不同水肥耦合下双季稻氮磷吸收、利用与流失差异

为优化双季稻水肥管理措施,在福建省东部双季稻区设置田间径流小区试验,研究了T₀(对照,未施肥+常规灌溉)、T₁[习惯施肥(273 kg N·hm^-2, 59 kg P·hm^-2, 112 kg K·hm^-2)+常规灌溉]、T₂[优化施肥(240 kg N·hm^-2, 52 kg P·hm^-2, 198 kg K·hm^-2)+常规灌溉]和T₃(优化施肥+节水灌溉)4种水肥耦合处理下双季稻产量、养分吸收利用及田面水氮、磷流失变化。结果表明: 与T₀相比,T₁、T₂和T₃处理早稻稻谷产量显著提高了0.7、1.0和1.1倍,晚稻稻谷产量显著提高了0.9、1.1和1.0倍;T₁、T₂和T₃处理早、晚稻植株地上部分,尤其稻谷氮、磷吸收量增加显著,早稻稻谷氮吸收量分别增加1.1、1.2和1.2倍,磷吸收量增加0.9、1.4和1.6倍,晚稻稻谷氮吸收量增加0.8、1.0和1.0倍,磷吸收量增加0.7、0.9和0.9倍。T₃比T₁处理早稻氮、磷肥农学利用率分别显著增加71.1%和69.2%,晚稻分别显著增加26.4%和25.0%,但田面水可溶性总氮流失量减少了16.0%,并以硝态氮流失为主;T₂与T₃处理早晚稻氮、磷肥农学利用率差异均不显著。本试验中的优化水肥管理措施(T₃)既能促进水稻氮、磷吸收利用,提高双季稻产量,又能降低早稻田面水氮素尤其是硝态氮的流失。本研究可为福建省东部双季稻区水肥利用管理和氮、磷面源污染防治提供理论支持。     

化肥减量配施腐植酸生物肥对土壤生物学性质和玉米干物质量的影响

降低化肥施用量、提高肥料利用率是稳定粮食产量、缓解黑土退化的有效途径。本研究以玉米为对象,采用2年室内盆栽试验,设置化肥减量配施腐植酸生物肥4个处理[T₀:不施肥;T₁:常规化肥用量;T₂:化肥减量15%配施腐植酸生物肥(400 kg·hm^-2);T₃:化肥减量30%配施腐植酸生物肥(600 kg·hm^-2)],研究腐植酸生物肥对土壤微生物数量、酶活性和养分含量的影响,以明确退化黑土对腐植酸生物肥的响应,为黑土土壤保护提供参考。结果表明: 与单施化肥相比,腐植酸生物肥的施用显著增加了土壤细菌和真菌数量,菌群数量随着腐植酸生物肥用量的增加而增加。与T₁处理相比,T₂处理可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,玉米抽雄期以后脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别显著增加了11.4%～21.6%、34.9%～46.7%和6.5%～13.4%。T₂、T₃处理土壤碱解氮含量较T₁处理升高了8.2%～18.1%,保障了抽雄期后土壤的供氮能力;土壤有效磷和速效钾含量分别较T₁处理显著增加了17.1%～121.0%和9.6%～57.3%,随着腐植酸生物肥用量的增加,土壤磷素和钾素活化效果更显著。与T₁处理相比,T₂、T₃处理玉米单株干物质量显著增加。可见,施用腐植酸生物肥增加了土壤细菌和真菌的数量,提高了过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性和土壤养分含量,增加了玉米单株干物质量。本试验条件下常规化肥减量15%配施400 kg·hm^-2腐植酸生物肥是黑土玉米生产最适宜的养分管理策略。     

湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下土壤磷素流失特征

以湖南省祁阳县红壤坡地大型标准径流场为例,研究了湘南红壤丘陵区8种不同生态种植模式下土壤磷素的地表流失特征.结果表明: 总磷流失量以撂荒处理(T₁)最严重,顺坡种植模式处理(T₂、T₃)其次,5种梯田模式处理(T₄～T₈)均能有效减少土壤磷的流失,磷流失量分别是T₁处理的9.9%、37%、0.7%、2.3%和1.9%.生态种植模式直接影响红壤坡地土壤磷素的地表流失形态,研究区流失的磷素以颗粒磷为主.暴雨(日降雨量＞50 mm)情况下,降雨量对不同生态种植模式下磷流失量影响差异不大,但磷流失量随降雨强度增大而增加.红壤坡地土壤磷素地表流失主要集中在6-9月,降雨量和降雨强度是影响湘南红壤丘陵区土壤磷素地表流失时间分布的直接因素.
     

不同冬季覆盖作物对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对不同冬季覆盖作物处理［免耕直播黑麦草-双季稻(T₁)、免耕直播紫云英 双季稻(T₂)、翻耕移栽油菜-双季稻(T₃)、免耕直播油菜-双季稻(T₄)和冬闲-双季稻(CK)］下稻田甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放进行观测,分析了不同冬季覆盖作物对稻田CH₄和N₂O排放的影响.结果表明：在冬季作物生长期,不同冬季覆盖作物稻田CH₄和N₂O总排放量与对照（CK）的差异均达到极显著水平（P<0.01）;T₃和T₁处理的稻田CH₄和N₂O排放量最高,其CH₄排放量分别为0.88 和0.60g·m^-2,N₂O排放量分别为0.23 和0.20 g·m^-2;冬季作物还田后,各处理早、晚稻田CH4排放量均明显高于对照.早稻田CH₄排放量最高的为T₁和T₂处理,分别达21.70和20.75 g·m^-2;晚稻田CH₄排放量最高的为T₃和T₄处理,分别为58.90和54.51 g·m^-2.各处理早、晚稻田N₂O总排放量均显著高于对照,T₁、T₂、T₃和T₄处理的早稻田N₂O总排放量分别比对照增加53.7%、12.2%、46.3%和29.3%,晚稻田分别比对照增加28.6%、3.8%、34.3%和27.6%.     

氮肥运筹对砂田西瓜产量、品质及氮素积累与转运的影响

通过田间试验研究了不同氮肥运筹方式对砂田西瓜产量、品质及氮素和干物质积累与转运的影响.结果表明： 基肥氮过低或过高均不利于砂田西瓜苗期生长,伸蔓期或膨果期不施氮肥则限制了西瓜“源”或“库”的形成,在相同的施氮量水平下,T₄(30%基肥+30%伸蔓肥+40%膨瓜肥)和T₆\[100%基肥+长效复合肥添加剂(NAM)\]处理较传统施肥模式T1(30%基肥+70%伸蔓肥)西瓜坐果后茎叶干物质和氮素积累量显著降低,而果实干物质和氮素积累量显著增加.其中,T₄处理的氮素运转率和氮素贡献率分别达到33.6%和12.0%,T₄和T₆处理的氮素收获指数、氮肥偏生产力和氮肥利用率较传统施肥模式T₁分别显著提高14.1%和12.7%、11.6%和12.5%、5.3%和8.7%.T₄和T₆处理较T₁西瓜分别增产11.6%和12.5%,可溶性糖含量分别显著提高16.5%和11.7%,有效酸度分别提高4.5%和2.8%,糖酸比分别提高19.4%和13.4%,Vc含量分别提高35.6%和19.0%.因此,T₄和T₆处理为砂田西瓜高产优质的较优氮肥运筹模式,若减轻砂田施肥难度,延长砂田使用年限,可采用100%基肥+NAM(T₆)的施肥方式.     

减氮配施稻秆生物炭对稻田土壤养分及植株氮素吸收的影响

通过2018年早稻和晚稻田间试验,研究化学氮肥减量及配施稻秆生物炭对稻田土壤养分特性及植株氮素吸收的影响。试验包括6个处理:不施氮(CK)、常规施氮(N₁₀₀)、减氮20%(N₈₀)、减氮20%配施生物炭(N₈₀+BC)、减氮40%(N₆₀)、减氮40%配施生物炭(N₆₀+BC)。结果表明: 与常规施氮相比,单纯减氮20%和40%或配施生物炭对早晚稻不同生育期土壤pH、有机质、全氮、铵态氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾无显著影响;减氮20%配施生物炭显著增加晚稻分蘖期的土壤阳离子交换量(CEC),而减氮40%配施生物炭则显著增加晚稻抽穗期的电导率(EC)值。与单纯减氮相比,N₈₀+BC的土壤速效钾含量在早晚稻抽穗期均显著升高,土壤pH值、全氮在晚稻成熟期显著增加;N₆₀+BC的土壤全钾含量在早稻成熟期显著升高。不同处理早稻土壤硝态氮含量随生育进程逐渐降低,与分蘖期相比,抽穗期和成熟期的常规施氮土壤硝态氮含量分别降低50.0%和71.6%,而配施生物炭处理则降低6.3%～45.5%,减氮配施生物炭显著降低了硝态氮的流失。在晚稻抽穗期,减氮配施生物炭植株吸氮量显著高于常规施氮和单纯减氮,增加幅度为34.8%～52.4%。综上,适度的减氮或配施稻秆生物炭能有效保持土壤养分,促进水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率。     

氮肥减量配施生物炭对黄壤稻田土壤有机碳活性组分和矿化的影响

化肥减施增效有助于农业的可持续发展。本研究用等氮量生物炭替代化肥氮,设置0、10%、20%、30%、40%(CK,T₁～T₄) 5个替代比例,在水稻收获后采集土壤样品进行室内分析,研究氮肥减量配施生物炭对黄壤稻田土壤有机碳活性组分和矿化的影响。结果表明: 氮肥减量配施生物炭均可显著提高土壤有机碳(SOC)含量,且与生物炭配施量呈正比。氮肥减施20%条件下,土壤微生物生物量碳(MBC)和易氧化碳(ROC)含量均最高,分别为293.68和250.00 mg·kg^-1,土壤可溶性碳(DOC)含量最低。SOC矿化速率在培养的第3天达到最高,前期(第3~6天)迅速下降,中期(第6~18天)缓慢下降,后期(第18~30天)趋于稳定,矿化速率随时间的动态变化符合对数函数;SOC累积矿化量和累积矿化率分别为0.66～0.86 g·kg^-1和2.9%～4.0%,均以T₂处理最低。稻谷产量随氮肥减施比例的增加呈先增加后下降趋势,T₂处理最高,比CK显著增加了13.4%。本试验条件下,化学氮肥减量20%配施适量生物炭(5 t·hm^-2)可有效提高SOC、MBC、ROC含量和水稻产量,降低SOC累积矿化量和累积矿化率,增强土壤固碳能力,是贵州黄壤稻田土壤固碳培肥的较好选择。     

冬小麦根系时空分布动态及产量对不同氮源配施的响应

为了解不同氮(N)源(有机/无机肥)配施对冬小麦(Triticum aestivum)根系时空分布特征和产量的影响, 采用微根管(minirhizotron)动态监测技术, 以强筋小麦品种‘豫麦34’为试验材料, 在等养分条件下, 设置不施肥(T₀)、100%尿素N (T₁)、75%尿素N + 25%鸡粪N (T₂)、50%尿素N + 50%鸡粪N (T₃)、25%尿素N + 75%鸡粪N (T₄)和100%鸡粪N (T₅)等6个有机N与化肥N配施处理, 研究分析了‘豫麦34’在不同生育时期及0-100 cm土层中根系直径、根长密度、根长生长量和死亡量等根系特征参数的变化及其产量表现。结果表明, 施肥不仅有利于各生育时期及不同土层中根系直径、根长密度和根长生长量的增加, 而且增加了根长死亡量, 促进了根系的周转。对不同配施处理进行比较, 发现T₃处理(尿素和鸡粪等氮配施)的效果最为显著, 全生育期平均根长密度、周期生长量与周期死亡量分别较对照T₀增加了55.52%、57.79%和61.61%, 有效分蘖数、穗粒重、经济产量和经济系数也以T₃处理增加最多, 分别较T₀增加了52.63%、43.90%、40.16%和12.02%; 穗粒数在T₄处理下最大, 较T₀增加了45.79%; 生物产量在T₅处理下最高, 比T₀增加了26.95%。因此, 不同氮源合理配施有利于促进冬小麦根系的生长及在不同土层中的扩展, 提高冬小麦产量。尿素和鸡粪为N源时等氮配施(50 : 50)的效果最佳。     

猪粪配施化肥对稻-麦轮作系统籽粒产量和氮素利用率的影响

通过大田试验,以水稻(品种‘F优498’)-小麦(品种‘内麦863’)轮作体系为研究对象,根据成都平原稻麦种植体系常规施氮水平,设7个不同猪粪施用处理:对照(CK,无化学氮肥,无猪粪)、常规化肥(T₁,无猪粪)、化肥减量25%+猪粪2500 kg·hm^-2(T₂)、化肥减量50%+猪粪5000 kg·hm^-2(T₃)、猪粪10000 kg·hm^-2(T₄)、猪粪15000 kg·hm^-2(T₅)和猪粪20000 kg·hm^-2(T₆),研究添加猪粪对稻麦干物质、氮素积累及分配特征、籽粒产量和氮素利用率等的影响.结果表明: 猪粪配施化肥对稻麦各生育期干物质积累均有促进作用,稻麦成熟期作物地上部干物质积累量均以高量猪粪施用处理(T₆)最高,但其干物质积累及氮素分配向茎叶富集,且籽粒干物质积累及氮积累分配率显著低于T₂处理;随着配施猪粪用量的增加,稻麦氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、籽粒产量均呈现先增加后减少趋势,其中水稻季以T₃处理最优,较常规化肥处理提高11.4%、55.4%、11.4%,小麦季则以T₂处理最优,较常规化肥处理提高14.0%、29.1%、14.0%.本试验条件下,2500～5000 kg·hm^-2猪粪+化肥减量25%～50%处理,有利于促进稻麦干物质积累、氮素向籽粒运移,达到增产及提高氮素利用率的效果,超量施用猪粪(15000～20000 kg·hm^-2)后,土壤氮素供应过量,干物质向经济器官运移受阻,氮素向茎秆富集,贪青晚熟现象严重,稻麦籽粒产量显著下降.     

UV-B增强下施硅对水稻生长及CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下不同施硅量和硅肥种类对水稻生长及甲烷(CH₄)排放的影响.UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,A)和增强20%(E);硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使分蘖数、叶绿素含量、地上部和地下部生物量增加.施硅对水稻生长的促进作用随施硅量(硅酸钠)的增加而增加,钢渣硅肥的促进作用大于硅酸钠.UV-B增强可提高稻田CH₄的排放通量和累积排放量,施硅显著降低CH₄的排放通量和累积排放量,且CH₄排放随施硅量的增加而减少.在施硅量相同的情况下,钢渣硅肥的减排效果优于硅酸钠.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物利用,而且可有效降低UV-B增强下CH₄的排放量.     

外源施钙对盐胁迫下花生营养元素吸收与分配的影响

为解决盐碱地花生养分吸收不畅及分配受阻等问题,研究外源施钙对盐胁迫下花生氮、磷、钾、钙、镁吸收积累、分配特性和产量的影响,为盐碱地花生生产合理、高效施肥提供理论依据.以‘花育25号’为材料,在0.3%盐胁迫浓度下,设置4个Ca浓度梯度[T₁(0)、T₂(75)、T₃(150)和T₄(225) kg·hm^-2 CaO]进行盆栽试验.结果表明: 花生植株内养分含量依次为氮>钾>钙>磷>镁,苗期植株对氮和钙素的吸收中心均在叶片,磷、钾、镁的吸收中心为茎,苗期近一半的营养积累分配在各元素相应的生长中心.成熟期氮、磷、钾吸收中心转移到荚果中,尤以氮、磷在籽仁中的积累量居多,达72.3%～78.9%;钙、镁的吸收中心仍为叶片和茎,其分配比例分别为49.8%、32.6%.盐胁迫明显抑制花生植株各器官对氮、磷、钾、钙和镁各元素的吸收积累与分配,尤以对叶片和籽仁中氮素积累的抑制较为显著,但盐胁迫对荚果中镁的积累有促进作用.外源钙对盐胁迫下花生植株各器官氮、磷、钙和镁的吸收累积有明显的促进作用,尤其对籽仁中磷素积累的调节最为显著,其在籽仁中的积累量提高50%以上.适宜的钙施用量可显著促进盐胁迫下花生养分吸收积累量,提高花生成熟期荚果中氮、磷、钾的分配比,最终提高产量.综合各养分吸收、积累分配和产量结果,在0.3%盐胁迫条件下钙肥适宜施用量为150 kg·hm^-2 CaO.     

有机肥氮投入比例对双季稻田根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的影响

为探明不同有机肥氮素占总氮投入的百分比对双季稻区早、晚稻各生育时期稻田根际土壤微生物的影响,本研究以大田定位试验为平台,应用氯仿熏蒸-K₂SO₄提取法和化学分析法系统分析了施用化肥N(M₁)、30%有机肥N(M₂)、50%有机肥N(M₃)、100%有机肥N(M₄)和无N对照(M₀)5个不同施肥处理双季稻田根际土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物熵的差异.结果表明: 在早稻和晚稻各主要生育时期,施肥措施均能提高稻田根际土壤MBC、MBN和微生物熵,各施肥处理根际土壤MBC、MBN和微生物熵均随水稻生育期推进呈先增加后降低的变化趋势,均于齐穗期达到最大值,成熟期为最低值;其中,各处理双季稻田根际土壤MBC、MBN、MBC/MBN值和微生物熵一般均表现为M₄＞M₃＞M₂＞M₁＞M₀,M₂、M₃和M₄处理间均无显著差异,但均显著高于M₀处理.可见,单独施用化肥措施对提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵效果有限,施用有机肥或有机无机肥配施提高根际土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的效果较好.     

有机肥对设施番茄周年栽培土壤环境和产量的影响

日光温室早春茬-秋冬茬连作栽培番茄是我国北方设施蔬菜周年栽培的主要种植模式之一。以该种植模式下农户习惯施肥量为对照(CK,100%化肥),设15%(T₁)、30%(T₂)、45%(T₃)、60%(T₄)、75%(T₅)、100%有机肥替代化肥(T₆)处理,探讨有机肥替代部分化肥对土壤环境和番茄产量的影响。结果表明: 土壤细菌数量随有机肥用量的增加总体呈现上升趋势;放线菌数量以T₁处理最多,为12.12×10⁶ cfu·g^-1。有机肥替代部分化肥可提高土壤脲酶活性,降低过氧化氢酶活性,提高土壤有机质、速效磷和速效钾含量,说明有机肥对改善设施土壤理化性质、促进养分积累具有显著效果。其中,T₁处理蔗糖酶活性和速效磷含量最高,分别为1.36 mg·^-1、305.4 mg·kg^-1,T₂处理的速效钾含量最高,为582.6 mg·kg^-1。T₂处理>0.25 mm水稳性团聚体含量最大,为94.2%。各有机肥处理可改善番茄果实品质,提高产量,其中,T₁处理番茄红素含量最高,达5.69,糖酸比以T₁和T₂处理最好,分别为8.19、8.70;产量以T₁处理最高,T₂处理次之,较CK分别增产16.6%、5.8%。综上,农户习惯施肥量中15%~30%的化肥用有机肥替代为该种植模式下较佳的施肥措施。     

有机氮替代无机氮对旱作全膜双垄沟播玉米产量和水氮利用效率的影响

为了促进黄土高原西部半干旱区水氮高效利用和农业的可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平,于2016—2018年在甘肃农业大学旱作农业综合实验站进行了3年的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(T₁)、有机肥50%替代化学氮肥(T₂)、有机肥37.5%替代化学氮肥(T₃)、有机肥25%替代化学氮肥(T₄)、有机肥12.5%替代化学氮肥(T₅)和不施氮肥对照(CK),研究了有机氮替代无机氮对全膜双垄沟播玉米种植系统产量、经济效益、水氮利用效率的影响.结果表明: 氮肥施用显著增加了玉米产量和水氮利用效率.在200 kg·hm^-2施氮水平下,有机肥氮替代处理在干旱年份表现出明显的增产增效作用;而在丰水年,有机氮替代无机氮处理籽粒产量、水氮利用效率与对照无显著差异.总体来说,与单施化肥相比,50%和37.5%替代处理籽粒产量分别增加15.6%和18.2%,收获指数分别增加35.1%和27.0%;水分利用效率、降水利用效率、氮肥农学利用效率和偏生产力分别增加17.4%、15.7%、15.6%、155.2%和22.3%、17.7%、18.0%、179.3%.表明在相等的总氮量投入下,50%和37.5%是该地区全膜双垄沟播玉米有机氮替代无机氮的适宜水平,建议在生产中推广应用.     

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。