广州城郊菜地土壤磷素特征及流失风险分析

通过化学分析和土壤淋洗试验对广州城郊菜地土壤磷素特征和流失风险进行了研究和分析。结果表明，广州城郊菜地土壤全磷含量极高；与自然土壤相比较，菜园土壤无机磷比例增大，有机磷比例降低；无机磷中的Al-P、Fe-P比例增加，O－P比例降低，Ca-P比例基本一致；土壤Olsen P、Bray-1 P、Mehlich-1 P、0.01mol/L CaCl2和H2O提取的磷含量相当高；土壤淋洗液中溶解态磷和总磷持续保持很高的浓度，土壤磷供应强度大。菜园土壤中磷进入水体引起水体磷浓度增加，导致水体富营养化风险大；土壤磷的测定值可作为土壤磷流失风险和对水环境影响程度的评估依据。菜地作为农业非点源污染的优先控制区，应通过严格控制磷肥的投入和合理施肥等控制磷的流失。     

不同施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

采用田间试验,研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、90%常规施肥(90%CF)、80%常规施肥(80%CF)、控释复合肥(CRF)和有机—无机肥配施(MF)6种施肥处理对稻田氮素径流和渗漏损失的影响。结果表明:水稻田面水总氮(TN)和铵态氮(NH+4—N)浓度在施肥后第2天达到峰值,之后快速下降,第7天后降至峰值的15%以下并趋于稳定,控制稻田氮素流失最关键的时间为施肥后1周。减量施肥可以有效降低田面水和渗漏水的氮素浓度。不同施肥处理(CK除外)TN径流损失量和氮素流失率分别为8.81~15.78kg/hm2和施N量的2.58%~4.96%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理TN径流流失量分别较CF处理低22.05%,34.16%,44.17%和33.52%;TN渗漏损失量和氮素淋失率分别为18.86~40.39kg/hm2和施N量的3.55%~11.77%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理的TN渗漏损失量分别较CF处理低24.57%,26.52%,53.29%和26.97%。减氮20%不仅能有效减少稻田氮素径流和渗漏损失,还能有效保障水稻产量,提高氮素利用率。     

紫色土稻田磷素流失潜能及其水分管理研究

通过对紫色土稻田田面水和土壤样品磷素的分析,研究了水稻不同生育期田面水磷素含量和土壤磷素的含量特征。结果表明:田面水磷浓度随着施磷水平的提高而提高,水稻移栽后的2周内应禁止排水,这期间水稻的水分管理应采取浅水灌溉栽秧、浅水返青。田面水TP和DP浓度随时间(x)的变化呈极显著的对数(y=a.ln(x)+b)下降规律,可通过对数方程推算对环境影响小的排水时间。在水稻移栽后第36天和第86天总磷流失负荷分别为124～501g/hm2和40～211g/hm2。稻季施磷肥会造成对地下水体的污染,且田面水中磷浓度较高一直持续40天左右,稻田磷肥大量径流流失也主要发生在这一时期,要加强这期间的田间管理,并收集稻田的排水用于后期灌溉稻田。     

不同水稻种植模式对氮磷流失特征的影响

过量施用化肥造成的氮、磷流失已成为农业面源污染的主要污染源。为探究不同种植模式对氮、磷流失的影响,采用大田试验,研究比较了常规种植、绿色蛙稻和有机蛙稻3种水稻种植模式下稻田生态系统的田面水氮、磷浓度特征规律,以及径流、渗漏的氮、磷流失特征和产量差异。结果表明,3种水稻种植模式中,田面水总氮(TN)平均浓度为:常规种植绿色蛙稻有机蛙稻,分别为18.87 mg-L-1、8.98 mg-L-1和8.20 mg-L-1。与常规种植模式相比,绿色蛙稻模式和有机蛙稻模式在整个水稻季中的TN总流失负荷分别减少15.27%和25.76%。径流流失负荷为:绿色蛙稻常规种植有机蛙稻,氮的主要形态为铵态氮(NH4+-N);渗漏流失负荷为:常规种植绿色蛙稻有机蛙稻,氮的形态以硝态氮(NO3--N)为主。田面水总磷(TP)平均浓度为:有机蛙稻绿色蛙稻常规种植,分别为0.82 mg-L-1、0.64 mg-L-1和0.37mg-L-1。总磷(TP)总流失负荷为:有机蛙稻绿色蛙稻常规种植,总流失负荷占施磷量的比例为:绿色蛙稻常规种植有机蛙稻,并且以溶解性磷(DP)为主。3种模式下水稻产量为:常规种植有机蛙稻绿色蛙稻,与常规种植模式相比,绿色蛙稻模式和有机蛙稻模式分别减产19.33%和8.51%。研究结果表明,有机蛙稻和绿色蛙稻模式能够有效地控制水稻田中氮、磷流失,但会造成水稻减产。由于有机蛙稻模式要求种、养条件更高,因此有机蛙稻模式下的产品往往品质最好,经济效益最高。     

灌溉与施肥对稻田氮磷径流流失的影响

通过大田试验探索不同灌溉模式下氮肥分次施用对稻田氮磷径流流失的影响.结果表明,传统灌溉条件下,不同施肥处理总氦、总磷流失量分别约为4.4l～17.85 kg/hm2和0.28～0.44 kg/hm2,其氮、磷流失率分别为3.2%和0.17%.相对于传统灌溉,间歇灌溉模式下的氮、磷流失量分别降低了约22.99%和10.01%,其氮肥流失率降低了1%,磷肥流失率与其大致相当.通过研究得出,间歇灌溉各施肥处理下小区产量较传统灌溉的平均增产约7.35%.在间歇灌溉条件下氮肥分四次施用处理下的径流氮、磷流失量相对较低,且增产效果明显.     

不同施肥处理稻田甲烷排放研究进展

稻田是甲烷的重要排放源之一,而施肥是影响稻田甲烷排放的重要因素之一。本文对施肥稻田甲烷排放的最新研究进展作了较为详尽的综述,包括不同肥料类型、不同的施肥处理等对甲烷排放的影响,分析了导致这种影响的原因。最后指出了今后的研究重点应以现有的研究成果为基础,探索产量、环境与甲烷排放增减的相关研究,寻求最优的减排方法。     

不同施肥模式对稻田氮磷流失及产量的影响

通过在巢湖派河小流域进行田间小区试验,研究了T1(常规复合肥)、T2(生物有机肥替代30%氮肥)、T3(控失肥替代30%氮肥)、T4(生物有机肥和控失肥各替代15%氮肥)不同施肥模式下水稻田面水中氮磷浓度变化、径流氮磷流失以及水稻产量。结果表明:处理T1的田面水总氮、总磷平均浓度分别为10.30,0.45 mg/L,与T1相比,T2、T3、T4的田面水总氮平均浓度分别降低了12.2%,6.5%,5.3%,田面水总磷平均浓度分别降低了26.7%,15.6%,13.3%。T1的径流总氮、总磷累积流失量分别达17.68,1.60 kg/hm~2,处理T2、T3、T4的径流总氮累积流失量较T1分别降低了35.0%,30.8%,25.5%,径流总磷累积流失量较T1分别降低了16.3%,21.9%,22.5%。处理T1的籽粒产量为8.95 t/hm~2,处理T2、T4的产量较T1分别增加了7.8%,6.5%,差异显著,处理T3的产量较T1降低了2.2%,差异不显著。与施用常规复合肥(T1)相比,生物有机肥替代30%氮肥(T2)、生物有机肥与控失肥各替代15%氮肥(T4)这2种施肥模式既可显著提高作物产量,又能有效降低稻田氮磷流失风险。研究结果可为巢湖流域稻田面源污染的防治提供理论依据。     

不同施肥处理的一秀稻田甲烷排放量研究

通过大田生产性对比试验测得６种施肥处理的一秀稻田平均甲烷排放通量范围为３．９２－１０．２６ｍｇ／ｍ＾２．ｈ其中施堆肥稻田的甲烷排放通量最高，其它施肥处理依次排列为：马粪沼渣（１０．０２）、单施化肥（８．８１）、人粪尿沼渣（７．７６）、鸡粪沼渣（４．４８）和猪粪沼渣（３．９２ｍｇ／ｍ＾２．ｈ）。施用后面３种沼渣比施堆肥显（ａ＜０．０５）减少了稻田甲烷排放量。各处理稻田甲烷排放最高峰值期一致地出现在     

秸秆覆盖与平衡施肥对巢湖流域农田磷素流失的影响研究

通过野外径流小区观测试验,研究了巢湖流域旱地秸秆覆盖与平衡施肥条件下的径流、泥沙和磷素流失特征.结果表明,相对于当地传统耕作区,秸秆覆盖区和平衡施肥区能分别减少30.47%和21.61%的径流量,减少22.88%和20.59%的泥沙量,表现出显著的水土保持作用.当地传统耕作区磷向水体迁移的负荷量为0.47 kg·hm-2,流失系数为0.52,其中颗粒态磷是磷迁移的主要形式,其浓度占总磷流失浓度的74.45%～90.85%.秸秆覆盖与平衡施肥均能有效地降低径流磷流失量,可分别降低32.29%和29.81%,但其对径流磷浓度的影响却不明显.因此,秸秆覆盖和平衡施肥是作为源头控制农田养分流失的较好措施.     

不同施肥类型对稻田氮素流失的影响

采用田间试验探究了不同施肥处理对稻田氮素流失的影响,其中不同施肥包括对照(CK)、常规施肥(CT)、有机肥替代(BS)和炭基肥(CB)4个处理。结果表明:CB和BS组对降低稻田氮素径流流失的效果显著(p<0.05),其中稻田铵态氮的径流流失总量CT组(20.08 kg/hm^2)>BS组(15.53 kg/hm^2)>CB组(12.68 kg/hm^2)>CK组(0.63 kg/hm^2)。通过估算不同深度土壤的铵态氮与硝态氮淋溶流失量可知,BS和CB组对降低稻田氮素淋溶流失的效果有限。CT、BS和CB组中无机氮的表面径流流失总量占施氮量的5.30%~8.30%,淋溶流失总量占施氮量的0.21%~0.27%,说明氮素流失以径流为主。各施肥处理(CT、BS、CB)分别增产18.3%,28.4%,24.9%,达显著水平(p<0.05)。研究结果说明施用炭基肥和有机肥可显著减少稻田的氮素流失。     

稻田厌氧氨氧化菌群落结构对氮肥的响应

为探明稻田厌氧氨氧化菌多样性及其对氮肥用量的响应状况,利用厌氧氨氧化菌16S rRNA基因特异引物对定位试验稻田土壤DNA进行PCR-DGGE(聚合酶链反应变性梯度凝胶电泳)并结合DNA克隆测序,研究了氮肥供应量对厌氧氨氧化菌群落结构的影响。DGGE图谱及依据其条带位置和亮度数值计算的多样性指数均显示:高氮处理[N3:225 kg(N).hm 2]的厌氧氨氧化菌群落结构多样性在表层或根层土壤中均显著(P<0.05)高于中、低氮[N2:150 kg(N).hm 2;N1:75 kg(N).hm 2]处理和不施肥对照(CK);同时,高氮处理下表层土壤厌氧氨氧化菌群落多样性指数显著高于根层土壤(P<0.05)。冗余分析(RDA)结果表明,表层土壤中厌氧氨氧化菌群落结构组成与不同氮肥水平处理存在显著相关性(P=0.006)。此外,本试验获得厌氧氨氧化菌DGGE条带DNA序列18条,登录GenBank并获得登录号。研究表明稻田厌氧氨氧化菌群落结构对高氮水平具有较强的响应,尤其是在表层土壤中。     

长期施肥水稻土氮素剖面分布及温度对土壤氮素矿化特性的影响

利用太湖地区26a的水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面氮素分布和C/N的影响,分析了10℃和30℃下不同施肥处理土壤氮素矿化过程的差异,拟合了30℃下土壤累积矿化量与有效积温的方程式。结果表明:(1)长期施肥使表层土壤氮素累积量明显增加,0～20cm土层,施有机肥处理的含氮量普遍高于施化肥处理。20～30cm土层,化肥氮+磷处理(CNP)、化肥氮+磷+钾处理(CNPK)、秸秆+氮处理(CRN)及不施肥对照CK的含氮量高于有机肥+氮+磷处理(MNP)、有机肥+氮+磷+钾处理(MNPK)、秸秆+有机肥+氮处理(MRN)和仅施有机肥处理(M0),而40～50cm土层含氮量差异较小;(2)施有机肥或秸秆还田使表层土C/N值有降低趋势。0～10cm表层土壤的C/N,CNPK>MNPK,CK>M0,而施秸秆处理MRN的C/N最低。20～50cm土层,施有机肥处理的C/N普遍高于化肥处理,施化肥土壤下层的有机质分解程度较高。(3)在30℃下,土壤矿化过程达到稳定状态需要时间较短,且累积矿化量较高。在10℃下,培养后期的矿化速率高于30℃下的速率,但累积矿化量较低,低温条件引起了土壤氮素矿化率的降低。土壤累积矿化量与有效积温的关系符合有效积温方程式(p<0·01),K值较接近反应矿化初期各处理的矿化潜力,n值的差异反应MRN、MNP以及CNPK、CNP处理在矿化后期有更高潜力。     

太湖地区水稻追肥的氨挥发损失和氮素平衡

采用密闭室通气法和¹⁵N 微区试验, 对太湖地区水稻不同生育期追施氮肥的氨挥发损失、水稻对氮肥的吸收利用和土壤氮素残留情况进行了研究。结果表明, 氨挥发损失主要发生在施肥后1 周内, 峰值出现在施肥后1~2 d, 氨挥发速率变化与田面水NH₄⁺-N 浓度变化规律一致, 分蘖肥和穗肥氨挥发损失率分别为16.7%和6.3%; 水稻分蘖肥的作物氮素利用率低于穗肥, 分别为36.7%和49.6%, 主要原因是穗肥的氨挥发损失较少,并且更易于向籽粒转移; 2 次追施氮肥的表观损失率分别为52.8%和40.7%; 在土壤中残留肥料氮为10.6%, 大都集中在0~20 cm 土壤中, 耕层以下较少。本结果表明, 在水稻孕穗时期施氮肥有利于提高氮肥利用效率、减少氮肥损失, 主要体现在穗肥拥有较低的氨挥发损失率和较高的籽粒利用率。     

不同施肥处理对太湖地区水稻土团聚体粒组细菌和真菌组成和多样性的影响

选择太湖地区水稻-油菜轮作的长期肥料试验的水稻田,采集原状土进行团聚体颗粒分离,提取土壤微生物DNA进行PCR-DGGE分析,通过对DGGE结果进行主成分分析和多样性指数的计算,比较秸秆还田和化肥配施与单施化肥两施肥处理对土壤团聚体中微生物群落组成和多样性的影响。结果表明：与单施化肥相比,秸秆还田显著改变了2 000 ~ 200 μm和200 ~ 20 μm两粒组中细菌和真菌的群落组成,说明较大颗粒组中微生物群落组成灵敏响应施肥措施的变化。不同团聚体粒组微生物群落多样性存在差异,细菌的多样性在2 000 ~ 200 μm与＜2 μm粒组中较高,真菌则在大粒组中表现出较高的多样性,而且由团聚体粒组本身带来的微生物多样性的变异大于施肥措施引起的变异。     

长期定位施肥对太湖地区稻麦轮作土壤酶活性的影响

对太湖地区25年长期定位试验田的稻麦两季土壤酶活性进行了测定分析。结果表明,麦季不同施肥处理间的5种土壤酶活性变化没有明显的规律性;无论是仅施化肥还是施有机肥加化肥,稻季5种土壤酶活性的不同肥料配比处理之间绝大多数均无显著差异;成对比较显示,稻麦两季绝大多数相同肥料处理的酶活性之间没有显著差异,仅有稻季猪粪加氮磷钾全施(MNPK)处理的酸性磷酸酶活性极显著高于麦季。分析差异不显著的原因,可能与经过多年的长期定位培肥,土壤储积酶已经达到"饱和"水平,因此不会对外源肥料的施用产生显著响应有关。     

太湖地区稻田不同轮作制度下的氮肥减量研究

通过设置不同轮作制度及施氮量, 研究其对稻季的田面水氮素含量、氮素径流损失、产量及土壤养分的影响, 结果表明: 在江苏宜兴地区, 冬季种植紫云英或黑麦草替代小麦种植, 从而减少稻季化学氮肥的施用是可行的。紫云英或黑麦草参与轮作还田, 提高了土壤的供氮水平, 促进了水稻对氮素的吸收利用, 产量显著提高, 且冬季种植无需施用氮肥, 减少了冬季旱地土壤的氮素损失, 降低了环境负荷; 在总施氮量相等的情况下, 提高肥料中有机肥比例可以降低稻田田面水中的总氮含量, 降低了因田面水外排导致的氮素径流损失,且绿肥种植成本低, 尤其是紫云英对无机氮肥的替代性强, 可以有效降低稻季的施肥成本。在江苏宜兴地区,如适当地将传统的小麦?水稻轮作制度改为紫云英?水稻轮作制度, 并在稻季减少120 kg·hm?2 的纯氮投入, 则可兼顾经济效益、产量效益和环境效益。     

太湖地区不同轮作模式下的稻田氮素平衡研究

采用田间微区15N示踪,研究了太湖地区稻田不同轮作模式(紫云英-水稻轮作、休闲-水稻轮作、小麦-水稻轮作)和施氮水平(0、120 kg·hm?2、240 kg·hm?2、300 kg·hm?2)下水稻对氮肥的吸收利用效率及土壤氮素残留特征。结果表明,水稻吸收的氮素来自肥料的比例为20.9%~49.6%,休闲-水稻轮作模式下水稻产量的获得更加依赖无机氮肥的大量投入。当季水稻对肥料氮的利用率为25.0%~41.5%,肥料氮的土壤残留率为13.4%~24.6%,其中90%以上的土壤残留肥料氮集中在0~20 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低,30~40 cm土层的肥料残留量仅占氮肥施用量的0.2%~0.7%。紫云英?水稻轮作和休闲?水稻轮作模式下氮肥利用率和土壤残留率均在施氮240 kg·hm?2时达到最大值,其氮肥利用率显著高于小麦?水稻轮作55.6%和66.0%。稻季施氮240 kg·hm?2时,小麦-水稻轮作模式下的氮肥利用率、土壤残留率以及总回收率显著最低,损失率显著最大;紫云英?水稻轮作模式下的氮肥损失率最小,分别小于休闲?水稻轮作和小麦-水稻轮作13.9%、39.2%。不同轮作模式下,水稻籽粒产量随施氮量的增加而增加,稻季施氮240 kg·hm?2时,紫云英?水稻轮作下水稻籽粒产量显著高于休闲?水稻轮作和小麦?水稻轮作,小麦?水稻轮作籽粒产量虽略高于休闲?水稻轮作,但没有达到显著水平。本研究认为,选择紫云英还田配施氮肥240 kg·hm?2,既可以保证水稻氮肥利用率而获得高产,又能减少氮肥损失而带来的环境风险,是一种值得在当地大力推广的耕作制度。     

Abundance and community structure of sulfate reducing prokaryotes in a paddy soil of southern China under different fertilization regimes

Flooded rice paddy soils represent a typical anaerobic freshwater habitat of microorganisms. The abundance and community structure of sulfate reducing prokaryotes (SRP) were investigated in order to understand their response to different fertilization practices in rice paddy, including control without fertilizers (CT) and arrangements of different chemical fertilizers of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K): N, NP, NK and NPK. The abundance of total bacteria and sulfate reducing prokaryotes of the rice paddy in summer and in winter were quantified by real-time PCR assays based on the 16S rRNA gene and the dissimilatory (bi)sulfite reductase gene (dsrAB) β-subunit. No significant differences in the bacterial and SRP abundance were observed among different fertilization treatments in both winter and summer. The mean copy numbers of bacteria was 7.26 × 10⁹ copies g⁻¹ dry soil in winter and 1.27 × 10¹⁰ copies g⁻¹ dry soil in summer. The average dsrAB gene copy numbers of the SRP was 5.08 × 10⁸ copies g⁻¹ dry soil in winter and 5.92 × 10⁸ copies g⁻¹ dry soil in summer. The dsrAB gene clone libraries of the five fertilization treatments were constructed and their RFLP analysis yielded 22-25 restriction patterns, suggesting a high degree of dsrAB sequence diversity in different fertilization treatments. There was no significant change in the soil SRP community structure among the different fertilization regimes. More than half of the sequences were affiliated with novel branching clusters which were uncultured SRP. Clostridia and Deltaproteobacteria were also found with a high proportion in the clone libraries, while Desulfovibrionaceae was absent. High proportion of novel uncultured SRP implies that they may play important roles in paddy soils and deserve further studies.     

浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响

在农业可持续发展的背景下,稻田杂草防控需要兼顾生物多样性的保护。为了解浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响,运用群落生态学的方法,研究了多根紫萍覆盖(SP)、少根紫萍覆盖(LP)和不投放浮萍(CK)3种处理下稻田杂草发生量和群落多样性在水稻4个生育期(分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期)的动态变化,并对水稻产量进行分析。结果表明:SP和LP处理在前两生育期分别比CK显著降低杂草密度60.3%～75.8%和81.1%～90.4%,在整个水稻生育期能分别降低杂草鲜重生物量48.0%以上和81.3%以上,杂草群落中阔叶类杂草比例明显下降。不同处理下,稻田最主要杂草类别均是莎草科杂草;不同处理的杂草群落中重要杂草的种类和相对重要程度都有较大差异,SP和LP处理重要值较高的杂草均为莎草科的萤蔺和碎米莎草,CK处理重要值较高的杂草则为阔叶类的鸭舌草;在多数生育期,两种浮萍覆盖下的杂草群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数均与CK无显著差异。SP和LP处理水稻的每穗粒数和穗重均有不同程度显著提高, SP处理的水稻产量显著提高28.0%。综合上述分析,稻田投放初始覆盖面积70.0%的多根紫萍和少根紫萍都能在降低稻田杂草密度和生物量的同时维持杂草群落的多样性,且多根紫萍覆盖能促进水稻产量增长,对保护稻田生物多样性和促进农业可持续发展有重要意义。     

不同施肥处理稻田甲烷和氧化亚氮排放特征

采用静态箱－气相色谱法对长期不同施肥处理(NPKS、CK、NPK和NKM)的稻田CH₄和N₂O排放进行了观测。结果表明,稻田CH₄和N₂O排放季节变化规律明显不同,二者排放通量季节变化呈显著负相关(p<0.01)。与单施化肥和CK相比,施用有机肥显著促进CH₄排放,排放量最高的NPKS处理早晚稻田排放量分别是：526.68 kg/hm²和1072.92 kg/hm²。对于N₂O排放,早稻田各处理间差异不显著,NPK处理排放量最大,为1.48 kg/hm²;晚稻田各处理差异极显著(p<0.01),NPKS处理排放量最大,为1.40 kg/hm²。晚稻田CH₄排放通量和10 cm土层温度及土壤pH值相关极显著(p<0.01),并与二者存在显著的指数关系。没发现N₂O排放通量与温度及pH值间存在显著相关。稻田CH₄和N₂O排放受多种因素影响,但对全球变暖的贡献率CH₄远大于N₂O。NPKS处理的增温潜势最大,NPK处理的最小。