长期施肥下洞庭湖水稻土氮素矿化及其温度敏感性研究

基于长期定位试验,设置系列温度(5、15、25、35℃)短期(42 d)淹水培养试验,以不施肥处理为对照(CK),研究农户习惯施氮磷钾肥(CF)、施氮钾肥(NK)、均衡施氮磷钾肥(NPK)及氮磷钾肥配施有机肥(HOM)对洞庭湖区水稻土氮素矿化及其温度敏感性的影响。结果表明,长期不同施肥均显著增加土壤培养42 d累积矿化氮量(P0.05),其增幅随温度升高由32.7%~80.4%逐渐降至14.9%~59.7%;与CK处理相比,施肥土壤氮矿化势(No)和可矿化氮比例分别增大22.4%~72.4%和7.8%~39.0%(P0.05),25~35℃范围内土壤初期供氮强度(K)和后期矿化速率(n)分别提高2.7%~39.5%和4.0%~21.3%,该效应均以HOM处理表现最优。5~35℃范围内土壤氮矿化温度敏感系数(Q10)和氮矿化活化能(Ea)在长期不同施肥后分别降低9.6%~15.3%和9.2%~22.7%(P0.05),其值在不同处理间由大到小均表现为CK、CF、NK、NPK、HOM;不论施肥与否,土壤氮素矿化对温度响应最敏感的范围均在5~15℃之间。研究表明,长期不同施肥后,HOM处理提升土壤氮素矿化能力及降低其温度敏感性的效应更为突出,是更优的稻田施氮模式。     

农业小流域“田-沟”系统氮素时空变化分析

为研究农业小流域尺度上氮素的时空变化趋势,以夏作期内位于南京市溧水县白马镇的典型农业小流域为研究对象,通过野外监测和室内化验分析相结合,探讨了小流域内土壤氮素含量的时空变化,并分析了排水沟道中氮素质量浓度的时空分布特征.结果表明:夏作期小流域内土壤3种形态氮素质量分数时间上存在一定差异性,土壤全氮质量分数呈先增大后减小趋势,土壤硝态氮、铵态氮质量分数均呈总体减小趋势,降幅分别为37.1%,60.9%;小流域土壤全氮质量分数空间上分布趋势为中部较高,四周较低,南部相对于北部质量分数较大.夏作期排水沟道中总氮、硝态氮、铵态氮平均质量浓度依次为3.54,0.81,0.59 mg/L;在排水沟道的迁移过程中,3种形态氮素质量浓度均是沟道出口处大于沟道入口处.     

淮安市耕地时空变化特征及其驱动因素

淮安市地处黄淮平原和江淮平原,境内河湖交错,水系纵横,是江苏省北部的农业大市。研究其耕地时空变化特征及其驱动因素可为保障粮食生产和农业可持续发展提供指导。基于2000、2010和2018年3期土地利用数据,综合土地利用转移矩阵、土地利用动态度和多元逐步回归分析等对2000—2018年淮安市耕地的时空变化特征进行分析,并结合社会经济指标研究其驱动力。2000—2018年耕地减少速度不断加快,减少面积主要集中在清江浦区北部,与城乡工矿居民用地相互转移面积较多。耕地变化受经济发展和收入水平的影响,第三产业是耕地变化的核心驱动力。淮安市在发展经济的同时,需更加重视保护耕地资源,加大土地整治力度,提高土地利用效率,优化土地资源的利用与配置,确保耕地资源可持续利用。      

水氮调控对水稻氮素吸收与利用的影响

合理的水肥运筹对提高水稻氮素利用效率和水稻产量有很大影响。根据大田试验资料,分析了不同水分管理和氮肥管理对水稻氮素吸收利用及在植株体内分布的影响。结果表明:控制灌溉模式显著改善了水稻对氮素的吸收,促进氮素在籽粒中的积累;实地氮肥管理(SSNM)模式有效控制了生育前期营养器官对氮素的吸收,有效促进了水稻秸秆中累积的氮素参与再分配与再利用;控灌与SSNM联合调控有效地控制无效分蘖,显著降低秸秆氮素含量,提高了水稻营养器官氮素的转运量。控灌和SSNM处理节省了水肥的投入,提高了水肥利用效率,为南方灌区实现合理的水肥管理提供了依据。     

基于光谱和形状特征的水稻扫描叶片氮素营养诊断

使用扫描仪获取水稻叶片图像,综合运用数字图像处理技术、参数优选和分类方法,研究了不同氮素水平水稻叶片的光谱和形状特征,并进行了氮营养的诊断与识别。研究利用面向对象的分类方法提取叶尖部位的黄化面积比例,指数回归分析结果显示此参数与叶片氮含量具有很高的相关性(R2=0.863)。提取整叶和叶尖的颜色参数并分别与叶片氮含量进行指数回归分析,发现叶尖部位的颜色特征能更好地反映叶片的氮素营养状况。采用CfsSubsetEval和Scatter search相结合方法对特征进行约简与优化,根据选择结果结合支持向量机方法进行模式识别。精度检验结果显示该方法对缺氮和正常叶片的正确识别率较高,随氮素水平的升高,正确识别率降低,对过量水平的正确识别率较低,叶面积在缺氮和正常模式下能对识别起到很好的辅助作用。     

1971─2012年长江中下游地区水稻洪涝时空分布特征

【目的】为长江中下游地区地区性防涝排涝部署提供依据。【方法】基于1971─2012年长江中下游地区426个气象站点逐日降水资料,通过分析洪涝发生频率、洪涝强度和洪涝发生站次比,研究了长江中下游地区年度洪涝灾害时空分布特征和覆盖水稻关键生育期洪涝灾害时空演变特征。【结果】研究区中度、重度洪涝发生频率所占比最大,中度洪涝发生频率主要集中在湖北、湖南、江西、浙江;重度洪涝发生频率集中在湖南、江西、浙江;特涝发生频率集中在安徽北部与江苏。同时,1971─2012年间研究区域洪涝发生影响范围总体年际尺度变化不明显,洪涝强度20世纪90年代最强,但整体有降低趋势。从研究区水稻物候期来看,影响范围最广强度最大集中发生在7─8月,早稻与一季稻分别处于灌浆成熟期与拔节孕穗期。【结论】在研究区域加强农业气象监测密度,重点可在研究区内(安徽北部、江苏、湖南、江西、浙江)早稻进入灌浆期与一季稻拔节孕穗期前期进行水利设施建设,依靠研究区地势特点与农田生态自身环境稳定性,预防和排除水稻洪涝灾害。     

吉林省径流量时空变化特征及成因分析

根据吉林省地形地貌特征,分别以东部、中部、西部代表性雨量站和径流测站1956-2000年平均降水量和径流量资料为基础,对吉林省多年平均天然径流量以及典型年径流量的年内分配状况进行计算.同时,选用MannKendall非参数秩次相关检验法分析径流量年际变化趋势,并通过绘制径流深等值线和变差系数Cv等值线对径流量空间变化进行分析.最后以降水量、气候、地形地貌、水系河网为主要因子,通过相关系数、双累计曲线方法,对径流量时空变化的成因进行探讨.研究结果表明:吉林省径流量年内分配主要集中在6-9月;径流量年际变化规律并不一致,与随处位置有关,多年平均径流量的Mann-Kendall非参数秩次相关检验系数为-0.07,径流量呈减少趋势;吉林省径流量呈分带性,东部山区径流量较大且变化较小,西部平原区径流量较小且变化较大.降水量与径流量相关性较大,延边、吉林、白城降水量与径流量双累积曲线存在突变点,突变点时间分别为1975、1978、1984年;除降水量的影响,气候、地形地貌和水系河网对径流量时空变化的影响也较明显.     

广东稻田灌溉效益的时空变化分析

为合理进行稻田灌溉效益取值,对广东省不同地区32个样点46年的早稻、晚稻和双季稻的灌溉效益进行时空变化分析。结果发现:稻田灌溉效益在省内不同地区间大小差异悬殊,其变化与降雨量呈负相关关系,其中晚稻灌溉效益大于早稻,双季稻则介于两者之间;灌溉效益在多年时程中变化很大,其变异系数明显大于多年降雨量的变异系数,从多年灌溉效益的离散程度看,晚稻比早稻大,双季稻则比早稻和晚稻小;另外,灌溉效益在多年时程中的离散程度与平均相对减产量呈高度正相关关系,即平均相对减产量愈大,灌溉效益数值的离散度愈大。     

水稻分蘖期旱涝交替胁迫对干物质累积及氮素吸收的影响

通过盆栽试验,研究了水稻分蘖期旱涝交替胁迫对各器官氮素的吸收、分配与转化效率以及光合同化物累积的影响。结果表明,旱涝交替胁迫结束后,HD和LD处理根、茎、叶干物质累积量与氮素累积量均极显着低于CK(P0.01)。分蘖期末(旱涝交替胁迫结束)—拔节抽穗期,HD和LD处理根、茎干物质累积速率较CK显著增大(P0.01),而HD处理和CK的叶干物质累积速率却极显著高于LD处理(P0.01)。拔节抽穗期—黄熟期,CK穗干物质量、氮素质量分数、粗蛋白以及氮素利用效率显著高于LD和HD处理(P0.05),但HD和LD处理叶片氮素表观转移率较CK却分别提高了15.47%和12.31%,且HD和LD处理穗质量占冠质量的比例较CK分别提高了10.74%和10.28%。     

区域灌溉需水量时空变化特征及其影响因素研究——以鲁西北地区为例

【目的】探寻鲁西北地区灌溉需水量时空分布特征及影响因素。【方法】选取冬小麦为研究对象,利用Penman-Monteith公式对鲁西北地区灌溉需水量进行计算,应用Mann-Kendall突变检验法分析其变化趋势,得出鲁西北地区灌溉需水量的时间分布规律,使用反距离权重插值法得出灌溉需水量空间分布规律,并利用Pearson相关分析法对各气象因素对灌溉需水量的影响程度进行分析比较。【结果】(1)鲁西北地区的年平均灌溉需水量为339 mm,年际变化呈上升趋势;(2)灌溉需水量空间变化呈带环状分布,各生育期内规律不相同;(3)相对湿度和日照时数是影响鲁西北地区灌溉需水量较为重要的因素,分别呈极强负相关与较强正相关。【结论】鲁西北地区冬小麦灌溉需水量逐年缓慢上升,由东北到西南递增;各站点降水量在播种期、返青期和拔节期内均不满足需水要求,需要人工灌溉补给。     

控制灌溉下秸秆还田对稻田土壤氮素组成的影响

为探明控制灌溉模式下秸秆还田与不同施氮量对稻田表层土壤氮素组成的影响,以黑龙江省寒地黑土为研究对象,于2017—2018年进行了田间连续定位试验,试验秸秆还田量设置为有秸秆还田(还田量为6t/hm2)和无秸秆还田2个水平,全生育期施氮量设置N0(0kg/hm2)、N1(85kg/hm2)、N2(110kg/hm2)和N3(135kg/hm2))4个水平,共8个处理。基于氮稳定性同位素技术,分析了秸秆还田后,稻田土壤表层总可溶性氮组分分配比例,铵态氮(NH+4N)、硝态氮(NO-3N)、可溶性有机氮(SON)、δ15N含量变化以及与土壤表层总可溶性氮含量的相关性。2年结果表明：控制灌溉模式下,秸秆还田提高了土壤表层可溶性有机氮占总可溶性氮的比例、氮矿化量以及δ15N含量。施加秸秆各施氮量处理土壤表层SON含量均低于无秸秆处理,其中N3处理土壤表层NH+4N与NO-3N含量较无秸秆N3处理分别降低40.3%、38.7%。与无秸秆处理相比,秸秆还田不仅提高了土壤供氮能力,而且促进了土壤表层总可溶性氮以较稳定的可溶性有机氮形态存在,当施氮量仅为0kg/hm2时,土壤表层氮矿化量与无秸秆处理最高氮矿化量无显著性差异,且随着施氮量的增加,土壤表层氮矿化量显著高于无秸秆处理(P<0.05)。秸秆中δ15N含量高,促使土壤表层富集δ15N,施加秸秆N1、N2处理土壤表层δ15N含量与无秸秆N2、N3处理无显著性差异,N3处理土壤表层δ15N含量显著高于无秸秆处理(P<0.05),而且连续2年秸秆还田,导致土壤表层总可溶性氮与铵态氮(NH+4N)、硝态氮(NO-3N)、可溶性有机氮(SON)以及δ15N的相关性发生变化。研究结果可为东北地区推行秸秆还田的可行性提供科学依据,对保障东北地区农业水土资源可持续利用具有重要意义。     

水氮耦合对黑土稻田土壤呼吸与碳平衡的影响

为探明不同水氮耦合方式对东北黑土区稻田碳循环的影响,以黑龙江省黑土稻田为研究对象,于2018年进行大田试验,试验设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌水方式,全生育期施氮量设置0、85、110、135 kg/hm~24个水平(N0、N1、N2、N3),测定了8种不同水氮耦合方式下水稻不同生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率的变化以及水稻收获后各器官的固碳量。结果表明,水稻植株总固碳量为446. 49～716. 92 g/m~2,各处理水稻收获后各器官固碳量从大到小依次为穗、茎、叶、根,分别占植株总固碳量的53. 69%～59. 44%、27. 42%～30. 12%、7. 24%～8. 96%、4. 71%～8. 35%。控制灌溉模式能提高水稻植株固碳量,其中CN2处理的总固碳量最大。相同施氮量、控制灌溉模式下,茎、叶、根固碳量均大于常规灌溉模式,除CN0处理穗固碳量低于FN0处理外,其余相同施氮量、控制灌溉模式下的穗固碳量均大于常规灌溉模式。不同水氮耦合方式下,水稻从返青期至乳熟期各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率、根呼吸速率均呈先升高、后降低的趋势,且均在分蘖期达到峰值。除返青期外,与不施肥处理相比,施肥后各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均增大,且随着施氮量的增加而增大。控制灌溉模式下各施氮量处理水稻各生育期(除返青期外)平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均高于常规灌溉模式下相同施氮量处理。8种不同水氮耦合方式下黑土稻田均表现为较强的碳"汇",控制灌溉模式能够增加碳"汇"强度,其中CN2处理碳"汇"强度最大。本研究结果可为提高黑土稻田固碳减排潜力提供理论基础,为估算区域乃至全球碳平衡提供数据支撑。     

黑龙江省西部地区旱田土壤水分盈亏变化规律研究

针对黑龙江省西部半干旱区的气候特点,以10个市县0~30、30~50和0~50 cm三个土层土壤多年平均蓄水量为研究对象,从研究该地区旱田土壤水分盈亏的宏观变化规律出发,在多年多点资料的基础上,分析研究了黑龙江省西部地区旱田土壤水分盈亏的时空变化规律,以期为有关部门提供客观可靠的理论分析依据。     

水稻土深松阻力与土壤扰动效果研究

为探讨机械深松过程的水稻土扰动、土壤结构及能量的效应,利用原位土壤耕作综合测试平台进行精准控制条件的深松试验,采用凿形铲,设置5种耕作深度(10、15、20、25、30 cm),从耕作阻力及比阻、土壤宏观扰动轮廓、土壤破碎体尺度分布指标综合评价水稻土深松作业的效果。结果表明,深松耕作阻力与耕作深度符合二阶函数拟合的递增关系。耕深20 cm时,深松铲对土壤扰动程度最大,地表隆起、开裂和纵向起伏程度最强,此时土壤隆起高度、隆起宽度、横剖面扰动面积、平均土块径均达到最大值,分别为16.3 cm、42.2 cm、0.030 5 m~2、28.77 cm,耕作比阻则相对较低,为62 kN/m~2;然而在耕深超过20 cm之后,深松铲的土壤扰动效果显著降低,地表隆起、开裂和纵向起伏程度减弱,土壤隆起高度、隆起宽度、横剖面扰动面积、平均土块径数值均明显减小,耕深30 cm时分别降至10.3 cm、31.2 cm、0.026 8 m~2、19.12 cm,相比耕深20 cm降幅分别为36.8%、26.1%、12.1%和33.54%,而此时耕作比阻急剧增大至195 kN/m~2,相比耕深20 cm增幅高达214.5%。因此,在水稻土条件下,耕作深度20 cm时能够获得最佳的土壤扰动、土壤结构及耕作能量的综合效应。     

水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm²)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm²)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO₂排放通量和CH₄排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明：不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%～40.92%、24.63%～31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH₄排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO₂排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出...     

不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm²(N)、99 kg/hm²(N1,减氮10%)、88 kg/hm²(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO₂排放强度和CH₄排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO₂排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO₂排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P<0.05)。相同施氮量下,控制灌溉相比常规淹灌有效地降低了甲烷排放强度,但提高了土壤呼吸CO₂排放强度。不同水氮管理模式下,水稻收获后总固碳量为319.37～489.00 g/m^2<...     

节灌控排条件下稻田氮平衡模拟及利用效率分析

运用DNDC模型模拟分析不同节灌、施肥、控排条件下稻田氮素平衡状况及氮肥利用效率。结果表明,节水灌溉控制排水条件下,施氮量不大于180kg/hm2时,稻田土壤氮库均呈现亏损,亏损量为54.7～127.6kg/hm2,亏损量随着施氮量的增加而逐渐减小;除浅灌深蓄中氮和浅灌深蓄高氮处理外,控制排水处理土壤氮素亏损量均大于常规排水;浅灌深蓄、施中氮和控制排水的组合是最佳的水肥处理模式。     

水稻高效利用水肥试验研究

根据在湖北漳河灌区团林灌溉试验站开展的专项试验 ,研究分析了不同水肥处理对水稻生长发育 ,水稻产量及其构成 ,稻田水肥利用率等的影响规律。结果表明 ,在适当的施肥量和合理的追肥方式下 ,与传统的淹灌相比 ,节水灌溉可提高水稻水分生产率及氮肥利用率 ,获得高产。最后提出了一种高效利用水肥的稻田管理模式     

水炭运筹下稻田土壤氮素分布与盈亏15N示踪分析

为揭示水炭运筹下铵态氮、硝态氮在不同土层的分布规律和土壤氮素在水稻植株中的分布规律,设置两种水分管理模式(浅湿干灌溉、常规淹灌)和4个秸秆生物炭施用量水平(0、2. 5、12. 5、25 t/hm~2),采用田间小区和~(15)N示踪微区结合的方法,研究了不同水炭运筹下0～60 cm土层NH_4~+-N、NO_3~--N和肥料NH_4~+-~(15)N、NO_3~--~(15)N的累积分布,以及土壤氮素在水稻植株中的分布情况,并计算了不同水炭运筹下的土壤盈亏状况。试验结果表明:浅湿干灌溉模式下,稻田土壤中的NH_4~+-N累积量随土层深度的增加而减小,施加适量的秸秆生物炭增加了0～20 cm土层NH_4~+-N、NO_3~--N累积量,同时减少了20～60 cm土层的累积量。相同秸秆生物炭施用水平下,浅湿干灌溉模式0～20 cm土层中NH_4~+-N、NO_3~--N累积量和肥料NH_4~+-~(15)N、NO_3~--~(15)N累积量均高于常规淹灌模式,浅湿干灌溉模式20～40 cm和40～60 cm土层NO_3~--~(15)N累积量较常规淹灌模式显著降低(P 0. 05)。浅湿干灌溉模式积累的土壤氮素有9. 79%～13. 96%分布在植株叶片,15. 71%～20. 03%分布在植株茎鞘,66. 00%～74. 50%分布在植株穗部。综合考虑寒地黑土区土壤氮库盈亏平衡,浅湿干灌溉模式施加12. 5 t/hm~2秸秆生物炭的水炭运筹模式最优。