稻麦轮作体系农田养分循环与养分管理综述

从稻麦农田养分循环和养分管理2个方面对稻麦轮作进行了综述。结果表明:作物吸收养分是稻麦农田养分循环的重要方面,也是养分管理的基础。施肥后几天内和稻麦轮作间隙是养分流失的重要时期,降水对养分流失起到促进作用。大部分地区钾素投入不足成为影响稻麦产量的重要原因,而增加钾肥、绿肥或有机肥是补充钾素的重要措施。小麦对肥料的依赖程度大于水稻。环境养分也是农田养分中的重要组成部分,在施肥决策中应予以考虑。过量施肥将导致肥料利用率明显下降,适当减少当前习惯肥料用量在生产上是经济的,有机无机配施、绿肥、秸秆还田、基于作物养分吸收规律施肥等都是优化施肥结构的重要措施。在今后,应着重研究绿肥、秸秆还田、新型肥料、保护性耕作在稻麦轮作中的养分管理技术与应用。     

稻麦轮作模式下晚稻养分吸收和分配特点的研究

采用田间试验研究了嘉兴市南湖区稻麦轮作模式下不同施肥处理对晚稻养分吸收、分配的影响.结果表明,氮肥是限制稻麦轮作模式下晚稻产量的主要因素.施肥能促进植株对氮、磷、钾的吸收,氮、磷主要存在于子粒中,而86.51％～91.69％的钾被秸秆吸收.施肥会降低子粒中氮的分配率,磷、钾则有所提高.氮、磷、钾肥配施处理中氮肥、钾肥当季利用率分别为52.3％、51.7％,而磷肥仅为6.2％,每百公斤子粒消耗的氮肥为1.67～2.31 kg,磷肥为0.39～0.48 kg,钾肥为1.58～2.19 kg.     

长江下游典型稻麦轮作农田作物生产的限制养分分析

[目的]通过分析氮、磷、钾不同养分限投对稻麦产量和养分吸收的影响,明确土壤养分的持续供应能力,为长江下游稻麦轮作农田精确施肥策略的制定提供参考.[方法]选择当地主推稻麦品种,以常规施肥模式为对照,设置不施氮肥、不施磷肥、不施钾肥和氮磷钾肥均不施4种周年养分限投模式,开展多年定位试验,研究稻麦轮作农田作物生产的限制养分....     

稻麦轮作体系下氮素的优化管理

稻谷和小麦是中国主要的粮食作物,对于中国这个农业大国来说,提高粮食产量迫在眉睫。而氮素为作物重要的营养元素之一,优化管理氮素,对提高作物的产量和质量起着非常重要的作用。人们通过大量种植经验和试验研究得出,可以采用以下5种可行的技术措施有效优化氮素,即确定氮肥施用量、氮肥深施、秸秆还田,平衡施肥和配施有机肥。而在实际生产中,因地制宜,将5种技术措施合理综合使用,将能够收获高产优质的稻谷和小麦。     

减量施肥模式对稻麦轮作体系作物产量和养分利用效率的影响

为实现化肥高效施用和零增长目标,采用稻麦轮作两季作物大田试验,探讨不同减量施肥模式对轮作体系周年产量及养分利用效率的影响。试验设置不施肥(CK)、常规化肥(CF)以及等养分条件下有机肥与化肥配施(LF1)、有机肥与化肥配施基础上减20%化肥N增施氮肥增效剂(LF2)、有机肥与化肥配施基础上减20%化肥P增施磷素活化剂(LF3)以及有机肥与化肥配施基础上减20%化肥N+减20%化肥P增施氮肥增效剂+磷素活化剂(LF4),共6个处理。结果表明：与常规化肥(CF)相比,LF2处理的稻麦周年产量显著提高了7.6%,LF4处理的稻麦周年产量显著降低了6.2%,LF1和LF3处理对稻麦周年产量影响不显著;LF2处理能够显著增加周年氮、磷、钾素的偏生产力以及氮、磷素的吸收效率,LF4处理显著提高了周年氮、磷素的偏生产力和氮素的吸收效率同时也显著减低了钾素的偏生产力,LF1处理仅显著提高了周年氮素的利用效率,而LF3处理对周年氮、磷、钾素的养分利用效率各指标均无显著影响。综合结果表明,有机肥与化肥配施基础上减少20%化肥N增施氮肥增效剂(LF2)模式有利于协调作物养分吸收和提高产量,可作为长江中下游相似生态区域稻麦轮作种植减肥增效的优选模式。     

稻麦轮作农田氮素流失及控制对策研究

通过2年的田间定位监测和采样分析,研究上海稻麦轮作农田氮素流失特征及对水环境的影响。结果表明,施肥对稻季地表排水、麦季径流和渗漏水中氮素流失影响显著。在粮食生产过程中过量施肥和不合理的水肥管理是土壤氮素流失的主要原因。适当减少氮肥用量,可减少农田氮素流失,且对产量影响不大。因此,改进传统的施肥模式,加快制定农业非点源污染的相关法律法规,对控制农田氮化肥流失污染和提高农业经济效益,具有十分重要的意义。     

稻麦两熟农田径流养分循环利用模式的能值分析与生态补偿标准测算

为探讨稻麦两熟农田径流养分循环利用模式的运作可持续性和生态补偿标准,应用生产-生态系统能值测算方法,综合分析其环境安全性和运作持续性;结合生产运营实践,深入分析了基于生命周期过程的物能投入与输出,提出生态补偿依据;并基于能值收益差异估算出其持续运行的生态补偿标准。结果表明,与传统模式相比,径流养分循环模式的环境负载率降低39.62%,而能值可持续发展指数和环境安全性指数分别提高64.89%和36.73%。径流养分循环模式的生物辅助能投入增加42.16%,而污染产能降低了70.09%。养分循环模式的氮磷养分环境排放量分别降低34.85%和30.43%。同时,循环模式的净能值收益比传统模式低2.15×10¹⁶ Sej·hm^-2·a^-1。研究表明,径流养分循环模式提高了环境安全性但降低了经济效益,其生态补偿标准应不低于4 153.78元·hm^-2·a^-1。     

化肥减量配施微生物肥对稻麦轮作养分吸收、周年产量和土壤养分的影响

为实现化肥减量、保障作物产量,开展稻麦轮作肥效试验,研究化肥减量配施微生物肥对稻麦氮磷钾元素吸收量、产量和土壤养分的影响。试验设2个减少化肥处理,分别为减肥10%和减肥20%;3个微生物肥添加量处理,微生物肥添加量分别为1 200、1 500、1 800 kg·hm^-2,以及空白处理和常规施肥对照,共计8个处理。结果表明,化肥减量10%同时配施微生物肥1 500 kg·hm^-2可以显著提高稻麦氮磷钾的吸收量,显著增加稻麦的周年产量。此外,按此模式施用,还可以提高稻麦收获后土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量,因此,按该施肥模式施用对稻麦轮作体系中耕地地力保育和产量提升,减少化肥污染具有积极意义,可推广应用。     

稻麦轮作农田有机无机肥配施下磷平衡研究

为探究太湖流域稻麦轮作农田有机无机肥不同配施方式下的磷平衡，通过控氮控磷（4 a）和控氮不控磷（24 a）两种配施方式的田间定位试验，分析稻麦产量及磷吸收量、土壤磷含量、径流磷损失以及磷平衡。控氮控磷试验设有 6 个处理：不施磷肥（CK），单施化肥（CF），有机无机肥配施中包括商品肥 OM、猪粪 PM、鸡粪 CM 及牛粪 DM（均为有机肥等氮磷钾替代 30% 化学磷肥）；控氮不控磷试验设有3个处理：不施磷肥（CK）、单施化肥（CF）、猪粪有机无机肥配施（PM），配施方式为有机肥仅等氮替代稻季40%和麦季50%化学氮肥。结果表明：相较CF处理，控氮控磷配施方式各处理稻麦周年磷素略有盈余，径流磷损失量无显著性差异，CF、OM、PM、CM、DM磷平衡（以P计）分别为-0.76、2.29、4.58、4.40、8.54 kg·hm^-2，径流磷损失量为0.08~0.15 kg·hm^-2；控氮不控磷配施方式PM稻麦周年磷平衡及径流磷损失量显著提高3.41倍和50.4倍，CF和PM磷盈余量分别为26.7、118 kg·hm^-2，径流磷损失量分别为0.10、5.14 kg·hm^-2。相较控氮控磷，控氮不控磷配施的磷盈余及径流磷损失量均大幅增加。综上表明，有机无机肥总投入量过高会导致土壤磷大量盈余，极大增加磷损失的环境风险。因此，施用有机肥的同时应考虑控制氮磷施入量，有机肥部分替代化肥养分等量控制是可行的有机无机肥配施方式。     

控释氮肥在稻麦轮作体系上应用的研究进展

化肥作为重要的农业生产资料,对粮食增产的贡献率在40%以上,但长期使用所带来的资源浪费和面源污染等问题同样亟待23解决。控释肥料能控制养分在土壤中的释放,让养分供应与作物各生育期对养分的吸收相同步,对化肥减施增效、提高作物产量和促进农业可持续发展具有重大的战略意义。稻麦轮作是我国一种重要的粮食作物种植制度,控释肥在稻麦轮作体系上的应用能够在保障粮食增产稳产的基础上,提高氮肥利用率、减少面源污染。本文从控释氮肥的研究进展、控释氮肥对稻麦轮作系统的影响因素以及影响控释氮肥肥效的因素等方面,为小麦、水稻专用控释肥的开发,以及控释氮肥在稻麦轮作系统中的生产应用及推广提供理论依据。     

长期不同施肥方式对稻麦轮作田杂草群落的影响

【目的】明确在稻麦轮作条件下,肥料管理对太湖地区稻麦轮作田杂草群落的影响特征和方式。【方法】在水稻收获后,对长期不同肥料处理小区,具体包括不施肥（CK）,仅施氮肥（N）,施氮钾肥（NK）,施磷钾肥（PK）,施氮磷肥（NP）和均衡施肥（NPK）,进行杂草群落调查。分析杂草密度、多样性指数Shannon-H’,均匀度指数Pielou-EJ和丰富度指数Margalef-DMG,并进行主成分和回归分析。【结果】杂草总密度的排列次序为NP＞CK＞N＞NK＞NPK,稻槎菜,牛繁缕,菵草和大巢菜是主要农田杂草。氮磷养分亏缺提高了杂草多样性,Shannon-H’指数排序为CK＞NK＞PK＞N＞NP＞NPK。主成分1、2的特征值分别为0.498和0.235,稻槎菜,野老鹳草,异型莎草和菵草与主成分1夹角较小,能更多地解释主成分1。对提取的主成分1、2值与土壤有效态氮磷钾回归分析,其中有效氮、磷与主成分1值回归决定系数分别为0.85、0.86（P＜0.05）,主成分2值与土壤养分因子无显著相关性。【结论】太湖地区稻麦轮作条件下,土壤养分的盈亏决定了田面杂草密度和优势种群,氮磷亏缺导致杂草群落多样性高于氮磷钾均衡施肥,且土壤氮含量对杂草群落的影响最显著。     

Fate of Nitrogen from Organic and Inorganic Sources in Rice-Wheat Rotation Cropping System

The lower availability of N is one of the most important limiting factors impeding crop yield enhancement among the various factors that affect crop yield under the multiple-cropping agroecosystem in China.In this study,the recovery of a single application of 15N-labeled fertilizer or residues in rice-wheat cropping system was determined,in order to provide theoretical foundation for the nitrogen management in sustainable agricultural production.A continuous trace experiment was conducted for 15N microplots by using randomized block design with four treatments and four replications（T1 = 15N-labeled fertilizer with crop residue incorporation,T2 = 15N-labeled residues,T3 = 14N fertilizer to generate unlabeled crop residue,and T4 = 15Nlabeled fertilizer without crop residue incorporation）.Our results showed that,on average,17.17 and 12.01% of crop N was derived from N fertilizer and 15N-labeled residues,respectively during the first growing season,suggesting that approximately 82.83 or 87.99% of crop N was derived directly from soil N pool.There was a larger difference in the 15N recovery pattern in crop when N was applied as fertilizer or residues,i.e.,most of crop N derived from N fertilizer was absorbed in the first growing season（92.04%）,and the relevant value was 38.03% when 15N-labeled residues were applied.This implied that most of N fertilizer was recovered in the present cropping season,while a longer residue effect will be found for 15N-labeled residues.Thus,the average recovery of N fertilizer and N residue in the soil after the first growing season was 33.46 and 85.64%,respectively.The recovery of applied N in soil when N was applied as residues was significantly higher than that when N was applied as fertilizer.There was a larger difference in the total 15N recovery in plant and soil when N was applied as fertilizer or residues.By the end of the fifth or sixth cropping season,the total 15N recovery in plant and soil when N was applied as fertilizer or residues were estimated at 64.38 and 79.11%,respectively.On the contrary,there was little difference between the practices of residue incorporation and residue removal following the N fertilizer application.N fertilizer appeared to be more readily available to crops than residue-N,and residue-N replenished soil N pool,especially N in soil organic matter,much more than N fertilizer after six growing seasons.Therefore,residue-N is a better source for sustaining N content of soil organic matter.Thus,one possible management practice is to use both organic and inorganic N sources simultaneously to improve the use efficiency of N while protecting the sustainability of soil.     

稻-麦轮作体系中有机氮与无机氮的去向研究

【目的】在中国多熟制农作生态系统条件下,农田中氮素的低有效度是阻碍作物高产和导致环境问题的重要因素。本项研究旨在跟踪稻麦轮作体系中化学氮肥与有机作物残茬(专指作物地上部秸秆)的氮素去向,为农田氮素的可持续管理提供理论依据。【方法】采用随机区组设计的田间多重复小区内设置15N同位素示踪微区的连续跟踪试验的方法。【结果】在施用化学氮肥的基础上无论作物残茬是取出还是还田,肥料对作物吸氮的贡献率为17.17%(16.55%—17.79%),而施用作物残茬的相应值为12.01%,即作物吸氮有82.83%或87.99%来源于土壤氮库。化学氮肥和作物残茬的作物氮素回收显示截然不同的模式:作物对化肥氮的回收呈现一次性特征,即施肥后第1季的氮回收量占到总回收氮量的92.04%,与之相应单施作物残茬区的第1季作物15N回收率为总回收率的38.03%。表明化肥氮绝大部分在第1季为作物回收,作物残茬氮则有较长的后效;第1季结束时,化学氮肥区和作物残茬区的土壤15N残留率分别为33.46%(两种残茬管理方式的平均值)和85.64%。残茬氮的土壤残留远远高于化肥氮的残留率;在第6季(化学氮肥区)或第5季(作物残茬区)结束时,化肥区与残茬区的作物+土壤的总15N回收率有显著差异(分别为64.38%和79.11%),而在施用化学氮肥的基础上加入或不加作物残茬对肥料氮的作物+土壤回收率则影响很小。【结论】化学肥料氮与作物残茬氮相比,前者对作物吸氮而言更为快速有效。而与之相反,作物残茬氮则对提高土壤供氮能力有更多贡献,因为作物残茬氮进入土壤有机质库的量高于化肥氮。为此,在农业生产中应实行化学氮肥与有机氮源的合理配合使用。     

A Field Study on Effects of Nitrogen Fertilization Modes on Nutrient Uptake,Crop Yield and Soil Biological Properties in Rice-Wheat Rotation System

Rational application of nitrogen (N) fertilizers is an important measure to raise N fertilizer recovery rate and reduce N loss.A two-year field experiment of rice-wheat rotation was employed to study the effects of N fertilization modes including a N fertilizer reduction and an organic manure replacement on crop yield,nutrient uptake,soil enzyme activity,and number of microbes as well as diversity of microbes.The result showed that 20％ reduction of traditional N fertilizer dose of local farmers did not significantly change crop yield,N uptake,soil enzyme activity,and the number of microbes (bacteria,actinomycetes,and fungi).On the basis of 20％ reduction of N fertilizer,50％ replacement of N fertilizer by organic manure increased the activity of sucrose,protease,urease,and phosphatase by 46-62,27-89,33-46,and 35-74％,respectively,and the number of microbes,i.e.,bacteria,actinomycetes,and fungi by 36-150,11-153,and 43-56％,respectively.Further,organic fertilizer replacement had a Shannon's diversity index (H) of 2.18,which was higher than that of other modes of single N fertilizer application.The results suggested that reducing N fertilizer by 20％ and applying organic manure in the experimental areas could effectively lower the production costs and significantly improve soil fertility and biological properties.     

南方稻麦轮作系统下小麦根系的三维分形特征

【目的】根构型直接影响作物的水肥吸收,而定量根构型的相关指标多局限于二维分析,缺乏有效的3D分析指标。论文探讨计算分析根构型3D特征的指标与操作方法,用于定量稻麦轮作制不同耕作方式对小麦根构型的影响。【方法】使用自制的根构型数字化仪,测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据,获得根系构型的空间坐标。然后运用Matlab编程实现小麦根构型拓扑数据的虚拟重构,令虚拟根系再现实体根系的空间拓扑。结合分形理论与软件的计算分析功能对虚拟根构型进行分形维计算,分别获取3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度和单株总根长5个特征指标,以此表达小麦根构型在不同年度、不同耕作方式处理下的时空动态。同时建立不同年度及耕作处理下单株总根长动态与根构型3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度间的相关关系。【结果】研究发现随着作物生长期的变化,不同年份及不同耕作处理下的小麦根构型指标都表现出稳定增长的趋势。不同之处在于2010—2011年度的小麦根构型指标平稳增长,而2011—2012年度的根系生长速率变化较为剧烈。对比两个年度间的小麦根构型指标发现,免耕和旋耕两种耕作方式对小麦根构型的影响效果相反,在2010—2011年度,旋耕处理方式下的根系指标优于免耕处理方式,而在2011—2012年度,免耕处理方式下的根构型指标表现更优。对于作物生长前期(0—98 d)而言,年度变化引起的根构型指标差异显著大于耕作处理引起的差异,在作物生长后期(98—112 d),年度变化和耕作处理方式对小麦根构型指标的影响较为相近。对比小麦根构型的3D分形维指标和平面分形维指标发现,3D分形维明显区别于平面分形维,这表明根系的三维分形是根构型的必要分析指标。在不同的年度与耕作措施下,单株小麦的总根长与3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D分形丰度都满足指数模型,且显著相关,说明年度因素和耕作措施仅是影响模型的常量参数项。【结论】由计算机软硬件结合分形理论构建的田间小麦根构型的可视化和定量化分析手段是实现小麦根构型精确分析的保证,该分析过程真实再现了田间小麦根构型的时空动态。3D分形指标可以准确定量作物根构型真实的时空动态,在进行根系生长策略的选择及根土关系优化时需要考虑到田间作物根系的实际生长条件和耕作制度。     

优化施肥对稻-麦轮作系统氮肥利用与氮素平衡的影响

采用田间试验,研究成都平原水稻-小麦轮作下常规施肥和优化施肥对系统生产力、氮素利用及氮素平衡的影响.结果表明:优化施肥显著提高小麦、水稻产量和系统生产力,分别比常规施肥提高15.04％、20.35％和18.37％;优化施肥促进作物籽粒对氮素吸收利用,提高肥料利用率,优化施肥处理小麦氮肥利用率为28.19％,水稻为48.89％,分别比常规施肥提高11.29％和9.06％;水稻小麦轮作下,常规施肥和优化施肥处理土壤氮素盈余量分别为82.89和95.34 kg/hm2,无肥处理亏缺量为-89.04 kg/hm2;氮素损失是土壤-植物体系中氮肥去向的主要形式,优化施肥显著降低小麦季氮素损失.     

杉木人工林地力和养分循环研究进展

概述了近十年来我国杉木人工林有关地力和生产力下降问题的报导;杉木人工林生态系统中营养元素的积累、分配和循环,以及林下植被对地力的影响,从人工林生态系统功能和栽培措施等角度讨论了杉木人工林地力衰退的原因及克服的途径。     

大气CO2浓度升高和氮肥管理对稻麦轮作系统土壤线虫群落组成的影响

 【目的】揭示大气CO2浓度升高和氮肥管理对地下生态系统的影响。【方法】采用中国稻麦轮作FACE（Free-Air CO2 Enrichment）系统平台,开展了大气CO2浓度升高和氮肥管理对土壤线虫群落组成影响的研究。【结果】在稻麦轮作系统共观察到线虫35属,15个功能团。拟丽突属、真头叶属、丝尾属和潜根属为优势属,其中丝尾属和真头叶属对CO2浓度升高和氮肥管理反应敏感。在CO2浓度升高条件下土壤线虫总数、功能团Fu2和Om4的线虫多度均显著增加,其中Fu2多度在CO2和氮肥的交互影响下变化明显。【结论】CO2浓度升高和氮肥管理改变了土壤腐屑食物网的结构和有机质的分解途径。高氮条件下,CO2浓度升高降低了线虫的通路指数（CI）,细菌为主的分解通道在小麦季的FACE（HN）处理中占优势。不同施氮水平对线虫结构指数（SI）产生显著影响,低氮条件下较高的SI值表明土壤环境受到的扰动较小,食物网处于结构化状态。