太湖地区两种稻麦轮作制中营养元素的循环——Ⅱ.常规稻田生态系统中大量元素的循环状况

本文在太湖流域研究了平原地区三个不同试验点上小麦-水稻和元麦-水稻-水稻两种轮作方式下常规稻田生态系统中氮、磷、钾、钙、镁等五种大量营养元素的循环及表观平衡状况。所考虑的输入途径有施肥、灌溉、降雨、播种及移栽;输出途径有作物收获、田面排水和渗漏淋溶。此外,氮素的输出还包括了氨挥发及硝化与反硝化脱氮。三试验点两种熟制的稻田生态系统中各元素的表观平衡状况基本一致,在土壤养分库中磷、氮有盈余,钾、镁和钙有亏损。     

绿洲农田氮素积累与淋溶研究述评

作物对氮素的吸收利用及氮素在土壤中的积累和运移,制约着绿洲农田生产力并对农田环境造成影响,是绿洲农田生态系统可持续发展和绿洲稳定性研究的一个重要方面。针对农田氮素积累和淋溶这一绿洲资源消耗量增加、耕作方式粗放结果下的环境问题,对其特征及引发的环境效应进行了详细阐述,并从不同的角度综述了缓减绿洲氮素淋失及环境污染的对策。指出在未来还需加强绿洲地下水氮污染调查及农田氮素积累和淋溶现状的区域评价,并针对一些在绿洲大面积推广的农田管理技术开展其对农田氮素积累和淋溶影响的研究,并强调人文因素在绿洲农田氮素积累与淋溶调控中的重要性。     

枣粮间作养分利用与表观损失空间差异性

基于枣粮间作复合生态系统内部异质性,通过在系统内不同位置采样,分析了枣粮间作系统内间作作物产量、氮磷营养元素利用与表观损失方面的空间差异性,并对枣粮间作、枣树单作和农田3种生态系统进行了比较.结果表明:(1)枣粮间作系统内间作作物产量随着距枣树种植行距离的缩小而迅速降低,表现出明显的空间差异性.虽然与农田生态系统比较,间作小麦、玉米均表现减产,经济产量分别降低11.4%、39.9%,但整个枣粮间作系统提高了土地利用程度;(2)枣粮间作系统间作作物吸收氮磷量也呈现明显空间差异性,且与间作作物生物量有极显著相关性.3种生态系统相比,吸氮量为枣粮间作>枣树单作>农田;吸磷量为农田>枣粮间作>枣树单作;(3)枣粮间作系统内氮磷表观损失量有明显的空间差异性,距枣树种植行0.25m处表观损失量显著高于其它位置表观损失量,在距枣树种植行6.5m到2m范围内,随着与枣树种植行的接近,氮磷表观损失量有所降低.3种生态系统相比,氮、磷表观损失量均为枣树单作>农田>枣粮间作.     

紫胶生产对土壤及寄主植物营养元素含量和分布的影响

土壤、植物中的营养元素含量特征是生态系统养分循环的重要内容之一,为探讨人工紫胶林中紫胶生产对土壤及寄主植物中营养元素含量和分布的影响,本研究调查了不同强度紫胶生产样地中植物根、茎、叶、枝条各部位以及土壤不同深度的氮、磷、钾营养元素含量。结果显示:不同强度的紫胶生产会显著影响植物氮的含量,但是对磷和钾没有显著的影响。低强度紫胶生产样地的植物含氮量显著高于高强度紫胶生产和无生样地植物的含氮量。不同强度的紫胶生产对土壤中全氮、速效磷的含量无显著影响,但是对全磷、全钾和速效钾有显著影响,高强度紫胶生产样地土壤中全磷和全钾的含量都显著低于无生产样地。本研究揭示了紫胶林生态系统中低强度的紫胶生产会提高植物中氮元素的含量,同时紫胶生产会降低土壤中磷和钾的含量,对紫胶生产的持续经营有一定指导意义。     

红壤旱坡地农田生态系统养分循环和平衡

通过田间定位试验从生态系统的角度比较研究了中亚热带红壤低丘岗地几种主要旱坡地农田生态系统的水土流失、养分循环和平衡特征、土壤养分消长动态及空间分异,结果表明：水土流失是红壤旱坡地生态系统养分损失的重要途径之一,固体径流具有养分富集现象,速效养分损失以地表径流为主,水土流失养分损失量大小顺序为：有机碳＞全钾＞速效钾＞全氮＞全磷＞水解氮＞速效磷;免耕覆盖和垄作能显著减少水土流失及养分损失量;红壤旱地淋溶也是养分,尤其是氮素损失的重要途径;在养分平衡有盈余状况下,土壤养分水平是可以逐步提高的,其中,土壤速效磷、速效钾提高的速度较快,土壤全氮、有机质和全磷也有所提高,但仍处于较低水平;复合农林系统中,土壤养分存在明显的空间分异,农作物区域由于养分投入较高,土壤养分水平明显高于林木区域。     

植物营养与作物抗旱性

本文综述了近30年来植物营养与作物抗旱性关系的研究进展,重点讨论了植物必需的营养元素氮、磷、钾等对作物抗旱性的影响,指出这些营养元素主要通过水分调节、渗透调节、气孔调节和光合调节等一系列生理生化机制来增强作物的代谢活性、提高作物抗旱性。并对今后这方面研究中的重点内容进行了评述。     

植物营养与作物抗旱性

本文综述了近30年来植物营养与作物抗旱性关系的研究进展,重点讨论了植物必需的营养元素氮、磷、钾等对作物抗旱性的影响,指出这些营养元素主要通过水分调节、渗透调节、气孔调节和光合调节等一系列生理生化机制来增强作物的代谢活性、提高作物抗旱性。并对今后这方面研究中的重点内容进行了评述。     

基于光谱信息的作物氮素营养无损监测技术

氮素是作物生长发育和产量品质形成所必需的营养元素。快速、无损、准确地监测作物氮素状况,对于诊断作物生长特征、提高氮肥运筹水平和利用效率、降低过量施氮带来的农田环境污染,深入开展精确农业和数字农业的研究与应用具有重要意义。本文围绕作物氮素特征光谱产生的机制、反射光谱对氮素营养的响应及光谱指数的生理意义等解析了作物氮素营养光谱无损监测的技术机理,阐明了作物氮素监测的光谱学和生理生态学基础,进而概述了国内外有关作物反射光谱获取及叶片、冠层和空间水平上氮素营养光谱监测的研究进展。针对作物氮素营养监测亟待解决的问题和作物生产需求,提出今后进一步研究的领域应重点围绕氮素生化组分的监测方法、氮素监测模型的普适性、氮素监测仪的开发、地空遥感信息的融合、遥感与其他技术的集成等方面。     

华北平原典型农田氮素与水分循环

华北平原近几十年的粮食生产伴随着强烈的地下水开采和化肥投入.高强度的农业活动改变了农田生态系统原有的物质循环和能量过程,同时给地区水土资源乃至粮食安全带来潜在的风险.本文通过对近20年有关华北平原冬小麦-夏玉米典型农田氮素循环、水分循环研究的分析,并结合气象数据及田间试验观测结果,综合计算得到该一年两熟轮作农田生态系统氮水循环的主要通量.在氮素循环方面,华北平原小麦-玉米轮作体系农田每年经由化肥施入的氮素约为523 kg N·hm-2,有机肥施入74 kg N·hm-2,大气沉降23 kg N·hm-2,灌溉水带入12 kg N·hm-2,共632 kg N·hm-2;在主要的氮素输出项中,作物吸收289kg N·hm-2,土壤残留77 kg N·hm-2,淋失到根区外104 kg N·hm-2,氨挥发52 kg N·hm-2,硝化-反硝化过程损失10 kg N·hm-2,共计532 kg N·hm-2.由于各研究案例本身以及综合分析时纳入的不确定性,致使氮素收支并不平衡.在水分循环方面,年平均降水量557 mm,灌溉量340 mm,蒸散约762 mm,根区向下的入渗量约135 mm.鉴于氮水平衡过程的不确定性,应尽快开展多学科并举的大型农田氮水耦合试验研究,揭示氮素与水分在土壤-植物-大气系统的运移转化规律,以及两者相互影响制约的机制和特定生理化学过程的临界点/阈值的确定,以实现水土资源的可持续利用.     

湖北江汉平原农田生态系统钢的循环与平衡

对湖北江汉平原农田生态系统8种种植模式中Cu的输入、输出和平衡进行了分析。结果表明,农田Cu的输出主要是作物收获,其输出量占总输出量的85.9%-95.1%,流失和淋溶输出很少,农田Cu的输入主要是有机肥输入和降雨输入,其次是降尘、作物自然归还和灌溉,而种子种苗和无机肥输入占很少的比例。农田Cu的平衡分析表明,按照当地施肥习惯,菜田和水田Cu盈余较多,而旱地4种种植模式基本平衡。     

油茶林生态系统中营养元素循环的研究

本文研究了两种优化经营措施油茶林中营养元素的含量、净积累和循环,以综合措施的油茶林作一实例,分析了生态系统中营养元素的循环过程,并提出了氮、磷、钾元素的循环局部动态模型。结果表明:(1)油茶林各器官的营养元素的含量呈现出氮>钾>镁>钙>磷的趋势,最高的是果或叶,最低的是树干。(2)当油茶林采取优化经营管理后,器官养分随之增高。如综合措施一年生叶氮、磷、钾含量分别高于对照的32.5％、26.5％、8.6％;而一年生枝中氮、磷、钾含量分别高于对照的26.5％、33.9％、1.7％。这更进一步证实了优化措施之所以产果量高,就是因为积累了充分养分,保证了生长发育的需要这一点。     

Interspecific interactions affect N and P uptake rather than N:P ratios of plant species: evidence from intercropping

种间相互作用影响植物氮和磷的吸收量而不是氮磷比 量化不同农艺措施下作物氮和磷吸收量(即从农田中移除的量)的化学计量特征对理解农田生态系统中的养分收支和优化氮、磷肥施用至关重要。目前还不清楚在不同的氮肥和覆膜措施下,单作和间作体系作物氮和磷吸收量以及氮磷化学计量特征随整个生长季的变化。本研究探讨了植物种间养分竞争如何对(1) 5种种植模式(小麦、玉米和大麦单作、小麦/玉米和大麦/玉米间作),(2)两种施氮水平(0和225 kg N ha⁻¹)和(3)两种玉米覆膜处理(覆膜和不覆膜)下的作物氮、磷吸收量(以及氮磷比)时间动态的影响。研究结果表明,小麦和大麦的氮、磷竞争能力强于玉米,导致间作体系共生期的小麦和大麦氮、磷吸收量相比于单作增加,而玉米氮、磷吸收量相比于单作减少。3种作物植株氮磷比随作物生长而降低。作物氮磷比不受间作的影响,也不随施氮呈现一致的变化,覆膜降低了玉米的氮磷比。两种间作体系群落水平的氮磷比在成熟期与相应单作不同。由于(1)间作从土壤移除的氮和磷的比例不同于单作,以及(2)作物对氮和磷的吸收在施氮和覆膜下均是不耦合的,这些发现可能对间作系统的养分收支有启示意义。     

基于水量平衡下灌区农田系统中氮素迁移及平衡的分析

本文以于河套灌区典型灌域（前旗北疙堵乡塔布村）为研究对象,通过分析农田系统中水量平衡和氮素平衡,建立农田系统中氮素平衡和水分平衡的联立模型,并用此模型分析典型区域内农田系统中氮素随水分迁移的规律。分析表明：应用水量和氮平衡模型分析灌区农田系统中氮迁移及平衡,可以反映出农业面源污染物（氮）在整个农田系统中的去向,化肥使用量的降低和灌水量的减少,将有效的减少农田系统中氮素的输入量;秋灌—秋浇期间,玉米、番茄和葵花作物对氮的吸收率分别为17%、18%和32%,3种土壤中残留量分别为57%、60%和58%。依据河套灌区年施肥60万t计算,土壤残留量达到17.2万t。在秋灌-秋浇期间从黄河引入的氮总量达到1.21万t,随农田退水进入沟道的量为840 t。     

艾比湖流域小尺度农田土壤养分的空间分布和盐渍化风险评价

为了解绿洲经济迅速发展背景下新疆典型尾闾绿洲-艾比湖流域小尺度农田土壤的养分和盐渍化状况,对该地区典型农田土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等养分元素的空间分布、影响因素以及盐渍化风险状况进行了评价。结果表明:(1)农田土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量均较高。所有土壤样点中总盐分含量属于高度变异,其他指标属于低度变异。(2)半方差函数分析表明土壤中碱解氮、速效磷和速效钾含量的空间变异性主要受施肥和灌溉等随机性因素的影响;而有机质和总盐分含量的空间变异性则受植被覆盖和土壤质地等结构性因素以及施肥、灌溉等随机性因素的共同影响。(3)空间分析表明,总体看农田土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量较高区域主要分布在中部和北部,受施肥、灌溉方式和植被盖度等因素的影响;而盐分含量较高区域主要分布在研究区南部和边缘区域,主要受地形、土壤质地和植被盖度的影响。(4)相关分析表明农田土壤中有机质、速效钾、速效磷、碱解氮和总盐分含量呈显著的负相关关系。盐渍化风险评估表明土壤中总盐分含量属于低度到中度的盐渍化风险,不会对主要作物棉花的生长产生危害,但应改进灌溉方式和种植制度,同时采用增施有机肥、进行秸秆还田等措施促进棉花作物的稳产、高产。     

稻田生态系统氮素吸收功能及其经济价值

稻田生态系统中水稻植株吸收土壤中氮素并转化为秸秆中的氮素以及籽粒中的蛋白质和氨基酸的过程是稻田氮素转化的主要过程。在2003年上海市郊五四农场田间试验数据的基础上,研究了稻田生态系统氮素吸收功能及其形成过程,然后运用替代价格法估算了稻田氮素吸收经济价值,同时还对不同地区、施氮水平和作物的氮素吸收物理量和价值量进行了对比。结果表明,稻田植株地上部分氮素累积吸收量在拔节期至抽穗期之间增长最快,抽穗期至成熟期增加减缓,而在收获前有所下降。稻田植株氮素吸收经济价值随生育期不断提高,到成熟期显著增加。施加氮肥对水稻氮素吸收物理量及其价值量都具有促进作用。就不同作物而言,水稻氮素吸收转化量及其经济价值高于小麦和油菜。几乎所有作物籽粒氮素吸收量及其经济价值都高于秸秆。     

控释氮钾肥对海棠氮、磷、钾利用率的影响

采用盆栽试验,研究了控释氮钾肥对海棠实生苗生长、磷钾利用率及土壤-作物系统中氮素平衡的影响.结果表明:控释肥的释放与海棠苗对养分的需求一致;控释氮肥显著提高了植株钾素的利用率;控释钾肥显著提高了植株氮素的利用率.施钾量相同情况下,控释氮肥(CN)和控释氮钾肥(NK)的株高、茎粗无显著差异,但均高于普通肥料(SF).植株干物质量、磷的利用率、钾的吸收量和利用率大小顺序均为:NKCNSF.施钾量对株高、茎粗无明显影响,但对NK处理的干物质量有显著影响.磷素利用率随控释钾肥施用量增加而显著提高,而普通钾肥施用量对其无明显影响.钾素利用率随施钾量提高而降低.氮素利用率大小顺序为NKCNSF,损失率顺序则相反,NK和CN的残留率无显著差异,但均高于SF.控释钾肥施用量对氮素利用率、损失率有显著影响,对残留率无明显影响.     

不同前茬作物条件下烤烟氮磷钾养分平衡

在石林烟区通过田间试验研究了油菜、小麦、大麦和绿肥4种前茬作物对烤烟氮磷钾养分平衡的影响.结果表明:不同前茬处理间土壤氮素有效性、烟株生物量和氮磷钾养分吸收量、土壤氮磷钾养分残留以及氮素表观损失和磷钾表观盈余总体上差异显著.绿肥茬处理烤烟移栽前土壤起始无机氮最高,生长期间土壤净矿化氮最多,烟叶成熟时烟株生物量和氮、钾吸收量最大;油菜茬处理烤烟上述指标均次之;两者上述指标均明显高于大麦茬和小麦茬处理.吸磷量也以绿肥茬和油菜茬处理大于其他两处理.烤烟收获后土壤残留无机氮以绿肥茬处理最高,油菜茬次之,大麦茬和小麦茬最低;而土壤有效磷、钾含量则相反,以绿肥茬最低,大麦茬和小麦茬最高.烤烟生长期间氮素表观损失以绿肥茬处理明显高于其他处理;而磷钾表观盈余则以小麦茬和大麦茬两处理总体明显高于其他两处理.综上,烤烟氮磷钾养分的投入应根据前茬作物不同而适当调整,以绿肥和油菜为前茬时应明显减少氮肥施用量;以大麦和小麦为前茬时可以相对减少磷钾肥施用量.     

现代化农田生态系统氮素来源和去向的数量特征

农业生态系统按其对外部能源的依赖程度可分为工业化前、半工业化和完全工业化的系统(Bayliss-Smith T.P.,1982)。半工业化和工业化的农业生态系统的性质由于大量能量和物质的投入而发生了深刻变化,氮素循环亦与自然的或工业化前的生态系统有明显不同。其基本特征是人工输入的和通过各途径输出到系统之外的氮素数量和规模很大,而氮素在系统内部的再循环作用微弱。从世界规模看,氮     

供氮水平对爬山虎(Parthenocissus tricuspidata Planch)生物量及养分分配的影响

爬山虎是典型的亚热带木本攀援植物,在垂直绿化、植被恢复和水土保持等方面的应用日益普遍,而营养元素对爬山虎生长的影响还缺乏研究,这不利于爬山虎的生长调控与合理应用。通过水培试验,对不同氮素水平(0、0.15、0.3、0.45、0.6、0.75g.L-1)条件下爬山虎幼苗生长、氮磷钾营养分配和利用状况作了研究。结果表明:供氮水平的提高能显著促进植株的生物量增加,并影响茎叶的生物量分配比例,供氮处理的叶生物量占总生物量的50%以上;供氮水平的提高能增加植株根、茎、叶的氮含量,对磷含量影响不显著,对茎叶中的钾含量有一定的稀释作用;叶片是主要的氮养分贮存器官,叶片氮累积量达到整个植株总氮累积量的60%以上;供氮水平的增加,降低了爬山虎的氮利用率,提高了磷钾的利用率。     

供氮水平对爬山虎（Parthenocissus tricuspidata Planch）生物量及养分分配的影响

爬山虎是典型的亚热带木本攀援植物,在垂直绿化、植被恢复和水土保持等方面的应用日益普遍,而营养元素对爬山虎生长的影响还缺乏研究,这不利于爬山虎的生长调控与合理应用。通过水培试验,对不同氮素水平（0、0.15、0.3、0.45、0.6、0.75 g•L-1）条件下爬山虎幼苗生长、氮磷钾营养分配和利用状况作了研究。结果表明：供氮水平的提高能显著促进植株的生物量增加,并影响茎叶的生物量分配比例,供氮处理的叶生物量占总生物量的50%以上;供氮水平的提高能增加植株根、茎、叶的氮含量,对磷含量影响不显著,对茎叶中的钾含量有一定的稀释作用;叶片是主要的氮养分贮存器官,叶片氮累积量达到整个植株总氮累积量的60%以上;供氮水平的增加,降低了爬山虎的氮利用率,提高了磷钾的利用率。