耕作模式和滞水时间对稻田中氮磷动态变化的影响研究

通过微区模拟稻田试验,分析了免耕、浅耕和深耕3种耕作模式下滞水时间不同的稻田排水中氮磷的动态特征及总氮、总磷流失潜能,研究了稻田夏季施肥耕作模式和滞水时间对氮磷的减排效能.结果表明:(1)深耕有利于土壤固肥作用的发挥,田面水中TN和NH+4-N浓度呈逐渐下降的趋势.浅耕和深耕土壤中微生物环境利于硝化反应,不易被土壤吸附的NO-3-N得以迅速向田面水中释放.免耕和深耕处理的田面水中TP和DP浓度在第1～5 d内浓度较高,3个耕作处理的滞排水中TP和DP在耕作处理5 d后均处于较低的浓度水平.(2)不同耕作模式滞水5 d后TN的绝对流失量均处于较低水平.免耕、浅耕、深耕在滞水5 d后可分别减少田面水中TN流失59.55%～65.68%、70.15%～88.20%和65.23%～77.26%.深耕处理的模拟稻田田面水中TN的流失潜能相对较小.不同耕作模式处理相对流失形态与潜能以TN为主.(3)免耕处理田面水中TP的绝对流失量最大,浅耕处理田面水中TP绝对流失量最少.免耕、浅耕、深耕在滞水5 d后再排水可分别减少田面水中TP流失54.70%～67.78%、62.99%～85.09%和52.45%～87.99%.浅耕处理模拟稻田田面水中TP的相对流失潜能较小.不同耕作模式处理田面水中磷素的相对流失形态表现出一定的差异性,田面水中磷素流失形态随时间变化呈现出 TP与DP交替变化的现象.总之,从减少田面水中氮磷的绝对流失量出发,夏季浅耕不失为最佳清洁耕作模式;同时在滞水5 d后排水,能有效减少田面水中氮磷的流失量,减少稻出排水对面源污染的影响.     

增效复合肥减氮施用对稻田水氮素流失的影响

通过田间试验研究氨基酸、腐植酸和海藻酸增效复合肥减氮施用对稻田水氮素动态特征和损失的影响,旨在为增效复合肥环境效应评价提供依据。试验设7个处理:不施肥(CK)、不施氮(PK)、常规施肥(CF)、常规施肥减氮20%(CR)、腐植酸复合肥减氮20%(HR)、氨基酸复合肥减氮20%(AR)、海藻酸复合肥减氮20%(SR)。采集水稻生长期不同时间的田面水、径流水和田间渗漏水,分析了不同形态氮素浓度的动态特征和氮素损失。结果表明:增效复合肥减氮处理(AR、HR和SR)明显降低了田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值,峰值分别维持在37.1～49.7 mg·L~(-1)和26.0～28.8 mg·L~(-1),以SR处理田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值最低,较CR处理分别降低了38.4%和14.3%,其他减肥处理之间未见显著差异;施肥一周后,田面水TN与NH_4~+-N浓度逐渐降低至峰值的15%后趋于稳定;各施肥处理NO_3~--N浓度变幅较小,峰值未见明显差异。SR处理0～20 cm土层渗漏液TN浓度最低为16.5 mg·L~(-1),较CR、HR和AR处理分别降低了60.8%、50.1%和54.0%,氮素形态以NH_4~+-N为主,随土层深度增加,渗漏液TN和NH_4~+-N递减。施氮肥处理的氮素流失率大小顺序依次为CFCRHRARSR,SR处理氮素径流损失量最低为6.22 kg·hm~(-2),较CR处理降低了58.5%;增效复合肥氮素减施均明显降低氮素渗漏损失,施氮肥处理氮素淋失率大小顺序依次为ARCFCRHRSR,SR处理渗漏损失最低为7.70 kg·hm~(-2),较CR处理氮素淋失率降低了18.1%;稻田水氮素损失总量也以SR处理为最低,达13.9 kg·hm~(-2),较CR处理降低了22.8%。研究表明,增效复合肥减氮施用对稻田田面水、土壤渗漏液不同形态氮素浓度有明显影响,可减少稻田水氮素损失风险,以海藻酸增效复合肥减氮处理效果最佳。     

菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式研究

针对设施蔬菜施肥强度高、灌溉量大等造成的氮磷流失问题,利用稻田具有净化进水污染物的作用,构建菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式,在研究设施蔬菜产流规律、稻田田面水氮磷动态特征的基础上,通过对不同面积比的菜-稻耦合模式氮磷净排量估算,探讨常规水肥管理水平下菜-稻耦合模式氮磷减排的可行性。结果表明,设施蔬菜产流多发生在播种时的灌溉期间,单茬蔬菜季总氮(TN)和总磷(TP)平均流失量分别为4.97和0.42 kg·hm~(-2)。施肥显著影响稻田田面水氮磷浓度:氮肥施入后田面水TN和铵态氮(NH_4~+-N)浓度分别在1和2 d内达到峰值,之后不断下降并在7 d后趋于稳定;硝态氮(NO_3~--N)浓度在3~5 d内达到峰值,9 d后趋于稳定;田面水TP和溶解态磷(DP)浓度在磷肥施入后1 d内达到峰值,之后不断下降,10 d后趋于稳定。相较于对照的非耦合情形,菜-稻耦合模式具有减氮控磷的效果,当菜-稻面积比为1∶3时,可实现TN减排32.66%,TP减排37.72%。     

成都平原农业废弃物施用下稻田田面水氮磷动态变化特征

为合理利用农业废弃物,设置不同量的废弃物还田处理,以期通过研究稻田田面水中氮素和磷素的动态变化探明废弃物施用下面源污染风险。结果表明:总氮(TN)、可溶性总氮(DTN)、铵态氮(NH+4-N)以及硝态氮(NO-3-N)在各施肥处理下均表现为先升后降的趋势,施肥后2~3 d达到峰值,之后迅速下降;各处理下各形态氮含量在施肥后21 d内差异趋同。总磷(TP)、可溶性总磷(DTP)在施肥后1 d达最大,之后迅速下降,猪粪施用处理的田面水TP、DTP含量在施肥后5~7 d明显回升。与纯化肥相比,加施全量麦秆对田面水中各形态氮、磷含量及分配无显著影响;高量猪粪施用会显著降低田面水NH+4-N含量,降低氨挥发潜能,显著提高各形态磷含量,延长磷素流失风险期,增加磷素流失风险;废弃物施用对水稻产量及糙米磷含量无显著影响。综合考虑废弃物施用下的环境风险与粮食生产,成都平原麦秆全量还田模式下水稻季每667 m2田的猪粪承载量不宜超过3头猪0.5年的排泄量。     

不同施氮水平对北方寒区稻田氮素流失的影响

为了研究不同氮肥施用水平对稻田氮肥流失的影响,通过小区渗漏试验测定了水稻不同生育期稻田田面水及穗肥施用后渗漏水中可溶性氮的浓度。结果表明,每个施肥时期,施肥后1d是田面水可溶性氮含量的高峰期,此后急剧下降至施肥前的水平甚至更低,在同一施肥时期,施氮量增加,田面水可溶性氮浓度随之升高,而各施肥期田面水可溶性氮浓度与整个生育期施入N肥总量相关性不大,可见,施氮量越多,地表径流损失的风险越大;穗肥施用后,渗漏水中的氮浓度呈先增加后减少的变化趋势。穗肥施用后5~17d,渗漏水可溶性氮浓度减少70mg/L;田边水渠水中可溶性氮浓度在水稻生育期一直保持在较低的水平,相对径流损失及侧渗损失,渗漏损失是本试验中稻田N肥流失的主要途径。     

玉米秸秆生物炭对稻油轮作农田磷流失风险的影响

以云南大理洱海流域典型稻油轮作模式为研究对象,通过2年田间定位试验,研究生物炭(玉米秸秆制备)、玉米秸秆与化肥配施对我国稻油轮作模式农田磷流失风险的影响。田间小区试验包括常规施用化肥(NPK)、生物炭与化肥配施(NPK+C)、生物炭与化肥减半配施(1/2NPK+C)、玉米秸秆与化肥配施(NPK+S)四个处理,通过比较不同处理间土壤有效磷含量、作物产量、吸磷量和水稻生长期间土壤有效磷、田面水总磷、可溶性总磷的动态变化特征,分析施用玉米秸秆生物炭和直接施用玉米秸秆对土壤、作物和磷流失风险的影响。结果表明,与NPK处理相比,增施生物炭和玉米秸秆,可显著提高水稻和油菜产量,但对水稻季田面水磷浓度无显著影响;施用生物炭条件下减施化肥,短期内未造成水稻和油菜减产,却降低了水稻整个生育期内田面水总磷(TP)和可溶性总磷(TDP)浓度;各处理水稻季田面水TP和TDP浓度在栽秧后第1 d内达到峰值,4~5 d内浓度迅速降低,7 d之后浓度趋于稳定。在此过程中,田面水TP下降64.2%~79.1%,TDP下降63.1%~82.4%。上述研究结果表明,为降低稻油轮作农田磷流失风险,可以考虑在水稻季施用生物炭的条件下减施化肥磷,并且在水稻栽秧后7 d内控制田面水外流。     

免耕稻田土壤磷有效性的研究

[目的]为提高免耕稻田磷肥的利用效率。[方法]以免耕和翻耕稻田为研究对象,通过大田试验与室内分析研究了稻田土壤磷有效性。[结果]随着土层的加深,土壤有效磷含量降低。免耕使得土壤有效磷在土壤表层富集。与耕作相比较,施肥对土壤有效磷含量的影响高于耕作。[结论]免耕比翻耕更能合理利用肥料,提高磷肥利用率。     

太湖典型地区水稻田面水氮素时空变异特征研究

选择太湖典型地区常熟市新庄镇水稻田为研究对象,研究稻田田面水三氮(总氮、铵态氮、硝态氮)浓度时空变异规律,为制定控制该地区稻田氮排放对周边水体污染的技术措施提供决策依据.试验区面积120 m2,采取网格法布设120点,在施基肥、穗肥后第2,4,6,8 d,施蘖肥后第2,5,7,9 d分别采集田面水测定TN(总氮)、NH4+ - N和NO3- - N的质量浓度,借助地统计学方法研究了该试验区田面水三氮浓度时空变异规律.结果表明:TN、NH4+ - N和NO3- - N浓度在施肥后呈现出不同的变化趋势.在本试验条件下,如果施肥后8 d排水,则蘖肥后排水污染风险最大,其次是基肥,穗肥风险最小.氮素空间分布结果表明,田面水三氮浓度具有中等程度的空间相关性.田面水三氮浓度由东向西呈现逐渐增大趋势,稻田东部田面水的渗漏以及水流方向(自东向西)可能是导致田面水三氮浓度空间变异的主要原因.建议采用生态塘滞留初期排水,再采取生物、生态技术对其净化处理,以降低稻田排水对周边水体的污染风险.     

水稻田面水中氮磷素的动态特征研究

采用独立排灌系统的田间试验研究了水稻田面氮素、磷素的动态特征。结果表明,分次施肥后的次日,田面水中氨氮、总氮浓度明显升高,随着时间的推移,氮素浓度下降很快。特别是第1次施氮后第9d,各处理氨氮浓度分别为施后第1d浓度的1.19%～2.70%,全氮则变为6.03%～18.74%(对照N-I除外)。氨态氮/全氮比值也呈类似趋势,相比较而言,硝态氮含量要远远低于氨氮,最大值为2.07m g·L-1。同时还表现出不同的趋势,其峰值在第3d出现。另外,不同的施氮量的作用下,等量的磷肥所产生的田面效应表现不同,且大体表现为施氮量多者,田面水磷含量也相应多的现象。从环境污染角度考虑,控制氮素、磷素田面流失主要时期为施肥后1周内。     

施肥后稻田田面水的养分变化特征

通过田间试验观察了施肥后稻田田面水中几种养分动态变化特征。结果表明,基肥施入后8d内田面水中的总氮、总磷含量呈现明显衰减,并于施肥后第8d趋于稳定,处于较低水平;分蘖肥(尿素)施用后3d天以内田面水的氮、磷含量再次升高,接着呈现下降趋势,10d后趋于稳定。为防止氮、磷素大量流失,建议在施肥后10d内严格控制田间排水。对于鱼塘-稻田系统,鱼塘水通过稻田表面流异位处理应在施肥后养分衰减稳定后进行。     

免耕条件下水稻产量及稻田无机氮供应特征

【目的】研究免耕条件下水稻产量及稻田无机氮供应特征。【方法】于2007—2010连续4年采用田间定位试验研究方法。试验设传统翻耕、免耕两个处理,4次重复。供试水稻品种为皖稻68。【结果】免耕显著提高了水稻生育前期耕层土壤NH4+-N含量,但是降低了水稻生育中、后期耕层土壤NH4+-N含量。同时免耕显著提高了0—10 cm土层NO3--N含量,降低了主要生育时期10—20 cm土层NO3--N含量,有利于减少耕层土壤NO3--N的淋失。免耕促进了土壤有机碳和全氮在表层土壤的富集。0—10 cm土层有机碳和全氮含量比翻耕处理显著增加,而10—20 cm土层上述养分含量明显低于翻耕处理。免耕提高了耕层（0—20 cm）土壤容重,增幅为3.06%—6.25%。产量结果显示,免耕使水稻减产4.11%—7.70%。【结论】免耕稻田自拔节期后期土壤NH4+-N供应量的减少使免耕水稻拔节期和抽穗期的氮素吸收量均明显低于翻耕处理,导致免耕水稻成穗率的减少,是免耕水稻产量降低的主要原因。     

土壤表层管理对稻田土壤氮矿化势、固氮强度及铵态氮的影响

 耕作管理对土壤表层（0-15cm）氮矿化势（N#-0）平均值无明显影响，但对N#-0在0-15cm表层的垂直分布有显著影响。表层配合施用有机无机肥，比纯施化肥显著提高了0-15cm的N#-0值。0-15cm土层N#-0与稻麦产量呈显著相关。免耕土壤NH#+(+)#-(4) -N前期强度大，水稻易早发。两种耕作管理下土壤平均固氮强度（Ⅰ）无明显差异，且多数处理Ⅰ值至水稻拔节期达到高峰。在水稻营养生长期，无肥区Ⅰ值约为其它施肥的2-10倍。土壤NH#+(+)#-(4) -N对土壤固氮活性起抑制作用的初始浓度为20ppm，Ⅰ与N#-0在水稻生长期间有明显相关性。     

保护性耕作模式下早稻田甲烷排放特征

[目的]研究耕作对早稻田甲烷排放的影响,并分析影响稻田甲烷排放的环境因子,寻找合适的耕作模式以减少稻田甲烷排放.[方法]设免耕不施肥、免耕施肥、常规不施肥和常规施肥4个处理,分别在水稻分蘖期和水稻抽穗期采用静态箱法收集气态甲烷(CH4),同步观测地温、采气箱内温度、环境温度、地表温度、草面温度、相对湿度及风速,探究早稻田CH4排放的日排放规律,明确免耕和施肥及环境因素对稻田CH4排放的影响.[结果]早稻田CH4的排放与气温、地表温度、5 cm土温、草面温度、相对湿度、风速等密切相关,尤其在分蘖期,各处理均与上述环境因子显著相关(P<0.05).不同耕作与施肥模式下,CH4日平均通量不同,在水稻分蘖期具体表现为常规施肥>常规不施肥>免耕施肥>免耕不施肥,在水稻抽穗期表现为常规不施肥>免耕施肥>常规施肥>免耕不施肥.[结论]免耕与常规耕作相比,早稻田CH4的排放量相对降低;施肥导致分蘖期早稻田CH4排放通量增加,但在抽穗期导致早稻田CH4排放减少.免耕可以减轻早稻田CH4的排放,其推广能为稻田减排做贡献.     

耕作方式和氮肥对稻田CH4排放的影响及与土壤还原物质间的关系

探讨不同耕作方式下氮肥调节对稻田CH4排放及与土壤还原物质间的关系。通过田间试验研究水稻在常耕与免耕2种耕作方式、3种施氮量（N0、N1、N2）和2种施氮方式（F1、F2）条件下,稻田CH4排放的动态变化规律。结果表明：各处理CH4排放通量均呈双峰曲线变化规律,峰期分别出现在分蘖期和抽穗期,拔节前稻田CH4排放占水稻全生育期排放量的75.12% 。免耕能显著降低稻田CH4排放,氮肥极显著地促进稻田CH4排放。重施基蘖肥有利于降低免耕稻田CH4的排放,重施穗肥有利于降低常耕稻田CH4的排放。耕作方式和施氮方式对稻田CH4排放的互作效应显著,其中免耕和重基蘖肥搭配能极显著降低稻田CH4排放。耕作方式和氮肥调节对稻田CH4排放的影响与稻田土壤还原物质总量,活性还原物质量及Fe2+含量的变化密切相关。     

稻草还田免耕抛秧对土壤剖面氮、磷、钾含量的影响

【目的】探讨稻草还田免耕对稻田土壤剖面氮、磷和钾的影响。【方法】对连续2年和7年结合稻草还田常耕抛秧和免耕抛秧试验的水稻土剖面氮、磷、钾进行了研究。【结果】免耕表层0-4（5）cm土壤全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量显著高于常耕土壤。稻草还田免耕0-4（5）cm土壤的全钾含量显著高于常耕土壤,速效钾含量与稻草还田常耕差异不明显,但显著高于普通常耕土壤。免耕5-20 cm层土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量低于常耕土壤。普通免耕Aa层（耕作层）土壤速效钾含量显著低于常耕土壤。免耕的Ap层（犁底层）、W层（潴育层）和C层（母质层）碱解氮和速效钾含量高于常耕土壤。【结论】稻草还田免耕抛秧协调土壤氮、磷和钾的效果比普通免耕好,有利于土壤肥力的提高,稻草还田免耕抛秧是稻田免耕栽培的发展方向。     

耕作方式对还田稻草氮素释放及水稻氮素利用的影响

 【目的】探讨在免耕和常耕条件下,还田稻草氮素释放特性和水稻氮素利用的差异。【方法】2006年和2007年晚稻,在田间将稻草还田,并在不同时期测定稻草中残留的氮素,同时进行桶栽试验,将15N标记稻草还田,成熟期测定水稻积累的总氮素和15N丰度。【结果】稻草中残留的氮素随还田时间延长而下降,但不同时间段下降的速度差异很大。还田后0～40 d,稻草中残留的氮素下降约60%,还田后40～100 d,稻草中残留的氮素下降约10%。两种耕作方式下还田稻草含氮率均呈升高趋势。无论是干稻草还是湿稻草还田,免耕条件下稻草氮素平均释放速率高于常耕。免耕方式下湿稻草的氮素释放速率较高,常耕方式下干稻草氮素释放速率较高。【结论】无论还田稻草状态相同与否,常耕水稻的氮素干物质生产效率和产量较免耕水稻高。免耕有利于还田稻草的氮素释放,但水稻从还田稻草中吸收的氮素和氮素利用效率下降。     

成都平原不同耕作模式的农田效应研究 I.对土壤性状及作物产量的影响

 【目的】通过研究不同耕作模式对土壤性状及产量的影响,为成都平原主导耕作模式的筛选和调控技术提供理论依据。【方法】采用长期定位试验的方法,通过5年对5个处理[CK：麦稻双旋(WRCT)、麦免+稻旋 (WNRCT)、麦稻双免(WRNT)、麦稻垄作(WRRT)、麦免+稻旋+秋作(WNRCVNT)]的大田试验研究,系统分析耕作模式对土壤性状和作物产量的影响。【结果】不同耕作模式对土壤性状的影响各不相同：与对照相比,单免和双免耕处理降低了0-10 cm土层的容重,增加了10-20 cm土层的土壤容重;增加了土壤的小孔隙、小孔隙的比例及0-10 cm土层的大孔隙,降低了10-20 cm的大孔隙,使土壤孔径分布得到改善。耕作措施对土壤吸湿水和土壤比重影响差异不显著,免耕降低了土壤比重。双免使土壤的渗水速率增加,不利于水稻生长,但单免能促进水稻生长。与对照相比,单免和双免耕秸秆覆盖增加了土壤有机质,降低了0-10 cm土层的碱性,但增加了10-20 cm土层的碱性。双免耕定位5年,增加了小麦产量,但大幅降低了水稻的产量。与此相反,单免则有利于小麦和水稻共同增产。【结论】免耕形成了“上松下紧”的土壤结构,改变了土壤的通透性,尤其是在10-20 cm,打破了传统耕作的犁底层。但免耕对土壤结构的改变对小麦和水稻的产量影响并不一致：长期双免耕能促进小麦增产,但对水稻生长和产量不利。     

秸秆还田条件下小麦耕作模式与施肥技术研究

在小麦高肥水地块,确定秸秆还田与不还田2种还田条件,免耕、深耕和两年旋耕一年深耕3种耕作方式,666.7m2施纯氮15、11、20 kg 3个水平,通过区组优化,设计建立不还田免耕(BM)、还田免耕(HM)、还田深耕(HS)和还田综合(HZ)4种耕作模式,在每种耕作模式上进行纯氮3个水平的裂区试验。经过数据调查、统计分析和AHP层次比较,得出在秸秆还田条件下,实行深耕的耕作模式,666.7m2施纯氮15kg、钾肥(K2O)5 kg、磷肥(P2O5)7 kg为最佳方案。     

耕作方式与氮肥类型对稻田氨挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响

通过大田试验,设置常规翻耕（CT）、免耕（NT）两种耕作方式和不施氮肥（N0）、无机氮肥（IF）、缓释氮肥（SR）、有机无机氮肥配施（IFOF）4种施肥模式,研究其对稻田NH₃挥发、氮肥利用率和水稻产量的影响。研究结果表明：耕作方式显著影响NH₃挥发,而对氮肥利用率和水稻产量影响不大。与CT处理相比,NT处理NH₃挥发量显著提高了15.5%。氮肥施用显著提高了NH₃挥发、氮肥利用率和水稻产量。与N0处理相比,IF、SR与IFOF处理NH₃挥发量分别提高了150.2%、75.8%与137.8%。氮肥处理中IFOF处理具有最高的氮肥利用率。与IF处理相比,IFOF处理氮肥吸收利用率（NRE）显著提高了43.2%,氮肥偏生产力（NPFP）提高了16.9%,氮肥农学效率（NAE）提高了20.1%;与SR处理相比,IFOF处理NRE显著提高了38.3%,NPFP提高了22.1%,NAE提高了51.3%。IF、SR与IFOF处理较N0处理水稻产量分别提高了43.6%、30.0%与44.4%。本研究结果表明,翻耕下有机无机氮肥配施能有效地降低NH₃挥发,提高氮肥利用率和产量,但未来如何达到稻田NH₃与温室气体的同步减排需要进一步研究。     

免耕与少耕栽培对水稻产量和品质的影响及其经济效益分析

为探讨不同耕作条件对两种类型水稻的产量和品质的影响,以黑龙江省第二积温带主栽的两个不同类型的水稻品种(半直立穗型品种龙稻5号和弯曲穗型品种东农428)为试验材料,进行不同耕作方式(免耕、少耕、翻耕)的对比试验,最终进行了3种不同耕作方式的效益分析。结果表明:稻田免耕、少耕栽培方式对水稻产量和品质均产生负影响,且免耕明显大于少耕;少耕栽培方式经济效益明显高于翻耕、免耕栽培方式,由于免耕栽培方式对产量影响过大,经济效益并不是最高。