生物质炭与不同肥料配施对水稻田面水养分流失风险的影响

通过生物质炭与不同肥料配施的方法研究水稻田面水氮、磷、钾等养分的流失风险。结果表明:除不施肥外,其余施肥处理水稻田面水总氮、可溶氮、铵态氮、可溶性钾浓度均于施肥第2天达到顶峰,并逐渐趋于稳定,1周后分别降为顶峰值的9.2%~15.5%,11.0%~38.5%,16.6%~42.8%和30.4%~68.0%;总磷、可溶磷浓度于施肥第3天到达顶峰,后呈现持续下降趋势并逐渐趋于稳定,1周后为顶峰值的29.2%~64.8%,33.5%~59.6%;硝态氮浓度在施肥第2天达到顶峰,随后下降,但在1周内又有间歇性上升,出现铵态氮向硝态氮转化的过程,最后下降至不施肥水平。施肥时添加生物质炭能够适量吸收田面水中氮、磷、钾等养分,降低养分的流失风险;适量有机肥的加入可大幅度提高田面水中磷素浓度,同时也可提高田面水中可溶性有机碳(DOC)浓度,是仅施无机肥的124.4%~181.7%。因此,在单一施加无机肥时适量添加有机肥与生物质炭可优化田面水中养分比例,更加有利于水稻对养分的吸收。     

优化施肥和缓释肥对水稻田面水氮磷动态变化的影响

通过小区试验探索优化氮肥分次施用及缓释肥对稻田氮磷形态和动态变化的影响,结果表明,田面水TN浓度在施肥后的第1天达到最大,NH4+-N峰值出现在施肥后的第2天,随氮素的转化,NO3--N浓度在第4天达到高峰。总体上NH4+-N是稻田田面水氮素的主要表现形态,而农田灌溉和降雨可显著提高NO3--N的比例。总磷浓度在基肥施用后的第2天达到高峰,在基肥施用后的第7天和灌溉或降雨农田被扰动后的第2～3天稻田田面水总磷浓度出现回升现象。农田灌水及天然降雨也可使田面水中可溶性磷呈现降低趋势,颗粒态磷的比例升高。水稻生育初期的径流水中总氮、总磷相对较高,远远超出地表水环境质量标准Ⅴ类水的标准限值(TN 2.0mg/L,湖、库TP 0.2mg/L)。平均4次产流中,相对于传统施肥,优化施肥氮肥分次施用及缓释肥处理产生的径流中总氮浓度可降低约22.98%～42.88%。     

纳米碳增效尿素对水稻田面水氮素流失及氮肥利用率的影响

为了探讨纳米碳增效尿素对水稻田面水氮素流失特征及肥料利用率的影响,以普通尿素处理为对照,对水稻田面水氮素浓度、氮素径流流失特征、产量及氮肥利用率进行了试验研究。结果表明,施用氮肥后,田面水全氮浓度迅速增加,且施氮量越高,田面水全氮浓度越大。纳米碳增效尿素处理与普通尿素处理比较,其田面水全氮浓度下降速度较快,氮素随排水流失风险期短。应用对数方程模型预测,纳米碳增效尿素田面水安全排放期为施肥后11.5～15.9 d,普通尿素田面水安全排放期为施肥后12.5～17.3 d,纳米碳增效尿素处理与普通尿素处理比较,其遇雨引起氮素流失期限缩短1.0～1.5 d。该研究同时得出,总氮素径流流失量随施氮量的增加而增加,相同施氮量的两肥料处理间比较,纳米碳增效尿素处理氮素随降水流失量显著小于普通尿素处理,仅为普通尿素的70.6%～74.3%。该研究进一步表明,纳米碳增效尿素处理籽粒产量、氮肥农学利用率亦显著大于普通尿素处理,产量最大提高幅度达10.2%,氮肥农学利用率最大提高幅度达44.5%。总之,与普通尿素处理比较,纳米碳增效尿素处理遇雨引起氮素流失期限缩短、氮素径流流失量小,产量、氮肥农学利用率均较高,是优于普通尿素的新型高效肥料,其中施氮量为225 kg/hm2的处理,是该试验条件下的氮肥运筹的高产、高效、安全模式。     

土壤容重对草甸土坡面养分流失特征的影响

通过室内模拟降雨试验对不同土壤容重的草甸土坡面养分流失特征进行研究。结果表明:土壤容重是坡面草甸土养分流失的重要影响因子,土壤容重不同,降雨引起的坡面表土养分流失的程度不同。硝态氮主要随径流流失,占总流失量的55%～79%,70%～84%的有效磷和速效钾随泥沙流失。不同形态的养分在流失泥沙中有富集现象,但富集比各不相同。土壤容重在0.8～1.2g/cm3之间变化时,随土壤容重增加,土壤孔隙度减小,入渗能力减弱,土壤养分在降雨侵蚀力作用下流失量不断增加。但随容重的继续增大,土壤抗蚀性增大,产沙量减小,养分流失量也有减小的趋势。在降雨、坡度等一定的条件下,土壤最容易被侵蚀而发生养分流失的容重范围为1.2～13g/cm3。     

江汉平原地区潮土水稻田面水磷素流失风险研究

通过监测田面水磷素含量和形态的动态变化来研究稻田磷素流失风险.结果表明:从环境角度、经济效益和水稻生长出发,用线性 平台施肥模型得到该地区水稻的最佳施磷量为66 kg P2O5/hm2;施磷后田面水各形态磷浓度呈现急剧下降-缓慢下降-平稳的过程,但在施磷后7天内田面水磷素浓度仍然较高,是磷素流失的高危险期;用对数模型模拟田面水中各形态磷素含量与施肥时间的关系(可溶性有机磷SOP除外),其相关系数r为0.715 1～0.963 9,在P＜0.05水平下达到极显著水平,应用模型预测常规施肥下田面水的安全排放期时为施肥后24天;除P0处理外,其余各处理中田面水磷的形态以可溶性无机磷SIP为主,随着施磷量的增加,颗粒态磷PP在田面水中的浓度呈现增大的趋势,因此,在评价田面水排放或者稻田径流对水体富营养化的贡献时,颗粒态磷PP的影响也不容忽视.     

猪粪施用对稻麦轮作体系土壤碳组分含量及动态变化的影响

通过在成都平原开展稻麦轮作大田试验,设置了不施肥(CK)、常规无机化肥(NPK)、猪粪25%+化肥(NKM1)、猪粪50%+化肥(NKM2)、猪粪100%(M3)、猪粪150%(M4)6种施肥处理,探讨猪粪施入对土壤碳组分含量及动态变化特征的影响。结果表明:不同生育期对土壤有机碳及其组分含量的变化影响极显著(P0.01);水稻季不同处理下表层土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(WSOC)、溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(ROC)含量均随着生育期的推移呈现出先升高再降低的趋势,20~40 cm土层土壤有机碳及其组分含量显著低于表层土壤,且不同处理之间变化幅度小于表层土壤;小麦季表层TOC含量随作物生育期的推移呈增加的趋势,土壤WSOC和DOC含量在拔节期达到最大值,ROC在分蘖期达到最大值,之后下降并趋于稳定;20~40 cm土层土壤WSOC、DOC和ROC变化趋势与表层土壤基本一致,但变化幅度较小;通过对比分析表明,猪粪施入能显著提高土壤TOC及其活性有机碳含量,水稻季和小麦季TOC、WSOC、DOC和ROC含量均在M4处理下达到最大值,最大值分别为18.49和18.62 g kg-1、88.15和93.56 mg kg-1、40.09和69.74 mg kg-1、2.73和2.29 g kg-1,即从提高土壤有机碳的角度来看,150%猪粪施入处理提升效果最为明显。     

不同施肥与生物质炭配施对水稻田面水氮磷流失及产量的影响

通过研究减氮施肥及施用生物质炭对田面水氮磷流失风险和水稻性状的影响,结果表明:不同施肥处理田面水总氮、溶解性氮、铵态氮浓度均在施肥后第2天达到最高,然后迅速下降,并于7d后趋于稳定,稳定后浓度分别是顶峰值的5.6％～16.3％,8.4％～23.7％和25.0％～46.1％;不同施肥处理田面水总磷浓度在施肥后第3天达到最高,而后迅速下降,一周后趋于稳定;可溶磷浓度在施肥后4～5 d内处于一个平稳的状态,而后平缓下降至施肥前水平.氮磷浓度在减氮(20％)施肥条件下与常规施肥相比均降低.减氮施肥对产量的影响不大,但减氮施肥结合生物质炭处理水稻产量与常规施肥相比提高了24.6％,达到7 391.5 kg/hm2;减氮施肥降低了氮素流失风险,但减氮施肥结合生物质炭处理则明显提高田面水中总磷的浓度,增加磷素流失的风险.在施肥后1周内是控制氮磷流失风险的最佳时期,此时若遇暴雨,将导致氮磷随径流大量流失.     

猪粪有机肥施用对潮土速效养分含量及团聚体分布的影响

针对集约化养殖畜禽粪便无序排放产生的环境问题,采用连续2年的盆栽试验,以猪粪有机肥为研究对象,设计5个有机肥施用水平(0、6.7、13.3、26.7、40.0 g·kg~(-1)土),研究了猪粪有机肥施用对潮土有机碳、速效养分含量及土壤团聚体分布的影响,为畜禽粪便田间消纳和合理施用提供理论依据。研究结果表明,土壤中有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量均随有机肥施用量的增加而呈现逐渐升高趋势,且第二年土壤中各指标增加更加明显,第二年施肥处理各速效养分含量分别比第一年高2.7%~54.0%、6.7%~34.6%、36.8%~159.5%、20.3%~35.7%;土壤有机碳含量与外源有机碳投入量之间存在着显著的线性关系,有机肥施用可以显著提高生菜产量,且具有明显的后效作用。2年试验中,土壤团聚体以0.053~0.25 mm和0.053 mm小团聚体所占比例较大,且随有机肥施用量增加呈现降低趋势,而0.25~0.5 mm和0.5 mm大团聚体含量却随有机肥施用量增加呈升高趋势,可见,施用有机肥可促进大团聚体的形成,在有机肥施加量为40.0 g·kg~(-1)土时,土壤中0.25 mm团聚体的含量最高,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)最大,土壤的团聚化作用最强,土壤结构最稳定。     

水文条件对紫色土坡面土壤侵蚀及养分流失的影响

采用人工模拟降雨试验,研究水文条件对紫色土坡面土壤侵蚀及氮和磷养分流失的影响。试验处理包括2个施肥水平（低肥和高肥水平）,4个水文条件（自由下渗、土壤水分饱和、壤中流、壤中流＋降雨）和一个降雨强度（60 mm/h,历时60 min）。结果表明：壤中流＋降雨和土壤水分饱和条件下的土壤侵蚀量分别是自由下渗条件下的3.1和1.7倍,同自由下渗相比,壤中流、壤中流＋降雨和土壤水分饱和条件下,地表径流中NO3-N、HPO4-P的浓度和流失量有显著增加;低肥水平条件下,自由下渗、土壤水分饱和、壤中流和壤中流＋降雨地表径流中,NO3-N的浓度分别是0.88、58.90、698.41和87.80 mg/L,对应水文条件下地表径流中,HPO4-P的浓度分别是0.252、0.322、0.811和0.383 mg/L,高肥水平条件下,径流中的NO3-N和HPO4-P的浓度也有相同的趋势;土壤水分饱和条件下,地表径流中NO3-N和HPO4-P的流失量分别是自由下渗条件下的27～39和1.3倍,壤中流＋降雨条件下,地表径流中NO3-N和HPO4-P的流失量分别是自由下渗条件下的100～114和1.5～1.7倍,同时,壤中流＋降雨和土壤水分饱和条件下,泥沙中NO3-N和HPO4-P的流失量也比自由下渗条件下显著增加。     

降雨历时对黑土坡面养分流失的影响

为了深入了解降雨历时对黑土坡面养分流失的影响特征,探寻降雨历时对黑土坡面养分流失的规律,在沈阳农业大学水利试验基地,进行室内人工模拟降雨试验,对不同降雨历时条件下的黑土坡面养分流失进行研究。结果表明:降雨历时是影响坡地溶质迁移以及坡面降雨产流产沙的重要因素。降雨历时越长,表土养分流失越严重,N、P、K流失量越大,降雨后的养分含量越低,且累计径流量与泥沙量和降雨历时呈正相关变化,当降雨历时增加至90min后,土壤入渗率趋于稳定,径流量增加幅度减缓,且由于土壤发生沟蚀,泥沙量急剧增加。径流水样中N、P、K流失呈现出不同特征,当降雨历时90min时,随着降雨历时的增加,径流硝态氮迅速衰减,20min后逐渐趋于稳定,土壤养分含量均降低;当降雨历时进一步增大至120min时,硝态氮含量趋于稳定,基本没有变化,而磷离子和钾离子则由于土壤发生沟蚀,下层土壤中的PO_4~(3-)和K~+被浸提出进入径流中,导致其含量仅一步增加,磷离子增加幅度较钾离子相比更为明显,且随泥沙流失的养分与之呈现出相似规律。不同降雨历时条件下降雨前后土壤剖面养分含量垂直分布情况也有明显差异,随着降雨历时的增加,磷离子以及钾离子的浓度峰值变化不大,多出现在10cm表层土壤内,而硝态氮浓度峰值不断加深。30,60,90,120 min降雨后,硝态氮浓度峰值分别位于土层7,8,10,14cm处;土层的湿润峰也随降雨历时增大而增加,分别位于土层以下10,12,16,19cm处,降雨120min后,土层全部湿透。试验结果表明,降雨历时对硝态氮流失的影响比对磷和钾离子更为显著。     

菌渣还田对稻田土壤养分动态变化的影响

为探讨菌渣还田对土壤肥力的影响,在大田试验条件下,研究不同菌渣(F)与化肥(C)配施对水稻生育期内土壤养分含量动态变化的影响。结果表明:在水稻的整个生育期内,菌渣与化肥配施能够明显提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,其中处理C100F100对土壤有机质的积累、提高土壤有效磷和速效钾水平作用最强,处理C100F50次之;处理C100F50提高土壤碱解氮的能力最大。综合考虑,在本试验条件下,处理C100F50可维持较高的土壤肥力,节约化肥施用及降低成本,实现废弃菌渣还田资源化合理利用。     

太湖地区稻田田面水氮磷动态特征及径流流失研究

为探讨稻田氮磷养分地表径流流失特征,以太湖地区典型稻田为研究对象,通过在溧阳、宜兴两地实施田间试验,对稻田施肥后田面水氮磷动态变化特征及径流流失进行了研究。结果表明：两试验点田面水总氮浓度均在施肥当日达到最高,然后迅速下降,基肥在施肥7 d后逐渐趋于稳定,而追肥则在施肥5 d后逐渐趋于稳定;田面水总磷浓度也是在施肥后的当日达到最高,而后迅速下降,8 d后基本趋于稳定;施肥后田面水总氮及总磷浓度与施肥天数均可用指数方程进行拟合,且均达极显著水平;溧阳和宜兴两试验点稻季总氮径流量分别为8.21,10.73 kg/hm^2,分别占稻季氮肥总投入量的2.49%和3.25%,总磷径流量分别为0.58,0.75 kg/hm^2,分别占稻季磷肥总投入量的0.97%和1.25%。     

不同氮磷配合下稻田田面水的氮磷动态变化研究

稻田田面水中N、P浓度是决定稻田N、P径流流失,N素的氨挥发与硝化-反硝化等各种损失途径的关键因子。采用田间试验方法研究了不同N、P配合下田面水中N、P动态变化。结果表明,田面水总N(TN)、总P(TP)和溶解态无机P(DIP)的浓度在施肥后很快达到峰值,之后迅速下降,其变化均可以用指数方程(Y=C0×e-kt)来描述。NH4 -N在施N后2~4天达到峰值,之后逐渐下降,6~7天后降至稳定。基肥施用后的NH4 -N浓度上升比分蘖肥和孕穗肥施用后慢,同时TN和NH4 -N浓度下降也慢。相同施N水平下,高P处理田面水的NH4 -N和TN浓度较优化处理高;相同施P水平下,高N和低N处理田面水的TP和DIP浓度也较优化处理高,这表明:当N、P其中之一超过或低于适合用量时,会促进另一养分的流失。施肥后田面水中TN、TP和DIP可作为稻田N、P流失的主要指标,应着重控制基肥施用后N、P的径流流失,以及追肥施用后尿素的水解速度。     

不同农艺措施条件下稻田田面水总氮动态变化特征研究

通过盆栽试验,对稻田田面水总氮在不同农艺措施条件下动态变化规律进行了研究,并对该规律进行了数字拟合,以便为控制稻田氮素流失提供理论依据和技术途径.结果表明:田面水总氮浓度在施肥后第一天达到高峰,随着时间的推移不断降低,并且在每次施肥后7-9 d下降到较低水平;施肥水平和田面水总氮浓度呈正相关关系;施肥方式对田面水总氮有较大影响.随着施肥深度加深,田面水总氮含量逐渐降低;不同肥料种类对田面水总氮亦有影响,全部施用复合肥处理浓度最大,施用复合肥+碳铵处理浓度最小;有机肥作为缓释肥料在试验初期对田面水总氮贡献不大;沙土较粘壤土处理田面水总氮浓度大.     

生物炭施用对稻田氮磷肥流失的影响

针对宁夏引黄灌区稻田过量施肥导致土壤养分利用效率低的问题,通过田间小区试验,在优化施氮条件下(240kg·hm~(-2)),设4个生物炭水平(0、4500、9000、13500kg·hm~(-2)),研究施用外源生物炭对稻田氮磷流失和土壤养分含量的影响。结果表明:生物炭对稻田田面水氮素动态产生影响,表现为田面水中全氮、硝态氮含量随生物炭用量的增加而降低,铵态氮表现则相反;全氮和铵态氮的最大峰值出现在第1次追施氮肥后的第2天,最大值为34.86、8.28mg·L~(-1);硝态氮最大峰值3.31mg·L~(-1)出现在第2次追施氮肥后的第2天。随后均迅速下降,全氮含量在施氮肥后10d回到第1次追氮前的含量水平,并趋于稳定,铵态氮和硝态氮则在7d后。生物炭对田面水全磷未产生显著影响,全磷含量在第1次施氮肥后3d达到峰值,为3.69mg·L~(-1),之后迅速下降,6~7d后降至追氮前的含量水平,并趋于稳定。生物炭处理显著降低了稻田全氮流失量8.03%~13.36%,高量炭处理(13500kg·hm~(-2))显著提高了土壤全氮和有机质含量,提高幅度分别为41.2%和27.5%(P0.05)。说明生物炭对稻田磷流失、土壤全磷和速效磷含量无显著影响,对降低稻田氮素淋失表现出积极效果。     

江汉平原稻田田面水氮磷变化特征研究

在江汉平原地区,因水肥管理粗放,特别是人为排放刚施肥泡田水,水稻种植引发的氮磷面源污染问题比较严重,迫切需要掌握稻田氮、磷动态特征,并据此进行科学的肥水管理。采用大田试验的方法,设置不同氮磷梯度,研究了江汉平原稻田田面水氮磷形态与浓度动态变化特征及施肥的影响。结果表明:施尿素后,田面水可溶性总氮(DTN)、可溶性有机氮(DON)和铵态氮(NH_4~+-N)占总氮(TN)的比例分别在88.0%、44.7%和31.6%以上,且随施氮量增加而增大;施磷肥后,田面水中颗粒态磷(PP)占总磷(TP)的比例为76%～93%,且随施磷量的增加而降低。田面水中氮素浓度与施氮量之间呈分段线性相关关系,当施氮量分别超过287.8、289.9、231.5和336.7kg·hm-2后,TN、DTN、NH_4~+-N和DON的浓度会跃增;田面水中各形态磷素浓度均随施磷量的增加而线性增加。施氮肥后,田面水中TN和DTN浓度均在施肥后1 d达到峰值,在基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d降低至与不施氮肥基本接近;NH_4~+-N浓度在基肥和分蘖肥后2d、穗肥后1d达到峰值,基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d后降低至与不施氮肥趋同。施磷肥后TP、PP和可溶性总磷(DTP)的浓度均在施肥后1 d达到峰值,3 d后急剧降低,降幅均在79.0%以上。可见,在江汉平原地区,施尿素后田面水中氮素以DTN为主,尤其是DON和NH_4~+-N,施磷肥后以PP为主。减少氮、磷肥用量可降低稻田氮、磷损失,且氮肥施用量应尽可能控制在231.5 kg·hm-2以内。施基肥和分蘖肥后5 d内、施穗肥后2 d内是江汉平原稻田氮素损失的关键控制期,施磷肥后3 d内是磷素流失的关键控制期。     

稻田田面水中三氮浓度的动态变化特征研究

为了研究南方稻田在施肥后表面水和渗漏水中三氮的动态变化规律,故设计了这个试验。试验结果表明:田面水中NH4 和TN在1d后达到极大值,随时间推移,下降较快。NO3-,NH4 /TN,NO3-/TN和(NH4 NO3-)/TN是先升后降。NH4 和TN可作为稻田田面水污染监测的主要氮素指标,NO3-作为辅助监测指标。三氮浓度变化与施氮量呈明显正相关。施氮9d是防止三氮大量流失的关键时期。     

稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5113.63 kg hm-2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量达6.02%和7.18%。T1、T2和肥料运筹(T3)处理均能降低侵蚀泥沙全氮(TN)和速效氮(AN)平均浓度,分别达0.46%、6.46%、0.47%和5.57%、18.67%、13.98%。同时,就稻季侵蚀泥沙流失氮素总量而言,T0处理TN流失达14.24 kg hm-2,T1和T2处理均能显著降低侵蚀泥沙TN流失量,分别达7.58%和14.10%。同时,T1处理能够显著降低TN流失率7.58%,而T2处理则显著增加TN流失率7.37%。     

增效剂对稻田田面水氮素转化及水稻产量的影响

采用田间试验的方法,通过种植单季水稻绍粳18,研究施用添加聚天门冬氨酸、腐植酸、硝化抑制剂DMPP(3,4—二甲基吡唑磷酸盐)等增效剂的肥料对水稻田面水氮素转化及其产量的影响。结果表明,稻田施氮明显提高了田面水的可溶性总氮、铵态氮、硝态氮浓度。聚天门冬氨酸、DMPP、腐植酸等增效剂的施用,水稻生育期田面水可溶性总氮平均浓度分别下降14.1%,15.8%和7.3%,铵态氮增加10.6%,27.5%和8.6%,硝态氮降低31.8%,46.7%和26.9%,有助于降低氮素流失对水体环境造成的面源污染风险。增效剂聚天门冬氨酸、DMPP和腐植酸可使水稻籽粒产量分别增加6.2%,7.8%和2.4%,秸秆产量增加10.8%,6.1%和4.0%。添加增效剂的肥料较普通肥料可以降低田面水的总氮含量,并且能更好地促进水稻生长,提高水稻产量。