稻田优化施肥效果与氮、磷环境效益评价

【目的】针对稻田氮磷钾肥施用不合理引起环境问题较为严重的现象,从粮食高产高效和环境效益的角度分析稻田化肥的合理施用与管理策略。【方法】选用测土配方施肥项目2005-2010年在湖南省间布置的735个早、中、晚稻肥料田间试验,选取不施肥（CK）、农民习惯施肥（FP）和优化施肥（OPT）3个处理,对比分析了早、中、晚稻OPT较FP处理的增产效果与氮、磷、钾肥偏生产力的优势;通过筛选OPT处理产量或/和氮肥偏生产力前25%的试验点,建立高产、高效和高产高效3种方案,结合氮肥用量与氮素损失（N₂O的排放、N的径流与淋失、NH₃挥发）之间的经验模型,评估稻田节氮减排潜力;通过计算早、中、晚稻磷素表观平衡,分析稻田磷素残留状况;并引入湖南省早、中、晚稻种植面积,估算区域稻田氮、磷的环境效益。【结果】多年多点田间试验研究表明,与CK处理相比,FP和OPT处理分别可增产41.9%和52.0%（早、中、晚稻的平均值）;与FP处理相比,OPT处理早、中、晚稻可增产7.0%-8.3%,氮、磷肥偏生产力分别提高16.8%-19.6%和5.5%-37.3%,而OPT处理钾肥用量的提高对钾肥偏生产力的负效应较小（早、中、晚稻平均降幅为6.4%）。节氮减排评估结果表明,高产组产量高而氮肥用量相对较高,高效组氮肥偏生产力高而产量相对较低,用高产高效组表征产量和氮肥偏生产力的潜力更可靠;高产高效组早、中、晚稻每年可节省氮肥用量共81 kg·hm^-2（其中晚稻最多,为32 kg N·hm^-2）,减少氮素损失15.5 kg N·hm^-2,温室气体N₂O减排约20%。湖南省稻田节氮总潜力为12.5×10⁴ t,减少氮素损失2.35×10⁴ t,主要对象为早稻和晚稻。优化施肥可提水稻的磷素总吸收量,早、中、晚稻从FP处理的59-66 kg P₂O₅·hm^-2增加到OPT处理的63-71 kg P₂O₅·hm^-2。磷肥用量与水稻磷素吸收量之间的关系显示,两者并不能达到显著的正向相关关系,说明当磷肥投入总量满足作物需求后,多余的磷素对当季作物磷素吸收无效,从而残留在土壤中;早、中、晚稻分别有46%、44%和15%的样本出现磷残留现象,通过筛选并分析磷残留样本得出,早、中、晚稻OPT处理磷残留比例明显低于FP处理,且磷残留量分别可降低到1.36-5.30 kg P₂O₅·hm^-2,较FP处理下降了33.7%-48.5%;从全省范围来看,磷残留总量可减少18.14×10³、3.59×10³和5.30×10³ t;另一方面,农民习惯施肥中,仍有不施磷肥的现象,这对土壤养分的耗竭影响较大,应重视平衡施肥。【结论】稻田优化施肥是产量和环境安全的重要保障,氮肥减量施用可提高氮肥利用率,减少氮素损失和温室气体的排放,控制磷肥总量可有效地避免土壤磷素残留带来的污染风险。     

长期施肥下红壤性水稻土有效磷的演变特征及对磷平衡的响应

【目的】分析长期不同施肥下土壤有效磷含量、全磷含量、土壤磷素盈亏和磷素活化效率（PAC）的动态变化,探讨不同施肥下水稻土磷素演变特征及与磷平衡的响应关系。【方法】基于1982年开始的红壤性水稻土长期不同施肥定位试验,试验包括不施肥（CK）、有机肥（牛粪,M）、氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾肥＋有机肥（NPKM）、氮磷肥＋有机肥（NPM）、氮钾肥＋有机肥（NKM）和磷钾肥＋有机肥（PKM）共7个处理。【结果】经过30年不同施肥,土壤有效磷含量均呈上升趋势。M、NKM、NPK、NPM、NPKM和PKM处理土壤有效磷含量变化速率分别为0.18、0.20、0.83、1.35、1.46和1.62 mg·kg^-1·a^-1。M、NPK、PKM、NPM和NPKM处理土壤全磷增加速率分别约为4.3、15.4、16.0、18.3和22.9 mg·kg^-1·a^-1。所有施肥处理,土壤中磷素均有盈余,磷素盈余量与土壤有效磷增加量呈显著正相关关系（P＜0.05）,土壤中每盈余100 kg P·hm^-2,M、NKM、NPM、NPKM、PKM和NPK6个处理的土壤有效磷含量分别增加0.4、0.7、1.9、2.1、2.2和3.2 mg·kg^-1。在土壤中磷素盈余量接近的情况下,单施化肥（NPK）的PAC显著高于单施有机肥（M）处理（P＜0.05）。【结论】化学磷肥和有机肥配施相比单施化肥或有机肥能够显著提高红壤性水稻土土壤有效磷、全磷含量和磷素活化效率。     

鱼藕轮作对池塘底质环境的影响

为推广鱼藕轮作这种节约型、生态型的绿色无公害的养殖新技术提供更充分的理论依据,试验研究了多年养鱼塘在不同种藕年限下底泥的理化性质及种藕对微生物群落代谢功能多样性的影响。结果表明,多年养殖鱼塘在未种藕与种藕2、3和4年之后的底泥中总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)含量的水平分布特点是中心处略高于四角处;多年养殖鱼塘连续种藕2年,其TN、TP和OM含量会明显下降,但随着种藕年限的继续增加,TN、TP和OM含量又会呈现增加的趋势;且鱼藕轮作中栽种莲藕后底泥微生物群落的代谢功能多样性高于未种藕的养鱼塘。     

不同施肥处理对水稻土颗粒有机碳与磷的影响

颗粒有机碳是土壤有机碳的活性组分,分解的产物可能会成为土壤潜在的养分库。基于红壤稻田长期定位试验(1981年—),研究了不同施肥处理对稻田土壤(0~20 cm)有机碳与磷的影响,评价了颗粒有机碳与磷的变化及其对有效磷(Olsen-P)的潜在贡献。结果表明:与无肥处理相比,施肥处理不同土壤组分中各形态磷和有机碳均有增加,其中,颗粒有机碳与有机磷比总碳、总磷对不同施肥措施的响应更敏感;颗粒有机碳与有机磷(PF-Po)极显著相关(r=0.67);颗粒有机磷与Olsen-P存在极显著的线性回归关系(Olsen-P=1.9×PF-Po+5.15,r2=0.49)。本研究揭示了土壤颗粒有机碳对有效磷的潜在贡献,因此在长期有机物料施用的土壤中,颗粒态有机质易累积情况下,考察土壤有效磷时应注意土壤颗粒有机碳的贡献。     

安徽省油菜磷肥施用效果及土壤有效磷丰缺指标研究

为了解油菜磷肥施用效果及土壤有效磷丰缺指标,选择安徽省典型油菜产区,开展多年多点田间小区试验,设置不施磷和施磷2个处理,研究施用磷肥对安徽省冬油菜产量、增产效果和经济效益的影响,并通过建立油菜籽粒相对产量和土壤有效磷含量的关系,确定土壤有效磷丰缺指标。结果表明,油菜施用磷肥增产增收效果明显。油菜施磷后的产量平均为2 571 kg/hm~2,增产量和增产率分别为672 kg/hm~2和41.5%。施磷每公顷增收2 012元,89.6%的试验点产投比2.0,施磷收益显著。以相对产量60%,60%~75%,75%~90%,90%~95%和95%为标准,将土壤有效磷分成"严重缺乏"、"缺乏"、"轻度缺乏"、"适宜"和"丰富"5级,对应的丰缺指标为6.5、6.5~13.0、13.0~26.5、26.5~34.0和34.0 mg/kg。该研究结果为水稻田冬油菜的磷肥管理提供依据。     

尾水管深度对轴流定桨式水轮机性能的影响

尾水管深度对水轮机的效率及稳定性都有重要影响。为解决某电站水轮机效率及出力不足的问题,采用数值模拟的方法,分析了尾水管深度变化对水轮机性能的影响。通过几个不同尾水管加深方案的比较分析,得出尾水管深度在一定范围内增加能有效提高尾水管回能系数,降低扩散损失。但由于沿程摩擦损失会随深度增加而增大,因而综合考虑损失、效率及经济性因素,最终选定尾水管深度为3.0D1的尾水管深度方案。同时,为保证水轮机的运行稳定性,也比较了该方案对流场稳定性的影响,分析了湍动能及脉动的变化。结果表明尾水管与转轮内流场存在相互作用,直锥段加高后不但会降低直锥段出口的湍动能,也会减轻转轮出口的湍动能。即尾水管内流动的改善也会降低转轮出口附近流场的紊乱程度,显著降低了转轮所受到的径向力及压力脉动峰峰值,提升了转轮内流场的稳定性。此外尾水管深度改变方案对转轮空化性能的影响不大,转轮叶片背面的最低压力范围基本没有变化。     

基于光谱特征和生理特征的番茄磷营养诊断方法

为提高番茄磷营养水平检测精度,针对目前基于光谱分析的作物磷营养水平检测精度较低以及磷的光谱反射率受叶绿素和花青素影响的问题,提出了结合番茄样本光谱特征和生理特征的番茄磷营养水平诊断策略。以自行培育的25%、50%、75%、100%、150%5个梯度水平的磷营养胁迫水培番茄样本为研究对象,分别利用光谱分析仪和叶绿素仪采集不同磷营养水平番茄叶片的光谱数据和SPAD值,并对叶片花青素含量进行测定,提取各样本在不同波长下的光谱反射率和生理特征(SPAD值和花青素含量)作为番茄磷营养诊断的特征变量,基于最小二乘支持向量机建立诊断模型,通过改进粒子群优化算法获取支持向量机的最优参数。将120个番茄样本随机分为训练集和测试集分别进行实验。结果表明,采用本文的建模方法结合番茄样本光谱特征和生理特征能够建立精度较高的番茄磷营养水平预测模型,高于对比的其他方法,其相关系数和均方根误差分别为0.961 1和0.461,诊断效果较好,为番茄磷素的快速检测提供了新思路。     

Growth,morphology and gas exchange responses of two-year-old Quercus castaneifolia seedlings to flooding stress

Tolerance to flooding is crucial when thinking in promissory species for restoration of ecosystems prone to suffer soil water excess. In this study, we tested the flooding tolerance of two-years-old seedlings of Chestnut-leaved oak (Quercus castaneifolia C.A.Mey.) to determine whether it can be recommended for use in wetland restoration programs. Seedlings of Q. castaneifolia were subjected to three treatments: (1) control (C), (2) flooding for 60 days followed by a 42-day recovery period (F?+?R) and (3) continuous flooding for 102 days (F). Physiological performance, plant morphological changes and biomass accumulation were assessed. Results showed that, although net photosynthetic rates, stomatal conductance and transpiration decreased with prolonged flooding, when flood waters were removed, plants were able to recover their physiological activity (49–80% compared to controls). By contrast, when plants were continually flooded, their physiological activity decreased as well as the leaves experienced precocious senescence and wilting. Biomass responses paralleled physiological responses: leaf and root biomass were 42–49% higher under F?+?R treatment than under continuous flooding, and all plants under the F?+?R survived. Therefore, Q. castaneifolia appears as a promising species to be further studied when thinking re-vegetation of riverine areas and other temporarily flooded wetlands.     

杉木林采伐迹地再造林后土壤调蓄水分功能恢复研究

[目的]探讨杉木人工林采伐前、后及其采伐迹地造林后林地土壤调蓄水分功能的变化,揭示采伐地造林后,幼林对土壤蓄水功能的调节恢复作用.[方法]采用定位连续观测方法,在24年生杉木人工林伐前、伐后以及造林后1年、3年、5年、8年的样地内采集土壤样品,进行室內测试分析.[结果]表明:与伐前相比,杉木人工林采伐后1 m深土壤层毛管孔隙度提高了1.70%,非毛管孔隙度下降了4.95%;伐后1 m深土壤层最大持水力、最小持水力和毛管持水力比伐前分别提高了4.02%、2.67%和5.31%,但土壤贮水力下降14.30%;0~20,20~40 cm土层的初渗速率分别下降19.81%和16.95%,稳渗速率分别下降12.97%和14.49%;造林后林分对土壤调蓄水分功能的调节作用,随着林龄增加而增大,8年生幼林0~20,20~40 cm土层对土壤水分的初渗调控能力恢复到采伐前的62.50%和58.83%,稳渗的调控恢复到采伐前的62.22%和48.79%;若以伐后与伐前土壤的最大持水力、最小持水力和毛管持水力的差值为100%,8年生幼林其与伐前的差异只有16.90%,17.84%和23.20%.土壤贮水力恢复到采伐前33.34%的水平.[结论]杉木人工林的采伐导致土壤调蓄水分功能减弱,采伐迹地再造林能逐步改善林地土壤调蓄水分功能,而且随着幼林林龄增加调节功能逐步增强.     

秸秆还田对土壤氮磷及水土的影响研究

秸秆还田作为低碳农业、有机农业的重要环节,对改善土壤结构,减少水土流失,提高土壤的养分含量具有积极作用。秸秆还田主要通过增加土壤孔隙度,降低土壤容重从而调节地温,达到蓄水保墒的功能,促进作物生长。秸秆还田能有效增加土壤有机质含量,提高氮肥的利用效率,有效减少氮素、磷素的流失,提高土壤氮素的含量,对土壤中有效磷和全磷含量均有所提高,改善农田生产环境,保障粮食增产能力。秸秆还田能有效减少地表径流量和径流次数,从而减少径流所带走的养分,减缓对周围水系的面源污染,有利于提高土壤含水量。有效的秸秆还田对N2O等温室气体的排放的实验研究,有着不同的研究结果。但是秸秆还田的实施还存在着一定的问题,应进一步深入研究秸秆还田对土壤养分和环境的影响机制,进行长期监测实验,发展恰当的秸秆还田方式,减少化肥的使用,对促进我国农业的持续快速发展有着十分重要的意义。