西北黄土高原旱地全膜双垄沟播种植对玉米 季节性耗水和产量的调节机制

【目的】从玉米季节性耗水调节产量和水分利用效率的角度,揭示旱地全膜双垄沟播的增产机制。【方法】通过测定土壤温度、含水量、玉米地上干物质和产量及其构成因子,以及计算土壤温度梯度等,探讨旱地全膜双垄沟播对玉米季节性耗水和产量的调节机制。【结果】全膜双垄沟播（PMF）和全沙覆盖平作（SM）对玉米生长期的水分环境有显著的调节作用。与裸地平作（CK）相比,PMF和SM能提高地温最低点玉米全生育期土壤温度梯度和地温最高点玉米拔节前土壤温度梯度,在显著高于CK和地温最高、最低点反方向温度梯度驱动下实现了对土壤水分的调节,使玉米在需水较少阶段保蓄更多的水分以供需水盛期利用;各处理玉米耗水高峰出现的时期与当年降雨分布密切相关,PMF和SM可以促进玉米拔节后耗水,其中灌浆期增加最为显著,该时期PMF和SM的耗水量分别较CK增加237.7%和83.1%,差异显著（P＜0.05）;其次是拔节-抽雄期,分别较CK增加31.8%和27.4%,差异显著（P＜0.05）;玉米收获指数分别提高132.5%和116.1%。【结论】PMF能够增大土壤温度梯度,减少前期地表蒸发为主的水分耗散,保蓄更多水分供后期使用;在后期雨季能够充分利用降水,促进籽粒形成和灌浆,表现较高的穗粒数和百粒重,显著提高产量和水分利用效率。     

水生植物对农田排水沟渠氮磷迁移生态阻控效果比较研究

以亚热带红壤小流域为研究区域,选取2 m底宽、1 m深的小型农田排水沟渠,种植美人蕉(Canna indica)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑三棱(Sparganium stoloniferum)、灯心草(Juncus effusus)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)、水芹菜(Oenanthejavanica)等6种多年生水生植物,研究了农业面源污染的生态阻控技术措施及其效果。结果表明,6种水生植物的生态阻控效果差异显著(P<0.01),其生物量变化范围为0.58kg/m2～2.32kg/m2,其中以美人蕉为最大,水芹菜到夏季后进入休眠期,其生物量最低。植物体地上部N、P含量(干基)变化范围分别为N 8.06 g/kg～16.39g/kg和P 1.34 g/kg～3.82 g/kg,地下部分N、P含量变化范围分别为N 5.83 g/kg～10.80 g/kg和P 1.34 g/kg～3.35 g/kg。从生态拦截效果来看,以美人蕉对N的富集能力最强,达到23.90 g/m2,而黑三棱对P的富集能力最强(4.04 g/m2)。总的来讲,美人蕉和黑三棱在试验区具有明显的N、P生态拦截优势,其地上植株还可用作草食性动物的饲料,或者生物质覆盖还田,实现N、P资源循环利用与环境保护的有机结合。     

烟夜蛾滞育期间日失重、含水量及呼吸速率的变化

为探明烟夜蛾的滞育机制,测定了烟夜蛾滞育蛹和非滞育蛹日失重、含水量及呼吸速率的变化。结果表明,滞育蛹鲜质量、含水量均显著低于非滞育蛹;滞育蛹日失重变化比较平缓,没有明显的失重高峰,其平均值为3.19mg/头,而非滞育蛹的体质量变化较大,4日龄时达高峰,日失重高达13.67mg/头;滞育蛹和非滞育蛹的CO2呼出量无显著差异,但滞育蛹的呼吸速率相对平稳,非滞育蛹的呼吸速率变化较大,呈上下波动的曲线。这可能与滞育蛹滞育期间较弱的生理代谢水平和较高的抗寒性有关。     

有机无机肥料配合施用对设施番茄产量、品质及土壤硝态氮淋失的影响

利用田间小区试验,研究了有机无机肥配合施用模式对番茄产量、品质及氮素在土壤中累积和淋失的影响.结果表明:(1)与肥料用量较高的习惯施肥处理相比,大幅减少肥料施用的不同有机无机肥配合施用模式均能保证番茄产量稳定,显著提高经济效益,平均增收19 127元·hm-2,其中(3/4)化肥N+(1/4)猪粪N模式处理经济效益最高.(2)施用有机肥的3个有机无机肥配合施用模式处理可降低番茄果实中的硝酸盐含量,较全部施用化肥处理和习惯施肥处理的分别降低5.4％和7.0％;施用有机肥的3个有机无机肥料配合施用模式处理可提高番茄果实中Vc的含量,较全部施用化肥处理的提高9.4％.(3)与番茄种植前相比,番茄收获后土壤硝态氮含量总体上表现出表层增加、深层降低的趋势;大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式处理各土层硝态氮含量均低于习惯施肥处理相应土层硝态氮含量.(4)有机无机肥配合施用模式可显著降低渗漏水中硝态氮渗漏量,较全部施用化肥处理和习惯施肥处理的平均分别降低35.5％和55.1％.在试验条件下,综合考虑产量、经济效益和环境效益的适宜有机无机肥料配合施用模式为(3/4)化肥N+(1/4)猪粪N模式处理.     

秸秆和生物质炭对苹果园土壤容重、阳离子 交换量和氮素利用的影响

【目的】中国苹果园土壤有机碳含量较低,氮肥施用量偏高。本研究为苹果生产上合理应用秸秆和生物质炭来提高土壤缓冲性能和氮肥利用效率提供依据。【方法】以两年生富士/平邑甜茶为试材,采用15N标记示踪技术,研究添加秸秆和生物质炭对土壤容重、阳离子交换量、植株生长及氮素转化（树体吸收、氨挥发、N2O排放和土壤残留）的影响。试验共设4个处理：对照（CK）、单施氮肥（N）、施用氮肥并添加生物质炭（N+B）和施用氮肥并添加秸秆(N+S)。【结果】不同处理的土壤容重在0-5 cm和5-10 cm两个土层中的变化趋势一致。CK与N处理间差异不显著,但均显著高于N+B和N+S处理;两个添加外源碳的处理间,N+B处理的土壤容重显著低于N+S处理。与N处理相比,N+S和N+B处理的0-5 cm和5-10 cm两个土层的容重分别降低了0.06、0.09 g•cm-3和0.07、0.11 g•cm-3。与CK（18.32 cmol•kg-1）和N（19.61 cmol•kg-1）处理相比,N+S（22.27 cmol•kg-1）和N+B处理（25.35 cmol•kg-1）显著提高了0-10 cm土层土壤阳离子交换量,并且以N+B处理效果较好。3个施氮处理间植株总干重、15N积累量和15N利用率均以N+B处理最高,N+S处理次之,N处理最低。与CK相比,3个施氮处理（N、N+S和N+B处理）的氨挥发量均显著增加。与N处理相比,添加外源碳的两个处理（N+S和N+B处理）显著减少了氨挥发损失量,以N+B处理减少幅度最大。与CK相比,3个施N处理（N、N+S和N+B处理）的N2O排放量均显著增加,以N+B处理最高,其次为N+S处理,N处理最低,可见添加外源碳的两个处理的N2O排放量均有所增加,但3个施氮处理间差异不显著。去掉CK本底值后,N、N+S和N+B处理的氮素总气态损失量（氨挥发+N2O排放）占施氮量的比例分别为6.54%、4.33%和3.04%。可见,添加秸秆和生物质炭显著降低了氮素气态损失,以N+B处理效果较好。耕层土壤（0-50 cm）的15N残留量以N+B处理最高,N+S处理次之,N处理最低;而深层土壤（50-100 cm）则以N处理最高,N+S处理次之,N+B处理最低。3个施氮处理间,N回收率（树体吸收+土壤残留）以N+B处理最高,为42.26%,其次为N+S处理（37.22%）,N处理最低（31.54%）;N损失率以N处理最高,为68.46%。其次为N+S处理（62.78%）,N+B处理最低（57.74%）。【结论】添加秸秆和生物质炭显著降低了土壤容重,提高了土壤阳离子交换量,促进了苹果植株生长和对肥料氮的吸收,增加了土壤对氮的固定,减少了氮肥的气态损失,提高了氮肥利用率,其中以添加生物质炭的效果较好。     

基于GIS技术的黄前水库流域水土流失评价

在GIS技术基础上采用修正的通用土壤流失方程RUSLE作为评价模型,计算了黄前水库流域土壤侵蚀量,并结合土壤侵蚀强度分级标准,对流域土壤侵蚀强度进行了分级。利用GIS的叠置分析功能,定量分析了土壤侵蚀与坡度和土地利用类型之间的关系,并提出了相关的水土流失治理措施。结果表明:黄前水库流域土壤侵蚀模数为41.03 t/(hm2.a),属中度侵蚀区,年水土流失量1.33万t。流域土壤侵蚀模数与坡度呈显著正相关,不同土地利用类型的土壤侵蚀模数由大到小依次为:园地、草地、耕地、建设用地和林地。     

不同施肥方式下稻田氮磷流失特征

采用大田小区试验,研究3种不同施肥方式下稻田系统氮(N)、磷(P)流失特征。实验结果表明,施用尿素和缓释肥的混施处理(MT)田面水中总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度均为最高,分别为24.01和3.78mg/L,降雨产生径流时的N、P流失风险最大。整个水稻季,MT处理的N、P径流流失负荷分别为23.91和2.67kg/hm2,均为3种施肥处理中最高;MT处理的N、P渗漏流失负荷也为最高,分别为9.19和1.79kg/hm2。相对于MT处理,施用尿素和BB肥的无机处理(CT)及施用有机肥的有机处理(OT)能分别减少14.69%和29.18%的N总流失负荷及61.85%和68.97%的P总流失负荷。N、P的径流流失是稻田N、P流失的主要途径。     

坡耕地不同种植模式对农田水土保持效应及土壤养分流失的影响

针对云南彝良地震灾区灾后坡耕地水土流失的现状,进行了不同种植模式的水土保持效应的研究。通过对试验小区不同种植模式下的径流小区的监测,以探明不同种植模式对农田水土和养分流失及对收获期作物粒重的影响,寻求控制和减少农田水土流失及增产的有效种植模式。结果表明,不同种植模式3次地表总径流量顺序为黄豆单作(17.0 m³·hm^-2)>马铃薯单作(15.9 m³·hm^-2)>玉米单作(13.7 m³·hm^-2)>玉米//马铃薯顺坡种植(12.6 m³·hm^-2)>玉米//黄豆(12.3 m³·hm^-2)>玉米//马铃薯(11.7 m³·hm^-2);土壤总侵蚀量顺序为马铃薯单作(930.15 kg·hm^-2)>黄豆单作(821.70 kg·hm^-2)>玉米单作(739.05 kg·hm^-2)>玉米//马铃薯顺坡种植(716.70 kg·hm^-2)>玉米//马铃薯(651.90 kg·hm^-2)>玉米//黄豆(620.10 kg·hm^-2);在地表径流量方面,最好模式玉米//马铃薯间作,比最差模式黄豆单作削减地表径流量31.2%,比马铃薯单作、玉米单作分别削减地表径流量26.4%、14.3%;在土壤侵蚀量方面,最好模式玉米//黄豆间作,比最差模式马铃薯单作削减土壤侵蚀量33.3%,比黄豆单作、玉米单作分别削减土壤侵蚀量24.5%、16.1%。在土壤养分流失方面,玉米//黄豆间作比马铃薯单作削减总氮流失30.6%;玉米//黄豆间作比马铃薯单作削减氨氮流失22.2%,并有显著差异。可见,在彝良地震灾区玉米//马铃薯和玉米//黄豆间作种植模式在减少水土养分流失方面有一定效果。     

稻田径流易发期不同类型肥料的氮素流失风险

依据60年典型自然降雨资料分析了太湖地区稻田径流易发期,结合不同肥料减量运筹长期定位试验(2009年开始)近3年的径流监测数据,比较了径流易发期内不同处理的实际径流氮素控制效果。结果表明,太湖地区水稻生长前期降雨概率较大,6月21日—7月6日单日降雨概率均超过50%。从阶段统计结果来看,基肥期和蘖肥期(含基肥-蘖肥阶段)降雨概率和降雨量均明显高于穗肥期、蘖肥-穗肥阶段和穗肥后至成熟阶段,降雨概率分别达48.15%和49.81%,降雨量分别为12.81 mm和12.84 mm,均超过实际监测到径流的同期最低降雨量11.5 mm,产生径流可能性较大,是稻季径流易发期。从定位试验的实际产生径流和田面水氮素浓度结果来看,易发期径流和田面水氮素以铵态氮为主,硝态氮差异不显著。与常规用量分次施肥处理(CN)相比,化肥减量优化处理(RF)和有机无机减量配施处理(OCN)径流易发期径流氮素浓度分别较CN处理平均降低8.83%和19.18%。缓控释肥减量替代处理(SCU)的基肥期和基肥-蘖肥阶段径流氮素浓度和田面水氮素浓度明显高于其他处理,径流氮素浓度较CN处理分别增加了20.3%和11.72%,但蘖肥期径流氮素浓度减少30.72%。全有机肥减量替代处理(OF)肥期径流和田面水氮素浓度降低,其中基肥期径流氮素浓度较CN处理降低9.04%、蘖肥期降低28.53%,但基肥-蘖肥阶段氮素浓度较CN处理增加了19.7%,增加了氮素径流损失风险。不同氮肥减量措施能够降低易发期内不同阶段径流氮素浓度,但在径流易发期的径流氮素损失控制效果不能一概而论。     

畜牧粪便堆沤过程中磷素转化与流失风险分析

循环利用畜禽养殖粪便中的磷素是解决农业资源短缺和环境污染的重要途径。为了探寻亚热带农业区常规方式下养殖粪便中磷含量变化规律和环境流失风险,本研究模拟传统农户的固体堆沤方式,对猪粪和牛粪混合秸秆进行为期两个月的自然堆沤发酵试验,测定全磷、无机磷、有机磷、水溶性磷、柠檬酸提取态磷、Olsen-P指标。研究结果表明:(1)不同物料发酵磷素在化学形态上存在明显差异,猪粪发酵磷组分含量:水溶性磷Olsen-P≈柠檬酸提取态磷,牛粪发酵:柠檬酸提取态磷水溶性磷OlsenP,且猪粪堆体中各形态磷含量高于牛粪;(2)猪粪堆沤过程中存在明显无机磷向有机磷转化过程,提高了堆体有机磷和全磷含量,但是这种现象在牛粪堆沤过程中不明显;(3)猪粪在堆沤过程中由于微生物发酵引发的有机质的快速分解和损失,会"浓缩"堆体中磷素含量,从而加剧堆沤过程中全磷的降雨径流流失风险,因此在降雨频繁的地区和传统农户固体自然堆沤方式下,虽然猪粪堆沤发酵能更好地提高养殖废弃物中磷素有效性,但也应当注意堆沤过程中的潜在径流流失环境风险。