长江中下游水稻生产现状调查分析与展望——以湖北省为例

2013年采用调查问卷的方式,对湖北省46个县(市)的187个农户水稻种植情况进行了调查。通过对水稻种植、施肥及机械化生产现状分析,揭示了农村劳动力短缺、水稻种植面积不断减少、传统的种植方式费时费工、施肥方式粗放、养分施用不平衡等目前我国水稻生产中存在的主要问题;提出了轻简化、机械一体化、施肥方式合理化等对策;总结了现阶段农户种植水稻积极性降低及机械化种植水平低的原因,提出了劳动力短缺形势下,实现播种(插秧)-施肥机械一体化作业的优势及发展趋势;最后展望了提高我国水稻种植机械化程度的发展策略。

基于GIS的长江中游油菜种植区土壤养分及pH状况

为了掌握长江中游油菜种植区土壤养分状况,在湖北、湖南、江西三个省份调查和取样分析5 463份土壤数据的6个指标(土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效硼和pH),基于Arc GIS平台,采用Kriging插值法分析4个不同油菜种植区域(二熟制山地区、二熟制平原区、三熟制山地区、三熟制平原区)的土壤养分状况。结果表明,长江中游油菜种植区土壤有机质、全氮和有效磷均处于适宜/丰富的含量水平,基本没有5级和6级水平的有机质、全氮、有效磷分布。从不同区域来看,以上3个养分指标总体均表现为三熟制地区养分含量高于二熟制地区。长江中游仍有1.82×10~5 hm^2区域土壤速效钾处于缺乏的水平(30~50 mg kg^(-1))。土壤有效硼含量仍有待提高,尤其是在三熟制地区,土壤有效硼缺乏(5级和6级)的比例仍高达13.6%~20.4%。土壤pH多集中在6.0左右,但是三熟制地区仍然有较高比例(约35.7%)的土壤pH处于4.5~5.5。综上所述,长江中游不同种植区域土壤养分性状存在差异,尤其是三熟制地区仍有相当比例需要提高土壤有效硼和改良酸性土壤。

长江中游农田土壤微量养分空间分布特征

为了更好地掌握长江中游土壤肥力状况,运用地统计学和Arc GIS技术相结合的方法,对湖北、湖南、江西三省41 943个土壤样品的微量养分(铁Fe、锰Mn、铜Cu、锌Zn、硼B)含量的分布特征和空间变异进行研究。结果表明,长江中游土壤有效态Fe、Mn、Cu、Zn、B的平均含量分别为88.0、27.2、3.05、1.71、0.41 mg kg-1。空间分布特征表现为Fe、Mn均以江汉平原区较低,Zn以湖南省较低,Cu、B空间分布较为不均;与第二次土壤普查结果相比,土壤微量养分含量均有所提高,其中Fe、Mn、Cu含量为缺乏或严重缺乏的面积比例分别降至0.1%、2.2%和0.1%,而Zn和B分别为30.8%和17.7%。不同的土地利用类型、土壤类型和成土母质对土壤微量养分均有不同程度的影响。随着微量养分在农业生产中的贡献越来越突出,亟须根据土壤微量养分的分布特征进行分区管理。

不同年限有机种植与常规种植农业资源综合利用效率对比——以湖北省水稻种植为例

为了深入分析有机农业在资源利用方面相比于常规农业的优势及特点,本研究在综合分析已有评价指标体系的基础上,结合水稻种植的农业生产过程分析和有机农业特点,建立了适用于有机、常规水稻种植的农业资源利用效率评价指标体系,并以湖北省水稻种植为例,开展了不同年限有机种植与常规种植农业资源利用的评价调查。指标体系以气候资源、水资源、土地资源、生物资源、人工投入和资源可持续性作为评价要素,共包含18个评价指标。评价结果显示,有机种植由于较低的生物产量导致其在气候资源和土地资源上的得分普遍低于常规种植。但在水资源、生物资源、人工投入和资源可持续性评价要素上,有机种植得分明显高于常规种植。总体来看,小于3 a的有机水稻种植样本资源利用评价得分为0.867,与常规种植得分相当（0.857）;但随着有机种植年限的增加,其评价得分逐渐提高（3~6 a有机种植样本评价得分为0.927）,当有机种植〉6 a时评价得分为0.976,比常规种植得分提高14%。研究表明,有机农业在资源利用效率方面优于常规农业,但这种差异在有机种植前期并不明显,随着种植年限的不断延长有机模式在资源利用方面的优势逐步显现。

不同农业利用条件对黄土胶结物质组成与团聚特征的影响

以陕西安塞自然植被土壤和农田土壤(包括施有机肥、施无机肥、不施肥对照)为研究对象,通过分析各粒级团粒中有机质和碳酸钙的分布特征及去除胶结物质前后的粒度组成,探讨不同农业利用条件对黄土团聚特征的影响。结果表明:不同利用方式下的土壤均以粒径>0.05 mm(45%~65%)和粒径0.002~0.05 mm(30%~45%)的团粒为主;相对于自然土壤,农业活动对粗粒级团粒中碳酸钙的溶解再沉淀过程具有促进作用,增加粒径<0.002mm次生碳酸钙含量;不施肥和施用无机肥显著降低粒径<0.002 mm团粒的有机质含量,而施用有机肥显著增加粒径>0.05mm和粒径<0.002mm团粒的有机质含量,有利于大团聚体(250~1 000μm)的形成;逐步去除胶结物质过程中,不同利用方式的土壤团粒逐渐破碎,粒度分布曲线和累计曲线均向左不同程度推移。不同利用方式的土壤中碳酸钙和有机质均对土壤颗粒产生胶结作用,且施用有机肥的土壤中碳酸盐和有机质的胶结团聚作用最强。

香根草和紫花苜蓿水培根系分泌物缓解黏质红壤机械阻力模拟研究

南方黏质红壤土壤机械阻力高,本文采用两种植物根系分泌物处理土壤,分析其对两种压实情况下的土壤机械阻力(SPR)影响。通过水培法提取须根系植物香根草和主根系紫花苜蓿根系分泌物,分析其组成特征、并冷冻干燥获取分泌物干物质。分泌物干物质按照4种施加水平处理土壤,之后对平衡后的重塑环刀土壤实施两种压实处理,并分析土壤SPR、含水量(SWC)、团聚体和容重。结果表明:紫花苜蓿根系分泌物中芳香基碳类、烷氧基碳类和羰基碳类相对含量(3.23%、6.83%、55.09%)较香根草高(1.64%、4.12%、45.78%),而疏水物质/亲水物质则呈现相反趋势。SPR随分泌物施加水平升高而降低,但只有施加水平≥0.2 mg·g^(-1)时引起土壤SPR显著降低,且紫花苜蓿降低SPR幅度较香根草明显。相关性和回归分析证明根系分泌物中较低的疏水性物质/亲水性物质比和较高的烷氧基碳类相对含量,通过增加SWC和团聚体平均质量直径降低土壤SPR。综上所述,主根系植物根系分泌物对黏质红壤SPR的缓解效果优于须根系植物。

秸秆-钢渣混合填料对低C/N比污水脱氮研究

为探讨作物秸秆和钢渣对低C/N比污水脱氮的影响,本研究分别以空白(CK)、小麦秸秆(W组)、水稻秸秆(R组)、小麦秸秆+钢渣(WF组)、水稻秸秆+钢渣(RF组)、钢渣(F)为填料,在厌氧循环系统中对C/N比为0.23~0.93的污水进行处理,探究6种不同的填料-系统对NO3-N的去除效果。结果表明:W组、R组、WF组和RF组的NO_(3)^(-)-N去除率分别为94.99%、86.70%、98.75%和94.70%;相比于WF组和RF组填料系统,纯秸秆填料系统(W组和R组)对污水中NO_(3)^(-)-N的去除速度更快,但在处理过程中的可溶性有机碳(DOC)浓度更高;WF组和RF组钢渣中含铁化合物的释放及转化会消耗有机质,因此其DOC浓度保持在较低水平,避免了因DOC浓度过高而引起的二次污染问题。综合考虑,小麦秸秆+钢渣混合填料在脱氮过程中能够在保持高效脱氮的同时避免出水二次污染问题,更适用于低C/N比污水的脱氮。

耕地撂荒对土壤结构及有机碳的影响

目前我国耕地撂荒现象严重,为了探究耕地撂荒前后土壤质量的变化,选用耕地和撂荒地的表层(0~15 cm)和表下层(15~30 cm)土壤为研究对象,利用湿筛法和土壤有机碳分组法,从土壤的团聚体稳定性和有机碳特性2方面来研究土壤质量的变化。结果表明:1)在表层土壤中,撂荒地土壤中>0.25 mm水稳性大团聚体含量(WAS)显著高于耕地土壤(P<0.05),而在表下层土壤中团聚体稳定性差异较小;2)土壤有机碳(SOC)的含量与团聚体稳定性呈正相关关系,变化规律一致;3)SOC的分组研究发现,SOC主要储存于大团聚体中(>60%),且主要以不溶性胡敏素(HMr)的形式储存(>60%);4)撂荒地土壤中稳定性较高的胡敏素(HM)的比例(67%和69%)较低,而稳定性较差的大团聚体中SOC的比例(76%和65%)较高。由此可知,撂荒地土壤中SOC的含量虽高,但稳定性较差,为避免撂荒地再次利用时土壤有机碳的减少和土壤结构的恶化,在后续研究中需确定撂荒地土壤有机碳恢复至稳定状态的时间。

降雨侵蚀过程中红壤坡耕地地表微地貌演变特征

以第四纪红黏土母质红壤和泥质页岩母质红壤等典型南方红壤为例,选取典型红壤坡耕地的野外原位试验小区,控制土表相同初始条件,分别在两种雨强下进行连续三场降雨,同时采用毫米级高精度激光扫描和计算机数字图像处理相结合的方法,研究了在降雨侵蚀过程中红壤坡耕地地表微地貌的演变特征,探讨了地表糙度、洼地蓄积量相关规律。结果表明:(1)连续降雨的进行,雨滴打击和径流搬运的联合作用导致地表糙度降低。第一场降雨带来糙度的迅速下降,第二、三场降雨对糙度的影响较小。在2mm/min雨强下,第二、三场降雨过程中,3种红壤糙度都有不同程度的少量提高,结皮倾向于降低糙度,细沟倾向于提高糙度,地表糙度的变化取决于两者之间的平衡。糙度下降幅度表现为坡上部>坡中部>坡下部、团聚体水稳性低的土壤>团聚体水稳性高的土壤;(2)洼地蓄积量在连续降雨过程中总体呈下降趋势。在1mm/min雨强下,红壤团聚体和结皮越稳定,洼地蓄积量下降幅度越小。在2mm/min雨强下,雨强是影响洼地蓄积量变化的主导因素,不同红壤的差异不明显;(3)洼地蓄积量与地表糙度之间呈线性关系,所有处理的R2均达到了0.9以上。1mm/min雨强下洼地蓄积量对地表糙度的敏感性比2mm/min雨强大。对南方红壤区坡耕地坡面水蚀过程地表微地貌研究、红壤区坡耕地水土流失防治与水土保持规划设计具有一定的借鉴意义。

降雨侵蚀过程中红壤坡耕地地表汇流网络特征

为研究降雨侵蚀过程中南方红壤区坡耕地地表汇流网络特征,应用亚毫米级高精度激光扫描和计算机数字图像处理相结合的方法在野外原位研究了南方几个典型母质发育的红壤模拟降雨条件下坡面汇流网络特征变化过程。结果表明:(1)在降雨侵蚀过程中,汇流密度和径流频度整体呈增加趋势,尤其是在第一场降雨过程中最为明显;(2)在第二、三场降雨侵蚀过程中的变化趋势因土壤性质和雨强的不同而出现差异;(3)在坡面侵蚀研究中,分形维数Ds可以较好的区别降雨前后整体汇流网络特征的变化。研究结果对南方红壤区坡耕地降雨侵蚀过程模拟与预测模型的研究、水土流失防治与水土保持规划设计具有一定的参考价值和借鉴意义。

丹江口库区坡耕地玉米间作模式经济与环境效益分析

2013—2015年连续3年采用田间小区试验,研究了自然降雨条件下玉米(Zea mays L.)单作、玉米间作白芷(Angelica dahurica)、玉米间作甘薯[Dioscorea esculenta(Lour.)Burkill]对丹江口库区坡耕地地表氮、磷养分流失的影响,并进行了经济效益分析。结果表明,玉米间作模式对坡耕地地表氮、磷有显著的阻控作用,并可有效降低水土流失。与玉米单作相比,玉米间作白芷和玉米间作甘薯的径流总氮年均流失量分别减少了32.09%和20.37%,径流总磷年均流失量分别减少了32.08%和18.40%,泥沙流失量分别减少了9.18%和11.05%。玉米间作白芷经济效益最高,其次是玉米间作甘薯,分别是玉米单作的4.24和2.73倍。从农田氮、磷面源污染控制和经济效益综合分析,玉米间作白芷模式是丹江口库区较合理的生态种植模式,可进一步推广应用。

长江流域油-稻与麦-稻轮作体系周年养分收支差异

【目的】评估1990—2017年长江流域不同轮作体系周年养分收支平衡,比较油-稻与麦-稻轮作体系养分收支差异,为提高周年养分利用效率、优化水旱轮作区域养分资源的合理分配提供依据。【方法】收集了长江流域[四川、重庆、贵州、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江和上海等省(市)] 513个试验的油-稻与麦-稻轮作体系各季作物施肥量、生物量(含秸秆和根茬及落叶归还)、养分含量、积累量,分析了油-稻与麦-稻轮作体系周年氮、磷、钾养分收支平衡,比较和评估了两种轮作体系氮的损失量(包含NH3挥发、N2O排放以及氮的径流和淋溶)。【结果】油-稻轮作周年平均化肥投入量为N 378.5 kg/hm^2、P_2O_5 169.9 kg/hm^2和K_2O 225.7kg/hm^2,麦-稻轮作为N 394.4 kg/hm^2、P_2O_5 172.5 kg/hm^2和K_2O 210.8 kg/hm^2,两种轮作方式施肥量未表现出明显差异。油-稻轮作还田生物量(18984 kg/hm^2)高于麦-稻轮作(18123 kg/hm^2)。油-稻轮作周年养分归还量为N142.5 kg/hm^2、P_2O_5 46.4 kg/hm^2和K_2O 441.3 kg/hm^2,较麦-稻轮作分别高出9.7%、6.7%和27.4%。落叶是油菜季养分归还量的重要部分,其带入的氮、磷、钾养分分别占到油菜还田养分总量的29.3%、18.5%和16.3%,使得油菜季养分输入量明显高于小麦季;而小麦由于群体生物量大,两种轮作模式水稻季的养分输入以麦-稻轮作优势明显(钾素除外)。麦-稻轮作周年地上部养分带走量为N 333.9 kg/hm^2、P_2O_5 125.8 kg/hm^2和K_2O 379.3kg/hm^2,分别较油-稻轮作高出14.6%、2.1%和-13.4%。油-稻与麦-稻轮作周年氮损失量分别为N 96.7和88.8kg/hm^2,占周年施氮量的22.5%～25.5%。油菜季氮损失量平均N 34.5 kg/hm^2,略高于小麦季的N 29.8 kg/hm^2。水稻季氮损失量明显高于旱季作物,两种轮作体系相差较小(N 59.0～62.2 kg/hm^2)。不同氮损失途径中,NH3挥发损失的氮所占比例最大,占各季施氮量的7.2%～18.4%;其次是氮的淋溶和径流损失,约为6.7%～12.7%;N2O排放所占比例最小(1.1%～2.1%)。秸秆不还田时,油-稻轮作体系氮素盈余N 37.3 kg/hm^2,麦-稻体系持平或略有亏缺(N-6.0 kg/hm^2),两种轮作体系P_2O_5盈余53.3～58.4 kg/hm^2、K_2O亏缺138.3～145.0 kg/hm^2。秸秆还田后,油-稻轮作体系周年养分收支平衡量为N 133.0 kg/hm^2、P_2O_5 93.1 kg/hm^2和K_2O 229.0 kg/hm^2,分别较麦-稻轮作高出30.9%、3.2%和28.7%。【结论】水旱轮作体系在秸秆不还田时,油-稻体系氮盈余,麦-稻体系氮持平或略有亏缺,两个体系磷均有盈余而钾素处于亏缺状态。秸秆还田时,两种轮作体系氮、磷、钾均表现为盈余,说明秸秆还田能够增加养分输入,维持土壤养分的平衡。由于油菜落叶归还大量氮素,油-稻轮作较麦-稻轮作体系氮素盈余量高,因此,油-稻轮作可考虑降低氮肥的施用。

长江流域农民习惯施肥与推荐施肥的冬油菜产量与养分效率差异分析-基于大样本田间试验

【目的】合理施肥是保证和维持油菜产量的关键。面对目前集约化的种植管理模式,肥料的粗放管理和施用势必造成养分效率的下降,从而影响油菜产量。本研究通过比较长江流域冬油菜种植区域农民习惯施肥与推荐施肥的产量和养分利用效率差异,为冬油菜肥料合理施用、提高肥料利用效率提供策略。【方法】选取2005—2016年长江流域(包括四川、贵州、湖北、湖南、安徽、江苏和浙江7个省份)的535个油菜田间试验,分析不施肥(CK)、农民习惯施肥(FP)和推荐施肥(RF)处理间以及长江流域各区域间的油菜产量和产量分布特征,比较不同施肥处理的增产效果,以及氮、磷、钾肥料用量和偏生产力的差异,计算RF处理与FP处理间施肥量的差值,评估长江流域氮、磷、钾肥的减施潜力。【结果】长江流域CK处理冬油菜产量主要分布在500—1 500 kg·hm^(-2),FP处理主要分布在1 500—3 000 kg·hm^(-2),RF处理最高,集中在2 000—3 000 kg·hm^(-2),土壤基础地力对RF处理油菜产量的贡献率为45.1%—49.7%;3个不同处理在区域间油菜的平均产量均表现为长江下游>中游>上游。长江上、中、下游FP处理油菜产量均值分别为2 033、2 182和2 542 kg·hm^(-2),RF处理油菜产量较FP分别增产16.7%、16.5%和13.9%,增产点比例达77.5%—94.9%。随着地力水平的提升,各个处理油菜增产率均表现出逐渐下降的趋势,RF处理在不同地力水平下亦呈现出明显的优势。比较RF与FP处理施肥量发现,长江流域FP处理施肥量均值为162.5—239.5 kg N·hm^(-2)、58.6—82.0 kg P_2O_5·hm^(-2)和45.5—60.8 kg K_2O·hm^(-2),而RF处理施肥量均值则为162.2—233.6 kg N·hm^(-2)、67.2—94.1 kg P_2O_5·hm^(-2)和73.6—108.5 kg K_2O·hm^(-2),两种施肥处理氮肥用量未表现出显著的差异,FP处理磷、钾肥用量偏低。与RF处理相比,PF处理氮肥可减施的点位比例最大,长江流域45.6%的点位能够减氮,25.6%的点位可以减磷,钾肥减施点位的比例仅为13.2%。同时,需要增施氮、磷、钾肥的比例分别为37.8%、60.0%和75.9%。区域间肥料用量以长江下游适宜点位比例最大,氮、磷、钾肥适宜用量的点位比例分别为25.0%、22.8%和17.1%。长江流域FP处理的氮、磷、钾肥偏生产力均值分别为11.1—14.2、28.6—45.8和38.3—47.6 kg·kg^(-1)。RF在FP处理的基础上提高了氮肥偏生产力12.9%—15.9%,但与其他发达国家相比仍处于较低水平;而RF处理的磷、钾偏生产力与FP相比有所下降,平均降低幅度分别为6.9%和19.6%,也表明目前推荐的施肥量仍然存在减肥的空间。【结论】与农民习惯施肥相比,推荐施肥显著增加了油菜产量,且农民习惯的肥料用量存在较大的调整空间。

硒对农业植物病害防控的研究进展

硒是植物的有益元素之一,有助于促进植物生长、增强植物抗逆能力。总结了国内外关于硒提高植物抗逆能力的生物学基础研究,重点综述了硒在农业植物病害防控领域的研究进展,以期为深入开展硒在农业生态安全领域的研究与应用提供理论和实践依据。

降雨驱动下红壤团聚体的溅蚀特征及周转过程

[目的]研究降雨驱动作用下土壤团聚体受雨滴打击发生破碎和形成的过程,丰富土壤侵蚀研究机理。[方法]基于稀土元素示踪法,对各粒径土壤团聚体同时进行标记。在90 mm/h降雨溅蚀条件下,通过各粒径土壤团聚体(2~5 mm,0.25~2 mm,0.053~0.25 mm,<0.053 mm)在不同降雨特征参数(降雨历时、雨滴大小)下的质量变化和稀土元素含量变化,定量分析了团聚体间的周转路径和溅蚀颗粒特征。[结果]降雨驱动作用下,溅蚀量和溅蚀率会随着降雨动能的增加而变大,溅蚀颗粒主要分布于0.25~2 mm粒径范围内;除>2 mm的颗粒为大团聚体直接飞溅产生,<0.25 mm粒级溅蚀颗粒均主要源于大粒级团聚体破碎形成,最高可达到73.83%,其次为该粒级直接被击飞形成,同时会有小粒级颗粒吸附黏结形成;在残余团聚体的动态周转过程中,主要是相邻级别的团聚体间形成和破碎过程占比较高,其中大团聚体破碎产生小团聚体和粉黏粒团聚形成小团聚体分别对原粒级团聚体的破碎和形成方向的贡献率较高,分别达到24.06%~42.15%和36.83%~70.76%,且随着降雨时间的变化,大团聚体首先破碎成小团聚体,再逐级破碎成更小粒级的团聚体,未参与动态周转的团聚体比例会逐渐下降。[结论]降雨溅蚀不断驱动土壤团聚体的周转过程,并对溅蚀特征产生较大影响,未来应引入土壤营养物质迁移研究,完善土壤侵蚀过程定量模型。

三峡库区2种土地利用方式下土壤盐基离子及碳氮含量对氮添加的响应

为探究三峡库区2种土地利用方式下土壤交换性盐基离子及土壤碳氮含量对氮添加的响应,以湖北省秭归县的林地和果园土壤为研究对象,进行室内土柱淋溶模拟试验,研究4种不同氮添加量(0,50,120,200 kg/(hm^(2)·a))下,土壤中交换性Ca^(2+)、Mg^(2+)、Na^(+)、K^(+)以及NO_(3)^(-)-N、DOC的变化。结果表明:随着氮添加量的增加,林地土壤中的交换性盐基离子淋失量显著增加(p<0.05),而果园土壤中的交换性盐基离子淋失量无显著变化,且林地土壤中交换性盐基离子淋失总量与各盐基离子淋失量均高于果园土壤;经N1、N2、N3处理后,与对照组(N0)相比,林地土壤中的交换性盐基离子淋失总量分别增加1.78%,4.45%,8.49%,且NO_(3)^(-)-N淋失量分别增加89.21%,77.73%,157.25%,说明氮添加通过加剧土壤中NO_(3)^(-)-N的淋失带走土壤中交换性阳离子;林地土壤DOC累计淋失量经N2、N3处理分别降低1.15%,9.53%,果园土壤DOC累计淋失量经N1、N2、N3处理分别降低15.55%,5.88%,17.16%;氮添加下,与人为干扰的果园土壤相比,相对自然状态下的林地土壤中交换性盐基离子淋失量对氮添加的响应更敏感。研究表明氮添加量的增加提高林地土壤交换性盐基离子与NO_(3)^(-)-N的淋失量,减少林地与果园土壤DOC的淋失量。

丹江口水库土壤和水体溶解性有机质的分子结构特征分析

采用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)分析了丹江口水库土壤和水体溶解性有机质(DOM)的分子结构特征,得到土壤和水体DOM的化合物类型分布、等效双键数及碳数分布特征。结果表明:该区土壤DOM由CHO、CHOS_(1)、CHON_(1)、CHON_(2)、CHON_(3)和CHON_(1)S_(1)6类化合物组成,其中以CHO类为主,该类化合物的主要组分为木质素;DOM分子的芳香性结构主要与CHO和CHON_(1)类化合物有关;低氧原子数和高氧原子数的特征分子均含有芳香结构。该区水体DOM的化合物组成与土壤相似,但不同种类化合物的占比在两者之间表现不同;芳香类化合物的组成与土壤相似,主要也与CHO和CHON_(1)类物质有关;低氧原子数的特征分子大多为支链结构,从O_(4)分子开始含有较多的羧基和芳香结构。该研究为深入理解不同生态系统DOM的分子结构特征提供了一定的理论依据。

稻田不同供钾能力条件下秸秆还田替代钾肥效果

【目的】研究稻田不同土壤供钾能力条件下,秸秆还田配施钾肥对水稻产量、地上部钾素累积量以及钾肥利用率的影响,为秸秆还田水稻钾肥合理施用提供科学依据。【方法】2011—2012年在鄂中、江汉平原和鄂东地区的10个县(市)选择不同供钾水平田块布置水稻试验。根据湖北省第二次土壤普查制定的速效钾分级标准,本文将土壤速效钾含量>150 mg·kg-1的试验点如钟祥和宜城归为高钾供应能力土壤(1级水平),简称为高钾土壤,标记为High-K;土壤速效钾含量100—150 mg·kg-1的试验点如团风、仙桃、洪湖和枝江归为中钾供应能力土壤(2级水平),简称为中钾土壤,标记为Middle-K;土壤速效钾含量<100 mg·kg-1的试验点如麻城、广水、鄂州和蕲春归为低钾土壤,标记为Low-K。试验共设6个处理,分别为:(1)CK(-K);(2)+K;(3)+S;(4)S+1/3K;(5)S+2/3K;(6)S+K,其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,以此来考查当前推荐钾肥用量(K2O 75 kg·hm-2)对水稻的增产效果以及轮作模式下麦秆或油菜秸秆还田钾素对钾肥的替代作用。【结果】结果显示CK处理(-K),高钾、中钾和低钾土壤的稻谷产量分别为8 372、8 710和7 767 kg·hm-2,施钾和秸秆还田均可以不同程度地增加水稻产量和地上部钾素累积量。与CK相比,高钾、中钾和低钾土壤均以秸秆还田配施钾肥处理的增产效果最显著,增产量分别为633、1 098和814 kg·hm-2,增幅分别为7.7%、12.6%和12.5%;地上部钾素累积吸收增量分别为40.2、56.5和49.3 kg·hm-2,增幅分别为15.9%、21.3%和36.8%。在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田会造成高钾土壤的钾肥吸收利用率下降,但可明显提高中钾和低钾土壤的钾肥吸收利用率;同时秸秆还田也会显著降低高钾土壤的钾肥农学利用率,但对中钾和低钾土壤的钾肥农学利用率没有明显影响。同钾肥利用率相比,钾素利用率均有所降低,但中钾土壤和低钾土壤的钾素利用率要显著高于高钾土壤的钾素利用率。通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、地上部钾素累积增幅的相关性分析得出高钾土壤和中钾土壤的推荐钾肥用量偏高。根据线性加平台肥效模型拟合得出,在秸秆还田条件下,高钾土壤田块(速效钾含量>150 mg·kg-1)适宜钾肥用量平均为38.2kg·hm-2,比推荐用量减少49.1%;中钾土壤田块(速效钾含量100—150 mg·kg-1)适宜钾肥用量平均为60.0 kg·hm-2,比推荐用量减少20.0%;而低钾土壤田块(速效钾含量<100 mg·kg-1),增产效果显著,推荐钾肥用量不足。【结论】因此,短期秸秆还田条件下,高钾和中钾土壤田块,秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用;而低钾供应田块推荐用量略显不足,增施钾肥仍有较大的增产空间。

不同基础地力土壤优化施肥对水稻产量和氮肥利用率的影响

【目的】研究江汉平原地区不同基础地力土壤和优化施肥对水稻产量和氮肥利用率的影响。【方法】以江汉平原水稻主推品种丰两优香一号为试验材料,通过3年田间小区试验,考察分析土壤基础地力不同的稻田优化施肥、农民习惯施肥和不施肥处理的产量、氮肥贡献率、土壤氮素依存率和氮肥利用率等的差异。【结果】土壤基础地力不同的稻田均是优化施肥处理的产量最高,与农民习惯施肥处理比较,高地力和低地力稻田优化施肥处理的产量分别平均提高6.9%和5.0%;与不施肥处理比较,产量分别平均提高17.3%和30.3%。与农民习惯施肥处理比较,优化施肥处理的氮肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力均大幅度提高。高地力稻田土壤氮素依存率高、氮肥贡献率小、施肥增产的潜力小;低地力稻田土壤氮素依存率低、氮肥贡献率大、施肥增产的潜力大。【结论】优化施肥可以降低水稻产量对土壤基础地力的依赖,提高氮肥利用率。

不同水旱轮作体系秸秆还田与氮肥运筹对作物产量及养分吸收利用的影响

【目的】通过研究不同水旱轮作方式下秸秆还田与氮肥运筹对作物产量、氮素吸收及氮肥偏生产力的影响,以期为秸秆还田条件下氮肥的合理施用提供理论依据。【方法】2013—2014年在湖北省孝南、松滋、应城等14个县(市、区)开展水稻-油菜和水稻-小麦2种轮作条件下秸秆还田与氮肥运筹田间试验。试验共设置5个处理,分别为氮肥习惯3次施用、氮肥习惯3次施用配合秸秆还田、高量氮肥3次施用配合秸秆还田、氮肥2次施用(后肥前移)、氮肥2次施用(后肥前移)配合秸秆还田。分析秸秆还田条件下不同氮肥运筹对水稻、油菜及小麦产量、生物量、氮素吸收量及氮肥偏生产力的影响。【结果】对比秸秆还田下的2种轮作模式,增施氮肥对稻油轮作系统作物产量、地上部生物量及氮素吸收量无显著影响,而其对稻麦轮作系统的各指标均有显著提高的作用。稻麦轮作下,高量氮肥3次施用配合秸秆还田相比较氮肥习惯3次施用水稻和小麦平均增产量为0.632和0.564t·hm^(-2),增产率分别达6.85%和10.67%;地上部生物量分别增加1.50和1.07 t·hm^(-2),增幅分别达8.11%和9.06%。地上部氮素吸收量分别增加11.54和23.57 kg·hm^(-2),增幅分别达7.88%和21.28%,稻麦周年氮素吸收总量增加35.11kg·hm^(-2),增幅达13.65%。氮肥2次施用配合秸秆还田处理产量和氮素吸收量可以达到或优于氮肥习惯3次施用处理的水平,且以稻麦轮作下效果更为明显,其中水稻和小麦季平均增产量分别为0.439和0.385 t·hm^(-2),增产率分别达5.12%和7.63%;地上部氮素吸收量分别增加11.09和21.06 kg·hm^(-2),增幅分别达8.26%和20.82%,稻麦周年氮素吸收总量平均增加32.14 kg·hm^(-2),增幅达13.66%。就氮肥利用率而言均表现出氮肥的常量投入即可获得较高的氮肥偏生产力(水稻季均值范围52.03—59.29 kg·kg^(-1),油菜季10.62—11.12 kg·kg^(-1),小麦季33.63—36.20 kg·kg^(-1)),等氮量投入下秸秆还田效果要明显优于秸秆不还田,且秸秆还田条件下氮肥后肥前移可以提高氮肥利用率。稻油轮作下氮肥习惯3次施用配合秸秆还田相比较氮肥习惯3次施用、氮肥2次施用配合秸秆还田相比较氮肥2次施用水稻季氮肥偏生产力分别增加2.45和4.07 kg·kg^(-1),增幅分别达4.36%和7.37%,油菜季分别增加0.36和0.49 kg·kg^(-1),增幅分别达3.38%和4.62%;稻麦轮作下水稻季分别增加3.88和1.64 kg·kg^(-1),增幅分别达7.46%和3.10%,小麦季分别增加1.60和1.93 kg·kg^(-1),增幅分别达4.75%和5.65%。与氮肥习惯3次施用处理相比,氮肥2次施用配合秸秆还田处理在稻油轮作下水稻和油菜氮肥偏生产力平均分别增加5.68%和4.00%;在稻麦轮作下水稻和小麦氮肥偏生产力平均分别增加5.12%和7.63%。【结论】综合氮素利用效率来看,在秸秆还田条件下2种水旱轮作模式均可以通过调整氮肥的后肥前移以保证作物达到高产或稳产的目的,同时提高氮肥利用率。