化肥氮磷优化减施对水稻产量和田面水氮磷流失的影响

为探讨氮(N)、磷(P)减量对降低稻田养分地表径流损失风险的影响,以毛里湖稻区为研究对象,连续两年(2016—2017年)进行田间小区试验,研究化肥氮磷优化减施对水稻产量和生长期内田面水N、P动态变化特征及径流流失的影响。结果表明:常规施肥处理(CF)和有机替代20%化肥N处理(0.8FN+0.2ON)稻田田面水总氮(TN)、NH_4~+-N和总磷(TP)浓度在施肥后迅速达到峰值,之后逐渐下降。而控释氮肥减N处理能有效减缓N素释放速度,田面水N素流失量远低于CF处理,且磷肥减量处理TP流失量低于CF处理。与CF处理相比,控释氮肥减N 20%(0.8N)和控释氮肥+过磷酸钙减量20%(0.8NP)处理水稻两年平均分别增产5.55%、3.22%,N素累积量分别提高19.01%、13.66%,氮肥偏生产力分别显著提高31.94%、28.83%,氮肥农学利用率分别提高47.52%、33.75%,氮肥吸收利用率分别提高95.30%、73.31%。0.8NP处理较0.8N处理水稻磷肥偏生产力两年平均显著提高22.08%,而0.8FN+0.2ON处理较CF处理P素累积量和磷肥吸收利用率分别降低11.14%、36.04%。总体而言,控释氮肥与磷肥减量既保证高产稳产,又有效降低稻田施肥初期N、P径流损失风险。在综合考虑农业生产节本增效和控制农田面源污染的前提下,可采用控释氮肥减量的施肥模式。     

磷肥减施对双季稻生长和产量及磷肥利用率的影响

采用田间小区试验,研究磷肥减量施用对双季稻生长发育、光合特性、产量及磷肥利用率的影响。结果表明,早稻P2O5施用72~90 kg/hm2、晚稻P2O5施用48~60 kg/hm2能促进水稻生长和分蘖,改善水稻的光合特性,提高水稻的产量和磷肥利用率;与常量磷肥处理(早、晚稻P2O5施用量分别为90、60 kg/hm2)相比,磷肥减量10%(早、晚稻P2O5施用量分别为81、54 kg/hm2)和磷肥减量20%处理(早、晚稻P2O5施用量分别为72、48 kg/hm2)的早、晚稻不减产,磷肥利用率提高4.37%~24.29%,磷肥农学利用率提高1.39~4.27 kg/kg;磷肥减量30%(早、晚稻P2O5施用量分别为63、42 kg/hm2)处理的早、晚稻减产显著,减产幅度达5.05%~6.06%,磷肥利用率降低5.66%~11.77%。综合产量与肥料利用率等指标,在试验所在地的双季稻生产中,磷肥减量10%~20%具有实际推广应用价值。     

控释氮肥减量施用对春玉米土壤N2O排放和氨挥发的影响

在大田条件下采用密闭室间歇通气法和密闭式静态箱法研究了控释氮肥不同施氮水平对春玉米土壤N_2O排放和氨挥发的影响。结果表明:与T2(普通尿素)处理相比,控释氮肥处理(T3~T6)N_2O排放通量变化趋势平稳,无明显的峰值;从累积排放量上看,与T2处理相比,T3(240 kg N·hm~(-2))、T4(216 kg N·hm~(-2))、T5(192 kg N·hm~(-2))、T6(168 kg N·hm~(-2))处理N_2O排放量分别减少27.80%、33.66%、45.85%、55.12%,但T2与T3、T4处理之间差异不显著(P0.05),与T5、T6处理之间差异显著(P0.05);各控释氮肥处理间差异均不显著(P0.05),与施肥量呈极显著的指数函数关系(P0.01)。T2处理氨挥发速率在施肥后的2~4 d内出现峰值,而各控释氮肥处理在基肥、苗肥、穗肥施用后,分别在第9、6、1~2 d出现峰值;与T2处理相比,T3、T4处理氨挥发量反而分别增加了8.02%和0.97%,但差异均不显著(P0.05),T5、T6处理氨挥发量分别减少了8.86%(P0.05)和16.65%(P0.05);各控释氮肥处理间,与T3相比,T4、T5、T6处理氨挥发量分别减少了6.53%(P0.05)、15.62%(P0.05)和22.84%(P0.01),且氨挥发量与施氮量呈极显著线性关系(P0.01)。从产量上看,各施氮肥处理玉米产量均显著高于不施氮肥处理,但各施氮肥处理间差异不显著(P0.05)。综合产量和N_2O排放、氨挥发考虑,控释氮肥的合理减氮施用能够发挥更大的环境效益。     

控释氮肥和氮磷减量对水稻产量及田面水氮磷流失的影响

为探明氮磷减量对降低水稻田氮磷流失风险的影响,在湖南省毛里湖地区,通过常规施肥(T_1)、控释氮肥减氮20%(T_2)、控释氮肥和过磷酸钙各减量20%(T_3)这3个处理,研究水稻产量、氮磷利用率和田面水氮磷养分浓度的变化。结果表明,与常规施肥处理相比,减氮20%或减氮减磷各20%对产量没有显著影响,而肥料偏生产力(PFP)显著提高,T_2和T_3处理氮肥偏生产力(NPFP)分别较T_1处理提高了35.37%和31.31%,磷肥偏生产力(PPFP)分别提高了8.29%和31.30%。在试验期间,施肥后,T_1处理田面水氮含量呈逐渐下降趋势,而T_2和T_3处理呈先增加后降低趋势;施用控释氮肥的处理(T_2和T_3)总氮含量远低于施用普通尿素的处理(T_1),在施肥后27 d,T_2和T_3处理的田面水总氮、铵态氮和硝态氮含量分别比T_1处理下降了89.11%和89.42%、89.89%和89.64%、61.69%和58.93%。所有处理在施基肥后1 d全磷含量达到最高值,随后缓慢下降,磷肥减量处理全磷含量低于磷肥常量处理。研究结果显示,控释氮肥减量和磷肥减量既可以保证高产稳产,又可以有效降低稻田氮磷素径流损失风险。     

控释氮肥减量施用对南方丘陵地区春玉米土壤渗漏水氮素动态及其损失的影响

为提高我国南方丘陵地区旱地土壤作物种植的氮肥利用率,减少资源浪费和降低环境污染风险,通过采用田间小区定位试验进行土壤养分渗漏观测,研究比较了不施肥处理(T1)、普通尿素处理(T2)以及不同施氮量的控释氮肥处理(T3~T6)的TN、NO3-—N和NH4+—N的流失浓度变化及其损失负荷特征。结果表明:在168~240kg N/hm~2施氮水平变化内,渗漏水量在3 888~3 948L之间,即施肥量的增加或减少对渗漏体积的影响不显著(P0.05);控释氮肥处理T3的TN、NO3-—N和NH4+—N的平均流失浓度分别是32.66,29.41,0.26 mg/L,比等氮量施用的T2处理分别降低了24.99%(P0.01),25.56%(P0.01)和25.71%(P0.05);同样T3在损失负荷方面TN、NO3-—N和NH4+—N分别为53.07,47.14,0.47kg N/hm~2,较T2分别降低了24.10%(P0.01),25.62%(P0.01)和18.97%(P0.05)。当控释氮肥减氮10%,20%,30%时,其TN损失浓度为28.81,26.50,24.34mg/L,较T3分别降低了11.79%(P0.05),18.86%(P0.05),25.47%(P0.05);损失负荷为41.78,36.62,33.90kg N/hm~2,较T3分别降低了21.27%(P0.01),31.00%(P0.01),36.12(P0.01)。NO3-—N是渗漏氮素损失的关键成分,占TN损失负荷88.83%~92.75%,DON次之。控释氮肥在192kg N/hm~2的投入下能够有效的减少氮素渗漏损失,降低环境污染风险,并且还可以增产增效。     

化肥减量与有机肥替代对水稻产量与养分利用率的影响

通过田间小区试验,研究了减氮施肥与有机无机配施对水稻产量与养分利用率及其径流损失的影响。结果表明:施用氮肥可以显著增加早稻的单位有效穗数、每穗实粒数、株高和穗长,但对早稻千粒重及结实率无明显影响。各减氮施肥处理虽然相比于常规施肥处理早稻产量有所下降,但是氮肥利用率均高于常规施肥处理,提高了6.18~15.9个百分点。有机肥替代20%化肥处理的早稻产量较常规施肥处理增加了1.58%,且氮肥利用率提高了7.84个百分点。控释氮肥处理稻田田面水总氮、可溶性氮、铵态氮浓度均于施肥后缓慢升高,而其他施氮处理的于施肥后第1天达到最高峰,然后浓度迅速下降,其中减氮施肥处理的均明显低于常规施肥处理。由于减氮处理稻田田面水氮素含量较低,因此当暴雨等因素而产生径流时可有效降低稻田氮素流失的风险。     

南方丘陵地区生物黑炭和有机肥配施化肥的应用研究

研究生物黑炭和有机肥配施化肥对旱地作物种植和养分损失的影响,旨在进一步探索高温多雨的南方丘陵地区旱地作物合理施肥和高产高效种植以及资源优化利用的有效途径。采用田间小区试验,设置了5个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥+生物黑炭(CF+B)、有机无机肥配施(OF+CF)和有机无机肥配施且添加生物黑炭(OF+CF+B),探讨了生物黑炭和有机肥施用对春玉米产量、地表氮磷径流损失、作物氮磷肥料利用率的影响。结果表明:生物黑炭或有机肥的施用可显著增产8.2%~11.1%,但有机肥和生物黑炭结合施用增产效果最佳,增产率可高达13.7%。相比CF处理,CF+B处理可显著降低15.9%的氮素径流损失和24.2%磷素径流损失,显著提高26.3%和11.8%的地上部氮磷累积量;OF+CF处理可显著降低17.5%的氮素径流损失和25.0%磷素径流损失,提高36.5%(P0.05)和8.2%(P0.05)地上部氮磷累积量;OF+CF+B处理可显著降低33.3%的氮素径流损失和35.2%磷素径流损失,显著提高52.1%和29.0%地上部氮磷累积量,且氮磷肥料利用率最高,分别达49.1%和26.4%。OF+CF+B处理施肥方式一方面可促进春玉米旺盛生长,增加地表植被覆盖度和增强土壤的抗蚀性,显著降低了地表的径流体积;另一方面可以全面降低土壤氮磷养分溶解态和颗粒态的径流损失,培肥了地力。因此,从产量经济效益和环境效益方面综合来看,认为添加生物黑炭和有机肥部分替代化肥结合化肥施入土壤是最合理的施肥方式,值得在该区域进行推广和应用。     

生态沟渠对小流域农田排水中氮磷的拦截效果研究

农田养分大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究自然降雨排水条件下生态沟渠对稻作区小流域农田排水中氮(N)、磷(P)的拦截效应具有重要意义。以流入湘北津市市毛里湖区的生态沟渠为研究对象,连续2年系统研究多级植物组合截留后N、P的沿程变化规律及拦截效率。结果表明:生态沟渠对稻作区小流域农田排水中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N和TP均有一定的拦截净化作用。2016年和2017年生态沟渠对农田排水中TN平均拦截率分别为58.49%、47.61%,对NH_4~+-N平均拦截率分别为77.29%、69.72%,对NO_3~--N平均拦截率分别为58.77%、47.79%,对TP平均拦截率分别为67.07%、54.47%。总体认为,生态沟渠能有效拦截农田排水中N、P,减轻周围环境受纳水体的污染负荷。     

不同拦截植物对小流域农田排水沟渠氮磷消纳效果差异研究

构建生态沟渠消纳水体氮磷是防控农业面源污染的重要措施.为筛选出适应湘北洞庭湖区农区沟渠生长的高富集氮、磷植物,选取津市市毛里湖稻区沟渠作为研究对象,进行生态沟渠拦截试验.于2016~2017年连续监测,系统研究狐尾藻、珍珠梅、海寿花等水生植物及组合对小流域农田排水中氮、磷的去除效果.结果表明:2年观测期(4~8月)内,拦截植物对农田排水总氮、铵态氮、硝态氮及总磷的去除率效应极显著(p<0.01),且去除率具有生长变化趋势.不同拦截植物及组合对总氮、铵态氮、硝态氮及总磷的去除率大小表现为狐尾藻+海寿花>海寿花>珍珠梅>狐尾藻>自然植被.其中,狐尾藻+海寿花组合平均总氮、铵态氮、硝态氮及总磷的去除率2016年分别为53.57%、77.35%、51.74%和61.06%,2017年分别为34.67%、66.53%、39.51%和46.05%.研究区生态沟渠对氮、磷污染物有较好的拦截效应,单种植物以海寿花的水体氮磷消纳效果较好,在此基础上混种狐尾藻,效果更佳.