生物炭添加对酸化土壤中小白菜氮素利用的影响

针对菜地土壤酸化趋势显著、氮肥利用率低下等突出问题,以小白菜为供试作物,设置了前3季连续施用化肥氮及后2季不施化肥氮的5季盆栽试验,研究生物炭添加对酸化土壤上连续多季种植小白菜的产量、氮肥利用率以及土壤供氮能力的影响。结果表明:在连续添加化肥氮的条件下,生物炭添加显著增加了小白菜的产量及氮素累积量,有效降低了土壤速效氮含量,并提高了土壤速效氮中NO3--N含量比例,缓解了土壤酸化趋势,降低了小白菜中硝酸盐含量,增加了氨基酸含量,提高了氮肥利用率;在停止施用化肥后,生物炭添加处理仍能保持较高的土壤速效氮含量,提高土壤固持氮素的有效性,促进植株对氮素的吸收利用,从而使产量维持在施氮条件下的高水平。研究表明生物炭添加对土壤氮素具有"削峰填谷"的调节功能,能够有效促进氮素的吸收转化,从而有利于维持高产。     

太湖地区稻田不同氮肥管理模式下氨挥发特征研究

以减少氨挥发带来的面源污染问题为目的,通过调整氮肥管理模式, 设置农户常规施肥处理、化肥减量施肥处理、缓控释肥处理、有机无机肥配施处理、按需施肥处理以及无氮处理6个管理模式试验,研究太湖地区施氮量与氮肥品种对氨挥发损失的影响。结果表明：氨挥发损失受施氮量的显著影响,施氮量减少22%~44%可降低氨挥发损失20.2%~35.3%。常规化肥处理下,基肥期与分蘖肥期氨挥发损失较为严重。同一施氮水平下,有机肥化肥配施可显著降低氨挥发;缓控释肥可明显减少基肥期氨挥发量,但后期效果不明显。氮肥用量由当前农户施氮水平减少22%时,不会对作物氮累积量与产量造成影响,可见适当降低施氮水平并搭配有机肥,是具产量可持续性及环境友好性的氮肥管理模式。     

界面阻隔材料对稻田产量、氮肥利用率和氨挥发排放的影响

氨挥发是稻田氮素损失的一个重要途径,有效控制稻田氨挥发对水稻增产减排具有重要意义。界面阻隔材料具有环境友好性和低成本的特点,可以作为一种截然不同的氨挥发减排方法。本研究比较分析了3种界面阻隔材料对水稻产量、氮肥利用率和氨挥发排放的影响,以期为水稻降本增效及减少环境污染提供技术支持。通过在稻田喷施表面分子膜材料和覆盖稻糠,比较了两种表面分子膜材料——聚乳酸(PLA)和卵磷脂(LEC)及稻糠(RB)施用后水稻产量及其构成、稻田田面水pH和铵态氮及硝态氮含量动态、稻田氨挥发及氮肥吸收利用的变化特征。结果表明, 3种界面阻隔材料均显著增加了水稻产量,与常规施肥对照(CKU,无添加界面阻隔材料)相比增幅分别为13.0%(RB)、21.0%(PLA)和24.1%(LEC)。增产主要是因为有效穗数的增加,其中RB和PLA处理与CKU处理差异达显著水平;每穗粒数和结实率均无显著差异。LEC处理显著提高了氮肥利用率(19.0%),但RB处理氮肥利用率显著低于CKU。与CKU处理相比,3种界面阻隔材料的添加减少12.3%～19.9%的氨挥发量。PLA处理氨挥发减排效果最佳,达显著水平;其次为LEC处理。氨挥发减排可能与界面阻隔材料添加导致的田面水pH、铵态氮浓度变化和土壤铵态氮含量的增加有关。与CKU处理相比,所有处理均增加了田面水铵态氮浓度,但同时降低了田面水pH,且在水稻分蘖期影响较明显。其中PLA处理还提高了土壤铵态氮含量。本研究表明,稻田施加界面阻隔材料是稻田氨挥发减排以及增产增效的另一种可行的技术途径。     

氮肥类型及施用方式对节水抗旱稻田面水氮动态及产量的影响

采用大田试验,以旱优8号为试验材料,比较评价了节水灌溉条件下不同氮肥类型和施用方式对节水抗旱稻产量、经济效益、氮素吸收和田面水不同形态氮素动态变化的影响。结果表明,相同氮肥用量条件下,不同氮肥类型和施用方式的氮素吸收与产量高低无明显相关关系。在等氮量投入下,缓释肥配施无机化肥处理(SCU1)总吸氮量最高,氮收获指数(NHI)最低,造成了水稻对氮素的奢侈吸收,不利于高产群体的构建,产量相对较低;缓释肥一次性基施处理(SCU2)的NHI最高,且灌浆结实期作物生长率和比叶重较高,利于光合产物的积累,产量最高,显著高于纯化肥处理(增产18.28%);有机肥无机肥配施处理(OCN)的作物群体质量、产量和氮素吸收利用与单施无机化肥处理相比无明显差异。SCU1处理降低了基肥和分蘖肥期田面水总氮和铵态氮浓度,但增加了穗肥期的田面水氮浓度,而SCU2处理和OCN处理在3个施肥期内田面水总氮和氨态氮浓度均明显低于纯化肥处理,SCU2处理氮素浓度最低。综合成本效益分析,缓释肥一次性基施技术能够满足节水抗旱稻生长对氮素的需求,提高作物产量、经济效益和氮素利用效率,降低径流损失风险,是值得在太湖流域推广的一种施肥技术。     

太湖典型地区雨养麦田的径流发生时间特征

明确农田径流发生的时间特征对因时因地制定径流养分削减策略具有重要意义。本文基于太湖流域典型地区(苏州、无锡、溧阳、湖州)60 a历史降水时序变化和12 a正常气象年份田间径流实际发生的时间特征,分析了太湖流域雨养麦田的径流发生时间特征。结果表明,太湖地区年均降水量和小麦生长季均值降水量分别为1 164.8 mm(657.7~1 643.7 mm)和514.6 mm(207.3~742.8 mm)。除个别年份,年降水距平百分率基本在±25%左右变化(正常)。剔除偏涝年和偏旱年后的小麦生长季降水概率和日均降水量月度时序变化均表现为先下降后升高的趋势,12月降水概率和日均降水量均最低。从小麦生长季12 a径流发生时间统计结果来看,2月(19.05%)和3月(18.10%)径流发生次数占比较高,12月(16.19%)、4月(13.33%)和5月(15.24%)径流发生次数的占比相当。不同年份驱动径流发生的实际最小降水量为8.1~19.4 mm,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。结果表明,太湖地区雨养麦田驱动径流发生的最小降水量范围为8.1~19.4 mm,2月和3月是径流发生的高风险期,12月、4月和5月是次高风险期,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。     

苏州市吴中区土壤地力评估及适宜氮肥投入量估算

确定稻田的适宜氮肥投入量是保障耕地持续生产力和减少农业面源污染的关键,而土壤地力直接影响着作物产量与氮投入关系。以江苏省苏州市吴中区稻田系统为对象,调查了当前水稻的氮肥投入现状及产量水平,并对土壤地力进行了定量评估。在此基础上,因地制宜地设定针对不同土壤地力的生产目标,给出了不同土壤地力下的适宜氮肥推荐用量及氮肥施用类型,并估算出吴中区现有土壤条件下,高地力田块推荐产量为7.50～9.00 t/hm~2,对应适宜氮肥投入量为140～240 kg/hm~2;中地力田块推荐产量为6.00～8.25 t/hm~2,对应适宜氮肥投入量为130～230 kg/hm~2;低地力田块推荐产量为5.25～7.50 t/hm~2,对应适宜氮肥投入量为130～200 kg/hm~2。     

碳氮比对水芹浮床系统去除低污染水氮磷效果的影响

随着我国经济的快速发展,农业面源污染问题日益严重,加剧了淡水水质恶化的趋势。本研究以浮床水芹(Oenanthe javanica)系统和无植物对照(Control)为对象,研究了其对不同碳氮比农村低污染水[定义为农业生产或农民生活过程中产生的,富含植物生长所需的氮、磷等养分与多种微量元素且满足城镇污水处理厂污染物排放标准一级B要求(GB 18918—2002一级B:TN≤20 mg·L~(-1),TP≤1 mg·L~(-1))的那部分污水]中氮(N)、磷(P)、化学需氧量(COD)的净化效果。试验所用低污染水为生活污水(TWW)和外加碳源生活污水(高碳氮比,TWW-HC)两种。整个试验历时82 d,中间换水一次。试验结果表明水芹浮床系统接纳高碳氮比低污染水对氮磷的去除效果较好。外加碳源能在短时间内快速降低低污染水中N、P的浓度,试验3 d时TWW-HC中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)的去除率分别达40.8%、38.4%、62.8%。整个试验周期TWW-HC组对TN的去除率为73.9%~96.0%,高于TWW组(60.6%~85.9%);该组对TP的去除率为68.0%~81.1%,高于TWW组和Control组(TP去除率分别为21.3%~54.9%和19.2%~58.1%)。收获时TWW-HC处理水芹生物量、平均株高和相对生长速率均显著高于TWW处理(P0.05)。TWW-HC处理通过植物吸收带走的N、P分别占系统对N、P去除量的58.2%和37.6%,明显高于TWW处理(相应比例分别为8.7%和11.0%)。这说明通过外加碳源调节进水C∶N比促进了水芹的生长和对污水中养分的吸收利用,有利于水芹浮床系统对N、P的去除。     

太湖地区稻麦轮作系统不同氮肥管理模式对麦季氮素利用与流失的影响研究

通过对施氮管理模式的调整,研究太湖流域稻麦轮作系统不同模式下麦季氮素利用率以及土壤中氮素迁移对水体中氮的影响.试验设置6个处理:农户施肥处理、化肥减量处理、稻季按需施肥处理(麦季同化肥减最处理)、新型肥料处理、有机无机配施处理以及无氮处理.结果表明:有机无机配施处理在麦季持续减少25％施氮量的情况下不会影响产量及作物地上部分氮素总积累量,且氮素表观利用率显著高于其他处理,麦季径流与渗漏损失量主要受施氮量的影响,NO3-N是损失的主要形态；减氮处理可较农户处理降低7.7～12.0 kg·hm-2的氮素流失；麦季有机无机配施减量处理,能够保证作物产量与氮素吸收并且有效降低氮素的流失,具备可持续性发展的前景.     

配方施肥对水稻生产和经济、环境效益的影响

苏州市吴中区是农业面源污染防控的重点区域,推行配方施肥模式是该区实现种植业肥料减量的主要手段。但是,测土配方施肥模式的制定以作物产量的提升和保障为侧重,缺少对经济、环保等多方综合性需求的回应。针对该区已沿用4 a的水稻配方施肥模式,本研究设置包含配方施肥模式和常规施肥模式的缺素试验,测定水稻养分利用、农田氮磷排放、农户经费收支等指标,分析配方施肥模式的经济、环境效益。研究结果显示,现有配方施肥模式在减少养分投入的条件下仍能够保障水稻产量,且提高磷钾肥利用效率6.35~28.59个百分点,降低氮流失量36%,减少用于肥料购置的经济投入35%,增加农户净利润2 558元·hm^-2,实现生产、经济和环境多方效益的兼顾。基于养分利用效率,现有配方施肥模式仍有进一步减少肥料投入的余地。为保障土壤生产力的可持续性,建议增加一定比例的有机肥投入,且以4~5 a为周期,对配方肥养分配比和配方施肥模式进行调整,构筑生产中的动态物质平衡,为农业绿色发展提供技术支撑。