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.     

稻鸭共作生态系统中N2O排放及经济效益评价

稻鸭共作技术是中国传统农业的精华,研究稻鸭共作生态系统中N2O排放产生的环境效应并对其经济价值进行评价,为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据.采用静态箱技术,研究稻鸭共作生态系统N2O排放规律,并运用增温潜势对稻鸭共作生态系统N2O排放的温室效应及经济效益进行了估算.结果表明,稻鸭共作生态系统N2O排放呈现明显的日变化和季节变化.N2O日变化与鸭子的活动呈现明显的相关性,其排放峰值出现在清晨和16:00;N2O季节变化幅度较大,排放峰值出现在水稻成熟期.在施用等量基肥条件下,稻鸭稻田排放的N2O高于常规稻田,其平均排放通量分别为(149 46±25.81)μg·m-2·h-1和(138.84±25.26)μg·m-2·h-1,产生的温室效应成本分别为283.14yuan·hm-2和265.47yuan·hm-2.除去N2O排放产生温室效应的环境成本,采用稻鸭生态种养技术的经济效益为7687.66yuan·hm-2,比常规不养鸭稻田增加1932.33 yuan·hm-2.可见,稻鸭共作技术仍具有较好的推广价值.     

稻鸭共作技术的生物防治效应

稻鸭共作是一项种养复合的、环境友好型的农业综合生产技术,起源于我国传统的稻田养鸭。鸭子与水稻共育于稻田中,二者存在共生互利关系,鸭子对稻田有害生物具有一定控制作用。文章综述了国内近年来利用稻鸭共作技术防治稻田病虫草害以及对稻田天敌的影响研究进展。从已有的研究中可以看出,稻鸭共作对草害和主要虫害有较好的控制效果,可在全生育期取代相应化学药剂的使用,对某些水稻病害具有一定的防治效果,对天敌种群也会产生一定的影响。但在鸭子对病虫草害防治的确切效应及其内在过程与机理方面,尚有待开展深入探究。     

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。     

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.     

稻鱼共作生态系统浮游植物群落结构和生物多样性

稻鱼共作技术是中国传统农业的精华,通过对稻鱼共作系统水体浮游植物的种类组成、密度、生物量及多样性进行分析,明确该系统中浮游植物数量变化特性,为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据。结果表明,稻田生态系统中浮游植物群落包含蓝藻门、甲藻门、隐藻门、裸藻门、绿藻门和硅藻门等6门,共38属93种。稻鱼共作显著增加稻田水体浮游植物的密度和生物量,降低硅藻和蓝藻的优势度,增加绿藻和裸藻的优势度,提高了稻田水体浮游植物多样性指数。     

稻鸭共作有机稻田蜘蛛多样性与飞虱数量的季节动态

为探究有机农田害虫治理途径和方法,对华东中晚稻区稻鸭共作有机稻田以及常规对照稻田(根据杀虫剂施用量不同分为Ⅰ和Ⅱ)的蜘蛛和飞虱数量动态进行了连续2年的全季节系统调查.结果显示:蜘蛛由9～10科组成,Shannon多样性指数依次为常规稻田Ⅱ＞常规稻田Ⅰ＞有机田,而Simpson集中优势性指数均为有机田最高;3类稻田蜘蛛个体数量的季节变化动态比较一致,在水稻生长的早期,有机稻田中的蜘蛛个体数量低于常规稻田Ⅰ和常规稻田Ⅱ,水稻生长的中、后期则相反.有机稻田中飞虱个体数量的季节波动比较大,而常规稻田Ⅰ和常规稻田Ⅱ中飞虱数量的季节变化不明显;有机稻田飞虱个体数量显著高于常规稻田Ⅰ和常规稻田Ⅱ,但蜘蛛个体数量差异不显著;有机稻田中蜘蛛个体数量跟随飞虱个体数量变化比较明显,而常规稻田Ⅰ和常规稻田Ⅱ则不明显.两年的数据表明,蛛虱比的最低值都出现在有机稻田,而整个生育季节的蛛虱比也为有机稻田低于常规稻田Ⅰ和常规稻田Ⅱ.研究结果说明,有机作物种植中害虫治理面临严峻挑战,需要探索切实可行的生态学治理新方法.     

"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%。     

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。     

鸭稻共作方式对水稻生长的影响

对鸭稻共作生产方式下水稻几个生育期的株高、叶面积指数、生物量、根系活力、根系形态特征指标等进行了对比研究。结果表明,鸭稻共作生态模式中由于鸭子的活动,对水稻生长发育具有一定影响。与常规水稻栽培方式相比,鸭稻共作方式下水稻株高、叶面积指数、生物量有减小的趋势,而且在有效分蘖期和幼穗分化期存在着显著或极显著差异。鸭子活动对水稻根系生长状况(根/冠比、根系活力)也具有一定作用,与常规水稻栽培方式相比,鸭稻共作方式下水稻根冠比和根系活力有增加趋势,根冠比在幼穗分化期达到显著差异,根系活力在有效分蘖期存在显著差异;鸭稻共作方式下水稻根系总长变化无明显规律,根系表面积与常规栽培方式下相比无显著差异。     

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.     

土壤可溶性无机磷对微生物生物量磷测定的干扰

对于可溶性无机磷含量高于50mg/kg土的土壤,薰蒸处理前必须去除这部分磷,否则将严重干扰微生物量磷的测定,讨论了去除土壤中可溶性无机磷的方法。     

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。     

淹水培养条件下土壤微生物生物量碳、氮和可溶性有机碳、氦的动态

以洞庭湖区2个典型水稻土（红黄泥和紫潮泥）为对象,研究了25℃、淹水培养条件下稻草-硫铵配施和单施硫铵处理土壤微生物生物量碳、氮（SMBC、SMBN）和可溶性有机碳、氦（SDOC、SDON）的动态变化．结果表明,SMBC、SMBN和SDOC、SDON在培养前期达到峰值,之后降低,并趋于稳定．添加底物后,2种土壤不同处理土壤微生物生物量碳与有机碳（SMBC／TC）和土壤微生物生物量氮与全氮（SMBN／TN）的平均值都在2％-3％之间变化;可溶性碳与全碳（SDOC／TC）的平均值为1％左右,可溶性氮与全氮（SDON／TN）平均值为5％-6％．2种土壤中SMBC峰值单施硫铵处理最大,但与稻草-硫铵配施处理差异均不显著;SMBN、SDOC和SDON峰值稻草-硫铵配施最大．稻草．硫铵配施与单施硫铵处理中,低肥力红黄泥的SMBN、SDOC和SDON峰值差异显著;而高肥力紫潮泥SMBN和SDOC峰值差异不显著．前7d,SMBC／SMBN〈10;14d后,同一时刻单施硫铵处理SMBC／SMBN〉稻草．硫铵配施．不同处理的SDOC!SDON3d时最大．28d时最小．     

菌渣化肥配施对稻田土壤微生物量碳氮和可溶性碳氮的影响

菌渣作为一种养分丰富的有机物料还田,可减少化肥施用,同时保持土壤肥力;而土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮是土壤活性碳氮库的重要组成部分,其含量和比例变化对土壤肥力均具有重要作用。因此,探讨不同比例菌渣化肥配施对土壤微生物量碳、氮及可溶性碳、氮的影响,评价菌渣在优化土壤肥力方面的生态作用具有重要意义。本研究在水稻田间定位试验条件下,设置3个化肥水平(C) 0%、50%、100%,菌渣相对用量(F) 0%、50%、100%,共9个处理,分析了各处理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可溶性碳(DOC)、氮(DON)的变化特征,及其占土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的比例与相关关系。结果表明:菌渣化肥配施后,微生物量碳和可溶性碳、氮均在C100F50最高,微生物量氮在C50F100最高,与不施肥处理相比,分别显著增加了49.40%、43.65%、83.52%、207.19%;MBC/SOC和DOC/SOC均随着菌渣化肥配施量的增加而减少,MBN/TN和DON/TN均在C100F50最高。相关分析表明,MBC、DOC与SOC,MBN与TN均呈极显著正相关,DON和TN呈显著正相关。总体来讲,菌渣化肥配施能够显著提高土壤微生物量碳、氮和可溶性碳、氮含量,但不是随着用量的增加一直呈增加趋势,高量菌渣或者化肥下会有降低趋势;菌渣化肥配施降低了土壤微生物量和可溶性碳氮比,因此适宜的菌渣化肥配施是提高土壤有机碳周转速度、微生物活性及其氮素供应能力和有效性的最佳选择。     

不同氮输入对湿地草甸沼泽土N_2O排放和有机碳矿化的影响

通过室内培养实验,研究了不同氮输入梯度下(N0:0mg·g-1,N1:0.1mg·g-1,N2:0.2mg·g-1,N3:0.5mg·g-1)湿地草甸沼泽土N2O排放和有机碳矿化特征,并分析了土壤微生物量碳、氮变化规律。整个培养期(23d)内,N0、N1、N2和N3处理N2O排放总量分别为91.12、133.02、147.75和303.45μg.kg-1,随氮输入量增大而增大,表明氮输入对N2O排放产生促进作用;氮输入处理的有机碳矿化速率在整个培养期除最后培养阶段外均低于对照,表明氮输入对有机碳矿化有一定的抑制作用;各氮输入处理土壤微生物量碳降低,与对照差异显著(P0.05),但各处理间差异未达到显著水平,土壤微生物量氮随氮输入量增大呈线性增加,各处理间差异显著(P0.05),表明氮输入影响土壤微生物结构和组成,具体影响机理须进一步探讨。     

常绿阔叶林与杉木林的土壤碳矿化潜力及其对土壤活性有机碳的影响

采用室内土壤培养法,比较分析了湖南省会同地区常绿阔叶林、杉木纯林土壤有机碳的矿化速率和累计矿化量,分析了有机碳矿化量与土壤活性有机碳初始含量的关系。结果表明:常绿阔叶林土壤有机碳矿化速率和累计矿化量均显著高于杉木纯林。在培养的第21天,在培养温度为9℃和28℃条件下,常绿阔叶林0～10和10～20cm土层的土壤有机碳累计矿化量为杉木纯林的1.7～2.7倍。常绿阔叶林土壤有机碳矿化释放的CO2-C分配比例高于杉木纯林。林地土壤有机碳矿化量受土壤微生物碳、可溶性有机碳初始含量的影响(P<0.01)。土壤有机碳矿化使土壤微生物碳增加而可溶性有机碳下降,但变化幅度均不大。温度从9℃升高到28℃后,林地土壤有机碳矿化速率提高3.1～4.5倍;2林地有机碳矿化对温度的敏感性无显著差异。     

土地利用变化对川西米亚罗林土壤活性碳库的影响

为了揭示土地利用变化对土壤活性有机碳库的影响,在四川省亚高山米亚罗林区,以原始冷杉林(M-Y)和由原始林转化成的45年龄云杉人工林(M-60)、25年龄云杉人工林(M-80)和菜地(M-C)等4种土地利用类型为研究对象,进行了土壤的微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WDOC)和易氧化有机碳(LOC)的含量和季节变化研究.结果表明,土地利用变化明显影响土壤活性有机碳组分的含量,其中微生物量碳和水溶性有机碳的变化趋势为M-Y>M-60>M-80>M-C,易氧化有机碳的变化趋势则为M-60>M-Y.土地利用变化没有改变活性有机碳各组分的垂直分布,各组分均随着土层深度的增加而降低,季节变化幅度较小,但枯落物层和表层土壤的变化幅度明显高于深层土壤,而各组分的分配比例变化幅度明显小于活性有机碳含量的变化.     

耕作扰动对喀斯特土壤可溶性有机质及其组分迁移淋失的影响

土壤可溶性有机质(DOM)及其组分淋失特征研究对深入理解干扰作用下土壤碳氮养分损失机制具有重要意义,本研究基于翻耕模拟试验,分析喀斯特石灰土可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、及DOM官能团组分的淋失动态特征及其对不同耕作频率的响应,并探讨其影响因子。结果表明:(1)土壤DOC与DON的淋失量均随翻耕频率的增加而增加,但4个官能团特征参数对翻耕频率响应均不显著;DOC/DON淋失比随翻耕频率的增大而减少,DON占淋溶水可溶性总氮(TDN)比例随翻耕频率增加而增加。(2)DOC和DON月淋失量同时受翻耕处理与季节变化及其交互作用的影响,4个官能团特征参数仅受季节变化的影响;翻耕处理实施后,DOC月淋失量表现为初期大、后期小,各处理间差异性逐渐降低;但DON月淋失量初期小、后期大,各处理间差异性逐渐增大。(3)DOC淋失量与4个官能团特征参数呈显著负相关(P0.05),与Ca~(2+)、NH_4~+-N的淋失量呈显著正相关;DON淋失量与4个官能团参数无显著相关关系,与Mg~(2+)淋失量呈显著正相关关系。以上结果表明耕作扰动会加剧土壤DOM淋失,但淋失组分中稳定性组分没有变化,意味着耕作干扰将导致土壤有机质的持续损失,且由于其淋失组分碳氮比(DOC/DON)随扰动频率增加而降低,DON/TDN比随扰动频率增加而增加,持续的耕作干扰将大大增加水体氮素污染风险。