东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面肥力变化特征及验证

研究东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面特征,阐明东北典型县域高肥力土壤的特征及中、低肥力土壤的关键障碍因素,为进一步提升该区域稻田肥力和水稻产量提供科学依据。在黑龙江省方正县7个乡镇采集了9个稻田不同肥力土壤剖面样,测定了耕层和犁底层厚度、土壤容重、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、硫离子(S^(2-))、锰离子(Mn^(2+))、阳离子交换量(CEC)、团聚体组分、微生物量碳/氮等指标,进行土壤综合肥力评价以及水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析,探究肥力差异的主控因子。结果表明,稻田不同肥力土壤剖面有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾、CEC、Mn^(2+)含量随剖面土层深度增加逐渐降低,且均表现为高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤。方正县高肥力土壤(产量大于10000 kg/hm^(2))耕作层厚,容重低,耕作层有机质含量丰富,全氮含量高,全磷含量中等,且犁底层有机质、全氮和碱解氮含量高。中肥力土壤(产量介于7500~10000 kg/hm^(2))耕作层有机质含量高,全氮含量中等,全磷含量低。低肥力土壤(产量介于5500~7500 kg/hm^(2))耕作层薄,土壤S^(2-)含量高,其他养分含量均低于高肥力土壤。高、中、低肥力土壤有效磷和速效钾养分达到丰富水平。高肥力土壤与中肥力土壤耕作层有机质、全氮、碱解氮、微生物量碳、0.25~0.053 mm团聚体含量和Mn2+差异显著,中肥力土壤与低肥力土壤耕作层除全磷和阳离子交换量外,其他指标无显著差异。高、中、低肥力土壤耕作层和犁底层土壤综合肥力指数分别为0.70和0.83、0.42和0.49、0.21和0.26。水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析表明,有机碳和全磷对产量的影响最大,耕作层微生物量氮和pH以及犁底层有效磷和全钾对产量影响较小。耕作层土壤有机碳和全磷对产量的影响最大,中、低肥力土壤有机碳和全磷养分供应不充足,全氮和碱解氮含量中等,低肥力土壤耕作层薄,因此,中、低肥力土壤建议采用增施有机肥和磷肥等措施,同时加强改良和培肥管理,以实现高肥力土壤的产量目标。

基于模糊数学和主成分分析的长期施肥红壤旱地土壤肥力评价

为评价红壤旱地长期不同施肥方式下土壤肥力水平,基于1986年建立的江西进贤红壤旱地玉米定位试验,选用土壤pH值、有机质含量、有效磷含量、速效钾含量、阳离子交换量5个指标,采用模糊数学和主成分分析方法,评价和比较了连续施肥30年后不同施肥模式下红壤旱地土壤综合肥力水平。结果表明,数据球形假设检验KMO值为0.73,Bartlett值为127.98,Sig<0.01,可以进行主成分分析。土壤肥力综合指数(SNI)以氮磷钾配施猪粪处理最高(0.94),单施猪粪次之(0.92),单施氮肥最低(0.42)。因此,红壤旱地施用有机肥或有机无机肥配施是维持和提高土壤肥力水平的重要措施。

不同生育阶段间歇灌溉对镉污染稻田双季稻产量构成与镉累积的影响

为给镉污染稻区水稻合理灌溉提供理论与技术参考,通过盆栽试验研究了不同生育阶段间歇灌溉对双季稻产量构成与镉累积的影响。结果表明:(1)2季水稻总产以全生育期淹水灌溉处理最高,其次是全生育期间歇灌溉与齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理,孕穗至齐穗期间歇灌溉处理产量显著降低;全生育期淹水灌溉处理有利于提高结实率,而全生育期间歇灌溉与分蘖至孕穗间歇灌溉处理有利于提高有效穗数。(2)灌水方式显著影响水稻各器官成熟期镉含量,其中全生育期间歇灌溉有显著提高效果,而全生育期淹水灌溉有降低效应。孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理早、晚稻籽粒镉含量显著低于其他生育阶段间歇灌溉处理。(3)地上部镉累积量以全生育期淹水灌溉处理最低,全生育期间歇灌溉处理最高;各间歇灌溉处理中,孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理地上部镉累积量相对较低。综上所述,为确保双季稻产量、降低稻米镉含量,镉污染稻区最佳灌溉方式为全生育期淹水灌溉,在水资源较紧张的情况下,齐穗至灌浆中期可采取间歇灌溉方式。

土壤耕作方式对水稻产量形成特性的影响初探

为探讨土壤耕作方式对南方双季稻区水稻产量形成特性的影响,2015年以‘陵两优211’与‘威优46’为早、晚稻供试品种,在湖南湘潭开展了双季免耕、双季翻耕、双季旋耕、早旋晚免、早翻晚免等5种土壤耕作方式的比较试验。结果表明,早稻产量表现翻耕>旋耕>免耕的趋势;晚稻产量以双季翻耕处理最高,双季旋耕处理最低,3个晚季免耕处理间无显著差异;两季总产量以双季翻耕处理最高,早翻晚免处理次之,其他依次为双季免耕、早旋晚免与双季旋耕处理。翻耕处理产量最高的原因在于分蘖较多,有效穗数较高,生育后期叶面积、叶片叶绿素含量与净光合速率较高。与双季翻耕处理相比,早翻晚免处理产量有所下降(降幅7.29%),但其具有省工省力、节约能源等优点,可在南方双季稻田推广应用。

连作对烟草根际土壤细菌碳代谢指纹的影响

为了探究连作对烟草根系微生态的影响,采用Biolog技术分析了不同连作年限下烟草根际土壤细菌的碳代谢指纹差异。结果表明:根际土壤细菌对31种碳源的AWCD值随连作年限的增加而下降,与CK相比,连作5,10年后分别下降12.7%,74.0%;但6类不同碳源之间AWCD值降幅差异较大,连作5,10年后,降幅分别为3.7%~52.1%,64.9%~80.3%;主成分分析表明,以糖类、氨基酸类碳源利用为主的细菌数量显著减少是导致碳源总体利用能力下降的主要因素;连作改变了烟草根际细菌的代谢特征,表现为对糖类、氨基酸类碳源利用率下降,对多聚物类碳源利用率增加;连作降低了根际土壤细菌的香浓指数(丰富度)。

湘潭镉污染稻田全年粮食作物替代种植模式研究

为明确湘潭中度镉污染稻田全年粮食作物替代种植的可行性和理想替代种植模式,于2016年开展了双季稻、双季玉米、双季高粱等3种种植模式的生育进程、产量构成、产品镉含量与经济效益比较研究.结果表明:(1)3种种植模式下,晚季作物均能在10月下旬成熟,两季作物总产量以双季稻最高,双季高粱次之,双季玉米最低;(2)两季总纯收入双季稻最高(17 285.2元/hm2),双季高粱降低2.4%,双季玉米降低44.6%;(3)早、晚稻糙米镉含量远超国家标准,而玉米籽粒镉含量仅0.10 mg/kg左右,高粱籽粒镉含量在0.25 mg/kg^0.45 mg/kg之间,低于国家饲料镉含量标准.综合来看,双季高粱(旱季+再生季)虽经济效益较双季稻略有下降,但其产品安全,且具有省工节本优势,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.

长沙烟稻轮作区烤烟正常与推迟采收条件下的适宜晚稻品种筛选

为了筛选出适应长沙烟稻轮作区不同烟叶采收期的晚稻品种,模拟烤烟正常采收与推迟采收2种条件,以15个晚稻品种为材料开展了大田品种比较试验。结果表明:(1)从全生育期角度,6月18日播种条件下,所有品种均适合作烟后晚稻种植,而6月28日播种条件下仅‘湘丰优103’、‘隆香优130’、‘深优9520’、‘湘丰优9号’、‘金优284’、‘丰源优299’、‘丰源优272’能够正常成熟。(2)从产量角度,6月18日播种条件下,‘两优527’、‘丰源优272’和‘隆香优130’产量可达8000 kg/hm^2左右,是烟稻轮作区烟叶正常采收条件下烟后晚稻品种的首选;6月28日播种条件下,‘丰源优272’、‘湘丰优103’、‘深优9520’和‘湘丰优9号’是较佳选择,产量可达7600 kg/hm^2以上。(3)相关分析表明,产量与每穗粒数呈显著正相关,与经济系数呈正相关,因此选择穗型较大、经济系数较高的晚稻品种易获得高产。结果对长沙烟区烟后晚稻品种选择具有一定指导作用。

湘潭地区不同稻田种植制度粮食生产效益比较

双季稻是湘潭地区稻田传统种植模式。为探索该地区稻田适宜粮食作物替代种植模式,在湘潭县易俗河镇比较了3种粮食作物种植制度(双季稻、早稻—秋玉米、春玉米—晚稻)的生产效益。结果表明:双季稻模式纯收入最高(16 347.7元/hm^2),其次是早稻—秋玉米(15 332.1元/hm^2),春玉米—晚稻模式总效益最低(14 260.8元/hm^2)。与双季稻模式相比,早稻—秋玉米模式经济效益下降不显著(降幅6.2%),人工投入少,且有水旱轮作的潜在优势,初步认为湘潭地区以早稻—秋玉米替代双季稻是可行的。

土壤耕作方式对双季稻镉积累分配特性的影响

为探讨镉污染稻田双季稻最优土壤耕作方式,于2015年~2017年,以陵两优211与威优46为材料,在湖南湘潭中度镉污染稻田开展定位试验,比较研究了双季免耕(G1)、双季翻耕(G2)、双季旋耕(G3)、早旋晚免(G4)、早翻晚免(G5)等5种土壤耕作方式下双季稻镉积累分配特性.结果表明:(1)晚稻根镉含量以成熟期最高,但早稻规律不明显.土壤耕作方式明显影响根镉含量,免耕处理最高,翻耕处理最低,(2)翻耕可降低早稻成熟期茎镉含量,但晚稻成熟期茎镉含量的处理间差异存在年际间差异,(3)早、晚稻叶镉含量随生育进程推进表现持续增长趋势,不同土壤耕作方式间叶镉含量差异显著,多年免耕可降低叶镉含量,而多年旋耕可提高叶镉含量,(4)水稻齐穗至成熟期穗镉含量一般呈持续增长趋势,其增幅以翻耕处理最大,免耕处理最小,(5)3年早稻地上部镉累积量均以G5处理最高,而晚稻地上部镉累积量2015年以G5处理最高,2016和2017年以G2处理最高,3年均以G1、G4、G5处理较低.可见,土壤耕作方式对双季稻镉积累分配有明显影响,翻耕促进水稻地上部镉积累,而免耕可降低水稻穗部镉含量和地上部镉累积量.

三种稻田粮食作物种植模式的土壤镉动态与镉移除效果比较

为明确不同种植模式(全年休闲、双季稻、双季玉米、双季高粱)对镉污染稻田土壤镉动态的影响,并比较各种植模式对土壤镉的移除效果,于2016年在湖南湘潭县中度镉污染稻田开展了大田试验.结果表明:各处理间土壤全镉含量差异不明显;与全年休耕处理相比,双季稻收获后土壤有效镉含量降低,而双季玉米与双季高粱处理有所提高,以双季高粱处理表现更明显.稻米镉含量明显超标,而玉米与高粱籽粒镉含量低于国家标准.作物全年镉累积量呈现双季高粱>双季水稻>双季玉米趋势.可见,双季高粱(头季+再生季)对土壤镉的活化与移除效果最好,且其籽粒镉含量低于国家标准,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.

早稻产量与各器官镉含量动态对少免耕的响应

【目的】筛选镉污染稻田适宜的土壤耕作方式。【方法】以早稻品种陵两优211为材料,在湖南省湘潭县镉污染稻田开展连续4 a的定点试验,比较翻耕、旋耕和免耕对早稻产量与各器官镉含量动态的影响。【结果】(1)土壤耕作方式对早稻产量及其构成因素影响显著,少免耕处理产量较翻耕处理均有所降低,主要由有效穗数和每穗总粒数减少所致;随年限延长,免耕处理的减产幅度逐渐减小,至第4年产量下降已不显著。(2)少免耕处理有利于镉在早稻根、茎鞘和叶的富集。(3)随年限延长,免耕处理早稻稻穗与稻米镉含量逐年下降。【结论】少免耕对早稻产量和镉含量有显著影响,镉污染稻田连续4 a以上免耕可以获得与翻耕产量相当、米镉含量更低的早稻谷。

土壤耕作方式对双季稻产量构成与穗镉积累的影响

为比较研究不同土壤耕作方式(翻耕、旋耕、免耕)对南方双季稻区水稻产量构成与稻穗镉积累分配特性的影响,探讨镉污染稻田双季稻最优土壤耕作方式,2015-2017年,以"陵两优211"与"威优46"为早、晚稻供试品种,在湖南省湘潭县易俗河镇中度镉污染稻田(全镉含量0.86 mg/kg)开展定位试验,比较研究了双季免耕、双季翻耕、双季旋耕、早旋晚免、早翻晚免5种土壤耕作方式下土壤有效镉含量、双季稻的产量构成与穗镉积累分配情况。结果表明:(1)双季稻产量以双季翻耕处理最高,早翻晚免处理次之,双季旋耕与早旋晚免处理再次之,双季免耕处理最低;翻耕处理产量最高的原因在于其有效穗数与每穗粒数较高。(2)齐穗期至成熟期,穗镉含量一般呈增长趋势;第1年早晚稻齐穗期穗镉含量以免耕处理最高,但免耕能明显降低水稻齐穗至成熟期穗镉含量的增长速率;早晚稻成熟期穗镉含量一般以翻耕处理较高,免耕与旋耕处理较低,免耕与旋耕处理有差异但在不同年份与季别间表现不尽相同。(3)成熟期稻穗各部位镉含量趋势表现为枝梗>谷壳>糙米;第1年糙米镉含量以免耕处理较高,但第2,3年呈现免耕处理低于翻耕与旋耕处理的趋势。(4)第1年早、晚稻穗镉累积量均以旋耕处理较低,但第2,3年均以免耕处理较低。(5)较其他处理而言,双季免耕明显提高了土壤有效镉含量,双季旋耕则降低了土壤有效镉含量。3年定位试验表明,土壤耕作方式对镉污染稻田土壤有效镉含量、双季稻产量构成与稻穗镉积累分配有明显影响,从保证双季稻产量、降低稻米镉含量与轻简省工的角度出发,早翻晚免是中度镉污染双季稻田的最优土壤耕作方式。

灌溉方式对土壤有效镉含量与双季稻产量形成及镉累积分配的影响

以‘陵两优211’和‘威优46’为材料,通过大田试验比较研究了全生育期5 cm淹水灌溉与间歇灌溉对土壤有效镉含量与水稻产量形成及镉累积分配的影响。结果表明:(1)灌溉方式显著影响水稻产量,早、晚稻均以淹水灌溉处理产量较高,其原因主要是淹水灌溉处理具有较高的有效穗数、株高、叶面积和干物质积累量;(2)灌溉方式对早、晚稻土壤有效镉含量影响一致,分蘖盛期处理间有效镉含量无显著差异,孕穗阶段以间歇灌溉处理显著较高,而灌浆阶段以淹水灌溉处理显著较高;(3)镉在水稻各器官中分布不均匀,各器官镉含量呈现根系>茎鞘>叶片>稻穗的趋势;(4)除成熟期根系外,间歇灌溉条件下早、晚稻生育中后期各器官镉含量均显著高于淹水灌溉处理;间歇灌溉使水稻籽粒镉含量明显增大,且晚稻增加更明显;(5)早、晚稻成熟期茎秆镉积累量与地上部镉积累总量均以间歇灌溉处理较高。可见,灌溉方式能影响土壤有效镉含量与早晚稻产量及籽粒镉含量,实行全生育期5 cm淹水灌溉能获得较高产量,且籽粒镉含量显著降低。

镉污染稻区油菜-中稻替代双季稻种植的可行性研究

为了探讨镉污染稻区油菜-中稻替代双季稻种植的可行性,在湖南省湘潭县中度镉污染稻田开展大田试验,研究了油菜-中稻与双季稻模式下的作物生育进程、产量、经济效益与镉含量。结果表明,双季稻、油菜-中稻均能在10月20日前成熟;双季稻早、晚稻产量分别为5233.7和6298.3kg/hm^(2),油菜和中稻产量分别为1875.5和7531.0kg/hm^(2),中稻产量较早、晚稻产量分别提高43.9%和19.6%;与双季稻模式相比,油菜-中稻模式成本降低13.5%,产值提高2.1%,纯收入提高42.6%,总纯收入与劳动力比值升高38.5%;早、中、晚稻根、茎、叶和籽粒等器官镉含量差异明显,均表现为晚稻>中稻>早稻的趋势;糙米镉含量在0.43~0.82mg/kg之间,油菜籽镉含量为0.11mg/kg。综合种植季节、产量、经济效益和籽粒镉含量来看,油菜-中稻模式可作为镉污染双季稻区替代双季稻的种植模式。

镉污染稻田玉米对水稻的季节性替代种植可行性研究

通过比较种植模式双季稻(RR),春玉米―晚稻(MR),早稻―秋玉米(RM)的生育期、产量、经济效益及农产品镉含量等,探讨湖南镉污染稻田玉米对水稻季节性替代种植的可行性。结果表明,从生育季节来看,3种模式的晚季作物均能在10月下旬成熟,均适合在湖南双季稻区应用。2015和2016年两季作物总产量分别以RR和MR模式较高,但差异均不显著。与RR模式相比,2015年MR和RM模式下的纯收入有所下降,但2016年明显提高,2年总收入表现为MR>RM>RR,且前2种模式的单个劳动力纯收入明显高于RR模式。RM与MR模式的水稻糙米镉含量较RR模式有降低趋势,2016年晚稻表现更明显,从0.823mg/kg降到了0.621mg/kg。水稻糙米镉含量在0.231~0.823mg/kg,玉米籽粒镉含量在0.036~0.081mg/kg。水稻镉积累量远高于玉米,晚稻镉积累量远高于早稻,3种模式2季作物地上部总镉积累量表现为RR>MR>RM,且差异显著。可见,从生育季节、产量、纯收入和籽粒镉含量等角度考虑,春玉米―晚稻与早稻―秋玉米种植模式替代双季稻模式是可行的,考虑到春玉米―晚稻种植模式地上部镉移除量较多,因此宜首选春玉米―晚稻模式。