三峡库区春玉米水肥耦合效应研究

三峡库区春玉米盆栽水肥耦合试验研究结果表明,水分胁迫导致玉米株高和叶面积指数降低,以拔节期受到影响最大;玉米产量与生物量呈显著正相关关系,产量与根重无显著正相关关系;水氮耦合效应显著,适宜水分和中氮处理下玉米的产量最高,玉米生长发育对氮肥的吸收存在一定的阈值,过多施用氮肥会加剧土壤干旱和作物干旱,水和钾耦合效应对玉米产量影响不显著;水分是影响玉米产量的主导因素,其次是氮效应和钾效应。     

华北平原春绿豆-夏玉米种植模式经济效益和碳足迹评价

华北平原是我国重要的粮食生产基地,长期集约化的冬小麦-夏玉米种植导致氮肥施用过量、地下水超采及碳排放增加等生态环境问题日益突出。因此,调整现有种植结构,构建资源节约型种植制度对缓解该区域生态环境问题具有重要意义。为明确新型春绿豆-夏玉米模式的可行性,本研究基于大田试验和生命周期评价方法(life cycle assessment, LCA),定量评估了春绿豆-夏玉米模式与冬小麦-夏玉米模式的产量、经济效益、碳排放和碳足迹。结果表明,春绿豆-夏玉米模式中绿豆与玉米的产量分别为1 760.1 kg·hm~(-2)和8 775.8 kg·hm~(-2),当量产量(换算为玉米产量)为18 833.4kg·hm~(-2),比冬小麦-夏玉米模式低20.4%(P0.05);周年净收入为27 085$·hm~(-2)(包括每年7 500$·hm~(-2)的冬季休耕补贴),比冬小麦-夏玉米模式高20.2%;周年碳排放为4 642.1 kg(CO2-eq)·hm~(-2),比冬小麦-夏玉米模式低36.1%;单位产值碳足迹为0.17kg(CO_2-eq)·$~(-1),比冬小麦-夏玉米模式低48.5%(P0.01)。综合来看,在华北平原引入春绿豆-夏玉米模式部分替代传统冬小麦-夏玉米模式,能够改善种植结构,同时提高农民收入、降低农业生产系统碳排放和碳足迹。     

稻田套养黄鳝美蛙生态技术研究

根据水稻、黄鳝、美蛙间的互利竞争关系,摸索出稻田套养黄鳝、美蛙的配套设施体系及三者共处一田的生态技术措施,证明稻田套养黄鳝、美蛙生态技术模式具有明显的生态效益和经济效益。     

春玉米施肥数学模型的研究及应用

采用二次通用旋转回归组合设计，建立了春玉米施肥数学模型。该模型不仅揭示了氮肥，磷肥和钾肥三因素的产量效应和相对效应，而且也可预测试验条件下的最高理论产量，并可获得高产春玉米的最佳施肥方案。实施最佳施肥方案，亩产达５０６．８公斤，比习惯施肥亩增产１０．９％。     

稻田复种轮作模式的生态经济效益综合评价

为了筛选具有可持续性、适合鄱阳湖生态经济区的冬季绿色高效循环复合种植模式,通过2012年—2013年连续2年的田间定位试验,采用AHP法和综合指数法对鄱阳湖生态经济区5种稻田复种轮作模式(冬闲?稻?稻?冬闲?早稻?晚稻,绿肥?早稻?晚稻?油菜?玉米||大豆?晚稻,油菜?玉米||大豆?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米?蔬菜?甘蔗||大豆,蔬菜?甘蔗||大豆?绿肥?早稻?晚稻)的生态经济效益进行了综合评价。结果表明:按照晚稻价格比折算后,两年间各种植模式中蔬菜?甘蔗||大豆种植模式的作物产量最高,其次是绿肥?早稻?晚稻,蚕豆?早稻?甘薯||玉米的作物产量最低。生态经济效益综合评价表明,2012年各系统的综合效益指数大小排序依次为:蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米绿肥?早稻?晚稻冬闲?早稻?晚稻,说明蔬菜?甘蔗||大豆种植模式"改稻为经",是能够带动稻田高产高效的种植模式,有利于农业生产的可持续发展。2013年经过稻田复种轮作后,各系统的综合效益指数表现为:绿肥?早稻?晚稻蔬菜?甘蔗||大豆油菜?玉米||大豆?晚稻蚕豆?早稻?甘薯||玉米冬闲?早稻?晚稻,表明稻田冬种紫云英模式的绿肥?早稻?晚稻种植模式能兼顾三大效益,有利于农业生产的可持续发展。从两年的综合效益结果来看,蔬菜?甘蔗|大豆→绿肥?早稻?晚稻模式能够带动稻田高产高效,能兼顾经济效益、生态效益和社会效益,可解决粮食安全和农业结构调整及农民增收等社会问题,而且对于冬季农业开发、自然资源的充分利用和农业生产的可持续发展也有极大的促进作用。综合来说,蔬菜?甘蔗||大豆→绿肥?早稻?晚稻模式是适合我国鄱阳湖生态经济区大面积推广应用的稻田冬季农业开发与复种轮作循环模式。     

三种肥力水平土壤施肥对玉米产量及经济效益的影响

以春玉米为供试材料,在山西省忻州市忻府区进行大田试验,设计配方施肥(TFR)、农民习惯施肥(FP)和对照(CK)3种施肥方式,研究高、中、低土壤肥力条件下,不同施肥方式对春玉米产量和经济效益、肥料利用率、农学效益的影响。连续两年大田试验结果表明,配方施肥与农民习惯施肥相比,高、中、低土壤肥力区玉米产量分别增加10.1%、13.2%和9.3%;与对照(CK)相比玉米产量分别增加33.7%、39.9%和47.6%。根据试验年份的物价计算,扣除肥料成本后,每公顷TFR比FP和CK玉米经济效益分别增加11.2%和9.2%。产量可持续指数表明,中肥力区增产效果最优。尿素的利用率为22.4%,普通过磷酸钙的利用率为9.9%,硫酸钾的利用率为21.2%。氮、磷、钾肥的农学效益分别为8.7、11.5和9.9 kg·kg~(-1)。配方施肥对春玉米增产、增收效果显著,可为山西省春玉米"两高一优"生产提供理论依据,为合理施肥提供数据参考。     

长武旱塬春玉米氮肥效应试验研究

３年田间试验结果表明：每ｈｍ＾２施氮５７０ｋｇ，玉米产量转折点亦不太明显，用一元二次方程模拟氮肥效应曲线，正常年份最高产量点氮肥用量在４０３ｋｇ／ｈｍ＾２左右，而用对数曲线或幂函数模拟，相关性提高，但无最高产量点。说明氮肥对春玉米的增产潜力很大。超低量施氮，春玉米能显示明显的增产效果和，能改善玉米籽粒蛋白质含量，其效应曲线在低肥段与传统看法不同。     

春玉米穗期及花粒期管理技术

1穗期管理 1．1重施攻穗肥,及时浇水 春玉米生长进入孕穗期即抽穗前20～25天,雌穗分化已进入小穗、小花分化期,这时外部形态正处于12-14叶展开叶龄,应重施攻穗肥。追肥量约占总施肥量的2／3。此时春玉米产区正处于干旱少雨季节,浇水不及时常受“卡脖旱”的危害,应结合追肥培土及时浇水,     

渭北旱塬春玉米施肥效果及肥料利用效率研究

总结2006~2009年陕西省渭北旱塬测土配方施肥项目184个3414试验数据,从区域角度上分析当前生产条件下渭北旱塬玉米施肥效果,以及施肥量、 土壤肥力水平对玉米产量、 经济效益、 肥料利用效率等的影响,为提高渭北旱塬玉米产量和肥料高效利用提供依据。结果表明, 施用氮（N）、 磷（P2O5）、 钾 （K2O）肥玉米分别增产2177、 1157和656 kg/hm2, 增产率为34.0%、 15.2%和7.9%,增收2901、 1517和733 Yuan/hm2,对玉米产量的贡献率分别为23.0%、 12.6%和7.0%, 农学效率分别为9.4、 10.5和9.5 kg/kg。施肥增产、 增收效果以及肥料贡献率均表现为N＞P2O5＞K2O, 农学效率表现为P2O5＞K2O＞N。施用氮、 磷、 钾肥均可显著提高玉米产量,但过量施用氮、 磷、 钾肥产量不再增加,且经济效益和肥料利用效率均显著降低。推荐施肥处理化肥增产、 增收效果、 对产量的贡献率以及农学效率均最高。土壤肥力对化肥肥效有显著影响,施肥于中、 低肥力土壤既能实现养分高效利用又能获得较大经济效益。与20世纪80年代相比,当前氮肥肥效明显降低,磷、 钾肥肥效明显升高。     

太湖地区稻麦轮作体系下秸秆还田配施氮肥对水稻产量及经济效益的影响

秸秆还田与配施化肥是未来农业持续发展的方向。为明确秸秆还田条件下获得较高产量和最佳经济效益的氮肥用量, 研究设计了秸秆全量(6 t·hm^-2)还田条件下N0、N1、N2、N3 和N4 5 个氮肥用量的田间试验(肥料N 用量分别为0、120 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2)。两年试验结果表明: 秸秆还田条件下水稻产量随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势, 2007 年、2008 年水稻最高产量分别为8 543 kg·hm^-2、7 772 kg·hm^-2, 施氮处理比无氮处理(N0)分别增产9.6%~19.4%、13.0%~17.8%; 当氮肥用量达300 kg·hm^-2 时, 边际产量、氮肥农学利用率、结实率、千粒重、新增纯收益率以及边际成本报酬率均显著低于其余处理(N0~N3), 其中2008 年上述各指标值分别为-4.5 kg·kg^-1、3.0 kg·kg^-1(N)、69.9%、25.1 g、0.91%、1.03 元·元^-1。由水稻产量、经济效益与氮肥用量拟合方程求得最大经济收益时的氮肥用量为218~223kg·hm^-2, 水稻产量和经济收益分别为7 686~8 295 kg·hm^-2 和7 413~8 607 元·hm^-2。因此, 秸秆还田条件下合理配施氮肥, 不仅可以获得最佳经济收益, 还可以获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

我国北方立体种养殖稻田氮素利用率研究

针对目前我国北方地区农业面源污染严重、氮肥利用率低的现象,选择北方典型稻区——天津市宝坻水稻种植区为研究区,以整个稻田生态系统为基本研究单元,建立氮素输入和输出模型,并以水稻普通种植模式(CK,水稻单作)为对照进行田间试验,研究水稻立体种养殖模式(RF,水稻-鱼-虾-蟹共作+田埂+沟渠)氮素的吸收利用率。结果表明,两种水稻种植模式氮素的输入主要来自灌溉、施肥和降雨,其中RF输入氮肥128.25 kg(N)·hm-2,与CK相比减少11.75 kg(N)·hm-2,与南方种植水稻地区相比,氮肥施用量减少14%~52%,RF从源头减少氮素输入,降低了营养元素流失风险。CK氮素的输出主要包括土壤固定、氨挥发、侧渗流失和水稻吸收,RF与CK相比,氮素的输出还包括鱼虾蟹的吸收,由于RF特殊的田埂-沟渠生态净化系统,通过侧渗损失的氮素(以NO3--N为主)较CK减少9.33 kg(N)·hm-2。试验期间,RF和CK氨累积挥发量分别为8.91kg(N)·hm-2和21.54 kg(N)·hm-2,RF氨挥发速率为6.9%,比CK低8.5%,比全国平均水平低10.3%;收获期,RF与CK相比,水稻产量增加6.65%,表明稻田养殖鱼虾蟹不会降低水稻产量。RF氮素利用率为64.3%,比CK高19.7%,既实现了水稻丰产,又减少了氮素流失。因此,在满足水稻灌溉需求的北方地区,可以开展水稻立体种养殖模式,以控制北方地区农业面源污染。     

黄土高原地区草场效益多目标评价

本文从整个黄土高原地区草场的现状与发展战略的角度,运用多目标优化方法,对黄土高原11类草场资源进行综合评价,为合理有效地利用天然草场,发展畜牧业提供科学依据。     

The differential effects of ammonium and nitrate on methanotrophs in rice field soil

It has been known that nitrogenous fertilizers can either stimulate or inhibit methane oxidation in soils. The mechanism, however, remains unclear. Here we conducted laboratory incubation experiments to evaluate the effects of ammonium versus nitrate amendment on CH₄ oxidation in a rice field soil. The results showed that both N forms stimulated CH₄ oxidation. But nitrate stimulated CH₄ oxidation to a greater extent than ammonium per unit N base. The 16S rRNA genes and the pmoA genes were analyzed to determine the dynamics of total bacterial and methanotrophic populations, respectively. The methanotrophic community consisted of type I and type II methanotrophs and was dominated by type I group after two weeks of incubation. Nitrate promoted both types of methanotrophs, but ammonium promoted only type I. DNA-based stable isotope probing confirmed that ammonium stimulated the incorporation of ¹³CH₄ into type I methanotrophs but not type II, while nitrate caused almost homogenous distribution of ¹³CH₄ in type I and type II methanotrophs. Our study suggests that nitrate can promote CH₄ oxidation more significantly than ammonium and is probably a better N source for both types of methanotrophs in rice field soil. More investigations, e.g. using ¹⁵N labeling, are necessary to elucidate this possibility.     

水肥耦合对春小麦有效叶面积及产量的影响

在自然、适宜、充足3种土壤水分和无肥、中肥、高肥3种施肥水平耦合作用条件下,研究水肥对春小麦拔节期、孕穗期、灌浆期有效叶面积和产量的影响。结果表明,春小麦有效叶面积与施肥水平呈正相关,产量以适宜水分高肥耦合最高,为3713kg／hm2。     

稻鱼系统中不同沟型边际弥补效果及经济效益分析

稻田养鱼在中国由来已久,并已经发展出各种模式。在沟坑模式中,作为鱼群庇护所的沟和坑会占用一定面积的水田区域,致使水稻立植面积减少,但沟坑的设置同时导致水稻群体边际区域的增加。本试验就沟坑边际效应导致的水稻增产效应对因立植面积减少而引起的产量减少的弥补效果进行了试验研究和测定计算,同时对环沟、十字沟、直沟3种沟型下水稻产量、田鱼产量及经济收益进行了比较分析,筛选出适合试验区域的稻鱼共生模式中的最佳沟坑模式。随机区组田间试验结果表明,沟际边1行单蔸粒重的边际效应值平均可达52.45%;沟坑边际效应弥补效果也较为显著,平均达80%左右。且不同沟型弥补效果不一:环沟弥补效果最佳,达95.89%,几乎可弥补沟坑占地损失;十字沟次之,为85.58%;直沟最差,仅可弥补58.02%。各类沟型的水稻稻谷产量及田鱼产量差异均不显著,而产出收益以十字沟表现最佳。研究认为十字沟为稻田养鱼模式下的最优沟型。     

稻田甲烷传输的研究进展

稻田生态系统中CH4 排放是由土壤中CH4 产生、氧化和向大气传输这3个过程相互作用的结果,CH4传输主要通过液相扩散、冒气泡和植株传输3种方式。这3种途径的相对强弱取决于水稻植株通气组织的完善与否以及水稻品种、种植密度和温度的季节变化等。但大量研究表明,稻田土壤中产生的CH4 绝大部分通过植株通气组织排放到大气中。在应用稳定性碳同位素方法研究水稻植株向大气传输CH4的过程时发现,在传输过程也会发生同位素分馏,据现有文献报道,CH4传输的同位素分馏系数 e传输 有两种计算方法,获得的结果也比较接近,为 -18‰ ~ -9‰。但研究方法还存在一些缺陷,可能对结果的准确性产生影响。此外有关稻田CH4传输在模型的建立方面还比较缺乏。     

稳定性碳同位素方法在稻田甲烷研究中的应用

稻田甲烷产生、氧化等过程不仅影响甲烷排放量,还影响其稳定性碳同位素组成;反之,稻田所排放甲烷的稳定性碳同位素组成也可用来定量研究甲烷的产生和氧化过程。20世纪80年代以来,国外已将稳定性碳同位素方法广泛应用在稻田甲烷的研究中。本文介绍了稳定性碳同位素方法的基本原理及其在稻田甲烷产生、氧化过程研究中的应用,指出了该方法在稻田甲烷研究中的不确定因素,为我国稻田甲烷的深入研究提供了新的有力手段。     

Molecular identification of methane oxidizing bacteria in a Japanese rice field soil

By using cultivation-independent techniques, community changes of methane-oxidizing bacteria (MOB) in rice bulk soils were investigated under field conditions in a Japanese rice field. The representative soil samples were collected during the typical rice growing season and nonrice growing period all year round. Statistical characterization of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) community patterns of MOB pmoA/amoA functional gene fragments showed that MOB community structures in the rice bulk soils remained largely unchanged throughout the investigated period. The total intensity of six common DGGE bands that appeared consistently throughout the investigated period accounted for 64% of the total intensity of all 18 different DGGE bands detected. The low squared distance of the Ward cluster analysis of the DGGE pattern and the high Sorensen similarity coefficient (81%) also implied the high similarity of the MOB community structures. The stable MOB community structure did not couple well with the wide variation of soil water contents all year round. Sequencing analysis of the nine characteristic bands including six common bands revealed the presence of Type I, Type II methanotrophs, and β-proteobacterial ammonia oxidizers in rice bulk soils. In comparison with MOB type species, three DGGE bands showed a wide variation of the highly conserved amino acid residues, implying the presence of novel MOB bacteria inhabiting the rice bulk soil. The high diversity of MOB composition suggested that rice bulk soils might serve as an ideal reservoir for the dynamic changes of MOB in a rice field ecosystem in response to environment changes.