华中地区稻田水分平衡和稻作灌溉生产效率

华中地区降水季节性强 ,水资源态势具有明显的盈亏期。双季稻作生产灌溉必不可少。近 10年定位测量表明 ,常年灌溉需水量 5 838m3 / hm2 ;年变异 C.V.=8.1%。晚稻灌溉量占全年的 71% ,7— 9月是灌溉需水高峰期 ,占全年灌溉量的 6 8%。本区双季稻作生产灌溉效率 (灌溉水量与产量之比 )为 :生物量 3.6 7kg/ m3 ,精谷量 1.48kg/ m3 ;生长灌溉效率为 :生物量 4.43kg/ m3 ,灌溉水量与生产效率间年变化呈反相关。不同灌溉处理试验表明 :华中双季稻生产的灌溉 ,以早稻保持水层淹灌 ,晚稻按需配额灌溉的模式比较适宜     

稻作施肥制度进步的产量响应

模拟稻作10种施肥制度9年定位观测与试验研究结果表明，施肥进步对产量贡献为生物量增加1倍，稻谷产量增加83％；系统养分内循环（循环率0．8－0．5）产量贡献率为57．9％，化肥施用最大贡献率N为20．4％，NP为30．8％，NK为32．8％，NPK为61．3％，有机肥与无机肥配施的最大贡献率82．7％，稻田自然生产力占系统生产力约1／4。石油化学农业能维持一定时期的生产力稳定，但必须保持系统的养分平衡。系统养分内循环有良好的产量增益和系统生产力的稳定性，有机肥与无机肥配施其生物生产力和土地生产潜力均呈正向发展；但与施肥增产效率成反比例。稻作施肥质量达到一定水平，施肥增产效益反而有所下降，伴随施肥进步，须致力于管理水平的提高。     

不同水分灌溉下水稻光合特征分析

不同水分灌溉下早稻各处理抽穗晚期群体光合效率相差甚微,晚稻则差异显著,未灌水仅为淹灌处理的39.3％。正常灌水下水稻晴天和阴天均出现光合“午睡”现象,晴天较阴天强烈。阴天上午9:00左右和下午15:00左右光合出现主次2个峰值,晴天全天最大峰值出现在上午10:00～11:00左右,而下午峰值则出现在17:00左右。监测数据表明,空气湿度和冠层CO_2浓度是影响水稻光合速率的主导环境因子,未灌水处理的光合日变化峰值在晴天会提前出现,而阴天则近似相反,晚稻各处理晴天和阴天均以淹灌处理光合速率最大,未灌水处理最小,配灌介于其间。     

稻草还田与施氮水平对土壤氮素供应和水稻产量的影响

比较研究了3年定位试验后稻草还田和施N水平对红壤双季稻作系统土壤供N能力、水稻吸N特征和水稻生产的影响。结果表明:头年晚稻草秋季还田对来年早稻土壤NH4+-N和作物吸N量的提高具有促进作用,而早稻新鲜稻草还田使晚稻土壤NH4+-N和作物吸N量均略低于移走稻草处理。稻草还田处理3年后,土壤可矿化N与移走稻草处理相比提高了35.4%~53.9%,且水稻各生育期干物质生产量均高于移走稻草处理,稻谷增产率达4.0%~4.7%。施用N肥可以显著增加土壤NH4+-N和可矿化N含量,且随着N肥用量的增加,水稻植株的累积吸N量和系统生产力(地上干物质量和产量)均显著的增加,建议N(全年施N量185 kg hm-2)和习惯N(全年施N量265 kg hm-2)处理相对于无N处理的增产率分别为35.2%和45.3%,而N肥的吸收利用效率分别为27%和25%,农学产量效益分别为每公斤纯N增产谷粒12.7 kg和11.4 kg。     

红壤坡地农业景观(旱季)地表界面水分传输研究——Ⅱ．叶面冠层一大气界面水分传输

定位观测红壤坡地典型作物系统叶面冠层 大气界面水分传输结果表明 ,叶面冠层 大气界面水汽传输通量大小取决于景观植物群落的构建 ,稳定群落叶面冠层 大气界面水汽传输通量有明显日变化规律 ,除受植物生理机制影响外 ,还明显受土壤水分和气象条件的影响。植株叶片蒸腾速率有明显日变化规律且呈单峰型曲线及多峰态势。净辐射、空气饱和水汽压差、气温、地表温度、风速对蒸腾的影响均达极显著水平 (正相关 ) ,其中净辐射、气温为主要影响因子。叶片气孔导度可反映叶片蒸腾速率 ,叶片气孔阻力日变化规律是植物对气象条件的响应 ,且受土壤水分状况强烈影响。改善作物生长环境 ,调节气孔行为 ,进而协调作物蒸腾作用和光合作用耗水制约 ,可调控叶面冠层 大气界面水分传输 ,提高作物水分利用效率     

稻田系统养分循环利用对土壤肥力和可持续生产力的影响

基于12a田间定位试验结果,研究了在不同化肥配施条件下,有机养分循环利用对亚热带红壤稻田生产力和土壤肥力的影响。结果表明:①施用化肥是实现水稻高产的必要条件。在连续不施肥情况下,水稻产量维持在5.6t·hm-2的水平,投入化肥N(229kg·hm-2)、N-P(39kg·hm-2)和N-P-K(162kg·hm-2)之后,产量分别提高到了6.6、7.9和9.0t·hm-2。农田系统有机养分循环利用能进一步提高水稻产量,但产量增益随NPK配施程度提高而降低。②在不施肥或只施N肥的情况下,有机物循环利用能显著降低水稻产量的年际变异系数,而在NP或NPK配施基础上的有机物循环利用则不能显著提高水稻的稳产性能,说明适量和平衡地提供水稻所需的营养元素是水稻稳产的物质基础,至于这些养分是来自化肥或有机肥源并不重要。红壤稻田早稻的稳产性受施肥模式的影响较大,施磷肥是降低早稻产量波动、提高稳产性能的最重要条件。③连续12a不施肥对土壤有机质含量没有显著影响,施化肥NPK处理的土壤有机质含量呈现出不稳定的上升趋势,而有机物循环利用能显著提高土壤有机质含量和土壤养分的生物有效性。通过有机物养分资源的循环利用,可有效降低当前稻田化肥的高投入水平,减轻环境污染压力,实现农田生态系统生产力的高效可持续发展。     

土地利用方式对红壤坡地地表径流氮素流失的影响

为探明长期(1995年开始)不同土地利用方式对红壤坡地径流氮素流失的影响,通过2011年10月-2012年9月连续12个月23次径流水质动态分析,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种坡地利用类型下径流水中氮素迁移特性及其泥沙和植物残体氮的年流失总量。结果表明:(1)径流水中氮素流失量随土地利用方式的不同表现出明显差异,径流水中氮素流失负荷为85.1~655.5g/hm2,大小顺序为农作油茶林湿地松草地自然林。(2)径流中氮素以无机态氮(DIN)为主,其中硝态氮是DIN的主要形态,占全氮的31.5%~54.8%,是铵态氮(NH+4-N)的1.8~5.8倍,可溶性有机氮(DON)含量较低,仅占径流TN的10.1%~17.1%,远小于颗粒态氮(PN)所占全氮比值(21.4%~37.2%)。(3)泥沙和植物残体氮素年流失量分别为37.0~154.2g/hm2和28.1~249.6g/hm2,占各利用方式下氮流失总量的17.0%~77.1%,其中自然恢复林地所占比例最高(77.1%),而其他利用方式泥沙和植物残体氮素年流失量(17.0%~30.3%)远低于通过径流水流失的氮量(69.7%~83.0%)。总体来看,径流量是导致土地利用方式间氮迁移通量产生差异的主要驱动因素。     

不同水分管理模式对双季稻生长及产量的影响

本试验模拟我国南方双季稻作区不同的水分条件,设置4种灌溉处理,研究不同的灌溉条件对水稻生长及产量的影响。结果表明：淹灌和天灌的叶面积在抽穗期达到最大．而湿灌和配灌在孕穗期达到最大,此后叶面积减小的趋势表现为天灌最快,淹灌最慢。早稻以淹灌的生物量最大,而晚稻以配灌最大;早稻各处理产量差别不大,以淹灌的产量最高,天灌的产量因水文年型不同而有较大的波动,晚稻各处理的产量差别加大,特别是天灌,产量难以保证,最大减产率达到22．9％,而配灌产量最高;各处理多年平均灌溉水分生产率为1．48kg／m^2,早稻较晚稻高,其中湿灌的水分生产率最高。     

红壤坡地雨水地表径流及其侵蚀

模拟我国红壤坡地主要利用方式构建的垫面为主导因子,采用径流场实测方法,以4年(1998—2001年)实地观测试验结果为基本依据,探讨了不同雨水年份地表径流特征、径流量和系统侵蚀量;重点解析不同垫面对雨水地表径流及其过程系统侵蚀的影响。结果表明,降雨(时间分布及其强度)是影响地表径流特征的主导因素;年降雨量与地表径流量和系统侵蚀量呈正相关。不同垫面地表径流产量有显著性差异,产径流量的排列顺序为:农作区>茶园区>湿地松>甜柿园>柑橘园>退化区>恢复区。雨水径流过程的系统侵蚀有相似的表现。本文在假定雨水年份的基础上,应用不同雨水年份出现的概率指标,还推算出我国南方红壤坡地目前利用状况下雨水产地表径流过程的年均水土流失量及其养分(全C、N、P、K)损失量以及最大开发利用时可能带来的水土流失与养分损失。提出了“利用坡地集雨优势,构建与单元生态系统水循环平衡相适应的坡地农林复合生态系统,通过水平衡生态建设来维系生态系统的水分平衡”观点。     

亚热带丘岗区生态系统水平平衡及农业反应

通过对自然集雨区水分动态１０年定位观测研究,初步明确了我国亚热带丘岗区生态 系统水资源的分布特征与水平衡状况。该区域雨水丰沛,总量可维持系统水分平衡,但其时空变化大,加之蒸发变化与之错位和土壤持蓄水分性能差等因素作用,导致系统水分盈亏现象发生,水分“高盈期”的湿害和“亏缺期”的伏旱严重制约了丘岗区农业的发展。强化工程、农艺措施调控能力,提高农业水资源管理水平,是促进我国亚热带丘岗区农业稳定发展的技