上海郊区菜田地表径流氮磷流失特征分析

采用径流池收集地表径流的方法,研究了上海郊区菜田不同施肥处理下地表径流导致的氮(N)、磷(P)养分流失规律。结果表明:2016年试验区降水量1 153.2 mm,总径流量391.1 mm,产流系数33.9%;减施N肥可降低N流失量;与对照相比,减N 25%的径流中N的流失量减少7.8%,减N 25%+有机无机配合使用径流中N的流失量减少13.4%—17.0%;减N 25%的缓释肥料N流失量减少12.8%;可溶性总N是径流中N流失的主要形态,其中NO_3-N占60%以上。施用P肥处理和径流中P的流失量无显著的差异性,径流中可溶性总P占径流中总P流失量的9.2%—12.2%,可溶性总P不是菜田土壤P流失的主要形态。     

DNDC模型在稻田生态系统中的研究进展及应用

DNDC模型(De Nitrification-DeComposition model,反硝化-分解模型)是以模拟陆地生态系统中碳氮循环为目的,耦合生态环境驱动因子及其相应的生物地球化学过程的模型,在稻田生态系统中有较好的应用。以稻田生态系统中DNDC模型应用为研究对象,通过调研与查阅文献,针对模型中稻田作物参数、温室气体排放以及氮素流失等模块的优化改进情况进行了总结和分析。目前,模型虽然已经能较好地模拟稻田生态系统中作物生长、甲烷排放以及氮素流失等,但仍然存在着诸如水稻类型匮乏、管理措施输入参数较少、氧化亚氮再现性较弱等问题。在今后发展中,模型应丰富水稻类型、改进农田管理相应参数及优化氧化亚氮的模拟机理,为在稻田减排降污方向推广模型应用、建立可靠的评估方法提供理论支撑。     

上海郊区不同树龄葡萄园土壤养分特征研究

【目的】探讨上海郊区不同树龄规模化葡萄园中土壤养分的特征,以期为葡萄园养分的科学管理和高效利用提供依据。【方法】采用土壤养分状况系统研究法(ASI法)对葡萄园土壤速效养分含量进行分析。【结果】种植年限的差异对葡萄园土壤中3大主要养分氮、磷、钾含量有显著影响,其中树龄为6~10 a(年)的葡萄园土壤速效氮含量最高,而树龄为10 a的葡萄园土壤速效磷和速效钾含量最高;土壤微量元素含量则仅有Zn和B两种元素具有统计学意义上的显著性差异;不同种植年限对葡萄园土壤有机质含量和p H的影响不显著。【结论】不同种植年限对葡萄园土壤中可利用氮磷钾含量有显著影响,但对土壤微量元素含量、有机质含量和p H的影响不显著。目前上海郊区葡萄园中土壤养分含量普遍处于较高水平,栽培过程中应减少化肥、尤其是磷钾肥的施用,同时适当地增施有机肥来提高土壤有机质含量,以此实现葡萄园养分的高效利用。     

施肥方式对稻麦轮作土壤团聚体分布的影响

土壤是人类赖以生存的重要资源,团聚体作为土壤结构的基础单元,不仅提高土壤肥力、调节养分的生物有效性,而且增强土壤抗侵蚀能力。通过6年试验,研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、秸秆+缓释肥(SRF)和有机无机混施(OCF)4种施肥方式对土壤养分含量及各粒级团聚体分布的影响,为揭示施肥措施对土壤地力形成演变的影响机制提供理论基础。结果表明:SRF和OCF处理0—20,20—40 cm土层土壤的SOC含量较CF显著增加10.06%,19.23%和9.84%,16.79%;3种施肥处理0—20,20—40 cm土层的TN差异不显著,但均高于CK处理;OCF处理中0—20 cm土层的C/N比较CF增加16.44%(p0.05)。SRF处理较CK显著提高了0—20 cm土层R_(0.25)(10.93%);20—40 cm土层,OCF处理中R_(0.25)显著高于其他3个处理,分别高出32.62%(CK),19.75%(CF),19.44%(SRF)(p0.05)。相比CF处理,SRF和OCF提高了0—20,20—40 cm土层的平均质量直径MWD(1.54%～16.92%,2.17%～28.26%)和平均几何直径GMD(5.88%～14.71%,13.04%～39.13%),降低了分形维数D(1.11%～2.09%,4.99%～5.44%),且OCF处理更为显著(p0.05)。可见,秸秆+缓释肥和有机无机混施处理均有利于土壤肥力提升,且后者效果更为显著。MWD和GMD与土壤SOC和TN的相关性较高,均适合用于揭示团聚体与土壤总有机碳、总氮含量之间的关系;但分形维数D与之无显著相关性关系。     

稻田防侧渗措施对水稻生产灌溉用水的减量效果

研究了稻田防侧渗措施对水稻生产灌溉用水的减量效果以及在基本不影响水稻单产前提下的减灌可行性。结果表明:在防侧渗试验区氮肥用量仅为大田对照的约70%前提下,灌溉标准与大田对照相同的全灌处理,4年平均产量达到9.4 t/hm~2,单产显著高于大田对照,实际灌溉次数和总量较大田对照均减少了50%以上,说明稻田防侧渗措施可大幅度地提高灌溉水利用效率却不降低单产。不同灌溉量对水稻单产的影响研究表明,稻田采用防侧渗措施后,在较传统稻田大幅度降低灌溉用水量的基础上,还有一定的减灌空间,其中的减灌30%(70%灌)处理虽然4年平均产量有所降低,并达到了显著水平,但减产幅度相对较小。     

不同规格生态沟渠对排水污染物处理能力的研究

利用三种不同深度规格的生态沟渠(E0.80、E1.05和E1.30),通过控制相同的表面水力负荷,比较研究了动态进水(TN 0.86~6.13 mg·L^-1、TP 0.11~0.28 mg·L^-1)条件下生态沟渠对农业面源主要污染物的去除效果,同时考察其耐冲击负荷能力和适宜建造长度。结果表明:整个试验期间,三种不同深度规格的生态沟渠对铵态氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和悬浮物(SS)的去除率均达到50%以上,其中E1.30对污染物的去除效率较高,NH4+-N、TN、TP和SS的总平均去除率分别为64.8%、63.1%、71.8%和60.8%。同时,E1.30的污染物出水浓度较为稳定,耐冲击负荷能力相对较强。进水浓度较高情况下,E1.30在TN、TP出水浓度为2 mg·L^-1和0.2 mg·L^-1时所需长度分别为27.4 m和4.9 m,为三种规格生态沟渠中最短。表明生态沟渠是有效去除农业面源污染物的技术,在实际应用中可因地制宜地建设E1.30规格的生态沟渠,并可辅以高效吸附氮磷材料等其他措施,进一步提高生态沟渠对农业面源污染物的去除能力。     

江苏省农业碳排放时序特征与趋势预测

为探讨江苏省农业碳排放时序特征及未来碳排放趋势,利用排放因子法对江苏省2000—2019年农业碳排放进行估算,并运用STIRPAT模型对2020—2030年全省农业碳排放趋势进行预测。结果表明：江苏省2000—2019年的CO₂排放当量（CO₂e）整体呈现降低-升高-降低的趋势,并在2005年达峰,估算为8 361.77万t,其中种植业、畜牧业则分别在2010年、2003年达峰,种植业排放量远高于畜牧业。农业CO₂e排放强度呈先升高后降低的趋势,2003年后排放强度逐年递减,到2019年已降至1.31 t·万元^-1;在各碳源中,水稻种植是全省农业碳排放的最大排放源,而在主要畜禽中,猪养殖过程中造成的碳排放远高于其他畜禽;预计2020—2030年,伴随城镇化发展、农业人均GDP提高和农业碳排放强度的进一步降低,全省农业CO₂e排放量仍将呈下降趋势,在减碳的同时可以兼顾农业经济高效发展。研究表明,江苏省农业已实现碳达峰,未来农业碳排放的持续降低将有利于加速全省碳中和目标的实现。     

生物质炭在我国蔬菜地应用的研究现状与展望

生物质炭是生物质在限氧环境中经过热化学转化产生的固体物质,它在土壤改良、污染土壤修复和碳封存等方面具有广阔的应用前景。针对我国蔬菜地面临土壤酸化、土壤次生盐渍化、面源污染和土壤重金属污染等问题,通过查阅和汇总生物质炭在我国蔬菜地的应用文献,总结和分析了生物质炭在我国蔬菜地的应用现状,深入挖掘其在影响蔬菜地土壤理化性质、温室气体排放、面源污染和重金属迁移等方面的效应及其影响机制。研究表明,生物质炭可提高土壤阳离子交换量、增加土壤中含氧官能团的数量、减小土壤容重等、从而减缓养分的流失,改善土壤理化性质,促进蔬菜增产;生物质炭可减弱重金属在土壤中的生物有效性和可迁移性,钝化其在土壤中的迁移。然而,不同制备工艺的生物质炭性质差异较大;生物质炭在不同区域不同蔬菜地土壤应用时出现结果不一致;缺乏生物质炭的负面效应报道等问题。因此,今后的研究方向应在蔬菜地进行区域间生物质炭的横向对比研究;将短期与长期蔬菜地定位试验相结合进行纵向比较研究;降低生物质炭的成本、识别其潜在风险,为推广生物质炭在我国蔬菜生产领域的应用、建立可持续农业发展模式具有重要意义。     

不同施肥和秸秆还田措施对稻麦轮作系统碳氮流失的影响

过量施肥和秸秆的处理问题一直是制约我国农业生态可持续发展的阻碍,并因此产生了诸多环境问题。采用DNDC模型对减量化施肥和秸秆还田措施下稻麦轮作系统中碳氮的迁移转化过程进行模拟,从而筛选适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施。结果表明:减量化施肥与秸秆还田均能显著影响稻麦轮作系统的氮素流失、温室气体排放和土壤碳储量变化。75%CK+SR处理即减量25%施肥量同时采用秸秆还田是适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施,能够在获得最佳水稻产量的同时有效减少41.67%的氮素流失量和51.85%的N_2O排放量。虽然秸秆还田会增加稻麦轮作系统的CH_4排放量,但同时也能显著增加土壤的碳储量。减量化施肥50%的处理(50%CK和50%CK+SR)则会导致水稻减产3.06%~9.90%。与目前上海地区传统的田间管理措施CK相比,75%CK+SR能够有效改善稻麦轮作系统的生态环境效益。研究结果为我国稻麦轮作系统碳氮流失的控制提供了参考。