紫云英轮作与退化山地红壤肥力恢复研究

研究了稳定耕作系统下的不同利用方式的高原山地红壤肥力变化特征。结果表明:紫云英冬季旱地轮作的B地与传统耕作利用的C、D地比较,0～20cm土壤体积质量降低0.22～0.33 g/cm3,自然含水量增加3.89～5.00%,>1mm团聚体增加3.22～5.52%,有机质增加27.68～30.47 g/kg,HA/FA比值提高1.24～1.41个计数单位,土壤速效N、P、K分别提高66.97～75.87 mg/kg、5.89～7.51mg/kg、67.12～84.54 mg/kg,并对调节土壤PH值、抑制红壤磷素养分退化的作用最为明显。此研究结果,为促进我国南方红壤区冬闲山地的开发利用及改良培肥,提供科学依据与方法途径。

长期稻-稻-紫云英轮作28年对水稻产量及田间杂草多样性影响

为探讨湘南红壤稻田多熟制的增产潜力,不断提高经济效益和土壤肥力,促进农业可持续发展,为生产示范、领导决策提供科学依据,从1982年开始,在湖南祁阳官山坪中国农业科学院红壤站的红壤稻田布置了长期稻-稻-紫云英轮作制度长期定位试验。试验设立4个处理,即:稻-稻-紫云英(豆科)、稻-稻-油菜(十字花科)、稻-稻-黑麦草(禾本科)、稻-稻-冬闲。28年研究结果表明:长期稻-稻-紫云英轮作能促进水稻增产;长期稻-稻-紫云英轮作能够明显的降低田间杂草密度,减少早稻期间田间杂草的种类,但对晚稻时期田间杂草种类的影响不明显。稻-稻-紫云英轮作是一种值得推广的种植模式。

长期稻-稻-紫云英轮作对水稻生长发育及产量的影响

为了探讨湘南红壤稻田多熟制的增产潜力,对红壤稻田的轮作制度布置了长期定位试验。研究结果表明:(1)长期稻-稻-紫云英轮作能够促使分蘖速度加快,增加水稻有效穗和粒数,早稻有效穗比稻-稻-冬闲(对照)增加83.1万/hm2,每穗粒数比稻-稻-冬闲增加29,晚稻有效穗比稻-稻-冬闲增加48.0万/hm2,每穗粒数比稻-稻-冬闲增加18。(2)长期稻-稻-紫云英轮作使水稻生育期延迟2～7d成熟,结实率比稻-稻-冬闲降低3.1%～5.1%;(3)长期稻-稻-紫云英轮作能够提高水稻产量尤其是生物产量,水稻稻谷总产比稻-稻-冬闲轮作增产54081.1kg/hm2,增幅26.4%;水稻稻谷平均产量比稻-稻-冬闲轮作增产1088.0kg/hm2。水稻稻草总产比稻-稻-冬闲轮作增产44109.1kg/hm2,增幅27.1%;水稻籽粒平均产量比稻-稻-冬闲轮作增产882.2kg/hm2。

稻蛙共作对水稻-紫云英轮作系统氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮素损失的主要途径之一,探究稻田生态种养模式对稻田土壤氨挥发产生的影响,可为该模式的生态环境效益评价提供理论依据。为评估稻蛙共作模式对水稻-紫云英轮作系统氨挥发的影响,通过开展田间小区试验,采用密闭式间歇抽气法采集氨气,对水稻-紫云英轮作系统的土壤氨挥发及其影响因素进行研究。试验共设置3个处理:空白对照(CK,不施肥,不放蛙)、常规水稻种植模式(CR,施化肥,不放蛙)、稻蛙共作模式(RF,施化肥,放蛙)。结果表明:稻蛙共作模式水稻季氨挥发累积量为47.02kg·hm^(-2),占当季施氮量12.9%;其后茬紫云英季的氨挥发累积量为16.27kg·hm^(-2);全年轮作系统的氨挥发累积量为63.29kg·hm^(-2),较常规水稻种植模式的氨挥发累积量降低15.3%。稻蛙共作模式全年水稻-紫云英轮作系统的氨挥发累积量占施氮量的比例为17.4%,显著低于常规水稻种植模式所占比例(20.5%)。水稻田面水的铵态氮浓度是影响水稻季氨挥发的主要因素,水稻田面水pH、水温、气温、风速等因素的影响次之,随温度上升,水稻田面水铵态氮浓度对氨挥发速率的影响逐渐增大。放蛙对水稻产量、水稻产量构成因素、氮肥利用效率及后茬作物紫云英产量的影响不显著。综上所述,稻蛙共作模式在水稻-紫云英轮作系统中具备一定的氨减排潜力,但该模式对稻田氨挥发影响的长期效应及其影响机理仍需进一步研究。

紫云英稻秆联合还田与氮肥减量对水稻产量及氨挥发的影响

为研究紫云英-水稻轮作体系中紫云英稻秆联合还田与氮肥减量配施对水稻产量和氨挥发的影响,连续两个轮作季(2019—2021年)在陕西汉中开展田间试验,试验设置4个处理:冬闲稻秆不还田+常规施氮处理,即对照处理(CK);冬作紫云英稻秆还田+常规施氮处理(GRN_(100));冬作紫云英稻秆还田+氮肥减量20%处理(GRN_(80));冬作紫云英稻秆还田+氮肥减量30%处理(GRN_(70))。采用通气式氨挥发收集装置监测水稻生育期间氨挥发特征。结果表明:与CK相比,紫云英稻秆联合还田各处理可提高“黄华占”籽粒产量,产量由高到低的顺序为GRN_(80)、GRN_(70)、GRN_(100),其中GRN_(80)和GRN_(70)处理相较于CK处理的年均增幅分别为7.66%和6.37%。冠层氨挥发主要发生在水稻施肥30 d以后,其中水稻抽穗期至成熟期挥发速率较大。土壤氨挥发主要发生在水稻施肥后16 d内,在施肥后第2天达到峰值,2020年和2021年分别为0.53 kg·hm^(-2)·d^(-1)和0.58 kg·hm^(-2)·d^(-1)。与CK相比,GRN_(80)处理显著降低水稻全生育期冠层氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度,二者分别下降58.73%和57.14%。紫云英稻秆联合还田较CK处理可显著降低水稻全生育期土壤氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度,其值由高到低依次顺序为GRN_(100)、GRN_(70)、GRN_(80)。就水稻全生育期氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度而言,紫云英稻秆联合还田较CK处理可显著降低2.88%~8.32%和5.26%~13.88%,其中GRN_(80)处理降幅最大。相关分析表明,田面水铵态氮浓度与各处理土壤氨挥发速率呈显著正相关,与GRN_(80)和GRN_(70)处理冠层氨挥发速率呈显著负相关。研究表明,紫云英和稻秆联合还田与氮肥减量20%或30%配施,可显著提高水稻产量,减少稻田氨挥发损失,是适宜汉中地区兼顾水稻高产和环境友好的栽培措施。

陕南稻区紫云英稻草联合还田配施减量氮肥协同提升水稻产量与稻米品质

【目的】研究紫云英稻草联合还田与氮肥减量配施对水稻群体质量、产量、氮素吸收和稻米品质的影响,以期为水稻减肥、增效和提质提供理论依据。【方法】田间试验于2019-2021年在陕西汉中进行,采用随机区组设计,设置4个处理:1)稻草不还田+常规施氮(GN100);2)紫云英稻草联合还田+常规施氮(GSN100);3)紫云英稻草联合还田+氮肥减量20%(GSN80);4)紫云英稻草联合还田+氮肥减量30%(GSN70)。水稻齐穗期和成熟期调查地上部生物量和籽粒产量,分析地上部含氮量和氮素累积量,测定籽粒外观品质、加工品质、蛋白质含量、直链淀粉含量和胶稠度。紫云英及紫云英+稻草氮素释放特征试验于2021年在水稻季进行,采用尼龙网袋填埋法,在埋设的第9、20、31、40、50、69、87、106、125、146天取样品测定腐解残体全氮含量。【结果】与GN100相比,紫云英稻草联合还田各处理显著促进水稻齐穗期至成熟期地上部生长,其中群体生长速率显著增加39.83%。与GN100相比,GSN100、GSN80、GSN70处理下稻谷两年平均增产3.08%、7.21%和3.92%。紫云英稻草联合还田处理提高水稻齐穗期和成熟期穗干物质量,促进水稻齐穗期后干物质向穗的转运。与GN100相比,GSN100、GSN80和GSN70处理下齐穗期后干物质对穗的贡献率两年平均增幅分别为1.93%、23.59%和14.43%。紫云英稻草联合处理提高了成熟期茎和穗氮素累积量,与GN100处理相比,GSN100、GSN80和GSN70处理成熟期茎和穗氮素累积量两年平均增幅分别为40.74%和23.20%,且均表现为GSN80最高。稻米品质随着紫云英稻草联合还田年限的增加而明显改善。与GN100相比,紫云英稻草联合还田处理显著降低稻米直链淀粉和蛋白质含量,并能提高胶稠度,其中,直链淀粉降幅为7.54%~17.10%,蛋白质含量降幅为4.28%~5.88%,胶稠度增幅为2.64%~12.51%,且GSN80和GSN70改善效果更佳。同时,GSN80和GSN70显著降低稻米垩白粒率和垩白度。尼龙网袋腐解试验结果显示,紫云英稻草联合还田显著提高水稻生育后期土壤氮素供应水平,在填埋后106~146d腐解期内氮素累积释放量较紫云英单一还田显著增加11.97%。【结论】紫云英-水稻轮作下紫云英稻草联合还田,可提高水稻生育后期土壤氮素供应,促进水稻齐穗期后干物质积累、氮素吸收和氮素转运,提高水稻产量,降低稻米蛋白质和直链淀粉含量,增加胶稠度,提高稻米外观品质、加工品质和食味品质,而减氮20%~30%条件下更有利于构建高产群体,实现水稻产量和稻米品质协同提高。紫云英稻草联合还田氮肥减量20%~30%适宜优质籼稻增产、减肥、提质。

稻鸭共生与牧草轮作生态农业模式的效果研究

为解决大面积稻鸭共生地区养鸭所带来的恶臭和水系污染问题,并探讨稻鸭共生和紫云英轮作对周围环境和水稻生长等的影响,试验设四个处理组,分别为:稻鸭共生组(T1)、稻鸭共生+紫云英轮作组(T2)、稻田种紫云英不养鸭组(T3)、稻田不养鸭不种紫云英的传统种稻对照组(CK)。结果表明:稻鸭共生和紫云英轮作能使水稻生长更良好,得到更高的水稻产量;稻鸭共生和紫云英轮作对稻鸭农业的农业用水水质污染改善有效果;稻鸭共生和紫云英轮作能改善土壤的理化性状,相比对照组提高土壤有机质含量达0.54 g/kg,并能提高土壤中速效养份的含量;稻鸭共生和紫云英轮作,能较好地起到杂草和虫害防治效果。

绿肥稻秆协同还田下氮肥减量的增产和培肥短期效应

稻田绿肥秸秆协同还田是稻田培肥地力的有效措施,本文基于2年田间试验研究了绿肥稻秆协同还田下氮肥减量对水稻产量、产量构成要素及土壤养分含量的影响。试验于2018—2020年在陕西省汉中市汉台区进行,设置5个处理:(1)冬闲+水稻秸秆不还田+不施肥(CK);(2)冬闲+水稻秸秆不还田+常规施氮(NPK);(3)冬种紫云英+水稻秸秆还田+常规施氮(GRN1);(4)冬种紫云英+水稻秸秆还田+减氮20%(GRN2);(5)冬种紫云英+水稻秸秆还田+减氮30%(GRN3)。结果表明:水稻产量方面,年际间差异较大,2019年度GRN1处理‘荃香优1521’产量最高为10,047 kg hm^(-2),显著高于NPK处理,增幅为6.7%;其次为GRN2和GRN3,但与NPK差异不显著;2020年度GRN2和GRN3处理‘黄华占’产量较NPK处理显著增加,增幅分别为6.6%和5.8%。绿肥稻秆协同还田处理均可以显著提高水稻产量,较CK和NPK增幅分别为67.9%~83.0%和2.8%~6.7%。土壤养分方面,紫云英稻秆协同还田提高了耕层0~20 cm土壤有机碳和速效磷,GRN2处理较NPK处理分别提高了6.8%~13.2%和9.9%~12.6%。相关分析表明,水稻株高、单株鲜重、根茬鲜重、每穗实粒数及千粒重与水稻产量呈显著正相关,与NPK相比,2年GRN2处理可以显著提高水稻有效穗13.0%~29.3%,每穗实粒数4.5%~14.3%;GRN2处理可以显著提高水稻株高10.4%,单株鲜重23.6%,根茬鲜重30.0%。紫云英-水稻轮作条件下,绿肥稻秆协同还田同时氮肥减量20%,提高了水稻产量性状及农艺性状,增强了土壤汇碳功能,增加了土壤养分,从而有利于维持水稻稳产高产,是适宜汉中地区的水稻绿色种植模式。