太湖地区稻田减量施肥的环境效益和经济效益分析

通过设置不同幅度的氮肥减量施用,研究其在整个稻季中的环境效益、肥料效益和产量效益差异,为地区氮肥的减施增效提供依据.结果表明:稻田施肥后7 d之内,田面水中氮素含量维持较高水平,须谨慎控制田面水外排.在太湖地区现有肥力水平的基础上,适当减少氮肥用量是可行的.减少20%的常规施氮量可以有效降低田面水中氮素含量,进而降低向自然环境中排放的总氮量;并通过作用于水稻产量构成因素和提高氮肥农学效率,适当提高产量,最终达到协调产量效益、肥料效益和环境效益的目的.     

施用控释氮肥对早稻田面水氮素动态变化和水稻产量的影响

湖南是中国重要的水稻(OryzasativaL.)产区,随着农业现代化的发展,施用更多化肥成为水稻增产的主要途径,这不仅造成资源浪费,更加重了农业面源污染风险。通过水稻田间小区试验,设置了不施氮肥(WN)、常规施用尿素(CF)、控释氮肥(N100)、90%氮量控释氮肥(N90)、80%氮量控释氮肥(N80)、70%氮量控释氮肥(N70)6个处理,对田面水中各形态氮素含量进行动态监测,研究施用控释氮肥对早稻田面水各形态氮素动态变化特征和水稻产量的影响,以期探寻兼顾经济效益与环境效益的控释氮肥最佳用量,实现稻作清洁生产。结果表明:早稻田面水各形态氮素浓度均随施氮量增加而增加,且以施用尿素处理浓度较高或最高,不施氮肥处理最低,控释氮肥各处理居中;各形态氮素浓度均在施用基肥或追肥后1～4 d内达到峰值,随后不断降低;综合考虑施用基肥和追肥后各形态氮素浓度变化规律可知,施肥后10 d内是防止田面水氮素流失的关键时期;控释氮肥各处理水稻产量与尿素处理无显著性差异,施用控释氮肥能达到减氮、稳产效果。本试验中,理论施用控释氮肥101.46 kg·hm~(-2)时是兼顾经济效益与环境效益的施肥方案。     

减肥措施对稻田田面水氮、磷动态变化特征的影响

我国水稻种植面积大,过量施肥后稻田氨挥发、氮磷径流和渗漏等途径会引起农业面源污染等问题,而水稻淹水阶段田面水中氮、磷浓度是关键控制因子。通过设置田间小区隔板,开展肥料减量试验,研究稻季田面水不同形态氮、磷动态变化特征,同时探讨其潜在的环境效应。结果表明,磷肥施入后田面水总磷(TP)、总可溶性磷(TDP)和颗粒态磷(PP)浓度均呈先升高后降低趋势,9 d内下降迅速;基肥施入9 d,当氮、磷水平分别为214、90kg·hm~(-2)时,TP、TDP和PP质量浓度分别为0.76、0.71和0.03 mg·L~(-1);晒田结束后,田面水中TP和TDP浓度出现1次回升。各处理铵态氮和硝态氮浓度分别在基肥施入后第2天和第5天达到峰值;当施氮量为214、182和162 kg·hm~(-2)时,田面水铵态氮浓度分别为对照的15.83、9.16和7.86倍,5 d内铵态氮浓度下降迅速且不同施肥处理间差异趋同。此外,增施氮磷肥料并不能显著增加水稻产量,当氮、磷水平分别为214、90 kg·hm~(-2)时,水稻产量反而降低。因此,提出施磷后9 d内和晒田复水后是控制田面水磷流失的关键时期,而控制氮损失的关键时期是施肥后5 d内。综合水稻产量和肥料农学效率,证实试验田氮肥或磷肥减量25%是可行的,但仍需进一步通过大田试验验证其产量的持续性。     

控释氮肥与普通氮肥配施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响

控释氮肥与普通氮肥配施能够有效提高氮素利用效率及经济效益,研究控释/普通氮肥配比与减量单施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响,对指导该地区的玉米种植科学施氮具有重要意义。采用田间小区试验方法,设置不施氮肥(CK0)、普通氮肥(CK)、控释氮肥常量(CR1)、控释氮肥减量10%(CR2)、控释氮肥减量20%(CR3)、控释氮肥与普通氮肥3:7配施(CR4)、控释氮肥与普通氮肥5:5配施(CR5)、控释氮肥与普通氮肥7:3配施(CR6),探讨控释/普通氮素肥料不同配比对春玉米产量与产量构成、氮素利用、经济收益及土壤养分有效性的影响。结果表明:控释氮肥与普通氮肥配施有利于叶片氮素积累,增强光合作用能力,增加产量和施肥收益;配施试验各处理产量和施肥收益显著高于单施控释氮肥各处理,CR4产量最高,达到14 695 kg·hm~(-2),与CK相比增产率为25.68%。配施有利于提高成熟期土壤铵态氮和硝态氮含量,与CK相比分别提高14.18%-40.70%、88.32%-113.23%,土壤速效磷、速效钾含量低于CK,表明施用控释氮肥能够促进植株对养分的吸收。施用控释氮肥显著提高了氮肥利用效率,CR3氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均显著高于CR1,与CK相比分别提高了21.79%、14.17 kg·kg~(-1)和23.68 kg·kg~(-1)。配施处理与CK相比氮肥利用率提高了18.23%-19.11%,氮肥表观损失率降低了35.04%-40.01%,减量处理与配施处理的氮肥表观平衡指标无显著差异。综上,配施处理优于本试验其他处理,其中CR4的产量、施肥收益、各氮肥利用指标均显著高于单施控释氮肥处理,氮肥农学效率和氮肥偏生产力显著高于CR6,氮肥表观平衡指标与CR5无显著差异且优于其他处理。因此,东北春玉米最佳施氮方式为控释氮肥与普通氮肥3:7配比施用。     

太湖地区稻田氮素损失特征及环境效应分析

通过氮肥减量小区试验,研究了太湖地区稻田氮素径流损失、渗漏损失、氨挥发损失以及氨挥发通量的动态变化特征,阐述了氮素损失量、水稻产量与施氮量之间的关系。结果表明：稻季氮素径流损失和氨挥发损失均随施氮量的增加不断增加,而渗漏损失与施氮量没有显著相关性。综合整个稻季,氨挥发损失以分蘖肥期最高,基肥期次之,穗肥期最低。稻季氮素总损失为13.7～59.8 kg·hm-2,占总施氮量的16.5%～22.2%,且随施氮量的增加而不断增加,其中氨挥发损失占42.2%～72.0%,径流损失占22.2%～38.4%,渗漏损失占5.8%～22.7%。稻季181 kg·hm-2的氮肥用量,较常规施氮量减少了33%的氮肥,增加了10.3%的产量,降低了48.5%的氮素损失,较好地兼顾了粮食产量和环境效应;而对于重要环境区域或高污染区域,还可以尝试更低的氮肥投入,以达到更好的环境效益。     

不同减量施肥条件下稻田田面水氮素动态变化及径流损失研究

采用过量施用化肥获得高产已成为近年来太湖地区的普遍现象,而由此引发的农业面源污染对水体生态环境恶化的贡献值也越来越大。通过对苕溪流域地区的田间试验,研究了8种不同减量施肥处理条件下,稻田田面水中氮素的动态变化特征和径流损失量,研究结果表明,（1）各处理铵氮浓度在施肥后迅速上升,1～3d达到最大值,而总氮在施肥后第1天便达到峰值,之后随时间变化逐渐下降,铵氮、总氮浓度在一周之后均降至较低水平。（2）田面水中铵氮／总氮比在施肥后3～7d达到峰值,之后逐渐下降。（3）田间任何1次的径流排水均会造成田面水氮素的流失,径流排水发生的时间与施肥时间间隔越小氮素的流失负荷就越大。（4）各减量化施肥处理年度累计流失负荷较常规施肥处理下降6％～53％,当季稻田氮素流失率在1．4％～2．6％之间。为减少农田氮肥使用量,降低氮素流失量,减缓农业面源污染提供理论依据。     

江苏省武进市高产水稻田氮素渗漏损失研究

小区试验与农户调查研究结果表明 ,2 87kg/hm2施氮量宜作为武进市高产水稻的适宜施氮量 ,氮肥的过多施用不仅导致秸秆对氮素的奢侈吸收 ,也加重氮肥对渗漏水的污染。进一步降低水稻田施氮水平 ,又保持高产的水稻生产技术尚待开发。     

不同施氮措施对茶叶品质及茶园土壤环境的影响

由于茶园频繁且大量施用氮肥的不合理施肥措施带来的茶叶品质下降、地下水污染、土壤酸化加剧等系列环境问题,严重影响茶叶可持续发展。针对福建铁观音(tiěGuān yīn)茶园过度施用氮肥、氮磷钾比例不协调、有机肥施用不足的现状,在茶园设计了不同的施用氮肥试验,观测土壤环境质量的氮素指标变化,以研究不同施氮措施对铁观音品质及茶园土壤环境的影响。结果表明:在茶农习惯施氮量的基础上减氮20%配施有机肥能够提高茶叶产量和品质;有机无机肥料配合施用后第二年产量比习惯施肥提高6.8%;茶多酚、氨基酸、水浸提物比习惯施肥分别提高14.1%、15.0%、4.7%;施肥处理对含氮高的茶园土壤氮养分的动态变化趋势没有明显影响;单施无机肥处理茶园土壤NH4+-N和NO3--N质量分数随着施肥量的增加而增加,从而导致NH4+-N和NO3--N的淋溶损失的几率增加。同样施肥量的有机肥处理茶园土壤NO3--N平均质量分数仅为单施无机肥处理的45.23%。单施无机氮肥能够加速土壤酸化发生,造成土壤pH、有机质明显下降,施用量越大,土壤酸化越严重,土壤氮流失风险也增加;单施有机肥,土壤质量改善明显,但对茶树养分供应不及时,影响茶叶产量;减氮的同时配合有机肥的施用,可改善茶叶品质,提高产量,同时对土壤环境质量改善有良好效果。因此铁观音茶园应增施有机肥,适当控制速效氮肥的施用量可减少茶园氮素流失而提高利用率,也相应的减少了环境的污染。     

水热及裂解生物炭对水稻产量及氮素利用率的影响

将生物质(锯末)分别在高温裂解(500℃)和水热炭化(260℃)条件下制备得到裂解生物炭(PSBC)和水热生物炭(HSBC),采用土柱试验方法对比PSBC和HSBC在不同施加量(w=0.5%,w=3%)条件下对水稻生长、产量及氮素利用效率的影响。结果表明,PSBC-0.5%和HSBC-0.5%处理对水稻产量无显著影响(P0.05),PSBC-3%处理对水稻产量和生长的影响较小;而HSBC-3%处理则导致水稻产量下降64.73%,且主要对产量因子中的每穗总粒数和结实率产生负面影响。水稻氮素利用效率分析表明,与施氮对照(CKU)相比,PSBC-0.5%处理水稻籽粒吸氮量、氮肥吸收利用率和农学效率分别提高23.68%、57.46%和1.86%;而HSBC-3%处理显著抑制水稻生长,籽粒吸氮量比CKU降低67.46%,氮肥吸收利用率和农学效率则呈负值。研究表明,高施加量HSBC对水稻生长有显著负面影响,而低施加量HSBC对水稻生长影响不显著。因此,在将水热炭应用于农田时,需严格控制其施用量或对水热炭进行改良,提高其生物兼容性,防止对农业生产造成不利影响。     

小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响

选择湖南长沙红黄泥水稻土和江西进贤红壤性水稻土为供试土壤,研究小麦秸秆制生物质炭在20、40t.hm-2施入量水平下与氮肥配施对早、晚稻产量及晚稻氮素利用率的影响。结果表明,生物质炭与氮肥配施情况下,2个试验点不同生物质炭施用量处理间早稻产量均无显著差异,但进贤试验点生物质炭施用量为20和40t.hm-2处理晚稻产量分别比未施生物质炭对照提高5.18%和7.95%,而长沙试验点3个处理间晚稻产量无显著差异。在相同氮素水平下,当生物质炭施用量为40 t.hm-2时,2个试验点土壤有机碳含量与未施生物质炭对照相比最高增幅均在55%以上;施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH值,降低土壤容重;施用生物质炭也可显著提高水稻氮肥利用率,在40 t.hm-2施用水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58百分点,进贤试验点氮肥农学效率提高39.81%。在酸性土壤中施用生物质炭可提高氮肥利用率,保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。     

氮肥运筹和少免耕对麦田氮素径流流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下氮肥运筹和少免耕措施对稻麦两熟农田麦季氮素径流流失特征的影响。结果表明:自然降雨后麦田耕层土壤平均水分质量分数26.34%为径流事件发生的临界土壤水分质量分数。常规施肥(T0)条件下,麦季径流水量达2185.05 m3·hm-2,径流侵蚀泥沙量达716.08 kg.hm-2,少免耕(T2)处理增加麦田径流水量达29.67%,减少径流侵蚀泥沙量达13.96%,而肥料运筹(T1)与T0处理差异不显著;就整个麦季而言,T0处理条件下,径流水全氮(TN)平均质量浓度和径流侵蚀泥沙TN平均质量分数分别为10.51 mg·L-1和1.19 g·kg-1,T1处理显著降低径流水TN质量浓度和侵蚀泥沙TN质量分数分别达11.63%和5.93%,T2处理显著降低径流侵蚀泥沙TN质量分数达7.95%;麦季氮素径流流失主要集中在小麦生育前期,包括径流水氮素流失量和径流侵蚀过程中由泥沙流失的氮素量。T0处理条件下,氮素流失总量达31.76 kg·hm-2,其中,径流水氮素流失量占麦季氮素总流失量95%以上,T1处理减少麦季氮素总流失量达9.25%,而T2处理则增加麦季氮素总流失量达16.75%...     

氮肥运筹和少免耕对麦田氮素径流流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下氮肥运筹和少免耕措施对稻麦两熟农田麦季氮素径流流失特征的影响。结果表明：自然降雨后麦田耕层土壤平均水分质量分数26.34%为径流事件发生的临界土壤水分质量分数。常规施肥（T0）条件下,麦季径流水量达2185.05 m3·hm-2,径流侵蚀泥沙量达716.08 kg.hm-2,少免耕（T2）处理增加麦田径流水量达29.67%,减少径流侵蚀泥沙量达13.96%,而肥料运筹（T1）与T0处理差异不显著;就整个麦季而言,T0处理条件下,径流水全氮（TN）平均质量浓度和径流侵蚀泥沙TN平均质量分数分别为10.51 mg·L-1和1.19 g·kg-1,T1处理显著降低径流水TN质量浓度和侵蚀泥沙TN质量分数分别达11.63%和5.93%,T2处理显著降低径流侵蚀泥沙TN质量分数达7.95%;麦季氮素径流流失主要集中在小麦生育前期,包括径流水氮素流失量和径流侵蚀过程中由泥沙流失的氮素量。T0处理条件下,氮素流失总量达31.76 kg·hm-2,其中,径流水氮素流失量占麦季氮素总流失量95%以上,T1处理减少麦季氮素总流失量达9.25%,而T2处理则增加麦季氮素总流失量达16.75%。     

华北平原夏玉米季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原夏玉米种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,对前人的15N示踪试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮、土壤氮三者之间的关系,探明夏玉米季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况。结果表明：华北平原地区玉米产量最高时施氮量平均为190 kg·hm-2;秸杆吸氮量高于籽粒,且吸氮量随施氮量增加而升高,土壤残留量和损失量有随施氮量增加而增加的趋势;土壤氮库盈亏量与施氮量之间呈现线性极显著正相关,在秸秆50%和100%还田的两种条件下,施氮量为198 kg·hm-2和137 kg·hm-2时,土壤氮库达到平衡;推荐施氮条件下夏玉米对氮肥的吸收利用率远高于传统施氮,过量施氮会引起作物产量和氮肥利用率降低的负效应,增加土壤氮素残留和损失;施氮量在40~360 kg·hm-2范围内时,3种秸秆处理方式下,氮肥各去向绝对量与施氮量之间均呈显著线性相关关系;而氮肥各去向比率与施氮量之间只有地上部吸收率和籽粒吸收率与施氮量之间呈显著线性相关关系。由此,明确了华北平原夏玉米合理施氮量：秸秆50%还田时,为198 kg·hm-2;秸秆100%还田时,为137 kg·hm-2,揭示了华北平原夏玉米施氮量与土壤氮库盈亏量呈线性极显著正相关。这为确定华北平原夏玉米合理施氮量,提高氮肥利用率,避免肥料浪费及其对环境的危害提供了理论依据。     

包膜控释和常用氮肥氮素淋溶特征及其对土水质量的影响

大量施用氮素化肥所引起的氮素损失和环境污染正日益受到重视。通过土柱模拟氮素养分的淋洗试验,探讨包膜控释氮肥和常用氮肥的氮素淋失特点及其对土壤和地下水质量的影响。研究结果表明,不同氮肥施入土壤后氮素的淋失率有着显著的差异,其中硝酸钾中氮素淋失率最高,其次为尿素,硫酸铵和碳铵的氮素淋失量明显较小。然而控释氮肥因其控制释放的特点,在氮素释放的高峰期,其模拟淋失量较高,但如果在田间条件下此释放高峰期与作物吸肥高峰期相吻合,则会显著地降低其淋失率。除尿素外,被淋失的氮素均以硝态氮为主,尿素则以酰胺分子态被淋溶。大量速效化肥的施入会形成土壤中的肥料"微域点",引起交换性Ca2+、Mg2+离子的淋失,从长远来看可引起土壤结构的破坏,而施用控释肥则很少形成这种"微域点",有利于土壤结构和肥力的维持。不同氮肥处理淋洗后对土壤pH值和有效氮含量变化的影响差异较大,其中以控释肥对土壤pH值变化的影响较小。大多数氮肥处理在淋洗后,土壤中各层速效氮含量较淋洗前有所降低,然而两种控释氮肥处理的土壤表层却能持续保持较高的有效氮含量。     

水稻小麦种植模式下长期定位施肥土壤氮的垂直变化及氮储量

为了研究不同的施肥方式对土壤全氮变化及氮储量的影响,1981年在湖北省农业科学院南湖试验站设置了施用有机肥与化肥的长期定位田间试验,2006年水稻收获后田间取样分析每个处理不同土层的全氮含量与氮储量。研究结果表明：与对照相比,单施化肥与单施有机肥0～20cm土层土壤的容重下降,化肥添加有机肥比相应的单施化肥的容重要低一些。除了对照之外,其它处理都是0～20cm土层土壤全氮含量高于其它土层,氮肥配施有机肥处理0～20cm土层土壤全氮含量最高。除了氮磷钾肥配施过量有机肥处理外,化肥配施有机肥处理土壤的全氮含量都高于单施化肥或单施有机肥处理,20～40cm土层土壤全氮含量具有相似的规律。在0～20cm土层,与对照相比,单施氮肥及氮磷肥不能增加土壤全氮储量,但是化肥配施有机肥能够增加土壤全氮的储量。单施氮磷钾肥及单施有机肥也能够增加土壤全氮的储量。在0～20cm土层,氮肥配施有机肥处理的土壤全氮储量最多,达8.82t·hm-2,而氮肥处理的氮储量最低,仅为5.38t·hm-2。在100cm深度,与单施化肥及单施有机肥相比,化肥配施有机肥都增加了土壤全氮的储量。     

活性氮增加:一个威胁环境的问题

活性氮增加是当前全球变化的重要现象之一,已经对全球氮素循环产生了严重的影响。人类活动,如燃料燃烧、氮肥生产、固氮植物的培育和畜牧业的集约经营等是引起全球活性氮增加的主要原因。活性氮增加正在引起大气污染、N2O等温室气体增加、森林退化、土壤和淡水酸化、海水富营养化、陆地和水体生态系统物种组成变化和生物多样性减少等诸多环境问题。该文综述了活性氮及其对环境的影响,主要包括:⑴活性氮的来源;⑵活性氮生产的历史与现状;⑶活性氮对大气、水体、森林、土壤等多种生态系统的影响等,并提出了减少活性氮产量和降低其环境危害的一些思路。     

氮肥品种及施肥方式对小白菜产量与品质的影响

氮肥在农业生产中起着重要的作用,但是氮肥的大量施用不仅造成养分比例失调及环境污染,而且会限制产量的提高和品质的改善。针对广东蔬菜氮肥施用不合理的现象,在田间试验条件下研究了不同氮肥品种和不同底追比对小白菜产量和营养品质的影响,旨在为华南地区的蔬菜施用氮肥提供参考。试验结果表明,施氮极显著提高了小白菜的生物量和产量,亦增加了硝酸盐的累积量,其中尿素处理增产效果最好,蔬菜专用肥(磷铵 尿素)处理小白菜硝酸盐累积量最低,其次是碳酸氢铵和氯化铵处理。各氮肥处理间Vc和可溶性糖含量差异达到极显著水平,其中蔬菜专用肥处理含量最高;不同底、追肥处理间产量和Vc含量的差异达到显著或极显著水平,而可溶性糖含量差异未达到显著水平。除底肥70%、追肥30%的处理外,其余处理均极显著提高了硝酸盐含量。在本试验条件下,蔬菜专用肥既可以提高小白菜产量,又可以明显改善小白菜营养品质与卫生品质,如果以尿素为氮源,底肥70%、追肥30%是兼顾产量和品质的优化处理。     

滇池流域蔬菜地土壤氮素分布与转移特征

选取滇池流域蔬菜设施保护地油麦菜（Lactuca sativa var.ramosa）种植区进行研究,分为高量组和低量组两个组别进行,每组分别设置9个施肥处理。试验结果表明：土壤总氮在各水平处理之间并没有规律性变化,在垂直梯度上（0-20、20-40、40-60cm）,土壤养分随深度增加而递减;高量组和低量组在生长期和成熟期,土壤总氮积累量和施氮量表现出了显著正向线性相关,相关系数R分别为0.9873、0.9901、0.9881和0.9880;适量施氮,土壤氮积累量表现出减少,而过量施氮则表现出了盈余;高量组氮损失量均大于低量组,且高量组在不同生育期的氮损失量与施氮量表现出极显著的线性正相关,相关系数R分别为0.9823、0.9719。高量组与低量组氮素损失率生长期均高于成熟期,而各处理之间未表现出明显的变化规律,最大损失率为39.79%,在适宜施肥量的处理中,损失率也达到了20%以上。     

不同氮肥与磷肥的互作效应

利用盆栽试验研究了潮土中不同氮肥与磷肥的互作效应，结果表明：不同氮肥与磷肥的配合施用对潮土中油菜的生长和养分吸收有显著的交互作用。生长初期，施氮并不能促进、甚至会抑制油菜的生长，氯化铵较其它氮肥作用突出。随着生长期的延长，氮肥对油荣生长的促进作用逐渐显现，但氯化铵的促进作刚仍低于其它氮肥。植株养分累积受不同氮肥影响的规律与植株干物质累积表现的规律基本一致。土壤有效磷含最受不同氮肥影响较小，而水溶性磷含量因施用不同氮肥表现出显著的差异，特别是在生长初期的土壤中。相关分析结果表明，油菜生长初期的干物质质量与土壤水溶性磷含量达到极显著相关（r=0．727^＊＊）。因此推测，不同氮肥对油菜生长的影响可能因氮肥降低土壤中磷的有效性所致，这些结果对今后的合理施肥提供了重要的参考依据。