基于‘罗氏沼虾’养殖尾水灌溉条件下稻田养分利用效能提升技术研究

为了实现稻田消纳罗氏沼虾养殖尾水过程中水稻稳产及养分利用效率最大化,设置CK（空白对照）、BC（添加生物炭）、TG（添加土壤改良液）、BT（生物炭及土壤改良液分别减半）4个处理,依据养分运移状况及水稻生长指标的比较,筛选适宜材料类型。结果表明,BC、TG及BT的添加对表层土壤(0~10cm)TN累积、土壤(0~25cm)TP累积及养分损失,BC、TG对土壤(0~25cm)TN累积及养分损失均存在正面效应;TG显著促进表层土壤(0~10 cm)NO₃ ^-累积(P<0.05);除BC外,其他材料的养分表聚作用均促使TN、TP向根部运移(P<0.05);BT处理中灌浆期叶绿素含量显著高于TG和CK(P<0.05),材料处理组在第一节间长度均显著低于CK(P<0.05),其余处理间的差异性均未达到显著水平(P>0.05)。各处理的理论和实际产量间的差异性均未达到显著水平(P>0.05)。综上所述,相较于其他材料,有效截留NO₃ ^-为主氮素养分,提高养殖尾水养分利用率,降低淋洗污染风险;显著控制水稻底部节间生长,降低倒伏风险;且其对水稻生长及产量性状并无显著抑制作用,因而将其作为水稻消纳罗氏沼虾养殖尾水中养分利用效率提升材料具有一定应用潜力。     

振捣提浆与侧深施肥技术模式对寒地水稻产量性状及肥水效率的影响

为解决北方寒地传统搅浆平地耕作模式造成稻田泡田灌溉水量大和肥料利用效率低等问题,于2018—2019年以稻田水整地环节振捣提浆机与侧深施肥机为材料,采用2种耕整地模式和2种施肥模式的正交试验设计：搅浆平地耕整地模式(WPF)、振捣提浆耕整地模式(VEP)、基肥撒施模式(CFA)和侧深施肥模式(SDF),分析振捣提浆+侧深施肥技术模式对泡田期灌水量、干物质积累量、产量指标、肥料利用率及经济效益的影响。结果表明：与常规搅浆平地耕整地+基肥撒施(WPF+CFA)相比,搅浆平地耕整地+侧深施肥(WPF+SDF)、振捣提浆耕整地+基肥撒施(VEP+CFA)和振捣提浆耕整地+侧深施肥(VEP+SDF)3种技术模式对水稻泡田灌溉量、产量性状、肥料利用效率和经济效益均产生显著的影响,以VEP+SDF增幅最大,WPF+SDF次之,VEP+CFA最小。与WPF+CFA相比,VEP+SDF模式能显著提高肥水效率,节约泡田灌溉水11.4%,减少肥料施用量10%,产量和经济效益分别提高7.3%和1628.7元/hm²。本研究表明,VEP+SDF模式显著改善肥水利用效率,提高植株产量和经济效益,是北方寒地水稻较为理想的机械化整地施肥技术模式。     

中国稻田生态系统服务净价值评估

使用当量因子法和数量模型核算了2007—2016年中国稻田生态系统服务净价值。结果显示:1)2016年中国稻田生态系统提供服务价值为1.344×10~(12)元,服务成本为0.144×10~(12)元,服务净价值为1.2×10~(12)元,平均生态服务净价值为3 977元/hm~2;2)2007—2016年,中国稻田生态系统服务净价值总体呈上升趋势,中东部地区稻田生态系统服务净价值较高,西北地区较低;3)稻田受化肥和农药污染较严重的省份为安徽。研究结论为制定精准的生态补偿机制提供了可靠的参考数据。各省应响应"农业节肥节药"政策,参照稻田生态成本比例有针对性地进行农村污染治理和生态环境保护工作。     

保护性耕作对土壤团聚体、微生物及线虫群落的影响研究进展

保护性耕作具有良好的生态效益,有利于农业生态系统的可持续发展。本文对比分析了国内外有关常规耕作和保护性耕作措施对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物及土壤线虫影响的研究进展。结果表明：保护性耕作减少土壤大团聚体的破坏,降低团聚体周转速率,提高土壤结构的稳定性;保护性耕作提高表层土壤总有机碳及活性有机碳含量;保护性耕作可以提高耕层微生物生物量,尤其对真菌生物量影响显著;保护性耕作不同程度地提高了团聚体中微生物量和微生物多样性,但并未改变微生物在团聚体中的分布模式;保护性耕作可提高土壤线虫多度,提高原状土壤和土壤各粒级团聚体中线虫群落的成熟度指数和结构指数,但并未改变线虫总数、营养类群、功能团及生态指数在团聚体中的分布模式。针对目前国内外研究现状,展望了保护性耕作今后的研究重点,以期为因地制宜选取保护性耕作措施提供理论支持,推进我国农业可持续发展。     

长期秸秆还田和地下水位对土壤镉积累及有效性的影响

以1982年开始的长期定位试验为对象,研究了2个地下水位(高水位-20 cm和低水位-80 cm)下3种施肥方式(高量秸秆还田HS、常量秸秆还田MS、化肥CF)对水稻土镉积累及有效性的影响。结果表明:高水位条件下,长期秸秆还田可增加土壤总镉及有效态镉含量,HS和MS处理分别较CF处理提高21.8%、59.9%和9.8%、49.2%。低水位条件下,HS处理土壤总镉及有效态镉含量高于CF处理,较CF处理分别提高11.2%和31.6%; MS处理土壤总镉及有效态镉含量低于CF处理,较CF处理分别下降8.8%和14.3%。2012年,在保证原定位试验有足够重复的前提下,变更高水位条件下的部分试验处理。当HS处理变更为CF处理5 a后,土壤总镉和有效态镉含量分别较变更前下降2.5%和5.7%;CF处理变更为MS处理后,土壤总镉和有效态镉含量分别较变更前增加16.5%和58.9%。相同施肥处理,高水位土壤总镉含量高于低水位土壤。在MS处理下,高水位土壤有效态镉含量也高于低水位土壤,而在HS和CF处理下,低水位土壤有效态镉含量高于高水位土壤。土壤镉含量和土壤基本理化性质的相关分析表明,土壤总镉与土壤有机质、络合态铁含量极显著正相关,与pH显著负相关;土壤有效态镉与土壤pH、游离氧化铁极显著负相关。研究表明,施肥方式和地下水位是通过改变土壤的基本性质影响土壤镉的积累及其有效形态。     

水田机械式强制排肥装置设计与试验

目前水田机械施肥均匀性差,且作业时在施肥开沟器末端容易出现肥料粘结、架空、堵塞开沟器等现象。针对以上问题,本文设计了一种水田机械式强制排肥装置,并对其关键部件进行了结构设计及性能试验。将水田机械式强制排肥部件的工作过程分为3个阶段,通过运动学和动力学研究方法分析了各工作阶段肥料在螺旋强制排肥部件内的状态,以及影响排肥部件工作性能的关键因素,对螺旋强制排肥部件的直径、转速、螺距3个因素进行了设计计算。以排肥均匀性变异系数为响应指标,进行了螺旋强制排肥部件的单因素台架试验,通过对最小显著性差异进行统计分析,确定了各因素的取值范围;安排了二次正交旋转组合试验,并对试验结果进行了方差分析和响应面分析,确定了影响排肥性能指标因素的影响由大到小为转速、螺距、直径,建立了排肥性能指标与各因素之间的回归方程,运用Design-Expert软件对试验因素优化求解,确定了较优工作参数组合为螺旋输送器转速120.09r/min、直径23.90mm、螺距21.54mm,此时施肥装置台架试验的排肥均匀性变异系数为7.18%。将所设计的强制排肥部件分别安装在水稻插秧机及水稻气力式施肥播种机上,进行了田间验证试验,试验结果表明,机械式强制螺旋排肥装置工作稳定、堵塞率低,水田防堵塞效果优于无该部件的施肥机械。     

玉米免耕播种机漏播补偿方法对比研究

为解决玉米免耕播种机播种作业时存在漏播的问题,针对漏播自补偿和漏播辅助补偿方法进行了对比研究。对水平圆盘排种器的排种性能进行试验,获取了排种器在不同排种盘转速和播种粒距下排种合格指数、漏播指数和重播指数。由漏播自补偿补种性能分析可得,在排种口检测漏播信号进行加速补种,补种的实际粒距LPR>1.5L,补种粒距依然为漏播,无法实现漏播补偿功能,若在种子脱离排种口之前检测到漏播信号,提前做好加速准备再进行补种,可实现漏播自补偿功能。由漏播自补偿试验可知,漏播自补偿受播种速度和播种粒距影响较大,在播种粒距为20、25cm,播种速度不大于5km/h时,补种合格率不小于88%,在播种粒距为15cm或播种速度大于5km/h时,补种合格率较低;由漏播辅助补偿补种性能试验可知,在播种速度3~7km/h,粒距15~25cm下,补种成功率不小于89%,在播种速度不大于5km/h,补种合格率不小于96%。为了保证补种位置精确,采用漏播辅助补偿装置进行补种,〖JP2〗需合理设计漏播补偿装置安装位置,同时受播种速度、播种粒距、排种盘线速度、投种角的影响,通过合理设计补种装置安装参数后,控制补种装置响应时间t和补偿装置排种盘的线速度vb实现补种位置的精确控制。     

围垦对滨海稻田土壤N2O还原潜力的影响

稻田湿地生态系统的N₂O还原消耗潜力对缓解大气温室气体效应具有重要意义,而滨海自然湿地围垦改造成稻田后耕层土壤的N₂O还原速率及其微生物机制却鲜有报道。选取崇明岛光滩湿地为对照（WK0）,比较研究不同围垦年限（19、27、51、86 a）的围垦区稻田耕作层土壤N₂O还原速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明,土壤总有机碳含量（TOC）随围垦年限增长而显著增加,而土壤pH值、SO₄^2-浓度和EC值则均随围垦年限增长而呈逐渐下降趋势。土壤N₂O还原速率随围垦年限增长而显著增加,其中围垦86 a稻田土壤达到25.5 μg N₂O·g^-1·d^-1,与光滩湿地相比增加了58.4%。定量PCR结果发现,功能基因nosZ Ⅰ和nosZ Ⅱ拷贝数也随着围垦年限增长而显著增加,其中围垦86 a的稻田土壤功能基因分别为1.72×10⁸ copies·g^-1和4.36×10⁸ copies· g^-1,比光滩湿地稻田高出一个数量级。相关性分析发现土壤N₂O还原速率与功能基因nosZ Ⅰ拷贝数呈显著正相关,而功能基因nosZ Ⅱ拷贝数随围垦年限的增加率远高于功能基因nosZ Ⅰ;N₂O还原速率、功能基因nosZ Ⅰ、nosZ Ⅱ拷贝数与3个土壤理化指标（pH、EC、SO₄^2-）均呈负相关。因此,围垦造田促进了滨海湿地土壤N₂O还原过程,而功能基因nosZ Ⅰ数量的大幅增加是N₂O还原速率增加的重要原因。     

鱼蟹稻田飞虫捕食装置风光互补供能系统的研究

针对鱼蟹稻田飞虫捕食装置的离网型户外供能需求的问题,着重研究该装置的供能系统方案。基于户外供能合理性要求,采用小型风力发电机和太阳能电池板自主互补发电来进行能源供应;对小型风力发电机和太阳能电池板分别进行Matlab/Simulink建模,着重对叶轮的风能利用系数、叶尖速比和桨距角的相关性进行量化分析,利用单因素分析法对太阳能电池板进行分析;在桨距角确定的条件下,适当取值叶尖速比,能够获得最大风能利用系数。同时,在不同温度和辐射的条件下,太阳能电池板能够取得功率曲线的峰值,为风光互补的最大功率获取提供理论上的支持。针对离网型风光互补系统能源的合理化利用,提出混合供能的能量管理策略,符合该装置的供能需求,对户外同类型装置供能设计提供一定的参考。