稻鸭与稻鱼生态系统土壤微生物量N和土壤酶活性动态

在一个水稻生长季节,采用田间采样与室内分析的方法,利用氯仿熏蒸培养法、苯酚钠比色法、TTC比色法、高锰酸钾滴定法和茚三酮比色法测定和研究了稻鸭与稻鱼生态系统稻田土壤微生物量N(MBN)和土壤脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性的动态变化,及其与土壤养分和水稻吸N量的相关性.结果表明,(1)随着水稻的生长,土壤微生物量N表现为先上升随后下降,于成熟期有所回升趋势;土壤微生物量N与土壤速效N、全N和全P不相关;由于水稻与微生物对养分的竞争,土壤微生物量N与水稻吸N量不相关;稻田养鸭,养鱼显著地提高了土壤微生物量N.(2)土壤脲酶、脱氢酶和蛋白酶活性都表现出先上升后下降趋势,而过氧化氢酶活性变化不大;稻鸭与稻鱼共作显著地提高了土壤脲酶、脱氢酶和蛋白酶活性,而对过氧化氢酶活性影响不大;线性相关分析表明,在一个稻季内,土壤脲酶和脱氢酶活性与土壤速效N负相关,土壤脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性与土壤全N和全P不相关;土壤脲酶、脱氢酶和蛋白酶活性与水稻吸N量呈显著相关.(3)稻田土壤微生物量N与土壤酶不相关.     

稻鸭共作对稻田氮素变化及土壤微生物的影响

通过田间试验研究稻鸭共作生态系统中土壤与田面水全N、无机N的动态变化及水稻吸N的规律和土壤微生物数量的变化规律.结果表明,(1)与常规稻作相比,稻鸭共作稻田土壤、田面水全N含量略有提高,土壤、田面水NH 4含量和水稻含N量显著提高,而土壤、田面水NO-3含量无明显变化;(2)稻鸭共作极显著提高了水稻总吸N量,高于常规稻作17.8%;相关分析显示,水稻吸N量与NH 4含量呈一元二次方程式关系,达到显著或极显著相关.(3)与常规稻作相比,稻鸭共作能显著提高土壤微生物数量,其中细菌数最多,放线菌次之,真菌最少.     

不同稻作模式下稻田土壤活性有机碳变化动态

通过大田试验,研究了稻鸭复合种养(RD)、间歇灌溉(RW)、常规淹水灌溉(CK)3种不同稻作模式下稻田土壤可溶性有机碳(DOC)、易氧化态有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)3种活性有机碳组分的动态变化规律.结果表明:3种稻作模式下土壤DOC、MBC在水稻拔节-齐穗阶段含量最高;ROC在水稻整个生育期内变化平稳,没有表现出显著的阶段性差异.MBC受水稻生育期的影响最大;DOC受水稻生育期和稻作模式的影响均较大;而ROC主要受稻作模式的影响.与CK相比,RD能显著提高土壤DOC和ROC及其有效率;而RW极显著降低了DOC及其有效率,明显提高了ROC及其有效率.3处理间MBC及微生物熵均没有显著差异.     

复合稻田生态系统温室气体交换及其综合增温潜势

研究稻田CO2、CH4、N2O等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价复合稻田生态系统在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为稻鸭、稻鱼复合种养模式的发展提供依据。2006年采用静态箱法研究了养鸭稻田（RD）、养鱼稻田（RF）和常规淹水稻田（CK）的CH4、N2O的排放量。水稻整个生育期间,RD、CK和RF的CH4排放量分别是19.11、26.71g/m^2和25.01g/m^2;N2O排放量分别是0.237、0.229、0.237g/m^2。采用干物质积累法测得,水稻整个生长期内RD处理地上稻株对CO2的净固定量为2766.4g/m2,RF为2759.59g/m^2,CK为2533.9g/m^2。采用土壤有机碳库的变化估算土壤CO2净交换通量,水稻整个生育期间,三类稻田土壤亚系统均表现为对CO2的净固定,相当于固定CO2量分别为RD675.55g/m^2、CK575.43g/m^2、RF562.62g/m^2。三类稻田温室气体的交换均表现为CO2的净吸收、CH4、N2O的净排放,综合增温潜势以RD为最低。稻田养鸭能显著减少甲烷排放,降低增温潜势,其减缓综合温室效应的潜力是常规淹水稻田的1.6倍左右。     

富营养化河水灌溉对稻田土壤氮磷养分贡献的影响——以太湖地区黄泥土为例

以太湖地区主要稻田土壤类型黄泥土为对象,利用当地富营养化河水对回填土柱和植稻原状土渗漏池进行模拟稻田灌溉试验,系统研究了灌溉水对稻田土壤氮磷营养的贡献.在回填土柱灌溉试验中,在试验初期,不同形态的氮素均有较高的淋失量,以后逐渐降低,表明初期淋失的氮素主要来自土壤,而不是灌溉河水.在整个水稻生长季,均观测到有可溶性有机氮淋失,表明富营养化河水灌溉条件下可溶性有机氮是稻田土壤主要的氮素淋失形态.在本试验中,磷素的淋失动态与氮素的淋失动态截然相反,淹水后很长一段时间内均没有土壤磷素淋失,但在淹水灌溉后期有大量的土壤磷素淋失损失,这可能是淹水后期土壤对磷的吸持已达到饱和状态,不能继续固持土壤中多余的磷所致.与回填土柱模拟灌溉淋洗试验相比,在当前供肥条件下,原状土渗漏池试验氮磷淋失量远低于回填土柱试验,而灌溉水对土壤氮磷养分的贡献远高于回填土柱.通过富营养化河水灌溉带入当季稻田的N量达到每公顷56.3 kg,其中有55.8 kg N可被土壤吸持和作物吸收,表明太湖地区稻田土壤对氮磷养分来说是一个环境友好的生态系统.在利用当地富营养化河水进行稻田土壤灌溉时可适量减少肥料施用量、优化氮磷肥料管理.     

有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制

采用盆栽试验,研究了有机无机肥配施对麦-稻轮作系统中水稻氮素累积动态和土壤氮素供应动态的影响,并从微生物学角度探讨了有机无机肥协同提高水稻氮肥利用率的机制.结果表明：有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮和矿质态氮在水稻分蘖期前低于化肥处理,而在抽穗期至灌浆期显著高于其他处理.土壤氮素供应动态与水稻吸收利用氮素规律吻合程度最高,促进了水稻产量、生物量和氮素累积量的增加,显著提高了水稻的氮肥利用率.其主要机制是有机无机肥配施促进了土壤微生物繁殖,使其在水稻生育前期固持了较多的矿质氮,在水稻生育中、后期这些氮素逐渐被释放以供水稻吸收利用,较好地满足了水稻各阶段生长发育对氮素养分的需求.     

有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制

采用盆栽试验,研究了有机无机肥配施对麦-稻轮作系统中水稻氮素累积动态和土壤氮素供应动态的影响,并从微生物学角度探讨了有机无机肥协同提高水稻氮肥利用率的机制.结果表明：有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮和矿质态氮在水稻分蘖期前低于化肥处理,而在抽穗期至灌浆期显著高于其他处理.土壤氮素供应动态与水稻吸收利用氮素规律吻合程度最高,促进了水稻产量、生物量和氮素累积量的增加,显著提高了水稻的氮肥利用率.其主要机制是有机无机肥配施促进了土壤微生物繁殖,使其在水稻生育前期固持了较多的矿质氮,在水稻生育中、后期这些氮素逐渐被释放以供水稻吸收利用,较好地满足了水稻各阶段生长发育对氮素养分的需求.     

宁夏引黄灌区猪粪还田对稻作土壤硝态氮淋失的影响

以宁夏引黄灌区稻田为例,探索猪粪还田条件下稻田土壤硝态氮淋失规律。试验设置3个处理:常规施肥300 kg纯N kg/hm2(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm2(T1)和9000 kg/hm2(T2)猪粪。利用树脂芯法吸附稻田30cm、60cm和90cm土层的硝态氮流失量。结果表明:在常规施肥的基础上增施猪粪,可以减少稻田生育期内60cm与90cm处土壤硝态氮淋失量,与CK相比,T1、T2在两个土层处淋失量的减少比例分别为4.93%、13.92%与7.48%、13.77%。同一土层不同处理之间差异显著性比较看(P0.05),30cm处T1、T2与CK相比没有达到显著性差异;60cm处,T1与CK未达到显著差异,T2与CK达到显著差异;90cm处,T1、T2与CK相比达到显著差异;60cm和90cm土层处的T2与T1之间均达到显著差异。T1和T2在30cm处的淋失量高于CK,但增加不明显,处理之间以及处理与对照相比差异不显著。稻田生育期内不同土层硝态氮淋失量在13.61—17.77 kg/hm2(纯N)。硝态氮淋失集中在插秧至分蘖期(5月中旬—6月下旬),该阶段的硝态氮淋失量占生育期内总淋失量的61.62%—72.84%;后期淋失量明显减少。处理T1、T2的水稻产量增产率分别为15.86%与12.85%。由此可见,在引黄灌区稻田,一定数量的猪粪还田,不仅能够减少土壤硝态氮向深层淋失,防控地下水污染,还有利于水稻增产。     

长期不同施肥措施对双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的影响

施肥是改善土壤质量、提高土壤肥力和影响土壤微生物多样性的关键措施。为了探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的变化特征,本研究以34年大田定位试验为平台,设置化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)3个处理,并以无肥处理为对照(CK),分析了长期不同施肥处理下双季稻田土壤有机碳含量、活性有机碳组分、有机碳水解酶活性及其相关性。结果表明: MF、RF和OM处理增加了稻田土壤有机碳含量,分别比CK增加4.5%、22.4%和53.5%。与MF和CK处理相比,RF和OM处理均有利于增加土壤各活性有机碳组分[累积碳矿化(Cmin)、高锰酸钾可氧化碳(KMnO₄-C)、颗粒有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)]和各活性有机碳组分占总有机碳的比例。OM处理土壤Cmin、KMnO₄-C、POC、DOC、LFOC和MBC含量分别比CK增加3.5、3.1、3.7、1.9、1.2和1.9倍;RF和OM处理土壤各活性有机碳组分占总有机碳的比例均显著高于CK。各施肥处理土壤水解酶活性(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、木糖苷酶、纤维二糖水解酶和N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶)的大小顺序均为: OM>RF>MF>CK,其中OM处理的各土壤水解酶活性分别比CK增加111.8%、14.1%、127.3%、285.6%和91.4%。RF和OM处理有利于增加土壤过氧化物酶活性,MF处理有利于增加土壤多酚氧化酶活性。土壤水解酶与土壤有机碳含量及其活性有机碳组分均呈显著正相关。综上,有机肥和秸秆还田与化肥配合施用是提高南方双季稻田土壤活性有机碳组分和水解酶活性的有效措施。     

土壤可溶性有机氮研究进展

可溶性有机氮(SON)和无机氮是陆地生态系统氮循环过程中重要的氮素形态,互为“源”和“汇”。陆地生态系统中氮素和其他营养元素的矿化、固持、淋溶和植物吸收均与SON有密切的联系。SON在土壤物质循环和养分流动等动态过程中的作用越来越受到关注,已成为生态学、环境学、土壤学、水文学等研究领域的热点之一。本文综述了国内外对土壤SON的研究进展,包括SON的定义和测定、SON库容大小和组成、植物和微生物对SON的吸收利用、SON来源及其影响因素、SON在土壤中的转化运移和淋失等。综合国内外研究结果发现,土壤SON是一个复杂的多组分可溶性有机物的混合物,主要为难降解的物质(惰性成分),能快速矿化分解的物质(活性成分)占比较低。由于惰性成分和活性成分在周转速率上的差异,SON在生态系统氮循环中的地位不能完全通过SON的容量特征来反映。因此,为了更准确地反映SON在氮周转、氮吸收和氮流失中的作用,未来需要创新研究方法并对SON组分加以区分:研究SON在氮转化和氮吸收中的作用时,重点关注SON中的活性成分;研究SON在氮淋溶径流损失中的贡献时,则重点关注SON中的惰性成分。     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻作季节氮循环

“稻鸭共生”是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展.2010年5-10月在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究了早、晚稻两季“稻鸭共生”生态系统氮(N)循环特征.结果表明:“早稻-鸭”共生系统N输出是239.5 kg· hm-2,其中鸭产品N是12.77 kg·hm-2.“晚稻-鸭”共生系统N输出是338.7 kg· hm-2,其中鸭产品N是23.35 kg· hm-2.在早、晚稻两季,“稻鸭共生”系统在目前的N养分投入水平下,土壤均存在N亏缺;鸭子系统N输入主要来自系统外投入的饲料N;鸭粪N作为系统内被循环利用的养分,早、晚稻两季循环率分别为2.5％和3.5％.两季稻作后,土壤截存的N量是178.6 kg·hm-2.     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻作季节氮循环

“稻鸭共生”是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展.2010年5-10月在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究了早、晚稻两季“稻鸭共生”生态系统氮(N)循环特征.结果表明：“早稻-鸭”共生系统N输出是239.5 kg·hm^-2,其中鸭产品N是12.77 kg·hm^-2.“晚稻-鸭”共生系统N输出是338.7 kg·hm^-2,其中鸭产品N是23.35 kg·hm^-2.在早、晚稻两季,“稻鸭共生”系统在目前的N养分投入水平下,土壤均存在N亏缺;鸭子系统N输入主要来自系统外投入的饲料N;鸭粪N作为系统内被循环利用的养分,早、晚稻两季循环率分别为2.5%和3.5%.两季稻作后,土壤截存的N量是178.6 kg·hm^-2.     

"稻鸭共生"生态系统稻季N、P循环

稻鸭共生是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究"稻鸭共生"生态系统N、P循环。结果表明:"稻鸭共生"生态系统N、P输出分别为153.50 kg/hm²和59.03 kg/hm²,其中鸭产品N、P输出分别是23.98 kg/hm²和3.10 kg/hm²;"稻鸭共生"系统在目前的N、P养分投入水平下,土壤存在严重的N和P亏缺;鸭子系统N、P输入对系统外饲料投入依赖高,自持能力较差;鸭粪N、P参与当季的稻田养分循环,其循环率分别为10.66%和28.16%。     

退化红壤区人工林土壤的可溶性有机物、微生物生物量和酶活性

以江西省泰和县退化红壤区18年生马尾松纯林(Ⅰ)、马尾松 枫香 木荷混交林(Ⅱ)、木荷纯林(Ⅲ)和枫香纯林(Ⅳ)4种人工林林分为对象,并以自然恢复的无林荒草地为对照(CK),研究其土壤的可溶性有机碳(SOC)、氮(SON),微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和土壤酶活性的变化.结果表明： 在0～10 cm土层,各林分类型的土壤SOC、SON含量分别为354～1007 mg·kg^-1和24～73 mg·kg^-1,MBC、MBN含量分别为203～488 mg·kg^-1和24～65 mg·kg^-1,脲酶和天门冬酰胺酶活性分别为95～133 mg·kg^-1·d^-1和58～113 mg·kg^-1·d^-1.不同林分类型之间SOC、SON含量为Ⅳ>CK > Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ,MBC、MBN含量为CK>Ⅳ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ,天门冬酰胺酶活性为Ⅳ>CK>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,差异显著,而脲酶活性没有显著差异.随着土层加深,SOC、SON、MBC、MBN、脲酶及天门冬酰胺酶活性下降.在0～20 cm土层,SOC、SON、MBC、MBN、全碳和全氮两两之间达极显著相关.天门冬酰胺酶活性与SOC、SON、MBC、MBN、TSN、全碳、全氮极显著相关;而脲酶活性与SON、MBCMBN、TSN、全碳显著相关.     

鸭稻共作生态系统的实践与理论问题探讨

鸭稻共作技术作为一项环保性生态农业技术,现已在亚洲许多国家和我国多个省份得到应用和推广。为了使鸭稻共作技术模式更好地、更科学地推广应用,还有很多实践和理论问题需要加以研究探索和解决,主要包括:(1)水稻品种和鸭子品种的筛选问题;(2)鸭稻共作模式系统的结构优化问题;(3)鸭子的生态学功能过程及其内在机理有关的科学问题;(4)水稻病虫害的综合防治问题;(5)稻田土壤肥力维持问题;(6)田间日常管理问题;(7)鸭子饲料来源问题;(8)稻田鸭子的疫病综合防治问题;(9)鸭稻共作技术模式的标准化问题;(10)鸭稻共作技术模式的经济效益问题。     

鸭稻共作生态农业模式的功能与效益分析

对鸭稻共作生态农业模式的结构、功能和效益进行了综合分析。结果表明,鸭子和水稻可以较好地全天候地同生共长在稻田生态系统中,平均每公顷大约300-375只鸭子。利用鸭子的野性和杂食性在一定程度上可防除病、虫、草害,提高土壤肥力,因而可代替人耕耙田、施肥、施药等,避免了农药和化肥的大量投入;鸭群的活动可刺激和促进水稻的生长发育。利用这种模式可以生产出有机食品或绿色稻米,其经济效益比常规稻作高。鸭稻共作系统的每公顷净收入比常规稻作系统要高出808.5元。若按绿色食品价格高出同类商品市场价格的20%计算,则鸭稻共作系统每公顷比常规稻作系统大约多增加2000元左右的收入。这种模式的推广应用可产生良好的生态-经济-社会效益。     

稻鸭共生对稻田水生动物群落的影响

通过稻田共生的田间试验,利用水生动物取样的方法,对稻鸭共生中稻田水生动物的种类及数量进行定性定量分析。结果表明:各类水生动物的种类数与水的动静有关,放鸭越多,种类数越少,水源区最少,为15种;且稻田水生动物种类出现频次的分布符合C.R aunk iaer频度定律。各类水生动物的数目和生物量均按水源区、对照区、少鸭区、多鸭区的顺序下降。用M arga lef多样性指数公式计算各处理的多样性指数,以对照稻田的多样性指数2.15为最高,水源区和放鸭的稻田均不高,放鸭越多,多样性指数越低。