不同利用方式下红壤坡地土壤水分时空动态变化规律研究

利用连续3年土壤水分定位观测数据，研究了红壤坡地不同利用方式下土壤水分的时空动态变化规律。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨和植被类型的影响。土壤水分季节变化分为相对稳定期、消耗期和补给期三个时段；土壤剖面（0～90cm）水分含量从表层到深层表现为增长型，依据2003年土壤水分标准差和变异系数。将土壤剖面划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层3个层次；土壤剖面水分变异系数随降雨量和土层深度的增加而减小，随植被根系的增长而变大。平水年，深根系区与浅根系区土壤水分变化差异表现在30cm深度以下，而丰水年其差异主要表现在土壤表层（0～30cm）；无论平水年还是丰水年，深根系区土壤水分变幅均比浅根系区大。     

红壤稻田种植制度的养分平衡特征

试验研究了湘北红壤稻田系统4种种植制度的养分平衡特征.结果表明,N、P、K养分输出为稻-稻-油种植制度＞稻-稻-油(肥)种植制度＞稻-稻-肥(紫云英)种植制度＞稻-稻种植制度;N盈余量以稻-稻-肥种植制度最大,达18.4kg/hm2*,稻-稻-油(肥)种植制度基本维持平衡,稻-稻种植制度表现亏缺,稻-稻-油种植制度亏缺最大,达38.9kg/hm2*;4种种植制度P和K均有亏缺,但以稻-稻-油种植制度亏缺量最大,分别为11.2kg/hm2*和118.7kg/hm2*,稻-稻-肥种植制度亏缺量最小;稻-稻-肥种植制度有机物质归还量最大,有利于有机质的积累,稻-稻种植制度有机物质归还量最小,有机质呈现亏缺状态.     

环洞庭湖丘岗地区水资源平衡及其管理

对环洞庭湖丘岗生态系统水环境要素的定位观测和小流域水平衡监测研究表明 :环洞庭湖丘岗地区水资源总量丰沛 ,可利用的集雨水量为现今农业用地最大灌溉水需求量的 2 .4 1倍 ,可维持生态系统的水量平衡。但由于雨水的季节性配置差异 ,系统水分有季节性富余与亏缺 ,一般年份 3月中旬至 7月上旬水富余 3 11.3 mm ;8月上旬至 9月下旬水亏缺 13 4 .7mm。天然降水大约 76%产生派生资源参与系统水分循环 ,其余部分主要以径流形式溢泄入下游水域。这一过程使该地区每年流失或向洞庭湖水域输送水 1.3 1× 10 1 0 m3、泥沙 1.64× 10 4 m3、养分 ( N,P,K)0 .89× 10 4 t。该地区土类多属红壤 ,持水能力强 ,但有效含水量低 ,凸现出涝渍、湿害和干旱双重农业水问题。本地区水平衡管理应注重两个方面 ,一是加强集雨水利工程建设 ;二是合理构建坡地农林复合生态系统。     

红壤坡地雨水产流及其土壤流失的垫面反应

通过4年(1998～2001年)径流场定位观测研究,探明了不同植被垫面雨水产流过程中系统水土流失有显著性差异。水流失量为农作区>常绿灌木区、针叶林区>常绿果园区>退化区、恢复区。坡地不同垫面间雨水地表径流的差异存在,为坡地雨水利用和利用坡地集雨支持农田灌溉提供了依据和可调控性。土壤流失量受人为干预、耕作强度的影响很大,坡地从自然保护到作物栽培,系统的土壤流失量提高20倍。茶果林地的土壤流失低于作物耕种的2～3倍,而高于自然利用和自然保护的6～12倍。养分流失在数量和质量上皆取决于垫面构成。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,并通过水平衡生态建设来维系生态系统的水分平衡。     

洞庭湖区堤垸耕地资源可持续性及其保护对策

从洞庭湖区堤垸人口、耕地资源时空特点入手,分析了堤垸耕地资源形成、发展变化趋势,耕地利用现状。洞庭湖区堤垸在“平垸行洪、退田还湖”的生态恢复建设和经济发展中,面临着人口不断增加,人均耕地减少;土地污染严重,耕地质量下降等问题。针对湖区社会、生态协调持续发展的原则,提出了6条堤垸耕地资源可持续性及其保护对策。(1)调整农业布局与种植制度,使耕地利用制度逐渐和耕地资源变化特点相吻合,保持耕地生态环境及其持续性。(2)据堤垸生态环境条件,采用避灾农业。(3)将水利基础设施建设列为国家保护农业生态环境重要内容之一。(4)加强对农业建设占用耕地的审批与管理。(5)加强环保意识,提高耕地质量。(6)积极推广节水灌溉技术。     

长期有机物循环下红壤稻田的产量趋势及其原因初探

对长期定位的红壤稻田中CK（无肥）、N、NP、NPK及C、N＋C、NP＋C和NPK＋C等8个处理下的早、晚稻产量随时间的变化趋势（1990-2004年）及其原因进行了分析。结果表明，各处理下早稻产量均没有随时间呈显著上升或下降，晚稻产量比早稻产量的下降趋势更明显。其中，在施N肥和NP肥处理下晚稻产量呈显著下降（P〈0．05），NPK处理下产量的下降趋势也近似显著（P=0．097）。产量趋势受到了有机物循环、施肥和气候变化等因素的影响。有机物还田促进了土壤有机质的积累，改善了养分的供应，从而提高了稻谷的产量。长期不平衡施肥可能是造成N、NP、N＋C和NP＋C等处理产量呈下降趋势的主要原因，而较低的初始产量和较高的基础肥力可能使得CK和C处理的产量在较长时期内维持稳定。早、晚稻产量主要与其生育期内的积温和日照时数相关，而日照时数的减少可能是导致晚稻产量呈下降趋势的主要原因。     

基于稻草还田的氮肥优化管理研究

采用田间试验比较研究了在水稻秸秆还田环境下不同施氮模式对土壤N素供应、氮肥利用率及其对水稻生产力的影响。结果表明,稻草还田改善了土壤的供氮能力,不论在背景氮较低的砂性土壤上还是在背景氮较高的粘性土壤上,稻草还田配施减量氮肥(N1、N3处理全年施氮量180kg.hm-2,其中桃江主试验中N1处理早稻施氮80kg.hm-2,60%为基肥,40%为分蘖肥施用;晚稻施氮105kg.hm-2,50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用;桃源氮替代试验中N1、N3处理早稻施氮81kg.hm-2,晚稻施氮99kg.hm-2,N1处理早、晚稻氮肥施用分配比例为基肥30%,分蘖肥30%,穗肥40%,N3处理早稻氮肥50%为基肥,50%为分蘖肥施用,晚稻氮肥50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用)处理,相对于移走稻草 高量氮肥(N2处理其中桃江主试验早稻施氮量115kg.hm-2,晚稻施氮量为150kg.hm-2,分别以60%为基肥,40%为分蘖肥施用;桃源氮替代试验早稻施氮量为108kg.hm-2,50%为基肥,50%为分蘖肥施用,晚稻施氮量为132kg.hm-2,50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用)处理之间稻田系统生产力无显著差异,但每年节约60～80kg纯氮化肥的投入,提高了其边际成本报酬率。分次施氮的效果表明,稻草还田下等量氮肥不同施氮模式(N1、N3)处理之间,水稻产量差异不显著,但水稻吸氮高峰集中在分蘖旗至孕穗期,N1模式减少了基肥施氮量,防止了因作物未能及时吸收导致的土壤速效氮的损失,而适当增加作物后期施氮量又能有效缓减作物后期生长大量吸氮的要求与微生物分解稻草固持矿质氮之间的矛盾,改善了土壤的供氮状况,其效果最优。因此,在全年稻草还田量为7500kg.hm-2的红壤稻田系统,根据投入氮肥的边际收益,全年适宜配施氮量为180kg.hm-2,且各时期施氮量优化比例为基肥30%、分蘖肥30%、穗肥40%。     

不同施肥制度对红壤区稻作系统生产力及其稳定性影响的研究

本文根据３年定位试验结果，比较分析了“移耕农业“、‘有机农业“、“石油农业“和“有机－无机结合农业“等不同类型农业的施肥制度对红壤区稻作系统生产力及其稳定性，从农田系统养分平衡角度探讨了我国农业施肥制度的发展与演替问题，指出“ＮＰＫ化肥＋微肥＋有机物循环利用“是我国农业进一步持续稳定发展所要采用的一种施肥制度。     

亚热带丘岗区雨水分配监测技术研究

针对我国亚热带地区降雨量时间变化大且不规则的水文特征和垫面多样雨水分配空间变异十分复杂的水文现象，报道2项技术创新成果：①地表径流测量系统——解决测流面积与集流设施的矛盾，同时保证测量结果的精确度；②轻型蒸渗器及其降雨入渗再分配测量方法——适用于南方红壤地区农田降雨土壤入渗及其再分配的测量。提出我国亚热带丘岗生态系统水分监测中，数据置信度检测和尺度转换两大科学问题。