三种广义互补蒸发估算公式在华北平原两熟制农田的验证

华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟制农田蒸发量的估算和分析对灌溉管理和区域气候变化的研究都具有重要的意义,基于广义互补原理的蒸发估算方法的适用性需要探讨。本文利用华北平原四个冬小麦-夏玉米两熟制农田通量站点数据,验证Brutsaert(2015)的基本式及Crago(2016)和Szilagyi(2017)的基于动态标度的线性和多项式公式的适用性。采用Penman初始风速函数时,设定α=1.26三个公式都能较好地模拟实际蒸发量,其中Brutsaert的基本式表现最好。标度后的线性公式模拟效果优于标度后的多项式公式,且采用基于Monin-Obukhov相似理论的风速函数时,标度后的线性公式估算效果优于Brutsaert的基本式。公式中的参数α在小麦季、玉米季和间作期分别率定能提高公式的模拟效果,缩小不同公式模拟效果之间的差距。

秸秆还田对农田周年地表径流氮、磷、钾流失的影响

2009—2010年在大田试验条件下,小麦季和水稻季分别以扬麦16和运2645为供试材料,两季均设置常规处理(A)、秸秆还田(B)、秸秆还田减肥(C)、肥料运筹(D)和少免耕(E)5个处理组合。研究不同处理对稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失的影响。结果表明:(1)稻麦两季农田共发生地表径流20次,总地表径流水量为6.4×106kg·hm-2;(2)秸秆还田能够显著降低稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失量,不同处理周年地表径流总氮和钾的流失量由高到低均依次为少免耕、常规处理、肥料运筹、秸秆还田和秸秆还田减肥,不同处理周年地表径流总磷流失量由高到低依次为少免耕、肥料运筹、常规处理、秸秆还田和秸秆还田减肥,秸秆还田使稻麦两熟制农田地表径流氮、磷、钾流失量分别比常规处理下降7.7%、8.0%、6.8%;(3)水稻季农田地表径流总氮、总磷、钾流失量分别占稻麦两熟制周年总氮、总磷、钾流失量的61.5%、44.0%、73.3%;(4)秸秆还田使稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失率显著降低;(5)秸秆还田使水稻成熟期土壤速效养分质量分数显著提高;(6)秸秆还田使稻麦两熟制农田周年作物产量比常规处理略有增加。

水稻分蘖期沼液施灌对农田水体氮素的影响

沼液作为农牧生产废弃物能源化的副产物,是农业面源污染物的重要来源,又是水环境保护亟待解决的薄弱环节。为研究农田安全消纳沼液技术,本文通过设置BS10（一次性基施沼液1 000 t·hm^-2）、300%BS（沼液300%常规施N替代,分蘖期施灌沼液635.29 t·hm^-2）、200%BS（沼液200%常规施N替代,分蘖期施灌沼液423.53 t·hm^-2）、100%BS（沼液100%常规施N替代,分蘖期施灌沼液211.76 t·hm^-2）、CF（常规施肥）、CK（不施肥）等处理,监测了稻麦两熟制农田稻季分蘖期田面水及不同深度下渗水水体氮素动态变化情况。结果表明：水稻分蘖期沼液施灌明显增加了田面水总氮和铵态氮浓度,且随沼液施灌量的增加而增大。各沼液施灌处理田面水中氮素含量以铵态氮为主,浓度随着时间推移明显降低。与施灌后1 d比较,各处理总氮浓度在施灌后3 d下降达46.67%-73.26%,铵态氮浓度下降达47.52%-67.60%,其中,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理总氮下降速率分别高出CF处理26.59%、26.43%、24.38%、10.25%,铵态氮下降速率分别高出CF处理14.73%、17.29%、20.08%、6.47%;施灌后7 d总氮浓度下降69.15%-86.43%,铵态氮浓度下降75.25%-83.73%,其中,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理总氮下降速率分别高出CF处理13.16%、12.27%、11.60%、5.96%,铵态氮下降速率分别高出CF处理6.05%、6.21%、8.48%、3.55%。因此认为沼液施灌后的前3 d是稻田消解沼液的关键时期,也是通过控制灌排水减少径流氮损失的关键时期。与常规施肥处理比较,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理对40 cm处下渗水总氮和铵态氮含量的影响不明显,但增加了60 cm处下渗水总氮和铵态氮浓度,施灌后7 d,BS10、300%BS、200%BS、100%BS处理60 cm处下渗水总氮含量分别高出CF处理0.37 mg·L^–1、0.67 mg·L^–1、0.13 mg·L^–1、0.23 mg·L^–1。BS10、200%BS处理60 cm处下渗水铵态氮含量分别高出CF处理0.02 mg·L^–1、0.36 mg·L^–1。施灌3 d后100%BS处理对田面水影响最小,对不同深度下渗水的影响也较低。40 cm处下渗水和60 cm处下渗水总氮浓度各处理重复值之间变化幅度较大,方差分析显示在0.05水平下无显著性差异。结合水稻安全生产,建议分蘖期沼液施灌应控制在211.76 t·hm^-2范围内。

砂姜黑土麦玉农田土壤团聚体分布及碳氮含量对不同耕作方式的响应

以山东砂姜黑土麦玉两熟制农田为对象,通过对秸秆还田下小麦季长期不同耕作方式(旋耕、少耕、深耕和深松)土壤水稳性团聚体组成及稳定性、土壤有机碳和全氮含量及其贡献率等相关指标的测定与分析,研究不同耕作方式对小麦玉米周年土壤团聚体及其有机碳、全氮含量与分布的影响。结果表明:①各耕作方式下土壤水稳性团聚体粒径主要集中在0.25~1mm范围;与对照(旋耕)相比,长期深耕会显著降低小麦季20~30cm土层>0.25mm大团聚体含量(-18.1%);长期深松会显著增加玉米季0~20cm土层0.5~1mm粒径团聚体含量(+34.48%)。②与对照相比,深耕有利于增加小麦季20~40cm土层各粒径团聚体有机碳含量,其中20~30cm土层2~5mm、30~40cm土层>0.5mm粒径团聚体有机碳含量增加显著;而少耕、深松均不同程度地增加玉米季0~30cm土层各粒径团聚体有机碳含量。③与对照相比,深松和少耕分别能显著增加小麦季10~30cm土层各粒径团聚体和0~20cm土层0.25~0.5mm粒径团聚体全氮含量。④无论小麦季还是玉米季,总体上水稳性团聚体含量与团聚体有机碳含量呈显著负相关;小麦季平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)仅与团聚体全氮含量极显著正相关,而玉米季与团聚体全氮、有机碳含量均显著正相关,其中除>5mm粒径团聚体有机碳含量外,与其它粒径团聚体全氮、有机碳含量均呈极显著正相关。因此秸秆还田下小麦季长期深耕虽然能显著增加小麦季深耕层土壤团聚体有机碳和全氮含量,但不利于水稳性大团聚体形成;而深松对浅耕层水稳性团聚体含量及团聚体有机碳、全氮含量均有显著促进作用;小麦播前耕作对后茬玉米季农田团聚体分级强度明显减弱。综合考虑,砂姜黑土麦玉农田应结合小麦季深松进行合理轮耕,以提高土壤各层团聚体的稳定性和有机碳、全氮含量,保障土壤良好耕性的可持续性。