施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮素吸收转运及利用的影响

在苏南太湖地区开展田间试验,研究了施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮素吸收转运及利用的影响.结果表明:施氮对水稻产量、各生育时期植株累积吸氮量、阶段氮累积量和花后氮素转运量具有显著的促进作用(P＜0.01),当施氮量高于200 kg·hm-2时,增施氮肥的增产效应不显著(P＞0.05);花后氮素转运率和氮肥利用率均随施氮量的增加而降低.施用肥料添加剂可进一步提高水稻产量、累积吸氮量、花后氮素转运量和氮肥利用率,且该效应在高施氮量( ≥200 kg·hm-2)条件下表现更明显.本试验条件下不施用肥料添加剂时,施氮150kg·hm-2可同时获得较高的产量和氮肥利用率.     

太湖地区氮肥减量对水稻氮素吸收利用的影响

为了明确太湖地区高产稻田适宜施氮量,以提高水稻氮素利用效率,减少稻田氮素流失对农业生态环境的影响,本研究在调查当地农户稻田氮肥施用量的基础上,通过秸秆还田和基肥机械深施,设置不施氮肥(N0)为空白对照,当地习惯施氮水平360 kg·hm-2(N1),以及在此基础上减少氮肥施用量的10%(N2)、20%(N3)、30%(N4)等5个处理,研究其对水稻氮素利用率的影响。结果表明:氮肥减量使水稻不同生育时期稻田土壤速效氮含量明显下降;在当地习惯施氮量水平的基础上,减少10%的氮肥施用量,使水稻产量增加1.9%;与当地习惯施氮量水平相比较,N2处理水稻氮素累积量差异不明显,N3和N4处理则表现为显著下降;随着氮肥减量幅度的增加,水稻氮素籽粒生产效率逐渐增高;在当地习惯施氮量水平的基础上,通过基肥机械深施和秸秆还田等技术的应用,减少10%的氮肥施用量,能够保证水稻高产稳产,并使水稻氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、生理利用率以及氮肥偏生产力均得到明显提高。     

施氮量和每穴苗数对双季杂交早稻产量及氮肥利用率的影响

研究施氮量和每穴栽插苗数对双季杂交早稻产量、产量构成及氮肥吸收利用率的影响,可为双季杂交早稻的高产高效栽培提供理论基础。采用完全随机区组试验设计,设5个施氮水平(0、120、150、180和210 kg·hm~(-2),以N_0、N_1、N_2、N_3和N_4表示)和3种每穴栽插苗数(2、3和4根苗每穴,以M_1、M_2和M_3表示),在成熟期对干物质、叶面积指数和产量及产量构成进行测定,并分析氮肥吸收利用等指标。结果表明:施氮量和每穴栽插苗数对双季早稻产量具有显著影响;产量各因子相关性分析表明,有效穗数、每穗粒数与产量呈显著正相关,结实率和千粒重与产量呈显著负相关;随着施氮量的增加,水稻氮素积累总量增加,而氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥生理利用率和氮肥收获指数降低,氮肥吸收利用率和产量则呈先上升后下降的趋势;增加每穴栽插苗数,氮肥农学利用率呈下降趋势,适量增苗能增加总生物量和产量可提高氮肥利用率;与其他处理相比,施氮量为180 kg·hm~(-2)和每穴栽插3~4根苗的组合产量均较高,同时可获得较高的氮肥吸收利用率。适宜的施氮量和每穴栽插苗数组合可显著增加有效穗数、产量和氮积累量,建议双季杂交早稻栽培中采用施氮量为180 kg·hm~(-2)、每穴栽插苗数为3~4根苗的组合。     

不同耕作方式下水稻品种吉优716产量及氮素吸收利用对氮肥运筹的响应

研究在不同耕作方式和氮肥运筹模式下水稻产量形成及氮素吸收利用特点,为不同耕作方式下水稻氮肥的合理运筹提供理论依据。以吉优716为试验材料进行大〖JP2〗田试验,研究常耕与免耕2种耕作方式下3种施氮量（N0、N1、N2）和两种施氮方式（F1、F2）水稻产量及氮素吸收利用的变化。结果表明:免耕水稻和常耕水稻产量、干物质积累量和氮素积累利用对施氮水平运筹的响应基本一致,但对施氮方式运筹响应呈现不一致。随着施氮量的增加,水稻产量、干物质积累量和氮素积累量也随之升高,而干物质生产效率和氮肥农学利用率下降,穗部干物质比例随着施氮量的增加有减少的趋势;免〖JP〗耕和常耕下,重施穗肥有利于提高干物质积累量和氮素积累量;产量响应表现相反,免耕下重施穗肥有利于产量的提高,而常耕下重施基蘖肥有利于产量的提高。     

有机肥替代部分化肥对水稻光合速率、氮素利用率和产量的影响

农业生产中合理施用有机肥对实现化肥零增长、提高土壤肥力和保证粮食稳产高产至关重要。本试验在辽宁省沈阳市稻田以‘沈农9816’为供试材料,设置7种不同处理,分别为不施氮肥(CK)、低氮150 kg·hm^-2(LN)、中氮240 kg·hm^-2(MN)、高氮330 kg·hm^-2(HN)、中氮有机肥替代10%(OMN₁₀)、中氮有机肥替代20%(OMN₂₀)、中氮有机肥替代30%(OMN₃₀),研究施肥对水稻光合速率、氮素吸收、氮素利用率和产量等的影响,以探寻最佳有机肥配施方案。结果表明: 提高施氮肥水平能够提高水稻光合速率、生物量和产量,但显著降低了氮肥利用效率。与中氮处理相比,灌浆期OMN₁₀和OMN₂₀处理光合速率显著提高22.9%和9.9%;OMN₂₀处理水稻增产3.8%,差异显著,氮肥农学利用率提高8.1%,氮肥生理利用率提高13.3%。与高氮处理相比,OMN₂₀处理氮肥农学利用率和生理利用率分别提高27.2%和37.2%。有机肥替代处理可以在减少化学氮肥施用的同时,维持土壤肥力,实现高产高效,尤其是有机肥替代20%处理最优,为推荐施肥方式。     

紫云英翻压量与不同施氮量对水稻生长和氮素吸收利用的影响

为了筛选出紫云英翻压量和氮肥的最佳配施比例,从而为实际生产提供理论依据,本试验采用裂区设计,以空闲、不施氮为对照处理CK1,以空闲、常规施氮为对照处理CK2,紫云英翻压量设翻压27000、45000 kg·hm-2两个水平,施氮量设不施氮、施氮量60、120和180 kg·hm-2四个水平,研究紫云英翻压量与不同施氮量对水稻产量、干物质积累和氮素吸收利用的影响。结果表明:紫云英27000 kg·hm-2+N≥120 kg·hm-2和紫云英45000 kg·hm-2+N≥60 kg·hm-2即可保证水稻产量和生长,其中处理M1N2的产量最高,较常规施氮处理CK2高出11.56%;成熟期处理M2N1的干物质积累量最大,比CK2高21.41%;处理M2N3的氮素吸收量最大,比CK2高5.32%;而氮肥表观利用率和氮肥真实利用率均随着氮肥施用量的增加而减小;所以紫云英27000 kg·hm-2+N120 kg·hm-2和紫云英45000 kg·hm-2+N 60 kg·hm-2两种施肥方式能够在保证水稻产量的同时,有效提高氮肥利用率,有利于资源的高效利用。     

有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制

采用盆栽试验,研究了有机无机肥配施对麦-稻轮作系统中水稻氮素累积动态和土壤氮素供应动态的影响,并从微生物学角度探讨了有机无机肥协同提高水稻氮肥利用率的机制.结果表明：有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮和矿质态氮在水稻分蘖期前低于化肥处理,而在抽穗期至灌浆期显著高于其他处理.土壤氮素供应动态与水稻吸收利用氮素规律吻合程度最高,促进了水稻产量、生物量和氮素累积量的增加,显著提高了水稻的氮肥利用率.其主要机制是有机无机肥配施促进了土壤微生物繁殖,使其在水稻生育前期固持了较多的矿质氮,在水稻生育中、后期这些氮素逐渐被释放以供水稻吸收利用,较好地满足了水稻各阶段生长发育对氮素养分的需求.     

水稻黄绿叶基因的克隆及应用

进一步提高水稻产量，最大限度满足国家对食物安全的需求是水稻遗传育种的重大任务。水稻干物质产量的90％-95％来自光合作用。目前高产水稻光能利用率也仅1．5％-2．0％。理论上，植物光能利用率可达13．0％-14．0％，水稻理想的光能利用率应达3．0％-5．0％。因此，培育高光效的超高产品种是提高产量的主要途径之一。长期以来，水稻光合作用的相关研究大多停留在生理水平上，同时，传统的杂交育种手段在改良水稻光能利用方面至今尚未取得令人满意的结果，而叶色突变体是开展光合作用研究的理想材料。     

有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制

采用盆栽试验,研究了有机无机肥配施对麦-稻轮作系统中水稻氮素累积动态和土壤氮素供应动态的影响,并从微生物学角度探讨了有机无机肥协同提高水稻氮肥利用率的机制.结果表明:有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮和矿质态氮在水稻分蘖期前低于化肥处理,而在抽穗期至灌浆期显著高于其他处理.土壤氮素供应动态与水稻吸收利用氮素规律吻合程度最高,促进了水稻产量、生物量和氮素累积量的增加,显著提高了水稻的氮肥利用率.其主要机制是有机无机肥配施促进了土壤微生物繁殖,使其在水稻生育前期固持了较多的矿质氮,在水稻生育中、后期这些氮素逐渐被释放以供水稻吸收利用,较好地满足了水稻各阶段生长发育对氮素养分的需求.     

机插超级粳稻产量、品质及氮肥利用率对氮肥的响应

在大田机插条件下,以5个超级粳稻品种为材料,设置0、150、187.5、225、262.5、300、337.5 kg·hm-2等7种施氮水平,研究氮肥用量对超级粳稻产量、品质及氮肥利用率的影响,并比较机插条件下各超级粳稻最高产施氮量与经济最佳施氮量的差异.结果表明:随氮肥用量的增加,超级粳稻产量均先增加后下降,5个超级稻品种均在300 kg·hm-2施氮条件下获得最高产量,达10.33~10.60 t·hm-2.产量的增加主要取决于较高的群体颖花量,在300 kg·hm-2施氮条件下,各超级粳稻品种的群体颖花量均达到最大值.随氮肥用量的增加,5个超级粳稻品种的糙米率、精米率、整精米率及蛋白质含量均增加,337.5 kg·hm-2氮肥处理比不施氮处理分别高3.3%~4.2%、2.9%~6.0%、4.4%~33.7%和23.8%~44.3%;直链淀粉含量、胶稠度和食味值均下降,337.5 kg·hm-2氮肥处理比不施氮处理分别低12.4%~38.9%、10.3%~28.5%和20.3%~29.7%;垩白度呈现先增加后下降的趋势,而垩白率的变化因品种不同略有差异.随氮肥用量的增加,5个超级粳稻品种的氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率下降,而籽粒吸氮量显著增加.根据水稻产量与氮肥用量的效应方程,5个超级稻的理论最高产量为9.99 t·hm-2,对应的施氮量为299 kg·hm-2;如果考虑氮肥的投入成本,则经济最佳施氮量为275.68 kg·hm-2,对应的产量为9.97 t·hm-2.因此,对于现有的超级水稻生产,可根据高产、优质、高效和低投入等不同目标分类进行氮肥的综合管理.     

太湖地区稻田氮肥吸收及其利用的研究

The effects of different amounts and kinds of nitrogen fertilizer on rice yield and its nitrogen uptake and utiliza-tion were studied on a main paddy soil (Wushan soil) of Taihu area. The results indicated that the optimal amount of nitrogen fertilizer was about 180 kg N· hm^-2 for rice production. Applying ammonium sulfate was better than applying urea for increasing rice yield. The efficiency of nitrogen fertilizer in this experiment was about 41.8-48.5%, and its loss was 22.8-38.1% .     

太湖地区黄泥土壤水稻氮素利用与经济生态适宜施氮量

通过田间试验对不同施肥水平下太湖地区黄泥土壤水稻的氮肥吸收规律和氮肥利用效率进行了研究,并应用^13N微区试验测定不同氮肥水平下氮肥损失数量。在此研究数据基础上,引入数学的微积分原理和环境经济学的Coase原理,对该地区水稻田氮肥施用的经济效益和环境效益进行评价,求得219-255kghm^-2为太湖地区黄泥土上目前生产条件下,兼顾生产、生态和经济三效益比较合理的水稻施肥量,相应的经济、生态适宜产量为8601—8662kg hm^-2。     

太湖地区黄泥土壤水稻氮素利用与经济生态适宜施氮量

通过田间试验对不同施肥水平下太湖地区黄泥土壤水稻的氮肥吸收规律和氮肥利用效率进行了研究,并应用15N微区试验测定不同氮肥水平下氮肥损失数量。在此研究数据基础上,引入数学的微积分原理和环境经济学的Coase原理,对该地区水稻田氮肥施用的经济效益和环境效益进行评价,求得219~255 kg hm^-2为太湖地区黄泥土上目前生产条件下,兼顾生产、生态和经济三效益比较合理的水稻施肥量,相应的经济、生态适宜产量为8601～8662 kg hm^-2。     

水氮互作下直播稻群体质量与氮素利用特征的关系

探讨水氮耦合下直播稻群体质量和氮素利用特征可为直播水稻丰产高效生产提供理论基础和实践依据。以杂交稻‘F优498’为试验材料,设置淹水灌溉(W₁)、干湿交替灌溉(W₂)、旱种(W₃)3种灌水方式和基肥∶蘖肥∶穗肥分别为5∶3∶2(N₁)、3∶3∶4(N₂)、3∶1∶6(N₃)3种氮肥运筹模式,以不施氮处理(N₀)为对照,研究水氮互作对直播稻群体质量和氮素利用特征的影响,并探讨水氮互作下直播稻群体质量构建与氮素利用特征和产量的关系。结果表明:灌溉方式和氮肥运筹对直播稻各生育时期干物质积累、稻谷收获指数、抽穗及抽穗20 d高效叶(上3叶)干重、结实期群体透光率、氮素积累总量、氮肥表观利用率、氮肥偏生产力、氮肥生理利用率和产量均存在显著的互作效应。综合直播稻群体质量、产量和氮肥利用特征,各灌溉方式下,氮肥后移比例均以占总量的20%～40%(N₁～N₂)为宜,氮肥后移比例达到总量的60%(N₃)和W₃处理均会显著降低直播稻群体质量、产量、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力。相关分析表明,水氮互作下直播稻产量和氮素利用特征与最终有效分蘖数、结实期干物质积累、其余叶(除上三叶以外叶片)干重减少量、总叶片干重减少量,以及群体中部和基部受光率均呈显著或极显著正相关。干湿交替灌溉(W₂)可以提高直播稻茎蘖成穗率、各时期干物质积累、稻谷收获指数、氮肥吸收总量、氮肥农学利用率和最终产量,配合N₂的氮肥运筹模式可优化调控直播稻群体质量,实现高产与氮肥高效利用的协调统一,为本试验最优组合。     

紫云英配施化肥对水稻氮素吸收利用和紫云英氮在水稻-土壤体系分配、残留的影响

明确紫云英配施化肥条件下水稻对氮素吸收利用和紫云英氮在水稻-土壤体系的吸收利用、分配及残留规律,能够为豫南稻区合理施肥提供依据。本研究利用原状土柱模拟和¹⁵N示踪技术,研究等氮条件下不施肥(CK)、化肥+22500 kg·hm^-2紫云英(FM1)、化肥+30000 kg·hm^-2紫云英(FM2)、化肥+37500 kg·hm^-2紫云英(FM3)、化肥+22500 kg·hm^-2紫云英+石灰(FM1+CaO)、化肥+30000 kg·hm^-2紫云英+石灰(FM2+CaO)、化肥+37500 kg·hm^-2紫云英+石灰(FM3+CaO)对水稻氮素吸收利用、水稻-土壤体系氮素养分平衡和紫云英矿化分解的氮在水稻各部位吸收利用、分配及残留的影响。结果表明: 与CK相比,施肥显著提高了稻谷氮吸收量、稻秆氮吸收量和氮素表观损失量、氮素盈余量。稻谷氮吸收量、稻秆氮吸收量和水稻氮利用率随紫云英翻压量增加呈先升高后降低趋势,氮素表观损失量和氮素盈余量随紫云英翻压量增加呈先降低后上升趋势,均以翻压30000 kg·hm^-2紫云英配施化肥处理效果较好。增施石灰可提高水稻稻谷氮吸收量、稻秆氮吸收量和水稻氮利用率,降低氮素表观损失量和氮素盈余量,以FM2+CaO处理效果最好。各施肥处理水稻吸收的氮来源于紫云英的比例为6.3%～13.2%,来源于土壤和肥料的比例为86.8%～93.7%;水稻对紫云英氮的当季利用率为23.8%～33.6%,水稻各部位对紫云英氮的利用率表现为籽粒>茎叶>根;紫云英氮在土壤中的残留率为37.6%～62.4%,损失率为7.8%～38.6%。综合考虑水稻氮素吸收利用、水稻-土壤体系氮素养分平衡和紫云英氮在水稻中的分配状况,该研究区以FM2+CaO处理为最优。     

15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究

本文应用^15N示踪技术研究了水稻对空控释氮肥和尿素氮吸收利用效率的影响以及氮的去向,结果表明：施肥后11天内,水稻控释氮肥和尿素的NH3挥发损失分别占施入氮量的0.69%和1.81%,NH3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值,此后逐渐降低。水稻控释氮肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95%和1.02%,水稻控释氮肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓,施肥后40天时略有上升,此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量和缺量扣除氨的损失量后计为硝化-反硝化损失量的结果表明,水稻控制氮肥氮的硝化-反硝化损失量占施氮量的3.46%,而尿素氮在硝化-反硝化损失量却高达37.75%,肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中,达91.4%-91.5%,残留在35cm以下土层中的氮甚微,水稻控制氮肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释氮肥利用率高达73.8%,比尿素高出34.9%,水稻控释氮肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化-反硝化途径损失的氮较少。在施等氮量的条件下,施用水稻控制氮肥的稻谷产量比尿素的增产25.5%,达到p=0.05的显著水平。     

稻麦轮作体系下有机肥施用对作物产量和土壤性质影响的整合分析

为明确稻麦轮作系统有机肥施用对作物产量和土壤性质的影响,本研究搜集已公开发表的文献数据,利用meta分析法定量分析了有机肥类型(普通有机肥、生物质炭、秸秆)、施用策略(单施有机肥、有机肥配施部分化肥、有机肥配施全量化肥)、施用年限(短期、中期、长期)对稻麦产量和土壤性质的影响及其对不同土壤条件(酸性、中性、碱性)的响应。结果表明: 与单施化肥相比,有机肥施用对水稻和小麦的增产效应相近,分别为3.1%和3.0%。有机肥施用对土壤性质的提升效果更明显,显著降低了土壤容重(5.7%),显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量,以及微生物生物量碳、氮,增幅在11.7%～38.4%。不同类型有机肥中,生物质炭和普通有机肥对土壤性质的改良效果优于秸秆;与单施有机肥相比,有机肥配施化肥的作物增产效果更好,而土壤性质改良效果较差;随着有机肥施用年限增加,作物增产和土壤肥力提升效应逐渐增强;在酸性土壤条件下有机肥施用对作物的增产效果最显著。土壤容重与稻麦周年产量呈显著负相关,而土壤全氮、速效磷、速效钾含量和微生物生物量氮与稻麦周年产量呈显著正相关关系。     

不同管理模式对农田生态系统服务的影响模拟研究——以太湖流域为例

高强度的农业生产给生态环境带来诸多负面影响,如何权衡农田生态系统服务是农业可持续发展面临的重要问题之一。本文以太湖流域稻麦轮作农田生态系统为研究对象,利用基于0—10cm土壤温度、10—20cm土壤温度、水稻生物量和小麦生物量等为目标函数的PEST软件校准APSIM模型,遴选三类重要生态系统服务——粮食供给(粮食产量)、水质调节(氮流失)和气候调节(N_2O排放、固碳-土壤有机碳),针对不同秸秆还田(无秸秆还田、稻秆还田麦秆不还田、麦秆还田稻秆不还田、稻麦秆全还田)和施肥模式(0、-5%,-10%,-20%)等设定16种情景模拟1986—2015年太湖流域生态系统服务变化趋势,利用自组织映射法(SOM)分析其权衡协同关系变化,以期为农田生态系统管理提供科学依据。结果表明:(1)相对秸秆还田,粮食产量、N_2O排放、氮流失和土壤有机碳受施肥影响更为显著,均随施肥量减少而下降;(2)不同管理模式对固碳影响较弱,对N_2O排放和水质调节影响明显,稻麦秆全还田且减量施肥5%、10%或20%情景对N_2O排放抑制最为有效,减排量均超过30%,氮流失量减量大于7%;(3)粮食供给与固碳、N_2O排放均存在显著的协同关系,粮食供给与水质调节、固碳与水质调节、水质调节与N_2O排放呈显著权衡关系,固碳与N_2O排放呈弱权衡关系;(4)基于N_2O排放量和氮流失量均低于基准模拟且粮食单位产量减少低于5%的情景下,无秸秆还田且减量施肥5%(S0_F1)和稻麦秆全还田且减量施肥5%(S3_F1)两种模式相对有利于整体提升太湖流域农田生态生态系统服务。此外,APSIM模型有待更多的野外监测数据进一步校准改进以提高模型率定精度,同时需扩展不同模式影响下太湖流域农田生态系统服务综合效应评估,以获取更加科学、合理的优化模式与途径。