稻田径流易发期不同类型肥料的氮素流失风险

依据60年典型自然降雨资料分析了太湖地区稻田径流易发期,结合不同肥料减量运筹长期定位试验(2009年开始)近3年的径流监测数据,比较了径流易发期内不同处理的实际径流氮素控制效果。结果表明,太湖地区水稻生长前期降雨概率较大,6月21日—7月6日单日降雨概率均超过50%。从阶段统计结果来看,基肥期和蘖肥期(含基肥-蘖肥阶段)降雨概率和降雨量均明显高于穗肥期、蘖肥-穗肥阶段和穗肥后至成熟阶段,降雨概率分别达48.15%和49.81%,降雨量分别为12.81 mm和12.84 mm,均超过实际监测到径流的同期最低降雨量11.5 mm,产生径流可能性较大,是稻季径流易发期。从定位试验的实际产生径流和田面水氮素浓度结果来看,易发期径流和田面水氮素以铵态氮为主,硝态氮差异不显著。与常规用量分次施肥处理(CN)相比,化肥减量优化处理(RF)和有机无机减量配施处理(OCN)径流易发期径流氮素浓度分别较CN处理平均降低8.83%和19.18%。缓控释肥减量替代处理(SCU)的基肥期和基肥-蘖肥阶段径流氮素浓度和田面水氮素浓度明显高于其他处理,径流氮素浓度较CN处理分别增加了20.3%和11.72%,但蘖肥期径流氮素浓度减少30.72%。全有机肥减量替代处理(OF)肥期径流和田面水氮素浓度降低,其中基肥期径流氮素浓度较CN处理降低9.04%、蘖肥期降低28.53%,但基肥-蘖肥阶段氮素浓度较CN处理增加了19.7%,增加了氮素径流损失风险。不同氮肥减量措施能够降低易发期内不同阶段径流氮素浓度,但在径流易发期的径流氮素损失控制效果不能一概而论。     

基于示范样地实际倒伏样本的小麦抗倒机制解析

为解析影响小麦倒伏发生的关键因子与内在机制，基于示范样地，选择不同养分管理下实际倒伏三块样本(1个高倒伏田块和2个低倒伏田块，养分管理方式分别为普通化肥深施、普通化肥撒施和缓控释肥深施)，对小麦株型、倒伏节间的形态、组分及维管束数量、根系构型、土壤养分供应等进行比较分析。结果表明，在同等氮肥施用量与相同播种密度下，化肥深施田块（D-CF）的倒伏率高于化肥撒施（M-CF）和缓控释肥深施田块（D-RCU）。茎基部节间是小麦倒伏发生的主要部位，节间越长，倒伏高度越高。高倒伏样本田块（D-CF）的株高显著高于M-CF和D-RCU田块，分别增加15.7%和15.1%，且D-CF田块的穗重与茎鞘叶重比最高。不同田块倒伏节间（茎基部节间）的外径、壁厚均无显著差异，但高倒伏田块D-CF的茎基部节间维管束面积和数量均低于低倒伏田块，较M-CF减少8.7%和9.0%，较D-RCU降低了11.8%和5.9%，且纤维素、半纤维素与木质素的含量显著低于D-RCU田块。D-CF田块的根尖数显著高于两低倒伏田块，且根系总长与表面积显著高于D-RCU田块。D-CF田块的5~10、10~15和15~20 cm土层的速效氮含量均最高。经相关性分析，倒伏率与株高呈显著正相关，与倒伏节间维管束数量及半纤维素、纤维素与木质素的总含量均呈显著负相关。株高分别与根系总根长、根尖数及5~20 cm土壤速效氮含量呈极显著或显著正相关，而维管束数量与5~10 cm土壤速效氮含量呈显著负相关，纤维素及木质素含量均与5~20 cm土壤速效氮含量呈显著负相关，半纤维素含量则与10~15 cm土壤速效氮含量呈显著负相关。受田间小麦根系构型及中下层土壤速效氮含量影响，株高和茎基部节间维管束数量及三素（半纤维素、纤维素、木质素）含量是小麦倒伏风险的主要影响因子。     

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。     

掺混控释肥侧深施对稻田田面水氮素浓度的影响

为了明确掺混控释肥侧深施对稻田氮素损失的控制效果,采用大田试验,以武运粳23号为试验材料,通过设置无机化肥常规用量分次施用(CN)、掺混控释肥梯度减量一次性基施(常规用量、减量10%、减量20%和减量30%)共5个处理,研究了掺混控释肥(RBB)减量对太湖地区稻田田面水不同形态氮素浓度的影响及产量效益。结果表明,与无机化肥常规用量分次施用CN处理(270 kg/hm~2)相比,RBB减量10%～30%不会造成水稻减产。田面水氮素以铵态氮为主,无机化肥施用后田面水氮素浓度在施肥后1～2 d即达到峰值浓度,此后逐渐下降;掺混控释肥处理的3个肥期田面水氮素峰值浓度较低,均显著低于CN处理。由于田面水氮素以铵态氮为主,因此总氮均值浓度降低幅度与铵态氮较一致。其中,基肥期、蘖肥期、穗肥期田面水总氮均值浓度两年降低幅度分别为87.19%～93.87%(2015年)和76.93%～83.48%(2016年),69.74%～79.73%(2015年)和74.46%～87.52%(2016年),94.43%～96.69%(2015年)和95.52%～96.57%(2016年)。RBB减量能够降低前期(基肥期和蘖肥期)田面水氮浓度,总体呈随用量减少而降低的趋势。但减量幅度相近处理的田面水氮素浓度未呈现一致性规律变化。结果说明,RBB施用减少了太湖地区稻田肥期氮素流失风险,RBB肥料用量为189～216 kg/hm~2能够在保证水稻产量的前提下降低前期田面水氮素浓度,减少氮素流失风险。     

添加秸秆碳源对沟渠水体中氮素去除及温室气体排放的影响

为探究夏季添加纤维素类固体有机碳源(秸秆)对沟渠水体中氮素去除效果及温室气体排放的影响，在试验期内设定密集采样法代替常规采样法探究水体中氮质量浓度的变化，并通过静态箱-气相色谱法测定温室气体排放通量。结果表明，试验期间总氮(TN)质量浓度下降了35.9%,硝态氮(NO^-₃-N)去除率高达97.6%;温室气体排放较为稳定，氧化亚氮(N₂O)排放通量呈现昼高夜低的趋势，甲烷(CH₄)排放通量出现多个峰值。整体来看，添加秸秆增强了水体中氮素的去除效果，同时矫正系数分析结果表明，试验初期温室气体排放通量变化较大，而在后期较稳定。因此，建议试验前期密集采样，后期可常规采样，后期最佳采样时间为9:00-11:00。