秸秆还田对土壤钾素的影响及其替代钾肥效应研究进展

农作物秸秆是重要的有机资源,其合理有效利用也越来越受到重视。秸秆还田具有增加作物产量、提高土壤有机碳含量、培肥地力、促进养分循环利用和缓解土壤酸化等特点,对减少化肥施用具有重要作用。随着人们对资源高效利用认识的深入,秸秆还田水平正在不断的提高,国内外在秸秆还田对土壤钾素影响等方面的研究也取得了丰硕的成果。本文主要从秸秆还田对土壤钾素、作物产量的影响以及秸秆钾素与化肥钾的等效性等方面对秸秆还田的钾素效应进行了综述。还田秸秆初期主要是通过自身钾素释放提高当季土壤速效钾含量,而长期秸秆还田还可能促进矿物钾的释放;有效的秸秆还田不仅能够为土壤提供大量氮、磷、钾等速效养分,而且能为土壤中的微生物提供丰富的碳源,提高土壤肥力,进而增加作物产量。中国目前秸秆有效还田仍然不足1/3,与欧美国家秸秆还田率相比还具有很大的发展潜力。加强秸秆还田率将能缓解中国耕地土壤钾素缺乏与钾矿资源不足的矛盾。今后应进一步深入研究适宜秸秆还田量及其与化肥钾的合理配置,短期试验结合长期监测以探讨秸秆还田对钾素影响的作用机理,为提高秸秆有效还田,促进土壤-作物钾素高效循环提供理论依据。     

施钾对花生养分吸收、产量与效益的影响

对江淮丘陵地区花生钾素的养分吸收特点以及施钾对花生产量和经济效益的影响进行了研究。结果表明,在一定氮、磷肥供给水平上,增施钾肥,能调节植株体内养分的运输与分配,促进植株对N、P、K养分的吸收,显著提高花生生殖器官的干物质积累,从而有利于提高花生的产量、品质和抗性,每生产100kg荚果,对N、P、K养分吸收量分别为3．08～5．35、0．6～1．2、3．45～6．66kg。其中对K的吸收量最大。主要集中在营养器官中;N、P的吸收主要集中在荚果等生殖器官中,随着施K量的增加,各器官中N、P、K含量均随之增加,但K的增加最多,P增加最少,当施K量为150～180kg·hm^-2,且N、P、K的施肥配比为2：1：2时,花生荚果的产量最高(5425．5kg·hm^-2),经济效益最大(13878．7元·hm^-2),产投比达到6．75：1,增产增收效果显著;而施K量超过225kg·hm^-2时,花生产量和效益明显下降,因此,在花生生产上可以推荐N150P75K150作为该地区高产栽培的平衡施肥配方。     

草炭和风化煤对水稻根系活力和养分吸收的影响

采用盆载试验法,研究了草炭和风化煤对水稻根系的α－萘胺氧化力和养分吸收的影响,结果表明,草炭和风化煤的施入,改善了盐碱土的养分供应状况,在水稻的各生育时期均不同程度地提高根系活力,增加了水稻的产量,促进了水稻对N、P2O5、K2O、CaO和MgO等养分的吸收;草炭对水稻的增产效果要好于相同数量的风化煤。     

水稻秸秆秋季湿耙还田对土壤酶活性和养分的影响

秸秆还田是维持和改善土壤质量的有效途径。为探究秸秆秋季湿耙还田对辽南稻区土壤酶活性、土壤养分含量和水稻产量的影响,在辽宁省盘锦市采用随机区组设计,设置秸秆不还田(S₀)、秸秆全量还田(S₁)和穗肥减量16 kg·hm^-2(N₁)、常规穗肥用量32 kg·hm^-2(N₂)两因素试验。结果表明：与秸秆不还田相比,秸秆秋季湿耙还田处理的土壤β-葡萄糖苷酶、脲酶、FDA水解酶活性显著提高,蔗糖酶活性显著降低;碱性磷酸酶活性在分蘖期和抽穗期显著降低,成熟期较S₀N₂显著提高6.2%～13.5%;多酚氧化酶活性在分蘖期显著降低,抽穗期和成熟期较S₀N₂显著增加20.8%～26.7%和22.3%～28.7%。秸秆秋季湿耙还田显著提高水稻各生育时期土壤速效钾、有机碳和全氮含量,显著降低分蘖期和成熟期硝态氮含量以及分蘖期pH值,水稻分蘖期土壤铵态氮含量较S₀N     

高氯酸盐胁迫对水稻生长发育和养分吸收的影响

通过土培盆栽试验,研究了0.2、2.0和4.0mmol/kg 3种浓度下高氯酸盐胁迫对两个水稻品种的生长发育和吸收主要养分元素氮、磷、钾的影响。研究发现:(1)高氯酸盐对水稻生长的抑制程度随高氯酸盐处理浓度的增高而加重,且随着处理时间的延长,水稻的受害症状也越来越明显,到分蘖期时,3个浓度组对赣糯香生长的抑制率分别为3.08%、33.39%和39.03%,对IR65598-112-2生长的抑制率分别为9.18%、21.07%和34.97%。(2)各浓度处理组(赣糯香0.2mmol/kg组除外)都显著抑制了两品种水稻的分蘖。(3)各浓度处理组水稻始穗时间都比对照组晚,其中高浓度处理组晚了1个月。(4)IR65598-112-2对高氯酸盐的胁迫表现出更早的反应和对低浓度污染物的敏感性,而赣糯香表现出相对较强的抗性。(5)高氯酸盐对水稻根部的伤害比对地上部的伤害更严重。(6)高氯酸盐处理减少了水稻各器官的生物量,降低了水稻各器官中养分元素总氮和总磷的总积累量。研究表明,高氯酸盐污染可抑制两品种水稻的生长和分蘖,延迟其发育,降低水稻对养分元素的积累,其植物毒性效应与污染物的浓度、处理的延续时间、水稻品种及不同植物器官都有关系。     

低磷胁迫对水稻苗期侧根生长及养分吸收的影响

用蛭石与石英砂作为混合培养介质研究了低磷胁迫对水稻（Oryza sativa L.)苗期侧根发生发育的影响及其与磷吸收的相关关系。结果表明：低磷对水稻的侧根发生发育具有明显的诱导作用及基因型差异。相关性分析表明：单位侧根长度的增加与单位根表面积的增大极显相关,而单位侧根数量的增多与单位根表面积的增大无显的相关性。表明单位根表面积的增加主要来自于单位侧根的伸长。侧根参数与磷含量的相关性分析表明：低磷条件下,侧根总长度和侧根数量都与植株磷含量存在显的正相关,根系总表面积与磷含量存在极显的正相关。表明在低磷条件下,侧根的发生发育对水稻的磷吸收具有重要的作用。根系和地上部的可溶性糖含量分析表明;低磷胁迫改变了同化物在地上部和根系的分配。生物量测定表明：低磷胁迫显增大了植株的根冠比。     

施氮量对小麦氮磷钾养分吸收利用和产量的影响

高产条件下研究了不同施氮量对小麦植株氮、磷、钾养分吸收利用及籽粒产量的影响.结果表明,适量施氮可促进小麦植株对氮素的吸收与积累,较高的施氮量不利于起身期之后的氮素积累,致使成熟期小麦氮素积累量未能显著提高;与不施氮肥相比,施氮显著提高植株磷素积累量;随施氮量增加,植株磷素积累量增加不显著;施氮量增加促进小麦生育前期对钾素的吸收积累,在生育后期降低植株钾素的流失.随施氮量增加,籽粒氮素含量呈先增后降的趋势,氮素向籽粒的分配比例趋于降低,植株氮素利用效率无显著变化,氮素收获指数下降;不同施氮处理之间籽粒磷素含量和钾素含量无显著差异,施氮量增加,营养器官钾素含量、钾素积累量和钾素向叶片的分配比例均呈增加趋势;同时,磷素和钾素利用效率降低;不同施氮处理间,植株磷素、钾素收获指数无显著差异.籽粒产量随施氮量增加呈先增加后降低的趋势,以施氮195 kg/hm2的处理籽粒产量最高.     

翻压山黧豆绿肥与氮肥减施对水稻生长及其养分吸收与产量的影响

为探明种植翻压山黧豆绿肥与减施氮肥下的水稻生产潜力,通过3年田间定位试验,设置冬闲+不施肥(NF)、山黧豆绿肥(GM)、冬闲+常规氮肥(100%N,CK)、山黧豆绿肥+80%常规氮肥(GM+80%N)、山黧豆绿肥+70%常规氮肥(GM+70%N)、山黧豆绿肥+60%常规氮肥(GM+60%N)6个处理,研究不同处理对水稻生长、养分吸收及产量的影响。结果表明：(1)与CK相比,翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理均能够显著提升水稻株高、增加水稻分蘖数、提高水稻干物质积累量,其中以GM+70%N施肥处理提升效果最为明显。(2)GM+70%N施肥处理下,不同生育时期水稻株高、有效分蘖数分别较对照常规施肥(100%N)提升了13.32%~ 15.73%和33.98%~59.47%,水稻干物质积累量提高了23.19%~144.18%,且随着生育时期的推进增加速率依次降低。(3)种植翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理下水稻产量均有所提高,其中GM+70%N和GM+80%N处理显著提高,增产分别达13.84%,7.25%,且GM+70%N处理下水稻植株和籽粒养分吸收更为全面。研究发现,种植翻压山黧豆并适量减施氮肥能有效促进水稻生长和养分的吸收积累,显著提高水稻产量,说明翻压山黧豆绿肥可替代稻田30%~40%的氮肥施入量,并可在避免水稻旺长的同时实现水稻高产,是四川水稻种植较好的耕作措施。     

秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量及土壤养分的影响

在不同秸秆还田方式对早稻的效应研究确定的最佳还田方式和还田量(粉碎还田3000 kg/hm2)基础上,以单施秸秆为对照,研究了秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量、干物质积累与分配及土壤养分的影响。结果表明:(1)与对照相比,秸秆3000 kg/hm2+N 150 kg/hm2+P2O575 kg/hm2+K2O 37.5 kg/hm2增产效果最为显著,在水稻的每穗粒数、千粒重、结实率、充实度和产量等方面增加幅度最大,分别为9.32%、4.28%、13.70%、2.74%和26.38%。(2)各处理的干物质茎鞘比例随着生育进程不断降低,从孕穗期的66.68%—77.00%降低至成熟期的25.97%—34.79%,除SNPK1外,叶片比例从孕穗期的23.00%—33.32%降低至成熟期的7.41%—21.03%;秸秆还田配施不同比例化肥处理的茎鞘比例在孕穗期、抽穗期和成熟期高于对照,而叶片比例与茎鞘比例呈相反趋势。(3)与对照相比,秸秆还田配施不同比例化肥处理提高了土壤pH值、有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾,降低了土壤C/N比。研究结果说明,秸秆还田配施不同比例化肥可以提高植株干物质积累速率、群体生物量,合理改善土壤养分,保证较高的水稻增产潜力,其中秸秆3000 kg/hm2+N 150 kg/hm2+P2O575 kg/hm2+K2O 37.5 kg/hm2效果最为显著。     

不同养分和水分管理模式对水稻抗倒伏能力的影响

大田试验下,通过对水稻茎秆基部物理性状、形态特征和硅、钾含量的测定和比较,系统研究了不同养分和水分管理模式对水稻茎秆抗倒伏能力的影响．结果表明,有机无机肥配施,特别是秸秆与化肥配施(CS)养分模式可明显提高水稻植侏茎秆粗度、茎壁厚度和茎重,从而有效提高了基部茎秆的抗折力(RS)和明显降低了水稻的倒伏指数(LI),秸秆与化肥配施(CS)养分模式对水稻抗倒伏能力的效果在干湿交替(AWD)和控水模式(DRA)下表现更为明显。有机无机肥配施,特别是秸秆与化肥配施(CS)的养分模式在干湿交替(AWD)和控水模式(DRA)下更有助于提高水稻茎秆的硅、钾含量、相关分析表明,水稻基部茎秆茎壁厚度、茎重和抗折力与茎秆硅、钾含量存在显著(P<0．05)或极显著正相关(P<0．01)。     

施氮和秸秆还田对晚播小麦养分平衡和产量的影响

在大田条件下,研究了水稻秸秆还田和施氮量对晚播小麦产量、养分积累、秸秆养分释放及养分平衡的影响.结果表明: 水稻秸秆还田并配施适当的施氮量有利于提高晚播小麦籽粒产量.晚播小麦全生育期的干物质、氮、磷、钾积累量均随施氮量增加而显著增加,相同施氮量(270 kg N·hm^-2)下,秸秆还田处理的干物质、磷、钾积累高于不还田处理,氮积累则呈相反趋势.随着施氮量增加,秸秆腐解和养分释放率增加,且拔节后秸秆养分释放量占总释放量的比例降低;随生育进程的推进,秸秆的干物质、磷、钾释放量呈倒“N”型变化趋势,而氮释放量则呈“V”型变化趋势.计算养分表观平衡结果表明,秸秆还田并增加施氮量,养分总盈余量显著升高;在获得较高产量的施氮条件下,氮、钾素显著盈余,磷素投入较为合理.晚播小麦实行秸秆还田后,可适当增加氮肥用量至257 kg·hm^-2,并减少钾肥投入.     

秸秆还田对水稻固碳特性及产量形成的影响

以中浙优1号为材料、秸秆不还田为对照,在大田试验条件下研究了不同秸秆还田量（4000、6000、8000 kg·hm^-2）对水稻群体干物质积累、运转、植株固碳及产量形成的影响. 结果表明： 与对照相比,秸秆还田处理的水稻群体干物质积累总量平均增加63.03 g·m^-2,以6000 kg·hm^-2处理的干物质积累量最高,比对照增加154.40 g·m^-2;在水稻各生育阶段中,秸秆还田处理对分蘖盛期—齐穗期干物质积累的影响最为明显,干物质积累量比对照平均增加71.25 g·m^-2;与对照相比,秸秆还田处理的茎叶干物质输出率和表观转变率分别平均增加4.2%和3.7%,均以6000 kg·hm^-2处理最高,分别为12.8%和11.1%.秸秆还田处理的群体植株固碳量比对照平均增加55.38 g·m^-2,以6000 kg·hm^-2处理的增幅最大,为17.8%;从固碳量在各器官中的分配来看,秸秆还田有利于生育前期茎叶固碳量的积累和生育后期固碳量向穗部的分配.秸秆还田处理的水稻产量比对照平均增加794.59 kg·hm^-2,增幅9.5%,其中6000和4000 kg·hm^-2处理的产量均显著提高,而8000 kg·hm^-2处理的产量增加不显著;从产量构成因素来看,秸秆还田处理单位面积有效穗数的增加是增产的主要原因,平均增加8.4穗·m^-2.     

稻草还田方式对双季水稻产量和土壤碳库管理指数的影响

采用田间定位试验,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、稻草切碎全量还田+化肥(SNPK)和稻草全部烧灰还田+化肥(SINPK)4个处理,研究不同稻草还田方式对双季稻产量和土壤碳素形态、碳库管理指数的影响.结果表明:2010—2011年两年四季的水稻平均产量SNPK与SINPK处理基本持平,但均显著高于NPK处理,增幅为5.7%～7.3%.与NPK和SINPK相比,SNPK能显著提高早稻产量,增幅在3.8%～8.8%.与单施化肥和稻草烧灰还田相比,SNPK提高了土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数,总有机碳、活性碳、矿化碳和碳库管理指数分别提高了1.8%～2.0%、5.9%～6.5%、16.0%～41.6%和7.3%～7.8%.土壤碳库管理指数与早、晚稻产量呈显著抛物线关系,相关系数分别为0.999和0.980.SNPK能显著提高翌年早稻产量及土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数.     

稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N2O和CH4排放的影响

以中国科学院辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站连续两年的试验平台为依托,以潮棕壤为供试土壤,开展了稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响研究,设置对照(CK)、尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+I)、秸秆还田(S)、秸秆还田+尿素(S+U)、秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(S+U+I)6个处理.结果表明: 与CK相比,尿素显著提高了水稻产量、N₂O和CH₄累积排放及全球增温潜势.硝化抑制剂和脲酶抑制剂与尿素配施可显著减缓N₂O的累积排放.秸秆还田显著增加了N₂O和CH₄累积排放、全球增温潜势和温室气体排放强度.S+U+I处理水稻产量最高,但温室气体排放强度也显著高于其他处理;U+I处理产量略低于S+U+I,但温室气体排放强度最小.秸秆单独还田处理作物产量与对照相比无显著差异.在东北潮棕壤发育的水田中,S+U+I和U+I是相对较优的施肥模式.     

HCO_3~-对不同基因型水稻根生长及养分吸收分配的影响

采用营养液培养法 ,研究了缺Zn敏感 (IR2 6)和耐性水稻品种 (IR8192 31 2 )根生长和养分吸收受HCO-3影响的差异 .结果表明 ,HCO-3( 2 0mmol·L-1)严重抑制敏感品种根系生长 ,特别是在低Zn或缺Zn条件下 ,而对耐性品种影响很小 ,在低Zn水平下 ,对根系生长甚至有轻微的促进作用 .HCO-3不仅抑制敏感品种对Zn的吸收和分配 ,而且也抑制对Cu、Mn和Fe的吸收 ,表明HCO-3对Zn的吸收无专性抑制作用 ,HCO-3抑制敏感品种根系生长可能是其诱发缺Zn的最初作用 .HCO-3处理下 ,耐性品种上位叶和下位叶Zn浓度以及比率高于敏感品种 ,表明耐性品种将Zn从下位叶向上位叶转运的效率高 ,Zn在植物体内的转运能力可能是耐性品种适应石灰性土壤缺Zn的主要机制之一 .     

HCO3-对不同基因型水稻根生长及养分吸收分配的影响

采用营养液培养法,研究了缺Zn敏感(IR26)和耐性水稻品种(IR8192-31-2)根生长和养分吸收受HCO₃^-影响的差异.结果表明,HCO₃^-(20mmol·L^-1)严重抑制敏感品种根系生长,特别是在低Zn或缺Zn条件下,而对耐性品种影响很小,在低Zn水平下,对根系生长甚至有轻微的促进作用.HCO₃^-不仅抑制敏感品种对Zn的吸收和分配,而且也抑制对Cu、Mn和Fe的吸收,表明HCO₃^-对Zn的吸收无专性抑制作用,HCO₃^-抑制敏感品种根系生长可能是其诱发缺Zn的最初作用.NCO₃^-处理下,耐性品种上位叶和下位叶Zn浓度以及比率高于敏感品种,表明耐性品种将Zn从下位叶向上位叶转运的效率高,Zn在植物体内的转运能力可能是耐性品种适应石灰性土壤缺Zn的主要机制之一.     

稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N2O和CH4排放的影响

以中国科学院辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站连续两年的试验平台为依托,以潮棕壤为供试土壤,开展了稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响研究,设置对照(CK)、尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+I)、秸秆还田(S)、秸秆还田+尿素(S+U)、秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(S+U+I)6个处理.结果表明: 与CK相比,尿素显著提高了水稻产量、N₂O和CH₄累积排放及全球增温潜势.硝化抑制剂和脲酶抑制剂与尿素配施可显著减缓N₂O的累积排放.秸秆还田显著增加了N₂O和CH₄累积排放、全球增温潜势和温室气体排放强度.S+U+I处理水稻产量最高,但温室气体排放强度也显著高于其他处理;U+I处理产量略低于S+U+I,但温室气体排放强度最小.秸秆单独还田处理作物产量与对照相比无显著差异.在东北潮棕壤发育的水田中,S+U+I和U+I是相对较优的施肥模式.