沼液与有机肥配施条件下氮损失风险的研究

本研究旨在探索沼液、有机肥配施等氮量替代化肥的模式,期望能够在保持产量稳定的前提下,降低稻田氮素损失的风险。本试验以太湖水稻土为研究对象进行盆栽试验,设置了空白对照(CK)、常规化肥(NPK)、100%沼液、75%沼液+25%猪粪有机肥、50%沼液+50%猪粪有机肥和100%猪粪有机肥六个处理,采用密闭室间歇通气法研究了不同生育时期的稻田氨挥发特性,同期测定稻田田面水氮含量,以及全施肥期径流流失量。试验结果显示,在等施氮量条件下,常规化肥处理水稻产量达12 752.70 kg·hm~(-2),其农田氨挥发总量为76.99 kg·hm~(-2),径流氮损失量39.11 kg·hm~(-2);100%沼液施用处理和75%沼液+25%猪粪有机肥配施处理氨挥发量较高,分别为120.66、88.01 kg·hm~(-2);而50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理氨挥发总量和径流氮流失量均低于常规化肥处理,分别为58.03、22.00 kg·hm~(-2),其产量与常规化肥处理相比无显著性差异;100%猪粪有机肥施用处理尽管氨挥发总量和径流氮流失量表现最低,但其产量低于50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理。综合比较而言,50%沼液+50%猪粪有机肥配合施用处理在保持一定产量的基础上又能减少氨挥发及氮流失风险,是一种比较适宜的施肥模式。     

洱海流域典型农区不同施肥处理下稻田氨挥发变化特征

为探寻洱海流域合理的施肥方式,减少氮肥的氨挥发损失,采用"密闭室间歇通气法",研究了不同氮肥类型及施氮量对稻田氨挥发规律、氨挥发累积量及水稻产量的影响,并探究了影响氨挥发排放的因素。研究结果表明:稻田氨挥发主要发生在施肥后2～5 d内,穗肥期氨挥发损失占比最大为19.04%～33.00%,其次分蘖肥期损失为7.18%～15.72%,基肥期损失最少为4.89%～7.76%。不同施肥处理中常规施肥(CF)、化肥减量20%(T1)、单施有机肥(T2)、有机肥与化肥配施(T3)、考虑当季25%矿化率单施有机肥(T4)、考虑当季25%矿化率有机肥与化肥配施(T5)和单施控释肥(T6)的氨挥发累积量分别为42.52、22.73、11.71、15.12、38.24、25.95 kg·hm~(-2)和18.44 kg·hm~(-2)。等量施氮条件下不同肥料类型氨挥发损失占比大小为尿素控释肥有机肥+化肥有机肥。不同施氮量条件下,施氮量越大氨挥发累积量越大,且氨挥发速率与田面水NH4+-N浓度呈正相关性。综合稻田氨挥发累积量及水稻产量,在洱海流域典型农区水稻种植中,有机肥与化肥配施(25%当季矿化率)、化肥减量施用(20%)以及控释肥施用是3种较优的环境友好型施肥方式。     

生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田氨挥发的影响

通过土柱模拟实验,研究了生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田田面水氮素转化、氨挥发排放以及水稻产量的影响。结果表明:生活污水尾水灌溉显著提高了稻田田面水NO_3~--N浓度和田面水pH,并显著提高了产量、植株吸氮量和土壤脲酶活性。与清水灌溉处理相比,不施氮肥时生活污水尾水灌溉可使秸秆还田稻田氨挥发累积排放量显著降低35%;正常施氮时生活污水尾水灌溉增加了秸秆还田稻田氨挥发排放总量,但由于显著增加了水稻产量,因此单位产量氨挥发排放量有所降低。由此可见,秸秆还田稻田利用生活污水尾水灌溉,不仅可消纳净化生活污水、替代部分氮肥,还可增加水稻产量、降低单位产量稻田氨挥发排放。     

猪粪沼液施用对稻麦轮作系统土壤氧化亚氮排放的影响

以典型的猪粪尿发酵沼液为对象,探讨了沼液施入量和管理方式对以中国东部稻麦轮作农田系统土壤N2O排放规律和排放量的影响。研究结果表明,与化学氮肥相比,沼液施用未影响稻麦轮作系统土壤N2O排放的季节变化规律,但影响其排放量的大小。稻季100%施用沼液的处理(N100%DPS)其累积排放量为0.71kg·hm-(22008年)和1.38kg·hm-(22009年),显著高于100%施用化肥的处理(N100%Ure)a,即0.68kg·hm-2和1.06kg·hm-2。麦季N100%DPS处理N2O的累积排放量分别为6.56kg·hm-(22008年)和5.05kg·hm-2(2009年),与N100%Urea处理(2008年:5.89kg·hm-2;2009年:3.93kg·hm-2)无显著差异,但均显著高于稻季各处理。随着沼液替代化学肥料用量的降低,稻田N2O排放量呈降低趋势,而沼液一次性施入和分次施入对稻田N2O排放的季节动态和累积排放量均无显著影响;但沼液不同的管理方式对麦季累积N2O排放量更为复杂。稻、麦两季N100%DPS处理中N2O排放系数(f)均最大,分别达到0.3%和1.6%,但沼液分次施入和一次性...     

不同施肥管理对东北黑土区氮损失的影响

为了明确不同施肥管理的肥料利用率及其氮损失对环境的影响,采用自然降雨条件下土槽模拟试验方法,系统研究了在东北黑土玉米单作体系下不同施肥管理(尿素、秸秆还田和缓控释肥)在一次性施用条件下的农田氨挥发、氮径流淋溶损失及土壤硝态氮累积特性。结果表明:农民习惯施肥、秸秆还田施肥及控释肥氨挥发总量分别为26.1、24.2、23.9 kg N·hm-2,占化肥施用量的10.9%、10.1%、10.0%;氮径流淋溶损失分别占化肥施用量的1.4%、1.5%、0.9%,且以氮径流损失为主;土壤0~50 cm土层氮残留分别为42.2、42.3、54.6 kg N·hm-2。秸秆还田处理可以在保证产量的前提下,减少土壤氮残留、提高肥料利用率;控释肥在降雨量少的条件下氮残留相对较高,应适当降低施氮量。     

不同施氮水平下小麦田氨挥发规律研究

为了研究施氮水平对农田土壤氨挥发的影响机制,依据北京房山农田土壤类型,结合当地农民种植与施氮习惯,设定N0~N7共8个施氮水平,施肥量分别为0、50、100、150、200、250、300、400 kg·hm-2,利用田间试验原位测定的方法,研究分析了京郊冬小麦田种植体系氨挥发损失的规律及氮肥剂量效应。结果表明,冬小麦种植体系在施入氮肥后发生了明显的氨挥发,且氨挥发主要发生在施肥后1~2周内,在施肥后2~3d出现氨挥发速率峰值,基肥与追肥后氨挥发速率最大分别达到2.41、1.42kg·hm-2·d-1,基肥期氨挥发量在0.81~14.29 kg·hm-2,追肥期氨挥发量在2.20~6.91kg·hm-2。在整个冬小麦生长期间,高施氮量处理的氨挥发量均高于低施氮量处理。当施氮量超过150 kg·hm-2时,由于氨挥发增加导致农田氮损失显著提高,优化施肥量能明显降低冬小麦种植过程中的氨挥发损失。施氮水平为150 kg·hm-2的冬小麦产量为5 493.63 kg·hm-2,高于其他施氮水平处理的小麦产量。可见,合理的氮肥用量能够兼顾产量和生态环境,本研究中在150 kg·hm-2的氮肥水平下,小麦产量最高且氨挥发损失较低。     

沼液在稻田的精确施用及其环境效应研究

为探究沼液在稻田中的适宜用量,通过田间试验,研究不同氮素水平的沼液(0、90、157.5、225、292.5、562.5 kg·hm~(-2))对水稻产量、氮素利用率、田面水无机氮动态变化、土壤残留无机氮以及稻田氨挥发的影响。结果表明,水稻籽粒产量随沼液氮素施用量的变化符合线性加平台模型,沼液在水稻种植中的最佳氮素施用量为213.9 kg·hm~(-2);施用沼液显著增加了田面水铵态氮浓度,施用沼液3 d后,田面水铵态氮浓度迅速降低,而田面水硝态氮初始浓度无明显变化;稻田氨挥发总量随沼液氮素施用量的增加而显著增加,且主要集中在沼液施用后的一周内,氨挥发所引起的氮素损失占沼液氮素量的14.52%~17.64%;等氮量施用的沼液和化肥相比,水稻产量、氮素利用率、氮素农学生产率和土壤残留无机氮均无显著差异,而单位稻谷产量的氨挥发量显著降低22.6%。由此可见,稻田合理施用沼液具有较好的经济效益和环境效益。     

太湖地区集约化农田氮素减排增效技术实践

通过开展氮高效水稻品种种植与化肥减施的增效减排技术、稻田生物炭应用增效减排技术、固氮作物养分减投与轮作制度调整技术、菜地机械起垄侧条施肥技术等的研发和适地性研究,优化了技术参数,明确了技术效果:氮高效水稻品种生产单位产量谷物时稻田NH_3挥发量比常规水稻品种下降17.4%~27.3%(平均为21.3%),稻田氮素渗漏损失量下降6.08%~44.0%(平均为25.3%),稻田氮素径流损失量下降9.18%~28.7%;与单施尿素相比,稻田中施用0.5%(表层土壤质量百分比)的低温(500℃)制备生物炭,维持水稻高产且不增加单位产量氨挥发损失的同时,可显著减少土壤氮素径流损失13.9%~22.1%;传统的集约化蔬菜轮作中引入豆科作物金花菜,可减少周年总氮淋失约40%,并且可使经济效益提高29%;大白菜机械起垄侧条施肥的适宜垄宽为55cm,在保证高产的同时,可减施化肥氮约30%,节本增效58.3%,并且减少50%以上的氨挥发。以上技术在集约化农田上的实践,有力地推动了国家化肥零增长战略和太湖地区农田面源污染防治。     

水氮耦合对水稻田间氨挥发规律的影响

在防雨棚池栽试验中应用通气法研究了水氮耦合对稻田土壤氨挥发速率的动态变化及损失量.结果表明,稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生育期累计氨挥发量为31.67～69.70 kg· hm-2,占施氮量的17.95％～28.64％;不同生育时期氨挥发量的大小依次为返青期＞拔节孕穗期＞分蘖期＞抽穗开花期＞乳熟期,挥发高峰出现在施氮肥后的1～3 d内;随着施氮水平增加,田间氨挥发量显著增加.与此同时,稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,与常规灌溉模式相比,控制灌溉条件下氨挥发总量和氨挥发损失率均较小,且不同施氮水平间差异显著.就氨挥发损失率而言,在试验条件下水氮耦合效应显著,以控制灌溉模式下施氮量为180kg·hm-2时的氨挥发损失率最低,为17.59％.     

猪粪与氮肥配施对水稻生长及氮素利用的影响

为实现畜禽粪便消纳及水稻化肥减量生产,利用2年的田间试验研究猪粪替代高量氮肥对水稻生长动态及氮素吸收利用的影响。结果表明,单施225 kg/hm~2化肥氮(N1)处理的产量显著低于其他处理,225 kg/hm~2化肥氮结合总氮量26.4 kg/hm~2的猪粪(N1M)(总氮量251.4 kg/hm~2)处理的产量和单施270 kg/hm~2化肥氮(N2)处理无显著差异。N1M处理的产量效应与促进水稻苗期根系生长及齐穗期后氮素高强度供应有关,但225 kg/hm~2化肥氮+26.4 kg/hm~2猪粪氮+4 500 kg/hm~2秸秆(N1MR)处理水稻在分蘖期和孕穗期吸氮量较低。N1M处理2年的氮素利用回收率均值与N2处理相比增幅为7.10%;270 kg/hm~2化肥氮+26.4 kg/hm~2猪粪氮(N2M)处理的氮素回收利用率均值与N2处理相比增幅为9.85%,表明猪粪和氮肥配合对水稻氮素吸收产生促进作用,减氮45 kg/hm~2配施猪粪(总氮量26.4 kg/hm~2)或和秸秆配合可有效保持水稻的高产和氮素吸收利用,在水稻分蘖期和齐穗期注意氮肥调控能获更高增产效果。上述结果可以为水稻的减量施肥提供依据。     

不同比例猪粪有机肥配施对稻穗不同部位氮含量分布的影响

[目的]探讨施用猪粪有机肥对稻穗不同部位籽粒氮素积累的影响,为提高水稻肥料利用率和畜禽粪便的资源化利用提供参考依据.[方法]以赣晚籼37号为材料,在水稻施纯N 180 kg/ha,N:P2O5:K2O=3:1:2.5的情况下,比较并分析全施化肥(NPK)、低量猪粪配施化肥(F7M3,即70%化肥配施30%猪粪)、中量猪粪配施化肥(F5M5,即50%化肥配施50%猪粪)和高量猪粪配施化肥(F3M7,即30%化肥配施70%猪粪)等处理的枝梗籽粒氮含量、穗位籽粒氮含量、稻穗氮含量、水稻籽粒吸氮量及其与水稻产量的关系.[结果]配施猪粪有机肥能有效降低水稻一次、二次枝梗籽粒氮含量,且随猪粪有机肥配施量的增加,穗位籽粒氮含量也呈降低趋势,其中F3M7处理上、中、下部的籽粒氮含量较NPK处理分别显著降低11.6%、11.9%和9.1%(P<0.05,下同).增施猪粪有机肥能促进水稻产量增加与稻穗氮含量下降,与NPK处理相比,猪粪配施处理的稻穗氮含量显著下降5.7%~10.1%,水稻产量增加4.3%~14.1%,但猪粪有机肥配施处理的水稻籽粒吸氮量与NPK处理无明显差异,均在92.0 kg/ha左右.[结论]猪粪有机肥与化肥配施能有效影响稻穗不同部位的氮含量,合理利用有机肥资源有利于水稻的高产稳产.     

猪粪施用对成都平原稻季氨挥发特征的影响

采用通气法开展田间小区原位监测试验,分别设置对照、常规化肥、猪粪和化肥配施、单施猪粪等7个处理,探讨不同比例猪粪施用对稻田氨挥发特征及环境、效益的影响.结果表明,氨挥发通量在施肥后的第2 d达到峰值,然后迅速下降,氨挥发主要集中在施肥后的1周左右.在整个监测期间,氨挥发平均通量为2.87~5.89 kg·hm^-2·d-1,氨挥发累积量为43.72~87.38 kg·hm^-2,占氮肥施用量的24.27%~29.17%;猪粪和化肥配施处理较常规施肥处理能降低氨挥发累积量4.21%~16.74%,猪粪和化肥配施也有效降低了田面水铵态氮和硝态氮浓度,单施过量猪粪则促进了氨挥发;氨挥发通量与田面水铵态氮浓度呈明显线性正相关.猪粪和化肥配施处理较常规施肥处理稻谷增产196~779 kg·hm^-2,同时猪粪的施用也降低了稻田肥料投入成本,有效提高了农民纯收入.综合环境及经济效益,化肥+猪粪50%处理的猪粪投入量最佳,稻田猪粪消纳量为13 264.54 kg·hm^-2,生猪承载量为20.19头·hm^-2.     

猪粪与化肥配施对双季稻产量及氮素吸收利用的影响

以早稻金优458和晚稻五丰优T025为试验材料,以不施肥处理为对照CK,研究了在等氮量条件(早稻总施氮量180 kg/hm²,晚稻总施氮量225 kg/hm2,晚稻总施氮量225 kg/hm²)下,猪粪与化肥4种配施处理(全施化肥处理T1、25%猪粪和75%化肥配施处理T2、50%猪粪和50%化肥配施处理T3、75%猪粪和25%化肥配施处理T4)对南方红黄壤区双季稻田水稻分蘖发生与成穗、干物质积累、氮素吸收利用及产量形成的影响。结果表明:猪粪与化肥配施能显著增加水稻的总颖花量; 2013年水稻产量表现为T2>T3>T1>T4>CK,2014年产量表现为T2>T3>T4>T1>CK; T2处理在够苗期的有效分蘖多,成穗率、氮素积累量、氮肥利用率、干物质积累量和产量均最高;随着猪粪施用比例的增加,水稻分蘖变差,成穗率下降,氮素吸收利用能力降低,最终干物质积累量和产量下降。     

四川盆地稻田氨挥发通量及影响因素

氨挥发是稻田氮损失的重要途径,越来越受到高度重视。本文采用密闭室法对四川盆地稻田的氨挥发量及影响因素进行了研究。结果表明,稻田NH3挥发损失的氮素达22~63 kg·hm-2,占施氮量的比例为14%~19%,是稻田氮损失的重要途径。稻田NH3挥发总量随施氮量的增加而增加,二者呈极显著的相关关系。稻田氨挥发量与田面水温度和p H显著正相关,可以通过控制田面水温度等措施控制氨挥发。稻田NH3挥发主要发生在10:00-18:00之间,超过全天挥发量的2/3。8:00-10:00与18:00-20:00 2个时间段的氨挥发通量平均值和全天氨挥发通量平均值很一致,是测定氨挥发的最佳时间。     

化肥减量替代对华北平原小麦-玉米轮作产量及氮流失影响

为降低氮素流失风险,提高肥料利用效率,在华北平原采用田间定位试验研究了不同施肥措施对小麦-玉米产量、周年氮素淋溶和径流损失的影响。结果表明,相比当地常规施肥处理(CON),减施氮肥150 kg·hm~(-2)的条件下,单施化肥(RF)和10%比例沼液替代(RFM)不会降低小麦和玉米产量。相较于CON处理的氮素年均盈余量218.1 kg·hm~(-2),RF和RFM处理氮盈余量分别显著降低了66.7%和55.9%。CON处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别为33.70 mg·L~(-1)和22.01 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别降低了31.45%和30.58%,而RFM处理分别降低了40.65%和43.39%。试验期间径流产流只发生2次,氮素淋溶发生次数和氮损失量远高于径流损失,因此淋溶是氮素流失的主要途径。CON处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别为23.0 mg·L~(-1)和0.095 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别降低了32.9%和30.5%,而RFM处理分别降低了45.5%和50.5%。由于施肥量较高,CON处理氮淋溶表观流失率为4.19%,而RF和RFM处理氮淋溶表观流失率分别降低了2.86%和20.76%。NO_3~--N是氮素流失的主要形态,分别占淋溶和径流总氮流失量的66.3%和73.3%,其与总氮流失变化趋势一致。综上,化肥减量配施沼液在保证作物产量的情况下,是降低氮素流失的有效措施。     

保护性耕作与平衡施肥对巢湖流域稻田氮素径流损失及水稻产量的影响研究

采用田间小区试验,连续2年研究了巢湖流域保护性耕作与平衡施肥对稻田氮素径流流失特征和水稻产量的影响.结果表明,巢湖流域水稻田在传统耕作条件下径流液中TN的浓度范同是0.73～15.33 mg·L-1,DN是氮素径流流失的主要形态,约占TN的74%～92%,NH+4-N和NO-3-N所占比例差异比较大,主要与径流-施肥时间间隔以及作物的不同生育期有关.氮素径流损失量年际差异比较大,2008年和2009年分别是2.91 kg·hm-2和6.23 kg.hm-2,分别占施氮量的1.62%和3.46%.由于降雨事件的偶然性,平衡施肥对氮素径流损失量的影响具有很大不确定性,径流流失风险仍难以控制;保护性耕作能有效地降低氮素径流流失负荷,使得氮素流失潜能大大减小.与T(传统耕作)处理相比,TS(传统耕作+秸秆还田)处理、BF(平衡施肥)处理和NTS+BF(少免耕+秸秆还田+平衡施肥)处理水稻产量平均增产幅度分别为9.97%、13.60%和23.18%,产量差异达到显著水平.因此,保护性耕作可以作为源头控制稻田氮素流失的较好措施之一加以推广.     

猪粪与化肥配施对双季稻产量及氮素吸收利用的影响

以早稻金优458和晚稻五丰优T025为试验材料,以不施肥处理为对照CK,研究了在等氮量条件(早稻总施氮量180 kg/hm~2,晚稻总施氮量225 kg/hm~2)下,猪粪与化肥4种配施处理(全施化肥处理T1、25%猪粪和75%化肥配施处理T2、50%猪粪和50%化肥配施处理T3、75%猪粪和25%化肥配施处理T4)对南方红黄壤区双季稻田水稻分蘖发生与成穗、干物质积累、氮素吸收利用及产量形成的影响。结果表明:猪粪与化肥配施能显著增加水稻的总颖花量; 2013年水稻产量表现为T2T3T1T4CK,2014年产量表现为T2T3T4T1CK; T2处理在够苗期的有效分蘖多,成穗率、氮素积累量、氮肥利用率、干物质积累量和产量均最高;随着猪粪施用比例的增加,水稻分蘖变差,成穗率下降,氮素吸收利用能力降低,最终干物质积累量和产量下降。     

机插侧深施肥对水稻氮素吸收和氨挥发的影响

采用田间大区对比试验,研究不同氮肥运筹比例时基肥侧深施肥对水稻氮素和氨挥发损失的影响,为机插侧深施肥技术应用提供理论依据。试验设置不施氮(N0)、常规施肥(FF)、基肥侧深施(40% NDF)、基肥增氮侧深施(55% NDF)和一次性侧深施(100% NDF)5个处理,分析基肥侧深施对水稻产量、氮素吸收和氨挥发的影响。结果表明,等施氮量(225 kg·hm^-2)下,侧深施肥各处理水稻产量与常规施肥处理间没有明显差异,但显著提高了水稻地上部氮素吸收量,氮肥利用率比常规施肥处理提高了13.1~16.5百分点。40% NDF和55% NDF处理基肥氨挥发量和FF处理间差异不显著,100% NDF处理显著增加了基肥的氨挥发量,侧深施肥各处理基肥氨挥发比例和FF处理间差异不显著。55% NDF和100% NDF处理显著降低了水稻生育期总氨挥发量和总损失率,100% NDF处理对氨挥发的抑制效果优于55% NDF处理。机插侧深施肥技术对稻田氨挥发的抑制效果受到稻田平整度的影响,应加强配套技术研究。     

太湖地区稻田不同氮肥管理模式下氨挥发特征研究

以减少氨挥发带来的面源污染问题为目的,通过调整氮肥管理模式, 设置农户常规施肥处理、化肥减量施肥处理、缓控释肥处理、有机无机肥配施处理、按需施肥处理以及无氮处理6个管理模式试验,研究太湖地区施氮量与氮肥品种对氨挥发损失的影响。结果表明：氨挥发损失受施氮量的显著影响,施氮量减少22%~44%可降低氨挥发损失20.2%~35.3%。常规化肥处理下,基肥期与分蘖肥期氨挥发损失较为严重。同一施氮水平下,有机肥化肥配施可显著降低氨挥发;缓控释肥可明显减少基肥期氨挥发量,但后期效果不明显。氮肥用量由当前农户施氮水平减少22%时,不会对作物氮累积量与产量造成影响,可见适当降低施氮水平并搭配有机肥,是具产量可持续性及环境友好性的氮肥管理模式。     

长期不同施肥红壤性稻田水稻产量和氨挥发的变化

采用密闭室法测定长期不同施肥制度下双季稻田氨挥发速率及其影响因素,并分析双季稻田氨挥发与产量的关系。结果表明:节肥型有机无机结合农业施肥处理(JF处理)的水稻产量与全肥型有机无机结合农业施肥处理(OM处理)和单施无机肥(NPK处理)的差异不显著,显著高于单施化学氮钾肥(NK处理)的产量;双季稻氮素农学利用率(NUEA)以JF处理的最高,早稻和晚稻分别为17.4和8.9 kg.kg-1,显著高于NK处理;双季稻氨挥发累积量以OM处理最高(86.2 kg.hm-2),NK处理次之(78.2 kg.hm-2),显著高于JF处理(60.7 kg.hm-2);氨挥发速率主要受田面水NH4+-N质量浓度的影响。由于气温和降雨的影响,施早稻分蘖肥后氨挥发速率显著高于施基肥后的,而施晚稻基肥和分蘖肥后的没有差异。因此,JF处理在稳定产量的基础上,能够减少氨挥发量,并且提高了土壤中有机质和全氮含量。