长期不同施肥方式对稻油轮作制水稻田杂草群落的影响

为揭示长期不同施肥方式下农田生态系统中杂草群落的变化规律,于2006年10月在太湖地区一个长期肥料试验定位监测田,运用群落生态学方法研究了7种长期不同施肥处理持续20a后对水稻-油菜轮作制水稻田杂草群落的影响.试验区共记录到杂草11种,隶属于6个科.其中,节节菜(Rotala indica)、陌上菜(Lindernia procumbens)、鸭舌草(Monochoria vaginalis)、异型莎草(Cyperus difformis)等4种杂草在所有施肥处理区发生密度较大.莎草科杂草牛毛毡(Eleocharis yokoscensis)只在不施肥区和纯氮肥区出现,而球穗扁莎(Pycreus globosus)和萤蔺(Scirpus juncoides)仅在不施肥区出现.长期不同施肥措施下,田间杂草群落的物种多样性有明显差异:全年秸秆区的物种丰富度(7.3种)最小,不施肥区(10.7种)最大;不施肥区、常规区、秋季秸秆区Shannon-Wiener指数显著大于其他处理区;不施肥区和常规区Simpson指数显著小于其他处理区;不施肥区和纯氮肥区Pielou均匀度指数显著小于其他处理区.田间杂草群落的优势种组成也发生了一定变化, Whittaker指数表明,与不施肥处理相比,单施化肥、化肥配施猪粪对杂草群落结构及物种组成的影响最显著,化肥配施油菜秸秆和化肥配施油菜水稻秸秆次之,而纯施氮肥和化肥配施水稻秸秆的影响较小.Srensen群落相似性指数及聚类分析结果也得到相似的结论.结果表明,单施化肥(平衡施用N、P、K肥)、化肥配施猪粪、化肥配施夏季、秋季和全年秸秆处理均能显著改变田间杂草群落的组成,改变某些杂草在群落中的优势地位,从而抑制其发生危害程度.     

植被恢复对退化红壤表层土壤颗粒中有机碳和Pb、Cd分布的影响

采用原状土壤水稳性团聚体分离方法提取不同粒径的土壤颗粒,测定其有机碳及重金属元素Pb、Cd的含量,研究了退化红壤在植被恢复下表层(0～10cm和10～20cm)土壤颗粒中有机碳与重金属分布及其关系.这些土壤颗粒中有机碳和重金属元素Pb、Cd的含量范围分别介于7.5～15g/kg,11～20mg/kg和20～70μg/kg,且粒组间有显著差异.尽管所测组分的含量以＜0.002mm粒组中最高,但2～0.25mm的粒组占其总量的50%左右,其次约20%存在于0.25～0.02mm粒组中.以土壤粒组中分量而言,有机碳和所测的重金属元素间有密切的依存关系.与荒地相比,植被恢复措施降低了各土层2～0.25mm粒组中Pb的含量和分量,但提高了0～10cm土层Cd的含量和分量.在所研究的几种处理中,玉米-包菜处理显著地促进了有机碳和重金属在各颗粒粒组中的均衡分布.因此,退化红壤植被恢复措施改变了上壤颗粒中有机碳和重金属的分布,因而可能影响着土壤环境中有机碳和重金属的形态及其活性.对于这些措施下土壤环境中有机碳和重金属的生物有效性机制尚需进一步研究.     

不同施肥对水稻土作物碳同化与土壤碳固定的影响——以太湖地区黄泥土肥料长期试验为例

肥料施用对农田土壤生产力及土壤碳循环的影响是农业与陆地生态系统碳循环及全球变化研究的重要科学问题。以太湖地区黄泥土的长期肥料定位试验为例,研究不同施肥处理对水稻土-作物系统作物碳同化及土壤碳固定的影响。所研究的肥料施用处理包括不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥与秸秆配施(CFS)以及化肥与猪粪配施(CFM) 4个处理,始于1987年,一直实行稻-油轮作,实行少耕。连续观测水稻和油菜的产量,并于2004年和2005年分别采集了土壤剖面样品和耕作层（0～5cm和5～15cm）土壤,测定土壤总有机碳含量。研究表明,不同施肥处理对水稻产量有显著影响,尤其以配施有机无机肥处理水稻产量显著最高且最为稳定,而对油菜产量的影响不明显。施肥显著提高了耕层土壤碳密度,而对全土碳密度没有显著影响。施肥处理的固碳速率介于0.1～0.4t/(hm^２•a), 配施有机肥处理显著高于单施化肥处理。相关分析表明,土壤固碳速率与作物根茬+有机肥源碳的总碳输入量呈显著的对数关系。这提示土壤有机碳积累主要与作物产量有关,而并非依变于有机肥源碳输入。因此,与作物产量直接关联的作物碳输入的增加是土壤中碳固定提高的重要途径。施入N素对水稻碳同化和土壤碳固定的效应均为化肥配施有机肥处理显著高于单施化肥处理,这揭示化肥配施有机肥是提高与稳定稻田生产力和促进土壤固碳和温室气体减排的双赢措施。当然,不同施肥下上述效应的差异可能与土壤-作物系统中碳分配和土壤生物碳利用的差异有关。     

长期不同施肥方式对稻油两熟制油菜田杂草群落多样性的影响

为揭示长期不同施肥管理措施下农田生态系统生物多样性的变化规律,作者于2006年4月在太湖地区一个长期肥料试验定位监测田,运用群落生态学方法研究了7种长期不同施肥处理持续20年后对水稻-油菜两熟制油菜田杂草群落多样性的影响。试验区共记录到杂草17种,隶属于11科。不同施肥处理小区中杂草种类以单施化肥区（6种）和施化肥＋全年秸秆区（5种）最少,纯氮肥区最高（12种）;以看麦娘（Alopecurus aequalis）、日本看麦娘（A.japonicus）、菵草（Beckmannia syzigachne）、牛繁缕（Malachium aquaticum）、野老鹳草（Geranium carolinianum）等5种发生密度较大,它们分别在不同施肥小区中占据优势。长期不同施肥措施下,田间杂草群落的物种多样性有明显差异：纯氮肥区Shannon-Wiener指数显著大于其他小区,但Simpson优势度指数最低;不施肥区（对照区）和纯氮肥区Pielou均匀度指数显著高于其他施肥处理区;施化肥＋秸秆还田显著提高了田间杂草的优势度。田间杂草群落的优势种组成也发生了一定变化,Whittaker指数表明施化肥＋夏季秸秆还田和单施化肥的影响最显著,常规施肥和施化肥＋秋季秸秆还田次之,而施化肥＋全年秸秆还田和单施氮肥没有显著影响。Sφrenson群落相似性指数及聚类分析结果也得到同样的结论。本文研究结果表明,单施化肥（平衡施用N、P、K肥）、常规施肥和化肥配施秸秆处理均能显著改变田间杂草群落的组成,降低某些优势杂草在群落中的优势地位,从而抑制其发生危害程度。     

不同施肥对水稻土作物碳同化与土壤碳固定的影响——以太湖地区黄泥土肥料长期试验为例

肥料施用对农田土壤生产力及土壤碳循环的影响是农业与陆地生态系统碳循环及全球变化研究的重要科学问题。以太湖地区黄泥土的长期肥料定位试验为例,研究不同施肥处理对水稻土-作物系统作物碳同化及土壤碳固定的影响。所研究的肥料施用处理包括不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥与秸秆配施(CFS)以及化肥与猪粪配施(CFM)4个处理,始于1987年,一直实行稻-油轮作,实行少耕。连续观测水稻和油菜的产量,并于2004年和2005年分别采集了土壤剖面样品和耕作层(0~5cm和5~15cm)土壤,测定土壤总有机碳含量。研究表明,不同施肥处理对水稻产量有显著影响,尤其以配施有机无机肥处理水稻产量显著最高且最为稳定,而对油菜产量的影响不明显。施肥显著提高了耕层土壤碳密度,而对全土碳密度没有显著影响。施肥处理的固碳速率介于0.1~0.4t/(hm2.a),配施有机肥处理显著高于单施化肥处理。相关分析表明,土壤固碳速率与作物根茬 有机肥源碳的总碳输入量呈显著的对数关系。这提示土壤有机碳积累主要与作物产量有关,而并非依变于有机肥源碳输入。因此,与作物产量直接关联的作物碳输入的增加是土壤中碳固定提高的重要途径。施入N素对水稻碳同化和土壤碳固定的效应均为化肥配施有机肥处理显著高于单施化肥处理,这揭示化肥配施有机肥是提高与稳定稻田生产力和促进土壤固碳和温室气体减排的双赢措施。当然,不同施肥下上述效应的差异可能与土壤-作物系统中碳分配和土壤生物碳利用的差异有关。     

长期不同施肥下太湖地区黄泥土蚯蚓的多样性、蛋白质含量与氨基酸组成的变化

水稻土在不同施肥管理下的土壤质量及其生态系统功能的变化是当前土壤学和农业生态学的关注领域。对太湖地区一个15a的长期不同施肥处理下稻田进行了蚯蚓群落的调查采样,并测定了蚯蚓蛋白质含量和氨基酸组成。供试水稻土中共检出7种蚯蚓。长期不同施肥措施影响了蚯蚓的群落结构,单施化肥下农田蚯蚓的种类和数量明显减少,多样性指数和丰富度明显降低,且蚯蚓总氨基酸的含量和大部分种类氨基酸含量降低,同时蚯蚓中分子量小于25kd的蛋白质含量降低,而分子量33kd附近的蛋白质含量明显增加;相反,长期化肥配合秸杆还田和配施猪粪趋向于提高蚯蚓蛋白质含量或氨基酸含量。看来．农田中蚯蚓不但在种群变化上,而且在体内生命活性物质组成上均响应稻田不同施肥措施下的土壤环境变化。     

太湖地区长期施肥条件下水稻-油菜轮作生态系统净碳汇效应及收益评估

以太湖地区水稻-油菜轮作系统长期施肥处理试验田为研究对象,利用历年作物产量、凋落物固碳和农田CO₂排放等实测资料,以及生态系统的物质投入和管理投入等调查资料,估算了该系统的年碳平衡和经济收益.结果表明：不同施肥处理的年碳汇量在0.9～7.5 t C·hm^-2·a^-1,有机无机肥配施的净碳汇量是单施化肥的3倍.系统物质投入的碳成本在0.37～1.13 t C·hm^-2·a^-1,人工管理的碳成本在1.69～1.83 t C·hm^-2·a^-1,年度经济收益在5.8×10³～16.5×10³ CNY·hm^-2·a^-1,有机无机肥配施下的经济效益是单施化肥下的1.1倍.与单施化肥相比,有机无机肥配施单位碳汇的边际成本为217.1 CNY·t^-1 C,与欧盟碳交易市场的碳价格每吨20欧元相近.与单施化肥相比,有机无机肥配施下生态系统不仅生产力较高,而且表现出更高的碳汇效应和经济收益.