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。     

洱海流域不同种植模式稻田生态系统服务价值评估

为研究不同种植模式稻田生态系统的服务功能价值,通过田间试验,设置Y-OL（70%化肥+30%牛粪-水稻-黑麦草）、Y-OV（70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕）、Y-ON（70%化肥+30%牛粪-水稻-冬闲）3种优化施肥轮作处理,以常规施肥单作处理C-ON（100%化肥-水稻-冬闲）为对照,结合功能价值评价法和当量因子法对稻田生态系统的服务功能价值进行估算。结果表明,Y-OL和Y-OV处理稻田生态系统服务功能价值分别为169 669元·hm^-2和168 405元·hm^-2,Y-ON处理为99 247元·hm^-2,C-ON处理为72 717元·hm^-2;Y-OL和Y-OV处理服务功能总价值均显著高于Y-ON和C-ON处理,且Y-ON处理服务功能总价值显著高于C-ON处理（P<0.05）。其中,优化施肥轮作处理的农产品经济价值、气体调节价值、消纳废弃物价值、水质净化价值、土壤有机质积累价值、营养物质循环价值、生物多样性价值和美学景观价值均显著高于常规施肥单作处理（P<0.05）。优化施肥轮作处理中,水稻-紫花苕轮作的水质净化价值和营养物质循环价值显著高于水稻-黑麦草轮作（P<0.05）。综上所述,70%化肥+30%牛粪-水稻-黑麦草轮作和70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕轮作的种植模式能有效提高稻田生态系统的服务功能价值,并且70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕轮作模式效果更佳。     

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。     

洱海农田生产/生活景观区交替分布及昼夜节律对丰水期沟渠水质影响

为揭示洱海农田生产与农村生活交替分布及昼夜节律对农灌沟渠水质影响,选定丰水期典型沟渠设置多个断面并进行昼夜连续取样监测。结果表明:沿水流方向沟渠断面水质TN、NO_3~--N、TP、DP浓度先增加后相对稳定;NH_4~+-N和COD浓度在出田后削减2.08%~55.56%和23.65%~38.19%,出村后浓度增加;在不同生产生活单元N和COD是水体中的主要污染因子,其中NO_3~--N为氮素主要形态,占TN浓度52.73%~79.33%。沟渠水质TN和NO_3~--N浓度受村民作息周期和生活节律影响较大,磷素昼夜变化幅度总体较小。在洱海农田生产和生活交替区域提高水样取样频率有助于准确了解水质浓度变化特征,从削减污染负荷角度建议增加生态沟渠并加强污水管网管理。     

牛粪化肥最优配比条件下不同轮作方式对稻田氮磷流失的影响

为探讨牛粪化肥最优配比条件下不同轮作方式对稻田氮磷流失的影响,通过田间小区试验设置Y-OL（70%化肥+30%牛粪-黑麦草-水稻）、Y-OV（70%化肥+30%牛粪-紫花苕-水稻）、Y-ON（70%化肥+30%牛粪-冬闲-水稻）3种轮作处理,以C-ON（100%化肥-冬闲-水稻）为对照,研究不同轮作模式下水稻产量及稻田田面水、下渗水、径流中的总氮（TN）和总磷（TP）浓度变化特征。结果表明：不同处理田面水TN浓度在施穗肥后第2 d达到峰值,TP浓度在施基肥第2 d达到峰值,且最高值均出现在Y-ON处理; C-ON和Y-ON处理下渗水TN浓度在施基肥第2 d出现峰值,Y-OL和Y-OV处理下渗水TN浓度在施穗肥后第2 d出现峰值,在整个水稻生育期Y-OV处理下渗水TP浓度整体低于其他处理;不同处理间稻田氮磷径流流失量无显著差异,稻田氮磷径流流失量与降雨量极显著相关,且降雨量最大时,各处理TN径流流失量占径流流失总量的70.24%~73.42%,TP径流流失量占径流流失总量的35.12%~42.42%; Y-OV、Y-OL、Y-ON处理TN总流失量与C-ON相比分别降低43.92%、25.21%、35.74%,Y-OL、Y-ON处理TP总流失量与C-ON相比分别显著上升66.67%、13.13%,Y-OV处理TP总流失量与C-ON无显著差异; Y-OV、Y-OL、Y-ON各处理水稻产量与C-ON相比无显著差异。研究表明,70%化肥+30%牛粪施肥条件下,紫花苕-水稻的轮作方式可保证水稻产量,有效降低下渗水和径流中氮素流失量且维持较低水平的磷素流失量,是一种有效减少氮磷面源污染、增加土地利用效率的种植模式。     

养殖肥液灌溉土壤磷淋失阻控：镧改性生物炭

为探究镧改性生物炭伴施养殖肥液灌溉条件下土壤磷素的淋溶特征和阻控效果,采用土柱模拟试验对比镧改性生物炭和石膏、沸石传统阻控剂对磷淋溶的阻控特征,及镧改性生物炭不同添加量（1%、3%和5%）和不同施用方式（0~20 cm和0~10 cm混合）的影响效果。结果表明：磷淋失阻控效果呈现镧改性生物炭 > 石膏 > 沸石,且镧改性生物炭处理阻控效果最好（P<0.05）;镧改性生物炭施加处理总磷淋失量比对照处理削减了16.3%~58.3%,随镧改性生物炭施加量增加削减效果显著升高,这主要是因为生物炭对磷酸盐和有机磷发生了吸附;镧改性生物炭0~20 cm和0~10 cm施用方式总磷淋失量分别削减23.4%~58.3%和16.3%~45.0%,全土层混合削减效果更显著（P<0.05）;镧改性生物炭对正磷酸盐和有机磷的吸附机制主要是沉淀作用与络合作用。研究表明,在有机无机复合磷素输入条件下,镧改性生物炭的应用能够明显阻控磷淋失。     

改进灰色模式识别模型评价洱海雨季灌排沟渠水质

为揭示洱海流域农田生产与农村生活单元交替分布对灌排沟渠水质的综合影响及污染物贡献率,选取流域典型灌排沟渠不同断面进行连续取样观测,在分析化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)及铵态氮(ammonium nitrogen,NH_4~+-N)浓度变化特征基础上,采用"中心化"灰色模式识别模型和综合平均污染指数对沟渠农田入口-农田出口-村落出口-农田出口-村落出口-农田出口断面水质进行综合评价。结果表明:沟渠断面TP和总可溶磷(totaldissolved phosphate,TDP)浓度沿水流方向持续增加,TN和硝态氮(nitrate nitrogen,NO_3~--N)浓度先增加随后稳定,沟渠农田出口段NH_4~+-N和COD浓度分别削减13.43%～57.88%和2.88%～19.33%,而流经村落段浓度相应增加。灰色模式识别模型分析发现沿水流方向沟渠断面水质类别分别为Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅳ类、Ⅳ类、Ⅴ类和Ⅴ类,综合平均污染指数法表明沟渠中TN和COD是水体主要污染因子,而NO3--N是水体TN的最主要形态。该研究可揭示洱海流域氮磷污染来源与贡献,为明确面源污染防治的主要污染因子提供科技支撑。     

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。     

羊粪与尾菜配比对高固体厌氧消化性能的影响

为考察羊粪与尾菜联合高固体厌氧消化性能,采用批式试验,在初始有机负荷为45 gVS·L~(-1)和中温(37℃)的条件下研究羊粪与尾菜不同挥发性固体(VS)质量配比(1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1)对厌氧消化性能的影响。结果表明:羊粪与尾菜在3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3的不同配比处理条件下累积VS甲烷产率分别为181.6、158.7、194.2、184.6、197.2 mL·g~(-1)VS,与羊粪单独发酵处理相比,甲烷产率提高7.3%~33.3%,与尾菜单独发酵处理相比,厌氧消化迟滞期(λ)与达到最大VS累积甲烷产量90%所需的时间(T90)分别缩短3.2~5.8 d与2.8~5.4 d。联合厌氧消化协同效应分析表明,除2∶1处理外,羊粪与尾菜不同配比联合高固体厌氧发酵均存在协同作用。在中温高固体厌氧消化工程应用中,建议羊粪与尾菜VS配比为1∶1,设计水力停留时间为20 d,累积VS甲烷产率为194.2 mL·g~(-1)VS。     

牛粪化肥配施对稻田下渗水氮素流失和水稻氮素积累的影响

采用田间小区试验研究了牛粪与化肥不同比例配施[100%化肥(100%CF)、70%化肥+30%牛粪(70%CF+30%MF)、50%化肥+50%牛粪(50%CF+50%MF)、30%化肥+70%牛粪(30%CF+70%MF)]的稻田土壤中20、40、60 cm处下渗水中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO3--N)的时空变化、氮素下渗流失量和水稻氮素积累特征。结果表明:不同处理的TN、NH_4~+-N和NO3--N流失量以水稻分蘖期较大,氮素流失以NH_4~+-N为主,占TN流失的64.3%～76.7%,后期氮素流失较少;50%CF+50%MF在60 cm处下渗水TN时间间隔加权平均浓度高于上层,其他处理的TN均表现为随土层深度增加而减小。不同处理的氮素流失量中以50%CF+50%MF最高,为23.12 kg·hm-2,显著高于其他处理。水稻产量随牛粪配施量增加而降低,但不同处理之间无显著差异;30%CF+70%MF处理显著降低水稻地上部植株氮素累积量,不利于水稻对氮素的吸收利用。因此,综合考虑水稻产量和氮素流失情况,70%CF+30%MF是值得推荐的最优配比。