等氮量有机替代水稻种植对水土环境和农学效应的影响

【目的】研究等氮量有机替代在水稻生产中对水土环境和农学效应的影响,筛选适合高原湖泊流域农业生产的有机替代方式,为防控农业面源污染提供技术支持。【方法】在洱海流域进行等氮量有机替代水稻种植田间试验,设不施肥处理(CK)、等氮量100%化学氮肥处理(CF)、等氮量50%有机肥+50%化学氮肥处理(FM)和等氮量100%有机肥处理(CM)。系统分析水稻生育期内田面水和土壤无机氮浓度动态变化特征,以及水稻产量和氮素养分利用农学效应。【结果】水稻返青期(移栽后0~7 d)是防止田面水氮素流失的关键风险期,各处理田面水铵态氮浓度峰值排序为FM(20.92mg/L)>CF(20.07mg/L)>CM(8.60mg/L)>CK(6.82mg/L),田面水硝态氮浓度峰值排序为CM(5.83 mg/L)>CF(3.63 mg/L)>CK(3.14 mg/L)>FM(2.98 mg/L)。全量有机替代CM处理相比单施化肥CF处理降低水稻返青期田面水铵态氮浓度42.23%,增加硝态氮浓度134.11%。水稻孕穗期(移栽后31~60 d)是水稻土硝态氮淋溶流失的关键风险期,水稻土硝态氮平均含量:CF(11.37 mg/kg)>CM(10.66 mg/kg)>FM(8.71 mg/kg)>CK(7.11mg/kg),等氮量有机无机配施明显降低土壤硝态氮含量,FM处理分别较CF和CM处理降低23.39%和18.29%。等氮量有机替代的FM和CM处理相比单施化肥CF处理提高水稻籽粒产量和籽粒吸氮量,FM处理增幅分别为9.30%和45.28%,CM处理增幅分别为7.85%和16.51%;等氮量有机替代(CM和FM处理)显著提高水稻氮肥贡献率(增幅31.83%和37.20%)和氮肥农学效率(增幅42.22%和50.00%)(P<0.05)。【结论】等氮量50%有机肥+50%化学氮肥可减少尿素施用量,稳定水稻生产,提高氮肥利用效率,同时降低稻田氮素流失风险。

氮肥农学效应与环境效应国际研究发展态势

分析国内外农田氮素农学效应和环境效应研究的发展动态、研究热点,为以后研究农田氮素效应提供参考。基于ISI Web of Science数据库,检索出以"农田氮肥施用"为主题的所有SCI论文(1957—2014年8月),并分别提取出与"农学效应"、"环境效应"、"适宜施氮量"相关的文献,采用计量学方法,分析各研究方向的主要热点、研究机构、发文期刊和高被引论文等。共检索出关于农田施氮研究的SCI文献7460篇,其中与"农学效应"研究相关的文献2773篇,主要涉及到施氮肥对小麦、玉米、水稻、大豆等作物产量、氮素利用率和土壤有机碳的影响;与"环境效应"研究相关的文献1609篇,主要涉及到氮肥施用对氨挥发、硝化反硝化、温室气体排放、硝酸盐淋失、地下水水质等环境因素的影响;与"适宜施氮量"研究相关的文献408篇,主要涉及氮肥施用量、氮肥管理等。刊发各类研究成果最多的机构主要来自欧美发达国家,影响力大的期刊与高被引论文也主要来自欧美国家,中国在该领域的研究发展迅速,以中国科学院、中国农业大学、南京农业大学和中国农业科学院等为代表的中国研究机构的研究水平逐渐进入世界前列。文献计量学可用于分析农田氮素效应主题的研究热点和发展态势,目前氮素农学效应仍是研究的重点,随着当前环境污染问题日益突出,农田氮素环境效应研究越来越多,特别是氮流失对水体水质的影响备受关注,而基于氮素综合效应确定农田适宜施氮量是同时保障粮食安全和环境安全的有效措施。中国在相关研究领域的研究起步较晚,高影响力论文偏少,优秀国际期刊不足,但研究实力不断增加,研究成果也逐渐被国际社会所认可。

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理:1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK);2)NPK+4 t/hm2秸秆还田;3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取0—20 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P<0.05);土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P<0.05);土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P<0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、全氮(TN)、速效钾(AK)、土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平,2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P<0.05);而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。

不同腐熟度鸡粪在蔬菜上施用的农学效应研究

采用鸡粪与稻壳为原料进行堆肥试验,研究了鸡粪堆腐进程中温度、pH、电导率(EC)、C、N、P等动态变化规律及不同堆腐时间(15 d、25 d、35 d、50 d)堆肥对小白菜、黄瓜的农学效应。结果表明:随着堆腐时间的延长,鸡粪堆肥的腐熟程度不断提高,堆腐50 d时达到基本腐熟。小白菜田间单位面积出苗数随堆腐时间延长而提高,但处理间未达显著差异(P>0.05);不同堆腐程度鸡粪堆肥对移栽黄瓜成活率、小白菜与黄瓜单株地上地下部分生物量、株高、根长、叶片叶绿素SPAD值均无不良影响。腐熟度理化指标与蔬菜生物指标的相关关系分析表明,堆肥理化指标间、理化指标与发芽指数间的相关关系密切,但堆肥腐熟度理化指标与蔬菜田间生物指标间关系不密切。不同腐熟程度鸡粪堆肥对蔬菜播种出苗与成苗的影响不一,低腐熟度鸡粪对蔬菜播种出苗可能产生影响,对移栽苗影响不明显。

京郊露地蔬菜废弃物原位还田的农学效应研究

为简化蔬菜废弃物处理方式,减少处理成本投入,选择京郊露地西兰花连作种植区为试验地点,以是否喷消毒剂为主处理,以蔬菜废弃物的不同还田量为副处理进行裂区试验。通过对不同处理间的西兰花产量、生物量和吸氮量及0~90 cm土壤理化性状的测定比较,得出以下结论:与不喷消毒剂相比,喷消毒剂能够使西兰花的产量、生物量和吸氮量分别显著提高13.42%、7.35%和17.06%,表层土壤全氮和有机质含量分别显著提高15.12%和37.14%,EC值显著降低15.06%,有效消减0~90 cm的Nmin含量18.34%;不同还田量处理的产量、吸氮量、表层土壤的理化性状及0~90 cm土壤Nmin含量均与对照处理无显著差异,但还田量为70%时,西兰花生物量较对照处理显著增加6.21%;主副处理间交互作用不显著。综上所述,试验条件下,单位面积内废弃物产生量的70%还田并喷施消毒剂的处理为最优组合。

有机废物好氧发酵腐殖质形成机理及农学效应研究进展

腐殖质是有机废物好氧发酵的重要产物,也是发酵产品品质的重要评价标准。腐殖质含有大量官能团,农学效应显著,可以为作物提供营养,改善土壤理化性质。综述近年来国内外有机废物合成的腐殖质结构特点,探讨了有机废物好氧发酵过程中腐殖质形成机理和演化规律,分析了好氧发酵条件(物料类型、温度、水分、碳氮比、氧含量、p H值、物料粒径、发酵工艺)对腐殖质形成和腐殖化程度的影响,以及腐殖质特征性官能团与保肥性、保水性、抗病性等农学效应的关系。从探明好氧发酵腐殖质形成路径,利用同步辐射显微CT技术(SR-μCT)和软X射线谱学显微光束线分别获得腐殖质团聚体的三维结构域信息和腐殖质元素及化学态信息方面进行展望,将好氧发酵产物腐殖质与农业生产直接关联起来,以期为有机废物好氧资源化技术提供科学依据。

猪粪有机肥替代化学氮肥对水稻农学效应、安全效应及经济效益影响的综合评价

通过两年田间小区定位试验综合评估猪粪有机肥替代化学氮肥的农学效应、安全效应和经济效益,为猪粪有机肥替代化肥在水稻生产中的合理应用提供参考。结果表明,与常规施氮(CF100)相比,猪粪有机肥氮替代50%化学氮肥氮(CF50+PM50)处理对氮、磷径流流失质量浓度,氮、磷径流流失总量,氮、磷径流流失率的影响均不显著,且水稻产量未显著下降。猪粪有机肥氮替代100%化学氮肥氮(PM100)处理氮径流流失质量浓度、氮径流流失总量、氮径流流失率影响不显著,而显著增加磷径流流失质量浓度、磷径流流失总量、磷径流流失率,且两年水稻产量平均下降4.23%。与CF100处理相比,CF50+PM50、PM100处理提高了灌浆初期和灌浆后期剑叶叶绿素含量,而对灌浆初期和灌浆后期剑叶净光合速率影响不显著。CF50+PM50、PM100处理连续两年后提高了稻米中铜、锌健康风险指数,但两者累计健康风险指数均小于1,对人体健康没有危害。与CF100处理相比,CF50+PM50、PM100处理明显增加了肥料投入成本和人工成本,导致总投入成本增加,净收益显著下降。综上,猪粪有机肥氮替代50%化学氮肥氮可减少化学氮肥施用量,稳定水稻生产,避免了有机肥过量使用导致的养分径流流失,提高稻米铜、锌微量元素含量,但未增加水稻生产净经济效益。

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响分析

为分析玉米秸秆炭对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,选取典型黑土区春玉米种植体系作为研究对象,经过连续2 a的田间原位试验,分析在500℃厌氧条件下热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、微生物及酶活性等产生的影响,并了解玉米秸秆炭对作物产量及氮素农学效应的影响。结果发现,与秸秆还田相比,秸秆炭的处理可以有效提升土壤碱解氮含量,并且能够达到显著水平,并对土壤微生物量碳含量、土壤脲酶活性等都有明显的提升作用。由此表明施用玉米秸秆炭能够提升土壤微生物活性及土壤酶活性,并且有助于调节土壤和作物之间的养分供需,及时改善相应的土壤状况,特别是对提升氮素农学效应具有极大帮助。

高产夏玉米肥料农学效应及利用率研究

玉米是北方主要粮食作物,近年来化肥施用量逐年增加,肥料利用率降低。为减少化肥投入量、提高肥料利用率、提升作物品质,安排肥料试验。结果表明,全肥区籽粒较无肥区增产2019 kg/hm^2,增产率24.5%;全肥区茎叶较无肥区增产6624 kg/hm^2,增产率为47.9%。氮肥的农学效率为0.91 kg/kg,磷肥的农学效率为11.37 kg/kg,钾肥的农学效率为8.93 kg/kg,氮磷钾肥料的农学效率为3.37 kg/kg。氮肥的农学效率很低,说明氮肥施用过量,在玉米施肥时要大幅度减少氮肥用量;磷肥、钾肥的农学效率较高,说明磷肥、钾肥的用量不足,在玉米配肥时要增加磷肥、钾肥用量。

玉米秸秆炭还田对沙土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

本文就关于将玉米秸秆制成生物炭后施加到土壤当中后,对于沙土土壤肥力特性及氮素农学效应的影响情况展开了相关研究工作.结果表明,和直接采取玉米秸秆还田方式相对比而言,秸秆炭处理方式有助于实现对土壤碱解氮与微生物含量的显著提升,对于改善提升土壤肥力与肥料氮效率效果十分突出,希望通过本文的研究能够为有关研究人员提供一些有价值的参考.

不同腐熟度鸡粪在蔬菜上施用的农学效应研究

鸡粪对于蔬菜来说是很好的农用肥料,尤其是腐熟度高的鸡粪对蔬菜的健康成长有很好的促进作用。有研究表明,鸡粪的堆腐能够有效增加蔬菜的农学效应,而不同腐熟度的鸡粪在蔬菜上的农学效应各不相同,其中,低腐熟度鸡粪堆肥对幼苗的生长有一定程度的影响,而高腐熟度鸡粪堆肥能够促进幼苗成长。

化肥减量增效技术及其农学效应和生态环境效应分析

化肥减量增效技术,不仅能够改良土壤性状,优化土壤环境,而且在提高农作物产量与农产品品质方面起到了积极作用,可确保绿色农业的稳定发展。基于此,概述了化学肥料使用现状,从精准施肥、调整施肥结构、配施中微量元素、改进施肥方式、有机肥替代化肥等方面介绍了化肥减量增效技术的具体应用;结合生产实际及相关实验研究,分析了化肥减量增效的农学效应和生态环境效应。

化肥减量增效技术及其农学、生态环境效应

化肥减量增效是国际社会的普遍共识,化肥是国家粮食生产的重要支撑,但农业生产的盲目性导致化肥滥用,对作物、生态环境产生负面影响,不利于农业健康持续发展。当前,我国化肥减量增效以“精、调、改、替”为技术路径,推广绿色生产方式。对化肥减量增效技术进行了归纳,并总结了减量增效后的农学、生态环境效应。化肥减量增效有利于改良培肥土壤,提升土壤生物多样性和土壤健康,在保障作物产量、改善农产品品质的同时,对农业面源污染控制、氨及温室气体减排也有积极作用。未来我国在充分借鉴发达国家环境友好型农业的基础上,应当坚持发展因地制宜、技术创新、政策惠民的现代农业,建立化肥减量增效的长效机制和规范体系。

生物炭、沸石与化肥配施的农学和环境效应的研究进展

生物炭和沸石在提升耕地生产性能和作物生产力,修复土壤障碍和改善农业面源污染等方面有着重要的现实意义和应用价值,与化学肥料科学配施可作为农业与环境可持续发展的重要战略之一。为了提高生物炭、沸石与化学肥料配施的农学效益和环境效益,简要归纳了生物炭、沸石与化肥配施的农学和环境效应研究现状,包括生物炭和沸石的性质与特征,生物炭、沸石对土壤理化性质的作用机理,生物炭、沸石与化学肥料配施的农学效应和环境效应。最后指出了生物炭、沸石与化学肥料配施存在的问题以及研究趋势。

四川盆西平原一季中稻最佳肥料效应研究

通过两个供试地点的不同施肥方式试验,研究了四川盆西平原一季中稻最佳肥料效应。结果表明,均衡施用氮、磷、钾肥以及锌肥(NPKZn)能显著提高水稻产量,有机、无机肥料合理配施(30%有机肥+70%化肥)能促进水稻增产;同时,这2种施肥方式有利于水稻产量结构的优化。从农学效应看,两地无论地块肥力高低,Zn的农学效应最高,而N肥增产率最高。从单一元素看,不论试验地点和田块肥力高低,缺N处理显著降低水稻产量,说明施用N肥是提高水稻产量的重要措施。

不同控失肥对冬小麦产量和肥料农学效率的影响

根据不同的区域控失肥对冬小麦以及肥料农学效率的研究为基础,了解控失肥所含养分被流失的原因,以培育冬小麦为主,针对肥料农学效应及施肥量进行分析,对于不同地区的地理气候以及对冬小麦成长的影响,选择一些常规施肥和没有施肥的区域进行对比和调查,根据对比数值进行冬小麦的产值对比。本文将重点针对不同控失肥对冬小麦产量和肥料农学效率的影响做深入的调查和研究,针对潜在的控失肥问题以及冬小麦产量影响因素进行细致的分析。

农田合理施氮量的推荐方法

为了实现作物高产的同时降低氮素环境污染风险,确定农田合理施氮量是最有效的方法之一。作者在阐明氮肥合理施用概念及中国氮肥施用现状的基础上,系统分析了国内外氮肥合理施用量的主要推荐方法,包括:基于土壤测试的推荐方法、基于氮肥施用效应函数的推荐方法、基于氮素输入输出平衡的推荐方法以及基于淋溶水硝态氮超标临界值的推荐方法等4种。前3种方法首先关注氮素农学效应其后评价环境效应,以获得较好的农学效益为出发点,具有一定的科学性,在实践中也证明了其适用性。第4种方法首先考虑氮素环境效应然后评价其对产量影响,以确保地下水硝态氮含量不超标为直接目标,能够量化氮肥合理施用量的实际环境效应,但淋溶水硝酸盐超标临界施氮量的确定由于受多种因素的影响而存在一定的不确定性,其在年际间、区域间、土壤类型间的变异程度均有待进一步研究。