秸秆还田与施氮对冬小麦生长发育及水肥利用率的影响

田间试验研究了小麦-玉米一年两熟耕作区玉米秸秆还田与氮肥配施和化肥单施对冬小麦生长发育、籽粒产量及氮肥表观利用率和水分利用效率的影响。结果表明, 施氮量相同时, 秸秆与氮肥配施越冬前和拔节期冬小麦总茎数和单株分蘖数低于化肥单施, 施氮量在75~225 kg·hm^-2 时, 植株干重高于化肥单施; 孕穗期到成熟期植株干重、成穗率和产量构成因素秸秆与氮肥配施处理高于化肥单施处理, 籽粒产量增加58.9~339.6kg·hm^-2, 水分生产率提高0.026~0.083 kg·m^-3。施氮量在75 kg·hm^-2 时, 秸秆与氮肥配施的氮肥表观利用率低于化肥单施; 在150~300 kg·hm^-2 时高于化肥单施。因此, 针对目前黄淮海麦区小麦-玉米一年两熟种植制度下, 秸秆还田前期生物争氮、后期供肥能力增强的特点, 秸秆连续还田后配施纯氮225 kg·hm^-2, 可有效提高灌水和氮肥利用率, 实现冬小麦高产高效栽培。     

施钾对不同肥力土壤玉米钾素吸收、分配及产量的影响

采用田间试验, 研究了吉林省高(榆树市)、低肥力(公主岭市)肥力条件下不同钾肥用量对玉米产量、钾素吸收和分配的影响。结果表明, 榆树试验点和公主岭试验点的最高产量施钾量分别为83.3 kg·hm^-2和113.9 kg·hm^-2, 最佳经济施钾量分别为75.1 kg·hm^-2和103.1 kg·hm^-2。公主岭低肥力试验点比榆树高肥力试验点的最高产量和最佳经济产量分别提高了3.70%和3.68%。施用钾肥可有效提高玉米干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率, 并能提前干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率出现的天数。当施钾量超过60 kg(K₂O)·hm^-2时, 公主岭低肥力试验点的干物质最大积累速率和钾素最大吸收速率均高于榆树高肥力试验点。适宜的钾肥用量有利于提高钾养分由营养体向籽粒的转运量、转运效率及籽粒养分比例, 榆树高肥力试验点籽粒养分比例低于公主岭低肥力试验点, 幅度为0.5%~1.7%。除施钾量60 kg(K₂O)·hm^-2处理外, 公主岭低肥力试验点的钾肥农学利用率、偏生产力和利用效率等指标均高于榆树高肥力试验点, 分别提高7.3~8.8 kg·kg^-1、4.4~8.3 kg·kg^-1、1.6%~6.2%。综合考虑提高玉米产量、效益及钾肥利用效率, 高肥力土壤适宜施钾量为75 kg·hm^-2, 低肥力土壤上适宜施钾量为103 kg·hm^-2。     

施氮水平对太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系土壤温室气体通量的影响

应用静态明箱-气相色谱法对4 个施氮肥水平N0 [0 kg(N)·hm^-2]、N200 [200 kg(N)·hm^-2]、N400 [400kg(N)·hm^-2]、N600 [600 kg(N)·hm^-2]的夏玉米-冬小麦季轮作体系2008~2010 年的土壤温室气体(CH₄、CO₂ 和N₂O)排放通量进行研究, 同时观测5 cm 土层土壤温度并记录降水量。结果表明: 太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统为CH₄ 吸收汇, CO₂ 和N₂O 排放源。随着氮肥施入量的增加土壤对CH₄ 的吸收速率降低, 而CO₂ 和N₂O 的排放速率增加。冬小麦季施氮处理土壤对CH₄ 的吸收速率显著低于无氮肥的N0 处理, 而N600处理土壤CO₂ 和N₂O 排放速率显著高于N0 处理(P<0.05)。施肥和灌溉会直接导致土壤CO₂ 和N₂O 的排放通量增加, 同时土壤对CH₄ 的吸收峰值减小。土壤温度升高和降水量增加以及干湿交替加剧均会造成N₂O 和CO₂排放速率增加。同时在持续干燥和低温条件的冬季不施氮处理观测到土壤对N₂O 的吸收现象。N0、N200、N400 和N600 处理土壤CH₄ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为-1.42、-0.75、-0.82、-0.92(2008~2009 年)和-2.60、-1.47、-1.35、-1.76(2009~2010 年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤CO₂ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为15 597.6、19 345.6、21 455.9、29 012.5(2008~2009 年)和10 317.7、11 474.0、13 983.5、20 639.3(2009~2010年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤N₂O 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为1.05、2.16、5.27、6.98(2008~2009年)和1.49、2.31、4.42、5.81(2009~2010 年)。     

中国玉米化学氮肥利用率的时空变异特征

玉米生产对我国粮食安全意义重大。化学氮肥施用是保证玉米稳产高产的一个重要条件, 但过量施用也会导致环境问题, 所以化学氮肥的施用量和利用率一直是农业科学领域关注的一个重要课题。本文通过资料搜集、数据整理和分析, 探索中国过去几十年玉米各种植区化学氮肥的当季单位面积施用量(application rate, AR)和回收利用率(recovery efficiency, RE)、农学利用率(agronomic efficiency, AE)、偏生产力(partial factor productivity, PFP)的变异特征。结果表明: 在过去的几十年内, 中国玉米生产中当季AR总体呈增长趋势, 从1970s的93.3 kg·hm^-2持续增长至21世纪初的238.2 kg·hm^-2; RE和AE都呈下降趋势, 分别从1970s的42.1%和17.0 kg·kg^-1下降至21世纪初的26.4%和9.5 kg·kg^-1; PFP在各个时期均趋于稳定, 维持在40.0 kg·kg^-1左右。在全国各玉米种植区内, 北方春播玉米区的AR各时期均较其他各区低且增速缓慢, AE和RE则偏高; 黄淮海平原春、夏播玉米区的AR增速同全国平均增速基本持平, 较全国略高, AE和RE较全国平均水平低。另外, 本研究还证实平衡施肥、使用氮高效品种以及优化农业管理等举措可成为提高我国氮肥利用率、减少资源浪费和减轻环境污染的有效途径。     

氮肥减量施生物炭对水稻产量和养分利用的影响

为解决水稻生产过度依赖化肥及其环境和高效利用问题,探讨贵州黄壤稻田科学施用生物炭。在贵州省思南县典型黄壤稻田开展氮肥不减量(T0)和氮肥减10%施2.5 t/hm²(T1),氮肥减20%施5.0 t/hm²(T2),氮肥减30%施7.5 t/hm²(T3),氮肥减40%施10.0 t/hm²生物炭(T4)和不施肥对照(CK)共6个处理3次重复田间小区随机区组试验,研究了氮肥减量施生物炭对水稻产量、产量构成和氮磷钾养分吸收利用的影响。结果表明,氮肥减量施生物炭显著影响贵州黄壤稻田水稻产量、产量构成、地上部氮磷钾积累量和利用效率。水稻产量和氮磷钾积累量随氮肥减量和生物炭用量增加先增大后减小。2019年、2020年和2021年水稻实际产量和理论产量均分别以T2、T3和T2最高,较T0分别显著增产16.04%,17.94%和14.73%以及55.72%,64.08%和118.91%,水稻籽粒N、P₂O₅和K₂O积累量、偏生产力、农学效率、表观利用率和收获指数均较高,是较好的氮肥减量施生物炭处理。产量—施生物炭量回归方程和极值分析表明,2019年、2020年和2021年氮肥分别减量21.76%,24.60%和19.00%(即32.64,36.90,28.50 kg/hm²)施生物炭量5.44,6.15,4.75 t/hm²时水稻产量最高(分别为7.80,8.57,8.03 t/hm²),较T0分别增产22.52%,18.78%和13.74%。氮肥减量施生物炭显著提高氮磷钾化肥利用率,但导致化肥+生物炭磷和钾利用率降低,因此,贵州黄壤稻田施生物炭时应氮磷钾化肥同步减量,降低比例以氮磷钾减量19.00%~24.60%,施生物炭5.00~6.25 t/hm²为宜。研究结果对指导贵州黄壤稻田氮磷钾化肥减量和施生物炭具有重要指导意义。     

氮肥对镉在土壤-芥菜系统中迁移转化的影响

以芥菜为研究对象, 采用盆栽试验, 探讨了不同用量的5种氮肥对污染农田土壤中镉(Cd)在土壤–根系–地上部迁移累积的影响。结果表明: 5种氮肥均促进了芥菜根系对Cd的吸收, 且根系Cd含量随施氮量的增加而增加; 但根系吸收转运Cd的能力随氮肥施用量的增加呈先降后增的变化趋势。在≤200 mg(N)·kg^-1(土)的施氮水平下, CO(NH₂)₂和Ca(NO₃)₂处理能显著降低芥菜地上部Cd含量, 降低幅度分别为13%~29%和24%~30%。在施氮量相同的条件下, NH₄Cl和(NH₄)₂SO₄显著降低了土壤pH, 增加了土壤DTPA-Cd含量, 促进了芥菜对Cd的吸收。本试验条件下, 200 mg(N)·kg^-1(土)的CO(NH₂)₂在增加芥菜产量和降低芥菜地上部Cd含量等方面优于其他氮肥处理。     

配施有机肥条件下油菜化肥氮减施潜力研究

探明湖南省油菜种植区配施有机肥条件下化肥氮减施潜力,为该地区油菜生产中氮肥减施增效提供参考。田间试验在湖南省郴州市进行,供试油菜品种为湘油420,采用裂区设计,研究配施等量(2250 kg/hm²)有机肥条件下不同氮肥用量(0、90、135、180、225、270 kg/hm²)对油菜生长、产量、理论产油量和经济效益的影响。结果表明,所有氮肥水平下配施有机肥均显著提高油菜产量,且在低氮水平下增产效果更加明显,有机肥的增产效果主要通过增加单株角果数和每角果粒数来实现。在不施与施有机肥条件下,施氮量分别为213和199 kg/hm²时油菜籽产量最高,分别为1754和2514 kg/hm²,氮肥减少了6.6%、产量提高了43.3%;施用有机肥条件下达到不施有机肥的最高产量值仅需127 kg/hm²氮肥,减少了44.1%。所有供氮水平下,施用有机肥可显著增加氮素积累量、理论产油量和经济效益,包括有机肥氮的氮肥偏生产力也呈增加趋势,而包括有机肥氮的氮肥农学效率和氮肥表观利用率变化较小;与不施有机肥相比,施有机肥的最高理论产油量施氮量减少了3.0%,最高效益施氮量减少了20.0%,而理论产油量和效益分别增加了41.1%和50.0%。     

秸秆覆盖对旱作冬小麦农田土壤呼吸、作物产量及经济 环境效益的影响

基于2009-2011年田间试验, 研究了黄土旱塬区不同秸秆覆盖措施下冬小麦农田土壤呼吸和小麦产量变化, 计算了生产每千克籽粒产量下土壤CO₂的释放量, 并以此比较了处理间的经济 环境效益值。试验包括4个处理: 无覆盖对照(CK)、全年9 000 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₉₀₀₀)、全年4 500 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₄₅₀₀)和夏闲期秸秆覆盖(SF)。结果表明: 冬小麦生育期内土壤CO₂累积释放量在处理间无显著差异, 但第1年生育期为14.92~17.43 t(CO₂)·hm^-2, 显著高于第2年[12.95~13.69 t(CO₂)·hm ^-2](P<0.05), 处理和年份的交互作用不显著。与CK(产量5.03 t·hm^-2)相比, 秸秆覆盖降低了作物产量, 其中M₉₀₀₀ (4.71 t·hm^-2)与CK差异显著。经济 环境效益值计算结果显示, 冬小麦生育期内生产每千克籽粒释放2.96~3.16 kg CO₂, 处理间无显著差异。从各处理平均值看, 小麦产量以及经济 环境效益值均存在显著的年际差异, 降水偏少的第1年度作物产量(4.60~4.98 t·hm^-2)显著低于降水相对丰富的第2年度(4.50~5.47 t·hm^-2), 但经济 环境效益值(3.03~3.69 kg·kg 1、2.45~2.88 kg·kg^-1)结果相反。处理和年份对作物产量和经济 环境效益值具有显著的交互影响, 在缺水年份秸秆覆盖能够提高作物产量, M₉₀₀₀处理具有最优的经济 环境效益; 而在丰水年份, 秸秆覆盖导致产量显著下降, CK具有更好的经济 环境效益。     

冬小麦新品种"科农199"高产稳产特征分析

"科农199"是利用染色体工程技术培育的高产稳产小麦新品种, 其抗寒、耐旱、抗干热风, 根系发达,生育中后期能够高效吸收深层土壤的水分养分。本文研究了氮肥、磷肥、水分运筹等对"科农199"产量潜力的影响, 为"科农199"的栽培推广提供参考。试验从2008 年开始, 在冬小麦各主要生育期收集数据、取样并进行相关处理; 在收获后进行室内考种, 考查千粒重、穗粒数、单株穗数、产量等重要性状指标。通过田间试验发现, "科农199"小麦无论低氮或高氮供给条件下都比其他品种积累更多的干物质并向籽粒中分配, 从而形成较高的经济产量; 大田节肥试验中施纯氮120 kg·hm^-2 时单产6 532.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达54.4 kg·kg^-1; 施纯氮180 kg·hm^-2 时单产7 312.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达40.6 kg·kg^-1。在低磷定位试验中, "科农199"表现出分蘖力强、成穗率高、收获群体大的特点。在冬前底墒水充足的条件下, 春季灌水1~2 次可满足亩产千斤的水分需求。现阶段冻害干旱等极端气候高发频发, 推广"科农199"这类抗逆稳产品种, 可提高我国小麦生产可持续性, 有助于保障粮食安全。     

秸秆还田配施氮肥对河套平原砂壤土的物理特性和春玉米氮效率的影响

针对内蒙古河套平原灌区过量氮肥投入导致土壤肥力降低、氮肥利用率偏低的问题,开展以秸秆处理为主区,5个施氮量为副区[常规施氮300 kg/hm²(N300)、减氮15%(N255)、减氮30%(N210)、减氮45% (N165)、不施氮(N0)]的裂区试验,研究春玉米产量、氮肥利用效率、土壤物理性状的变化,旨在为河套平原春玉米氮效率的提高和土壤肥力的增强提供依据。结果表明,秸秆还田配施氮肥可显著降低土壤容重、紧实度,提高土壤含水量,其中以N255处理最优,较秸秆不还田处理含水量增加了22.77%;土壤容重、三相比偏离值分别降低了4.06%～4.33%、32.68%。秸秆还田两年后与秸秆不还田处理相比产量提高了4.87%～7.25%。还田两年后(2020年)秸秆还田条件下N255处理的产量达到了14.16 kg/hm²,与N300处理相比差异不显著;与秸秆不还田相比,秸秆还田与氮肥配施可提高氮肥农学效率、氮肥偏生产力,其中N255处理的增幅最大,分别提高了12.82%、7.25%,而N300处理的增幅最小。综上所述,在河套平原灌区,秸秆还田配施255 kg/hm²氮最适宜,不但降低了土壤容重、紧实度,提高了土壤含水量,也使土壤三相比逐渐接近理想状态,还提高了玉米的产量及氮效率,随着还田时间的增加,增产效果也逐渐增加。     

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

鸭舌草对水稻生长和产量性状的影响及其防治经济阈值的研究

鸭舌草是稻田的恶性杂草,严重危害水稻生长发育,降低水稻产量。通过研究稻田鸭舌草的危害及其防治经济阈值,可以达到规范稻田鸭舌草防除体系、推动杂草防除现代化和减少除草剂对生态环境污染的目的。采用大田试验研究了不同密度的鸭舌草对水稻生长发育和产量性状的影响及其防治经济阈值。研究结果表明,本试验条件下,当鸭舌草密度为80株·m-2时,鸭舌草积累的生物量(鲜重)达17 t.hm-2,地上部吸收的N、P、K养分分别为32.66 kg·hm-2、9.17 kg·hm-2和58.17 kg·hm-2。在鸭舌草的竞争下,田间光照状况恶化,水稻生长受到抑制。鸭舌草密度为80株·m-2的处理与无鸭舌草对照相比,水稻株高下降20%,有效穗下降46%,穗长下降11%,而水稻空粒数增加3.5倍,导致产量降低55%。平方根模型可以较好地拟合鸭舌草密度(x)与水稻产量损失率(y)间的关系[y=8.437 1+5.024 9sqrt(x),F=177.42,P<0.000 3]。在水稻产量为6 000~9 000 kg·hm-2时,人工防除鸭舌草的经济阈值为4.0~14.8株·m-2;而4种化学除草剂[10%苄嘧磺隆WP、10%吡嘧磺隆WP、48%灭草松水剂、56%二甲四氯钠粉剂(辉县)]计算的经济阈值较低,为1.0~1.6株·m-2。结果说明,鸭舌草对水稻生长有抑制作用,并导致水稻产量损失;而经济阈值的计算表明,化学除草剂防治鸭舌草具有明显的经济优势。     

不同生产条件下留茬高度对水稻秸秆可收集量的影响

研究水稻不同留茬高度下秸秆资源可收集量与还田量是开展水稻秸秆资源合理开发利用的基础。本文通过对江苏省境内推广的主栽水稻品种进行调查研究, 将秸秆从基部向上依次截成长度为5 cm、10 cm、5 cm、5 cm 和剩余部分5 段, 对穗部单独脱粒处理, 分别进行烘干称重, 在此基础上分析了品种类型、种植方式和产量水平对水稻秸秆资源产生量及不同留茬高度下的秸秆可收集量的影响。结果表明: 水稻秸秆量多少表现为粳型稻>籼型稻, 机插秧>人工栽插>直播>抛秧, 高产水平>低产水平的特征; 相同留茬高度下, 水稻秸秆可收集量占秸秆总量的比例在不同产量水平之间和不同品种类型之间差异不显著, 而在不同种植方式之间存在较大差异, 以抛秧稻的秸秆可收集比例最低。不同生产条件下, 水稻秸秆可收集比例随留茬高度改变而改变, 在低留茬条件下, 其变化幅度较小, 高留茬条件下, 变化幅度相应增大。在留茬5 cm 时, 其变幅为0.815~0.868; 在留茬15 cm 时, 变幅为0.668~0.732; 在留茬20 cm 时, 变幅为0.600~0.669; 在留茬25 cm 时,变幅为0.533~0.618。水稻秸秆产生量分别受品种类型、种植方式及产量水平的影响, 在留茬高度一致的条件下, 水稻秸秆可收集比例受种植方式的影响最大, 而产量水平与品种类型对其影响不显著。     

氮磷钾肥用量对紫云英产量效应的研究

采用"3414"肥料效应试验设计方案对紫云英氮、磷、钾肥施用效应及养分的交互作用进行了研究,结果表明:与不施肥处理(CK)相比,13个施肥处理紫云英鲜草平均增产21.1 t·hm-2,平均产量为不施肥处理的2.35倍;分别固定磷(P2O5 60 kg·hm-2)、钾(K2O 60 kg·hm-2)肥,氮(N75 kg·hm-2)、钾(K2O 60 kg·hm-2)肥和氮(N 75 kg·hm-2)、磷(P2O5 60 kg·hm-2)肥用量,在施N 0～112.5 kg·hm-2,P2O5 0～90 kg·hm-2和K2O 0～90 kg·hm-2范围内,紫云英产量随相应肥料用量的增加而显著提高,N、P、K各养分施用的最高增产率分别为65.0%、27.8%和44.5%;从养分效率看,中量水平的氮(N 75.0 kg·hm-2)、磷(P2O5 60 kg·hm-2)和低量水平的钾(K2O 30 kg·hm-2)增产效果最好;氮、磷、钾肥之间存在一定的交互作用,互相影响肥效的发挥,中量水平的养分用量(N 75.0 kg·hm-2、P2O5 60 kg·hm-2和K2O 60 kg·hm-2)有利于各养分效果的发挥.结果说明,施肥对紫云英增产效果明显,氮、磷、钾肥用量和配比是影响紫云英产量的重要因素.     

秸秆还田与施氮对黑土区春玉米田产量、 温室气体排放及土壤酶活性的影响

探讨秸秆还田与施氮对高纬度黑土区春玉米产量与温室气体排放特性的影响,对促进粮食增产和降低环境代价具有重要意义。本研究通过位于黑土区的大田定位试验,利用静态箱-气相色谱计数方法,在秸秆还田与不还田和3个氮素用量(纯N:120 kg·hm~(-2),240 kg·hm~(-2)和300 kg·hm~(-2))条件下,研究了春玉米不同生育时期农田土壤CO2、N2O和CH4综合温室效应与排放强度,以及土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化。结果表明:无秸秆还田时,高氮用量处理春玉米产量最高;秸秆还田后,中等氮用量处理(240 kg·hm~(-2))春玉米产量最高,且与无秸秆还田的高氮处理间无显著差异。无秸秆还田时,随施氮量增加,CO2、N2O和CH4排放量均显著提高,综合温室效应和土壤温室气体排放量与强度显著增加(P0.05);增施氮肥配合秸秆还田,增加了CO2和N2O的排放量,而土壤CH4的碳汇功能增强,温室气体排放量与强度未显著提高(P0.05)。无秸秆还田,增施氮肥降低了土壤过氧化氢酶活性但提高了土壤脲酶活性;而秸秆还田使得增施氮肥引起的土壤过氧化氢酶活性降低的幅度加大但土壤脲酶活性提高的幅度变小。因此,秸秆还田后配合中等用量氮处理(240 kg·hm~(-2))玉米产量最高,且能够抑制单纯增施氮肥对综合温室效应和土壤温室气体排放强度的促进作用,推荐在生产中参考使用。     

华北平原小麦-玉米农田生态系统服务评价

本研究于2006 年和2007 年在中国科学院栾城农业生态系统试验站田间试验基础上, 评价了华北平原小麦-玉米农田的初级产品生产、气体调节、土壤有机质累积、水调节和氮素转化等5 项生态系统服务。研究表明, 华北平原小麦-玉米农田初级产品量包括籽粒产量5.04~5.71 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.69~8.24t·hm^-2·a^-1(玉米), 秸秆量8.58~9.72 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.97~8.58 t·hm^-2·a^-1 (玉米); 农田气体调节包括释放O₂ 24.99~28.64 t·hm^-2·a^-1, 固定CO₂ 34.23~39.22 t·hm^-2·a^-1, 排放N₂O 0.72~1.13 kg·hm^-2·a^-1, 吸收CH₄ 3.39~5.70 kg·hm^-2·a^-1; 农田耕层土壤有机质累积量为1.13~2.39 t·hm^-2·a^-1; 水资源消耗量为2 890~3 830 m³·hm^-2·a^-1; 农田土壤氮素几乎都处于亏缺状态, 变化范围为-107.73~5.33 kg(N)·hm^-2·a^-1, 不施氮肥农田亏缺较多。综合评价发现, 小麦-玉米农田提供生态服务的经济价值为5.48~6.25 万元·hm^-2·a^-1, 是粮食生产价值的3 倍左右。氮肥施用对农田生态系统服务及其产生福利的影响较为复杂, 这主要是由于施加氮肥明显增加了氮素转化功能导致的经济损失, 而同时可能会增加初级产品生产、气体调节中作物固定CO₂ 和释放O₂ 功能的经济价值。尽管目前有关生态系统服务评价研究主要关注生态系统产生的正效应, 但仍有必要对农田产生的负效应做出评价, 以便客观看待农田生态系统价值, 正确认识农田生态系统对人类福利的影响。     

“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。     

南方典型双季稻田氮素吸收及平衡

采用田间小区试验,设置不同N肥用量N0(对照,不施N肥)、N1(早晚稻均为90 kg/hm~2)、N2(早稻120 kg/hm~2,晚稻135 kg/hm~2)、N3(早稻150 kg/hm~2,晚稻180 kg/hm~2)处理,于2017—2018连续2年定量研究双季稻田N吸收以及N肥各损失途径的情况,计算周年N收支差,初步揭示双季稻田N收支平衡特征。结果表明:在N吸收方面,水稻产量随施N量的增加显著提高,N2、N3显著高于N1,N3高于N2,但无显著差异;各处理双季稻籽粒产量为8 869.6～11 002.1 kg/hm~2,秸秆产量为8 666.2～10 744.2 kg/hm~2;水稻N积累量也随施N量增加显著增加,单季水稻平均吸N量为70.6～112.5 kg/hm~2,双季稻吸N量为140.8～226.5 kg/hm~2;各处理N肥平均吸收利用率为25.6%～28.7%,农学利用率为6.5～8.3 kg/kg,生理利用率为23.8～27.0 kg/kg,偏生产力为33.5～56.1 kg/kg, N2处理N肥吸收利用率最高;在N损失方面,N3处理各途径损失量均为最高,N2略高于N1但差异不显著,各处理单周年氨挥发损失量为20.04～111.97 kg/hm~2,损失率为22.33%～26.68%,N_2O损失量为1.38～3.15 kg/hm~2,损失率为0.49%～0.86%,淋溶淋失量为5.10～40.97 kg/hm~2,淋失率为8.63%～10.87%,径流流失量为3.78～12.98 kg/hm~2,流失率为1.67%～3.38%,单周年土壤无机N残留量为-5.70～41.53 kg/hm~2,全N残留量为-15.18～53.02 kg/hm~2;在N收支方面,各处理N盈余量随施N量的增加而增加,N3处理盈余量最高,N2略高于N1,2017年各施N处理N盈余量为13.05～32.20 kg/hm~2,2018年盈余量为29.18～39.90 kg/hm~2,周年N盈余量呈上升趋势。双季稻田N收支途径中,肥料是N素的最主要来源,N输出以作物吸收为主,且氨挥发和N淋溶损失也是N输出的重要途径;N2处理是较为合适的施N量水平,即在农民习惯施肥量(N3)的基础上减N 20%～25%,既能保证双季稻N素吸收量和利用率,也能降低N素损失量和盈余量。     

红壤旱地稻草覆盖对夏玉米抗旱性的影响

为了探明不同稻草覆盖量对红壤夏玉米地抗旱性的影响, 2006-2012年, 以不覆盖为对照(CK), 在中国科学院桃源农业生态试验站设置 3 个水平稻草覆盖量: 5 000 kg·hm^-2 (T1)、10 000 kg·hm^-2 (T2)和15 000 kg·hm^-2 (T3), 调查各处理的土壤水分、夏玉米生长和光合性能, 以及玉米产量与干旱程度的相关性。结果表明, 稻草覆盖提高表层土壤(0~20 cm)总有效水含量, T1、T2、T3与CK相比分别提高6.8%、19.3%(P>0.05)和28.4%(P<0.05)。光合速率灌浆期T1、T2、T3比CK分别提高24.1%、40.3%、53.8%, 成熟期分别提高20.0%、40.3%、37.9%。研究发现, 生育期旬干旱发生比率为18.2%, 覆盖处理与对照之间产量无显著差异; 发生比率为18.2%~63.6%时, 玉米产量差异显著(P<0.05); 发生比率为18.2%~36.4%时, T1产量最大, 而在54.5%时, T3产量最大; 2011年发生比率为63.6%, 超出了稻草覆盖抗旱范围。综合考虑稻草利用效率和平均抗旱能力, 本研究建议在红壤丘陵区旱地5 000 kg·hm^-2的稻麦覆盖量较适宜。