双季水稻产量及稻米品质的影响。结果表明, 在施用等量氮、 磷、 钾养分条件下, NPK+S处理具有提高早稻分蘖数及成穗率、 中后期叶面积指数及地上部干物质量,增加叶片叶绿素含量（SPAD值）, 增加水稻单位面积有效穗数的显著作用,但对晚稻的作用不明显; 早稻NPK+S处理的产量较其他两个处理两年平均增幅为3.78%~8.77%, 晚稻随着稻草还田次数的增加,NPK+S与NPK+SI处理的产量趋于接近,但较NPK处理增产5.66%~7.32%。不施肥条件下,稻草还田（CK+S）处理对早、 晚稻生长发育的影响明显大于稻草烧灰还田（CK+SI）和稻草不还田（CK）, 且其早、 晚稻产量也极显著高于后两个处理。研究还发现,稻草还田能提高早、 晚稻的稻米食味品质,但降低其外观品质和营养品质以及晚稻稻米的加工品质。以上结果说明,进行稻草全量还田对持续提高双季水稻产量具有重要意义。     

施肥对农田氮磷污染物径流输出的影响研究

施肥不当是造成农田地表径流 N、P 污染的主要原因。本文采用实地调查与模拟实验相结合的方法,研究了不同肥料品种、不同施肥强度、不同施肥时间与方式对土壤地表径流 N、P 流失的影响。结果表明,农田径流 N、P 的流失量与肥料投入水平有一定的正相关性,施肥后土壤地表径流中总 P 浓度比未施肥前成倍增加。不同肥料品种以硝酸铵最易增加径流中 N 的含量;通过经济与环境协调分析,相对于其他处理而言,一定量的尿素与普钙配合施用可减少 N、P 流失,同时获得较高的白菜产量;就施肥方式而言,深施或穴施比表施可显著降低径流中 N、P 的流失量。     

海河流域水稻田氮磷地表径流流失特征初探

选取海河流域水稻田作为研究对象,在自然降雨条件下通过田间实测方法研究其氮磷元素地表径流流失特征。结果表明,氮磷元素流失率分别为0.7%和0.6%,流失负荷分别为4.77kg.hm-2和2.08kg.hm-2。在详细分析试验结果后,找出影响氮磷地表径流流失量的因素,其中颗粒态氮是农田径流流失的主要形式,并与径流量成明显正向相关,而磷素流失量则受施肥量和径流量双重影响,影响规律较氮素更为复杂,尚需进一步研究。进而得出结论：在北方干旱少雨的气候影响下,地表径流并非海河流域农田种植作物氮磷元素流失的首要途径。     

稻麦秸秆全量还田的产量与环境效应及其调控

秸秆还田是一项土壤培肥、实现农业可持续发展的重要措施,但稻秆还田经济效益低、增产效应不显著以及一些环境负效应,影响了该措施的推广。本文结合本课题组研究工作,综述了国内外近期的相关研究进展,就稻麦秸秆全量还田的产量效应、秸秆腐解特性与环境效应及其调控进行了分析。研究表明,秸秆还田能提高土壤肥力,增加稻麦产量,且增产效应随还田时间延长而增加;稻季麦秸/油菜秸的腐解率在50%~66%,其N、P、K养分释放率分别为42%~58%、55%~68%和92%~98%;秸秆还田能显著提高农田碳固定、减少径流损失,但也增加了稻田甲烷排放、氨挥发以及渗漏的养分损失。提高秸秆还田效益的调控措施有:增加稻麦前期氮肥施用比例,适当减少总的氮肥、磷肥用量,大幅减少钾肥用量;秸秆尽量在麦季还田、稻季采用湿润灌溉可减少甲烷排放。     

太湖地区稻麦轮作系统不同氮肥管理模式对麦季氮素利用与流失的影响研究

通过对施氮管理模式的调整,研究太湖流域稻麦轮作系统不同模式下麦季氮素利用率以及土壤中氮素迁移对水体中氮的影响。试验设置6个处理：农户施肥处理、化肥减量处理、稻季按需施肥处理（麦季同化肥减量处理）、新型肥料处理、有机无机配施处理以及无氮处理。结果表明：有机无机配施处理在麦季持续减少25%施氮量的情况下不会影响产量及作物地上部分氮素总积累量,且氮素表观利用率显著高于其他处理,麦季径流与渗漏损失量主要受施氮量的影响,NO3-N是损失的主要形态;减氮处理可较农户处理降低7.7～12.0kg·hm-2的氮素流失;麦季有机无机配施减量处理,能够保证作物产量与氮素吸收并且有效降低氮素的流失,具备可持续性发展的前景。     

闽西北烟-稻轮作系统地表氮、磷流失特征研究

为了明确福建省高温多雨气候条件下烟-稻轮作系统中地表氮、磷流失情况,在连续3a定位试验条件下研究了不同施肥措施对烟-稻轮作系统中地表氮、磷流失的影响。研究结果表明,福建省烟-稻轮作系统中氮、磷流失主要集中在上半年（烟季）,而且氮、磷流失总量主要受降水量的影响,与产流降雨量呈显著或极显著相关关系。当地习惯施肥条件下,烟-稻轮作系统中氮、磷的流失量分别为4.71～14.86kg·hm-·2a-1和0.93～2.20kg·hm-·2a-1,流失系数分别为0.76%～1.27%和0.47%～1.71%。与习惯施肥相比,优化施肥处理氮、磷的流失量分别减少了1.25%～13.82%和8.82%～14.99%,流失系数分别为0.76%～1.43%和0.41%～1.54%。增施50%氮肥和增施50%磷肥的氮和磷流失量分别比优化施肥处理提高7.6%～37.6%和21.5%～27.4%。此外,同等施肥量条件下,稻草还田的氮、磷流失量分别提高6.4%～16.4%和-3.4%～14.0%,流失系数分别达到0.86%～1.91%和0.36%～2.00%。综上所述,优化施肥处理可以减少氮、磷的流失量,而增量施肥明显增加肥料流失量,稻草还田也提高了氮、磷流失的风险。     

保护性耕作与氮肥后移对巢湖流域麦田磷素流失的影响

农田磷素随地表径流向水体迁移可导致磷肥利用率降低、生产成本上升和环境污染风险增加,源头控制农田磷素流失对于治理巢湖水体富营养化具有重要意义。采用野外定位观测结合室内分析的研究方法,对2009—2010年冬小麦生长期间的径流、泥沙和磷素进行了监测与测定分析,研究了保护性耕作和氮肥后移对巢湖流域麦田P素径流损失及其对环境的影响。结果表明,相对于传统耕作处理（T）,传统耕作＋秸秆还田处理（TS）、氮肥后移处理（NFP）和少免耕＋秸秆还田＋氮肥后移（NTS＋NFP）径流量分别减少了20%、10%和22%,泥沙量分别减少了30%、14%和38%,表现出显著的水土保持作用。各处理径流液总磷（TP）浓度范围是0.095～0.360mg·L-1,其中,颗粒态磷（PP）是磷素随地表径流迁移的主要形式,约占TP的51%～69%。长期的保护性耕作提高径流液中溶解态磷（DP）的浓度,降低了PP的浓度,但TP浓度难以看出明显的变化规律,而氮肥后移降低了径流液中各形态磷的浓度。各处理TP流失量在0.060～0.079kg·hm-2之间,约占当季施磷量的0.2%。处理TS、NFP和NTS＋NFP与处理T相比,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。作物生长情况显著影响土壤磷素的流失,地上部分生物量、地上部分吸磷量与径流TP的迁移量呈负相关关系。因此保护性耕作和氮肥后移可以作为源头控制农田磷素流失的较好措施加以推广。     

麦稻两熟地区不同埋深对还田秸秆腐解进程的影响

为探讨稻麦两熟地区还田秸秆的腐解进程,用尼龙网袋法研究了麦稻秸秆不同埋深(0、7、14.cm)对还田秸秆腐解及C/N比的影响。结果表明,在麦田,埋深14.cm的秸秆腐解速度最快,覆盖在表层较慢。稻田由于有水层的作用和高温高湿的环境,秸秆腐解比麦田快,覆盖在表层比埋入土中的略慢。麦季稻秸覆盖还田一季后秸秆残留率在60%左右,埋入土中的残留率在40%左右;稻季麦秸覆盖还田一季后秸秆残留率在25%左右,而埋在土中的残留率在20%左右。随着还田秸秆的腐解,秸秆含氮量逐渐增加,全碳含量下降,秸秆C/N比降低。麦季稻秸覆盖C/N比较高,而稻季麦秸覆盖的C/N比较低。一季后麦田稻秸的C/N比平均在30左右,稻田麦秸在15以上,比土壤腐殖质的C/N比高,说明种植一季作物后,还田的秸秆尚未完成腐殖化过程。     

不同施肥对双季稻田径流氮磷流失特征的影响

通过定位试验,研究了不施氮肥(WN)、单施化肥(HF)、猪粪替代20%氮肥(ZF)、沼渣沼液替代20%氮肥(ZYF)、堆肥替代20%氮肥(DF)、早稻绿肥、晚稻稻草代替20%氮肥(LDF)6种不同施肥处理下双季稻径流氮磷含量和累积流失负荷的影响。结果表明,水稻基肥和追肥后,径流水中全氮、硝态氮、铵态氮、全磷和水溶性磷含量逐渐下降。HF处理双季稻季径流水中全氮、铵态氮、硝态氮平均含量最高,分别为5.91,3.65,0.82mg/L。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥处理能够降低径流水中全氮、铵态氮、硝态氮的平均含量,其中以DF处理下降幅度最大,分别下降1.18,0.71,0.14mg/L;除DF处理外,有机物料替代20%氮肥能够增加径流水中全磷和水溶性磷的平均含量。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥能够减少氮素径流流失负荷,以DF处理总氮、铵态氮和硝态氮累积流失负荷最小,分别为10.25,6.17,1.71kg/hm2;DF处理磷素流失负荷与单施化肥处理持平。综上,DF处理能够降低径流水中氮磷流失负荷,对于保护环境和控制面源污染具有重要意义。     

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.     

不同施肥模式对菜—稻轮作农田土壤磷素径流损失与表观平衡的影响

采用田间小区定位试验(2015—2016年)研究了自然降雨条件下农户习惯性施肥(T1)、减量施肥(T2)及优化施肥(T3)不同施肥模式对太湖流域菜—稻轮作农田土壤磷素径流流失特征和磷素表观平衡的影响。结果表明:菜—轮作农田地表径流排水主要分布于强降雨(梅雨季、台风季)集中的水稻生长季,与降雨量呈显著线性正相关关系。磷素径流流失也集中在水稻季,各处理条件下,其流失量占周年流失总量的比例达74.75%~81.46%。农户习惯性施肥模式(T1)处理条件下,蔬菜季径流总磷平均浓度(0.55mg/L)显著高于水稻季(0.29mg/L),但磷素径流流失量(0.49kg/hm^2)却显著低于水稻季(2.13kg/hm^2)。减量施肥(T2)和优化施肥(T3)模式处理可显著降低蔬菜季、水稻季径流磷素浓度和菜—稻周年磷素径流流失量。较T1处理,T2和T3处理显著降低菜—稻周年TP径流流失量分别达22.48%和45.66%。菜—稻轮作农田土壤磷素盈余量呈现显著的施肥模式差异和季节差异,周年盈余量高达260.90kg/hm^2,且主要集中在蔬菜生长季(70.63%)。较T1处理,T2、T3处理显著降低周年磷素盈余量达38.47%~64.87%(P<0.05)。同时,虽然蔬菜产量在T2、T3处理下均显著下降,但较T2处理,T3处理对蔬菜、水稻及周年产量均无显著影响。可见,菜—稻轮作种植模式下,蔬菜季施用适量生物炭,稻季不施磷具有磷素减排、维持作物稳产和磷素表观平衡的协同效应。