麦秸还田对水稻产量及地表径流NPK流失的影响

在大田试验条件下,以水稻品种运2645为供试材料,设置常规处理(A)、麦秸还田(B)、麦秸还田减肥(C)、肥料运筹(D)和旋耕(E)5个处理组合,研究不同处理对水稻产量及农田地表径流NPK流失的影响。结果表明:(1)麦秸还田使水稻产量比常规处理增加3.0%左右;(2)试验年度稻季农田总地表径流水量为4.3×103m3·hm-2;(3)麦秸还田减肥和麦秸还田处理比其处理明显降低农田地表径流水体NPK流失量,不同处理地表径流总N流失量由低到高依次为麦秸还田减肥、麦秸还田、常规处理、肥料运筹和旋耕,不同处理地表径流总P和K的流失量由低到高依次为麦秸还田减肥、麦秸还田、肥料运筹、常规处理和旋耕;(4)麦秸还田能够降低稻田地表径流NPK的流失率,但麦秸还田减肥处理由于流失量减小幅度远低于肥料施用量的减小幅度,其NPK流失率均表现为最高;(5)麦秸还田使水稻产量略有增加,使稻田地表径流水体NPK流失量和流失率均明显降低。

利用Vensim建立水稻田氮素迁移动态模拟模型及其验证分析

通过独立排灌系统的田间试验、自行设计的渗漏计研究在控水灌溉条件下大田不同氮肥水平的水稻氮素吸收、田面水氮素动态变化特征及氮素淋失规律.基于前人对氮素在稻田-作物-土壤及水体中的转化迁移途径的研究结果,用Vensim模拟软件构建稻田氮素迁移转化过程的动态模拟模型,利用2003年余杭农业科学研究所氮肥试验测定的相关数据对模型参数进行校验,再利用2006年富阳及杭州农业科学研究院实验数据验证模型的结构及动态.从对第1次及第2次施肥后植株吸氮量的模型模拟结果可以看出,杭州农业科学研究院与富阳的模拟结果数据都与实验数据相拟合,独立样本t检验结果为P>0.05=0.581及P>0.05=0.424.说明模型具有可应用性,但模型的拟合度与模型校准数据有很大相关,模型在具体应用上还有进一步改进的余地.

基于DNDC模型的稻田氮素流失及其影响因素研究

稻田氮素流失是导致农业面源污染的主要原因之一。采用测坑定位实验获得的野外观测数据对DNDC模型模拟稻田氮素流失的可行性进行验证,同时重点采用模型的敏感性分析功能对影响稻田氮素流失的关键因素进行分析研究。结果表明:DNDC模型能够准确地模拟不同施肥条件下稻田的氮素流失和水稻产量,施肥和降雨是影响稻田氮素流失的主要因素,与稻田氮素流失呈正比。值得注意的是,在目前施肥水平下有机肥的施用对稻田氮素的渗漏流失无明显贡献。此外,稻田氮素的渗漏流失还与土壤硝态氮的含量呈正比,而与土壤有机碳含量和黏土比例呈反比。根据敏感性分析结果可知,在我国稻田目前的施肥水平下,降低施肥量、采用节水灌溉以及增施有机肥等措施均是减少稻田氮素流失的有效手段。

南京地区水稻田N素径流流失模拟模型

针对稻作水肥管理特点,建立了降雨-径流-N素流失模拟模型,根据实测与文献资料确定模型主要参数,并输入1951至2006年56a逐日降水资料运用自编程序进行计算机模拟运算,以分析南京地区降雨量与水田径流量及径流N流失量的关系。结果发现,除了降雨量和径流量影响径流N量以外,施肥日期及其与较强径流出现的时间间隔也对径流N量有很大影响。进一步分析表明,施肥后7d是降低水稻生长期径流N量的关键时期,6月中旬栽插有利于减少径流N的产生。

秸秆覆盖对黄土坡面矿质氮素径流流失的影响

利用室内模拟降雨试验,研究了秸秆覆盖对坡面土壤矿质氮素径流流失和入渗的影响。结果表明:秸秆覆盖可使侵蚀量显著减少,减沙效应十分明显。由于秸秆覆盖使坡面径流流速减弱,增加了表层土壤与地表径流的作用强度,使溶解和解吸于径流中的矿质氮素含量增加,但由径流显著减少,矿质氮流失总量仍减少。与裸地相比,秸秆覆盖可显著地增加土壤水分和硝态氮的入渗深度和入渗量。

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。

习惯施肥对菜地氮磷径流流失的影响

对菜地进行连续3年的定位监测试验。结果表明:与不施肥对照相比,菜农习惯施肥处理显著提高降雨径流中的总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)流失质量浓度及流失量,3年监测期内总氮(TN)径流流失负荷为321kg/hm2,总磷(TP)流失负荷为134kg/hm2,分别占氮、磷养分投入总量的13.6%和13.2%,氮肥的流失系数约为5.6%。菜地氮素流失以硝态氮(NO3--N)形式为主,磷素流失以颗粒态磷(PP)形式为主。菜地氮、磷养分径流流失与径流量呈显著线性关系,菜地每流失1kg的总磷(TP),可溶性总磷(TDP)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)所需要的径流量分别为77.5,322,52.5,67.5,404m3。

多年生黑麦草草地矿质氮淋溶与径流流失的关系

以人工放水模拟冲刷试验 ,研究多年生黑麦草草地土壤矿质氮素淋溶和径流流失的关系。当硝态和铵态氮肥用量分别达到 50 0 0 kg N/ km2 ,冲刷强度为 1 mm/ min,冲刷时间为50 min时 ,观测氮素径流流失 ,于 48h后检测土壤矿质氮动态。结果表明 ,坡度为 2 5°、2 0°、1 5°、1 0°和 5°土壤 ,铵态氮径流流失量分别为 97.3、87.9、79.0、57.1和 50 .4kg/ km2 ,分别占施氮量的1 .9%、1 .8%、1 .6%、1 .1 %和 1 .0 %。铵态氮淋溶深度仅达到 60 cm,其淋溶量占施氮量的 55.3%～ 86.1 %,且随着坡度的增大淋溶量逐渐减少。硝态氮随着径流的流失量分别为 575.4、330 .3、2 82 .6、1 40 .1和 91 .0 kg/ km2 ,分别占施氮量的 1 1 .5%、6.6%、5.7%、2 .8%和 1 .8%。硝态氮淋溶与土壤水分入渗同步 ,随着坡度的降低淋溶深度则逐渐增加 ,硝态氮主要在 0～ 60 cm土层累积 ,其累积量介于 2 0 96～ 3433kg/ km2 之间 ,占施肥量的 41 .9%～ 68.7%,而在 60～ 1 0 5cm土层累积量则介于 72 3～ 2 52 1 kg/ km2 之间 ,占施氮量的 1 4.5%～ 50 .3%。

海河流域水稻田氮磷地表径流流失特征初探

选取海河流域水稻田作为研究对象,在自然降雨条件下通过田间实测方法研究其氮磷元素地表径流流失特征。结果表明,氮磷元素流失率分别为0.7%和0.6%,流失负荷分别为4.77kg.hm-2和2.08kg.hm-2。在详细分析试验结果后,找出影响氮磷地表径流流失量的因素,其中颗粒态氮是农田径流流失的主要形式,并与径流量成明显正向相关,而磷素流失量则受施肥量和径流量双重影响,影响规律较氮素更为复杂,尚需进一步研究。进而得出结论:在北方干旱少雨的气候影响下,地表径流并非海河流域农田种植作物氮磷元素流失的首要途径。

太湖流域坡地茶园径流流失规律

在太湖流域坡地茶园进行小区试验,研究自然降雨条件下坡地茶园径流流失的基本规律。结果表明,在常规种植条件下,茶园的平均年径流水量为98.29L·m-2,随径流流失的氮素量为11.685kg·hm-2,其中硝态氮(NO3--N)流失量为8.918kg·hm-2,占总氮的76.320%;可溶性总磷(TDP)流失量为0.128kg·hm-2,磷酸根(PO43-)流失量为0.104kg·hm-2,占磷总流失量的65.823%;径流携带泥沙量为181.13kg·hm-2,其中泥沙携带氮为0.272kg·hm-2,泥沙携带磷为0.030kg·hm-2;氮、磷流失系数分别为1.008%和-0.087%,氮、磷肥流失率分别为5.686%和0.190%。说明试验区域坡地茶园径流量少,氮、磷流失较少,产生农业面源污染的风险较小。

雨强及施肥降雨间隔对油菜田氮素径流流失的影响

利用室内模拟降雨和原状土盆栽的方法。研究了3个不同降雨强度条件下降雨施肥间隔对杭嘉湖平原区油菜田氮紊径流流失的影响。结果表明：在同一降雨强度下，降雨施肥间隔与总氮输出浓度呈负相关关系。而同一降雨施肥间隔下。雨强与径流氮浓度呈正相关关系．但即使在低雨强下．短降雨施肥间隔仍可导致大量氮紊流失；径流氮素输出动态过程可以分为前期浓度出峰期和后期浓度下降稳定期，径流氮浓度的输出风险主要集中在前期出峰期，低雨强的稳定期出现时间较早；硝氮是氮索流失的主要形态，各处理条件下硝氮比重均在30％以上，降雨施肥间隔时间在3天以上比重更高；高雨强和短降雨施肥间隔明显促进总氮及硝氮的流失，降雨施肥间隔应尽量在5～7天以上。

水稻田面水氮素动态径流流失特性及控制技术研究

通过测坑和大田试验,对上海市黄浦江上游水稻田面水氮素动态、径流(排水)流失规律和控制对策进行了研究。结果表明,(1)在基肥期和第1次追肥(碳铵)后,稻田水中氮素浓度下降均较快,施肥后1～2d,TN含量即可下降为施肥当天浓度的25.13%～50.25%,平均为30.17%,到第4d则下降到10%以下;(2)在第2、3次追肥(尿素)后,坑面水氮素浓度减少趋势不同于基肥期和第1次追肥,施肥后开始1～3d浓度先稍有升高,此后下降趋势同前2次施肥;(3)人工降雨试验表明,如施肥后遇暴雨,则可能导致氮素的大量流失。以基肥期为例,施肥后第2d,40mm雨量引起的TN流失量为5.54～7.95kg·hm-2,80mm雨量引起的TN流失量可达16.74～24.02kg·hm-2,氮素的径流流失以NH4+-N为主;(4)应严格控制播期排水和烤田排水,否则会引起氮素的大量流失;(5)经测产,增施有机肥而减少化肥用量对水稻产量没有影响,但可以在很大程度上减少水稻田面水氮素的径流(排水)流失。

太湖地区稻季的氮素径流损失研究

采用田间小区试验，连续三年研究了太湖地区稻季的氮素径流损失及影响因素，暴雨导致的田面水高度超过土面7cm后通过管道流入径流收集池。结果表明：稻田氮素径流损失的主要形态是溶解态氮（DN），DN中的NH4^＋-N浓度基本低于NO3^--N浓度，NH4^＋-N浓度受施氮水平的影响，而NO3^--N浓度不受施氮水平的影响。稻田氮素的径流损失量为N1．0～17．9kghm^-2，占稻季施氮量的0．3％～5．8％。氮素径流损失量年际差异很大，在同一个稻季损失量随施氮量的增加而增加。氮素径流损失量与径流发生前田面水中氮浓度间的关系可用方程式Y=ax＋b表示。通过调节施肥与暴雨的间隔时间、控制施氮量以及抬高田埂高度等措施，可以降低稻田氮素的径流损失风险。

滇中地区4种覆被类型地表径流的氮磷流失特征

采用径流小区研究自然降雨条件下,滇中地区4种覆被类型(荒坡灌草丛、云南松林、针阔混交林、桉树人工林)2010年雨季的径流量、泥沙输出量、氮磷流失量及动态变化特征。结果表明:年累积地表径流量和泥沙输出量荒坡灌草丛(7.14m^3/hm^2,0.06kg/hm^2)显著低于其它3种覆被类型,针阔混交林(29.38m^3/hm^2,0.31kg/hm^2)显著低于云南松林(46.26 m^3/hm^2,0.79kg/hm^2)和桉树人工林(49.18 m^3/hm^2,1.66kg/hm^2),云南松林和桉树人工林无显著差异;4种覆被类型降雨—径流呈对数关系,变率dy/dx大小顺序为荒坡灌草丛<针阔混交林<云南松林<桉树人工林;荒坡灌草丛、针阔混交林、云南松林和桉树人工林溶解性TN流失量分别为5.24,15.96,26.61,46.5g/hm^2,颗粒态TN流失量分别为8.83,8.59,69.15,88.57g/hm^2,溶解性TP流失量分别为0.19,0.90,1.52,4.89g/hm^2,颗粒态TP流失量分别为0.44,2.31,4.73,12.04g/hm^2,各覆被类型之间均存在显著性差异,其中桉树人工林氮磷流失显著高于其它覆被类型,表明结构单一的人工林控制水土流失能力较差;4种覆被类型氮磷流失量与地表径流量、泥沙输出量均呈极显著正相关关系,且以泥沙结合态为主,因此控制泥沙输出是减少研究区面源污染负荷的重要措施。

太湖地区种植结构及农田氮磷流失负荷变化

太湖地区是我国农业最发达区域,近年来随着经济利益的驱动,太湖地区稻田改为果园、菜地、茶园现象突出,该地区种植结构的变化趋势和分布特征以及种植结构改变前后的氮(N)、磷(P)肥投入量、径流流失负荷量尚缺乏研究。本研究基于农业统计年鉴和文献调研数据,通过2002—2017年太湖地区主要城市(常州、无锡、苏州、湖州)果菜茶和水稻种植面积、N和P养分投入量、农田N和P流失负荷研究分析,为该地区农业面源污染防治和治理提供科学依据。得出如下结论:2002—2017年太湖地区果菜茶种植面积显著增加,尤其是果园(增加2.852×104hm2)和茶园(增加1.892×104hm2),而稻田种植面积下降显著(下降1.985×105hm2);2002—2010年间种植结构变化速率远高于2010—2017年,且果菜茶种植面积增加主要集中在武进、南浔、宜兴、苏州市区、长兴等临湖地区。2002—2017年太湖地区N、P肥投入量分别降低25.26%和9.59%, N流失量显著下降34.66%, P流失量仅下降1.84%。现今太湖地区稻田、果园、菜园和茶园的N流失负荷分别为10 200t、670 t和10 100 t、250 t, P流失负荷估算量分别为290 t、400 t、3 000 t和50 t。随着种植结构的改变,太湖地区稻田种植体系已不是农田N、P流失的最大来源,果菜茶来源的N、P流失总和已排在第一位,成为了目前农田N、P流失的优先控制对象。建议下一阶段太湖地区农业面源污染防治应侧重于优化果菜茶与水稻种植结构,同时强化P污染防治技术研究,最终实现太湖地区种植业的清洁可持续发展。

自然降雨对黑土地表氮素养分流失的影响

针对黑土利用现状,在吉林农业大学黑土区选择不同利用方式的玉米地、休闲地、果园、草地,并在玉米区进行了不同数量的施肥. 通过野外试验,采集2002年度5～10月历次自然降雨(共7次)产流及泥沙样品,同时采集降雨前后的耕层土壤样品,研究了黑土区地表径流对氮素养分特征及肥力退化的影响.结果表明:侵蚀泥沙的粒级分布特征表现为(1～0.05 mm与0.05～0.01 mm)2个粒级接近80%.土壤TN流失随植被覆盖度增加而减少;径流矿质氮流失随植被覆盖度增大并无减少,即植被覆盖度并不能减少土壤矿质氮流失;不同的植被类型,NH+4-N流失相差较大,NO-3-N相差较小.在土壤养分含量差异不明显时,施肥量对黑土径流氮素养分流失的影响表现为泥沙TN、径流TN浓度均随氮用量增加而增加;当氮肥施用量为N2(98 kg/hm2),磷肥(44 kg/hm2)施用量为P2时,泥沙和径流氮素流失相对较小.

侵蚀旱作土壤氮素吸收利用与淋溶流失

采用田间微区、径流小区与￣（１５）Ｎ示踪技术研究了黄土高原丘陵地区侵蚀旱作土壤氮素吸收利用与淋溶流失。结果表明，谷子和大豆对施入氮肥的吸收利用量占施入氮量的１９．２７％和３１．２５％，由肥料吸收的氮用于形成籽实占吸入肥料总氮量的５７．３５％和７９．５７％，作物收后在土壤中残留氮量占施入氮量的２．３７％～３．０２％。谷子地氮素淋溶只达８０～１００ｃｍ，不会造成氮素淋失，大豆地与裸露地氮素下渗至１２０ｃｍ以下，可能发生淋失。谷子地流失氮量１７．３７ｋｇ／ｈｍ￣２，大豆地为１２．７２ｋｇ／ｈｍ￣２，较裸露地减少氮素流失量８６．０３％和８９．４７％，沉积物中土壤氮素富集率（Ｅ＿Ｒ）均大于１。要重视侵蚀旱作土壤氮素化肥施用，进行合理轮作间作套种，以充分利用残留氮素减少土壤氮素淋失，大力增强农作物保持水土减少养分流失的作用。

华北地区施用有机肥对土壤氮组分及农田氮流失的影响

为研究有机肥施入土壤后引起的土壤氮组分含量变化对农田氮流失的影响,采用小区试验,并结合田间原位模拟降雨试验,分析施用的有机肥中氮组分的量、土壤氮含量、农田氮素流失浓度及流失量三者间的关系。结果表明:有机肥中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮含量占全氮比例分别为28.6%～40.6%,21.3%～33.2%,平均为35.4%、26.4%,是有机肥氮的主要组分;随着单位面积施入农田的有机肥中酸解氨基酸氮、酸解铵态氮(均为可矿化氮)的量增加,0～20 cm土层土壤可矿化氮含量也增加,二者呈极显著正相关;随着耕层土壤中可矿化氮含量增加,农田渗漏液中总氮、水溶性总氮、硝态氮浓度增高,二者呈显著或极显著正相关;随着施用有机肥中可矿化氮的量增多,径流液中总氮、水溶性总氮流失量增加,渗漏液中总氮、水溶性总氮、硝态氮浓度及流失量增高,分别呈显著和极显著正相关。因此,农田中高量施入有机肥,可造成土壤可矿化氮含量增加,农田氮素流失风险也随之增大。

太湖地区麦季氮磷径流流失规律与控制对策研究

通过田间试验研究了太湖地区小麦生产中不同施肥处理的氮磷径流流失规律。结果表明:小麦生长季径流损失的TN为10.08～21.29 kg/hm2,以硝态氮为主,占57.57%～81.81%,流失系数为1.40%～7.16%,流失率为5.50%～11.25%,PO43-和TDP流失分别为0.015～0.036 kg/hm2和0.047～0.077 kg/hm2,以TDP计算磷流失系数为-0.04%～0.03%,流失率为0.07%～0.17%。采用秸秆覆盖和深施化肥的措施能显著减少径流的氮流失。

巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征

采用野外定位观测试验,研究巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征,探索降低养分流失、提高湖区水质的有效耕作和施肥措施。2009-2010年结果表明,冬季麦田径流液总氮(TN)的浓度范围是2.12～4.34mg/L,溶解态氮(DN)约占TN的72%～92%,DN中又以硝态氮(NO3--N)为主,溶解态有机氮(DON)次之,铵态氮(NH4+-N)所占比例极小。径流液总磷(TP)浓度范围是0.095～0.360mg/L,颗粒态磷(PP)约占TP的51%～69%。DN和PP是农田氮磷径流流失的主要形态。长期的保护性耕作可提高径流液TN、DN、NO3--N、DON和DP的浓度,降低PN和PP的浓度,但对NH4+-N和TP浓度无明显影响;氮肥后移一定程度上易增加追肥后短期内降雨径流液各形态N的浓度,但可降低小麦整个生育期内径流液各形态P的浓度。在当地常规耕作条件下(处理CT),麦田TN和TP径流流失量分别为1.065,0.079kg/hm2,占当季施N量的0.71%,施P量的0.24%。与处理CT相比,处理CTS(常规+覆盖)、NFP(氮肥后移)和NTS+NFP(少免耕覆盖+氮肥后移)TN流失量分别减少了14%、21%和24%,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。因此,保护性耕作和氮肥后移在保证小麦产量的前提下,可作为巢湖流域源头控制农田养分流失的主要措施。