稻虾共作模式对涝渍稻田土壤理化性状的影响

稻虾共作模式是一种以涝渍水田为基础,以种稻为中心,稻草还田养虾为特点的复合生态系统。本文通过10年(2005—2015年)定位试验,以中稻单作模式为对照,研究了稻虾共作模式对0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤理化性状以及水稻产量的影响;采用投入产出法,评估了稻虾共作模式的经济效益。结果表明,长期稻虾共作模式显著降低了15~30 cm土层的土壤紧实度,其在15 cm、20 cm、25 cm和30 cm处的土壤紧实度较中稻单作模式分别降低了20.9%、29.9%、24.8%和14.7%。长期稻虾共作模式提高了0~40 cm土层中0.25 mm水稳性团聚体数量、平均质量直径和几何平均直径,但降低了0~20 cm土层的团聚体分形维数。相对于中稻单作模式,长期稻虾共作模式显著提高了0~40 cm土层有机碳、全钾和碱解氮含量,0~30 cm土层全氮含量,0~10 cm土层全磷和速效磷含量以及20~40 cm土层速效钾含量。稻虾共作模式显著降低了0~10 cm土层还原性物质总量,但提高了20~30 cm土层土壤还原性物质总量。稻虾共作模式的水稻产量较中稻单作模式显著提高,增幅为9.5%,其总产值、利润和产投比较中稻单作模式分别增加了46 818.0元?hm-2、40 188.0元?hm-2和100.0%。可见稻虾共作模式改善了土壤结构,增加了土壤养分,提高了水稻产量以及经济效益,但增加了10 cm以下土层潜育化的风险。     

棉花花铃期涝渍相随对棉花产量的试验研究

在南方易涝易渍地域，棉花花铃期适逢雨季，常受涝渍综合胁迫，对生长发育和产量均有较大影响。笔者利用测坑试验对该问题进行了研究，建立了涝渍灾害型农田4种排水控制指标模式，初步提出了棉花花铃期的涝渍综合排水控制指标，探讨了体现涝渍兼治的排水控制指标。     

小麦苗期和孕穗期涝渍的某些生理特性比较研究

对两个不同耐涝性的小麦品种华麦 8号和鄂恩 1号在苗期和孕穗期遭受涝渍后的生理变化进行研究 ,结果表明 :叶片叶绿素 ( chl)含量、超氧化物岐化酶 ( SOD)、过氧化氢酶( CAT)活性和根系活力均下降 ,而丙二醛 ( MDA)含量上升 ,变化幅度为耐涝的华麦 8号低于不耐涝的鄂恩 1号 ,差异达显著或极显著水平 ;叶片脯氨酸 ( pro)含量上升 ,但华麦 8号的上升幅度极显著地高于鄂恩 1号 ;两个品种的过氧化物酶 ( POD)活性变化的差异也较大 ,其中华麦8号稳定而缓慢上升 ,而鄂恩 1号则先急剧上升后又逐步下降     

棉花先涝后渍减产规律分析及排水指标确定

为探究棉花多生育期先涝后渍胁迫下的减产规律,于2008-2011年在武汉大学灌溉排水试验场开展了不同涝渍水平、涝渍发生生育期(蕾期、花铃期和吐絮期)和涝渍形式(单涝、单渍和先涝后渍)的测坑试验。分析了2类排水指标的合理性,量化了多生育期先涝后渍胁迫下不同涝渍形式及涝渍发生生育期的减产作用,提出了棉花多生育期先涝后渍排水指标。结果表明:在先涝后渍胁迫下,基于淹水和受渍时间划分的涝渍指标(淹水期间地表及地下累计超标准水深和受渍期间地下累计超标准水深)比基于地表和地下水动态划分的涝渍指标(地表、地下累计超标准水深)更为合理;单渍的减产作用是单涝的0.759倍;先期的涝会增强棉花对后续渍的适应性,先涝后渍胁迫下渍的减产作用是涝的0.293倍;花铃期、蕾期和吐絮期的减产作用之比为1:0760:0.220;多生育期地表及地下累计超标准水位与棉花减产率之间呈极显著的线性关系(R2=0.629,P0.001)。研究成果可为多生育期先涝后渍胁迫下棉田排水标准的制定提供参考依据。     

江汉平原涝渍微地貌变异特征及生态农业模式应用研究

阐述了江汉平原涝渍灾害的成因及其微地貌变异主要特征 ,根据涝渍地域微地貌差异和涝渍灾害发生特点 ,将江汉平原涝渍微地域分为 6种类型 ,并对其中广泛分布的典型碟形洼地不同高程按水体圈、涝地圈、渍地圈、旱地圈和庭院圈配置实施高效生态农业模式建设。     

东北典型黑土区坡耕地涝渍地土壤化学性状

中国东北典型黑土区是我国重要的商品粮生产基地,对我国粮食安全和国民经济的稳定起到举足轻重的作用。作为土壤退化的一种特殊形式,涝渍地严重影响着垦区的农业生产。在东北典型黑土区坡面涝渍地及其周围正常耕地中布设采样点,测定了土壤氧化还原性及相关指标,以揭示坡耕地涝渍土壤与其周围耕种土壤化学性质的差异,得出涝渍土壤所具有的特殊化学性状。结果表明:涝渍土壤与耕种土壤化学性质差异显著。涝渍土壤属于酸性土壤,pH值为5.53,显著低于耕种土壤,有机质含量较高,且越接近涝渍地中心土壤有机质含量越高。涝渍土壤Eh显著低于耕种土壤,空间变异范围较大,但还没有达到强度还原状态。涝渍土壤在长期淹水条件下,大量的Fe3+、一部分高价锰被迅速还原,与耕种土壤相比,涝渍土壤还原性物质总量较高,高出20倍多,亚铁含量高出12倍还多,二价锰含量高出约10倍。     

涝渍胁迫条件下Morgan模型的试验研究

涝渍胁迫条件下的作物水分生产函数对于正确评估减灾效益,合理制定涝渍灾害治理对策具有重要现实意义。作物水分生产函数按照模型形式可分为动态模型与静态模型,其中动态模型能模拟作物生长过程,具备一定的作物生理学基础,但鲜有见到关于涝渍胁迫条件下动态模型的研究。该文以水分亏缺条件下的作物水分生产函数动态模型(Morgan模型)为基础,通过利用涝渍指标进行转换,建立了适用于涝渍胁迫条件下的动态产量模型。该模型选用的指标包括常用的空间划分型涝渍分离指标(累积超标准地下水深SEW30、地面累积淹水深度SFW)与涝渍综合指标SFEW30,并为了克服前者在计算过程中涝害指标权重偏小的问题,引入时间划分型涝渍分离指标(累积超标准地下水深SEW30、受涝期间涝渍综合指标SWFDH)。根据连续多年的棉花涝渍胁迫试验数据对模型进行参数率定与验证,结果表明该模型预测效果良好,并推荐优先使用涝渍综合指标SFEW30。同静态模型相比,该模型参数在年际之间也表现出更好的稳定性。     

涝渍胁迫下夏玉米的灌浆特征及其动态模拟

为研究拔节期和抽雄期涝渍胁迫对黄淮地区夏玉米生长及灌浆过程的影响,在田间条件下以玉米品种‘浚单20’为试验材料,分别设置拔节期淹水3 d(JF3)、淹水5 d(JF5)、渍水5 d(JW5)、渍水7 d(JW7)和渍水10 d(JW10),抽雄期淹水3 d(TF3)、淹水5 d(TF5)、渍水5 d(TW5)、渍水7 d(TW7)和渍水10 d(TW10),共10个处理。其中淹水处理为田间积水深度5 cm;渍水处理为田间无积水,但土壤含水量在田间持水量的90%以上。对照小区的土壤含水量保持在田间持水量的70%~80%。通过Logistic方程分别拟合了淹水和渍水条件下玉米籽粒灌浆持续时间、灌浆速率、理论千粒重等灌浆特征。结果表明,拔节期和抽雄期涝渍胁迫减少了灌浆期总天数,且主要表现为粒重快速增长期和缓增期天数减少。淹水3~5 d灌浆天数缩短0.2~18.9 d,渍水5~10 d灌浆天数缩短2.2~7.6 d。淹水3 d平均灌浆速率(Va)增加8.2%~9.9%,淹水5 d Va下降10.8%~20.9%。各渍水处理下的平均灌浆速率降低0.4%~5.2%,且下降幅度随渍水天数增加而增加。淹水3 d的理论最大千粒重(W0)和实测千粒重(Wa)比对照增加,而淹水5 d及各渍水处理的W0和Wa均低于对照,实测值与模拟值表现出一致的增减趋势。模拟值与实测值结果对比分析显示,Logistic方程可能高估涝渍胁迫对千粒重的影响。     

东北典型黑土区坡耕地涝渍地土壤持水性和导水性研究

中国东北典型黑土区是我国重要的商品粮生产基地,对我国粮食安全和国民经济的稳定起到举足轻重的作用。作为土壤退化的一种特殊形式,涝渍地严重影响着垦区的农业生产。在东北典型黑土区坡面涝渍地及其周围正常耕地中布设采样点,测定了土壤剖面质地分布情况及土壤水分特征曲线,以揭示东北黑土区坡面涝渍地土壤水分过大的根本原因。结果表明,涝渍地土壤剖面中细质地土壤类型所占比例为90%,质地较粘重。涝渍地土壤具有较高的进气值,水吸力较大,保持在中小孔隙中的水分只有在较大吸力范围内才能缓慢释出,这造成涝渍地土壤具有极强的持水能力,不容易失水,再加上极弱的导水能力,水分饱和但不会被释放。以上这些土壤特性导致了涝渍地土壤长期处于湿度过大的状态。本研究结果可为涝渍地治理提供依据。     

黄淮地区涝渍胁迫影响夏玉米生长及产量

在黄淮平原,夏玉米常因降水过多遭受涝渍害而减产,确定其能忍受的涝渍胁迫天数,可为该区减轻涝渍引起的夏玉米产量损失和农业生产防灾减灾管理提供依据。该研究在田间条件下以玉米品种浚单20为试验材料,分别于玉米拔节期和抽雄期设置持续淹水(3和5 d)和渍水(5、7和10 d)处理,旨在研究黄淮地区夏玉米拔节期和抽雄期持续涝渍胁迫对其生长及产量的影响。结果表明:玉米拔节期连续淹水3 d或拔节期、抽雄期连续渍水5 d夏玉米产量开始降低,产量损失率随涝渍时间延长而增加:拔节期淹水3 d、抽雄期淹水5 d,其产量损失率分别为28.4%和42.8%;拔节期或抽雄期渍水5 d的产量损失分别为13.8%和5.5%(2011年)和3.0%和3.4%(2012年);拔节期淹水5 d产量损失是淹水3 d的3.1倍;拔节期或抽雄期渍水10 d产量损失分别为渍水5 d的1.3和3.0倍(2011年)、2.4和3.2倍(2012年)。淹水天数相同时,拔节期淹水产量损失率大于抽雄期淹水。所有淹水处理都会降低每平方米有效株数,而抽雄期淹水5 d还影响秃尖比,拔节期淹水5 d影响所有测定指标如收获指数、果穗性状等。不同于淹水处理,所有渍水处理都不影响每平方米有效株数,但影响果穗长和秃尖比、收获指数(抽雄期渍水5 d除外)。涝渍胁迫的后续影响与胁迫生育期、及涝渍天数有关,如抽雄期淹水3~5 d和抽雄期渍水5 d只影响乳熟期地上部分干质量累积,而抽雄期渍水7 d会影响所有生育期干质量累积。拔节期淹水5 d和渍水10 d使玉米后期(吐丝后25~35 d)灌浆速度降低59.6%和28.9%。因此在玉米实际生产中出现连续强降水天气时,建议尽快采取排涝降渍措施减少以避免玉米拔节期连续淹水3 d或抽雄期连续渍水5 d,从而降低涝渍胁迫对玉米生长及产量的影响。     

南方地区冷浸田土壤线虫的分布特征

为了解南方地区冷浸田土壤线虫分布状况,2011—2012年期间,对湖北、安徽、江西、湖南、福建、浙江、广东和贵州8个省份的冷浸田进行土壤线虫调查。结果表明:在所有省份中,共鉴定出2纲8目24科55属,其中潜根属(Hirschmanniella)和丝尾垫刃属(Filenchus)为优势属,两者占线虫总数的46.36%,丝尾垫刃属、潜根属、头叶属(Cephalobus)、滑刃属(Aphelenchoides)在我国南方8省份的冷浸田均有分布。冷浸田线虫密度为非冷浸田的48.04%,冷浸田线虫密度范围为72~735条/100 g干土。冷浸田土壤线虫数量分布主要受土壤含水量和电导率因素影响,潜根属与含水量显著正相关,与电导率显著负相关。     

连续水旱轮作对水稻冷浸田土壤细菌群落结构的影响

利用高通量测序技术,采用单季稻-冬闲(CK)、油菜-水稻(R-R)、春玉米-水稻(C-R)、紫云英-水稻(M-R)和蚕豆-水稻(B-R)五个处理探究水旱轮作模式对水稻冷浸田土壤细菌群落结构的影响,同时分析了土壤理化因子与细菌群落结构的关系。结果表明:水旱轮作能够显著增加水稻产量18%~44%。与CK相比,绝大多数水旱轮作降低了土壤细菌的丰富度,而细菌多样性与CK处理无显著差异。变形菌门和酸杆菌门为土壤中的优势细菌类群,其中变形菌门的丰度最高。与CK相比,轮作后酸杆菌、放线菌、硝化螺旋菌、慢生根瘤菌和亚硝化螺菌等参与碳氮循环的菌群丰度明显增加。聚类分析表明CK和M-R轮作土壤细菌群落单独聚为一类,而B-R、C-R和R-R轮作土壤聚为另一类。冗余分析表明土壤全磷、有效磷和p H是影响水旱轮作土壤细菌群落结构的主要因子。     

江淮丘陵区不同氮肥管理模式下稻田氨挥发损失特征研究

为了探索减少江淮丘陵区稻田氨挥发损失和提高其氮肥利用率的途径,采用密闭室连续抽取法,研究了不同氮肥管理模式对稻田氨挥发损失特征和氮肥利用率的影响。结果表明,整个稻季,氨挥发损失率以分蘖肥期最高,基肥期次之,穗肥期最低。较常规施肥(CN),缓释尿素与普通尿素配施(CRU)处理稻季氨挥发损失总量和损失率分别降低了26.23%和4.52%,氮肥利用率提高了6.07%;各施肥处理的氨挥发量与同期田面水中的铵态氮浓度呈线性正相关。综合分析,缓释尿素与普通尿素配施既能减少氨挥发损失,又能获得较高的经济效益,在江淮丘陵区具有推广应用价值。     

基于最小数据集的南方地区冷浸田土壤质量评价

调查分析了我国南方地区7个省份冷浸田土壤理化性状和生物学性状,筛选冷浸田土壤质量评价指标,建立土壤质量评价最小数据集。结果表明:冷浸田土壤有机质、全氮、C/N、有效磷与非冷浸田差异显著,分别较非冷浸田高出26.1%、11.2%、12.3%,低84.6%。冷浸田土壤含水量、有效铁、有效锰、有效锌、Fe~(2+)、Mn~(2+)、还原性物质总量含量分别较非冷浸田显著高出37.6%、91.5%、108.1%、17.0%、349.5%、143.1%、217.9%;冷浸田土壤微生物生物量碳、酸性磷酸酶活性均显著低于非冷浸田,而过氧化氢酶活性显著高于非冷浸田,蔗糖酶活性与非冷浸田相比无显著差异。冷浸田土壤线虫数量为301.9条100 g干土~(-1),显著低于非冷浸田;采用配对样本t检验和主成分分析方法,结果表明冷浸田土壤质量评价的最小数据集为pH、全氮、有效锰、Fe~(2+)、C/N、线虫数量6个指标,冷浸田土壤质量指数显著低于非冷浸田。研究结果对冷浸田土壤质量评价、土壤改良具有重要意义。     

土壤改良剂对鄱阳湖区潜育性稻田的改良作用研究

潜育化水稻土存在渍、冷、烂、闭(气)、毒及缺素等障碍因素,土壤改良剂是其改良的有效办法之一。本文研究了有机与无机材料相结合对鄱阳湖区潜育化稻田的改良效果,旨在为湖区此类土壤改良提供技术参考。田间定位试验设有机、无机改良剂10个互作处理,分别为(1)对照,T1;(2)牛粪+粉煤灰,T2;(3)牛粪+石灰,T3;(4)枯饼+粉煤灰,T4;(5)枯饼+石灰,T5;(6)牛粪+粉煤灰+石灰,T6;(7)枯饼+粉煤灰+石灰,T7;(8)牛粪+枯饼+粉煤灰,T8;(9)牛粪+枯饼+石灰,T9;(10)牛粪+枯饼+粉煤灰+石灰,T10,研究了土壤改良剂对土壤氧化还原电位、还原物质总量及土壤肥力的影响,并结合水稻产量分析了有机无机改良剂相结合的改良作用。结果表明:在提高土壤氧化还原电位方面,T5处理最明显,在抽穗期比T1显著提升了69.2%(P0.05)。在消减土壤还原性物质方面,各施用改良剂处理均能显著降低土壤还原性物质,其中T5、T8、T10三个施用石灰的处理效果最为显著,比T1分别降低了84.5%、79.3%和72.2%(P0.05)。施用土壤改良剂对土壤有机质、碱解氮、水溶性碳无显著影响,但对土壤速效磷、速效钾、pH值、电导率和水溶性氮有显著的提升作用。在提高水稻SPAD值方面,所有施枯饼的处理T4、T5,T7~T10均能显著提高水稻SPAD值,在抽穗期比T1提高了13.5~28.6%(P0.05)。3年平均产量表明,T10能显著提高潜育性稻田产量,比T1显著提高10.3%(P0.05)。因此,枯饼与石灰配合是降低鄱阳湖区潜育化稻田土壤还原性物质、提升氧化还原电位、电导率的最有效措施;牛粪、枯饼、粉煤灰、石灰相配合则是综合提升水稻产量的最有效措施。     

湖南水田耕整机的发展与前景分析

本文从湖南近几年水田耕整机的发展过程和现状出发,采用指数平滑法预测“八五”期间湖南的耕整机发展趋势。结合长沙地区的大量实测综合数据,进行了耕整机与畜力的比较效益及其作业的规模效益分析,运用单项经济效益替代数学模型,对耕整机技术发展的经济界限进行了探讨。为今后湖南乃至南方各省进行重点推广提供了理论依据。     

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%。     

Nitrogen Loss from Paddy Field with Different Water and Nitrogen Managements in Taihu Lake Region of China

High rates of nitrogen (N) fertilizer were applied to a paddy field in the Taihu Lake region of China to maximize crop production. Excessive N input has resulted in serious agricultural nonpoint pollution. Water and N management are two important approaches to regulating N loss from paddy fields. This study aimed to determine N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching from a paddy field during the rice-growing season in Taihu Lake region. Field experiments with two water and two N managements were conducted. The N exported to the environment through ammonia volatilization, runoff, and leaching from the paddy field was 37.2 kg N ha^?1 to 102 kg N ha^?1, with ammonia volatilization accounting for 69.6% to 83.5% of N loss. Ammonium and dissolved organic N significantly contributed to N loss through runoff and leaching. Controlled irrigation and site-specific N management (CS) significantly decreased N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching. Compared with the N and irrigation water inputs in traditional water and N management, those generated by controlled irrigation and site-specific N management were reduced by 34.6% to 43.0% and 59.2% to 63.3%, respectively. Moreover, the reduction in N and water input in the CS paddy field enabled the maintenance of high rice yield; it significantly increased N use efficiency by 15.1% to 34.9% and decreased the N exported to the environment by ammonia volatilization, runoff, and leaching by 53.1% to 56.1%. Therefore, the joint application of controlled irrigation and site-specific N management efficiently reduces agricultural nonpoint pollution through N loss from paddy fields.     

滨海盐土地区稻田暗管排水效果试验研究

稻田渗漏量是调节土壤通透性、降解土壤盐渍害的重要控制指标,涉及自然、经济技术等多种复杂因素,该文依据渗漏量对地下水溶解氧、土壤氧化还原电位、作物产量等的影响特点,通过3年的试验研究,首次提出滨海沙性盐土地区稻田渗漏量的上限控制指标,为该类地区暗管排水系统的规划设计及运行管理提供了参考     

不同施肥类型对稻田氮素流失的影响

采用田间试验探究了不同施肥处理对稻田氮素流失的影响,其中不同施肥包括对照(CK)、常规施肥(CT)、有机肥替代(BS)和炭基肥(CB)4个处理。结果表明:CB和BS组对降低稻田氮素径流流失的效果显著(p<0.05),其中稻田铵态氮的径流流失总量CT组(20.08 kg/hm^2)>BS组(15.53 kg/hm^2)>CB组(12.68 kg/hm^2)>CK组(0.63 kg/hm^2)。通过估算不同深度土壤的铵态氮与硝态氮淋溶流失量可知,BS和CB组对降低稻田氮素淋溶流失的效果有限。CT、BS和CB组中无机氮的表面径流流失总量占施氮量的5.30%~8.30%,淋溶流失总量占施氮量的0.21%~0.27%,说明氮素流失以径流为主。各施肥处理(CT、BS、CB)分别增产18.3%,28.4%,24.9%,达显著水平(p<0.05)。研究结果说明施用炭基肥和有机肥可显著减少稻田的氮素流失。