Meta分析湖南省双季稻田甲烷排放影响因素

稻田是农业生产中甲烷的主要排放源。探索不同农田管理措施对甲烷排放的影响,对湖南省双季稻可持续生产意义重大。该研究利用Meta分析方法,基于该区域53篇公开发表研究文章中收集的840对数据研究发现:湖南省双季稻田中,双季稻甲烷排放占全年甲烷排放的97.9%,且晚稻甲烷排放显著大于早稻;冬闲期种植作物显著增加了双季稻田43.88%(P 0.05)的甲烷排放;免耕和复合种养(稻田养鸭、稻田养鱼等)则分别显著降低了双季稻26.84%、37.02%(P 0.05)的甲烷排放;另一方面,从单位产量甲烷排放来看,施氮肥显著降低了双季稻40.01%(P 0.05)排放量,这主要是由于水稻产量显著提高了73.87%(P0.05);施有机肥和秸秆还田显著增加稻田甲烷排放量,显著增加了68.11%、71.80%(P 0.05)的双季稻单位产量甲烷排放量。研究结果表明,在湖南双季稻生产中合理采用免耕、复合种养措施并合理化肥料投入等措施有利于平衡该区域水稻增产与甲烷减排。     

施用生物炭对双季稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响

为探究在南方双季稻区施用生物炭对稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响,本研究以常规稻中嘉早17(早稻)和杂交稻五优308(晚稻)为试验材料,设置不施生物炭(CK)和施生物炭(20t·hm-2)2个处理,采用静态箱-气相色谱法连续2年监测稻田温室气体排放,并分析施用生物炭对双季稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放量、综合温室效应(GWP)、双季水稻累积总产量和单位产量的温室气体排放强度(GHGI)的影响。结果表明,与对照相比,施用生物炭显著降低了早晚稻甲烷累积排放通量,但对氧化亚氮累积排放通量无显著影响。试验进行2年后,施用生物炭显著降低2周期稻田的甲烷累积排放总量(26.9%)。在100年时间尺度上,施用生物炭显著降低2周期稻田综合温室效应(26.9%)和温室气体排放强度(30.3%);施用生物炭显著增加双季稻田土壤有机质含量,且在试验第2年显著提高了早晚稻的产量。综上,施用生物炭可以协同实现水稻丰产和稻田固碳减排。本研究为南方双季稻区水稻丰产和稻田土壤固碳减排提供了理论依据。     

长江中游双季稻田不同轮作方式对土壤质量的影响

研究长江中游地区不同种植模式和秸秆还田管理下农田土壤养分、有机碳及其酶活性的变化,评估农业管理措施对土壤质量的影响,可为长江中游双季稻区农业资源高效利用及可持续发展提供理论依据。2012—2017年进行不同轮、连作长期定位试验,设置冬季休耕—双季稻,冬种紫云英—、油菜—、大蒜—和轮作(马铃薯、大蒜、油菜和紫云英年际轮作)—双季稻5个处理,在冬季作物秸秆和水稻秸秆双重还田条件下,通过运用多元方差分析、相关性分析和主成分分析等统计方法,结合南方双季稻田土壤的适宜性,筛选出最小数据集(minimum data set,MDS)中土壤质量指标并测定,最后采用模糊数学方法对双季稻区的土壤质量进行定量评价。结果表明,在长江中游双季稻区,经过6年的冬季种植合适作物并秸秆双重还田,相比冬季休闲处理,除冬季种植大蒜处理外,其他冬种处理均能有效提高稻田土壤质量10.73%～12.91%,不同冬种方式下双季稻田的土壤质量高低依次为不同冬种轮作(0.726)冬季种植油菜(0.723)冬季种植紫云英(0.712)冬季休闲(0.643)冬季种植大蒜(0.638)。由此可见,适宜的轮作方式及秸秆双重还田能显著提高双季稻土壤质量,这为南方稻田健康可持续发展提供了理论支撑。     

气候变化背景下湖南省双季稻生产的敏感性分析

湖南省是中国主要的双季稻种植省份之一,为探索历史气候变化背景下双季稻生产的气候敏感性,该研究以湖南省双季稻种植区域为对象,运用多元回归方法分析了湖南省历史气候变化动态(1980-2012)及其对双季稻生产的影响。结果表明:近30多年该区域气候变化以温度升高为主,早稻和晚稻全生育期内平均温度的气候倾向率分别为0.47和0.32℃/(10a),早稻全生育期内降水量和辐射呈增加趋势,晚稻全生育期内降水量和辐射有所下降。早稻产量变化与生育期内降水量和辐射的相关性极显著(P0.01),晚稻产量变化与生育期内温度相关性显著(P0.05)。温度升高是水稻产量变化的主要影响要素,但不同生育时期水稻产量的敏感性存在差异,早稻和晚稻产量对气候变化的敏感性范围在-4.38%~2.07%之间。历史气候变化对早稻和晚稻产量的影响分别可能达到2.59%和-6.02%。研究表明气候变化增加了该区域双季稻生产的敏感性,对水稻生产有较大的影响。该研究可以为针对区域特点进行农业技术措施调整,适应气候变化提供依据。     

新会区水稻产业发展中存在的问题及其对策建议

长期以来,水稻在我国粮食生产中都扮演着十分重要的角色,水稻也是我国南方人民的主食,关乎国计民生。因此,国家需重视我国水稻种植业的发展。基于此,以广东省新会区的水稻产业发展为研究对象,分析了其中存在的一些重要问题,如机械化水平不高、管理不到位、农田基础设施建设力度不够等,着眼于现代化农业生产方式,探讨推动水稻产业进一步发展的相关对策与措施。     

南方双季稻区生物质炭还田模式生态效益评价

应用生态经济系统能值分析理论与方法,引入环境污染指数和能值反馈率2个新的指标,分析了无秸秆还田(CK,即常规施肥处理)、低量秸秆还田(LS)、高量秸秆还田(HS)、低量秸秆源生物质炭施用(LC)和高量秸秆源生物质炭施用(HC)5种秸秆还田模式的能值效益,从农业可持续发展水平来评价南方双季稻区最佳管理模式。结果表明:秸秆还田显著增加了农田温室气体能值产出,LS、HS处理分别是CK处理的1.94倍和2.92倍,分别减少了8.13%和10.80%的水稻生物量能值产出。秸秆源生物质炭还田温室气体能值产出与常规施肥处理(CK)差别不大,但明显低于秸秆直接还田,减少了49.10%~59.36%。秸秆源生物质炭还田增加了水稻生物量能值产出,比常规施肥处理(CK)增加了4.32%~10.49%,比秸秆直接还田增加了16.96%~20.27%。5种秸秆还田模式,能值产投比早稻季依次为:LCHCCKHSLS,晚稻季依次为:HCLCCKLSHS。综合评价双季稻生态系统可持续发展水平,早稻和晚稻季节HC均高于其他模式。因此,从能值效益角度,高量秸秆源生物质炭还田是该区域双季稻生产中最优的秸秆还田模式,可以大力推广。     

苍梧县水稻生产全程机械化集成技术研究与应用

水稻生产全程机械化集成技术具有降低劳动强度、提高工作效率、实现节本增效等优点,比塑盘育秧抛秧每667 m~2增产30.7 kg,增长6.5%,节本增效321.3元。水稻生产全程机械化集成技术的研究推广,对解决农村劳动力匮乏、水稻种植劳动强度大、效率低等突出问题有着积极的意义,也是实现高效农业的重要手段。     

水稻不同种植方式的比较试验与评价

为了比较水稻不同种植方式的实施效果,在中国三大稻区安排了机械插秧、机械直播、机械钵苗行栽3种种植方式与常规育秧手工插秧方式比较试验,试验的品种为当地种植面积较大的6个品种,采集了不同试验方式的各项成本,测定了水稻产量指标和作业环节消耗工时等数据.试验结果表明,南方一季稻区优选种植方式的排序为:机械插秧、机械直播和手工插秧;南方双季稻区机械插秧方式优于手工插秧;北方稻区机械钵苗行栽方式优于手工插秧.其中机械插秧方式平均增产7.53%、平均省工41.44%,平均增加效益46.78%;机械直播方式产量平均下降6.34%,平均省工31.30%,而对效益的影响因品种不同而表现出差异性;机械钵苗行栽方式平均增产8.95%、省工64.29%,增加效益22.57%.     

美国水稻机械化概述

在美国,水稻种植已实现高度机械化。至1981年每英亩所需劳力已减少到仅需3.3工时。 本文从机械化农业要求出发,介绍了美国在水稻生产过程中对机具作业的农业技术要求;所采用机具的主要原理以及近年来在农机具方面的新改进。     

冬季覆盖作物对南方稻田水稻生理生化及生长特性的影响

2004～2009年以冬闲-双季稻为对照,对黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻和马铃薯-双季稻4种不同冬季覆盖作物稻田水稻植株的生理生化和生长特性进行了研究。结果表明:4种稻田冬季覆盖作物处理均能提高双季稻植株叶片的叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,而丙二醛(MDA)含量除早稻的苗期和分蘖期外,其他生育时期均低于对照;各处理早稻有效穗分别比对照增加18.08万穗·hm-2、21.25万穗·hm-2、12.75万穗·hm-2和17.26万穗·hm-2,结实率分别增加4.98%、8.50%、13.62%和6.99%,千粒重分别增加0.24g、0.10g、0.14g和0.43g,产量分别增加324.44kg·hm-2、381.17kg·hm-2、91.04kg·hm-2和303.46kg·hm-2;各处理晚稻有效穗分别比对照增加9.81万穗·hm-2、11.48万穗·hm-2、5.06万穗·hm-2和14.91万穗·hm-2,结实率分别增加6.29%、8.81%、15.11%和8.50%,千粒重分别增加0.93g、0.88g、0.10g和0.90g,产量分别增加302.28kg·hm-2、316.03kg·hm-2、110.13kg·hm-2和468.17kg·hm-2。该研究显示,在南方双季稻田种植冬季覆盖作物可增强水稻叶片的抗氧化酶活性,促进其生长发育,从而改善水稻的产量及其构成因素,有利于水稻产量的增加。     

谷物联合收割机油耗随机森林预测模型

近年来农业机械保有量不断增加,农业机械对化石燃料的消耗也不断增长。该研究以实现沃得4LB-150AA型号谷物联合收割机田间作业时的油耗预测为目的,基于收割机CAN(Controller Area Network)总线及GNSS(Global Navigation Satellite System)终端采集的发动机工况数据、行驶工况数据,构建了发动机平均扭矩、发动机平均转速、平均速度、加速度均值、减速度均值、加速度方差、减速度方差7个指标,探索了7个指标与油耗之间的相关性,分析了收割机在不同区域的油耗差异,建立了基于随机森林的收割机油耗预测模型。结果表明:7个指标都与油耗存在相关性,其中发动机平均扭矩、发动机平均转速、平均速度与油耗的相关性较高,相关系数在0.6以上,其次是加速度均值、减速度均值、加速度方差、减速度方差,相关系数在0.4以上;并且不同区域的收割机作业油耗存在显著差异,其中单位面积产量高的区域油耗也相对较高;同时基于随机森林的油耗预测模型可以实现收割机作业时油耗的准确预测,均方根误差为0.14 L/h,平均绝对误差为0.24 L/h,决定系数为0.84。该研究提出的方法可为农机的工况优化及精准油耗监管提供参考。     

广东惠阳水稻种植中耕牛与小型拖拉机使用的能值比较

以能值理论方法为手段,从资源的投入和输出结构角度,对广东省惠州市惠阳区典型水稻种植户的耕牛和小型拖拉机这两种典型的农业驱动力产出系统的转化与生产效率,环境负载和可持续性进行比较分析与评价。研究表明：耕牛系统在单位面积水稻田上消耗的不可更新资源量是拖拉机系统的4.57倍;人力能值消耗是拖拉机系统的6.14倍。相对于拖拉机动力,耕牛产出动力处于较低的能量等级,其环境负载率(ELR)仅是拖拉机系统的24%,可持续能值指标(ESI)是拖拉机系统的4.25倍,但有巨大的优化空间和可能。而广东小型拖拉机系统产出驱动力的使用效率则稍高于典型65 kW拖拉机系统。从提高能值效率角度分析,减少耕牛系统生产过程中过多的人力投入,着力提高耕牛系统产出驱动力的利用效率比发展小型拖拉机系统更有潜力。生产过程中的人力投入和使用过程中的维护投入是农机驱动力产出系统不可忽视的能值投入项。     

1DSZ-350型悬挂式水田单侧旋耕镇压修筑埂机的设计与试验

为提高水田筑埂作业质量与效率,减轻作业劳动强度,结合东北地区水稻种植农艺要求,研究设计了1DSZ-350型悬挂式水田单侧旋耕镇压修筑埂机。阐述分析了机具整体设计方案与工作原理,对其关键部件偏牵引悬挂仿形调节系统、旋耕筑埂深度可调式传动总成、旋耕集土刀辊总成和镇压筑埂圆盘总成进行了理论分析与结构设计。为获得修筑埂机最佳工作参数组合,以机具前进速度和旋耕工作转速为试验因素,田埂平均坚实度和高度变异系数为试验指标,进行了多因素二次通用旋转组合台架试验,运用Design-Expert 6.0.10软件建立因素与指标间数学模型,采用多目标参数优化确定机具最佳作业状态。试验结果表明,当机具前进速度为1.33 km/h,旋耕工作转速为525 r/min时,筑埂作业性能最优,满足旋耕集土及镇压筑埂要求,其所筑田埂平均坚实度为2 160 k Pa,高度变异系数为4.01%。田间试验表明,该机具作业性能稳定,所筑田埂质量良好,各项指标均满足筑埂作业要求。该研究为水田机械化筑埂机具的创新研发与优化提供理论支撑和技术参考。     

黔中地区水稻土的含硒量及其对糙米硒含量的影响

通过贵州开阳县水稻土硒含量特征和该区水稻硒含量之间关系的调查研究表明:开阳县水稻土水溶性硒含量高于一般水稻土水溶性硒的临界值(0.01μgg-1),这与该区的成土母质、地形等因素有关。富硒水稻土使水稻对硒的吸收增加,该县出产的稻米硒含量普遍比贵州省其它地区高,平均含硒量高于粮食硒的正常含量范围(0.04~0.07μgg-1)。水稻地上各部分含硒量存在差异,糠、秸秆中的含硒量高于糙米,糙米含硒量与土壤硒含量的相关性达极显著水平(r=0.7861*,P<0.05)。     

东北三省水稻干湿交替灌溉模式适宜性分区

为了研究不同灌溉模式下水稻耗水特征及水分利用效率,探讨节水灌溉模式在东北水稻种植区的适宜性,该文基于东北三省水稻种植区1981-2016年县域气象资料、水稻作物资料以及土壤资料,利用调参验证后的ORYZA(v3)水稻模型,模拟了过去36a淹水灌溉(flood irrigation,FL)和干湿交替灌溉(alternative wetting and drying irrigation,AWD)2种灌溉处理下水稻的产量、耗水量以及水分利用效率,并结合干湿交替灌溉模式产量的高产性和水分利用效率的高效性,综合分析干湿交替灌溉模式在研究区域适宜性。研究结果表明:1)1981-2016年2种灌溉模式下,研究区域水稻平均产量显著增加,呈由西南向东北减少空间变化特征;过去36a水稻耗水量整体呈显著下降趋势,空间上整体呈西高东低;水分利用效率整体呈显著提高趋势,淹水灌溉模式下分布南低北高,干湿交替灌溉模式下整体东高西低。2)与淹水灌溉相比,干湿交替灌溉模式下研究区域内水稻产量减少1%~19%,平均减少11%,但水稻耗水量可降低3%~26%,平均为15%,研究区域水分利用效率提高8%。3)干湿交替灌溉模式最适宜区集中分布在辽宁省辽河平原南部、吉林省扶余-蛟河一线及延吉地区、黑龙江省松嫩平原东南部,适宜区集中在辽宁省辽河平原南部凌海、海城等地区、吉林省中部的永吉-磐石-柳河口一线以及黑龙江省中东部的方正、富锦等地区,次适宜区位于辽宁省东部灯塔、开原等地区,吉林省镇赉、双辽地区及黑龙江省中东部铁力、饶河地区,较适宜区分布在辽宁省东北部铁岭、清原等地区,吉林省长白、洮南及黑龙江省西部富裕-林甸-安达一带。研究区域干湿交替灌溉模式对节约水资源及保证水稻高产高效具有重要意义。     

磷钾调控对冷浸田水稻产量和养分吸收的影响

【目的】冷浸田是典型低产稻田,其施肥结构和模式与普通稻田应存在差异。本研究拟在普通稻田施肥结构的基础上,通过调整肥料结构,探索冷浸田最佳施肥模式,为提高冷浸田水稻产量提供数据支撑和理论依据。【方法】通过连续3年的定位试验,以水稻产量为目标,通过测定产量构成因素、水稻养分吸收和土壤养分变化,分析冷浸田施肥模式,提出冷浸田最佳施肥用量。【结果】土壤速效磷含量介于2.7~7.3 mg/kg之间,速效钾含量介于20~80 mg/kg,明显低于普通稻田（平均速效磷11.5 mg/kg,平均速效钾95.8 mg/kg）,是冷浸田主要养分障碍因子;施肥可以极大提高水稻产量,其中NPK、NP2K、NPK1、NPK+Zn和NPK2处理的产量比不施肥（CK）或习惯（FP）高20%~30%左右。在氮磷钾基础上增施锌肥、硅肥和钾肥增产达到显著水平,降低磷肥和钾肥用量则有降低产量的趋势。连续三年种植水稻土壤碱解氮、速效钾呈现平稳,速效磷有增加趋势。施肥处理水稻籽粒和茎部钾含量明显高于CK,籽粒氮累积量显著高于CK和习惯施肥处理。相对于NPK、CK、FP处理,增施磷、钾肥,添加微肥可显著提高籽粒氮、磷、钾累积量。【结论】鄂东南低丘区冷浸田速效磷、速效钾含量低,是主要营养限制因子,需要长期加大磷、钾肥施用量;该地区冷浸田适宜施肥量为N 180、P2O5 90~108、K2O 120~144 kg/hm2,同时配施锌肥和硅肥,连年施用可保证冷浸田水稻的稳步增产。     

气力式水稻穴播机播种精度与田间成苗率关系的试验研究

气力式水稻精量穴直播技术是一种播种精度高、伤种率低的播种技术。为进一步研究气力式水稻穴播机播超级杂交稻品种时田间成苗率与播种精度的关系,该文选取3种超级杂交稻"Y-2优"、"超优1000"、"五丰优615"为研究对象,进行了实验室内发芽率试验与田间播种精度试验,建立了稻种发芽率与播种精度对田间成苗率的关系公式,采用10行气力式水稻精量穴播机进行田间试验。3种超级杂交稻的室内发芽率分别为94%、91%、92%;播种合格率(1~3粒/穴率)分别为94.98%、95.07%、95.21%,空穴率分别为1.78%、2.03%、1.95%,利用本文建立的关系公式计算出理论成苗率为96.85%、95.79%、96.07%,田间实际成苗率分别为94.22%、93.94%、93.76%(均低于理论计算成苗率结果)。分析了影响田间成苗率的主要因素,为提高田间成苗率,一是应进一步提高播种精度,减小空穴率与1粒/穴率,提高2粒/穴率,二是进一步提高稻种发芽率。该文的研究结果可为气力式排种技术在超级杂交稻精量直播中的应用提供参考。     

Reduction in greenhouse gas emissions by no-tilling rice cultivation in Hachirogata polder,northern Japan: Life-cycle inventory analysis

Abstract

The scenarios for conventional puddling and no-tilling rice (Oryza sativa L.) cultivation were compared in terms of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy fields, fuel consumption and manufacturing of invested materials using a life cycle inventory (LCI) based analysis. Only the differences between the scenarios were examined. The no-tilling scenario omitted both tilling and puddling, but included spraying of a non-selective herbicide and used a transplanter equipped with a rotor. Fertilization was a basal single application of controlled release fertilizer in nursery boxes for all scenarios. After transplanting, there were no differences in machine work, invested materials or rice yields between the scenarios. The no-tilling scenario saved on fuel consumption, totaling carbon dioxide (CO₂) output of 42 kg ha^?1, which was equal to the 6% reported GHG emissions from fuel consumption by operating machines during rice production in Japan. Methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) emissions from the paddy fields were also monitored and compared for the scenarios. Methane has a major effect on global warming as part of the GHG emitted from paddy fields. The cumulative CH₄ emissions from the no-tilling cultivation were 43% lower than those from conventional puddling cultivation because the plow layer was more oxidative in no-tilling cultivation. The N₂O emissions were not significantly different between the cultivation scenarios. There were no significant differences in soil respiration, soil carbon contents or straw yields between the cultivation scenarios. The effect of tillage on CO₂ flux in the paddy fields did not seem to be significant in this study. Consequently, the GHG emissions from the no-tilling field counted as CO₂ using global warming potentials were 1,741 kg CO₂ ha^?1 lower than those from the conventional puddling field. In conclusion, no-tilling rice cultivation has the potential to save 1,783 kg CO₂ ha^?1 calculated using the sum of fuel consumption and GHG emissions from paddy fields. No-tilling rice cultivation is considered to be environmentally friendly agriculture with respect to reducing GHG emissions.     

永久性及长期渍水的水稻土中铜的供给情况和铜肥的效果

本试验于1982年在皖南山地丘陵区进行,结果表明:1.永久性渍水的水稻土上用0.1%的硫酸铜沾秧根或0.5公斤/亩作基肥,对水稻均有明显的增产效果,增产幅度为5.2-41.4%,平均每亩增产稻谷45公斤.2.施铜增产的永久性溃水水稻土通常Eh更低(74mV);有机质分解缓慢而含量高(3.99%);有效铁含量也很高(317ppm);有效铜含最低(1.24ppm)3.铜与铁有显著的拮抗作用,即水稻植株中铜、铁含量有较好的直线负相关(r=-0.7725^**),土壤中有效Fe/Cu比值与植株体内的Fe/Cu比值有极好的直线正相关(r=0.9470).这二个Fe/Cu比值同样与施铜增产效果有极好的正相关(r=0.9308,r=0.9801),土壤Fe/Cu比值>120的8块试验田施铜均有增产效果.4.施用铜肥除了补充铜的不足外,同时还能减少水稻对铁的吸收,降低了水稻的Fe/Cu比值,减轻亚铁毒害,达到了增产的目的.     

鄂北地区水稻适宜节水模式与节水潜力

研究作物需水规律、探寻适宜节水模式对缓解农业用水短缺十分重要。该文基于长渠灌溉试验站2009-2013年的水稻灌溉试验数据,分析了浅灌、中蓄、湿润3种传统灌溉模式下水稻的需水规律;运用率定后的ORYZA_V3模型模拟了30 a(1981-2010年)不同灌溉模式、不同灌溉下限以及不同灌水定额等多种情景下的水稻生长,对比分析了水稻各生育阶段腾发量、耗水量、灌溉定额、灌水次数、产量以及水分生产率在不同情景下的差异;通过模拟典型年不同受旱情景下的水稻生长,对比分析了各生育阶段不同受旱程度对水稻腾发量和产量的影响。结果表明:与浅灌模式相比,湿润模式下水稻年均产量增加2.7%、灌溉用水量减少4.2%;中蓄模式下水稻产量减少2.3%、灌溉用水量减少1.1%;湿润模式优于浅灌、中蓄模式。分蘖期的灌溉下限低于90%能减少水稻腾发量47%以上,其他阶段的灌溉下限低于70%时能减少水稻腾发量10%以上;拔节孕穗期和抽穗开花期受旱对产量的影响最大;综合考虑节水、降低田间管理难度、确保粮食产量等因素,提出了鄂北地区的适宜灌溉模式:蓄水深度为60 mm,返青期保持薄水层,黄熟期水层自然落干,拔节孕穗期、乳熟期可中度受旱(灌溉下限为饱和含水率的70%~80%),分蘖、抽穗开花期可轻度受旱(灌溉下限不能低于饱和含水率的80%);灌水定额为30~40 mm。该适宜灌溉模式可为鄂北地区至少可节水1.68亿m~3,具有巨大的节水潜力。研究结果对指导鄂北地区水稻灌溉用水和明晰节水重点具有重要意义。