稻田CH4和N2O综合排放对控制灌溉的响应

为了揭示水稻控制灌溉对稻田CH4和N2O综合排放的影响,该文采用静态暗箱-气相色谱法对控制灌溉稻田CH4和N2O排放进行原位观测,分析稻田CH4和N2O综合排放对控制灌溉水分调控的动态响应。结果表明,控制灌溉稻田CH4排放通量多低于常规灌溉稻田,且主要集中在水稻分蘖前期,峰值出现在土壤脱水后第1～2d,排放总量较常规灌溉稻田减少81.2%～82.8%;N2O排放通量多高于常规灌溉稻田,峰值出现在肥后且土壤脱水后3～4d,排放总量较常规灌溉稻田增加了121.8%～144.3%。控制灌溉稻田CH4和N2O的综合全球增温潜势较常规灌溉稻田显著减少(p<0.05),减少幅度为15.0%～34.8%。控制灌溉显著降低了稻田CH4和N2O的综合温室效应。     

南方节水灌溉稻田能量通量特征及其规律分析

利用涡度相关系统在江苏省昆山市试验研究基地2013年水稻生育期所测的净辐射量、土壤热通量、潜热通量和显热通量等观测资料,分析了能量各通量在典型晴天、阴天的日变化规律和稻季能量通量的日变化、月变化及分配特征,讨论了能量各组分占净辐射量的比例和不同时间尺度上稻田的能量闭合情况。结果表明:能量平衡各分量在亚热带南部季风区节水灌溉稻田典型晴天以及水稻生育期间月均日变化均呈明显的倒"U"型单峰趋势,典型阴天能量平衡各分量日均值和峰值均小于晴天,但也呈单峰型变化趋势。稻季潜热通量占净辐射量的86.2%,土壤热通量占净辐射量的1.3%,不同时间尺度上净辐射量均主要以潜热形式加湿大气,感热通量占净辐射量的0.8%,与潜热通量差异显著,且占净辐射量的比例呈此消彼长的关系。在能量通量的测量过程中,与净辐射量相比,感热、潜热通量滞后于净辐射量约0.5 h,土壤热通量滞后1.5~2.5 h。热传输速度不同步,从而影响了能量的短期闭合率。但与其他生态系统相比,该节水灌溉稻田生态系统能量闭合度较高,说明该试验区涡度数据可靠,通量特征及规律具有较好的代表性,有利于通量研究的进一步开展。     

控制灌溉水稻气孔导度变化规律试验研究

根据江西示范区的现场试验资料,分析了晚稻叶片气孔导度的日变化以及全生育期内的变化规律,分析了控制灌溉条件下叶片气孔导度与外界影响因子等的相互关系,并对气孔导度进行了模拟。结果表明：气孔导度在不同的土壤水分条件下表现出不同的日变化规律,较低的土壤水分加大了其在中午的下降幅度;全生育期气孔导度先升后降,并随土壤水分降低而降低,灌水后出现反弹;叶气温差是影响气孔导度的关键因素;在一定的空气温度和CO₂浓度范围内,气孔导度随之增加而增加,超出该范围后,则出现下降趋势。引入叶气温差考虑土壤水分与植物水分亏缺的影响,建立了改进的Leuning-Ball模型,模型对大田试验数据的解释能力有所提高。     

参考作物蒸发蒸腾量计算简化方法

基于国家“863”节水农业重大专项子课题示范现场的气象资料，对参考作物蒸发蒸腾量及其影响因素进行了相关性分析。选取净辐射和空气饱和差建立了参考作物蒸发蒸腾量的简化计算公式，并引入风速函数进行修正。研究结果表明：参考作物蒸发蒸腾量与净辐射相关系数最大，然后依次是空气饱和差、日照时数和温度；且与净辐射和空气饱和差呈直线关系，与日照时数和温度呈指数关系，而与相对湿度呈负相关关系；考虑风速修正后的简化公式与标准方法（FAO56 Penman-Monteith）的计算结果有较高的一致性。     

控制地下水位减少节水灌溉稻田氮素淋失

为探讨高效的稻田灌排管理模式,降低稻田氮素淋失风险,该文利用装配有地下水位自动控制系统的蒸渗仪,研究地下水位调控对节水灌溉稻田氮素淋失的影响。结果表明,稻田排水控制限的提高可减少控制灌溉稻田地下排水量,控制地下水位处理1稻田地下排水量为179.4mm,分别较控制地下水位处理2(195.9mm)和控制地下水位处理3(285.8mm)稻田减少8.4%和37.2%。随稻田排水控制限的提高,控制灌溉稻田地下排水中铵态氮(NH4+–N)浓度增加,硝态氮(NO3-–N)浓度下降。与控制地下水位处理2和控制地下水位处理3稻田相比,控制地下水位处理1稻田地下排水中NH4+–N质量浓度均值分别增加9.3%和27.3%,地下排水中NO3-–N质量浓度均值分别减少32.6%和1.8%。稻田排水控制限的提高显著减少了控制灌溉稻田NO3-–N淋失量(P0.05),控制地下水位处理1稻田NO3-–N淋失量为0.27kg/hm2,分别较控制地下水位处理2(0.43kg/hm2)和控制地下水位处理3(0.88kg/hm2)稻田显著减少0.16和0.61kg/hm2(P0.05),控制地下水位处理2稻田NO3-–N淋失量较控制地下水位处理3稻田显著减少0.45kg/hm2(P0.05)。采用控制排水技术,适当提高控制灌溉稻田的排水控制限,可有效降低稻田NO3-–N淋失对地下水污染的风险。该研究可为制定满足控污减排需求的稻田灌排管理模式提供指导。     

不同耗水强度下节水灌溉稻田土壤含水率与非饱和土层厚度关系研究

为了探索基于土壤非饱和层厚度指导水稻节水灌溉的可能性,研究节水灌溉稻田土壤含水率与非饱和土层厚度的关系非常必要。本文通过设计盆栽试验,针对不同耗水强度开展连续观测,根据实时观测的土壤含水率与非饱和土层厚度,建立起两者之间的定量关系。结果表明：稻田日耗水强度越大,其非饱和土层厚度随时间增加的速率越大,达到最大值所需的时间越短。非饱和土层随时间增加时对应的土壤含水率则随时间下降,两者之间成负相关关系。通过建立土壤含水率与非饱和土层厚度的二次抛物线关系,结果显示将非饱和土层厚度作为水分控制指标指导灌溉精度高、切实可行。最后,将土壤含水率与非饱和土层厚度关系曲线运用到水稻控制灌溉的实践中,推算出土壤含水量下限对应的非饱和土层厚度值,确定以非饱和土层厚度为指标的控制灌溉方法,为黑龙江地区水稻节水灌溉管理技术提供参考,为下一步的水分运动模型率定及模拟更多土质和更多耗水情形下的土壤水分提供依据。     

TDR在测量农田土壤水分中的室内标定

给出了一种较简便、准确的时域反射仪(TDR)室内标定方法,该方法工作量小,克服了田间土壤水分空间变异的影响,更适用于粘壤土质的TDR标定。通过对昆山地区粘壤土质的实例标定发现,TDR测量值较烘干法明显偏低,绝对偏差范围0.02~0.09 cm3/cm3,相对偏差随着土壤含水量的减小有增加趋势。但TDR的测量值与真实值之间有较高的相关性(R2=0.9837,P<0.001),可以用一个简单的线形函数进行校正,校正后的TDR测量值中将有98.4%的值接近土壤含水量真实值,说明该校正公式可以作为昆山地区进行TDR校正的参考。     

极性交换电场辅助植物修复稻田土壤镉污染研究

通过盆栽试验,采用太阳能供电方式,探究在干湿交替的水分条件下,水稻种植过程中极性交换电场辅助植物修复(EKPR)土壤重金属镉(Cd)污染的可行性。控制灌溉条件下,两电极板附近的土壤区域种植水稻作物,中间土壤区域种植水葱作富集植物。结果表明,交换电极使电解水反应产生的氢离子(H⁺)和氢氧根离子(OH^-)不断被中和,有效避免了土壤pH值极化。土壤电流变化范围为0.08～0.36 A,说明极性交换和较高的土壤含水率有效确保土壤中的可迁移离子数量和离子流动性,能够驱动重金属迁移。与对照处理(CK)相比,EKPR处理水葱根部干物质量显著增加34.93%;水稻根部和稻谷干物质量显著降低17.21%～30.16%、16.18%～22.28%,叶片和茎部干物质量分别提高3.82%～13.17%、7.59%～30.91%。EKPR处理水葱根部、地上部Cd含量分别提高15.49%～22.45%、33.30%～35.45%;水稻根部、稻谷Cd含量分别降低14.48%～35.06%、39.04%～57.43%。极性交换电场辅助植物修复技术可提高水葱对Cd的富集量,同...     

不同水肥管理稻田土壤铬生物有效性及吸收富集特征

【目的】探究不同水肥管理对土壤铬生物有效性的影响及水稻吸收富集特征。【方法】试验地为8 a长期定位水肥管理水稻田,灌溉处理设常规灌溉(F)、控制灌溉(C)2种灌溉模式,施肥处理设为施用常规化肥(F)、有机肥(OF)2种施肥模式,分析了不同水肥管理下稻田土壤pH值、土壤铬量及形态分布、水稻根系和稻谷铬量的差异。【结果】①与常规灌溉处理和常规施肥处理相比,控制灌溉处理和有机肥处理均显著降低了土壤pH值。②与FF处理相比,COF处理增加了土壤可交换态、可还原态和可氧化态铬量和比例,各形态铬量分别增加了54.31%、43.06%和39.33%;减少了残渣态铬量和比例,残渣态铬量减少了2.84%;提高了重金属铬从根到稻谷的转运系数;增加了水稻植株根部和稻谷铬量,分别较FF处理增加了46.31%和59.43%。③在相同灌溉条件下,不同施肥处理土壤pH值和可交换态、可还原态铬量显著负相关;而在相同施肥条件下,不同灌溉处理间土壤pH值和可交换态、可还原态铬量之间不存在明显相关性。【结论】对比常规肥,施用有机肥给节水灌溉稻田带入了外源重金属铬,并显著增强了土壤铬生物有效性,促进了水稻植株吸收富集铬,威胁水稻安全生产;对比常规灌溉,控制灌溉对土壤铬生物有效性影响不大。