生物炭与有机肥施用对红壤理化性质及氮素径流损失的影响

利用田间径流小区试验,研究生物炭和有机肥施用对白菜地土壤地表径流氮素损失及土壤理化性质的影响,设置常规施用化肥(CK)、生物炭配施化肥(B)、有机肥配施化肥(F)、生物炭+有机肥配施化肥(BF)4个处理,探究施加生物炭和有机肥对土壤有机质、阳离子交换量、团聚体以及氮素径流损失的影响。结果表明:B与F处理较CK处理均能显著提高土壤有机质含量和阳离子交换量,提高土壤团聚体稳定性,B处理提高有机质含量、阳离子交换量要优于F处理,F处理土壤团聚体稳定性要优于B处理,BF处理提高有机质含量、阳离子交换量及团聚体稳定性能力介于B、F处理之间;在整个生育期内,B、F处理均能降低氮素的径流损失,F处理降低氮素的径流损失要优于B处理,BF处理降低氮素的径流损失要优于B、F处理。相关分析表明,径流液总氮与>2 mm粒径团聚体呈极显著相关(P<0.01);径流液中硝态氮的损失量与有机质含量、阳离子交换量、平均质量直径、几何平均直径呈极显著相关(P<0.01),与>0.25 mm水稳性团聚体占比呈显著相关(P<0.05);径流液中铵态氮的损失量与有机质含量、阳离子交换量显著相关(P<0.05);冗余分析表明,团粒结构的提高是氮素径流损失减少的主要环境因子。在植株收获后,各处理土壤全氮含量均有所提高,B处理显著高于F处理,BF处理位于B和F处理之间。综合考虑氮素径流损失和土壤理化性质的改变,生物炭+有机肥配施化肥效果最佳。

太湖地区水稻产量、根圈土壤矿质态氮及氮素径流损失对氮肥的响应

通过氮肥梯度小区试验,研究了施氮对水稻根圈土壤及土壤溶液矿质态氮、叶片SPAD值、氮素累积量、水稻产量和氮素径流损失的影响。结果表明:基肥显著增加了苗期水稻根圈土壤矿质态氮,追肥对水稻根圈土壤及土壤溶液矿质态氮含量影响较小;施氮对水稻顶三叶SPAD值影响较为显著,而不同氮肥梯度下SPAD值无显著差异。分蘖期后,施氮量和植株氮素累积量存在显著正相关关系;收获期秸秆氮累积随着施氮量的增加而增加,但籽粒氮累积受施氮量影响较小。施氮量的增加对水稻增产效果并不显著,却显著提高了总氮径流损失,降低了氮肥农学效率,综合考虑产量、农学效率和总氮径流损失,该地区施氮量需低于理论最高产量施氮量(243 kg·hm-2);该季135 kg N·hm-2施氮量处理产量虽有所下降(差异不显著),但其农学效率最高且总氮径流损失最低。针对污染严重区域,在保证产量的基础上采用低氮肥投入而极大限度地降低施氮对环境的潜在污染是可行的。

太湖地区稻田不同轮作制度下的氮肥减量研究

通过设置不同轮作制度及施氮量,研究其对稻季的田面水氮素含量、氮素径流损失、产量及土壤养分的影响,结果表明:在江苏宜兴地区,冬季种植紫云英或黑麦草替代小麦种植,从而减少稻季化学氮肥的施用是可行的。紫云英或黑麦草参与轮作还田,提高了土壤的供氮水平,促进了水稻对氮素的吸收利用,产量显著提高,且冬季种植无需施用氮肥,减少了冬季旱地土壤的氮素损失,降低了环境负荷;在总施氮量相等的情况下,提高肥料中有机肥比例可以降低稻田田面水中的总氮含量,降低了因田面水外排导致的氮素径流损失,且绿肥种植成本低,尤其是紫云英对无机氮肥的替代性强,可以有效降低稻季的施肥成本。在江苏宜兴地区,如适当地将传统的小麦-水稻轮作制度改为紫云英-水稻轮作制度,并在稻季减少120kg·hm-2的纯氮投入,则可兼顾经济效益、产量效益和环境效益。

不同缓控释肥料减氮对洞庭湖区双季稻田氮流失与作物吸收的影响

本文采用田间试验研究了不同缓控释肥料减氮处理对双季稻田氮流失及水稻吸收氮的影响。结果表明,与常规施氮处理(Urea,纯N用量早稻150kg/hm2,晚稻180kg/hm)2相比,减氮30%的膜包衣尿素处理和减氮30%硫包衣尿素处理NH4+-N的径流损失量分别降低了34.1%(P<0.05)、26.6%(P<0.05),比未减氮复混肥处理减少50.2%(P<0.01)、44.6%(P<0.01);减氮30%膜包衣尿素处理的水溶性非无机氮(包括颗粒吸附态及有机态氮)和总氮径流损失较尿素处理减少29.0%(P>0.05)和26.3%(P>0.05);减N30%的膜包衣尿素处理植株氮的吸收量最高,分别比未减氮复混肥和尿素处理提高了9.3%(P<0.05)和5.5%(P>0.05);不同缓控释肥减氮处理对双季稻的产量没有明显影响,其氮肥农学效率早稻提高12.4%～35.8%,晚稻27.4%～56.6%;氮肥偏生产力早稻提高18.4%～39.14%,晚稻25.7%～46.5%;双季稻氮肥利用率以减N30%的膜包衣尿素处理最高,与不减氮的常规尿素处理相比,早、晚稻最高可提高23.5%和21.1%。

化肥配施有机肥对早稻产量及稻田氮素归趋的影响

为量化有机无机肥料配施条件下稻田氮素的归趋,明确施肥的经济效益和环境效应,采取田间动态监测与室内化学分析相结合的方式,研究了在等氮条件下(120 kg·hm-2)以鲜猪粪(PM)、沼液沼渣(BF)、猪粪堆肥(PC)、绿肥(GM)替代20%化肥及单施化肥处理(CF)稻田挥发性氮、径流氮、N2O等氮素损失的变化规律,以及各处理水稻产量及地上部吸氮量的差异,结合稻田氮素平衡以明确氮素来源和去向及其数量。结果表明:施肥是氮输入的主要来源,占比约为47%;植物吸收利用是氮输出的主要部分,占氮素输入量的47%~57%;各处理氨挥发排放通量、径流总氮(TN)损失量、N2O累积排放量分别占施氮量的4%~6%、16%~23%、16%~20%;与单施化肥相比,配施有机肥降低了稻田氨挥发累积排放量,减少了径流损失氮量,增加了地上部吸氮量,有利于水稻增产稳产;其中BF、PC处理氨挥发累积排放量均降低21%,PM、BF处理径流损失氮量显著减少33%、29%(p <0.05),PM处理水稻产量最高(为5468kg·hm-2),增产8%,地上部吸氮量最高(为137kg·hm-2),增幅为14%;PM处理氮素表观损失和氮盈余均最低,BF处理次之。综合水稻产量和环境效益来看,施氮量为120kg·hm-2时,以鲜猪粪和沼液沼渣等有机肥替代20%化肥是可行的。

稻田化肥减量施用的环境效应

在太湖地区宜兴市水稻田采取田间试验与室内分析相结合的方法，研究了适当减少化肥用量（优化施肥）对水稻产量、田面水与渗漏液中氮、磷养分的影响。结果表明：优化与常规两种施肥处理下水稻产量差异不显著，但优化施肥节省22％氮肥，减少30％～40％氮素径流损失，减少32．3％氮素渗漏损失。田面水与渗漏液中溶解性总氮（TDN）浓度与施肥量呈正相关，在施肥后的1～2d内达到峰值，不同施氮处理TDN浓度在一周内差异显著，以后渐趋一致。施肥后田面水中溶解性总磷（TDP）浓度高达15．7mg·L^-1，整个稻季均高于导致水体富营养化的临界值，存在着污染附近水体的风险；稻田对灌水中的磷有净化作用。适当减少化肥用量、加强稻田水肥管理，是控制农田面源污染的重要措施。

减施化肥和配施有机肥对茶园土壤养分及茶叶产量和品质的影响

通过化肥减施和配施有机肥改善土壤质量,降低氮磷径流损失,提高茶叶产量及品质,为浙江省茶园化肥减施增效、改善茶园土壤环境等提供思路。试验处理分为化肥减施和有机肥配施,以100%化肥施加处理(CK)作为对照,设置化肥减施处理,分别为80%化肥(F1)和50%化肥(F2);有机肥配施处理,分别为20%有机肥配施(OF1)、50%有机肥配施(OF2)和80%有机肥配施(OF3)。分析不同处理中的土壤养分情况、氮磷径流损失量对茶园环境的影响及各处理下茶叶的产量和品质差异。结果表明,(1)茶园化肥施肥量减少20%,茶园土壤速效养分仍可以达到Ⅰ级土壤肥力标准,保证茶叶生长所需养分;随施肥量的减少,径流全氮、全磷浓度显著降低(P<0.05);茶叶产量与茶叶品质均未达到显著性差异(P<0.05)。(2)有机肥-化肥配施比例为20%～50%时,达到最佳效果,茶园土壤中铵态氮、有效磷、有效钾含量较单施化肥有所提高,土壤养分含量达到Ⅰ级土壤肥力标准;径流全氮、全磷浓度显著降低;2017年全年茶叶产量较CK显著提高,2018年茶叶产量亦显著增加;2017年的OF1、OF2处理中夏茶(采茶日期2017年6月26日)水浸出物含量显著升高,春茶(采茶日期2017年4月29日)、夏茶、秋茶(采茶日期2017年8月20日)的酚氨比显著降低,有利于提高绿茶品质,2018年茶叶品质未达显著性差异。因此,有机肥-化肥配施比例为20%～50%时,土壤养分、茶叶品质及产量均是最优的。

南方丘陵地区生物黑炭和有机肥配施化肥的应用研究

研究生物黑炭和有机肥配施化肥对旱地作物种植和养分损失的影响,旨在进一步探索高温多雨的南方丘陵地区旱地作物合理施肥和高产高效种植以及资源优化利用的有效途径。采用田间小区试验,设置了5个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥+生物黑炭(CF+B)、有机无机肥配施(OF+CF)和有机无机肥配施且添加生物黑炭(OF+CF+B),探讨了生物黑炭和有机肥施用对春玉米产量、地表氮磷径流损失、作物氮磷肥料利用率的影响。结果表明:生物黑炭或有机肥的施用可显著增产8.2%~11.1%,但有机肥和生物黑炭结合施用增产效果最佳,增产率可高达13.7%。相比CF处理,CF+B处理可显著降低15.9%的氮素径流损失和24.2%磷素径流损失,显著提高26.3%和11.8%的地上部氮磷累积量;OF+CF处理可显著降低17.5%的氮素径流损失和25.0%磷素径流损失,提高36.5%(P<0.05)和8.2%(P>0.05)地上部氮磷累积量;OF+CF+B处理可显著降低33.3%的氮素径流损失和35.2%磷素径流损失,显著提高52.1%和29.0%地上部氮磷累积量,且氮磷肥料利用率最高,分别达49.1%和26.4%。OF+CF+B处理施肥方式一方面可促进春玉米旺盛生长,增加地表植被覆盖度和增强土壤的抗蚀性,显著降低了地表的径流体积;另一方面可以全面降低土壤氮磷养分溶解态和颗粒态的径流损失,培肥了地力。因此,从产量经济效益和环境效益方面综合来看,认为添加生物黑炭和有机肥部分替代化肥结合化肥施入土壤是最合理的施肥方式,值得在该区域进行推广和应用。