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。     

武夷山甜槠生态系统的养分平衡研究（英文）

本文通过比较大气降水的养分输入与由地表径流和地下渗流的养分输出,对武夷山甜槠林生态系统的养分平衡进行了研究。结果表明：在1993年4月至1994年4月期间,通过大气降水进入甜槠林的养分元素以N最高,为34.207kg·hm-2,其余依次为Ca(22.99kg·hm-2)、S(12.722kg·hm-2)、Na(6.679kg·hm-2)、K(3.558kg·hm-2)和Mg(2.057kg·hm-2),以P的输入最低,仅1.779kg·hm-2;由地表径流和地下渗流的养分输出总量N、P、K、Ca、Mg、S、Na分别为5.68、1.016、7.345、3.430、0.620、0.534、0.576kg·hm-2,以K的输出量最高,S的输出最少。其中,通过地下渗流的养分损失占输出总量的85.97％～96.38％,而地表径流的养分输出仅占总输出的3.62％～14.03％;在该系统中,N、Ca和S有大量的积累(分别为28.527、19.560和12.188kg·hm-2),Mg和Na有少量积累(分别为 1.437和6.103kg·hm-2),P基本上处于平衡状态(0.763kg·hm-2),而K则为净的输出损失(-3.787kg·hm-2)。岩石风化对于该生态系统K的补偿可能起重要作用,而其他养分元素仅通过降水输入即可得到补充。     

关中地区小麦/玉米轮作农田硝态氮淋溶特点

通过田间原位淋溶装置研究了不同施氮量和秸秆覆盖对关中地区小麦/玉米轮作农田90cm深处硝态氮(NO3--N)淋溶量、0～1m土层硝态氮累积及作物产量和氮平衡的影响.试验设不施氮(N1,0kg·hm-2·a-1)、常规施氮(N2,471kg·hm-2·a-1)、推荐施氮(N3,330kg·hm-2·a-1)、减量施氮(N4,165kg·hm-2·a-1)、增量施氮(N5,495kg·hm-2·a-1)和推荐施氮+秸秆覆盖(N3+S)6个不同施肥处理.结果表明:NO3--N淋溶量随施氮量的增加而增大,氮肥的过量施用及秸秆覆盖易造成NO3--N淋溶.N3+S处理90cm处年NO3--N流失量最大,为22.32kg·hm-2,施肥造成的氮流失量为16.44kg·hm-2,比相同施氮量不覆盖处理(N3)高158.9%.NO3--N主要累积在20～60cm土层,年施氮量330kg·hm-2(N3)时,秸秆覆盖与否不影响NO3--N的剖面分布.各施肥处理对作物产量没有显著影响,但减量施氮处理(N4)有减少作物产量的趋势.在本试验条件下,推荐施肥量(小麦施氮150kg·hm-2,玉米施氮180kg·hm-2)在保证作物产量的同时,可减少土壤NO3--N的淋溶和累积.     

不同施肥条件下玉米田土壤养分淋溶规律的原位研究

利用排水采集器法结合田间原位试验,研究了夏玉米不同施肥处理对棕壤土养分淋失的影响.结果表明:在夏玉米生长期内,影响玉米田土壤水分淋溶的主要因素是大量降雨和灌溉,夏玉米生长前期的土壤淋溶水量较大,但随夏玉米生育进程的推进而递减,各处理差异也逐渐减小;与施氮肥处理相比,秸秆还田配施氮肥处理可加剧土壤水淋溶.在夏玉米生长期内,施肥处理的土壤淋溶水硝态氮浓度均呈"双峰"曲线变化趋势,而铵态氮浓度则呈先升后降的变化趋势.玉米田土壤氮素淋失以硝态氮形式为主,其累计淋失量为12.90～46.53 kg·hm-2,铵态氮的累计淋仅为1.66～5.11 kg·hm-2,两种形态氮的淋失量都随施氮量的增加而升高.秸秆还田配施氮肥处理的氮素淋失率比单施氮肥处理高6.53%～13.07%,低氮处理的氮素淋失率比高氮处理高3.66%～10.10%;玉米田土壤速效磷的累计淋失量较小,仅为0.148～0.235 kg·hm-2,而速效钾的累计淋失量较大,为7.08～13.00 kg·hm-2.在夏玉米生长后期,秸秆还田配施氮肥处理使土壤速效磷淋失量升高,并可加剧土壤速效钾的淋失,而单施氮肥处理作用不明显.     

河西走廊绿洲灌区循环模式"农田-食用菌"生产系统氮素流动特征

河西走廊绿洲灌区在农业产业化进程加快的同时,也带来了水资源和生态环境的压力.本文利用养分流动和模型分析的方法,分析河西走廊绿洲灌区典型“农田-食用菌”生产系统(农田-食用菌集约生产模式、农田-食用菌单户生产模式、农田单作)的氮元素流动特征.结果表明:农田作物秸秆通过食用菌体系还田使氮素利用率提高了10％左右,秸秆还田氮输入量(165.6kg· hm-2·a-1)占农田氮素总输入量的37.1％,使化肥氮输入量减少,因此秸秆氮的合理循环利用可作为减少化肥投入的有效途径.但农田氮素仍有盈余,单位面积氮盈余量高达217.0 kg·hm-2· a-1,未能实现循环模式内养分平衡的理想效果,因此优化氮素管理、确定合理的大田作物和食用菌面积、调整农业产业结构是解决该问题的关键.     

江汉平原农田生态系统B素循环及平衡分析

以江汉平原农田生态系统为研究对象。通过对当地农户小麦－稻,稻－稻,油菜－大豆,油菜－花生,小麦－芝麻,小麦－棉花,青椒－大白菜,萝卜－茄子8种种植模式农田B素的输入,输出和平衡研究。结果表明,B素的输出主要是作物收获,占B素总输出量的44．8％－64．7％;其次是淋溶损失占25％－41．4％,B素流失占总输出量的9．2％－17．4％。B素的主要输入途径是施有机肥和B肥,此外,降雨也是B素输入的主要途径,该区域各种类型农田生态系统B素输入途径大小顺序为菜田：有机肥＞降雨＞灌溉＞自然归还＞无机肥＞种子（种苗）;水田和旱地;降雨＞有机肥＞灌溉＞自然归还＞无机肥＞种子（种苗）。对B素平衡研究表明,该区2种菜田由于有机肥投入较大,普遍盈余,而种稻田由于施用有机肥和秸杆还田归还许多B素,B素亦基本平衡。而种蜡地有1种种植由于有B肥和有机肥的投入,B素盈余较多,而别3种农田由于施化肥而不施有机肥和B肥,B素出现不同程度的亏缺。     

秸秆还田和施肥对砂姜黑土理化性质及小麦-玉米产量的影响

通过安徽省蒙城县砂姜黑土上连续4a的冬小麦-夏玉米连作长期定位试验,研究了秸秆还田配合施用不同量氮肥对土壤理化性质及作物产量的影响。结果表明,秸秆还田可降低土壤容重2.5%—9.2%,提高含水量8.2%—28.5%和表层土壤贮水量4.1%—19.9%;增加土壤总孔隙度1.1%—8.9%、毛管孔隙度18.9%—41.0%,非毛管孔隙度降低6.4%—38.8%,土壤毛管孔隙度占土壤总孔隙度的比例增加。秸秆还田所有处理耕层的土壤硝态氮含量高于秸秆移除处理,施氮540、630、720 kg N hm-2a-1时,秸秆还田处理的硝态氮含量显著高于秸秆移除,而铵态氮含量无明显变化规律。无论秸秆还田还是秸秆移除,耕层土壤的硝态氮含量随氮肥用量的增加呈指数趋势增加,硝态氮含量与施氮量的相关性秸秆移除处理高于秸秆还田处理;秸秆还田处理的铵态氮含量随施氮量增加成指数趋势增加,而秸秆移除处理呈指数趋势减小,相关性均不显著。秸秆还田条件下,小麦和玉米获得高产的年氮肥用量分别为630、696 kg N hm-2a-1,秸秆移除为579、627 kg N hm-2a-1。经作用力分析,秸秆还田是影响土壤物理性质的最重要因素,作物产量受秸秆还田和施氮量的影响,但氮肥水平大于秸秆还田。     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻季磷循环

稻鸭共生是对中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对比试验,以常规稻作为对照,采用投入产出法,分析"稻鸭共生"生态系统P的输入输出及循环情况。结果表明:"早稻-鸭"共生生态系统P输出为52.28kg·hm-2,其中鸭产品P为1.71kg·hm-2;"晚稻-鸭"共生生态系统P输出为83.24kg·hm-2,其中鸭产品P为6.17kg·hm-2;在早、晚稻两季,"稻鸭共生"系统在目前的P养分投入水平下,降低了土壤P的亏缺量;鸭子系统P输入主要来自系统外投入的饲料P;鸭粪P在系统内循环利用,两季循环率分别为12.5%和13.5%;两季稻作后,"稻鸭共生"土壤截存的P量为195.41kg·hm-2,比常规稻作显著提高了36.9%;"稻鸭共生"可对稻田土壤增加鸭粪P为17.75kg·hm-2。     

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.     

补施氮肥对秸秆覆盖条件下旱作冬小麦光合特性及产量形成的影响

基于旱作冬小麦秸秆覆盖定位试验,采用微区施肥方式研究了作物生育后期补施氮肥对作物光合特性及产量形成的影响.覆盖定位试验包括全年无覆盖(CK)、生育期秸秆覆盖9000 kg·hm-2(HSM)、生育期秸秆覆盖4500 kg·hm-2(LSM)和休闲期秸秆覆盖9000 kg·hm-2(FSM)4个处理;微区施肥在小麦孕穗期...     

鄂南棕红壤农田生态系统B素平衡分析

以湖北省咸宁市贺胜桥镇上孟村农田生态系统为研究对象,分析了当地油／豆－稻、麦／瓜－稻、油／玉米－大豆、小麦－芝麻、大豆－芝麻等５种种植方式的Ｂ素平衡,结果表明,农田Ｂ素的输出主要是径流和淋溶,它们分别占总输出的４８％－５３％和４１％,由产品输的量相对较小,只占总输出的３．４％－１０．１％,当地农田Ｂ素棉入主要有降雨,灌溉,施肥,种子种苗和自然归还。     

我国玉米主产区秸秆资源利用现状及其效果

在我国东北春玉米区、华北玉米区、西南玉米区3个玉米主产区,共125个县、720个村,采用问卷调查和用户调查相结合的方法,对玉米秸秆资源利用现状及其效果进行调查.结果表明:在玉米秸秆资源利用方式中,以秸秆还田、饲料和燃料占绝大多数,研究区域内平均分别占30.8%、26.2%和24.6%.其中东北春玉米区从大到小依次为燃料、饲料和秸秆还田,分别占35.4%、30.8%和19.8%;华北玉米区依次为秸秆还田、饲料和燃料,分别占43.6%、19.9%和17.9%;西南玉米区依次为秸秆还田、饲料和燃料,分别占29.0%、27.9%和20.5%.在研究区域内秸秆焚烧比例均较小,占12.8%;工业原料比例最小,占0.7%.秸秆还田可增加作物产量,东北、华北、西南玉米产区秸秆还田的作物产量分别平均增加632.0、371.6和290.4 kg·hm-2;还可改良土壤状况、减少化肥和有机肥的施入量,其中有机肥施入量减少20%～30%,氮肥减少16%～30%,磷肥减少24%～34%,钾肥减少33%～38%.不同产量水平地块,作物产量随秸秆产量、还田量和还田比例增加而增大.但由于秸秆还田机械不配套,还田质量差,增加了整地除草难度,加重某些病虫害发生,影响后茬作物苗期生长,仍需进行相关配套技术研究.     

中国小麦季氮素养分循环与平衡特征

通过汇总2000—2011年文献数据以及国际植物营养研究所实测试验数据,研究了华北、长江中下游和西北地区小麦季经过土壤界面的氮素输入和输出各项养分循环参数,分析并评估了3大区域的氮素养分平衡状况.结果表明:华北、长江中下游和西北地区小麦季氮肥平均施入量分别为170、183和150 kg N·hm-2,上季作物秸秆氮素还田量分别为74.6、15.2和8.1 kg N·hm-2,种子带入量分别为4.9、4.2和3.5 kg N·hm-2.华北地区来自非共生固氮、大气沉降和灌溉水氮素养分输入量分别为15、12.9和9.9 kg N·hm-2,长江中下游地区分别为15、14.5和5.8 kg N·hm-2,西北地区分别为15、9.4和7.7 kg N·hm-2.小麦收获时华北、长江中下游和西北地区地上部作物吸收的氮分别为174.3、144.4和122.3 kg N·hm-2,华北地区通过氨挥发、N2O排放和淋溶损失的氮素分别为19.9、2.6和11.8 kg N·hm-2,长江中下游地区分别为9.4、2.4和15.5 kg N·hm-2,西北地区小麦季氨挥发和N2O排放量分别为3.4和0.7 kg N·hm-2,不计淋溶损失的氮素.由此计算的小麦季氮素养分平衡结果显示,华北、长江中下游和西北地区的氮素养分均表现为盈余,盈余量分别为78.7、66.0和67.3 kg N·hm-2,超出了养分允许平衡盈亏率,应适当调整氮肥投入,避免氮肥的不科学施用带来的负面环境影响.     

留茬和秸秆覆盖对农田土壤风蚀量的影响

为探讨留茬和秸秆覆盖降低农田土壤风蚀的作用,采用二次回归通用旋转组合设计,在辽西风沙半干旱区开展了田间试验。结果表明:常规耕作的风蚀量高达15.74 t·hm-2,留茬高度和秸秆覆盖量对风蚀量有显著影响,且秸秆覆盖量对风蚀量的降低作用大于留茬高度。留茬高度和秸秆覆盖量的交互作用也显著影响风蚀量的变化。当留茬高于18.0 cm、秸秆覆盖量2500.0 kg·hm-2时,土壤风蚀量降幅达54%以上。利用建立的风蚀量与留茬高度和秸秆覆盖量的回归模型优化得出,当留茬高度为33.9 cm、秸秆覆盖量为4255.7 kg·hm-2时,农田土壤风蚀量最小,仅为0.42 t·hm-2。     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻作季节氮循环

“稻鸭共生”是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展.2010年5-10月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,研究了早、晚稻两季“稻鸭共生”生态系统氮(N)循环特征.结果表明:“早稻-鸭”共生系统N输出是239.5 kg· hm-2,其中鸭产品N是12.77 kg·hm-2.“晚稻-鸭”共生系统N输出是338.7 kg· hm-2,其中鸭产品N是23.35 kg· hm-2.在早、晚稻两季,“稻鸭共生”系统在目前的N养分投入水平下,土壤均存在N亏缺;鸭子系统N输入主要来自系统外投入的饲料N;鸭粪N作为系统内被循环利用的养分,早、晚稻两季循环率分别为2.5％和3.5％.两季稻作后,土壤截存的N量是178.6 kg·hm-2.     

贵州省喀斯特地区原始林水化学特征

降水是森林生态系统的一个主要的养分输入源,观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要。对贵州省茂兰国家自然保护区原始林森林群落2007年9月-2008年8月的降水进行定位观测与分析。结果表明:(1)在林外雨、林内雨、树干流和溪流水中,除了Na+之外,pH值与大部分的养分元素的浓度表现出明显的季节变化,冬季与早春浓度较高,夏季浓度较低。这与各季节的降雨量不同而导致浓度稀释或者浓缩有关。(2)大气降雨通过林冠的过程中,养分元素的浓度出现了较大的变化,林内雨与树干流中的浓度基本高于大气降雨;养分元素变化中,浓度差异较大的元素是K+、Mg2+和Ca2+,K+在林内雨和树干流的浓度分别是大气降雨的14倍和21倍;Mg2+浓度分别为大气降雨的12倍和9倍;Ca2+浓度分别为大气降雨的4倍和3倍,这与大气降雨通过林冠,与树体的养分交换以及树体养分的溶脱有关。(3)通过林内雨,树干流输入样地较多的养分元素是K+和Ca2+,分别是35.8kg.hm-.2a-1和31.5kg.hm-.2a-1;通过溪流水输出的元素中,较多的是Ca2+和Mg2+,分别是-547.4kg.hm-.2a-1和-144.5kg.hm-.2a-1;其次是SO24-,而Na++K++NH4+-N总量不足阳离子总量的1%,Cl-+NO3-总量不足阴离子总量的1%。这可能与母岩风化是碳酸岩类岩石风化有关。(4)年养分的垂直移动量特征显示,土壤0cm到土壤5cm的养分元素量变化较明显,无机态N量的变化可能跟微生物的氮固定、无机化或者植被的吸收有关。(5)研究地的年间养分元素量收支分别为N2.9kg.hm-.2a-1;K25.2kg.hm-.2a-1;Ca-547.4kg.hm-.2a-1;Mg-144.5kg.hm-.2a-1;Na-4.0kg.hm-.2a-1;Cl2.5kg.hm-.2a-1和SO24-S-5.9kg.hm-2.a-1。在年间养分的输入与输出中,无机态N跟K+显示正收支,Ca2+、Mg2+为负收支,而Na+、Cl-相对较稳定。     

桓台县冬小麦和夏玉米秸秆长期还田的生态效益分析

山东省桓台县作为江北第一个"吨粮县",1980年以来农业集约化得到了快速发展。随着燃料需求的减少以及畜牧养殖与作物生产的分离,作物秸秆处理已日益成为当地农民和技术人员面临的巨大挑战。该地区冬小麦和夏玉米秸秆从1980年开始,还田比例逐步增加,到2010年两季秸秆接近全部还田。我们查阅年鉴数据,结合长期定位试验,收集相关数据计算和分析桓台地区1980—2014年期间的作物和秸秆产量、秸秆养分含量、土壤养分及有机碳状况、温室气体排放和氮淋溶等,并对秸秆还田的农田生态效应进行系统评估。研究发现,到2014年,两季秸秆还田对N、P、K养分的贡献率(即还田秸秆养分量与还田秸秆和肥料养分总量的比值)分别为19.3%、15.8%和59.8%。随着秸秆还田量的增加,土壤有机碳(SOC,0—20 cm)含量从(7.8±1.6)g/kg(1980年)增加到(11.0±2.3)g/kg(2014年),土壤碱解氮、速效磷和速效钾分别提高了134.0%、138.5%和62.2%。秸秆还田可以降低农田氮素损失,2010年代全县县域内减少温室气体排放量为24528 Mg CO₂-eq a     

宝天曼自然保护区锐齿栎林生态系统营养元素循环

对河南内乡宝天曼自然保护区内 35年生的天然次生锐齿栎林生态系统的营养元素循环进行研究 ,结果表明 :所测定系统中的 N、P、K、Ca、Mg、Fe、Na、Mn、Zn、Cu1 0种营养元素积累总量为 1 0 387.894kg·hm- 2 ,土壤库贮量 8880 .70 9kg·hm- 2 ,占 85 .49% ;植物体贮量 1 5 0 7.1 82 kg·hm- 2 ,占 1 4.5 1 % ,其中活植物体占 90 .5 6% ,凋落物占 9.44%。系统中 1 0种营养元素年吸收量 2 0 7.5 4 5 kg· hm- 2 ,年存留量1 0 5 .2 85 kg· hm- 2 ,年归还量 1 0 1 .65 1 kg·hm- 2 ,年积累速率为 77.8986kg·hm- 2 ;年归还量占年吸收量48.98% ,表明系统中营养元素的循环处于良好的平衡状态。 1 0种营养元素的平均利用系数为 0 .1 85 ,平均周转期为 9.98a。其中 P、N、Mg、Na、Mn的周转期较短为 4～ 8a,K、Ca、Fe、Cu周转期较长为 1 0～ 1 6a,Zn的周转期最长为 1 7.4a。     

华北太行山前平原农田生态系统中氮、磷、钾循环与平衡研究

以栾城县为例,分析了华北太行山前平原农田生态系统N、P、K三要素养分循环与平衡特征及其变化趋势,评价了农田养分平衡状况,提出了合理施肥对策。结果表明,1985～2000年栾城县农田养分平衡中,N素经历了由轻微赤字向盈余的转变过程,由1985年的1．4％赤字转变到2000年盈余48．6％;K由极度亏缺(82％赤字),逐渐向平衡发展,到2000年已有4．6％的轻微盈余,但仍有大量田块是赤字平衡;P则始终有大量盈余。目前农田养分收支存在一定程度的N、P投入过量,K投入不足的问题,以土壤肥力状况和作物种植结构而论,栾城县应采取“稳氮、控磷、增钾”的施肥对策。避免过多的盈余化肥氮进入环境,同时应继续推广秸秆还田技术,提高养分循环再利用效率。     

麦秸秆全量还田对稻田土壤溶解有机碳含量和水稻产量的影响

以南粳44为供试材料,在粘土和砂土土壤中,设置麦秸秆不还田和全量还田(6000kg·hm-2)及3种施氮量(0、225、300 kg·hm-2)试验,研究了麦秸秆全量还田的腐解率和有机碳释放量动态变化,及其对稻田0~45 cm土壤溶解有机碳(DOC)含量和水稻产量的影响.结果表明:麦秸秆还田的前期(0~30 d)其腐解率和有机碳释放量最高,腐解率为35.0%(粘土)和31.7%(砂土),有机碳释放率为34.1%(粘土)和33.1%(砂土);30 d后两者均减小.施用氮肥可显著促进秸秆腐解和有机碳释放量,粘土中麦秸秆腐解率和有机碳释放量明显大于砂土.麦秸秆还田后土壤DOC含量逐渐增加,至25 d达最大值,粘土和砂土分别为60.18和56.62 mg·L-1,此后逐渐减小并趋于稳定.麦秸秆还田处理15 cm处土壤DOC含量显著高于未还田处理,但两者在30和45 cm处土壤DOC含量差异不显著,说明秸秆还田主要增加了稻田0~15 cm土层DOC含量.与不施氮处理相比,施氮处理土壤DOC含量降低,2种施氮处理间差异不显著.秸秆还田减少了水稻前期分蘖发生量,显著降低了有效穗数,增加了穗粒数、结实率和千粒重,显著提高了水稻产量.