不同轮作模式对稻田土壤肥力和微生物群落结构的影响

为了探索不同水稻轮作模式对稻田土壤微生物群落结构的影响,以及与土壤养分供给的关系,本研究采用高通量测序技术对3种不同轮作模式下(水稻-小麦轮作、水稻-紫云英轮作、水稻-休耕)土壤细菌和真菌的群落结构变化进行分析,并进一步探讨了微生物群落结构与土壤养分含量之间的相互关系。结果表明:水稻-紫云英轮作模式能够明显改善稻田土壤的综合肥力,紫云英连续翻压还田后显著提高了土壤中总氮(TN)和有效氮(AN)的含量。土壤微生物群落结构方面,不同种植模式对细菌群落结构的影响大于真菌。水稻-紫云英轮作模式中优势菌群如酸杆菌门(Acidobacteriota)和子囊菌门(Ascomycota)等的富集有助于促进土壤生态系统的养分循环与生态健康。不同种植模式条件下土壤养分的变化如TN、AN、总钾(TK)及速效钾(AK)等可能是导致土壤细菌和真菌群落结构发生变化的主要驱动因素。稻田土壤中细菌群落结构对于土壤养分变化的敏感性要高于真菌。综合来看,水稻-紫云英轮作模式是更加适合水稻生态可持续栽培的种植模式,能够明显改善稻田土壤的综合肥力和土壤微生态环境。

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。

不同轮作模式下秸秆还田与氮肥配施对水稻茎蘖动态、群体质量及产量的影响

为研究不同轮作模式下秸秆还田与氮肥配施对水稻茎蘖动态、群体质量和产量的影响。于2021年在陕西省汉中市农业科学研究所韩塘试验基地进行田间小区试验。采用裂区试验设计,主处理为冬闲-水稻+秸秆还田+不施氮肥(WRSN0)、紫云英-水稻+紫云英稻草联合还田+施氮80%(GRSN80)、油菜-水稻+秸秆还田+常规施氮(RRSN100),副处理为水稻品种,包括‘川优6203’、‘宜香2115’、‘美香占2号’、‘黄华占’共4个。结果表明:3种轮作模式下水稻产量差异显著,4个水稻品种平均产量表现为RRSN100最高、GRSN80次之、WRSN0最低,与WRSN0相比,RRSN100和GRSN80分别增产95.68%和66.64%。GRSN80和RRSN100处理可以提高4个水稻品种的分蘖数、穗粒数、有效穗和干物质量。常规稻‘黄华占’和‘美香占2号’在GRSN80处理下产量较高,杂交稻‘川优6203’和‘宜香2115’在RRSN100处理下产量较高。紫云英-水稻和油菜-水稻轮作制下秸秆还田与适量氮肥配施有利于促进水稻生长,提高产量,紫云英-水稻轮作紫云英稻草联合还田与减氮20%配施适宜种植常规稻,而油菜-水稻轮作油菜水稻秸秆还田与常规氮肥配施适宜种植杂交稻。

太湖地区不同轮作方式对稻田氨挥发和水稻产量的影响

通过田间试验,研究太湖地区不同轮作方式下稻季氨挥发损失规律及水稻产量特征。结果表明,稻季施肥后田面水的NH+4-N浓度是影响氨挥发的重要因素,两者呈极显著正相关关系。稻季施氮量为240kg/hm2时,紫云英-水稻、小麦-水稻和休闲-水稻轮作下稻季通过氨挥发损失的N分别为18.0,18.2,27.7kg/hm2,占施N量的7.5%,7.6%,11.5%,基肥和分蘖肥施肥量仅占稻季施肥总量的60%,但其氨挥发量之和分别占稻季氨挥发总量的76.7%,69.2%,78.0%,穗肥持续时间最短且损失最小;紫云英还田下稻季氨挥发损失量随着施N量的增加而增加,但不同施氮量下氨挥发损失率没有显著性差异。综合生产效益、经济效益和环境效益,推荐紫云英还田配施氮肥180kg/hm2,此时既能保证水稻获得高产,同时与施氮240kg/hm2和施氮300kg/hm2相比能减少氮肥用量25%,40%,并能显著减少稻季施氮的氨挥发损失达29.1%,40.4%,降低氮素农田施用所带来的环境风险,从而提高氮素利用率,是一种值得当地广泛提倡和推广的耕作制度。

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。

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。

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。

甜玉米—杂交稻—紫云英生态高产高效栽培技术

为提高种粮经济效益、提升耕地地力水平,采用水旱轮作、冬种紫云英的生态栽培模式,达到粮食产量高、品质好,生态效益好,农业增效农民增收。介绍了明溪县甜玉米-杂交稻-紫云英的生态高产高效栽培模式及技术。

太湖地区不同轮作模式对稻田温室气体(CH_4和N_2O)排放的影响

通过田间试验,研究了太湖地区不同轮作模式下稻季温室气体排放规律.结果表明:水稻生长季CH_4排放呈先升高后降低趋势,CH_4排放主要集中在水稻生育前期,烤田后至水稻收获期间CH_4排放量较低;N_2O的排放主要集中在3次施肥及烤田期.稻季排放的CH_4对全球增温潜势(GWP)的贡献远高于N_2O,各处理所占比例为94.7%-99.6%,是温室气体减排的主要对象.不同轮作模式下,稻季CH_4排放总量及其GWP存在显著差异,表现为小麦-水稻>紫云英-水稻>休闲-水稻轮作;稻季N_2O排放总量及其GWP没有显著性差异.与不施肥处理相比,紫云英-水稻轮作模式下施加氮肥显著降低了CH_4排放量和GWP,但不同氮肥用量下的CH_4排放量和GWP没有显著性差异,而紫云英还田稻季施氮240 kg·hm^(-2)下的水稻产量却最高.综合经济效益和环境效益,紫云英还田稻季施氮240 kg·hm^(-2)下的增产减排综合效果更好,是值得当地推广的耕作制度.