传统稻鱼系统生产力提升对稻田水体环境的影响

如何在提升传统农业系统生产力的同时又不破坏其内涵、还对环境不产生负面影响,是一个受到研究者持续性关注的挑战性课题。本研究以具有1 200年历史的全球重要农业文化遗产稻鱼系统为例,研究稻鱼系统鱼的放养密度对生产力和环境的影响,探讨能够显著提升稻鱼系统生产力且又不破坏其传统性(产品优质、环境友好)的途径。研究表明,传统稻鱼系统(RF)(田鱼目标产量375 kg.hm 2)与水稻单作系统(RM)水体的化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)及铵态氮(NH4+-N)含量均没有显著性差异。随着田鱼养殖密度提高(鱼产量由750 kg.hm 2提高到3 000 kg.hm 2)和饲料投入的相应增加,稻鱼系统的生产力和经济产出大幅度提高(稻鱼系统的净经济收入增加25.2%~101.4%),但稻鱼系统(RF)水体的COD值及TN、TP和NH4+-N含量均呈现增加的趋势,尤其是当鱼目标产量增至3 000 kg.hm 2时,水体TP含量和COD值显著提高,面源污染风险增加。分析还表明,鱼放养目标产量为2 250 kg.hm 2时,稻鱼系统经济效益最佳,此时净经济收入比传统稻鱼系统增加55.9%,并且不会对水体环境质量产生负面影响。     

稻鱼鸭种养共生模式效益的研究及综合评价

3年稻鱼鸭种养共生模式效益的研究表明,稻鱼鸭种养共生模式水稻增产lO%以上,增收鲜鱼1036．5kg／hm²,成鸭238．9～489．3kg／hm²;水稻土壤全N、P、K和有机质含量分别增加27．9%、44．3%,6．5%和28．2%,提高了土壤肥力;水稻植株虫口量最少。稻鱼鸭种养共生模式提高了稻田产量和效益,其生态环境质量指教为0．8155,属良性循环的高教复合生态农业模式。     

稻鱼鸭种养共生模式效益的研究及综合评价

３年稻鱼鸭各养共生模式效益的研究表明,稻鱼鸭种养共生模式水稻增产１０％以上,增收鲜鱼１０３６．５ｋｇ／ｈｍ＾２成鸭２３８．９－４８９．３ｋｇ／ｈｍ＾２;水稻土壤全Ｎ、Ｐ、Ｋ和有要质含量分别增加２７．９％、４４．３％、６．５％和２８．２％,提高土壤肥力;水稻植株虫口量最少。稻鱼鸭种养共生模式邮稻田较量和效益,其生态环境质量指数为０．８１５５,属良性循环的高效复合生态农业模式。     

稻鱼共生系统的推广潜力分析——以中国南方10省为例

稻田浅水环境为许多水产动物提供了生境,也为稻鱼共生产业的发展提供了基础。但是,一个区域的稻田是否适合发展稻鱼共生系统,常常受到当地自然和社会条件的影响,了解这些影响对有效推广稻鱼共生系统有重要意义。本文以我国南方10省为研究区域,从自然和社会经济因素两个方面分析了稻鱼共生系统的推广潜力。研究利用气象资料和农业统计数据,基于地理信息系统构建了研究区域内的稻田地理分布数据库,确定了15个影响稻鱼共生系统推广效率的指标,通过指标的层级模型和线性加权评分法对不同稻田的推广优先等级进行评估,并构建了基于稻田总面积、推广率和单产水平下鱼产量估算的简易模型。结果表明,综合自然和社会经济条件,研究区域内的稻田可划分为4个推广优先等级,面积占比分别为：等级1占29.6%（3.59×10⁶ hm²）,等级2占16.9%（2.05×10⁶ hm²）,等级3占24.2%（2.94×10⁶ hm²）和等级4占29.4%（3.57×10⁶ hm²）;其中湖南、四川、江西和浙江4省的稻田50%以上属于等级1和等级2,而在云南和贵州基本上所有的稻田都属于等级3和等级4。等级1和等级2的稻田适合推广集约型稻鱼共生模式,这两个等级的稻田每个生长季可产出最高鱼产量分别为3.77×10⁶ t和2.15×10⁶ t;而等级3的稻田适合进行粗放型和集约型模式相结合的推广方式,粗放型和集约型模式最高鱼产量分别为0.62×10⁶ t和3.09×10⁶ t。本研究主要结果为合理制定稻鱼共生系统推广策略提供借鉴,也可为国内外稻田水产养殖产业发展规划的制定提供参考。     

稻-鱼系统的发展与未来思考

耕地和淡水是保证全球食物可持续供应所必不可少的资源,如何有效利用有限的水土资源、在保障食物供给的同时降低农业生产过程对资源环境的负面影响,是当今世界农业面临的重大挑战。稻-鱼系统(本文的"鱼"是水产生物的统称)是通过有效利用水土资源同时产出稻谷和水产品的重要农业方式,对保障区域食物供给和保护当地资源和环境有重要作用。近几十年来全球稻鱼-系统迅速发展,至目前全球六大洲的稻作区共28个国家都有了稻-鱼系统的分布;在中国稻-鱼系统也正由原来传统、规模小、养殖单一的模式逐渐发展为规模化、专业化、机械化和养殖多样化的模式。大量研究表明,稻-鱼系统可实现水稻产量稳定和获得水产品,稻-鱼系统同时具有化肥农药减量和农业面源污染降低等效应;稻-鱼系统也有助于解决水产单一养殖而产生的面源污染。虽然全球1.63亿hm2稻田面积90%以上具有发展稻-鱼系统的潜力,但目前稻-鱼系统的比例仍很低,我国稻-鱼系统面积也仅占稻田面积的4.48%。因此,保障稳产高效可持续的稻-鱼系统发展,需要对不同稻作区发展稻-鱼系统的生态经济可行性和适应性进行评估,同时必须建立新的技术体系(田间设施、种养结合技术、农业机械等),并适当扩大规模和创建品牌以增加农民收益。     

耕作模式对冷浸田水稻产量和土壤特性的影响

为探明不同耕作模式对冷浸田的影响机制,挖掘冷浸田的生产潜力,以冷浸田为研究对象,通过田间试验,以常规平作模式为对照,研究了垄作和稻鱼共作模式对冷浸田水稻产量以及土壤团聚体、温度、pH及有机质和还原性物质含量以及酶活性的影响。结果表明:相比对照(CK),垄作模式(T1)能显著降低土壤微团聚体(0.25 mm)含量,促进大团聚体的形成,提高土壤温度,增加土壤有机质含量,提高土壤pH,抑制水稻分蘖期后土壤亚铁含量的上升,降低土壤亚锰含量,减轻其对水稻根系的毒害作用,提高土壤酶活性,增加土壤速效养分含量。稻鱼共作模式(T2)对冷浸田土壤理化性状影响不显著,但能显著增加土壤速效养分含量,土壤速效钾含量在水稻孕穗期和成熟期分别较对照(CK)增加18.2%和69.2%,从而为水稻生长提供良好的土壤环境和营养,促进水稻生长发育,提高水稻产量。研究表明T1和T2模式能显著提高冷浸田水稻产量,增产范围为8.8%~25.8%,T1模式增产效果最显著,实际产量达到7 623 kg·hm-2。综上所述,垄作模式可以有效地改善冷浸田土壤特性,提高水稻产量,而稻鱼共作模式增产效果主要体现在增加冷浸田水体和土壤的速效养分。     

不同化感潜力水稻化感效应与产量的关系

本研究探讨了连续3年5种不同化感潜力水稻田间抑草效应、产量及其之间相互关系。结果表明,不同种植时间,不同化感潜力水稻田间种植过程中伴生杂草总生物量以非化感水稻"Lemont"最大,化感水稻"PI-1"最小。化感潜力分析结果表明,不同化感潜力水稻以化感水稻"PI-1"化感抑草潜力最强,非化感水稻"Lemont"最弱。水稻产量分析结果表明,不除草条件下,不同种植时间均以化感水稻"PI-1"产量最高,非化感水稻"Lemont"产量最低。除草条件下,依然以化感水稻"PI-1"产量最高,化感水稻"IAC47"产量最小。杂草生物量、水稻化感潜力与水稻产量的相关性分析结果表明,不同化感潜力水稻产量的大小与田间杂草生物量存在极显著负相关,与化感潜力大小存在极显著正相关。     

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。     

Modeling a long-term effect of rice straw incorporation on SOC content and grain yield in rice field

ABSTRACT

The long-term effects of rice straw incorporation on soil organic carbon (SOC) content and rice yield were evaluated from rice cultivation with different treatments: no rice straw (control), rice straw (RS), and rice straw compost (RSC) as a main-plots; five levels of nitrogen (N) fertilizer application: 0, 100, 150, 200, and 250 of N (kg ha^?1) as a sub-plots. The denitrification and decomposition (DNDC) model was employed to simulate changes in SOC content and rice grain yield over 35 years. Additionally, scenario analysis on continuous or discontinuous RS incorporation in rice fields was conducted using the DNDC model. The long-term results indicated that RS and RSC treatments played a crucial role in increasing grain yields by 9% and 11% due to the increased SOC contents compared to control treatment. The validated DNDC model on SOC contents and yields showed a good agreement between the observed and simulated values based on the normalized root mean square errors. The model predicted a rapid decline of SOC contents without RS incorporation. Results suggested that incorporating rice straw or amending manure to paddy soils is a preferred practice for maintaining SOC contents.     

稻田种植春玉米经济效益及高效耦合技术研究

长期定位试验研究结果表明 ,与常规麦 稻二熟制相比稻田种植春玉米的麦 /玉米 稻三熟制年产量为1.4 2 5 4万kg/hm2 ,增产率 17.6 9% ;有机投能、无机投能和总投能分别高 3.5 4 %、8.37%和 7.90 % ,生物量和籽粒能量产出分别高 16 .99%和 15 .12 % ,能量产投比较高 ;N、P2 O5和K2 O等养分盈亏率增大 ,土壤有机质盈余较多 ,盈亏率为 81.18% ;新增纯收益率 2 2 .4 2 % ,边际成本报酬率 3.33。稻田种植春玉米高效耦合技术包括部分放开冬春茬 ,稻田冬春季改小麦为菜果经济作物 ;春玉米采用两段覆膜种植技术 ,其产量 >82 5 0kg/hm2 的综合措施为种植密度792 0～ 8990株 /hm2 ,施N量 2 88.6～ 35 2 .4kg/hm2 ,玉米 11～ 12叶展开时以 30 4 .6～ 4 98.0mg/kg浓度乙烯利化学控制叶面喷施 ;后季稻实施塑盘旱育秧大苗抛栽技术 ,其产量 >75 0 0kg/hm2 的综合措施为在培育 >35d秧龄壮秧基础上 ,基本苗 2 2 5～ 2 4 0万株 /hm2 ,施N量 2 2 5～ 2 5 5kg/hm2 。     

麦秸还田和结实期灌溉方式对超级稻籽粒结实和米质的影响

以大穗型超级杂交粳稻‘甬优8号’为材料,设置麦秸还田(麦秸全量还田与麦秸不还田)和结实期灌溉方式(浅水层灌溉、轻干湿交替灌溉和重干湿交替灌溉)两因素试验,研究其对大穗型超级稻籽粒结实和主要米质性状的影响。结果表明:结实期灌溉方式对籽粒结实性状有显著影响。在麦秸还田与麦秸不还田下,与浅水层灌溉相比,轻干湿交替灌溉显著提高了‘甬优8号’的千粒重、结实率、充实度,而重干湿交替灌溉则相反;麦秸还田处理下籽粒结实性状均优于秸秆不还田处理,麦秸还田与结实期轻干湿交替灌溉互作可以改善超级稻‘甬优8号’的结实性状;与麦秸不还田相比,麦秸还田提高了籽粒的整精米率、粗蛋白含量和消减值,降低了垩白率、垩白度、直链淀粉含量、胶稠度和崩解值;与浅水层灌溉相比,轻干湿交替灌溉降低了直链淀粉含量、粗蛋白含量和消减值,提高了整精米率、垩白率、垩白度、胶稠度和崩解值,但重干湿交替灌溉则使米质明显变差;两处理对弱势粒的主要稻米品质的调控作用大于强势粒。在麦秸还田下,结实期轻干湿交替灌溉可以较好地协调‘甬优8号’结实性状和稻米品质间的关系。     

Effects of different water regimes and nitrogen application strategies on grain filling characteristics and grain yield in hybrid rice

In order to optimize N application and understand how the different combinations of water and N management affect grain filling characteristics and yield, we designed three irrigation regimes (W₁ submerged irrigation, W₂ alternate irrigation, W₃ dry cultivation), and different N application strategies at 180 kg ha^?1 in 2010 and 2011. The relationship between grain filling characteristics and grain yield formation were respectively investigated. The results revealed that there were obvious interacting effects of irrigation regime and N application strategies on grain yield and grain-filling characteristics as well. Compared with W₁ and W₃ treatments, under W₂, the N-fertilizer should account for 30% base, 30% tillering, and 40% panicle fertilizer with the last being applied equally at 4th and 2nd leaves emerged from the top. Correlation analysis revealed that grain filling rate during middle grain-filling stage was the largest and contribute more than 50% to grain-filling. Grain yield was significantly related to grain filling rate (G_max or G_mean), final weight of a kernel (A), and mean grain filling rate (MGR) of the early, mid and late stages during grain filling in inferior spikelets, which is the important reason for water and N coupling effect further to increase yield and fertilizer use efficiency.     

氮肥品种和用量对水稻产量和镉吸收的影响研究

采用盆栽试验,研究了Cd污染土壤上,不同氮肥品种和用量对水稻产量和Cd吸收的影响。结果表明,与磷钾配施的4个氮肥处理中,施用尿素处理水稻产量最高,其次为施(NH4)2SO4和NH4Cl处理,施NH4NO3处理水稻产量最低。与施(NH4)2SO4、NH4NO3和尿素处理相比,施NH4Cl处理可显著增加水稻对Cd的吸收,并促进Cd由秸秆向籽粒的转移;而其他3种氮肥对水稻秸秆和籽粒中Cd含量的影响效应相当。适量尿素[0.2g(N)·kg-1]处理能显著降低水稻籽粒Cd含量,而不施尿素和高量尿素处理都显著提高了水稻籽粒中的Cd含量。研究表明,在Cd污染的水稻土上,采用抗Cd污染的水稻品种和优化肥、水管理措施,可使稻米中Cd含量低于国家无公害大米的限量指标。