洞庭湖地区长期施肥条件下双季稻田生态系统净碳汇效应及收益评估

以农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外观测试验站的长期定位肥力效应试验稻田为研究对象,利用历年作物产量、凋落物固碳和农田CO2排放等观测资料及生态系统的物质和管理投入等调查资料,估算了年碳汇平衡和经济收益,以及不同施肥处理的固碳速率、潜力及表土碳密度。结果表明,不同施肥处理下年碳汇量介于0．82～4．70tC·hm^-2·a^-1,增施有机肥（猪粪、稻草）的处理NPK＋RS、NK＋PM和NP＋RS的碳汇量分别是相应的仅施化肥处理NPK、NK和NP的1．1、1．7和1-4倍。不同处理生态系统物质投入的碳成本介于0．03-0．65tC·hm^-2．a^-1,人工管理的碳成本介于1．42—1．48tC·hm^-2·a^-1,年经济收益介于1．17×10^3～8．71×10^3 CNY·hm^-2·a^-1,有机肥配施的经济效益是单施化肥的1．1～1．6倍。不同施肥处理固碳速率介于25．83—51．98kg·hm^-2·a^-1,不同施肥处理表土碳密度介于29．21～43．24t·hm^-2,增施有机肥能够提高土壤固碳速率和表土碳密度。与单施化肥相比,有机无机配施处理的生态系统生产力较高,也表现出较高的碳汇效应和经济收益,是促进土壤固碳减排的一项重要措施。     

典型双季稻田施磷流失风险及阈值研究

通过3年(2011—2013年)的双季稻田间小区试验,探明了不同施磷量对双季稻产量、土壤磷素积累、磷素流失风险的影响,并确定了土壤收支平衡的施磷阈值。研究结果表明:连续3年不同施磷量处理水稻早、晚季产量为5474~5552 kg·hm~(-2)和7096~7521 kg·hm~(-2),过量施用磷肥对水稻产量无显著增产效果,反而有减产的风险。施用磷肥后,土壤Olsen-P含量显著提高。田面水TP平均浓度与土壤中Olsen-P呈显著正相关关系;施磷后田面水磷素动态能用指数模型(Y=C_0·e~(k/t),k0)拟合,即随着磷肥施用量增加,田面水磷素流失风险增加。结合水稻产量效应、土壤磷素表观平衡和磷素环境风险,推荐研究区域早、晚稻施磷阈值分别为(48.53±7.07)kg P_2O_5·hm~(-2)和(56.87±7.90)kg P_2O_5·hm~(-2)。     

提高超级杂交稻库容量的施氮数量和时期运筹

【目的】探索提高超级杂交稻库容量的氮素优化措施,对于提高氮肥利用效率和实现超级杂交稻养分高产高效具有重要现实意义。【方法】以具有代表性的超级杂交稻品种Y两优1号为材料,通过不同氮素施用量(基、穗施氮比例80﹕20下施氮量为0-270kg.hm-2)与施用时期运筹(施氮量180kg.hm-2下基、蘖、穗、粒不同施氮比例)的田间试验结合水稻主要生长性状调查和数学回归方法,分析构建超级稻最大库容量的指标及其氮素优化措施。【结果】施氮量与超级杂交稻有效分蘖(穗)线性相关,与穗实粒数、总实粒数和产量二次抛物线相关;基、穗施氮比例80﹕20条件下超级杂交稻施氮量为215.6kg.hm-2时,单位面积总实粒数最大;施氮量为245.9kg.hm-2时,产量达到最高(11.42t.hm-2)。基、穗两时期施氮比例为60﹕40,以及进一步分配为基、蘖、穗、粒施氮比例10﹕50﹕25﹕15时,超级杂交稻的穗实粒数、总实粒数和产量显著增加,在减少施氮65.9kg.hm-2基础上,可分别比基-穗施氮比例80﹕20条件下,施氮-产量模拟方程求得的最高产量增加2.01%、2.89%。【结论】通过减少基肥氮比例、增加蘖肥氮和穗粒肥氮比例等氮后移的优化措施,可提高分蘖数、增加成穗率和穗实粒数,从而显著提高最大库容量(总实粒数)和产量,充分发挥品种的产量潜力,并有效减少施氮量。     

不同缓控释肥料减氮对洞庭湖区双季稻田氮流失与作物吸收的影响

本文采用田间试验研究了不同缓控释肥料减氮处理对双季稻田氮流失及水稻吸收氮的影响。结果表明,与常规施氮处理(Urea,纯N用量早稻150kg/hm2,晚稻180kg/hm)2相比,减氮30%的膜包衣尿素处理和减氮30%硫包衣尿素处理NH4+-N的径流损失量分别降低了34.1%(P<0.05)、26.6%(P<0.05),比未减氮复混肥处理减少50.2%(P<0.01)、44.6%(P<0.01);减氮30%膜包衣尿素处理的水溶性非无机氮(包括颗粒吸附态及有机态氮)和总氮径流损失较尿素处理减少29.0%(P>0.05)和26.3%(P>0.05);减N30%的膜包衣尿素处理植株氮的吸收量最高,分别比未减氮复混肥和尿素处理提高了9.3%(P<0.05)和5.5%(P>0.05);不同缓控释肥减氮处理对双季稻的产量没有明显影响,其氮肥农学效率早稻提高12.4%～35.8%,晚稻27.4%～56.6%;氮肥偏生产力早稻提高18.4%～39.14%,晚稻25.7%～46.5%;双季稻氮肥利用率以减N30%的膜包衣尿素处理最高,与不减氮的常规尿素处理相比,早、晚稻最高可提高23.5%和21.1%。     

赤泥对Cd污染稻田水稻生长及吸收累积Cd的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田（潮泥田）水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4 948 kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3 000 kg·hm-2的处理水稻增产12.4%（P〈0.05）,水稻根Cd降低22.0%（P〈0.05）,糙米Cd（0.14 mg·kg-1）降低40.8%（P〈0.01）,并达到国家粮食卫生标准（GB2715—2005）;当赤泥施用量增至9 000 kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%（P〈0.01）,有效态Cd含量降低24.9%（P〈0.05）,水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%（P〈0.01）、54.5%（P〈0.01）和69.9%（P〈0.01）。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

不同基因型甘薯（Ipomoea batatas Lam.）吸收累积Cd的特征差异性研究

采用旱地小区试验,研究了Cd污染土壤中甘薯吸收累积Cd的品种差异,探讨了甘薯吸收累积Cd的相关机理。结果表明,甘薯品种间不仅生物量差异较大,对Cd的吸收累积能力也不同,8个品种的地上部茎叶生物量（DW）在4 594.9-8 232.2 kg.hm^-2,鲜样Cd含量范围为0.032 9-0.057 4 mg.kg^-1;地下部块根生物量（DW）在7 809.0-14 269.7 kg.hm^-2,鲜样Cd含量范围为0.002 2-0.011 0 mg.kg^-1,茎叶Cd含量明显高于块根,但均未超过国家食品中污染物限值标准（GB 2762—2005）（根茎类蔬菜〈0.1 mg.kg^-1）。而与无公害蔬菜质量标准（GB 18406.1—2001）进行比较（〈0.05 mg.kg-1）,有3个甘薯品种（心香、湘薯15、泉薯9号）的茎叶Cd含量超标。因此,轻度Cd污染土壤种植的甘薯其茎叶可能存在摄食健康风险,而块根基本无风险,若将Cd污染土壤改制种植甘薯,必须妥善处理其地上部茎叶。     

湖南双季稻田不同氮磷施用量的径流损失

研究双季稻田不同施肥量处理的氮磷降雨径流损失规律,对于指导双季稻合理施肥、保护水环境具有重要的现实意义。本研究采用田间试验结合径流小区监测方法,对湖南双季稻田不同氮、磷施用量的径流损失进行了研究。结果表明,单次径流事件中径流水的氮、磷含量随施肥量的增加而增大;基肥和追肥后10d内发生的3次径流事件中径流水的氮磷含量较高,其中总氮含量最高达10.880mg.L-1,总磷含量最高为0.202mg.L-1;铵态氮和硝态氮是稻田总氮径流损失的主要形态,水稻生长前期以铵态氮为主,后期则以硝态氮为主;可溶性磷占总磷比例为11.0%~94.0%;整个双季稻期间不同施肥量处理的总氮流失量为3.710~7.290kg.hm-2,流失系数为1.870%~3.771%,总磷流失量为0.200~0.320kg.hm-2,流失系数为0.327%~0.966%;氮、磷流失量与其施用量存在极显著的线性正相关,相关系数分别为0.978和0.997。氮、磷流失系数随氮、磷施用量增加而下降。适当减少双季稻田氮磷施用量能有效控制稻田的氮磷径流损失量,减小对地表水质的威胁。     

外源硫化钠对土壤-水稻体系中镉迁移积累的影响

研究外源硫化钠对土壤-水稻系统中镉(Cd)形态变化及迁移积累影响,为硫素固定土壤活性Cd、降低稻米Cd积累的应用提供依据。本实验采用室内土壤培养和盆栽种植试验方法,研究不同硫化钠用量对水稻-土壤系统中Cd的迁移积累变化的影响。结果表明:施用0.1 g·kg~(-1)硫化钠,水稻根系及稻谷生物量相比空白对照组增加59%,同时有效降低水稻器官组织中Cd的积累;0.5g·kg~(-1)硫化钠处理下水稻根系、茎叶中Cd的积累分别下降76%、70%;稻谷中Cd的含量随着硫化钠施用量的增加呈现显著降低趋势,当施用量为0.3 g·kg~(-1)时,稻米Cd降幅最大(降低68%),继续增加硫化钠用量,稻米Cd降幅无显著差异;适量施用硫化钠能有效降低土壤中离子态Cd含量,最高降幅为55%;DTPA提取态Cd降幅约为17%。同时S~(2-)在土壤溶液中发生氧化还原反应,形成的硫酸盐在一定程度上缓解了土壤pH的增加。研究表明增施硫化钠0.3 g·kg~(-1)能提高作物产量和降低Cd在土壤-水稻系统中的迁移效率,有效降低籽粒中Cd的积累。     

不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Ｃｄ Ｐｂ的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物(CaO、CaCO3、CaSO4)对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO(30.24gCa·kg-1)和CaSO(40.24gCa·kg-1)后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%(P0.05)和18.4%(P0.05)。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%(P0.05);当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙(0.24gCa·kg-1)条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对Cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。     

镉污染稻田水分调控与石灰耦合的季节性休耕修复效应（英文）

以镉(Cd)污染稻田为对象,研究休耕期间采用水分管理和施用石灰组合措施对土壤理化性状,及复耕后水稻产量和稻米Cd含量的影响。结果表明,与干旱处理相比,休耕淹水处理的土壤p H值下降,土壤有机质和阳离子交换量分布提高了,并降低了土壤有效态镉和稻米镉含量;干旱或淹水休耕,水稻产量均增加;施用石灰显著降低了稻米镉含量,其作用效果随石灰用量的增加呈线性增加趋势,每施用石灰1 000 kg/hm~2的土壤p H值提高0.24个单位、土壤有效态Cd含量降低0.007 5 mg/kg;干旱休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为5 120kg/hm~2,稻米Cd含量为0.12 mg/kg;淹水休耕时,晚稻降低稻米Cd含量效果最佳的石灰施用量为4636 kg/hm~2,稻米Cd含量为0.10 mg/kg,总体结果表明,镉污染稻田采取淹水+石灰的休耕模式更有利于降低复耕后稻米Cd含量。