紫色土壤氮素不同流失形式的比较研究

土壤氮素流失形式及其量化研究是农业小流域氮素管理及流失过程模拟的核心内容之一,以紫色土区3个具有不同地形和土地利用方式的典型农业小流域为研究对象,比较研究了区域土壤氮素在降雨侵蚀过程中流失的主要形式。结果表明,紫色土区土壤氮素以硝态氮为主要流失形式,其流失浓度一般占硝态氮和铵态氮总浓度的80%以上,农田利用为主流域的则高达90%以上。氮素流失的平均浓度因流域土地利用类型的差异而显著不同,农田的一般为(5.36±2.13) mg/l,而非农田利用的变化在1.70~3.15 mg/l之间。农田硝态氮的精确管理应作为减控流域土壤氮素非点源流失的关键措施。     

巢湖沿岸圩区稻季营养盐的输出特征研究

巢湖流域沿岸分布着很多圩区,人们在圩内进行各种农业活动,圩区营养盐的输出是造成巢湖流域非点源污染的重要因素。为了解圩区农业非点源营养盐的输出特征,笔者通过在巢湖流域河网地区选择比较典型的圩区,于2014年水稻生长期进行了较系统的野外调查观测、取样和室内水质分析,探讨在自然降雨-径流的条件下圩区各类营养盐的浓度变化及输出特征。2014年稻季共进行了9次排水,排水量总计73.09 mm,径流系数为0.37,9次排水事件总氮(TN)和总磷(TP)的平均浓度分别是3.42、0.22 mg/L,圩区水体处于富营养化水平。降雨-径流强度是影响营养盐浓度变化的重要因素,稻季生长期内TN和TP的输出量是0.28、0.017 kg/hm2,占稻季施肥总量的1.7%和0.16%。径流量是影响营养盐输出总量的关键因素,同时施肥量和施肥至排水事件的间隔天数也是是影响营养盐输出的重要因素。     

南疆枣树￣棉花间作对土壤微生物区系及代谢熵的影响

通过大田试验和实验室测定,研究南疆枣树-棉花间作对土壤微生物性状的影响。在阿克苏地区阿瓦提县巴格托拉克乡采集枣树￣棉花间作、纯枣林及单作棉田土样,测定比较细菌、放线菌和真菌三大类群微生物及氮素生理群菌群数量、微生物代谢熵的变化特征。结果表明,不同种植模式土壤微生物数量分布有明显差异。枣树￣棉花间作土壤细菌、放线菌、真菌和微生物总数总体呈现出显著低于单作棉田,降低幅度最大的位点在西侧冠下区(W80);较纯枣林增加,增加幅度最大的是东侧冠下区(E80)。枣树-棉花间作系统比单作棉田土壤氨化细菌、硝化细菌数量有较大提高,反硝化细菌数量明显下降,氨化细菌、反硝化细菌相比纯枣林均为增加。间作系统内在枣树行的东、西两侧冠下区与近冠区及L1(0~20 cm)、L2(20~40 cm)及L3(40~60 cm)各层次土壤中的微生物数量都呈现出较大差异,具有明显的水平和垂直方向空间变异性。不同种植模式下土壤微生物代谢熵(q CO2)依次为纯枣林枣树￣棉花间作单作棉花。不同种植模式下土壤微生物Shannon多样性、均匀度指数与微生物数量具有相似的变化特性。相关性分析表明,有机碳、全氮、碱解氮含量及p H与微生物多样性呈极显著正相关(P0.01),与代谢熵则呈极显著负相关。研究结果证明,微生物群落多样性及代谢熵对间作种植模式响应灵敏,反映出枣树和棉花间作系统地下部分存在明显的竞争作用,影响土壤微生物的群落。     

辣椒单作与辣椒/春玉米效益分析

通过试验对辣椒单作与辣椒套种春玉米两种种植模式进行同田试验比较,结果表明,辣椒套种春玉米比净作辣椒单产值增加189.8元/667m2,建议推广辣椒套种春玉米种植模式。     

减量施氮对玉米-大豆套作系统土壤氮素氨化、硝化及固氮作用的影响

土壤氮素氨化、硝化及固氮作用是影响作物氮素吸收及氮肥损失的主要因素, 为揭示氮肥减量下玉米-大豆套作系统的土壤氮素转化特性及排放规律, 利用大田定位试验研究了3种模式(玉米单作MM、大豆单作MS、玉米-大豆套作IMS)和3种施氮水平(不施氮NN: 0; 减量施氮RN: 180 kg hm ^-2; 常量施氮CN: 240 kg hm ^-2)对土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用及氨挥发、N₂O排放、NO₃ ^--N累积的影响。结果表明, IMS较相应单作提高了土壤硝化和氨化作用, IMS的氨挥发损失率和N₂O损失率较MM降低21.6%和29.7%; IMS下玉米土壤的NO₃ ^--N积累量显著高于MM, 而大豆土壤的NO₃ ^--N积累量显著低于MS。各施氮处理间, RN较CN降低了玉米土壤的氨化与硝化作用, 增加了大豆土壤的硝化和固氮作用。IMS下RN的玉米、大豆全生育期固氮作用较CN增加29.7%和32.0%, 年均氨挥发总量和N₂O排放量较CN降低37.2%和41.0%。玉米-大豆套作系统在减量施氮下通过提高土壤氮素氨化、硝化与固氮作用, 减少氮素排放损失, 增强耕层土壤NO₃ ^--N积累, 为作物氮素吸收提供了充足氮源。     

单作套作大豆叶片氮素积累与光谱特征

种植模式和氮肥水平直接影响作物的生长和氮素的吸收,无损、即时监测大豆叶片氮素水平对大豆生产中的氮肥精确管理十分重要。本研究设置4个氮肥水平,分析单作套作下大豆在不同生育时期叶片氮素动态和光谱特征,明确对叶片氮素敏感的光谱特征参数,构建单作套作大豆通用的叶片氮素积累量估测模型。结果表明,随大豆生育时期的推进,单作套作种植模式下的大豆冠层叶片氮素积累量均呈现单峰变化趋势,最大值出现在N3处理下的结荚期,两种模式两年最大值平均分别为8.70 g m~(–2)和8.38 g m~(–2);不同生育时期和种植模式的大豆冠层原始反射光谱的变化规律与冠层叶片氮素变化规律均为先增加后降低,原始反射光谱在700~1000 nm波段的反射率以结荚期为拐点先增大后减小,最大反射率达到60%~70%左右;通过对单作套作大豆冠层光谱一阶导数变换,红边幅值呈现先增加后降低的趋势,同时红边位置随叶片氮积累量的增加和减小出现"红移"与"蓝移"现象。经波段自由组合和回归分析表明,以DSI(771、755)构建的线性(y=–1.249+3.209x,R~2=0.847)和乘幂(y=–1.470x~(1.676),R~2=0.872)模型能较精确地估测不同生育时期大豆冠层叶片氮素状况。     

蔬菜间作及氮肥调控对土壤硝酸盐及氮素表观损失的影响

作物根系分布深度不同,其吸收养分的土壤区域也有所不同。采用大田试验方法,选择深根系的茄子和浅根系的大葱进行间作种植,并辅以氮素调控措施,研究其对土壤硝态氮时空变异规律及氮素表观损失的影响。研究表明,在减量施肥条件下,土壤硝酸盐运移和累积的规律均为间作区含量低于单作区,表明与单作相比,茄子与大葱间作能有效阻截硝酸盐的向下淋洗,并有效减少土壤中硝酸盐累积量。间作种植模式下,减量施肥能够减少土壤中硝酸盐含量,特别是深层土壤,在作物生长期间,硝酸盐含量均比常规施肥区明显降低;土壤剖面硝酸盐累积量也表现为减量施肥区明显低于常规施肥区。采用蔬菜间作和减量施肥,均能不同程度的减少氮素的表观损失。     

等氮量有机替代对水稻田面水氮素动态变化特征研究

为了防控高原湖泊流域稻田氮素径流流失,保护受纳水体生态环境。在洱海流域水旱轮作种植模式下,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机配施(NPKS)、有机肥全量替代(SS) 4个等氮量有机替代处理,研究水稻田面水氮素浓度的动态变化特征,探讨有机肥替代化肥施用对田面水氮素流失的影响。试验结果表明：基肥施用后田面水NH₄⁺-N、NO₃^--N、Org-N和TN浓度迅速升高,在3～7 d内达到峰值,施肥后7 d是防止田面水氮素大量流失的关键风险期。等氮量有机替代种植,田面水中NH₄⁺-N/TN浓度占比为39.01%～54.01%,NO₃^--N/TN浓度占比为11.33%～21.62%,Org-N/TN浓度占比为33.85%～41.94%。化肥氮施用增加田面水NH₄⁺-N/TN浓度占比,有机肥施用增加田面水NO₃^--N/TN和Or...     

小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯套作对根际土壤细菌群落多样性及植株氮素吸收的影响

为探讨小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯套作体系中根际细菌群落多样性与作物氮素高效吸收的差异特性及二者间的关系,应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了小麦–大豆(A1)、小麦–甘薯(A2)、玉米(A3)、小麦/玉米/大豆(A4)和小麦/玉米/甘薯(A5)5种种植模式的根际细菌群落多样性。结果表明,与A1、A2、A3及A5相比,A4套作提高了各作物在开花期(或吐丝期)与成熟期的籽粒吸氮量、地上部总吸氮量和Shannon-Weiner index多样性指数(H′)。处理间的吸氮量与H′的变化规律为套作>单作、大豆茬口>甘薯茬口,以A4处理最高。不同种植模式下DGGE图谱条带的数量及亮度有较大区别,且有几条特征性条带发生了明显变化。不同种植模式间的细菌群落结构相似性较低,群落相似度系数(Cs)表现为套作与套作间>套作与单作间;A4与A5间的Cs相对较小,二者间的细菌群落结构差异较大。A4模式有利于提高根际细菌群落多样性,增强植株对氮素的吸收能力。     

浅谈农田立体种植生态农业模式与案例

正随着生态农业的不断发展,农田立体种植农业生态系统模式越来越多,下面重点介绍以下几种:粮、菜(粮)套种立体种植模式,粮、棉、菜套种立体种植模式,粮、油、菜套种立体种植模式,棉、菜套种立体种植模式。一、粮、菜(粮)套种立体种植模式与案例1.模式粮、菜(粮)套种立体种植模式主要以小麦与玉米套种、小麦与谷子套种、小麦与甘薯套种等一年两熟的粮食主体作物,在保证粮食作物持续稳定增产的前提下,套种或复种经济价值较高的经济作物或瓜果     

马尾松林下不同套种模式的产流产沙与养分流失

为了筛选出能有效拦蓄径流和泥沙量以及减少养分流失的马尾松林下套种模式,以马尾松林下不同套种模式为研究对象,包括马尾松对照,马尾松林下套种油茶,马尾松林下油茶+花生以及马尾松林下油茶+大豆,对其产流产沙量和养分流失进行全年的定位监测。结果表明：产流产沙量与降雨量的分布规律基本一致,主要集中在春季和夏季,雨季的径流量和产沙量分别约占全年的84.47 %和86.08%。产流产沙还受到降水多寡的影响,在旱季比雨季对产流产沙的影响更为明显。径流量和产沙量均表现为显著相关(P<0.05)。与马尾松对照相比,套种油茶后年产流产沙和养分流失量均表现为略为增加,而在油茶林下套种花生和大豆后,产流产沙和养分流失量明显减少。表明在马尾松林下仅采取套种油茶的模式,可能会促进产流产沙,增加养分的流失,而在油茶林下增加种植绿肥的模式,能有效拦蓄径流泥沙量,减少养分流失。     

土壤修复与覆盖防草布对台地柚园氮磷流失的影响

为促进果园生草栽培技术推广和做好果园土壤酸化治理工作,更好促进琯溪蜜柚生产的高质量发展,利用径流小区法,观测琯溪蜜柚果园土壤修复和覆盖防草布对果园土壤径流量和对氮、磷面源污染的控制效果差异。结果表明：（1）果园覆盖防草布可显著降低地表径流量,各次产流量为对照区的21.29%~86.29%;（2）施用沸石粉和白云石粉能够降低径流总氮和可溶性总氮的浓度及流失量,总氮流失量分别为对照（清耕）的64.16%和63.39%,可溶性总氮浓度为对照（清耕）的56.76%和57.65%,两者都有显著性降低。施用沸石粉和白云石粉可降低径流总磷和可溶总磷的浓度和流失量,但差异都不显著;施用沸石粉和白云石粉间的效果,差异不明显。（3）果园覆盖防草布能够显著降低径流总氮流失量和可溶性总氮浓度,可极显著降低年径流总磷和可溶总磷浓度,平均浓度分别为0.035 mg/L和0.006 mg/L,显著减少径流总磷11.54 g/hm²和极显著减少可溶总磷年流失量为2.02 g/hm²;果园生草栽培模式中配套覆盖防草布技术,可很好地解决生草栽培给生产带来的不便,并且可降低径流量和径流氮、磷浓度达到降低氮、磷流失量;土壤修复可降低径流氮、磷浓度达到降低氮磷流失量。     

不同管理措施对三峡库区柑橘园土壤养分和径流氮磷流失的影响

综合考虑施肥管理方式和植物配置,本研究设置了常规施肥(CF)、常规施肥+生草覆盖(CF+GC)、常规施肥+生草覆盖+植物篱(CF+GC+PH)、水肥一体化(IWF)、水肥一体化+生草覆盖(IWF+GC)、水肥一体化+生草覆盖+植物篱(IWF+GC+PH)等管理措施,采用野外径流小区法,研究了不同管理措施对三峡库区柑橘园土壤养分及地表径流氮磷养分流失的影响。结果表明：水肥一体化柑橘园较常规施肥柑橘园土壤总氮(TN)和总磷(TP)平均高92.41%和32.45%,且配置生草覆盖和植物篱等可提高土壤总氮比例范围为17.30%~39.10%,但对总磷未见规律性影响。施肥方式以及配置生草覆盖和植物篱对土壤硝态氮(NO₃^—N)未表现出规律性影响,而配置生草覆盖和植物篱措施明显提升了铵态氮(NH₄⁺-N)含量。随着降雨量的增加,各处理地表径流量均呈逐渐增加趋势。相较常规施肥管理,水肥一体化管理可有效降低地表径流量,配置生草覆盖和植物篱措施均可进一步降低地表径流量,且以水肥一体化+生草覆盖+植物篱(IWF +GC+PH)削减地表径流效果最好。水肥一体化柑橘园地表径流中TN和NO₃^--N浓度相对较高,而TP和NH₄⁺-N浓度则相对较低。同时,配置植物措施可降低TN浓度比例为15.88%~37.55%,TP为23.48%~55.54%,NH₄⁺-N为14.11%~39.92%,NO₃^--N为25.34%~47.96%。综上可知,施肥方式、施肥时间、降雨强度、地表植被配置等差异均会影响土壤养分留存以及地表径流氮磷流失,建议未来三峡库区柑橘园管理应加大推广水肥一体化,减少肥料投入量,并配置水保型植物措施以降低养分流失水平。     

有机肥部分代替无机肥条件下早稻稻田氮素动态变化

为了研究稻田氮素造成面源污染的成因,选出适宜当地水稻种植施肥模式,通过不同种类的农村常用有机肥部分代替无机肥的配比,分析稻田氮素动态变化。结果表明;NH₄⁺-N的损失以地表径流为主,NO₃^--N主要通过渗漏作用造成地下水污染;不合理的有机无机配方肥,也会造成严重的面源污染;不同腐熟程度的有机肥在氮素的损失方式上不同,新鲜猪粪在渗漏作用和地表径流两种氮源损失方面都比较严重,土壤中NO₃^--N平均含量达到13.59 mg/kg,居6个处理最高水平,地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到5.65 mg/L,仅低于纯化肥处理。猪粪堆肥地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到4.52 mg/L看出,通过地表径流的损失在3种有机肥处理中表现最好,且土壤中NO₃^--N含量平均0.56 mg/kg,因此通过渗漏造成的损失处于6个处理最低水平。沼渣沼液地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到4.84 mg/L,土壤中NO₃^--N含量平均为2.87 mg/kg,认为沼渣沼液主要以地表径流的损失方式为主,且通过渗漏造成的氮源损失略低于纯化肥处理。通过实验研究可以发现,猪粪堆肥可作为适宜水稻种植的有机肥。     

玉米不同品种间作增产机制

以辽单526、丹玉39和沈玉213个品种为试材,采用高矮秆品种搭配组成两个间作试验组,比较了间作与单作的产量、群体结构、生理指标和田间小气候等。结果表明:玉米不同品种的合理间作有显著的增产效果。间作增产的主要原因在于群体结构的改善。高矮间作形成的立体结构即波浪式冠层使群体受光面积增加、光照增强,冠层内通气性改善、C02浓度提高,在光合速率、叶面积、株高、叶绿素含量等方面也都有不同程度改善,提高了光能利用率。     

Effect of Planting Sequence and Time, and Nitrogen on Maize Legume Intercrop Yield

Productivity of maize ( Zea mays L.) legume intercrops is determined by soil, management, and environment. Planting sequence and time and N fertilization are easily controlled management factors but their effects on intercrop yields are not well understood. Maize grown in monoculture or intercropped with polebean ( Phaseolus vulgaris L.) or cowpea ( Vigna unguiculata [L.] Warp.) was studied for two growing seasons at Morgantown, WV. Crops were seeded in the following sequences: maize before legume, both at the same time, and legume before maize. Planting times were early May or mid June. Nitrogen was applied at 0 or 160 kg ha⁻¹. Maize grain and forage, legume grain and forage, and total forage production were determined on a dry matter basis. Intercropping (average of all treatments) reduced maize grain and forage yields compared to maize in monoculture but had no effect on total forage production. However, total forage production was greatest when the seeding sequence was maize intercropped at the same time or before cowpea. Cowpea never produced grain, but forage production was almost double that of polebean. Maize produced most forage when seeded before the legumes, and the legumes produced most forage when seeded before maize. Early planting increased maize production and decreased legume production. Nitrogen increased maize grain, maize forage, and total forage yields but had not effect on legume forage production. It is concluded that maize/legume intercrops show promise for increasing forage production in temperate areas and more research on planting times and densities, weed control, harvesting and management is needed.     

农田土壤中氮的环境指标研究

氮肥的大量不合理施用使农田氮素成了农业面源污染的重要因子,然而关于农田氮素对环境污染的标准并没有系统的介绍。笔者分别从农田土壤氮素盈余、农田径流总氮、铵态氮、硝态氮等方面着手,介绍农田土壤中氮对环境产生的影响。土壤中氮素富集会加大农田土壤氮流失至水体的风险和数量。农田生态系统中氮素通过氨挥发、地表径流、下渗淋失等进入到环境,其盈余主要以气态、可溶态等形态对环境造成污染。综述国内外相关研究得到:农田径流损失的氮以可溶态为主,其中水稻田面水氮浓度超过30 mg/L会促使土壤矿质态氮部分释放,增加土壤溶液中矿质态氮含量,增加农田土壤氮流失风险;土壤无机N含量达到60 mg/kg时能满足作物的正常生长,超过此值,N素流失风险增加,多余的土壤NO3-N将会引起较大的环境风险。化肥使用量控制在150~180 kg/(hm~2·a)之内,可以有效控制化肥氮的损失污染。土壤氮素盈余、农田径流总氮、铵态氮、硝态氮等可作为农田土壤中氮的环境指标。     

丛枝菌根真菌对旱稻根际Pb形态分布的影响

为了研究丛枝菌根真菌对旱稻根际土壤中重金属铅(Pb)化学赋存形态的影响,采用盆栽实验的方法,研究了不同Pb处理水平(0,300,600 mg/kg)下,接种丛枝菌根真菌(AMF) Glomus mosseae对旱稻(Oryzal Sativa L.)根际Pb形态分布的影响。结果表明,接种处理下,旱稻根系侵染率以及根外菌丝量随着土壤Pb含量增加而显著降低（P<0.05）。与未接种处理相比,接种处理显著提高Pb处理下根际pH;300 mg/kg Pb处理下,接种显著增加土壤球囊霉素含量,600 mg/kg Pb处理下,接种处理显著降低土壤球囊霉素含量（P<0.05）;在Pb处理下,与未接种处理相比,接种处理显著提高可交换态Pb含量,显著降低了碳酸盐结合态以及铁锰氧化物结合态Pb含量,却显著增加了土壤中有机质结合态Pb含量（P<0.05）。这说明接种丛枝菌根真菌可以改变旱稻根际土壤中Pb的形态分布。     

不同种植模式核桃品质、产量的比较分析

为研究不同种植模式核桃品质、产量的差异,以单作（核桃纯林上坡B1、核桃纯林下坡B2）与间作（红枣/核桃上坡C1、红枣/核桃下坡C2）2种种植模式的核桃为研究对象,对其品质（单果质量、含水量、出仁率、脂肪含量、脂肪酸组分及其含量、蛋白质含量、氨基酸组分及其含量、还原糖含量）进行比较和产量分析。结果表明,不同种植模式的核桃品质、产量均有较大差异,纯林模式有利于核桃积累水解后还原性糖,而间作模式有利于核桃积累蛋白质。B2处理的核桃出仁率、脂肪含量、脂肪酸含量、氨基酸含量、还原糖含量均较高,而其蛋白质含量较低;同种种植模式,下坡处理的核桃产量显著高于上坡处理的核桃产量。综合考虑各项指标,B2处理的核桃的产量最高、品质较好。