有机肥替代化肥氮对水稻田面水和土壤中氮素含量的影响

针对洱海流域稻田氮肥施用加重洱海面源污染的问题,在等氮量替代条件下,利用大田试验研究不施氮肥（CK）、纯化肥（F）、有机肥全部替代化肥氮（M）和有机肥50%替代化肥氮（MF）四种情景对云南洱海流域水稻田面水主要氮素形态指标、土壤无机氮及全氮的影响。结果表明：（1）在洱海流域水稻季生产中,同一施肥处理在施肥1个月内,稻田水总氮（TN）、可溶性总氮（DTN）、铵态氮（?N）含量变化趋势总体一致,施肥1～4d后含量达到最大,然后逐渐下降,施肥后1个月内是防止氮素径流损失的关键期。（2）各处理中,MF处理施肥1个月内田面水TN和DTN含量较高,延长了氮素流失风险关键期。（3）在水稻收获时,不同比例的有机肥替代化肥氮均能提高0-20cm土壤全氮含量,且改变土壤无机氮主要形态。与F处理和MF处理相比,M处理降低了20-50cm土层土壤全氮含量,氮素损失增加;在0-40cm土壤中,M处理土壤无机氮以硝态氮为主,而F和MF处理以铵态氮为主。有机肥50%替代化肥氮提高了0-20cm土壤全氮,但延长了稻田氮素流失风险安全期。因此,有机无机配施在洱海流域水稻季推广应用时,应加强田间水管理,在施肥后1个月内尽可能避免田间排水。     

不同施肥年限下作物产量及土壤碳氮库容对增施有机物料的响应

【目的】研究不同年限下增施有机肥及秸秆还田对作物产量及剖面土壤碳氮库容的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量提供依据。【方法】以农业部昌平潮褐土生态环境重点野外科学观测试验站为平台,分别在长达11年和27年的2个不同施肥年限试验区采集4个施肥处理,即氮磷钾（NPK)、氮磷钾+22.5 t·hm ^-2有机肥（NPKM）、氮磷钾+33.75 t·hm ^-2有机肥（NPKM+）、氮磷钾+秸秆还田（NPKS）不同土层深度的土壤样品,分析冬小麦-夏玉米产量和土壤碳氮库容剖面分布特征。 【结果】（1）增施有机肥及秸秆还田处理对作物的增产效应随施肥年限的延长而逐渐增强。与NPK处理相比,施肥11年限的NPKM、NPKM+和NPKS处理分别提高小麦和玉米产量为18.6%、15.8%、3.5%和39%、42%、35%;而27年的各施肥处理对小麦和玉米产量的增产幅度分别为41%、51.5%、23%和31%、33%、58%。（2）随着施肥年限的延长,增施有机肥及秸秆还田均能持续提升土壤碳、氮库容。连续施肥11年后,土壤碳、氮库容分别为25—114 Mg·hm ^-2、2.2—9.0 Mg·hm ^-2;而27年后土壤碳、氮库容分别为29—146 Mg·hm ^-2、2.5—12.1 Mg·hm ^-2。随着土壤剖面的加深,不同施肥年限中土壤碳、氮库容均表现为先逐渐增加后逐渐降低的趋势,均在80 cm处达到峰值。在80 cm土层峰值处,27年施肥处理中NPK、NPKM、NPKM+、NPKS土壤碳库和氮库分别为102、128、146、123 Mg·hm ^-2和8.3、9.7、12.1、9.1 Mg·hm ^-2,而11年施肥年限内各处理土壤碳、氮库均表现为差异不显著（P>0.05）。和NPK相比,不同年限中增施有机肥及秸秆还田均降低了不同土层的土壤碳氮比。同时,随着施肥年限的延长,土壤碳氮比越稳定。（3）随着施肥年限的延长,各处理土壤累积碳、氮库均呈现增加趋势。连续施肥11年后,NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为5.2%、11.2%、9.2%和21.2%、26.6%、38.8%;连续施肥27年后NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为26.3%、41.1%、21.8%和26.2%、44.9%、4.0%,且随着施肥年限的延长,施用有机肥对土壤累积碳库容的提升高于秸秆还田的趋势愈加明显,而对土壤累积氮库容的提升效果低于秸秆还田。 【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥及秸秆还田会提高作物产量、增强土壤碳氮库容、提升土壤肥力,且随着施肥年限的延长,效果愈加明显。同时,施用有机肥对作物产量、碳库的增强效应强于秸秆还田,而对氮库的提升效果低于秸秆还田。     

中国北方农田氮磷淋溶损失污染与防控机制

突破厚包气带农田根层氮磷淋溶与地下水污染复杂定量关系和阻控机理是国际研究难点。本文系统梳理了重点研发专项"农田氮磷淋溶损失污染与防控机制"项目取得的主要进展,项目包括以下4方面研究内容:1)北方主要农区农田根层氮磷淋溶时空规律;2)根层—深层包气带氮磷淋溶机制和主控因子;3)黑土、潮土和褐土氮磷淋溶阻控机制及其效果; 4)典型农区氮磷淋溶风险与区域消减途径。主要科学发现包括:1)受土地利用类型、地下水埋深、包气带岩性、水文地质条件等综合因素的影响,黑土区、潮土区和褐土区根层氮磷淋溶规律与地下水硝酸盐超标率体现出空间不一致和较大差异性。黑土区虽然根层淋溶较小,然而受地形地貌影响,地下水水质对淋溶响应更强烈,应该进一步研究黑土区地下水水质对淋溶的响应机制。华北潮土区和褐土区厚包气带具有明显氮阻控能力,应该进一步加强厚包气带对氮磷淋溶减排机理与途径研究。2)基于长期施肥定位试验和12 m深观测井对包气带农田土壤氮盈余累积特征和淋失规律的研究发现,华北平原区的环境安全施氮量约为200kg(N)·hm~(-2)·a~(-1),超过环境安全阈值的多投入氮肥中有51%淋失到1m根层以下,不合理灌溉、强降水、大孔隙和裂隙是造成土壤硝酸盐淋溶的主要因素,对包气带累积硝态氮的淋失作用可影响至6m以下土层。3)利用深层取样和生物学方法结合,对厚包气带0～10.5m原位土壤微生物的反硝化活性和微生物区系组成的研究结果表明,表层土壤是微生物进行反硝化的主要场所,深层土壤中反硝化作用显著减弱,"碳饥饿"是限制底层土壤反硝化微生物丰度与活性的关键因素;室内培养试验证实添加碳源可有效激活土壤微生物的反硝化活性,为"根层截氮包气带脱氮"的淋溶阻控机理找到了突破口。4)利用黑土、潮土和褐土区氮磷淋溶阻控试验、全国农业面源污染国控监测网、北方农区地下水硝酸盐监测网和NUFER (NUtrient flows in Food chains, Environment and Resourcesuse)模型,提出了养分损失脆弱区区划和区域氮磷污染削减草案,可为农业绿色发展和面源污染阻控提供科学依据。     

堆肥方式对氮素损失和留存的影响

为了探讨不同堆肥方式(农民堆肥、厌氧堆肥、混合堆肥和好氧堆肥)对畜禽粪便堆肥过程中氮素损失和留存的影响,以奶牛粪便为堆肥原料,在64天的堆肥过程中考察和比较了不同堆肥方式对N_2O和NH_3排放、渗滤液、其他形式的氮损失,以及对氮素留存的影响。结果表明:堆肥结束时,农民堆肥、厌氧堆肥、混合堆肥和好氧堆肥氮损失量分别占总氮量的27.9%、27.0%、30.0%和25.1%,但农民堆肥的腐熟度仅为65.9%,其他3种堆肥方式均达到了腐熟标准(80%);NH_3是奶牛粪便堆肥过程中氮素损失的主要贡献者,NH3排放量最大的是好氧堆肥,其造成的氮损失占总氮量的22.5%,其次为混合堆肥(16.6%),而厌氧堆肥NH3排放引起的氮损失率最少,仅为7.5%;堆肥过程中N_2O造成的氮损失相对较少,占总氮量的0.06%~0.11%;渗滤液的氮损失率为1.5%~12.0%,农民堆肥渗滤液氮损失率最大,好氧堆肥渗滤液氮损失量最小;其他形式的氮损失率为1.0%~10.2%,好氧堆肥的其他形式氮损失率最小,而厌氧堆肥最大。与其他堆肥方式相比,好氧堆肥不仅能够满足堆肥产品的腐熟度要求,而且有利于减少氮素损失和留存氮素。     

国外水利工程管理方法对我国水利工程的启示

水利工程的管理直接影响着工程建设的成本、周期和质量,文章分析了发达国家对水利工程管理体制,并从中找到了适合我国水利工程有益的东西,希望能给同行起到一些借鉴作用.     

家禽抗寒冷应激的饲料及其添加剂

在家禽生产中,由于对超低温天气的防御意识不高,没有防备,造成蛋鸡产蛋量下降,散养的蛋鸭甚至绝产,肉鸡呼吸道疾病也突然增加,育雏期的小鸡大批死亡。这一切均是由于气温骤降引起冷应激,使家禽全身抵抗力下降所致。采取多种措施可减少损失:①给家禽饮温水,减少体热散失。     

辽河三角洲稻区缓释肥施用下氮肥减施潜力研究

为明确辽河三角洲典型单季稻区氮肥减施潜力,采用区域施肥调查和田间试验相结合的方法,以了解区域施肥现状以及不同缓释肥减量替代化肥对产量、氮素供给和流失风险的影响。结果表明,目前辽河三角洲单季稻氮肥施用量主要分布在200～350 kg·hm-2之间,区域平均施氮量为294.5 kg·hm-2,区域平均经济产量为10479.9 kg·hm-2,依据水稻需氮量计算得出适宜的施氮量为182～202 kg·hm-2。经研究表明,根据目前区域内可选择的肥料类型选择适宜的缓释肥料,减氮潜力在19.2%～30.8%之间,在保证作物产量的条件下,可以提高1.39%～15.79%的氮肥利用率,维持土壤养分含量,有效降低田面水中68.4%～79.6%的氮含量,增加541.4～5816.6元·hm-2的经济效益。综上,在减氮潜力较高的地区,适当减氮条件下施用缓释肥可以在保证作物产量的同时降低氮素损失的环境风险,减少人工成本,提高经济效益。     

高原农业流域磷流失风险评价及关键源区识别——以凤羽河流域为例

以Iowa磷指数模型为基础,根据中国高原特征并参考其他磷指数模型评价体系对其进行简化和修正,建立了中国高原农业流域磷指数评价体系,并以洱海源头典型小流域凤羽河流域为例,分别对溶解态磷和颗粒态磷面源流失风险进行了评价及关键源区的识别。结果表明,两种形态的磷流失较高和最高风险区均分布于河流两侧100 m的范围内。溶解态磷流失较高和最高风险区主要为河流中下游的农田区,而颗粒态磷流失较高和最高风险区在河流上游草地和河流中下游的农田区均有分布;溶解态磷流失关键源区为中下游河流两侧100m范围的农田区,颗粒态磷流失关键源区为上中下游河流两侧100 m范围的草地和农田。研究结果为实现流域面源磷流失高效防控奠定了基础,同时表明新建立的磷指数评价体系适用于高原流域开展磷流失风险评价及关键源区识别。     

洱海近岸菜地不同土壤发生层的NH4+-N吸附解吸特征

采用等温吸附-解吸试验研究了洱海近岸菜地不同土壤发生层(耕作层A、犁底层P、潴育层W和潜育层G)NH_4~+-N的吸附解吸特征,并分析了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系,旨在为洱海近岸菜地不同土壤发生层氮素通过浅层地下水向洱海水体扩散通量的确定提供重要参数。结果表明:不同土壤发生层NH_4~+-N的等温吸附-解吸特征分别符合Langmuir模型和一元线性方程,而且不同土壤发生层NH_4~+-N的吸附-解吸过程具有不可逆性,解吸存在滞后性;不同土壤发生层NH_4~+-N的饱和吸附量(Q0)为435.597~982.757 mg·kg~(-1),NH_4~+-N平衡浓度(ENC0)为0.370~0.661 mg·L~(-1),解吸速率(K3)为0.281~0.729。土壤对NH_4~+-N的吸附能力为A层P层W层G层,而解吸能力与此相反。土壤中粉粒、黏粒含量和砂粒级微团聚体与Q0、最大缓冲容量(MBC)、ENC0呈正相关关系,与K3呈负相关关系。Q0、MBC、ENC0与不同土壤发生层OM、TN和NH_4~+-N呈正相关关系,与总铁、总锰和pH呈负相关关系,而K3有相反的变化。     

玉米追氮对玉米∥大豆间作体系产量和土壤硝态氮的影响及其后茬效应

【目的】明确玉米条带不同追施氮量对间作作物产量、 吸氮量和土壤硝态氮动态变化的影响,并阐明间作系统不同施氮量的后茬农学效应和环境效应。【方法】玉米和大豆播种时均施用相同的基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2),根据大喇叭口期玉米条带追施氮量的不同(N 0、 75、 180 kg/hm2)设置三个处理(N0、 N75、 N180),并且大豆生育期间均不追施氮肥,然后实时监测玉米和大豆各个关键生育期的生物量和土壤硝态氮动态变化,并对比分析各处理的后茬冬小麦产量和土壤硝态氮残留量。【结果】随着玉米条带追施氮量的增加,玉米条带生物量、 产量和吸氮量均无显著变化,而且玉米追施氮量的多少对大豆生物量、 产量和吸氮量没有明显影响。间作种植系统土壤硝态氮含量受到追施氮量的影响,氮肥追施后,020 cm土壤硝态氮含量显著上升,但2040 cm土壤硝态氮含量变化不大。追施氮量越多,玉米条带和大豆条带的土壤硝态氮含量也越高,作物收获后土壤硝态氮残留量也越高,玉米条带追施N 180 kg/hm2的间作系统作物收获后土壤硝态氮含量高出其他两个处理12%~25%。此外,后茬作物冬小麦产量、 吸氮量并未随着前茬间作系统施氮量的增加而增加,但小麦收获后的0100 cm土壤硝态氮残留却随着前茬间作系统施氮量的增加而增大,相对仅施用基肥而不追施氮肥的间作系统,前茬间作系统追施氮肥导致后茬小麦收获后土壤(0100 cm)硝态氮残留量增加了22.38%~70.18%。【结论】针对玉米与大豆间作种植模式,只施用玉米基肥(其中氮肥用量为N 45 kg/hm2)而不追肥,或者在施用基肥的基础上,仅在玉米条带上追施少量氮肥(N 75 kg/hm2),不会影响间作体系产量,还可降低后茬小麦0100 cm土壤中的硝态氮残留。