大田条件下稻麦轮作土壤氮素流失研究

通过田间定位监测和分析,研究了上海沟干泥水稻土稻麦轮作下土壤系统中氮的迁移及流失对水环境的影响。结果表明,稻季和麦季土壤渗漏和径流水中氮的形态和浓度是不同的,施肥对氮流失影响程度也不同。稻季土壤渗漏水氮浓度普遍较低,施肥对降雨径流中氮流失有一定影响,且以NH+4-N为主。麦季施肥对径流和渗漏水氮流失影响均较大,氮流失以NO-3-N为主,且施碳铵肥的径流水中NH+4-N浓度明显增加。麦季土壤渗漏水和径流水中氮浓度普遍接近或超过环境水质标准,是主要的农田污染源。本次水旱轮作氮施肥量为413.5 kg.hm-2,进入地表和地下水氮总流失量为25.32 kg.hm-2,占当年施肥量的3.66%。     

皖东地区麦稻轮作农田径流氮磷流失特征研究

为探究化肥减施和秸秆还田对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,通过连续3年田间试验,研究农田地表径流氮磷流失特征。结果表明,麦稻轮作农田径流年总氮流失量为25.78～39.15 kg/hm~2,总磷流失量为1.14～4.06 kg/hm~2,总氮67%、总磷63%都是在麦季流失的。麦季氮素主要以硝态氮形式流失,稻季则以铵态氮形式流失,磷流失量多以可溶性磷形式流失。氮磷减施25%能够减少总氮、总磷径流流失量的5.6%和8.9%,且对作物产量没有显著影响。秸秆还田总氮径流流失量增加了0.55 kg/hm~2,增加1.82%,总磷径流流失量减少了0.16 kg/hm~2,减少6.08%。     

不同施肥模式对麦稻两熟农田磷素径流流失和麦稻产量的影响

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下农户习惯性施肥(CK)、减量施肥(T1)及优化施肥(T2)等不同施肥模式对太湖流域麦稻两熟农田土壤磷素径流流失特征和麦稻产量的影响。结果表明:麦稻轮作农田地表径流排水主要分布于强降雨集中的水稻生长季,与降水量呈显著线性正相关关系。磷素径流流失集中在稻季,各处理的流失量占周年流失总量的66.65%—75.05%。在农户习惯性施肥(CK)条件下,麦季径流总磷平均质量浓度(0.36 mg∕L)显著高于稻季(0.19 mg∕L),但磷素径流流失量(0.47 kg∕hm~2)却显著低于稻季(1.40 kg∕hm~2)。减量施肥(T1)和优化施肥(T2)模式处理可显著降低麦季、稻季径流磷素质量浓度和麦稻周年磷素径流流失量。与CK相比,T1和T2处理显著降低麦稻周年TP径流流失量,降幅达22.62%和44.54%。在CK条件下,麦稻两熟农田磷素周年径流偏流失率达119.06 mg∕kg,T1和T2处理显著降低,偏流失率降幅达17.95%和41.22%。与CK相比,麦稻产量在T1、T2处理下均显著下降,T1与T2处理间产量无显著差异。可见,麦稻轮作种植模式下,稻季不施磷具有养分减排与作物稳产的协同效应。     

太湖地区稻麦轮作系统氮、磷径流排放规律及流失系数

为了计算太湖地区稻麦轮作系统中氮、磷的径流排放量,通过2年的小区径流试验,研究了不同施肥方式和施肥量情况下氮、磷的流失规律及流失系数。结果表明:不同施肥处理2008年度和2009年度的全氮流失量分别为14.20~65.17 kg/hm2和38.08~77.76 kg/hm2,流失系数分别为6.02%~9.67%和3.00%~5.16%,麦季氮素的流失以硝态氮为主,而稻季则以铵态氮为主。不同施肥处理2008年度和2009年度全磷流失量分别为0.65~1.21 kg/hm2和0.72~1.15 kg/hm2,流失系数分别为-0.34%~0.19%和-0.81%~-0.15%,但不同施肥处理对径流水中总磷浓度的影响不大。施肥量、降雨时间和降雨量是影响氮、磷流失的主要因素,并且肥料深施、秸秆覆盖、节水灌溉等可在一定程度上降低氮的径流损失。     

太湖地区有机与常规种植方式下稻麦轮作农田温室气体短期排放特征

为探明有机种植模式对农田温室气体排放的影响,以太湖地区有机与常规种植模式下稻麦轮作农田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法监测农田温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放的动态变化特征,并运用温室气体增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)进行温室效应估算。结果表明:在稻麦轮作季,有机与常规种植模式下温室气体排放通量整体动态变化趋势基本一致。在稻季,有机种植土壤CH_4排放总量为195.56 kg·hm~(-2),显著高于常规种植(119.77 kg·hm~(-2)),而CO_2和N_2O排放总量与常规种植无显著差异;在麦季,有机种植土壤CO_2、N_2O和CH_4排放总量分别为12 554.92、1.44 kg·hm~(-2)和7.02 kg·hm~(-2),常规种植土壤分别为8 096.61、2.67 kg·hm~(-2)和6.74 kg·hm~(-2)。稻季有机种植土壤温室气体GWP和GHGI显著高于常规种植,而在麦季常规种植较高。在整个稻麦轮作季,有机种植模式下温室气体GWP和GHGI分别为6 501.69 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.44 kg·kg~(-1),显著高于常规种植模式(4 745.38 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.37 kg·kg~(-1))。有机种植模式在稻季温室气体减排方面无明显优势,但是有利于麦季农田土壤温室气体的减排。     

稻麦轮作过程氨氮径流特征和数值模拟研究

通过田间定位监测和分析.研究了稻麦轮作下降雨径流过程农田NH+4-N流失的影响因素和流失特征.结果表明.稻季施肥和灌溉对降雨径流中NH+4-N流失有一定影响.麦季小麦越冬期是地表NH+4-N径流流失主要发生时期.占NH+4-N总流失量85%以上,是农田主要的污染源.根据其流失规律和特征.运用随机模型和GLEAMS模型,对稻麦NH+4-N流失进行模拟研究,其模拟值与试验值拟合度较高,NH+4-N流失估算值与实测值误差为6.17%和2.04%.     

水稻种植模式对氮和磷流失特征的影响

[目的]研究3种水稻种植模式对氮、磷流失特征的影响。[方法]比较有机蛙稻、绿色蛙稻和常规种植3种水稻种植模式下稻田的田面水氮、磷含量特征,以及径流、渗漏和流失特征。[结果]3种水稻种植模式下田面水中总氮和总磷含量的变化特征大体是一致的,总氮的平均含量大小顺序为常规种植模式绿色蛙稻模式有机蛙稻模式;总磷的平均含量大小顺序为有机蛙稻模式绿色蛙稻模式常规种植模式。总氮径流流失负荷大小顺序为绿色蛙稻模式常规种植模式有机蛙稻模式,以铵态氮为主;总氮渗漏流失负荷大小顺序为常规种植模式有机蛙稻模式绿色蛙稻模式,以硝态氮为主。总磷径流流失负荷大小顺序为有机蛙稻模式绿色蛙稻模式常规种植模式,总磷渗透流失负荷大小顺序为有机蛙稻模式绿色蛙稻模式常规种植模式,以溶解性磷为主。[结论]有机蛙稻模式和绿色蛙稻模式可以有效控制稻田中氮、磷流失。     

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。     

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(麦季同化肥减最处理)、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7.7～12.0 kg·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.     

稻麦轮作农田氮素流失及控制对策研究

通过2年的田间定位监测和采样分析,研究上海稻麦轮作农田氮素流失特征及对水环境的影响。结果表明,施肥对稻季地表排水、麦季径流和渗漏水中氮素流失影响显著。在粮食生产过程中过量施肥和不合理的水肥管理是土壤氮素流失的主要原因。适当减少氮肥用量,可减少农田氮素流失,且对产量影响不大。因此,改进传统的施肥模式,加快制定农业非点源污染的相关法律法规,对控制农田氮化肥流失污染和提高农业经济效益,具有十分重要的意义。     

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 m³·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 hm²,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。     

施肥对浙北平原桑园地表径流中氮磷流失的影响

为了研究浙北平原区桑园氮磷径流流失负荷与肥料流失系数,开展了典型桑园原位定位试验,设置了常规施肥区和不施肥区对照处理,通过一个施肥周期（2年）内的径流氮磷流失量监测分析,研究了桑园氮磷养分的径流流失负荷与肥料氮磷流失率。结果表明,桑园年平均降雨径流系数约为0.253,一次施肥周期内常规施肥区TN和TP累积流失总负荷达到36.13 kg·hm^-2和3.49 kg·hm^-2,其中由施肥引起的N、P养分径流流失量分别达到6.415 kg·hm^-2和1.090 kg·hm^-2,肥料N、P径流流失系数分别为0.744%和3.047%。常规施肥区径流氮流失以可溶态为主,其中NO₃-N和NH₄-N分别占比约38.3%和14.4%;而常规施肥区径流液磷的流失以颗粒态为主,占比约为68.9%。施肥后前期的肥料氮磷养分流失较为严重,且磷流失风险比氮更大,施肥周期内桑园由降雨地表径流引起的氮、磷养分累计流失量与产流次数呈幂函数增加（R²>0.95）。     

不同降雨强度下旱地农田氮磷流失规律

为阐明旱地农田径流氮磷流失规律,以种植空心菜的旱地为研究对象,采用人工模拟降雨方式,设计10、15、25 mm·h^-1三个降雨强度,研究不同雨强下旱地氮磷流失特征和径流拦截效果。结果表明：在相同降雨量条件下,旱地径流量随降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下产生的径流总量分别为197.07、381.92、649.45 m³·hm^-2,对应的径流系数分别为0.20、0.38、0.65。总氮（TN）浓度变化随产流时长呈现出先上升后下降的趋势,峰值明显,氮的流失形态以硝酸盐氮（NO₃^--N）为主;TN流失量随着降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下分别为0.67、2.48、9.74 kg·hm^-2。总磷（TP）流失浓度随降雨强度的增大而降低,流失过程相对平缓,磷的流失形态以颗粒态磷（PP）为主;10、15、25 mm·h^-1雨强下TP流失量分别为0.061、0.050、0.030 kg·hm^-2。通过田间沟渠水位的管控,可有效减少TN的径流排放,不同雨强下减少比例分别为100.00%、63.56%、33.98%。研究表明,氮的拦截是控制旱地面源污染的重点,在拦截能力有限的情况下,选择污染负荷较高的时段可有效提高面源污染拦截效果。     

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。     

不同农艺管理措施下双季稻田氮磷径流流失特征及其主控因子研究

选择湖南省长沙县典型中亚热带双季稻田长期定位试验小区,通过田间观测明确不同施肥、水分管理、秸秆还田、生物质炭农艺管理措施对氮磷径流流失的影响,采用冗余分析方法(RDA)探明稻田氮磷径流流失的主控因子。研究结果表明:早晚稻各处理田面水总氮浓度在施肥后(基肥、分蘖肥和穗肥)第1 d达到峰值,并在10 d后逐步恢复到平稳水平;早稻田面水总磷浓度在施基肥后第1 d迅速达到最高,晚稻在施肥后第5 d才达到峰值。早晚稻田面水氮磷浓度受农艺管理措施影响明显,在间歇灌溉条件下,施有机肥、秸秆还田与生物质炭比常规化肥处理分别降低总氮浓度34.05%、15.34%～19.76%和15.46%～17.47%;秸秆还田与生物质炭相对常规化肥处理分别降低田面水总磷浓度6.33%～8.76%和9.09%～13.66%。铵态氮和颗粒态磷是氮磷径流流失的主要化学形态,施肥后10 d内是氮磷径流流失风险窗口期,该期间总氮和总磷径流流失分别占稻季总流失量的82.53%～97.66%和6.73%～47.02%。冗余分析结果表明配施有机肥促进氮磷径流流失,施用生物质炭主要促进稻田氮素径流流失,秸秆还田主要减少稻田氮素径流流失。综合考虑氮磷径流流失防控潜力、实际效果和实施可行性,中亚热带双季稻田采取高效水分管理(尤其是流失风险窗口期)加秸秆还田是减少稻田氮磷径流流失的可行方式。     

洱海流域不同轮作与施肥方式对农田氮磷径流损失的影响

为了探讨洱海流域不同轮作与施肥方式对农田土壤径流氮磷损失的影响,在洱海地区利用田间小区试验,研究了7种轮作模式（大蒜-玉米、大麦-水稻、油菜-水稻、蚕豆-烤烟、大蒜-烤烟、蚕豆-水稻、大蒜-水稻）和3种施肥方式（速效肥、缓释掺混肥、不施肥）下的作物产量以及地表径流氮磷损失特征。与习惯施肥处理（CF）相比,施用缓释掺混肥（BB）能够减少肥料使用量,氮、磷肥减少量分别为9.85%~47.49%和10.81%~63.33%;同时部分作物产量有明显提高,大麦-水稻轮作下水稻产量提高19.69%,蚕豆-水稻轮作下蚕豆产量提高16.99%,大蒜-水稻轮作下大蒜产量提高24.32%,油菜-水稻轮作下油菜产量提高35.79%。7种轮作模式下施用BB肥均能降低土壤径流中氮磷损失,BB处理较CF处理土壤径流总氮和总磷流失量分别降低10.72%~28.80%和17.13%~47.87%。种植烤烟施肥量偏高,易造成土壤径流氮磷流失,总氮和总磷流失量分别达到5 907.00g·hm^-2和821.25 g·hm^-2;油菜-水稻轮作易造成土壤径流磷损失,总磷损失量达到1 045.77 g·hm^-2。研究表明,在洱海地区,施用相应作物专用BB肥能够有效降低土壤径流氮磷损失,蚕豆-水稻轮作是一种较好的减少氮磷面源污染的种植模式。     

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm~(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm~(-2)。     

持续性秸秆还田配施化肥对油菜-水稻轮作周年氮磷径流损失的影响

【目的】探究秸秆还田对巢湖地区油菜-水稻两熟制农田径流氮磷流失的影响,为源头控制巢湖流域面源污染提供科学依据。【方法】开展连续3年（2017—2019年）的田间小区实验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减15%（SDF）4个处理。通过测定油菜-水稻轮作下农田地表径流中氮磷浓度和流失量,油菜水稻作物收获时土壤养分、作物氮磷养分吸收和产量,探讨秸秆还田对农田径流养分流失规律及土壤养分含量的影响。【结果】秸秆还田配施化肥降低了农田径流中氮的质量浓度,增加了磷的质量浓度。SF较F处理油菜和水稻季总氮（TN）平均质量浓度减少15.6%和26.0%,总磷（TP）增加12.5%和8.1%。SF、SDF处理降低了油菜-水稻轮作农田氮磷流失量。2017—2019年F处理的油菜和水稻径流TN、TP的流失量分别为11.9—26.7、1.3—2.8和15.6—27.0和0.8—2.0 kg·hm^-2,较F相比,SF处理的油菜和水稻季TN显著降低18.4%—29.7%和21.9%—28.1%,TP流失量则降低1.3%—4.0%和1.0%—6.6%。秸秆还田能够增加土壤有机质等养分含量,短期内均能够降低土壤pH值,与F相比,SF处理的油菜和水稻季有机质、全氮、全磷、速效磷、碱解氮平均含量增幅分别6.2%、8.4%、27.3%、19.5%、5.0%和7.0%、10.9%、17.7%、7.5%、5.1%。秸秆还田配施化肥能够提高作物地上部氮磷累积量。F处理的油菜和水稻地上部作物氮素、磷素累积量均值分别为105.0、20.4和134.3、36.7 kg·hm^-2,SF较F处理油菜和水稻季氮素累积量增加28.9%和7.8%,磷素增加12.1%和5.9%。秸秆还田提高了油菜-水稻轮作的周年产量,其中SF较F处理显著提高7.8%（2017年）和6.4%（2019年）。【结论】油菜-水稻轮作模式下秸秆还田配施化肥能够在保证作物产量的同时提高土壤养分含量,降低氮磷流失负荷。     

不同施肥方式下稻田氮磷流失特征

采用大田小区试验,研究3种不同施肥方式下稻田系统氮(N)、磷(P)流失特征。实验结果表明,施用尿素和缓释肥的混施处理(MT)田面水中总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度均为最高,分别为24.01和3.78mg/L,降雨产生径流时的N、P流失风险最大。整个水稻季,MT处理的N、P径流流失负荷分别为23.91和2.67kg/hm2,均为3种施肥处理中最高;MT处理的N、P渗漏流失负荷也为最高,分别为9.19和1.79kg/hm2。相对于MT处理,施用尿素和BB肥的无机处理(CT)及施用有机肥的有机处理(OT)能分别减少14.69%和29.18%的N总流失负荷及61.85%和68.97%的P总流失负荷。N、P的径流流失是稻田N、P流失的主要途径。