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长期不同施肥模式对双季稻田土壤酸解有机氮组分的影响

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应用生态学报 2022年第12期33卷 3345-3351页

作者：石丽红唐海明孙耿孙梅龙泽东文丽程凯凯罗尊长湖南省土壤肥料研究所长沙410125

为明确南方双季稻区长期不同施肥模式对稻田不同耕层(0~10和10~20 cm)土壤酸解有机氮组分及其含量的影响,本研究以长期(36年)定位施肥试验田为平台,系统分析了单独施用化肥(CF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和不施肥对照(... 详细信息

为明确南方双季稻区长期不同施肥模式对稻田不同耕层(0~10和10~20 cm)土壤酸解有机氮组分及其含量的影响,本研究以长期(36年)定位施肥试验田为平台,系统分析了单独施用化肥(CF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和不施肥对照(CK)下双季稻田0~10和10~20 cm土壤酸解有机氮及其组分氨基酸氮、氨基糖氮、铵态氮和酸解未知氮含量的变化特征及其与土壤全氮、有机碳含量的关系。结果表明:与CK相比,OM和RF处理均显著增加了双季稻田0~10和10~20 cm土壤全氮、碱解氮和有机碳含量。OM、RF和CF处理双季稻田0~10和10~20 cm土壤酸解有机氮含量均显著高于CK,分别比CK增加10.7%~42.6%和12.2%~51.5%。与CF和CK相比,OM和RF处理显著提高了双季稻田0~10和10~20 cm土壤氨基酸氮、铵态氮、酸解未知氮和氨基糖氮含量。不同施肥处理稻田0~10和10~20 cm土壤酸解有机氮和非酸解性氮含量大小顺序均表现为OM>RF>CF>CK。各施肥处理稻田0~10 cm土壤氨基酸氮、铵态氮、氨基糖氮和非酸解性氮含量均高于10~20 cm土壤。土壤酸解有机氮含量与土壤全氮、有机碳含量均存在极显著的正相关关系。综上,RF和OM处理有利于增加双季稻田0~10和10~20 cm土壤有机氮含量,增强稻田土壤供氮能力,提高土壤肥力。

关键词：长期施肥双季稻田土壤酸解有机氮土壤肥力

长期不同施肥模式对南方双季稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的影响

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应用生态学报 2022年第9期33卷 2450-2456页

作者：石丽红唐海明文丽程凯凯李超李微艳肖小平湖南省土壤肥料研究所长沙410125

施肥措施与稻田生态系统净碳汇效应、经济收益的关系密切。本研究以长期(35年)定位施肥试验田为平台,分析了单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)4种不同施肥模式对我国南方双季稻田耕层土壤固碳... 详细信息

施肥措施与稻田生态系统净碳汇效应、经济收益的关系密切。本研究以长期(35年)定位施肥试验田为平台,分析了单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)4种不同施肥模式对我国南方双季稻田耕层土壤固碳速率、碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究表明:不同施肥处理双季稻田耕层土壤碳库变化范围为216.02~866.74 kg·hm^(-2)·a^(-1),OM处理土壤碳年变化量显著高于MF、RF和CK处理;双季稻田土壤固碳速率为51.5~650.7 kg·hm^(-2)·a^(-1),表土碳密度为55.64~78.42 t·hm^(-2),各施肥处理高低顺序均为OM>RF>MF>CK。各施肥处理双季稻田生态系统水稻的碳吸收为4.42~9.32 t C·hm^(-2)·a^(-1),其高低顺序为OM>RF>MF>CK;与MF处理相比,OM和RF处理稻田土壤净碳汇量分别提高了27.6%和13.6%。各施肥处理双季稻田生态系统的碳成本物质投入变化范围为1.49~2.17 t C·hm^(-2)·a^(-1),年经济收益变化范围为1.30×10^(3)~7.83×10^(3)元·hm^(-2)·a^(-1),其高低顺序为RF>OM>MF>CK;OM、RF和MF处理双季稻田生态系统经济效益的净收益均显著高于CK处理。总之,长期施用有机肥、秸秆还田配施化肥措施均有利于增加双季稻田土壤固碳速率、碳汇效应和经济收益,是提高南方双季稻田土壤有机碳贮量的施肥模式。

关键词：水稻双季稻田施肥模式生态系统碳汇经济收益

长期不同施肥模式对双季稻田土壤酸中和容量的影响

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华北农学报 2022年第6期37卷 159-165页

作者：石丽红孙梅唐海明龙泽东孙耿文丽李超罗尊长湖南省土壤肥料研究所湖南长沙410125

为探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田不同耕层(0~10 cm和10~20 cm)土壤酸缓冲性能的变化特征,依托长期(36 a)施肥模式稻田(无肥(CK)、化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)和30%有机肥+70%化肥(OM)),系统分析长期不同施肥处理下双季稻田0~... 详细信息

为探明南方双季稻区长期不同施肥处理下稻田不同耕层(0~10 cm和10~20 cm)土壤酸缓冲性能的变化特征,依托长期(36 a)施肥模式稻田(无肥(CK)、化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)和30%有机肥+70%化肥(OM)),系统分析长期不同施肥处理下双季稻田0~10 cm和10~20 cm土壤酸中和容量(ANC)、酸缓冲容量(ABC)、酸瞬时缓冲容量(IAC)、铵态氮和硝态氮含量变化特征,及其土壤酸缓冲性能与土壤理化性质之间的相关性。结果表明,MF、RF和OM处理均有利于增加双季稻田0~10 cm和10~20 cm土壤ANC、ABC和IAC,其大小顺序均表现为OM>RF>MF>CK。与CK处理相比,OM处理稻田0~10 cm和10~20 cm土壤ANC和ABC分别增加36.78%,33.18%,18.67%,17.84%,IAC分别增加15.22%,14.02%。稻田0~10 cm和10~20 cm,MF处理土壤铵态氮含量均显著高于OM、RF和CK处理,MF处理分别比CK处理增加48.15%,51.09%;OM处理土壤硝态氮含量均显著高于RF、MF和CK处理,OM处理分别比CK处理增加204.73%,161.94%。各施肥处理稻田0~10 cm土壤ANC、ABC、IAC、铵态氮和硝态氮含量均高于10~20 cm。土壤ANC、ABC、IAC与土壤有机碳、全氮含量、电导率均呈显著的正相关关系;土壤ANC、ABC、IAC与土壤pH值、阳离子交换量均呈极显著的正相关关系。因此,长期采取秸秆还田、30%有机肥配施化肥措施是增强南方双季稻田耕层土壤酸缓冲性能的有效措施。

关键词：双季稻田长期施肥土壤酸化土壤酸缓冲性能

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长期施肥对双季稻田根际土壤氮素的影响

生态环境学报 2023年第3期32卷 492-499页

作者：唐海明石丽红文丽程凯凯李超龙泽东肖志武李微艳郭勇湖南省土壤肥料研究所湖南长沙410125

土壤有机氮含量是评价土壤质量变化的重要肥力指标,土壤氮矿化及其微生物数量易受不同施肥措施的影响。为明确南方双季稻区长期不同施肥模式对根际土壤氮矿化及其微生物数量的影响,以长期(37年)定位施肥试验田为平台,系统分析了不同施... 详细信息

土壤有机氮含量是评价土壤质量变化的重要肥力指标,土壤氮矿化及其微生物数量易受不同施肥措施的影响。为明确南方双季稻区长期不同施肥模式对根际土壤氮矿化及其微生物数量的影响,以长期(37年)定位施肥试验田为平台,系统分析了不同施肥模式[单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)]下双季稻田根际土壤微生物量氮含量、氮素矿化、硝化和氨化速率、氮循环微生物数量的变化特征,及土壤氮转化与理化特性、微生物相关性。结果表明,OM处理根际土壤有机碳、总氮、碱解氮、硝态氮、氨态氮和无机氮含量均显著(P双季稻田根际土壤氮矿化及其微生物数量,培肥稻田土壤。

关键词：长期施肥双季稻田根际土壤氮矿化土壤微生物

种植方式变化下双季稻田水氮流失与调控研究概述

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江苏农业科学 2023年第13期51卷 17-23页

作者：刘现波才硕时红万绍媛东华理工大学江西南昌330013 江西省灌溉试验中心站江西南昌330201

随着农村劳动力的转移和经济快速发展,我国双季稻种植方式已由传统精耕细作的手工栽插逐步向直播、抛秧、机械插秧等轻简化栽培方式转变,双季稻田的水氮需求和利用也因不同种植方式的技术特点而发生明显变化。为探究基于种植方式变化下... 详细信息

随着农村劳动力的转移和经济快速发展,我国双季稻种植方式已由传统精耕细作的手工栽插逐步向直播、抛秧、机械插秧等轻简化栽培方式转变,双季稻田的水氮需求和利用也因不同种植方式的技术特点而发生明显变化。为探究基于种植方式变化下双季稻田水氮利用与流失的变异特征,本文系统梳理了双季稻种植方式的演变和现状,比较了双季稻田水氮吸收利用效率、氮素径流和淋溶损失、氧化亚氮排放和氨挥发损失特征,总结了种植方式变化下节水灌溉、氮肥减施及有机物还田等措施对双季稻田水氮减排的影响。基于上述研究进展,现就多元种植方式下双季稻田氮素平衡与流失规律及调控措施进行展望:综合考虑双季稻田系统中的氮素输入、输出及盈余,开展基于种植方式变化下氮素平衡特征研究;并根据双季稻不同生育时期氮素平衡与流失规律进行水氮调控,制定高效的节水减氮水肥管理措施,为双季稻持续发展提供理论依据和研究基础。

关键词：双季稻田种植方式水氮流失调控

双季稻田冬闲期土壤细菌数量及结构对施氮的响应

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植物营养与肥料学报 2019年第6期25卷 889-896页

作者：聂江文王幼娟吴邦魁刘章勇朱波主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心湖北荆州434025 长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/湖北省涝渍灾害与湿地农业重点实验室湖北荆州434025

[目的]研究不同施氮水平对湖南双季稻区冬闲期土壤细菌结构与数量的影响,为双季稻区水稻可持续生产提供理论依据。[方法]依托湖南省双季稻区连续8年的定位试验,选取3个氮肥水平处理:CK(不施氮肥)、N1(施N 100 kg/hm^2)、N2(施N 200 kg/h... 详细信息

[目的]研究不同施氮水平对湖南双季稻区冬闲期土壤细菌结构与数量的影响,为双季稻区水稻可持续生产提供理论依据。[方法]依托湖南省双季稻区连续8年的定位试验,选取3个氮肥水平处理:CK(不施氮肥)、N1(施N 100 kg/hm^2)、N2(施N 200 kg/hm^2),取稻田冬闲期5—20 cm耕层土样,采用高通量测序和荧光定量PCR方法测定了土壤细菌数量与结构。[结果]与CK相比,N1、N2处理显著增加了双季稻产量,提升了冬闲期土壤总氮、全碳含量,降低了土壤pH、硝态氮及碳氮比(P稻田土壤细菌的多样性及群落结构。与CK相比,N1处理提高了稻田土壤微生物多样性;N2处理显著增加稻田土壤细菌丰富度,但显著降低稻田土壤细菌多样性。此外,3个处理土壤菌群相对丰度最高的是Proteobacteria(变形菌门),达40.16%~51.16%。N2处理的变形菌门相对丰度显著高于CK与N1,N1处理的变形菌门相对丰度显著低于CK。3个处理属水平细菌相对丰度较高的是Anaerolineaceae_uncultured(厌氧绳菌属)和Nitrospira(硝化螺旋菌属),其相对丰度分别为8.6%~14.56%和8.16%~11.46%。Spearman相关性分析显示,11个优势门菌群数量均与土壤化学性质存在显著相关性。稻田11个优势菌群的数量与土壤化学性质显著相关。[结论]湖南双季稻区施氮降低冬闲期稻田土壤pH和C/N比,低施氮水平可增加稻田微生物多样性,高施氮量虽然增加稻田细菌丰富度,但降低了微生物多样性。

关键词：实时荧光定量PCR 高通量测序细菌16s rDNA 氮肥双季稻田

耕作方式和稻草还田对双季稻田CH4和N2O排放的影响

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农业工程学报 2014年第11期30卷 216-224页

作者：秦晓波李玉娥万运帆廖育林范美蓉高清竹刘硕马欣农业部农业环境与气候变化重点实验室中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 湖南省土壤肥料研究所长沙410125 长沙环境保护职业学院长沙410004

稻田温室气体(甲烷和氧化亚氮)排放强度受多种田间管理的影响,以往对各种措施间的交互效应研究较少。为此,该研究利用改进的静态箱-气相色谱法进行了连续4个生长季的湖南典型双季稻田温室气体排放强度观测,旨在分析耕作和稻草还田2种措... 详细信息

稻田温室气体(甲烷和氧化亚氮)排放强度受多种田间管理的影响,以往对各种措施间的交互效应研究较少。为此,该研究利用改进的静态箱-气相色谱法进行了连续4个生长季的湖南典型双季稻田温室气体排放强度观测,旨在分析耕作和稻草还田2种措施的交互效应并探寻多措施联合减缓温室气体排放强度的途径。试验设4个处理:翻耕(CWS,conventional tillage without straw residue)、免耕(NWS,no till without straw residue)、免耕高茬还田(HN,no till with high stubble straw residue)和翻耕高茬还田(HC,conventional tillage with high stubble straw residue)。结果表明,耕作和稻草还田2种措施对稻田甲烷排放有显著的交互效应(P稻田温室气体排放强度的影响有明显的季节和年际变异。多生长季平均而言,各处理甲烷排放顺序为HC>HN>CWS>NWS(HC显著高于HN,HN和CWS差异不显著),水稻产量顺序为CWS>HN>HC>NWS(HN和CWS差异不显著),而温室气体排放强度(greenhouse gas intensity)顺序为HC>CWS>HN>NWS(HN显著低于HC和CWS,P双季稻田温室气体排放强度。在保护性耕作和农田碳库提升的需求下,该模式应被予以高度重视。该研究可为中国双季稻主产区温室气体排放强度减缓措施的选择提供科学支撑。

关键词：温室气体排放控制秸秆双季稻田免耕高茬还田交互效应

生物质炭添加对华南双季稻田碳排放强度的影响

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农业工程学报 2015年第5期31卷 226-234,234+233页

作者：秦晓波李玉娥 Wang Hong 李健陵万运帆李勇廖育林范美蓉朱江敏高清竹刘硕农业部农业环境与气候变化重点开放实验室中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 Semiarid Prairie Agricultural Research Centre Agriculture and Agri-Food Canada 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125 湖南省土壤肥料研究所长沙410125 长沙环境保护职业学院长沙410004 广东省惠州市农业科学研究所惠州516023

中国农田有机物料资源化利用是一项巨大挑战。为研究生物质炭农田施用的生态效应,探讨华南双季稻田碳排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI)对生物质炭添加的响应,开展了基于静态箱-气相色谱法的连续两年野外观测。田间试验共设6个处... 详细信息

中国农田有机物料资源化利用是一项巨大挑战。为研究生物质炭农田施用的生态效应,探讨华南双季稻田碳排放强度(greenhouse gas intensity,GHGI)对生物质炭添加的响应,开展了基于静态箱-气相色谱法的连续两年野外观测。田间试验共设6个处理,即当地农民习惯(CK,化肥,无稻草还田),3个不同用量生物质炭添加处理,即BC1(5 t/hm2)、BC2(10 t/hm2)和BC3(20 t/hm2),和2个稻草还田处理(直接还田和稻草+腐熟剂还田)。结果表明,相比当地农民习惯和稻草还田处理生物质炭添加有效抑制了双季稻田温室气体排放(平均降低温室气体排放当量49.87%),显著降低了土壤容重,增强作物的碳氮养分吸收能力,稳定了水稻产量(平均增产3.54%),降低了稻田碳排放强度(平均降低52.13%)。4个生长季平均而言,相比CK、RS和RI,生物质炭3个处理分别降低稻田100a尺度上温室气体排放当量27.53%,58.65%和63.43%(P0.05),进而分别降低100a尺度上GHGI 30.57%,61.00%和64.82%(P稻田碳排放强度与水稻生长参数及土壤理化特性的关系。生物质炭添加影响着水稻产量、收获指数、土壤有机质、总碳和植株吸氮量等环境变量的分布。通过多元决策回归树分析,发现可通过水稻收获指数(>0.5)定量判别其碳排放强度。该研究结果表明,通过优化田间管理,适量生物质炭回田(20 t/hm2)利用是增强土壤固碳、稳定水稻产量、降低稻田碳排放强度和应对气候变化不利影响的可行途径。该研究可为中国秸秆资源科学利用提供基础研究案例。

关键词：排放控制主成分分析土壤双季稻田碳排放强度生物质炭回归树分析

水肥管理对热带地区双季稻田CH4和N2O排放的影响

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环境科学 2021年第7期42卷 3458-3471页

作者：李金秋邵晓辉缑广林邓艺欣谭诗敏徐文娴杨秋刘文杰伍延正孟磊汤水荣海南大学热带作物学院海口570228 海南大学生态与环境学院海口570228

水稻土被广泛认为是甲烷(CH4)和氧化亚氮(N_(2)O)主要排放源,深入研究不同水肥管理条件下热带地区双季稻田CH4和N_(2)O的排放特征,对补充我国双季稻田温室气体排放研究的不足意义重大.本研究设置8个处理:常规灌溉-施磷钾肥(D-PK)、常规... 详细信息

水稻土被广泛认为是甲烷(CH4)和氧化亚氮(N_(2)O)主要排放源,深入研究不同水肥管理条件下热带地区双季稻田CH4和N_(2)O的排放特征,对补充我国双季稻田温室气体排放研究的不足意义重大.本研究设置8个处理:常规灌溉-施磷钾肥(D-PK)、常规灌溉-施氮磷钾肥(D-NPK)、常规灌溉-施氮磷钾+有机肥(D-NPK+M)、常规灌溉-施有机肥(D-M)、长期淹水-施磷钾肥(F-PK)、长期淹水-施氮磷钾肥(F-NPK)、长期淹水-施氮磷钾+有机肥(F-NPK+M)和长期淹水-施有机肥(F-M).采用密闭静态箱-气相色谱法测定双季稻田CH4和N_(2)O排放量,测定水稻产量和估算全球增温潜势(GWP)及温室气体排放强度(GHGI).结果表明:(1)早稻季和晚稻季CH4累积排放量分别为10.3~78.9 kg·hm^(-2)和84.6~185.5 kg·hm^(-2).与F-PK和F-NPK处理相比,早稻季F-NPK+M和F-M处理显著增加CH4累积排放量.同一施肥条件下,长期淹水处理CH4累积排放量高于常规灌溉处理.灌溉和施肥极显著影响早稻季CH4累积排放量.(2)早稻季和晚稻季N_(2)O累积排放量分别为0.18~0.76kg·hm^(-2)和0.15~0.58 kg·hm^(-2).与F-PK处理相比,早稻季F-NPK处理N_(2)O累积排放量显著增加;与D-PK相比,D-NPK、D-NPK+M和D-M处理显著增加N_(2)O累积排放量.与F-PK相比,晚稻季长期淹水其它处理N_(2)O累积排放量显著增加;与D-PK处理相比,D-NPK和D-M处理N_(2)O累积排放量显著增加.施肥极显著影响早稻季N_(2)O排放;灌溉和施肥极显著影响晚稻季N_(2)O排放.(3)早稻和晚稻产量分别为7310.7~9402.4 kg·hm^(-2)和3902.8~7354.6 kg·hm^(-2),且F-NPK和F-M处理下早稻产量显著高于F-PK和D-NPK、D-PK和D-NPK处理.与PK处理相比,同一灌溉条件下其余3种施肥处理均显著增加晚稻产量.早稻季GWP和GHGI分别为580.8~2818.5kg·hm^(-2)和0.08~0.30 kg·kg^(-1).与F-PK处理相比,常规灌溉条件下早稻季各施肥处理间GWP无显著性差异;但长期淹水条件下F-NPK+M和F-M处理GWP均显著增加.早稻季F-NPK+M和F-M处理GHGI显著高于其它处理.晚稻季GWP和GHGI分别为3091.6~6334.2 kg·hm^(-2)和0.50~1.23 kg·kg^(-1).灌溉显著影响早稻和晚稻季GWP和GHGI,施肥对晚稻季GWP和GHGI的影响不显著.(4)土壤NH^(+)_(4)-N含量和5 cm土温均与CH4排放呈极显著负相关,p H与CH4排放呈极显著正相关,但与N_(2)O排放呈显著负相关.土壤NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N含量与N_(2)O排放呈极显著负相关.综合作物产量、GWP和GHGI考虑,D-NPK+M可推荐为当地最优的减排稳产的水肥管理模式.

关键词：水肥管理热带地区双季稻田温室气体排放全球增温潜势