科研产出
垄作直播控制灌溉对水稻产量和温室气体排放的影响
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】稻田是温室气体的重要排放源之一，耕作方式和水分管理措施均能在一定程度上减少稻田温室气体排放。垄作直播方式是一种新型节本增效的水稻种植方式，探索稻田垄作直播下垄沟水分管理对水稻产量和温室气体排放的影响，为丰产减排稻作模式的创新提供理论依据和技术途径。【方法】以2019—2021年垄作直播方式下的水稻-萝卜轮作系统为研究对象，通过设置传统淹水沟灌（TFI：水分高于垄面约5 cm）、控制沟灌1（CFI1：水分低于垄面约5 cm）、控制沟灌2（CFI2：水分低于垄面约10 cm）、控制沟灌3（CFI3：水分低于垄面约15 cm）4个处理，采取密闭静态箱-气相色谱法研究水稻-萝卜生长季温室气体排放及其全球增温潜势，同时测定水稻产量、土壤还原性物质、铵态氮和硝态氮等指标，明确既能减少全球增温潜势（GWP）又能增加作物产量的最佳灌水模式。【结果】综合3年试验结果，与TFI处理相比，控制灌溉能显著降低水稻季CH4累积排放量22.81%—78.47%，其中CFI3效果最显著；CFI2处理显著增加水稻季N2O累积排放量20.45%—59.90%,CFI3显著降低水稻季N2O累积排放量12.08%—68.64%,CFI1对N2O排放量无显著影响。对于萝卜季而言，与TFI处理相比，控制灌溉能显著降低CH4累积排放量34.87%—53.31%，其中CFI2和CFI3效果最显著；CFI1、CFI2和CFI3处理能显著增加N2O累积排放量35.00%—120.00%。双因素方差分析结果表明，控制灌溉和控制灌溉×试验年份的交互作用对CH4累积排放量具有极显著影响（P＜0.01），控制灌溉、试验年份及控制灌溉×试验年份的交互作用对N2O累积排放量具有极显著影响（P＜0.01）。与TFI相比，控制灌溉处理能显著降低水稻季GWP 20.24%—74.87%;CFI1和CFI2处理显著增加水稻产量12.34%—33.97%,CFI3对水稻产量无显著影响；控制灌溉显著降低温室气体排放强度（GHGI）29.37%—75.92%。控制灌溉分别降低还原物质总量、活性还原物质和还原性铁含量15.00%—30.84%、53.45%—71.65%和60.47%，影响CH4排放；同时降低铵态氮7.51%—9.87%，增加硝态氮5.81%—8.55%，影响N2O排放。【结论】控制灌溉通过硝态氮、铵态氮以及还原性物质等土壤性质影响温室气体排放。综合温室气体减排效应和作物增产两方面，CFI1和CFI2处理效果最好。在稻田垄作直播条件下，灌水深度为传统沟灌淹水深度的2/3或者1/2是降低温室气体排放并增加水稻产量的最佳水分管理方式。
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重庆稻田土壤重金属污染特征分析及风险评价
《西南农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探究重庆稻田土壤重金属元素的含量特征并对其进行风险评价，为土壤重金属污染防控及耕地土壤保护提供参考依据。【方法】采集重庆市7个典型水稻主产区的稻田土壤样品230个，分析测定土壤样品的pH及Cd、Hg、As、Pb、Cr等5种重金属元素含量，利用内梅罗污染指数评价法与地累积指数评价法进行污染程度分析，并与重庆土壤重金属背景值和农用地土壤风险筛选值进行比对，分析评估重庆稻田土壤重金属污染特征，再通过皮尔逊相关性分析和聚类分析探究土壤重金属污染可能来源。【结果】研究区土壤中Pb、Cd、Cr、As、Hg等5种重金属元素的平均含量分别为25.4、0.312、66.8、4.71、0.0827 mg/kg。通过单因子污染指数与内梅罗污染指数评价法分析，研究区稻田土壤有19.57%的点位处于Cd元素轻污染状态，0.43%的点位处于Hg元素中污染状态，其余点位处于无污染状态。地累积指数分析发现，稻田土壤中Cd处于轻污染水平，其余重金属元素属于无污染水平，但存在极少部分土壤的Hg元素地累积指数极高（4.03,属于强-极强污染等级）。与重庆市土壤背景值比对发现，Cd、Hg元素含量均超过了重庆土壤背景值，分别是背景值的2.84倍、1.38倍，有累积效应；Pb、Cr、As元素含量略低于重庆土壤背景值，基本无富集。通过与农用地土壤风险筛选值比对，所调查的稻田土壤重金属含量均值均小于对应的农用地土壤风险筛选值。相关性及聚类分析发现，重金属污染主要源于成土过程及人为因素。【结论】重庆稻田土壤总体处于清洁状态，但存在Cd、Hg元素的污染风险。
关键词： 稻田 重金属污染 土壤环境质量 内梅罗污染指数 地累积指数
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不同年限沼灌稻田土壤汞甲基化微生物群落特征及影响因素-以重庆市长寿区某养殖场周边沼灌稻田为例
《四川环境 》 2023
摘要：稻米中的甲基汞主要来源于稻田土壤，而土壤中无机汞的甲基化与汞甲基化微生物密切相关。对重庆市长寿区某养殖场周边不同年限沼灌稻田土壤样本进行Illumina高通量测序，探讨了不同年限沼灌稻田土壤汞甲基化微生物群落特征，并分析了其与影响因子之间的关系。结果表明，随着沼灌年限的增加，稻田土壤中甲基汞含量有逐渐增加的趋势，与汞甲基化相关微生物如硫酸盐还原菌、铁还原菌以及产甲烷菌在门、纲、目、科、属水平上的占比增大。土壤pH（F=0.208,P=0.00）对不同年限沼灌稻田土壤汞甲基化相关微生物占比的影响最大，其次是土壤有机质（F=0.173,P=0.00）。建议通过提高稻田土壤的pH和降低沼液中含硫有机物的含量等措施减少土壤中无机汞的甲基化。本研究丰富了对沼灌稻田土壤汞甲基化相关微生物的认识，为沼液稻田利用可能带来的汞环境风险的防控提供了理论依据。
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不同减氮施肥模式对水稻土壤养分及可培养微生物数量的影响
《农学学报 》 2021
摘要：为了研究不同减氮施肥对水稻土壤养分及可培养微生物数量的影响,设置4个处理,对不同处理土壤养分和可培养微生物数量进行分析,比较不同施肥处理对土壤养分及可培养微生物数量的影响。结果表明:与不施肥（CK）相比,施肥处理土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量都有显著性提高。20%氮肥减施（T2）后有机质、pH、全钾、有效磷、速效钾含量都有所上升,30%氮肥+50%有机氮（T3）施肥土壤中全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾含量都显著性升高,各处理间土壤全钾含量无显著性差异。在水稻苗期,30%氮肥+50%有机氮（T3）施肥土壤中可培养细菌、真菌、放线菌,芽孢杆菌数量明显提升。在水稻分蘖期,100%氮肥施肥（T1）土壤可培养真菌数量显著性升高。在水稻成熟期,各处理间差异不明显,水稻生长期间可培养木霉菌数量差异都不显著。说明在稻菜轮作土壤中实施合理减氮施肥是减少养分累积、保持土壤养分稳定的重要措施。
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重庆稻田基础地力水平对水稻养分利用效率的影响
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】土壤基础地力水平与土壤养分的供应能力有着直接的关系,进而影响作物对土壤和肥料养分的吸收。研究基础地力与水稻养分利用效率的关系,评价不同地力水平下水稻对土壤和肥料养分利用的影响,为在不同地力下提高养分利用效率提供依据。【方法】利用2006—2012年重庆测土配方施肥项目水稻"3414"试验,调查每个试验点无肥区(N0P0K0)、无氮区(N0P2K2)、无磷区(N2P0K2)、无钾区(N2P2K0)和全肥区(N2P2K2)处理的产量及秸秆和籽粒氮磷钾养分含量,计算重庆不同区域水稻养分吸收量、土壤有效养分利用效率和依存率以及肥料回收率、农学效率,采用指数及线性拟合、基础地力产量分级方法评价基础地力对水稻养分利用效率的影响。【结果】重庆不同区域稻田基础地力产量5.40—6.45 t·hm~(-2),基础地力等级处于低和中低等级的(<4 t·hm~(-2)和4—5 t·hm~(-2))样本数为63,占总样本量的25.6%。随着稻田基础地力等级的提高,水稻产量和养分吸收量也随之不断增加,高基础地力等级稻田其有机质和碱解氮也相对较高,p H过低可能是低基础地力等级稻田(<4 t·hm~(-2))的限制因素。重庆水稻施氮磷钾肥增产率分别为18.5%、5.2%和3.9%,在相同的施肥水平下,随着基础地力等级的提高,水稻氮磷钾肥料回收率分别下降6.9%、4.5%和3.1%。基础地力产量与土壤有效氮利用效率、土壤养分依存率存在正相关,说明较高的基础地力会促进水稻对土壤养分的吸收,提高土壤养分利用效率,而基础地力与氮肥回收率、肥料农学效率呈负相关,说明高基础地力会降低肥料的利用效率。基础地力与土壤有效磷、有效钾养分利用效率和磷钾回收率相关性不强,但与相应氮指标能够达到显著相关或极显著相关,说明基础地力对氮的反映能力高于磷钾。【结论】高基础地力可以提高水稻产量和对土壤养分的吸收量,但对肥料养分的利用效率下降。在高基础地力条件下,施肥对水稻的增产作用和地力提升作用有限,应限制肥料的投入。
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不同轮作模式下稻田土壤细菌和真菌多样性变化
《江苏农业学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为探讨不同轮作模式对稻田土壤微生物的影响,设置水稻-小麦、水稻-油菜、水稻-绿肥、水稻-冬闲4个处理,于水稻收获后采集土壤样品,提取基因组DNA,构建文库,利用Illumina Mi Seq高通量测序技术研究土壤细菌和真菌的丰富度、多样性指数以及门和属水平上的群落结构变化。从12个土壤样品中共获得24 537个细菌OUT和5 882个真菌OTU,其中,变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门为土壤优势细菌门,子囊菌门和担子菌门为优势真菌门。从门的分类水平看,不同轮作模式土壤中细菌和真菌群落各门类组成的比例发生改变。属水平的分析结果也表明,不同轮作模式土壤中细菌前20个优势属的丰度和真菌前10优势属的丰度同样发生明显改变。不同轮作作物改变了土壤中有益微生物的比例,水稻-绿肥和水稻-冬闲处理有益微生物比例高于其他处理。随着轮作作物的改变,土壤生态系统中细菌和真菌群落的组成比例发生了变化。
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沼灌条件下水稻植株中汞及甲基汞的含量及食用风险研究
《三峡生态环境监测 》 2018
摘要：为了解沼灌条件下水稻植株中汞及甲基汞的含量及分布特征,并评估沼灌带来的人群暴露汞及甲基汞风险,运用野外现场样品采集与实验室分析相结合的方法,对沼灌条件下水稻植株各部位汞及甲基汞的含量进行了分析和测定。结果表明,沼灌区水稻籽粒中甲基汞的含量范围为0.38~3.51μg/kg,平均值为1.63μg/kg,中值为1.12μg/kg。沼灌区稻田土壤中甲基汞的含量与对应的水稻籽粒中的甲基汞的含量之间呈显著正相关关系(r=0.580*,P=0.048,n=12)。水稻籽粒中甲基汞的含量与总汞的含量呈极显著的正相关关系(r=0.824**,P=0.001,n=12)。水稻植株各部位汞的含量表现为根>叶>茎>籽粒。水稻植株各部位甲基汞的含量表现为籽粒>根>茎>叶,沼灌区稻米中总汞和甲基汞对当地居民健康风险贡献分别为5.06%~10.90%和1.93%~17.83%,说明沼灌区居民存在通过食用稻米而摄入汞及甲基汞的风险,但风险较低。
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不同沼灌年限稻田土壤微生物群落分析
《环境科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了探明不同沼灌年限稻田耕层土壤微生物群落多样性变化,明确稻田耕层土壤微生物群落多样性对不同沼灌年限的响应,本文原位系统采集了不同沼灌年限的稻田土壤,并采用高通量测序技术对不同沼灌年限稻田土壤的微生物群落结构进行了分析.结果表明,随着沼灌年限的增加,土壤pH值逐渐下降,有机质、硝态氮、磷酸盐等养分逐渐累积.沼灌不利于水稻产量的形成.高通量测序技术较全面和准确地反映了不同沼灌年限稻田土壤微生物群落结构在门、纲、目、科、属这5个水平上的分布,在沼灌稻田微生物群落多样性的表征方面具有明显的优势.随着沼灌年限的增加,稻田土壤微生物群落的物种丰富度逐渐降低,微生物群落的多样性也逐渐降低.典型对应分析的结果表明,土壤溶解性有机碳(F=2.67,P=0.09)是影响沼灌稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.
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南方水稻机插秧技术的最新研究进展与发展建议
《西南师范大学学报(自然科学版) 》 2017 北大核心
摘要：概述了我国南方水稻机插秧技术的发展现状,从生长发育特点、高产源库特征、壮秧培育、基本苗调节以及氮肥运筹等方面综述了最新研究进展.建议充分认识水稻机插秧技术的重要性和紧迫性,在水稻主产区重点示范推广以钵苗摆栽、毯苗机插为核心的机插秧技术.结合南方特别是西部水稻多元化种植区的生产实际,开展机插水稻对气候变化的响应机制及技术途径、籼型及籼粳型杂交稻在机插条件下的养分高效利用技术、基于传统宽窄行栽培技术、三角形强化栽培技术以及中稻-再生稻栽培技术参数的插秧机装备研制以及稻田复种轮作特别是全程机械化生产条件下的土壤保育、病虫草害生态工程防控技术.
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