稻鸭共作对稻田营养生态及稻米品质的影响

通过稻、鸭之间的共生互作,共生期不施用任何农药和化肥,进行优质无公害水稻生产。结果表明,稻鸭共作的除草效果达到99．4％以上,病虫害基数明显降低;水体营养物质和溶解氧增大;土壤速效养分有一定提高,但成熟后土壤速效P、速效K较基础肥力有一定降低;植株N、P、K吸收量增加;产量明显提高,构成因素中成穗率、实粒数和结实率增加;稻米的加工品质、外观品质、营养品质及蒸煮品质得到改善,尤以降低垩白率效果最为明显;稻田生态系统综合效益明显提高。     

稻鸭共作对稻米品质的影响

稻鸭共作技术是中国传统农业的精华.作为一种可持续的水稻生态种养模式,稻鸭共作对水稻生长、病虫草害防治、生物多样性和稻田环境的改善具有明显的作用,然而目前还没有关于稻鸭共作对稻米品质影响的报道.因此,于2005年在华南农业大学增城教学科研基地进行了田间试验,共设计稻鸭共作、混水处理和常规稻作3个处理,研究其对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质、营养品质和微量元素含量的影响效应.结果表明:稻鸭共作技术能够提高整精米率,减少垩白,增加粒宽,降低米粒长宽比值,同时促进稻米蛋白质和氨基酸含量的下降,Mn元素含量上升,但对出糙率、精米率、胶稠度和直链淀粉含量没有显著影响.说明稻鸭共作可在一定程度上改善稻米品质,为水稻的优质生产提供了一条较好的生态技术途径.     

稻鸭共作生态系统稻田土壤固定态铵含量及有效性

通过田间试验研究了稻鸭共作生态系统土壤固定态铵的动态及有效性和温度、土壤pH、土壤交换性铵及土壤质地对土壤固定态铵的影响.研究结果表明:(1)在水稻生育期间,土壤固定态铵含量处于不断变化之中,施肥促进土壤对铵的固定,水稻的吸收促进土壤固定态铵的释放;其中在固定态铵释放过程之中,新固定的肥料铵几乎完全释放,而原有固定态铵没有释放.(2)较之常规稻作,稻鸭共作显著地提高了土壤固定态铵含量,其平均含量高出常规稻作的7%.(3)土壤交换性NH 4含量和pH与土壤固定态铵含量呈显著正相关(p<0.01);土壤温度(5cm土层)与土壤固定态铵含量间不相关;土壤固定态铵含量与>0.2mm的砂粒含量和<0.002mm的粘粒含量呈显著或极显著相关,而与0.02～0.2mm和0.002～0.02mm粘粒含量不相关.     

有机稻鸭共作对土壤理化性状和细菌群落空间分布的影响

为探明有机稻鸭共作对不同深度耕层土壤理化性状和细菌群落的影响,采用田间实验,研究了有机稻鸭共作(12年)和转型期稻鸭共作(3年)田在0～6、6～13和13～20 cm土层的理化性状和细菌群落结构变化规律。结果表明:有机稻鸭共作12年后,0～6和6～13 cm土壤理化性状得到较大程度改善,但13～20 cm层改变较小;与转型期稻鸭共作相比,有机稻鸭共作显著改变了细菌群落组成,使不同耕层土壤具有了更高比例的共同细菌门;同时还提高了各耕层土壤细菌群落的丰富度和多样性,减小了各耕层土壤细菌群落结构分布差异性,这在0～6 cm层土壤中表现尤为明显,使细菌群落结构整体朝着更加稳定方向发展;相关分析表明,pH值、土壤容重、全氮和硝态氮是影响有机稻鸭共作后土壤细菌群落空间分布的重要因子。综合来看,有机稻鸭共作主要通过改变土壤理化性状来影响细菌群落的空间分布,是促进农业可持续发展的一种重要模式。     

稻鸭、稻鱼共作生态系统土壤可溶性有机N的动态和损失

通过田间试验研究了稻鸭、稻鱼共作生态系统土壤可溶性有机N(SON)的动态和损失,及其与土壤微生物量N和水稻吸N量的相关性.结果表明,(1)土壤SON是稻田土壤主要的可溶性N,其中处理CK,RD和RF土壤SON库分别为121.16, 109 30 和113.71 kg/hm2,高于土壤无机N库.(2)土壤SON与土壤可溶性无机N显著正相关(p<0.01);在水稻生育期间,土壤SON含量随水稻的生长而逐渐降低;同时由于鸭和鱼的存在,处理RD和RF土壤SON含量显著低于处理CK;土壤SON与水稻累积吸N量呈显著负相关(p<0.01),表明水稻生长强烈影响着土壤SON.(3)在水稻生长前期,渗漏水各形态N含量最大;溶解性有机N(DON)是稻田渗漏水N素的主要形态;同时,统计分析显示,相对于处理CK,RF土壤SON的下渗淋失量显著降低,RD土壤SON的下渗淋失量则略为降低.(4)水稻生育期间,土壤微生物量N不断地变化着,此外,由于鸭和鱼的存在,相对与处理CK,处理RD和RF土壤显著的提高了土壤MBN.同时,由于水稻吸收和N的淋失,土壤微生物量N与土壤SON不相关.总之,在水稻生长期间,土壤可溶性有机N受水稻吸N、微生物吸N与分解和N淋失的共同作用.     

长期稻鸭共作对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响

2000~2003年连续4年研究了稻鸭共作条件下田间杂草群落的特征及其动态变化规律。结果表明,在长期稻鸭共作条件下,田间杂草密度逐年降低,下降趋势符合阻滞模型y=k+a·e^bx,模型参数b反映了杂草种群的下降速率。在稻田6种主要杂草中,水虱草(Fimbristylis miliaceae)、陌上菜(Lindernia procumbens)、丁香蓼(Ludwigia prostrata)种群数量降低较快,鸭舌草(Monochoria vaginalis)、异型莎草(Cyperus difformis)次之,稗(Echinochloa crusgalli)最慢。稻鸭共作使稻田杂草群落的物种多样性持续降低,群落均匀度提高,群落相似性与稻鸭共作前相比逐年降低。说明稻鸭共作改变了田间杂草的群落结构,有利于限制杂草的发生危害。随着稻鸭共作的连年进行,对田间杂草的控制效果逐渐上升,4年后达99%以上。稻鸭共作是稻田替代化学除草的一种非常有效的生物、生态控草措施,具有显著的经济和生态效益。     

稻鸭共作对水稻条纹叶枯病发生规律的影响

由灰飞虱传毒危害的水稻条纹叶枯病是近年来在我国部分稻作区严重发生的病毒病害.作为稻作生产生态实践模式之一的稻鸭共作技术对稻田病虫草具有显著的控制效应,然而目前还没有关于稻鸭共作对灰飞虱和条纹叶枯病影响的报道.因此,于2004～2005年在南京农业大学东台试验场进行了田间实验,共设计了4个处理,分别为常规稻作区（不养鸭、施药）、稻鸭共作区（养鸭、不施药）和秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作区（秧田覆盖防虫网、栽后稻田养鸭、不施药）和对照区（不养鸭、不施药）.结果表明：稻鸭共作以及秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对灰飞虱有显著的控制效应,因此也显著降低了两处理在水稻整个生长期间条纹叶枯病的发病率;稻鸭共作处理对条纹叶枯病的综合防效为79.44﹪,略高于常规稻作78.82﹪的防效,而秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对稻田灰飞虱和条纹叶枯病的防治效果最好,对条纹叶枯病的防效超过94.01﹪.总之,通过以上试验结果可知,稻鸭共作尤其是秧田期覆盖防虫网、栽后稻鸭共作处理为防治条纹叶枯病提供了一条安全高效的生态控制途径.     

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.     

大气CO2浓度升高对稻田土壤氮素的影响

利用中国稻/麦轮作FACE(Free-Air Carbon-Dioxide Enrichment)试验平台,研究大气CO2浓度升高200μmol·mol-1(周围大气中CO2浓度约370 μmol·mol-1)对稻季各生育期不同深度土壤溶液NH+4-N和NO-3-N浓度的影响.结果表明:高CO2浓度条件下耕层土壤溶液NH+4-N浓度在水稻生育前期有所增加,但在生育后期明显下降;大气CO2浓度升高增加了稻季5、15、30、60和90 cm处土壤溶液NO-3-N浓度,分别比对照平均提高了46.5%、36.8%、23.3%、103.7%和42.7%,在60和90 cm处差异分别达到统计上的极显著和显著水平.     

稻鸭共作及其它控草措施对稻田杂草群落的影响

运用群落生态学方法研究了稻鸭共作、人工除草、化学除草3种控草措施对稻田杂草群落特征的影响及其对田间杂草的控制作用.结果表明,稻鸭共作显著降低了田间杂草的发生密度,对稻田主要杂草鸭舌草(Monochoriavaginalis)、异型莎草(Cyperusdifformis)、矮慈姑(Sagittariapygmaea)的防效均达到95%以上,总体控草效果显著优于化学除草和人工除草.稻鸭共作使稻田杂草群落的物种丰富度及Shannon-Wiener多样性指数略有降低,但Pielou均匀度指数显著提高,表明群落物种组成有了很大的改变,降低了原来优势杂草的发生危害.在不同控草措施作用下,稻田杂草群落的结构组成也发生了一定的变化,稻鸭共作区群落组成为陌上菜(Linderniaprocumbens)+异型莎草+水虱草(Fimbristylismiliacea),Whittaker群落指数显著高于化学除草、人工除草及对照区,表明稻鸭共作对田间杂草群落结构影响较大.从Sorensen群落相似性指数及以其为距离测度指标的聚类分析结果中也可得到同样的结论.     

短期内15N标记的铵盐和硝酸盐在青藏高原高寒草甸中的运移规律

运用15N稳定性同位素示踪技术,对高寒草甸植物和土壤微生物固持沉降氮的能力及沉降氮在小嵩草(Kobresia pygaea)草甸中的运移规律进行了研究.施肥2周后,NO-3-15N和NH+4-15N的总恢复率分别为73.5%和78%.无论是NO-3-15N,还是NH+4-15N,植物所固持的15N总是比土壤有机质或者是土壤微生物固持的多.4周后,70.6%的NO-3-15N和57.4%的NH+4-15N被固持在土壤和植物中.其中,土壤有机质所固持的15N均下降了很多,而植物所固持的15N却变化很小.同前面的结果相比,较多的NO-3-15N为土壤微生物所固持.在施肥6周和8周后,NO-3-15N的总恢复率分别为58.4%和67%,而NH+4-15N的总恢复率分别为43.1%和49%.植物和土壤微生物所固持的NO-3-15N比NH+4-15N多.在整个实验期间,植物固持的NO-3N较多,而且比土壤微生物固持了较多的15N.由于无机氮的含量一直很低,无机氮库所固持的15N一般不超过1%.上述结果意味着短期内植物在高寒草甸中对沉降氮的去向起着决定作用.     

Impacts of climate and land use on N2O and CH4 fluxes from tropical ecosystems in the Mt. Kilimanjaro region,Tanzania

In this study, we quantify the impacts of climate and land use on soil N₂O and CH₄ fluxes from tropical forest, agroforest, arable and savanna ecosystems in Africa. To do so, we measured greenhouse gases (GHG) fluxes from 12 different ecosystems along climate and land‐use gradients at Mt. Kilimanjaro, combining long‐term in situ chamber and laboratory soil core incubation techniques. Both methods showed similar patterns of GHG exchange. Although there were distinct differences from ecosystem to ecosystem, soils generally functioned as net sources and sinks for N₂O and CH₄ respectively. N₂O emissions correlated positively with soil moisture and total soil nitrogen content. CH₄ uptake rates correlated negatively with soil moisture and clay content and positively with SOC. Due to moderate soil moisture contents and the dominance of nitrification in soil N turnover, N₂O emissions of tropical montane forests were generally low (<1.2 kg N ha^?1 year^?1), and it is likely that ecosystem N losses are driven instead by nitrate leaching (~10 kg N ha^?1 year^?1). Forest soils with well‐aerated litter layers were a significant sink for atmospheric CH₄ (up to 4 kg C ha^?1 year^?1) regardless of low mean annual temperatures at higher elevations. Land‐use intensification significantly increased the soil N₂O source strength and significantly decreased the soil CH₄ sink. Compared to decreases in aboveground and belowground carbon stocks enhanced soil non‐CO₂ GHG emissions following land‐use conversion from tropical forests to homegardens and coffee plantations were only a small factor in the total GHG budget. However, due to lower ecosystem carbon stock changes, enhanced N₂O emissions significantly contributed to total GHG emissions following conversion of savanna into grassland and particularly maize. Overall, we found that the protection and sustainable management of aboveground and belowground carbon and nitrogen stocks of agroforestry and arable systems is most crucial for mitigating GHG emissions from land‐use change.     

An alternative explanation for the post-disturbance NO3– flush in some forest ecosystems

The appearance of soil NO₃^– after forest disturbance is commonly ascribed to a higher availability of NH₄⁺ to autotrophic nitrifiers, or to a reduction in available-C resulting in lower microbial assimilation of NO₃^–. Alternatively, it has been proposed that increasing NH₄⁺ pools following disturbance could increase net nitrification by reducing microbial assimilation of NO₃^–. Forest floor material was collected from shelterwood harvest plots which displayed both low available-C and low NH₄⁺ pools, and where previous experiments had suggested the prevalence of heterotrophic nitrification. Subsamples were amended with incremental rates of glucose-C or NH₄⁺, and gross NO₃^– transformation rates were measured by isotope dilution. Glucose-C additions had little effect on the net difference between gross NO₃^– production and consumption rates. On the other hand, NH₄⁺ additions caused gross NO₃^– consumption processes to decrease sharply, while gross NO₃^– production processes remained constant. The results suggest that NH₄⁺ can have an immediate positive effect on net nitrification rates by suppressing NO₃^– assimilation and uptake systems.     

旱地土壤铵态氮和硝态氮累积特征及其与小麦产量的关系

在陕西永寿和河南洛阳分别进行了11处和7处小麦大田试验,设对照(不施氮)和施氮(150 kg N·hm^-2)2个处理,测定了小麦生物量、籽粒产量及不同土层(0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm)土壤铵态氮、硝态氮浓度.结果表明: 两地土壤铵态氮浓度均很低,而硝态氮浓度较高,其中硝态氮数量占铵态氮、硝态氮总量的91%,在反映土壤供氮特性方面与两者之和有完全一致趋势.不施氮情况下,永寿0～40、0～60、0～80和0～100 cm土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量显著相关;而洛阳无显著相关关系.施氮后,永寿不同深度土层累积的硝态氮与小麦生物量和产量的相关关系显著下降,而洛阳出现负相关;两地小麦产量增量与0～80 和0～100 cm土层累积的硝态氮显著或极显著相关.小麦苗期主要依赖0～20 cm土层硝态氮;返青期、拔节期分别利用0～40 cm和0～60 cm土层硝态氮,成熟期则能利用0～100 cm土层累积硝态氮.小麦收获后对照土壤的铵态氮浓度与播前起始值无明显差异,而硝态氮大幅下降.     

西南岩溶生态系统土壤微生物的初步研究

探讨微生物在岩溶作用中的作用 ,需要考察土壤微生物在岩溶地区的生态分布和特性。本文对采自中国西南 4个不同岩溶地区 (重庆金佛山、六盘水米苏嘎、广西弄拉和桂林丫吉村岩溶试验场 )生态系统土壤样品中的细菌、放线菌和真菌进行了数量测定 ,结果表明 ,微生物的数量和组成与赋予不同地形和植被特征的岩溶生态系统的特性高度相关。本文还分析了马山弄拉和岩溶试验场的优势细菌 ,并且进行了初步鉴定 ,结果显示 ,固氮菌科细菌在两个岩溶生态系统土壤中都占优势 ,表明其土壤肥力都在改善。     

模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响

通过室内模拟氮沉降试验,研究了氮沉降对温带典型森林土壤有效氮的影响.结果表明：试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮均呈增长的趋势,增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理的持续时间.氮沉降对不同林型土壤有效氮形态和含量的影响不同,氮沉降对混交林的影响弱于阔叶林,强于针叶人工纯林;土壤A层对氮沉降的敏感程度大于土壤B层;铵态氮形态沉降对土壤铵态氮含量的影响比对土壤硝态氮含量的影响大,而硝态氮形态沉降对土壤硝态氮含量的影响比对土壤铵态氮含量的影响大,混合形态的氮沉降对二者均有促进作用,且增加幅度更高;氮沉降对土壤有效氮的影响存在累加效应.