太湖地区稻田土壤养分淋洗特征

通过排水采集器(Lysimeter)模拟试验,研究了太湖地区不同施肥水平下稻季农田养分淋洗特点。结果表明,施肥后田面水NH4^+-N浓度升高很快,2～3d达到峰值,最高值达26．2mg·L^-1,随后下降很快,这一周期约7～10d,渗漏水中NH4^+-N浓度很低,稻季NH4^+-N淋洗的氮仅占施肥量的0．008％～0．074％,渗漏液中NO3^--N含量随着氮肥用量的增加而增加,其浓度范围在0～7．14mg·L^-1,在土壤剖面中呈上低下高的趋势,稻季氮素的淋洗仍以NO3^--N为主,净淋洗量在3．2～8．3kg·hm^-2之间,占总施肥量的1．40％～2．78％,田面水磷浓度在施磷肥后1d即达最高值,随后下降,下层渗漏液中T-P含量很低,几乎不受施肥量的影响,猪粪能促进磷的迁移。     

施肥对太湖地区青紫泥水稻土稻季农田氮磷流失的影响

选取太湖东岸的青紫泥水稻土区,对常规施肥和不施肥条件下水稻季稻田氮、磷的流失进行了观测。结果表明:水稻种植季内田面水和降雨径流水中氮磷的浓度呈现前期高后期低的趋势,初期施肥之后的降雨流失使稻田水中氮磷浓度大幅度降低;整个水稻生长季稻田氮磷的流失总量分别达38.8和0.95kg.hm-2,且主要以田面水径流流失为主;氮素主要以水溶性的铵态氮流失,而磷素则主要为颗粒态流失。不施肥处理中稻田氮、磷流失分别是常规施肥处理的47%和60%;水稻生长初期降雨下的氮径流流失占整个水稻生长期的50%,磷素占33%。降雨事件下的流失是农田非点源污染的主要贡献期,因而应作为控制的关键因子;对于基础肥力高的水稻土可考虑轮流施肥以减少环境的氮、磷流失与水系污染风险。     

育秧箱全量施肥对水稻产量和氮素流失的影响

采用育秧箱全量施肥技术,通过2年田间小区试验,研究中量控释氮肥(80 kg N·hm-2)、高量控释氮肥(120kgN·hm-2)和常规施肥(300 kg N·hm-2)处理对水稻产量和氮素流失的影响.结果表明:与常规施肥相比,高量控释氮肥处理的水稻产量未显著降低.常规施肥处理2年平均氮素利用率为33.2％,中量和高量控释氮肥处理的平均氮素利用率分别比常规施肥处理提高26.2％和20.7％.常规施肥处理田面水的总氮含量在施肥后1～3d达最大值,中量和高量控释氮肥处理的高峰期为施肥后7～9d,全生育期内,中量和高量控释氮肥处理田面水的总氮含量均显著低于常规施肥处理.常规施肥处理的氮素渗漏流失主要在分蘖期,中量和高量控释氮肥处理的氮素渗漏流失后移至分蘖-开花期.各处理硝态氮流失量占总氮流失量的59.7％～64.2％,高量控释氮肥处理的总氮净流失量比常规施肥处理减少51.8％.     

稻田氮肥的氨挥发损失与稻季大气氮的湿沉降

通过田间小区与大田试验,对稻季期间氮肥的氨挥发损失和大气氮湿沉降状况进行了收集和监测。结果表明,每次施肥后的1～3日内氨挥发损失达到最大值,氨挥发损失受当地气候条件(如光照、温度、湿度、风速、降雨量)、施肥时期以及田面水的NH4^+-N浓度等因素的影响,大气氮湿沉降与施肥量和降雨量有关,稻季内由湿沉降带入土壤或地表水中的氮为7．51kg·hm^-2。其中,NH4^+-N的比例为39．8％～73.2％,平均为55．5％;稻季中总氨挥发量与湿沉降的NH4^+-N平均浓度和总沉降量的相关系数分别达到0．988和0．996,呈显著相关性。     

减磷配施有机肥对水旱轮作紫色水稻土磷素淋失的消减效应

为探索长江流域稻油轮作系统水稻季减少农田磷素流失的最佳施肥模式和有效耕作措施,降低其对长江水质的威胁。采用渗漏池长期田间原位定点试验并结合室内实验分析,研究了化肥配施猪粪有机肥和水稻秸秆还田对土壤磷素淋溶迁移的影响。结果表明在水稻生长期内土壤淋溶水中磷素浓度随时间延长呈逐渐下降的趋势,前期波动幅度大且下降迅速,到55d之后逐步稳定达到平衡。总可溶性磷(TDP)是渗漏水磷素的主要形态。土壤淋溶水中总磷(TP)和总可溶性磷(TDP)含量均表现为优化施肥+猪粪有机肥(MP)优化施肥+秸秆还田(SP)优化施肥(P)优化施肥量磷减20%+猪粪有机肥(MDP)优化施肥量磷减20%+秸秆还田(SDP)不施磷肥(P0)。土壤总磷(TP)淋失负荷在0.295—0.493 kg/hm2之间。施用有机肥提高了淋溶水中的磷素含量,促进了土壤中磷素的淋失,同时显著提高了土壤中有效磷的含量,猪粪有机肥的促进作用比水稻秸秆大。减少化肥施用量有利于降低土壤磷素淋失。在综合考虑农业生产省本增效和控制农田面源污染的情况下,可以采取减量化肥配施有机肥的施肥模式。     

不同耕作模式下稻田水中氮磷动态特征及减排潜力

通过微区模拟稻田试验, 研究了夏季施肥免耕、浅耕和深耕3种耕作模式下不同滞水时间稻田排水中氮磷的动态特征及总氮、总磷流失潜能。结果表明:(1)3个耕作处理5 d后的稻田滞排水中TN、NH⁺₄-N、TP和DP 均处于较低的浓度水平, 免耕的田面水中NO^-₃-N浓度较低。(2)不同耕作模式滞水5 d后TN的绝对流失量均处于较低水平。深耕处理的稻田水中TN的流失潜能相对较小。不同耕作模式处理后氮素的相对流失形态与潜能以TN为主。(3)浅耕处理田面水中TP绝对流失量和相对流失潜能最少。不同耕作模式滞水5 d后排水可显著减少田面水中TP流失。不同耕作模式处理田面水中磷素流失形态随时间呈TP与DP交替变化。因此, 从减少田面水中氮磷的绝对流失量出发, 夏季浅耕不失为最佳清洁耕作模式;同时滞水5 d后排水能有效减少田面水中氮磷的流失量, 减少稻田排水对面源污染的影响。     

平衡施肥及雨强对紫色土养分流失的影响

利用人工降雨装置模拟3种不同强度的降雨,采用模拟径流小区,研究了四川紫色丘陵区玉米净作条件下雨强及平衡施肥对土壤养分损失量及载体的影响.结果表明:雨强是影响地表径流量、径流总量及土壤侵蚀量的最主要因素.在小雨强条件下,无地表径流及土壤侵蚀发生;随着雨强的增大,地表径流量、径流总量及土壤侵蚀量都急剧增加.磷素和钾素流失总量也随雨强的增加而增加,而雨强对氮素流失的影响不大.在3种雨强条件下,3种施肥处理的氮素流失总量表现为:高氮施肥>农户习惯施肥>平衡施肥,平衡施肥能减少氮素流失,而高氮施肥增加氮素的流失.农户习惯施肥处理的磷流失总量和钾流失总量均高于平衡施肥和高氮施肥两种施钾处理,在紫色土坡耕地增施钾肥能减少磷、钾养分的流失.     

太湖地区绿肥还田模式下氮肥的深度减量效应

通过绿肥还团条件下免施基肥的氮肥深度减量试验,研究了稻季田面水氮素含量、氮素径流损失及水稻产量的变化.结果表明:在太湖地区绿肥还田模式下,追施150 kg·hm-2无机氮,与施基肥相比,不施基肥可以大大降低田面水的氮素浓度,减少了17.2％的氮素径流流失,且作物产量提高了2.8％.无机氮肥仅作追肥的施肥方式是可行的,但过量减施或增施无机氮肥均不能获得最高的产量.在太湖地区尝试紫云英还田条件下免施基肥,同时补充133kg·hm-2无机氮作追肥,既可以大大减少无机肥的投入、保证水稻产量,也可以减少稻田氮素的排放量,实现水稻产量效应和环境效应的协调.     

施肥对巢湖流域稻季氨挥发损失的影响

采用通气法对巢湖流域稻季土壤氨挥发原位监测,研究了不同施肥量及秸秆还田处理对稻季氨挥发的影响。结果表明,氨挥发峰值发生在施肥后的第1-3 天,氨挥发损失主要集中于施肥后的1周。2010年整个稻季氨挥发净损失量为7.22-14.20 kg/hm²,占氮肥施用量的4.59%-6.64%,基肥期是主要的氨挥发时期,约占总氨挥发量的60%,穗肥期氨挥发总损失量最小。常规施肥处理氨挥发总损失量最大,与常规施肥相比,优化施肥、减量化施肥均能减少稻田土壤氨挥发损失1%-2%,氮磷肥减量同时秸秆还田处理氨挥发量最小,其总氨挥发量占常规处理的54%。施肥后的1-2d内田面水中的NH₄⁺-N浓度达到最大值,且各施肥处理的氨挥发量与同期田面水中的NH₄⁺-N浓度呈线性正相关。结合经济效益和环境效应分析发现,秸秆还田处理可减少氨挥发损失,同时获得较高的经济效益,适宜在巢湖流域水稻季推广。     

硅肥对水稻-田面水-土壤氮磷含量的影响

研究硅肥对双季稻产量及土壤氮磷流失的影响,旨在为典型双季稻区施肥结构优化以及农田面源污染综合防控技术提供技术支撑.采用田间试验研究在相同氮磷肥基础上施0、750、1500、2250和3000 kg·hm^-2 (T₀、T₁、T₂、T₃、T₄)硅肥对双季稻产量和氮磷吸收、田面水氮磷含量及土壤有效硅、有机质、碱解氮和有效磷含量的影响.结果表明:与不施硅肥处理(T₀)比较,早、晚稻季水稻稻谷分别增产2.2%～30.4%和3.9%～9.2%;早、晚稻籽粒氮素积累量增加2.4%～47.3%、磷素积累量增加2.2%～41.3%,秸秆氮素积累量增加0.4%～28.3%、磷素积累量增加5.1%～31.0%;施硅肥后第1天,施硅处理田面水总氮(TN)浓度较不施硅肥处理平均降低3.4%～28.8%、铵态氮(NH₄⁺-N)降低10.4%～25.6%、总磷(TP)降低25.5%～29.2%、可溶性总磷(TDP)降低30.8%～38.0%;第45天后施硅各处理田面水总磷和可溶性总磷含量呈现上升趋势,并显著高于T₀处理.施硅肥有利于提高土壤有效硅水平以及有机质和碱解氮含量,以T₁处理效果最好,土壤速效磷含量随硅肥用量增加呈降低趋势.     

森林转换对地表径流可溶性有机碳输出浓度和通量的影响

米槠次生林转换成米槠人工幼林和米槠人工促进天然更新幼林(以下简称"人促幼林")后,以这三种森林类型为研究对象,连续监测每次降雨后地表径流量及径流水中可溶性有机碳(DOC)的含量及通量,比较不同森林类型观测结果的差异,并分析降雨对实验结果的影响。结果表明:米槠人工幼林单次产流量是米槠次生林的1.5—19.0倍,观测期间总径流量为5.9倍;米槠人促幼林单次径流量和总径流量均与米槠次生林无显著差异(P0.05)。观测期间米槠次生林、人工幼林、人促幼林径流水DOC浓度值范围为5.9—18.4 mg/L,4.3—13.5 mg/L和3.2—9.9 mg/L,米槠次生林径流水浓度均值(12.6 mg/L)分别是米槠人促幼林(7.6 mg/L)和米槠人工幼林(5.3 mg/L)的1.6和2.4倍。回归分析表明,径流水中DOC浓度与降雨前土壤含水率呈显著相关;降雨前土壤含水率20.8%是一个临界值,含水率低于20.8%时,径流水DOC浓度与降雨前含水率呈显著正相关(P0.05);高于20.8%时,径流水DOC浓度与降雨前土壤含水率呈显著负相关(P0.05)。米槠人工幼林地表径流DOC输出通量是米槠次生林的0.7—5.4倍,观测期间总输出通量为2.1倍;米槠人促林DOC单次通量和观测期间总通量均与米槠次生林差异不显著(P0.05)。三种森林类型DOC输出通量均与降雨量呈显著相关(P0.05)。可见,米槠次生林转变成米槠人工幼林后DOC输出浓度降低,但径流量显著增加,导致DOC输出通量增加;而转变成米槠人促幼林后DOC输出浓度也降低,但径流量并未增加,因而并未增加DOC输出通量。     

辽西半干旱区典型人工林生态系统的水土保持功能

从森林生态系统地表径流和土壤侵蚀角度对辽西半干旱区5种人工林生态系统的水土保持功能进行了定量研究．结果表明：不同类型人工林生态系统可以有效地减少地表径流及土壤侵蚀．油松纯林、油松-沙棘混交林、沙棘林、小叶杨纯林和小叶杨-沙棘混交林6—9月的月平均地表径流系数分别为荒山（对照）的10．1％、6．5％、2．3％、8．6％和5．3％,土壤侵蚀量分别为荒山的2．65％、0．96％、0．15％、2．32％和0．69％．5种人工林生态系统中,沙棘林的地表径流量和土壤侵蚀量最小,水土保持功能最佳．     

放牧制度对草地产流产沙及氮磷流失的影响

研究不同放牧制度草场水土流失过程,对草原生态环境保护和治理具有重要的理论意义。以内蒙古呼伦贝尔草原不同放牧草场为研究对象,设置选取三种放牧制度草场(自由放牧、轮牧、休牧),采用人工模拟降雨的方法进行0.74mm/min和1.5mm/min雨强的降雨模拟试验,测定径流量,含沙量,径流和泥沙中总氮,总磷浓度,并探讨植被截留对径流的影响规律。结果表明:植被截留对减少降雨径流具有明显的作用,休牧草场径流系数减小最多,自由放牧草场减小最少,产沙量显示为自由放牧草场轮牧草场休牧草场。降雨强度对径流中的氮磷浓度影响显著,自由放牧草场总氮浓度和休牧草场总磷浓度受雨强影响最大,氮磷流失过程浓度变化曲线更符合幂函数分布。休牧草场泥沙氮含量和泥沙磷含量均为最高,自由放牧草场与休牧草场的总氮富集率基本相等且均大于轮牧草场,总磷富集率为自由放牧休牧轮牧,三种放牧草场氮磷和泥沙流失主要影响因素为径流量和含沙量。因此,适当的将呼伦贝尔草原自由放牧草场向休牧和轮牧草场转变,将有利于减少草场水土营养元素流失及草原生态可持续发展。     

中亚热带森林更新方式对土壤磷素的影响

为了深入了解磷(P)在中亚热带森林生态系统内的有效性,在三明市梅列区陈大采育场黄坑工区,选择天然林采伐后采取不同更新方式的多种森林,以米槠天然林为对照,研究森林不同更新方式对中亚热带森林土壤全磷、有效磷及可溶性有机磷的影响。结果显示:在0—100 cm土层,(1)土壤全磷平均含量大小顺序依次为米槠天然林(NF)(0.49±0.09)g/kg,米槠轻度干扰人促更新林(LAR)(0.35±0.04)g/kg,米槠强度干扰人促更新林(HAR)(0.34±0.03)g/kg,马尾松人工林(PIM)(0.32±0.02)g/kg,杉木人工林(CUL)(0.3±0.03)g/kg,人促更新林比人工林高,NF显著高于其它的林分(P0.05);(2)土壤有效磷(Na HCO3提取)平均含量大小顺序依次为NF(0.41±0.39)mg/kg,LAR(0.26±0.2)mg/kg,HAR(0.23±0.16)mg/kg,PIM(0.17±0.05)mg/kg,CUL(0.13±0.06)mg/kg,NF显著高于其它林分,LAR显著比人工林高(P0.05)。(3)在0—10 cm土层,各林分可溶性有机磷含量在夏季最高,冬季最低,温度和降水量的季节变化是影响其重要因子之一;同一季节,人促更新林比人工林高,NF显著高于人工林(P0.05)。结果表明,全磷、有效磷和可溶性有机磷含量随人为干扰强度的增强呈降低趋势,其与年凋落物量和土壤有机碳储量呈显著正相关,与土壤容重呈显著负相关,全磷和有效磷在土壤剖面呈表聚性特征。相比于人工林经营,采取人促天然更新的方式,更有利于中亚热带森林养分的贮存和转化,有利于森林的长期经营和管理。     

杉木人工林土壤可溶性有机质及其与土壤养分的关系

通过在福建省来舟林场对不同栽植代数杉木人工林土壤可溶性有机碳(DOC)和氮(DON)及土壤养分的研究,其结果表明,随着杉木栽植代数的增加林地土壤DOC和DON含量逐渐下降,在0～10cm土层内第3代杉木林土壤DOC和DON含量分别是第1代杉木林的83.9%和87.1%、第2代杉木林的90.6%和96.9%,在10～20cm土层内第3代杉木林土壤DOC和DON含量分别是第1代杉木林的80.2%和81.5%、第2代杉木林的81.8%和90.0%。在不同林地和土层内土壤DOC含量之间的差异性达到了显著或极显著水平,而DON含量之间的差异性不显著。不同栽植代数杉木林土壤养分的变化趋势与DOM一致,随着杉木连栽,土壤养分含量呈下降趋势。在0～10cm土层内第3代杉木林土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾含量分别是第1代杉木林的83.1%、60.4%、68.1%和44.3%,是第2代杉木林的84.6%、68.5%、74.4%和58.7%;在10～20cm土层内第3代杉木林土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾含量分别是第1代杉木林的74.0%、53.4%、57.6%和54.6%,是第2代杉木林的94.8%、59.5%、74.3%和65.5%。经相关性分析,在各土层内土壤DOC和DON含量与土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾等土壤养分含量存在着不同程度的相关性。     

不同耕作和覆盖方式对紫色丘陵区坡耕地水土及养分流失的影响

采用随机区组试验,研究了四川紫色丘陵区坡耕地不同耕作和覆盖方式对玉米生育期中水土及养分流失的影响。结果表明:秸秆覆盖对减少水土流失和增加玉米产量的效果均优于地膜覆盖。秸秆覆盖能显著减少地表径流(73.9%—86.2%),但增加了壤中流(15.4%—156.4%);使径流总量降低32.5%—66.6%,并极显著降低土壤侵蚀总量达96.4%—98.1%。地膜覆盖虽能在一定程度上减少壤中流和径流总深,但差异未达到显著水平。土壤N平均损失量达37.4kg/hm2,其中70.1%经由壤中流流失。秸秆覆盖虽然增加了一定的壤中流N损失,但能减少N流失总量达12.8%—65.1%。土壤P素损失量相对较小,仅为9.32kg/hm2,并主要随侵蚀泥沙迁移,占流失总量的92.1%。土壤K损失量达183.3kg/hm2,其流失载体也主要是侵蚀泥沙,占96.5%。因此,两种覆盖方式均能显著控制土壤P和K的损失。无论是秸秆还是地膜覆盖,与顺坡垄作相比,横坡垄作均能减少地表径流、地下径流、土壤侵蚀量及氮、磷、钾素总流失量,同时还能提高玉米产量。从简便、增产和防治面源污染的角度考虑,紫色土区坡耕地最适宜的种植方式为平作+秸秆覆盖。     

太湖地区典型水稻土稻-麦轮作地表径流中磷的变动规律

为了了解来自农田土壤径流磷浓度对太湖水体富营养化的贡献状况,采用田间小区试验的方法,研究了太湖地区安镇爽水型水稻土和常熟囊水型水稻土2000～2002年度磷素流失浓度变化及其原因。结果表明:太湖地区农田水稻土磷素流失的主要形态是颗粒态磷;施磷处理对地表径流磷浓度有显著影响;两种水稻土的径流中磷浓度呈现出随时间而降低的趋势;稻季土壤磷素流失的最大风险时期约在水稻移栽后一个月内,而麦季约在磷肥施用后1～2个月内;对于同期地表径流事件,囊水型水稻土径流中DP和TP浓度均高于爽水型水稻土;土壤类型对地表径流次数有明显的影响,并且随季节表现不同。     

Phosphorus runoff from a phosphorus deficient soil under common bean (Phaseolus vulgaris L.) and soybean (Glycine max L.) genotypes with contrasting root architecture

The selection and breeding of crop genotypes with root traits that improve soil resource extraction is a promising avenue to improved nutrient and water use efficiency in low-input farming systems. Such genotypes may accelerate nutrient extraction (“nutrient mining”), but may also reduce nutrient loss via soil erosion by producing greater shoot biomass and by direct effects of root traits on aggregate formation and water infiltration. Little is known about the effects of root architecture on phosphorus (P) runoff and soil erosion, and the relative importance of root and shoot traits on runoff P loss has not been determined. Four genotypes of common bean (Phaseolus vulgaris L.) and two genotypes of soybean (Glycine max) selected for contrasting root architecture were grown in a low P soil (Aquic Fragiudult, <20 mg kg^?1 Mehlich-3 P, 3% slope) and subjected to rainfall-runoff experiments with and without shoot removal. Plots with intact shoots had significantly lower runoff volumes (1.3–7.6 mm) and total P loads in runoff (0.005–0.32 kg ha^?1) than plots with shoots removed (7.0–16.8 mm; 0.025–1.95 kg ha^?1). Dissolved reactive P leached from plant material did not contribute significantly to P loss in runoff. Total root length acquired from soil cores differed significantly among genotypes. Root length densities in the upper 15 cm of soil mid-way between rows were less than 4.0 cm cm^?3 and variation in root length density was not correlated with runoff or P loss. Root length density also did not affect rainfall infiltration or surface runoff volume. We conclude that for annual dicotyledonous crops such as bean and soybean with relatively low root length densities, root traits have little direct effect on soil erosion.     

牧草覆盖对坡面土壤矿质氮素流失的影响

利用室内模拟降雨试验,探讨了降雨、地表径流以及土壤矿质氮素有效作用深度（effective depth of interaction,EDI）的确定方法,研究了牧草覆盖对土壤矿质氮素EDI和地表流失的影响．结果表明,牧草覆盖增加了地表径流与表层土壤的相互作用,导致水土混合体深度增加,较深土层的土壤矿质氮通过溶解和解吸作用、对流-扩散作用等方式进入到地表径流中,矿质氮EDI增加．覆盖度越大,EDI值越大．与裸地相比,60％、80％和100％覆盖度处理中径流矿质氮平均浓度分别增加了34．52％、32．67％和6．00％,地表径流量分别减少了4．72％、9．84％和12．89％,侵蚀泥沙量分别减少了83．55％、87．11％和89．01％．60％和100％覆盖度处理的矿质氮地表流失总量分别为裸地处理的95．73％和84．05％,而80％覆盖度处理则为裸地处理的109．04％．草地植被对矿质氮素地表流失有“双重效应”：加剧了矿质氮向地表径流中的释放,使径流养分浓度高于裸地浓度;不同程度地减少了地表径流量和泥沙量及其养分含量．两种效应共同决定了土壤矿质氮素的地表流失量．