长江中游地区水旱复种轮作模式资源利用率比较研究

为了实现农田资源高效利用,维护农业生态良性循环,优化长江中游地区传统种植模式,本研究于2013年10月—2015年11月,以冬闲连作为对照,分析比较了不同水旱复种轮作模式(冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻、马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻、蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻、绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻、油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻)的光、温、水、土资源利用效率。结果表明:水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬闲连作处理高,周年光能利用率两年间分别高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%,其中均以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最高。水旱复种轮作模式的年有效积温利用率均高于冬闲连作模式,两年间分别高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%,以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最佳。两年间水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬闲连作处理高,其中周年水分利用率分别高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%,以"马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻"轮作模式的晚季和周年水分利用率最高,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"模式的冬季水分利用率最高。两年间土地利用率均以"绿肥-早稻-晚稻"复种模式最高,平均利用率达96.11%,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式的土地利用率表现最好。因此,各水旱复种轮作模式的周年光能利用率、年有效积温利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬闲对照,其中以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"和"绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻"轮作模式表现较好,适宜在长江中游地区推广应用。     

稻田复种应用经济绿肥效应研究

试验研究确定了适宜亚热带稻田种植的蚕豆、豌豆、大豆、豇豆和小黑麦等主要经济绿肥作物及其利用方式 ,配置实施了蚕豆 早稻 晚稻、豌豆 早稻 晚稻、油菜 大豆 晚稻、油菜 豇豆 晚稻、小黑麦 早稻 晚稻等 5种稻田高效复种模式 ,并分析了其经济与生态效益     

稻田绿肥轮作提高土壤养分增加有机碳库

综合评价中国南方不同稻田绿肥轮作模式,筛选与优化绿色高效的稻田多熟种植系统,有利于南方双季稻区农业可持续发展。通过田间试验,研究不同绿肥轮作模式(A冬闲-稻-稻→冬闲-稻-稻(对照)、B紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻、C油菜/花生-稻→马铃薯/玉米+大豆-稻、D马铃薯/玉米+大豆-稻→蔬菜/花生+玉米-稻、E蔬菜/花生+玉米-稻→紫云英-稻-稻)对土壤养分中pH值、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾及总有机碳库、活性有机碳、碳库管理指数的影响。结果表明:绿肥轮作各处理的土壤有机质、碱解氮和速效钾均显著高于对照处理(P0.05),增加幅度分别为8.73%~15.59%、11.79%~19.64%和5.80%~37.19%。绿肥轮作处理B、C的总有机碳质量分数与对照相比有显著(P0.05)增加,分别增加了15.59%、11.19%。与对照相比,绿肥轮作B、C、D、E均可以显著(P0.05)提升土壤活性有机碳质量分数,提高幅度分别为29.03%、19.96%、16.67%和21.75%。与冬闲对照处理相比,绿肥轮作系统中处理B的土壤碳库指数显著(P0.05)增加了15.70%。相比冬闲对照处理,绿肥轮作处理B、C、D、E的土壤碳库管理指数分别显著(P0.05)增加了32.07、21.32、17.91和23.74,其中紫云英-稻-稻→油菜/花生-稻种植模式达到最大。土壤有机质与全氮、有效磷、总有机碳、活性有机碳、碳库管理指数存在极显著(P0.01)的相关性,土壤全氮、碱解氮、有效磷均与碳库管理指数存在显著的相关性(P0.05)。此外,总有机碳与活性有机碳和碳库管理指数存在极显著的相关性(P0.01)。可见在当地土壤肥力条件下,绿肥轮作尤其是紫云英-稻-稻-油菜/花生-稻能提高土壤有机碳质量分数和土壤碳库管理指数,有利于改善土壤质量,提高土壤肥力,为建立农田可持续的土壤管理和土地利用提供科学依据和参考价值。     

长期复种绿肥下光合碳在水稻-土壤系统中的分配与稳定

冬季复种绿肥是我国南方稻区传统的培肥增产模式,探究长期冬种绿肥下光合碳在水稻-土壤系统中的分配规律,对深入解析稻田土壤碳循环、充分发挥绿肥的生态功能具有重要意义。基于稻-稻-绿肥复种长期定位试验（38年）,针对稻-稻-紫云英、稻-稻-油菜和稻-稻-休闲三种处理,采用13C-CO2脉冲标记技术,研究长期冬季复种绿肥下光合碳在早稻季分蘖期水稻-土壤系统中的分配特征。结果表明,与冬季休闲处理相比,复种紫云英和油菜处理使早稻地上部13C-光合碳积累量每穴分别增加19.9 mg和80.6 mg;复种紫云英处理使早稻地下部13C-光合碳积累量每穴降低2.7 mg,而复种油菜处理对早稻地下部13C-光合碳积累量无显著影响。同时,冬季复种紫云英和油菜减少了早稻13C-光合碳向土壤的分配,积累量每穴分别降低7.6 mg和7.8 mg;复种紫云英处理对水稻13C-光合碳在土壤颗粒有机碳（POC）和矿物结合态有机碳的分配比例无显著影响,复种油菜处理促进了水稻13C-光合碳向土壤POC中的分配,使13C-POC的占比增加35.3%。综上,长期复种绿肥促进了水稻分蘖期光合碳在水稻-土壤系统中的积累,与冬季休闲处理相比,冬季复种绿肥使光合碳在水稻-土壤系统中积累量增加3.7%~28.0%;增加了光合碳向水稻地上部的分配,减少了其向水稻地下部及土壤中的分配比例;且复种油菜处理减弱了土壤中水稻光合碳的稳定性;从增加有机碳总量和光合碳稳定性的角度可知,复种紫云英是相对较好的一种冬季复种绿肥模式。     

长江中游稻田种植模式对土壤有机碳及碳库管理指数的影响

为探讨稻田种植模式对土壤有机碳库的影响,优化种植制度,以长江中游地区种植面积较广的紫云英-早稻-晚稻种植模式(CRR)为对照,设置油菜-早稻-晚稻(RRR)、马铃薯-早稻-晚稻(PRR)、紫云英-早稻-甘薯||晚大豆(CRI)、油菜-早稻-甘薯||晚大豆(RRI)5种种植模式,通过测定土壤有机碳、活性有机碳及其组分的含量和作物产量,分析其对土壤有机碳、活性有机碳及其组分、碳库管理指数及经济效益的影响。结果表明:晚稻收获后,与CRR处理相比, CRI、RRI、RRR处理的土壤有机碳含量提高12.06%～21.01%(P0.05), CRI、RRI、PRR处理的活性有机碳和微生物量碳含量比对照处理分别提高16.80%～20.45%和38.24%～50.00%(P0.05),各处理的可溶性有机碳含量提高3.13%～15.64%(P0.05),CRI、RRI处理能显著促进土壤总有机碳和微生物量碳含量的积累,PRR处理则有利于土壤活性有机碳含量的积累。PRR处理提高了土壤碳库活度和碳库活度指数, RRI、CRI处理提高了土壤碳库指数,且CRI、RRI、PRR处理的土壤碳库管理指数均显著高于对照17.30%～33.49%(P0.05)。与对照相比, PRR、CRI处理的经济效益分别提高12.05%和9.86%(P0.05)。作物产量与微生物量碳存在极显著正相关关系(P0.01),土壤碳库管理指数与活性有机碳相关系数最高,呈极显著正相关(P0.01)。综上所述,与对照相比,各种植模式均有利于增加作物产量并可引起土壤有机碳及其组分的变化,其中紫云英-早稻-甘薯||晚大豆和马铃薯-早稻-晚稻模式的综合效果较好,可以在长江中游地区推广应用。     

减量施氮与间作大豆对蔗田碳平衡特征的影响

为了研究氮肥投入及豆科作物间作对蔗田碳汇的影响,通过2年(2012—2013年)的大田试验,采用投入产出平衡法(即将作物生育期内的碳投入与碳产出进行量化分析),探讨2个蔗田施氮水平[300 kg·hm?2(减量施氮)和525 kg·hm?2(常规施氮)]和4种种植模式(甘蔗单作、大豆单作、甘蔗||大豆1行︰1行间作及甘蔗||大豆1行︰2行间作)下蔗田生态系统碳的输入和输出特征。结果表明,两种施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输入量均显著高于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式。2012年减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式碳输出量显著低于甘蔗单作和甘蔗||大豆1︰1间作模式,2013年差异不显著;甘蔗收获后,减量施氮处理甘蔗||大豆两种间作模式土壤碳截存量均显著高于甘蔗单作。甘蔗||大豆间作生态系统的碳收支与平衡分析表明,减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式净碳固定量2012年为2 956.35 kg·hm?2,2013年为872.59 kg·hm?2。减量施氮处理甘蔗||大豆1︰2间作模式下农田固碳潜力大于其他处理,从农业可持续发展角度考虑,该模式具有一定的生态合理性。     

稻田冬种绿肥对水稻产量和土壤肥力的影响

为探讨冬季种植绿肥作物改良土壤的生态作用, 以冬闲连作为对照, 通过连续8年的定位试验研究了冬种绿肥(紫云英、油菜和黑麦草)收获后翻压还田对后作水稻产量及土壤肥力的影响。结果表明: 连续8年冬种绿肥期间, 冬种绿肥各处理的水稻平均产量均高于冬闲对照, 但不同处理增产效果有所不同, 其中紫云英 早稻 晚稻处理增产效果最明显, 为10.48%, 其次是油菜 早稻 晚稻处理(7.31%), 黑麦草 早稻 晚稻处理的增产效果较差, 仅为5.76%。紫云英 早稻 晚稻处理的土壤pH和碱解氮含量最高, 与其他处理相比, pH增加0.58%~1.37%, 碱解氮增加6.59%~35.35%。黑麦草 早稻 晚稻处理的土壤有机质、有效磷、速效钾含量和C/N在各处理中最高, 分别较其他处理高2.99%~4.98%、19.25%~31.05%、16.97%~22.15%和0.97%~6.61%。相关性分析结果表明, 水稻产量与每穗颖花数、结实率、千粒重及土壤碱解氮、有效磷极显著相关(P<0.01), 与每穗粒数、有机质、速效钾显著相关(P<0.05), 而与穗长、有效穗数及土壤pH和C/N相关不显著; 水稻产量各构成要素与土壤养分之间的关系极为密切。综合来看, 稻田冬种绿肥有利于增加水稻产量和改善土壤肥力。     

稻田复种轮作休耕对土壤团聚体分布及稳定性的影响

稻田土壤团聚体的比例结构及稳定性状况,对水稻健康可持续发展具有重要影响。2 0 1 2—2 0 1 7年进行冬季不同复种轮作休耕长期定位试验,设置冬闲双季稻、冬种紫云英、油菜、大蒜和轮作双季稻5个处理,利用湿筛法对稻田土壤粒径1~2mm、0.5~1mm、0.25~0.5mm和0.25mm土壤团聚体的百分含量、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分型维数(D)进行测定计算。结果表明,在0~50cm土层中,早、晚稻收获后土壤以0.5mm粒级的微小团聚体为主,各处理累积含量分别为78.1%~84.8%和85.6%~91.1%,而0.5 mm较大的团聚累积含量分别为13.1%~21.9%和8.9%~14.4%;同时显著增加了早、晚稻土壤性大团聚体(0.25mm)的百分含量,并相应地减少了微团聚体百分含量,早稻较晚稻表现更为突出;早、晚稻田土壤水稳定性团聚体D指标值的影响不显著,而MWD、GMD达到显著性差异(P0.05)。由此可见,稻田复种轮作及秸秆双重还田,有利于早晚稻田减少微小团聚体而形成大团聚体,早稻季相比晚稻更为显著,能显著增加早、晚稻田土壤团聚体的稳定性(P0.05),提高早、晚稻产量,这对南方稻田可持续发展具有重要意义。     

高温伏旱区旱地农作系统水分供需平衡特征与生态适应性研究

天然降水是高温伏旱区旱地农作系统的主要水资源.根据调查资料和田间实验结果,以高温伏早代表区域奉节、万州、沙坪坝为研究区,计算出重庆几种主要种植模式(小麦-玉米-甘薯、胡豆-玉米-甘薯、小麦-玉米-大豆、马铃薯-玉米-甘薯、胡豆-玉米-大豆、油菜-玉米-甘薯)的需水量.系统地分析在坡度0°、5°、10°、15°、20°、25°耕地上,不同降雨年型中,主要种植模式水分供需平衡与错位特征,并利用水分生态适应性数学模型进行评价.研究表明:奉节3种降雨年型主要是由各年5-9月的实际降雨量决定的,万州3种降雨年型各月降雨量的差异主要体现在7-9月,沙坪坝3种降雨年型的年降雨量差异的最明显月份为7月.3个研究区和北碚实验区的平均年参考作物蒸散量的大小顺序是奉节＞北碚＞万州＞沙坪坝.就相同的复作模式而言,不同研究区作物需水量的大小顺序为:奉节＞万州＞沙坪坝;同一研究区不同复作模式需水量大小顺序为:油菜-玉米-甘薯＞胡豆-玉米-大豆＞马铃薯-玉米-甘薯＞小麦-玉米-大豆＞胡豆-玉米-甘薯＞小麦-玉米-甘薯.在平整的耕地上,奉节只有丰发水年适宜在坡度较小的耕地上种植小麦-玉米-甘薯、胡豆-玉米-甘薯和小麦-玉米-大豆.万州丰水年可以在平整的土地上种植各种复作模式,平水年适宜种植小麦-玉米-甘薯.沙坪坝平水年适宜种植小麦-玉米-甘薯、胡豆-玉米-甘薯和小麦-玉米-大豆.通过积极调整种植结构,调节播种时间,采用保护性耕作,抗旱品种培育与生物抗旱技术,大力修建蓄水工程,发展设施农业等措施改善水资源利用状况,提高旱作农业的可持续发展能力.     

基于冬种不同作物的水旱轮作模式对水稻产量及稻田CH_4、N_2O排放的影响

为探究冬种不同作物、水旱轮作措施对稻田丰产及温室气体减排的影响,本研究设置5种种植模式,即紫云英-早稻-晚稻(CRR)、紫云英-早稻-甘薯‖晚大豆(CRI)、油菜-早稻-晚稻(RRR)、油菜-早稻-甘薯‖晚大豆(RRI)、马铃薯-早稻-晚稻(PRR),采用静态暗箱-气相色谱法测定稻田CH_4、N_2O的全年排放通量,研究基于冬季不同作物的不同水旱轮作模式对水稻产量、全球增温潜势(GWP)及温室气体排放强度(GHGI)的影响。结果表明,冬种不同作物均能提高早稻的产量,但对晚稻产量基本无影响,其中紫云英对早稻产量增效最好,CRI处理分别较其他处理高1.73%、12.08%、7.48%、10.95%;水旱轮作处理较双季稻处理可以获得更高的产量,RRI处理晚稻产量较其他4个处理分别高22.54%、5.37%、29.83%、27.24%。冬种不同作物对CH_4、N_2O排放无显著影响(P>0.05),水旱轮作显著增加了N_2O排放,显著降低了CH_4排放(P<0.05)。5种种植模式中,RRI处理的GWP最低,且显著低于CRR、RRR、PRR处理(P<0.05),分别低25.54%、29.76%、20.78%。RRI处理的GHGI最低,较其他处理分别显著低32.51%、18.18%、30.77%、20.59%(P<0.05)。综上,RRI处理在增加作物产量、减少稻田温室气体排放方面表现最好。本研究结果为长江中游双季稻区稻田丰产及温室气体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。     

南方双季稻区不同复种方式对稻田综合温室效应的影响

为明确南方双季稻区不同复种方式对稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响,试验设置油菜-一季中稻(R-MR)、冬季绿肥(紫云英)-早稻-晚稻(GM-ER-LR)、冬闲-早稻-晚稻(WF-ER-LR)3个处理,采用静态暗箱-气相色谱法监测周年温室气体排放,探明不同复种方式对周年作物产量、稻田全球增温潜势(GWP)、籽粒能量产出(GEY)和全球增温潜势强度(GWPI)的影响。结果表明,与R-MR相比,GM-ER-LR和WF-ER-LR显著增加了CH₄累积排放量(分别提高1.27倍和1.18倍),显著降低了N₂O累积排放总量(分别降低34.1%和49.4%),GM-ER-LR和WF-ER-LR的CH₄和N₂O累积排放量无显著差异。与R-MR相比,GM-ER-LR和 WF-ER-LR显著提高了周年GEY(分别提高28.6%和27.0%)。在100年时间尺度上,GM-ER-LR和WF-ER-LR的稻田GWP分别是R-MR的1.27倍和1.18倍,GWPI分别较R-MR提高100%和50%。因此,GM-ER-LR和WF-ER-LR有利于提高作物产量,但会增加稻田综合温室效应和温室气体排放强度。鉴于双季稻区中稻面积有增大的趋势,综合环境效益和经济效益,油菜-一季中稻减排增效效果更好。     

冬季作物-双季稻轮作种植模式氮、磷、钾养分循环与产量可持续性特征

研究分析农业生态系统NPK养分循环和产量的可持续性,对实现养分资源优化管理和农业可持续发展具有重要意义。基于长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析了2004—2017年冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、紫云英-双季稻、黑麦草-双季稻、油菜-双季稻等轮作种植模式早、晚稻产量的可持续性与稳定性;采用投入产出法（Input-Output Analysis）分析不同轮作种植模式NPK养分循环与平衡状况。结果表明：1）黑麦草-双季稻模式早稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.09和0.81,说明稻田冬种黑麦草有利于促进早稻产量稳定性和可持续性的提高;油菜-双季稻模式晚稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.07和0.82,说明稻田冬种油菜有益于晚稻产量稳定性和可持续性的提高;2）长期冬季作物-双季稻轮作种植未影响水稻产量和糙米NPK养分含量（P>0.05）;3）在稻田轮作种植周年内目前的NPK投入水平下,黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、马铃薯-双季稻等模式均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为375.70 kg（K）·hm^-2、279.98 kg（K）·hm^-2、363.71 kg（K）·hm^-2、93.74 kg（K）·hm^-2;黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻等模式均在冬季作物种植季存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为240.07 kg（K）·hm^-2、89.57 kg（K）·hm^-2、140.08 kg（K）·hm^-2,但马铃薯-双季稻模式在马铃薯种植季K盈余为255.21 kg（K）·hm^-2;同时黑麦草-双季稻模式和紫云英-双季稻模式均存在冬季作物种植季存在N亏缺,N亏缺量分别为59.47 kg（N）·hm^-2和89.17 kg（N）·hm^-2;油菜-双季稻模式和马铃薯-双季稻模式在晚稻种植季均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为45.93 kg（K）·hm^-2、124.33 kg（K）·hm^-2。冬季作物-双季稻轮作种植模式的养分循环是冬季作物和外部投入的NPK肥料共同驱动的养分循环,建议科学管理冬季作物和3季的NPK养分投入。     

稻田农牧沼生态系统中氮的转化与循环研究

应用15N示踪方法 ,研究了稻田农牧沼生态系统中N的储存、转化、流向及其利用效率。证明猪对紫云英青贮饲料中粗蛋白质的消化率为 53.76 % ,猪粪和猪尿对青贮饲料中N的回收率分别为 39.36 %和 24 .71% ,猪粪尿沼气发酵 ,N的回收率达 97.9% ,水解N含量为发酵前的2 .6倍。绿肥和沼肥与化肥配合施用能促进N向稻谷转移 ,从而有利于产量的提高 ,且肥料N在土壤中的残留量相当于单施化肥的 2～ 2.5倍 ,而气态损失N ,后者为前者的 2.6～ 8.2倍。整个系统的综合经济效益比单纯的肥稻稻增加 3～ 4倍 ,生态效益和社会效益显著     

不同冬种模式对稻田土壤碳库管理指数的影响

长江中下游地区是我国水稻生产的重要基地,在保障我国粮食安全中占有重要地位,但该地区农田可持续性不高,稻田冬季利用率较低。本研究通过探讨不同冬季种植模式对土壤质量的影响,为冬闲田合理开发利用,提高稻田可持续性提供理论依据。设置5种冬种模式,分别为冬季休闲、冬种紫云英、冬种油菜、冬种大蒜和冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式,通过测定不同土层土壤养分、土壤有机碳、活性有机碳和微生物生物量碳等,进一步分析不同冬种模式的土壤碳库管理指数及其综合效应。结果表明,在0~30 cm稻田土壤,与冬闲处理相比,不同冬季种植模式土壤有机碳提高6.12%~7.17%、活性有机碳提高13.56%~20.76%、微生物生物量碳提高0.13%~14.34%、可溶性有机碳提高3.49%~19.15%,土壤活性有机碳有效率提高6.74%~17.20%,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式能显著促进稻田土壤总有机碳及可溶性有机碳的积累;不同冬种模式提高了稻田土壤碳库活度指数和碳库指数,并且土壤碳库管理指数增加14.37%~27.29%。土壤有机碳与活性有机碳呈极显著相关（P<0.01）,土壤碳库管理指数与总有机碳呈显著相关（P<0.05）、与活性有机碳间存在极显著（P<0.01）的相关性。对土壤碳库管理指数影响因素的灰色关联度综合分析表明,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式排名第1。可见,不同冬季种植模式能增加土壤有机碳含量和提高土壤碳库管理指数,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式的综合评价最好,其次为冬种大蒜模式。     

水肥管理对稻田CH4排放及其全球增温潜势影响的评估

甲烷(CH_4)是主要温室气体之一,对全球增温的作用仅次于二氧化碳(CO_2)。稻田是CH_4的重要排放源,减少稻田CH_4排放对减缓气候变暖具有直接效应。为此,掌握稻田CH_4排放的规律和特征对控制和减少稻田CH_4排放尤为重要。为了解稻田温室气体排放的主要影响因子及影响程度,估算稻田温室气体全球增温潜势,寻求农田减排措施,我们通过收集已发表的文献建立了稻田CH_4排放的数据库,采用析因分析与回归分析方法对稻田CH_4日排放量和全球增温潜势特征和可能的影响因子进行了分析。结果表明,稻田CH_4日排放量和增温潜势均随土壤有机质背景含量的升高而增加,不同类型稻田CH_4日排放量大小依次为:双季稻晚稻双季稻早稻单季稻稻麦轮作晚稻;晚稻田CH_4的增温潜势大于早稻田。不同肥料处理条件下,稻田CH_4日排放量表现为:秸秆还田配施有机肥化学氮肥≈生物炭。控制灌溉水量可降低稻田CH_4的综合增温潜势,表现为:持续淹水晒田干湿交替控制灌溉。研究结果说明,稻田CH_4的产生与排放过程受土壤有机质含量、肥料管理和水分管理以及轮作制度等多种因素的共同影响,应依据不同土壤条件和种植制度,适当调整肥水管理,以减少稻田温室气体排放,降低其增温潜势。     

过量施用磷肥对红壤发育的水稻土化学性质的影响及其与水稻生长的关系

A filed experiment with an early rice-late rice rotation was carried out on a paddy soil derived from red soil in the southern part of Zhejing Province to elucidate the effect of excess P application on some important characteristics of soil properies and its relation to nutrient status and grain yields of rice crops.The experimental results indicated that adequate fertilizer P(15 kg P hm^-2)could increase the content of soil available P at the tillering stage of early rice,the contents of N,P and K in the shoots of early rice at primary growth stages,and the grain yield of early rice by increasing valid ears per hectare and weight per thousand grains,which,was mainly related to the higher contents of reduced,non-reduced and total sugar in the shoot at the heading stage, And early rice supplied with excessive P could not yield more than that applied with adequate, P de to the reduction in the valid grain percentage and weight per thousead grains. In addition,one-time excess P supply at a rate as high as 90 kg P hm^-2 could not improve the soil P fertility in case the soil available P content was lower than the initial(3.74mg kg^-1 soil) after an early rice-late rice rotaion,and made a decline in the grain yield increased by per kilogram fertilzer P.Thus,one-time excess P supply should not be adopted for soils with a large P fixation capacity like the paddy soils derived from red soils.     

长期水稻-大麦轮作体系土壤供氮能力与作物需氮量研究

通过18年稻麦轮作,7个施肥处理,研究了水稻-大麦轮作系统中土壤生产力、氮素自然供应能力、作物氮素内部利用率及氮肥表观利用率。结果表明,在水旱轮作下,土壤对大麦产量的地力贡献率平均为69%,水稻为75%～81%; 肥料的增产贡献率分别为31%和19%～25%,可维持每年生产大麦2.3 t/hm2、稻谷6～7 t/hm2。土壤氮素自然供给力在大麦上平均为75.9%,比水稻的低3.3%～7.2%。在一年三熟水旱轮作制中,土壤和环境年供氮118～299 kg/hm2; 在一年二熟轮作制中为86～199 kg/hm2。施氮肥条件下,大麦的氮素内部利用率为31.0～56.3 kg/kg; 水稻在23.6～50.2 kg/kg之间变动; 大麦的氮肥利用率变幅在27.5%～41.2%,水稻为14.6%～41.2%。在稻麦轮作系统中,如果想获得作物产量12 t/hm2（4 t大麦和8 t 单季稻）,需要每年施氮肥 N 226～337 kg/hm2。为获得更高的作物产量,在氮肥推荐时不但要考虑作物的目标产量,作物对氮素的需要量,还要充分考虑土壤和环境氮素供应能力。     

冬季不同种植模式对稻田土壤团聚体及其有机碳的影响

为探究冬季不同种植模式对稻田土壤结构和质量的影响,设置5种冬季种植模式:冬季休闲(冬闲)、冬种紫云英、冬种油菜、冬种大蒜和冬季轮作(马铃薯、紫云英、油菜),通过测定稻田不同土层土壤团聚体组成和团聚体有机碳含量,分析稻田土壤团聚体的水稳性和团聚体有机碳分布。结果表明,在0~30 cm土层深度:>2 mm粒级的土壤团聚体含量最高,其次是<0.053 mm粒级的土壤团聚体,1~2、0.5~1、0.25~0.05、0.053~0.25 mm粒级的土壤团聚体含量相近;各冬季种植处理模式均提高了稻田水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和平均几何直径(GMD),其中冬种油菜、冬季轮作以及冬种紫云英处理的MWD较冬闲处理分别显著提高21.50%、21.16%、16.32%(P<0.05),冬种油菜和冬季轮作处理的GMD较冬闲处理分别显著提高83.31%、62.50%(P<0.05);冬季不同种植模式显著降低了土壤水稳性团聚体的分形维数(P<0.05),有利于维持土壤结构的稳定性;相对于冬闲处理,其余不同冬季种植模式处理的各粒径下土壤团聚体有机碳含量有增加的趋势。综上可知,冬季不同种植模式均有利于稻田土壤团聚体稳定性的提高和各粒级下团聚体有机碳的积累,其中冬季轮作模式的效果最佳。本研究结果为南方冬闲田优化种植模式提供了理论依据。