不同农艺管理措施下双季稻田氮磷径流流失特征及其主控因子研究

选择湖南省长沙县典型中亚热带双季稻田长期定位试验小区,通过田间观测明确不同施肥、水分管理、秸秆还田、生物质炭农艺管理措施对氮磷径流流失的影响,采用冗余分析方法(RDA)探明稻田氮磷径流流失的主控因子。研究结果表明:早晚稻各处理田面水总氮浓度在施肥后(基肥、分蘖肥和穗肥)第1 d达到峰值,并在10 d后逐步恢复到平稳水平;早稻田面水总磷浓度在施基肥后第1 d迅速达到最高,晚稻在施肥后第5 d才达到峰值。早晚稻田面水氮磷浓度受农艺管理措施影响明显,在间歇灌溉条件下,施有机肥、秸秆还田与生物质炭比常规化肥处理分别降低总氮浓度34.05%、15.34%～19.76%和15.46%～17.47%;秸秆还田与生物质炭相对常规化肥处理分别降低田面水总磷浓度6.33%～8.76%和9.09%～13.66%。铵态氮和颗粒态磷是氮磷径流流失的主要化学形态,施肥后10 d内是氮磷径流流失风险窗口期,该期间总氮和总磷径流流失分别占稻季总流失量的82.53%～97.66%和6.73%～47.02%。冗余分析结果表明配施有机肥促进氮磷径流流失,施用生物质炭主要促进稻田氮素径流流失,秸秆还田主要减少稻田氮素径流流失。综合考虑氮磷径流流失防控潜力、实际效果和实施可行性,中亚热带双季稻田采取高效水分管理(尤其是流失风险窗口期)加秸秆还田是减少稻田氮磷径流流失的可行方式。     

秸秆还田影响长江下游稻田周年氮磷径流风险

为了阐明秸秆还田模式和施氮量对稻田周年氮磷径流风险的影响,于2014年11月—2015年10月通过监测稻田在稻季田面水和麦季径流中的氮磷浓度,研究了秸秆不还田配施推荐施氮(N1)、麦秸还田配施推荐施氮(WN1)、稻秸还田配施推荐施氮(RN1)、稻秸麦秸均还田配施推荐施氮(WRN1)和稻秸麦秸均还田配施常规施氮(WRN2)5处理对长江下游稻田周年氮磷径流风险的影响。结果表明,秸秆还田增加小麦和水稻周年产量,增幅约9.03%～18.5%,其中WRN1和RN1处理增产效果显著高于WN1处理;与WRN2处理相比,WRN1处理可以维持稻田高产。在推荐施氮条件下,秸秆还田分别降低稻季田面水和麦季径流中溶解态总氮(DTN)浓度约5.17%～14.9%和12.3%,降低稻田氮径流风险;但增加溶解态总磷(DTP)浓度,增幅分别为6.67%～33.3%和30.0%,增加稻田磷径流风险。RN1处理下稻季田面水中DTN和DTP浓度均低于WRN1和WN1处理,且其DTP浓度与N1处理间无显著差异。在稻秸麦秸均还田下,WRN1处理下稻季田面水DTP浓度与WRN2处理没有显著差异,但能有效降低田面水DTN浓度的12.4%。研究表明,在长江下游稻-麦轮作农田推荐采用"RN1"模式,该模式可以维持稻田的周年高产和有效降低稻田的周年氮径流风险,同时对稻田的磷径流风险影响不显著,是一种兼顾粮食生产和生态环境效益的耕作模式。     

优化施肥对油菜-水稻复种系统作物产量及氮磷流失的影响

为探究优化施肥对作物产量和稻田径流水中氮磷流失动态变化的影响，通过定位监测试验，研究了主因子优化处理、综合优化处理和常规处理3种施肥模式下油菜-水稻轮作田中氮磷浓度变化、径流水中氮磷累积流失量以及作物产量。结果显示：整个生育期径流水中全氮、硝态氮、总磷和可溶性磷含量呈先增加后下降然后趋于稳定的趋势，而油菜生长期铵态氮含量一直处于较低状态。与常规处理相比，主因子优化处理径流水中全氮、铵态氮、硝态氮的平均含量分别下降31.44%、45.45%、28.84%。常规处理全氮、铵态氮、硝态氮累积流失量分别为10.92、0.37、9.16 kg/hm²，主因子优化处理和综合优化处理全氮累积流失量较常规处理分别降低了31.41%、22.99%，铵态氮累积流失量较常规处理分别降低了2.71%、43.24%，硝态氮累积流失量较常规处理分别降低了31.01%、29.81%。油菜综合优化处理产量为1 954.6 kg/hm²，比主因子优化处理和常规处理产量分别增加4.60%和4.79%，水稻综合优化处理产量为6 375.5 kg/hm²，比主因子优化处理和常规处理分别增加3.76%和0.81%。研究结果表明，与常规施肥相比，综合优化处理既可显著提高作物产量，又能有效降低稻田氮磷流失风险。     

不同施肥模式对早稻季农田氮磷径流流失的影响

为探究湖南双季稻区早稻季防控稻田氮、磷养分流失污染的施肥模式,通过田间试验,设置了不施氮磷肥处理(CK)和常规施肥(CF)、有机肥替代(OM)、控释肥减施(CRF)、绿肥还田(GM)4种施肥模式,研究了不同施肥模式对稻田氮、磷养分径流流失的影响。结果表明:相较于常规施肥模式,有机肥替代、绿肥还田和控释肥减施模式稻田总氮径流流失量分别减少了12.80%、16.62%、28.55%,各施肥处理早稻总氮素流失率大小表现为:常规施肥有机肥替代绿肥还田控释肥减施,氮素流失形态主要以可溶性氮为主,占流失总氮的80.48%~91.96%,可溶性氮中以铵态氮为主。控释肥减施和绿肥还田模式均能减少稻田磷素径流损失量,与常规施肥模式相比,总磷径流流失量分别减少了6.26%和28.30%;有机肥替代模式稻田总磷径流损失量较常规施肥模式增加26.33%;各施肥处理早稻总磷流失率表现为:有机肥替代常规施肥绿肥还田控释肥减施,磷素流失形态前期以颗粒态磷流失为主,后期以可溶态磷为主。在4种施肥模式中,控释肥减施和绿肥还田模式能降低稻田氮磷径流流失量,在南方双季稻区推广这两种施肥模式可有效防控农田氮、磷流失污染风险。     

皖东地区麦稻轮作农田径流氮磷流失特征研究

为探究化肥减施和秸秆还田对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,通过连续3年田间试验,研究农田地表径流氮磷流失特征。结果表明,麦稻轮作农田径流年总氮流失量为25.78～39.15 kg/hm~2,总磷流失量为1.14～4.06 kg/hm~2,总氮67%、总磷63%都是在麦季流失的。麦季氮素主要以硝态氮形式流失,稻季则以铵态氮形式流失,磷流失量多以可溶性磷形式流失。氮磷减施25%能够减少总氮、总磷径流流失量的5.6%和8.9%,且对作物产量没有显著影响。秸秆还田总氮径流流失量增加了0.55 kg/hm~2,增加1.82%,总磷径流流失量减少了0.16 kg/hm~2,减少6.08%。     

茭草还田对茭白田表水中污染物浓度的影响

为了解茭白生产过程中茭草还田对田面水体中污染物的影响及其可能产生的农田面源污染,模拟试验研究了淹水条件下不同用量(0%、0.5%、1.0%)茭草覆盖还田和与土壤混合还田对田面水体中COD、氮、磷等污染物浓度的影响。结果表明,田面表水的电导率、COD、磷、钾、铁、锰在试验初期呈明显上升,第20~30天之后逐渐下降至相对稳定状态;NH_4~+-N浓度峰值出现在培养试验前10天内。电导率、COD、磷、钾、铁、锰浓度随茭草还田量的增加而增加,而NH4+-N的浓度变化则相反;茭草覆盖还田对田面表水中电导率、COD及养分浓度的影响大于茭草与土壤混合还田;配施氮肥可明显增加田面水的电导率和NH_4~+-N浓度。研究建议,采用茭草与土壤混合还田,并控制好茭草还田前期(前30天)田面水的排放。     

茭草还田对茭白田表水中污染物浓度的影响

为了解茭白生产过程中茭草还田对田面水体中污染物的影响及其可能产生的农田面源污染,模拟试验研究了淹水条件下不同用量(0%、0.5%、1.0%)茭草覆盖还田和与土壤混合还田对田面水体中COD、氮、磷等污染物浓度的影响。结果表明,田面表水的电导率、COD、磷、钾、铁、锰在试验初期呈明显上升,第20~30天之后逐渐下降至相对稳定状态;NH₄ ⁺-N浓度峰值出现在培养试验前10天内。电导率、COD、磷、钾、铁、锰浓度随茭草还田量的增加而增加,而NH₄ ⁺-N的浓度变化则相反;茭草覆盖还田对田面表水中电导率、COD及养分浓度的影响大于茭草与土壤混合还田;配施氮肥可明显增加田面水的电导率和NH₄ ⁺-N浓度。研究建议,采用茭草与土壤混合还田,并控制好茭草还田前期（前30天）田面水的排放。     

不同施肥方式对农业径流中污染物的影响

本研究选取一杨梅种植基地进行不同施肥方式对农业径流中污染物影响的研究,通过对径流小区的径流进行监测,分析优化施肥模式和常规施肥模式下,径流水中氮、磷的变化趋势,结果显示,优化施肥通过使用控释肥,有效控制氮素释放速率,优化施肥模式下径流中氨氮和硝态氮浓度远低于原有施肥模式,径流中氨氮浓度降低17.4%-90.2%,硝态氮浓度可以降低17.8%-47.8%。改变施肥模式可以有效控制径流中总氮浓度。优化施肥模式对减少总磷径流流失具有积极的作用,但效果不明显,降雨强度、降雨时间是决定总磷流失的关键因素。     

化肥减量和秸秆还田对油菜地磷素地表径流的影响

磷素在农业生产中必不可少,施用磷肥可以提高农作物产量,但过量施用磷肥导致了磷素流失,从而造成水污染。本研究通过设置不同的施肥量以及常规施肥和秸秆还田等不同的施肥方式,研究杭嘉湖地区土壤磷的地表径流流失形态及规律,探究不同施磷量及施加方式对磷素流失的影响。结论表明:在整个监测过程中,降雨径流水中总磷浓度呈现先降低、再升高、最后降低的表现趋势,绝大部分时间里总磷的浓度都远远超出地表水环境质量标准Ⅴ类水的标准限值。其中,可溶性磷累计流失量在0.20~0.47 kg·hm^-2,总磷累计流失量为2.54~3.86 kg·hm^-2,地表径流中磷素的流失严重。常规处理、主因子优化和综合优化处理对油菜的产量影响不大。而化肥减量和秸秆还田的施肥方式既可以提高农作物产量,又可以降低地表径流中磷的流失,可以作为一种新型环保的施肥方式加以推广应用。     

芦苇和香蒲对富营养化水体的净化效果

用泡沫塑料板作为漂浮载体,研究单独和等量混合种植芦苇和香蒲(每缸10株)对富营养化水体的净化效果.结果表明:芦苇和香蒲在供试富营养化水体中均能正常生长,二者单独种植或等量混合种植对富营养化水体均有一定的净化能力.芦苇单独种植和香蒲单独种植及等量混合种植50 d时,对供试水体中总氮的去除率分别为91.90%、92.30%和94.56%;对铵态氮的去除率分别为90.27%、92.24%和91.11%;对总磷的去除率分别为84.85%、72.73%和75.76%;对COD的去除率分别为82.6%、83.0%和83.7%.同时还对几种植物种植方式引起水体总氮、铵态氮、总磷浓度下降与时间的关系作回归分析,结果表明,随着处理时间的延长,水体中总氮、铵态氮、总磷浓度呈负指数形式衰减.各项指标分析表明,处理富营养化水体中总氮、铵态氮、总磷、COD效果最好的处理分别为混合种植、香蒲单植、芦苇单植、混合种植.     

持续性秸秆还田配施化肥对油菜-水稻轮作周年氮磷径流损失的影响

【目的】探究秸秆还田对巢湖地区油菜-水稻两熟制农田径流氮磷流失的影响,为源头控制巢湖流域面源污染提供科学依据。【方法】开展连续3年(2017—2019年)的田间小区实验,设置无秸秆+无施肥(CK)、常规施肥(F)、秸秆还田+常规施肥(SF)和秸秆还田+常规施肥减15%(SDF)4个处理。通过测定油菜-水稻轮作下农田地表径流中氮磷浓度和流失量,油菜水稻作物收获时土壤养分、作物氮磷养分吸收和产量,探讨秸秆还田对农田径流养分流失规律及土壤养分含量的影响。【结果】秸秆还田配施化肥降低了农田径流中氮的质量浓度,增加了磷的质量浓度。SF较F处理油菜和水稻季总氮(TN)平均质量浓度减少15.6%和26.0%,总磷(TP)增加12.5%和8.1%。SF、SDF处理降低了油菜-水稻轮作农田氮磷流失量。2017—2019年F处理的油菜和水稻径流TN、TP的流失量分别为11.9—26.7、1.3—2.8和15.6—27.0和0.8—2.0 kg·hm-2,较F相比,SF处理的油菜和水稻季TN显著降低18.4%—29.7%和21.9%—28.1%,TP流失量则降低1.3%—4.0%和1.0%—6.6%。秸秆还...     

菌根对滇池流域玉米//大豆间作红壤磷素迁移削减的影响因素研究

为研究菌根对间作红壤磷素迁移削减的影响因素,本研究通过田间小区径流模拟试验,选取1.6 m×20 m玉米//大豆间作的红壤径流区,设置单作玉米、大豆对照,并设置抑菌处理(施用能够抑制真菌生长的苯菌灵)和不抑菌处理。研究结果表明:在间作和单作大豆处理下,抑菌处理增加了径流水中总磷浓度;无论种植模式如何,抑菌处理均降低了植株根际的菌丝密度,且不同程度降低了根际土壤总球囊霉素的含量。另外,除未抑菌—单作大豆处理外,未抑菌处理增加了≥0.25~2 mm土壤水稳性团聚体的含量,且土壤总球囊霉素含量以坡地上部较高。在抑菌处理下,间作处理的0.25 mm土壤水稳性团聚体含量均不同程度增加;在未抑菌处理下,与单作处理相比,间作处理降低了径流水中总磷浓度,且在一定程度上增加了≥0.25~2 mm水稳性团聚体的含量。总之,所有处理中,间作—未抑菌处理的径流水中总磷浓度最低,未抑菌—间作玉米处理的根际菌丝密度最高,未抑菌—单作大豆处理的总球囊霉素显著较高。     

生态沟渠吸收氮磷效果研究（英文）

采用模拟沟渠试验,研究了9种水生植物吸收氮磷能力的差异,并选择氮磷吸收能力较好品种构建生态沟渠和氧化塘,研究其氮磷吸收效果。结果表明,种植水生植物后模拟沟渠水中氮磷残留量显著减少,美人蕉、狐尾藻、珍珠梅、海寿花和茭白的生物量高,氮磷的吸收量大,其中种植美人蕉和狐尾藻效果最佳。农田排水中氮磷通过生态沟渠水生植物吸收后浓度显著降低;主沟总氮、可溶性氮和总磷浓度平均降低39.6%、40.1%和36.9%;支沟总氮、可溶性氮和总磷浓度可再平均降低6.6%、10.3%和13.6%;氧化塘总氮和总磷浓度可再降低17.7%和13.3%。生态沟渠可有效拦截水体氮磷,具有净化水质的良好生态效益。     

生态沟渠吸收氮磷效果研究

采用模拟沟渠试验,研究了9种水生植物吸收氮磷能力的差异,并选择氮磷吸收能力较好品种构建生态沟渠和氧化塘,研究其氮磷吸收效果。结果表明,种植水生植物后模拟沟渠水中氮磷残留量显著减少,美人蕉、狐尾藻、珍珠梅、海寿花和茭白的生物量高,氮磷的吸收量大,其中种植美人蕉和狐尾藻效果最佳。农田排水中氮磷通过生态沟渠水生植物吸收后浓度显著降低;主沟总氮、可溶性氮和总磷浓度平均降低39.6%、40.1%和36.9%;支沟总氮、可溶性氮和总磷浓度可再平均降低6.6%、10.3%和13.6%;氧化塘总氮和总磷浓度可再降低17.7%和13.3%。生态沟渠可有效拦截水体氮磷,具有净化水质的良好生态效益。     

河岸人工林缓冲带截留磷素能力及适宜宽度

以中山杉林、杨树林、中山杉—杨树林3种太湖人工林缓冲带为研究对象,分析不同缓冲带宽度对富营养物质磷素的截留效果差异,为确定缓冲带适宜宽度提供科学依据。结果表明:3种类型人工林缓冲带径流水中的磷酸根质量浓度没有特定的空间趋势,总磷、可溶性总磷随宽度增加质量浓度减少,研究区人工林缓冲带对径流水中总磷的最大去除率可达78.2%。土壤总磷质量分数随宽度的变化呈极显著正相关(p0.01)。回归分析得出径流水中的总磷去除率达80%时,最佳人工林缓冲带为43.64 m宽的杨树林带。     

有机肥和炭基肥替代化肥对甘薯坡耕地径流氮磷损失的影响

【目的】探讨施用有机肥和炭基肥对甘薯Ipomoea batatas坡耕地土壤氮磷径流流失量及形态的影响,探索径流养分流失量和土壤化学性质之间的关系【方法】采用随机区组设计,共设置4种施肥处理：不施肥、常规化肥、50%质量分数有机肥+50%质量分数化肥(有机肥50%替代)、炭基肥,在5个时间点测定甘薯坡耕地径流及土壤中不同形态氮磷质量浓度及质量分数,计算氮磷流失量与流失系数。【结果】径流总氮、颗粒态氮、硝态氮和铵态氮质量浓度存在峰值效应,不同径流的产流中有机肥50%替代和炭基肥效应不同。与常规化肥处理相比,有机肥50%替代和炭基肥分别减少了每年总氮径流流失量的48.1%和39.6%,而总磷则降低了26.1%和32.7%。有机肥50%替代和炭基肥处理改变了径流氮磷形态组成,减少了肥料径流流失系数。总氮(R²=0.49)和总磷(R²=0.48)径流流失量与土壤硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。土壤有效磷分别能解释总氮和总磷径流流失量的60%和41%。【结论】有机肥50%替代和炭基肥是减少坡耕地养分径流损失的有效措施,有机肥50%替代更适合用...     

太湖地区稻麦轮作系统氮、磷径流排放规律及流失系数

为了计算太湖地区稻麦轮作系统中氮、磷的径流排放量,通过2年的小区径流试验,研究了不同施肥方式和施肥量情况下氮、磷的流失规律及流失系数。结果表明:不同施肥处理2008年度和2009年度的全氮流失量分别为14.20~65.17 kg/hm2和38.08~77.76 kg/hm2,流失系数分别为6.02%~9.67%和3.00%~5.16%,麦季氮素的流失以硝态氮为主,而稻季则以铵态氮为主。不同施肥处理2008年度和2009年度全磷流失量分别为0.65~1.21 kg/hm2和0.72~1.15 kg/hm2,流失系数分别为-0.34%~0.19%和-0.81%~-0.15%,但不同施肥处理对径流水中总磷浓度的影响不大。施肥量、降雨时间和降雨量是影响氮、磷流失的主要因素,并且肥料深施、秸秆覆盖、节水灌溉等可在一定程度上降低氮的径流损失。     

有机与常规稻田排水污染比较研究

[目的]研究有机与常规水稻生产径流污染状况。[方法]定点采样测定总氮、总磷和COD,比较2种水稻生产方式排水污染物浓度。[结果]有机水稻生产可降低排水中氮的排放,西渚常规稻田排水中总氮浓度最高是有机的8.0倍;稻田排水中,磷的含量总体上较低（0.019-0.176mg/L）,常规稻田排水中总磷浓度有高于有机水稻田的趋势,但有机稻田也会出现总磷高于常规稻田的风险;有机水稻生产由于采用＂稻鸭共作＂模式,排水中COD浓度总体上有高于常规大田的趋势。[结论]有机水稻种植要适当控制稻田鸭子的放养数量或改变放养方式,以避免产生不利的环境影响。     

不同施肥模式对小麦产量和氮磷流失的影响

本文从农田面源污染产生的源头入手,研究了不同施肥模式下小麦的产量效应和氮、磷流失特征,以寻求优化的南方麦田径流减排模式。采用大田小区试验,设置不施肥对照(CK)、常规施肥(T1)、配方肥+氯脲铵(T2)、缓控释肥(T3)4个处理,分析不同施肥模式对小麦产量、径流液总氮、总磷浓度的影响。结果表明,各施肥处理与不施肥相比增加了径流液总氮、总磷浓度并显著提高了小麦产量。缓控释肥处理在径流液总氮、总磷浓度较高时显著降低了其浓度,且能够保持小麦丰产。     

保护性耕作与氮肥后移对巢湖流域麦田磷素流失的影响

农田磷素随地表径流向水体迁移可导致磷肥利用率降低、生产成本上升和环境污染风险增加,源头控制农田磷素流失对于治理巢湖水体富营养化具有重要意义.采用野外定位观测结合室内分析的研究方法,对2009-2010年冬小麦生长期间的径流、泥沙和磷素进行了监测与测定分析,研究了保护性耕作和氮肥后移对巢湖流域麦田P素径流损失及其对环境的影响.结果表明,相对于传统耕作处理(T),传统耕作+秸秆还田处理(TS)、氮肥后移处理(NFP)和少免耕+秸秆还田+氮肥后移(NTS+NFP)径流量分别减少了20%、10%和22%,泥沙量分别减少了30%、14%和38%,表现出显著的水土保持作用.各处理径流液总磷(TP)浓度范围是0.095～0.360 mg.L-1,其中,颗粒态磷(PP)是磷素随地表径流迁移的主要形式,约占TP的51%～69%.长期的保护性耕作提高径流液中溶解态磷(DP)的浓度,降低了PP的浓度,但TP浓度难以看出明显的变化规律,而氮肥后移降低了径流液中各形态磷的浓度.各处理TP流失量在0.060～0.079 kg·hm-2之间,约占当季施磷量的0.2%.处理TS、NFP和NTS+NFP与处理T相比,TP流失量分别减少了20%、21%和24%.作物生长情况显著影响土壤磷素的流失,地上部分生物量、地上部分吸磷量与径流TP的迁移量呈负相关关系.因此保护性耕作和氮肥后移可以作为源头控制农田磷素流失的较好措施加以推广.