接种蚯蚓对秸秆还田土壤碳、氮动态和作物产量的影响

通过为期 2年的小区 (2 .8m× 1.0m)试验 ,研究了旱作水稻 小麦轮作条件下接种蚯蚓对施用玉米秸秆 (第一季用量 15 0 0g·m-2 ,以后各季为 75 0g·m-2 )农田土壤碳、氮动态和作物产量的影响 .结果表明 ,接种 10条·m-2 或 2 0条·m-2 环毛蚓 (Pheretimasp .)对土壤有机碳和全氮含量无显著影响 ,蚯蚓活动未造成土壤C库的衰减 ,土壤碳、氮基本维持平衡 .接种蚯蚓处理土壤N的矿化作用增强 ,矿质N含量提高 ,NO3 - N含量增加 ,而且稻季比麦季增加更为明显 .接种蚯蚓在稻、麦季均能提高微生物量碳、氮含量 ,蚯蚓具有扩大土壤微生物量N库和促进有机N矿化的双重作用 .这种作用在有效C源供应丰富的作物生长发育旺盛期更为明显 .接种蚯蚓对旱作水稻和小麦有一定的增产作用 ,其中水稻的增产幅度达 9.3% ,小麦为 5 .1% .接种蚯蚓后土壤容重明显降低 ,孔隙度显著增加 .蚯蚓在保持土壤C库平衡的同时 ,对于促进秸秆有机肥N素养分的再循环和作物生产力的提高具有重要的生态学意义 .

稻麦轮作系统冬小麦农田耕作措施对氧化亚氮排放的影响

2008—2011年,采用静态箱-气相色谱法对长江下游稻麦轮作系统冬小麦农田N2O排放进行了为期3a的田间原位观测,研究不同耕作措施(免耕、旋耕和翻耕)对冬小麦生长季N2O排放的影响。结果表明:不同耕作措施下冬小麦农田N2O排放高峰出现在施用基肥后的1个月内以及施用孕穗肥后的4月中旬至小麦成熟期,其余时间N2O排放通量均较小。年度和耕作措施对冬小麦农田N2O季节排放总量均有极显著影响(P<0.01),不同处理N2O季节排放总量表现为免耕>翻耕>旋耕,2008—2011年3年平均分别为2.50 kg/hm2、2.05 kg/hm2和1.66 kg/hm2,免耕比翻耕增加N2O排放22.0%(P<0.05),旋耕比翻耕减排19.0%(P<0.05)。冬小麦生长期内施用孕穗肥后1个月内N2O排放通量与农田土壤充水孔隙率(WFPS)及10 cm地温呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关,2009—2010年施用基肥后1个月内N2O排放通量与WFPS呈显著负相关(P<0.05)。结果说明旋耕是减少长江下游稻麦轮作系统冬小麦农田N2O排放的最佳耕作措施。

水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N_2O排放的调控效应

为了揭示水稻控制灌溉对稻麦轮作农田N2O排放的调控效应,该文对稻麦轮作农田N2O排放进行原位观测,分析稻麦轮作农田N2O排放对水稻控制灌溉水分调控的动态响应。结果表明,水稻灌溉模式对后茬冬小麦田N2O排放产生了显著的后效性影响,控制灌溉稻季农田N2O排放总量较常规灌溉稻季农田平均增加了136.9%（P〈0.05）,而稻季采用控制灌溉的麦季农田N2O排放总量较稻季采用常规灌溉的麦季农田平均减少47.1%（P〈0.05）;稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田全年N2O排放总量平均为761.50 mg/m2,较稻季采用常规灌溉的轮作农田平均减少了1.0%,差异很小（P〉0.05）。稻季采用控制灌溉的稻麦轮作农田N2O-N损失率为1.01%,稻季采用常规灌溉的轮作农田N2O-N损失率为0.98%。麦季N2O排放通量的峰值一般出现在施肥后伴随降雨时,降雨后7~10 d是麦季N2O剧烈排放的关键时期。水稻控制灌溉较常规灌溉没有增加稻麦轮作农田的N2O排放。研究结果为准确估算中国农田N2O排放量及制定N2O减排措施提供参考。

不同施肥模式对麦稻两熟农田磷素径流流失和麦稻产量的影响

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下农户习惯性施肥(CK)、减量施肥(T1)及优化施肥(T2)等不同施肥模式对太湖流域麦稻两熟农田土壤磷素径流流失特征和麦稻产量的影响。结果表明:麦稻轮作农田地表径流排水主要分布于强降雨集中的水稻生长季,与降水量呈显著线性正相关关系。磷素径流流失集中在稻季,各处理的流失量占周年流失总量的66.65%—75.05%。在农户习惯性施肥(CK)条件下,麦季径流总磷平均质量浓度(0.36 mg∕L)显著高于稻季(0.19 mg∕L),但磷素径流流失量(0.47 kg∕hm^(2))却显著低于稻季(1.40 kg∕hm^(2))。减量施肥(T1)和优化施肥(T2)模式处理可显著降低麦季、稻季径流磷素质量浓度和麦稻周年磷素径流流失量。与CK相比,T1和T2处理显著降低麦稻周年TP径流流失量,降幅达22.62%和44.54%。在CK条件下,麦稻两熟农田磷素周年径流偏流失率达119.06 mg∕kg,T1和T2处理显著降低,偏流失率降幅达17.95%和41.22%。与CK相比,麦稻产量在T1、T2处理下均显著下降,T1与T2处理间产量无显著差异。可见,麦稻轮作种植模式下,稻季不施磷具有养分减排与作物稳产的协同效应。

冬小麦-水稻轮作体系下制浆废水灌溉试验研究

通过大田试验，研究土壤．植物复合系统对新亚铵法制浆中段水的处理效果，中段水灌溉对作物产量的影响以及由此而产生的经济效益，以期为新亚铵法制浆中段水的资源化利用开辟途径。试验结果表明，土壤．植物系统对制浆废水中CODer、总氮、总磷具有较好的去除效果，去除率分别达到了86％，60％及90％以上；同时制浆废水灌溉能够明显促进作物生长，增加作物产量11．56％～47．65％；利用制浆废水灌溉，可以处理废水19200m^2，节约污水处理费用17280元，节约肥料投入3359元，粮食产值达到28893元，可产生经济效益41842元。因此，制浆废水作为灌溉用水是可行的，并且下渗水经过收集后可以做为更大范围的灌溉用水。

不同施肥量对稻茬冬小麦田当季杂草群落的影响

为明确不同施肥量对长江中下游稻茬冬小麦田当季杂草群落的影响,通过田间小区试验研究了不同施肥量条件下冬小麦田间杂草群落的组成以及在4个生育期(越冬期、返青期、拔节期、穗期)田间杂草密度和生物量的变化。结果表明,在冬小麦越冬期,3种不同施肥量处理(氮磷钾复合肥562.5、750 kg/hm^2、937.5 kg/hm^2;复合肥的N、P_2O_5、K_2O含量均为16%)对当季麦田主要杂草密度和鲜生物量的影响差异不显著。从小麦返青期到穗期,在供肥更充足的937.5 kg/hm^2处理中杂草的总密度和总鲜生物量显著低于其他2个较低施肥量处理。3种不同施肥量对冬小麦产量、单位面积有效穗数、每穗实粒数的影响差异显著,对千粒质量的影响差异较小。

华东沿海稻麦轮作区生态系统能量闭合度和CO_(2)通量特征研究

为科学评估华东沿海水稻-小麦轮作(简称“稻麦轮作”)农田生态系统能量通量变化特征和固碳能力,基于2019—2020年涡度相关系统观测的稻麦轮作全生育期通量数据,经质量控制,研究分析了太阳净辐射(R_(n))、潜热通量(LE)、显热通量(H)、土壤热通量(G)、CO_(2)通量(F_(C))多时间尺度变化特征和稻麦轮作系统固碳量及其环境影响因子。结果表明:有效能量和湍流通量能量平衡比率为0.80,能量闭合度较高,说明通量观测数据可靠。月均LE和R_(n)年内变化总体均呈“倒U型”,两者变化基本同步,峰值主要在5—8月,谷值主要在1—2月、11—12月。H和G的波动幅度明显小于LE和R_(n)。日内逐小时F_(C)呈“U型”单峰二次曲线,总体为白天吸收CO_(2)、夜间排放CO_(2),CO_(2)日吸收峰值主要出现在10:00—12:30;逐日F_(C)和逐月F_(C)在年内总体呈“W型”变化特征,全年碳排放时段主要集中在1月、6月、11—12月,其余均为碳吸收,吸收峰值分别在冬小麦拔节孕穗期(3—4月)和水稻拔节孕穗期(8月)。2019年和2020年的2—5月冬小麦生长期的固碳量分别为387.4 g(C)·m^(-2)和382.2 g(C)·m^(-2),7—10月水稻生长期的固碳量分别为678.2 g(C)·m^(-2)和599.7 g(C)·m^(-2);白天,若气温升高,冬小麦和水稻的CO_(2)吸收能力会随之增强,但当饱和水汽压差高于1.7 kPa时,会降低这种吸收趋势,夜间主要是受气温影响。由此可见,沿海稻麦轮作农田生态系统碳吸收能力有着明显的日变化和季节变化,全年尺度上是碳汇,且为强固碳区。

遮阴对南方稻-麦土壤CH4和N2O碳排放强度的影响

通过田间模拟试验,采用双因素试验设计,研究太阳辐射减弱下不同农田管理对稻-麦土壤温室气体排放特征及其碳排放强度的影响。遮阴强度设3个水平,即对照(CK,不遮阴)、轻度遮阴(S1,单层遮阴)和重度遮阴(S2,双层遮阴);农田管理(水分管理/播期)设2个水平,即常规淹水/常规播期(F/P)和湿润灌溉/晚播(M/L),在稻-麦主要生育期对土壤CH_4和N_2O排放通量进行测定。结果表明:遮阴(S1、S2)使稻-麦土壤常规淹水/常规播期处理的CH_4累积排放量显著降低68.08%、42.22%,并提高了湿润灌溉/晚播处理稻-麦土壤的CH_4排放;湿润灌溉/晚播处理显著降低CH_4累积排放量15.6%~86.61%。遮阴显著提高稻-麦土壤各处理的N_2O累积排放量63.59%~111.40%(P<0.05);常规淹水/常规播期处理稻-麦土壤N_2O累积排放量较湿润灌溉/晚播处理略有降低。就全球增温潜势而言,与不遮阴相比,遮阴使常规淹水/常规播期处理下的稻-麦土壤CH_4和N_2O对全球增温潜势的贡献显著降低36.32%~62.51%,使湿润灌溉/晚播处理的略有提高;湿润灌溉/晚播处理下CH_4和N_2O的全球增温潜势较常规淹水/常规播期处理降低12.1%~83.22%。研究认为,遮阴使稻-麦土壤CH_4和N_2O的碳排放强度显著升高,而不遮阴下湿润灌溉/晚播处理可显著降低CH_4和N_2O的碳排放强度,即保证了产量又提高了生态效益。

稻茬冬小麦田日本看麦娘和猪殃殃混生的防除指标

为了探讨江苏省稻茬冬小麦田禾本科杂草-阔叶杂草混合优势种群的防除指标,2020—2021年在江苏省扬州市邗江区稻茬冬小麦田中开展日本看麦娘-猪殃殃混合种群防除指标的研究。结果表明,日本看麦娘和猪殃殃混生对小麦具有危害,主要体现在小麦成穗和穗型上,即小麦分蘖成穗和每穗粒数减少,从而导致小麦减产。以使小麦减产5%的杂草混生密度、鲜重作为杂草防除的阈值,则稻茬小麦田的日本看麦娘、猪殃殃的混合防除指标为45.6株/m^(2)+6.8株/m^(2),杂草鲜重则需要达到230.8 g/m^(2)。

冬水田转稻麦轮作对小麦生长季温室气体排放的影响

用静态暗箱-气相色谱法测定了川中丘陵地区典型冬水田(RF)及冬水田转稻麦轮作处理(RW)在小麦生长季的温室气体排放通量,并同步测定了土壤温度、水分和可溶态碳氮含量.结果表明,RW在小麦生长季的CH4、生态系统呼吸CO2和N2O平均排放通量分别为0.05、117.01 mg·m-2·h-1(以C计)和77.19μg·m-2·h-1(以N计),而RF相应通量分别为1.43、7.85 mg·m-2·h-1和-0.61μg·m-2·h-1.RW施氮肥后出现N2O的排放峰,其N2O直接排放系数为1.28%.土壤可溶态有机碳含量与CO2通量之间呈显著正相关关系(r=0.342,p<0.01),与CH4、N2O的相关关系不显著;硝态氮、可溶态总氮含量与N2O通量的关系为显著正相关,但与CH4通量呈显著负相关.RF的综合增温潜势(以CO2-eq计,下同)为3.03 Mg·hm-2,大于RW(-1.66 Mg·hm-2),暗示冬水田转稻麦轮作会降低生态系统的综合增温效应.

长三角农田轮作系统氨排放特征、转化机制和减排潜力

为评估长三角农田轮作系统氨排放特征和减排潜力,通过密闭室间歇通气法对典型农田轮作系统的氨排放水平进行同步对比观测,探讨不同条件下的氨排放影响因素和转化机制;通过整理近10年长三角地区农田氨排放实测系数,建立基于本地因子的长三角农田轮作系统氨排放时空分布清单,并获取了不同氨减排路径下的减排效果.结果表明,常规稻麦轮作模式(CR-W)和稻虾-紫云英轮作模式(RS-C)的氨排放累积量分别为65.95 kg·hm^(-2)和20.31 kg·hm^(-2),氨排放损失率分别为10.86%和9.20%.田面水NH+4-N、田面水pH和表层土NH+4-N是影响稻田氨排放通量的主要内在因素,而在麦季表层土NH+4-N和大气温度则对氨排放有着重要影响.通过定义氨排放转化率(ARN)来定量表征田面水和表层土NH+4-N向气态NH_(3)的转化机制.稻季CR和RS模式下的田面水ARN分别达到了0.35±0.27和0.14±0.19,达到麦季表层土ARN的10~25倍,是造成稻季氨排放通量显著高于麦季的主要驱动因素;较高的田面水pH(8.0~9.0)、大气温度(>28℃)和风速(>5.0 m·s^(-1))条件下,ARN均呈显著上升趋势,是较低条件下的1.6~4.6倍,表明三者是影响田面水NH+4-N向气态NH_(3)转化的主要因素;施肥类型对ARN也有显著影响,不同条件下,尿素的ARN达到有机肥的1.5~5.5倍.长三角地区常规种植模式下水稻和小麦氨排放通量分别达到了(49.2±17.6)kg·hm^(-2)和(16.0±13.5)kg·hm^(-2),排放损失率则分别为(20.1±5.7)%和(5.9±3.6)%,前者达到后者的3倍左右.基于各地区本地因子的氨排放清单表明:2019年长三角农田轮作系统的氨排放总量达到(400.3±206.4)kt,平均氨排放强度为(1.33±1.39)t·km-2,氨排放主要集中在安徽省和江苏省的中北部地区;不同系数选取对清单结果的变化范围影响相对较大,达到了-51.6%~51.6%.通过梳理分析6种主要的农田氨减排路径发现,采用氮肥增效的氨减排效果最佳,达到了(30.9±51.4)%,但籽粒增产率为(-4.2±17.4)%,不确定性较大;添加土壤添加剂的氨减排效果总体较差,仅为(-5.4±45.1)%,但籽粒增产率最高,达到了(6.8±23.9)%;相对而言,通过生态种养模式的氨减排效果和籽粒增产率分别达到了(22.3±15.1)%和(5.6±3.8)%,兼具氨减排和作物增产的两大优势.