稻田黑土区土壤昆虫种类调查与分类学研究

通过对稻田黑土区土壤昆虫的种类与数量进行采样调查,共记录了稻田黑土区土壤昆虫5目14科20属26种,土壤昆虫优势种共14个,个体数量最多的是粘虫(Leucania separate Walker)和红脊长蝽(Tropidothorax elegana Distant),本研究将为改良农业生产环境和完善农业生产方式提供科学依据,为科学管理稻田、提高农作物的产品质量提供直接或间接的帮助。

节水灌溉下秸秆还田形式对黑土区稻田N_(2)O排放与产量的影响

为探寻不同灌溉模式下秸秆还田形式对黑土区稻田N_(2)O排放与产量的影响,于2023年进行大田试验,设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置秸秆还田(S)、秸秆炭化为生物炭还田(B)、秸秆过牛腹为有机肥还田(O)3种还田形式,以及秸秆不还田(N)作为对照组,共计8个处理。分析不同灌溉模式下秸秆还田形式对稻田N_(2)O排放通量与水稻产量的影响,测定了水稻各生育期稻田土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量、pH值,并分析了N_(2)O排放总量和水稻产量与土壤环境因子之间的关系。结果表明:除返青期外,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田与有机肥还田处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量均表现为增加。相同秸秆还田形式下,控制灌溉模式下各处理生育期内土壤平均铵态氮含量、硝态氮含量较常规灌溉模式高36.23%~60.82%、14.16%~19.61%。同时,秸秆还田与生物炭还田能提高稻田土壤pH值。相同灌溉模式下,与秸秆不还田处理相比较,秸秆还田与有机肥还田处理N_(2)O排放总量分别增加14.44%~24.09%、8.22%~14.44%,生物炭还田处理N_(2)O排放总量降低14.31%~23.90%。生物炭还田与有机肥还田各处理水稻产量提高3.28%~13.07%,其中控制灌溉模式下生物炭还田处理产量最高。综上所述,控制灌溉下生物炭还田可以实现节水、增产、减排的目的。

节水灌溉下生物炭与有机肥添加对黑土区稻田净碳排放的影响

为探寻节水灌溉条件下施入生物炭与有机肥对黑土区稻田净碳排放的影响,于2023年开展田间试验。试验设置常规淹灌(F)和控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时在每种灌溉模式下设置生物炭还田(B)和有机肥还田(O)2种物料还田形式,以及无物料还田(N)作为对照组,共计6个处理。分析了两种灌溉模式下施入生物炭与有机肥对稻田土壤CH_(4)、CO_(2)、N_(2)O排放和水稻产量的影响,并结合土壤有机碳含量的变化,计算各处理的净温室气体排放量(NGHGE)。结果表明:在施入相同物料下,控制灌溉处理CH_(4)排放总量较常规灌溉减少71.06%~85.39%;CO_(2)、N_(2)O排放总量较常规灌溉分别增加41.89%~47.97%、27.56%~38.26%。与对照处理相比,生物炭施入使稻田N_(2)O、CH_(4)排放总量分别降低14.31%~23.90%、15.10%~23.83%,CO_(2)排放总量增加23.03%~26.63%;有机肥施入使稻田N_(2)O、CH_(4)、CO_(2)排放总量分别增加8.22%~12.09%、18.36%~19.22%、51.48%~53.48%。生物炭与有机肥施入均能增加土壤有机碳储量与水稻产量,且控制灌溉下增幅效果更加明显。控制灌溉处理NGHGE均显著小于常规灌溉(P<0.05),且在控制灌溉下,与对照处理相比,施入生物炭与有机肥处理NGHGE分别减少44.01%、6.38%。综合来看,控制灌溉下施入生物炭提高了水稻产量,同时增加了土壤有机碳储量,并有效减少了黑土区稻田净碳排放。该研究结果可为东北黑土区稻田制定节水、增产、固碳减排的水碳管理策略提供科学依据,对保障东北地区可持续农业发展具有重要意义。

水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm~2)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm~2)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm~2)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO_(2)排放通量和CH_(4)排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明:不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%~40.92%、24.63%~31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH_(4)排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO_(2)排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出现峰值。相同灌溉模式下,除返青期外,各处理CH_(4)排放通量与土壤呼吸CO_(2)排放通量均随施氮量的减少而降低。相同施氮量下,稻作控制灌溉与常规灌溉相比降低了土壤呼吸CO_(2)排放通量及排放总量,但提高了CH_(4)排放通量及排放总量。不同水氮耦合方式下,水稻净初级生产力为4245.82~6958.19 kg/hm~2,穗净初级生产力最高、凋落物净初级生产力最低,分别占其水稻净初级生产力的42.88%~51.82%、3.19%~3.90%。相同施氮量下,稻作控制灌溉模式各处理水稻净初级生产力均大于常规灌溉模式,其中CN、CN1、CN2各处理净初级生产力较FN、FN1、FN2各处理分别增加11.17%、31.92%、2.98%。此外,不同水氮耦合方式下NECB均为正值,表示该黑土区稻田生态系统为净碳“汇”,其中CN1处理净碳收支(1082.87 kg/hm~2)显著高于其他各处理(P<0.05),这说明稻作控制灌溉模式下减氮10%处理的稻田生态系统碳“汇”强度最大。