安徽省主要作物秸秆养分资源量及还田利用潜力

【目的】安徽省为我国粮食主产省份之一,估算安徽省主要作物秸秆养分资源量及还田利用潜力,可为全省秸秆养分资源合理利用和秸秆还田下化肥减施提供科学参考。【方法】基于相关统计数据和文献资料,对安徽省各市水稻、小麦、玉米和油菜4种作物秸秆产量、秸秆氮磷钾养分资源量及其在还田条件下的化肥替代潜力进行评估。【结果】2016—2018年安徽省水稻、小麦、玉米和油菜秸秆年均产量分别为1758万t、2251万t、712万t和275万t,秸秆资源主要分布在淮北和江淮区域,分别占全省4种作物秸秆总量的47.0%和33.6%。全省4种作物秸秆氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)养分年均产量分别为40万t、13万t和85万t,水稻、小麦、玉米和油菜秸秆养分资源量分别占4种作物秸秆养分资源总量的44.6%、34.4%、13.9%和7.1%。在全省作物主要种植地区,单位播种面积水稻秸秆还田的化肥替代潜力为N 29.5—35.0 kg·hm^-2、P2O513.6—16.2 kg·hm^-2和K2O 132.9—157.5 kg·hm^-2;小麦秸秆还田的化肥替代潜力为N 24.1—33.5 kg·hm^-2、P2O58.4—11.7 kg·hm^-2和K2O 83.5—115.8 kg·hm^-2;玉米秸秆还田的化肥替代潜力为N 24.7—32.7 kg·hm^-2、P2O512.5—16.5 kg·hm^-2和K2O 59.7—79.0 kg·hm^-2;油菜秸秆还田的化肥替代潜力为N 24.1—34.0 kg·hm^-2、P2O511.2—15.8 kg·hm^-2和K2O 101.3—142.7 kg·hm^-2。【结论】安徽省主要作物秸秆还田可基本满足下季作物的钾素需求,同时可部分替代氮肥和磷肥的施用,各区域应因地制宜,充分利用秸秆养分资源,实现农田化肥减施。

安徽省县域麦稻玉米秸秆时空分异特征与还田养分输入量测算

安徽省是国家重要商品粮生产基地,作为农业大省其粮食作物秸秆产量居于全国前列。明晰全省产粮大县主要粮食作物秸秆理论资源量和可收集资源量时空分布特征,并准确测算秸秆就地还田对土壤养分输入的贡献,可为秸秆全量化差异化利用策略优化及秸秆还田情景下的农田养分平衡调控提供决策依据。研究表明,2011—2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆资源总量呈现出稳步增长的态势,而不同作物秸秆产量年际变化趋势各异:小麦秸秆先升后稳,水稻秸秆波动不大,玉米秸秆逐年递增。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆理论资源量为3878万t,其中小麦、水稻和玉米秸秆所占比例分别为47.3%、36.3%和16.4%。淮北区为小麦和玉米秸秆资源集中分布区,占比分别为73.0%和88.3%,水稻秸秆主要产自江淮区(41.7%)、皖西区(21.3%)及沿江区(19.7%)。主要粮食作物秸秆资源总量分布表现为淮北区(52.5%)˃江淮区(24.3%)˃皖西区(10.5%)˃沿江区(9.1%)˃皖南区(3.6%)。2019年全省产粮大县小麦、水稻和玉米秸秆可收集资源量分别为1338万、1041万和542万t,淮北区单位播种面积小麦和玉米秸秆可收集资源量分别为4505~6310和4171~5395 kg/hm^(2),江淮区、皖西区和沿江区单位播种面积水稻秸秆可收集资源量分别为4487~5326、4570~5028和4329~5778 kg/hm^(2)。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)养分资源总量分别为25.3万、10.9万和90.1万t。在秸秆就地全量还田情景下,小麦玉米主产区(淮北区)小麦秸秆还田的氮(N)、磷(P_(2)O_(5))和钾(K_(2)O)养分输入量分别为35.8~50.1、14.1~19.8和139.8~195.8 kg/hm^(2),玉米秸秆还田的养分输入量分别为42.7~55.2、16.9~21.8和93.4~120.9 kg/hm^(2);水稻主产区(江淮区、皖西区和沿江区)水稻秸秆还田的养分输入量分别为38.0~50.8、18.8~25.0和151.6~202.3 kg/hm^(2)。研究结果对进一步提升安徽省产粮大县秸秆资源综合利用效率及推动农业绿色高质量发展具有重要的现实意义。

近十年安徽省秸秆直接还田研究进展

秸秆直接还田是当前农民应用最广泛的一种秸秆利用方式。安徽作为农业大省,同时也是秸秆产出大省,近年来积极推广秸秆还田并在相关方面形成了自己的研究特色。本文系统总结了2011年以来安徽省在秸秆直接还田技术及秸秆还田对土壤肥力、作物生长和产量、农田生态环境的影响等方面重要进展,以期为全面和深入开展秸秆还田研究提供参考,进一步推动秸秆资源高效利用。分析显示,安徽省秸秆直接还田研究工作近10年的进展主要体现在以下方面:(1)从秸秆还田方式和化肥配施运筹等方面对秸秆直接还田技术进行了优化;(2)拓宽了秸秆还田对土壤理化和生物学性质影响的研究范畴,开始关注土壤有机碳化学结构和土壤微生物群落组成等;(3)开始探究秸秆还田对作物病虫草害等的影响,并日益重视秸秆还田在农田氮磷流失、温室气体排放等方面的环境效应。综上,安徽省秸秆直接还田研究呈现出从以关注作物生产为主延伸到兼顾农田生态环境效应的发展趋向。今后,安徽省秸秆直接还田研究应该在补齐区域短板、拓展研究内容、探明环境效应及深化机理探究等方面重点推进。

修复复合肥与钝化剂对镉污染农田水稻安全生产的效果研究

为探究修复复合肥与钝化剂对镉污染农田水稻的安全生产效果,对镉污染耕地进行安全利用和修复治理,保障水稻粮食安全,筛选出耕地安全利用经济可行的农艺方法,在某镉污染耕地开展修复复合肥与钝化剂修复水稻田间试验,对土壤pH值、有效态镉含量、水稻籽粒、秸秆镉含量、土壤养分含量及水稻养分含量进行测定。结果发现,空白处理的籽粒镉含量超出国家食品安全限量值(Cd含量>0.2 mg/kg),经复合钝化剂、修复复合肥、石灰+有机肥、竹炭、修复复合肥+竹炭、紫云英、修复复合肥+紫云英等处理后水稻籽粒镉含量均可至国家食品安全限量值以下,各处理较CK降低水稻籽粒镉含量40.18%~59.10%,降低水稻秸秆镉含量25.39%~48.20%,提升土壤pH值0.55~0.88,降低土壤镉有效态镉含量13.38%~34.45%,降低水稻籽粒镉富集系数37.31%~57.17%,降低土壤镉的生物有效性系数8.87%~31.60%,综合提升土壤养分含量和植株养分含量,对水稻产量没有显著性影响。修复复合肥和选用的钝化剂对镉轻度污染耕地水稻均具有较好的安全利用效果,综合安全利用效果、经济效益和环境效益分析,修复复合肥具有更强的经济性和可操作性,实现了施肥与镉污染农田安全利用的结合,同时综合提升土壤全氮、有效磷、碱解氮、速效钾和有机质等养分含量,促进水稻对氮磷钾等养分吸收。研究结果可为长江流域中轻度镉污染耕地安全生产提供技术支持。

干湿交替灌溉改善稻田根际氧环境进而促进氮素转化和水稻氮素吸收

【目的】阐明不同水氮管理模式下水稻根际内外氧环境变化特征及其对土壤碳氮转化和水稻氮吸收利用的影响,以期从稻田“根际氧环境”调控角度揭示适宜水氮耦合促进水稻生长和提高氮素利用效率的内在机制。【方法】在长期定位试验基础上,采用根箱模拟培养以及Unisense微电极系统和15N同位素示踪相结合的研究方法,以常规粳稻日本晴和常规籼稻扬稻6号为供试材料,试验设常规淹灌(conventional flood irrigation,CF)、干湿交替(alternate wet and dry irrigation,AWD)两种灌溉模式,以及无氮(0 g/kg,N_(0))、中氮(0.8 g/kg,N_(0.8))、高氮(1.2 g/kg,N_(1.2))3个施氮水平。对比分析了不同水氮耦合下水稻根际内外氧环境、可溶性有机碳、微生物量碳氮和碳氮转化相关酶活性,并分析了水稻生长和氮吸收利用的关系。【结果】(1)与CF相比,AWD显著增加了水稻根际内外溶氧量和氧化还原电位,扬稻6号根际土壤的增加量高于日本晴;(2)与N0相比,在N_(0.8)、N_(1.2)水平下,AWD显著增加了两个水稻品种根际微生物量碳氮和可溶性有机碳含量,增加了水稻根际碳氮代谢相关酶活性(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶);(3)与N_(0)相比,在N_(0.8)、N_(1.2)水平下,AWD显著增加了水稻根际硝化速率和提取态总氮、硝态氮和游离氨基酸含量,但降低了其铵态氮含量;同时,增加了2个水稻品种根系铵态氮吸收速率、干物质重和氮素利用指数,且上述各指标扬稻6号均显著高于日本晴;(4)相关性分析结果表明,水稻生物量和氮素利用指数与根际土壤硝化速率、微生物量碳氮、可溶性碳氮有效性和根系铵态氮/硝态氮吸收速率均呈显著正相关。【结论】AWD管理可通过提高溶解氧含量和氧化还原电位,创造良好的根际环境,进而提高根际可溶性有机碳、微生物量碳氮和碳氮代谢相关酶活性,增强根际硝化速率及根系铵态氮和硝态氮吸收速率,提高水稻干物质累积和氮素利用效率。

我国水稻秸秆钾资源分布及其还田对土壤钾平衡的重要性

【目的】我国钾肥资源不足但秸秆资源丰富,有待科学高效循环利用。本研究估算了我国水稻秸秆钾养分的量和空间分布特征,为利用水稻秸秆还田保持土壤钾素平衡提供参考。【方法】本研究基于《中国农村统计年鉴》和其他文献资料数据,结合草谷比法对我国各省份不同季别水稻秸秆钾资源量及还田情景下的土壤钾输入量进行测算。【结果】2019年我国水稻秸秆钾(K_(2)O)养分总产量为493.9万t,其中早稻、晚稻和中晚稻秸秆钾养分量的占比分别为13.1%、14.6%和72.4%。不同稻区的水稻秸秆钾资源量占总量的比例为:长江中游(33.4%)˃长江下游(21.7%)˃西南(15.3%)˃东北(13.1%)˃华南(12.8%)˃华北(3.7%)。早稻和晚稻秸秆钾养分主要源自湖南(25.2%和24.7%)、江西(23.8%和24.4%)、广东(18.6%和19.5%)及广西(17.2%和14.8%)。中晚稻秸秆钾养分资源在主产省区间的分布表现为:江苏(14.3%)˃黑龙江(12.9%)˃湖北(12.2%)˃四川(10.7%)˃安徽(10.5%)˃湖南(8.8%)。在双季稻主产省区湖南、江西、广东和广西,早稻秸秆还田可向土壤输入钾量分别为148.7、140.6、143.9和145.0 kg/hm^(2),早稻籽粒钾的携出量分别为25.6、24.2、24.8和25.0 kg/hm^(2);晚稻秸秆还田可向土壤输入钾量分别为153.4、145.3、146.3和131.1 kg/hm^(2),晚稻籽粒钾的携出量分别为30.3、28.7、28.9和25.9 kg/hm^(2);不施钾肥条件下,4个省区双季稻体系秸秆不还田的土壤钾素周年亏缺量分别为357.9、338.8、343.9和327.0 kg/hm^(2),秸秆还田后的土壤钾素周年亏缺量分别降至55.9、52.9、53.6和50.8 kg/hm^(2)。中晚稻主产区为东北、长江下游、长江中游和西南稻区,中晚稻秸秆钾养分资源量分别为125.8、203.8、201.1和189.0 kg/hm^(2),相应的籽粒钾携出量分别为32.6、29.4、29.0和27.3 kg/hm^(2),说明如果秸秆全部还田,可以提高土壤钾素盈余。【结论】我国70%以上的水稻秸秆钾养分资源来自于中晚稻,50%以上的水稻秸秆钾养分资源分布在长江中游和长江下游稻区。早稻和晚稻秸秆还田可以大大降低土壤钾素亏缺,而中晚稻秸秆全部还田则可以提升土壤钾素的年盈余量。

稻田综合种养模式对土壤生态系统的影响研究进展

稻田综合种养模式可实现稳产增收,粮渔共赢,同时也对稻田土壤生态系统产生了显著影响。该文总结了近年来国内外有关稻-鱼、稻-虾、稻-蟹、稻-鳖和稻-鸭等稻田综合种养模式的研究进展,分析了稻田综合种养模式对农田土壤理化性质、土壤动物、土壤微生物和农田生态系统服务功能的影响及作用机制。结果表明,稻田综合种养模式降低了土壤容重,提高了土壤孔隙度,改善了土壤团聚体的稳定性,增加了土壤养分含量;改变了土壤动物的丰度和群落结构,提高了土壤微生物的数量和活性,调节了微生物群落的组成和多样性;促进了农田生态系统的文化服务功能。然而,稻田综合种养模式也可能造成土壤潜育化、重金属污染等潜在风险。此外,不同的稻田综合种养模式对农田粮食供给和温室气体排放功能的影响各异。未来应进一步加强长期稻田综合种养模式对土壤物理、化学和生物学特性的影响研究;阐明不同稻田种养模式下土壤物质、能量和信息流过程以及土壤生态系统服务功能的差异及其作用机制;集成应用科学合理的稻田综合种养模式,实现农业的可持续发展。

整合分析中国农田腐秆剂施用对秸秆腐解和作物产量的影响

【目的】农田中施用腐秆剂能否有效地促进秸秆腐解和养分释放,进而提高作物产量一直存在争议。在全国尺度上,整合分析腐秆剂田间施用的秸秆促腐和作物增产效果,探明不同气候和土壤状况、秸秆特征以及还田条件下腐秆剂施用对还田秸秆降解和作物产量的影响,为科学合理地使用腐秆剂提供指导。【方法】本研究利用整合分析的方法(meta-analysis),系统分析了2001—2019年公开发表的腐秆剂田间应用相关研究论文(共89篇,含腐秆剂促腐秸秆数据63条、腐秆剂提高作物产量数据207条),探讨了气候类型、还田条件、秸秆种类、还田初始碳氮比(C/N)、土壤pH和土壤有机质(SOM)含量等6方面因素对腐秆剂促腐和增产作用的影响。【结果】研究发现,与不施腐秆剂相比,施用腐秆剂总体上可有效促进还田秸秆的降解,但在温带大陆性气候地区,秸秆还田初始C/N≤15以及土壤为中性时,腐秆剂的促腐效应却不显著,效应值的范围分别为-0.010—0.716、-0.302—0.568和-1.01—0.475;还田条件、秸秆种类和SOM含量会显著影响腐秆剂的促腐作用强度。类似地,腐秆剂的田间施用对作物产量的作用总体也表现为显著提升,但在土壤为中性时腐秆剂的增产作用并不稳定,其效应值范围为-0.284—0.751;除了还田环境、SOM含量外,其余4方面因素均会显著改变腐秆剂的增产幅度。此外,线性拟合结果显示秸秆促腐率与作物增产率之间呈现显著正相关关系(R2=0.307,P<0.0001)。【结论】施用腐秆剂可有效促进秸秆腐解和增加作物产量,且在温带季风性气候条件下,将玉米秸秆于旱地条件下还田,在还田初始C/N大于30以及土壤呈酸或碱性时配施腐秆剂效果最佳。

芜湖市秸秆资源利用与还田养分输入量空间差异特征分析

了解研究区域秸秆资源现状和秸秆还田养分输入量及其空间分布特征,能够为协调秸秆养分资源有效利用、促进农业化肥减量增效提供决策依据。本研究以芜湖市2019年主要秸秆(玉米、水稻、小麦、棉花和油菜)为研究对象,通过作物种植面积和秸秆养分含量测算出单位面积秸秆全量还田下氮、磷、钾养分输入量及其加权变异系数,明确芜湖市秸秆还田养分输入量的空间分布及差异特征。结果表明:芜湖市主要秸秆氮、磷、钾养分资源总量分别为12223、1747、23404 t,各县(市、区)养分资源总量的分布表现为无为市>南陵县>鸠江区>湾沚区>繁昌区>弋江区>镜湖区;芜湖市单位种植面积秸秆可收集量为5.63 t·hm^(-2),其中玉米最高,达到了13.71 t·hm^(-2);芜湖市玉米单位种植面积秸秆还田氮、磷、钾输入量分别为126.16、20.57、161.81 kg·hm^(-2);芜湖市单位种植面积秸秆还田氮、磷、钾输入量的加权变异系数为0.1375,为中等程度变异,其中鸠江区和南陵县与其他县(市、区)的空间差异较大,空间分布差异最大的秸秆为玉米秸秆,其加权变异系数显著高于其他作物秸秆。

浙江省畜禽养殖污染治理成本及养殖利润评估

通过采用污染治理成本法测算了浙江省2018年畜禽养殖污染环境成本,并依据市场价格、养殖成本等数据分析了浙江省畜牧业的利润情况。结果表明:总的污染治理成本为12.24亿元,其中水污染环境成本7.05亿,大气污染环境成本1.6亿,土壤污染治理成本为3.59亿元。2018年浙江省畜禽养殖的纯利润值为38.36亿元,将养殖污染环境成本纳入养殖体系后,养殖户利润值减少31.91%;单位猪、牛、羊、家禽的利润分别减少143.32、1074.9、47.77、3.18元。由此可见,该年度的畜禽养殖环境成本已对农户养殖利润造成重大影响,文章针对环境污染的控制以及监督提出了相关建议。

V^(5+)和V^(4+)在不同生物炭柱中淋溶特性及其影响因素研究

生物炭对重金属离子有良好滞留作用,被广泛用作吸附剂来去除地表径流及地下水中的重金属。选用粒径为0.80 mm的木炭和竹炭,通过柱淋溶试验探究V^(5+)和V^(4+)在两种生物炭柱中的淋溶特性,并分别研究钒价态、初始钒浓度、溶液pH以及有机酸种类和浓度等因素对钒迁移的影响。结果表明,木炭和竹炭颗粒对V^(5+)吸附较弱,而对V^(4+)吸附较强。当淋溶液体积为3 PV(PV为孔隙体积,60 mL)时,不同初始浓度V^(5+)出流比(出流液与注入液浓度的比值)在两种生物炭柱中均达到0.90以上,表明V^(5+)迁移性强,初始浓度对生物炭吸附V^(5+)影响不显著。当淋溶液体积为8 PV时,初始质量浓度为5 mg·L^(-1)的V^(4+)溶液出流比约为0.90,而40 mg·L^(-1)的V^(4+)溶液出流比降低到0.63以下,表明随着初始V^(4+)浓度增大,生物炭对V^(4+)的吸附量显著增加。随着淋溶液pH升高,两种生物炭对V^(5+)和V^(4+)的吸附量降低,进而V^(5+)和V^(4+)溶液出流比增大,pH为5.5时V^(5+)和V^(4+)溶液出流比在木炭柱中分别为0.88和0.58,在竹炭柱中分别为0.83和0.53。当淋溶液中加入不同浓度草酸和柠檬酸时,高浓度有机酸能促进V^(5+)淋溶,低浓度则会抑制淋溶。与草酸相比,柠檬酸对V^(5+)在两种生物炭柱中淋溶的抑制效果更明显。傅里叶红外光谱(FTIR)分析结果显示,生物炭表面主要为酸性含氧官能团,如羧基、羰基和羟基等,易与V^(5+)和V^(4+)络合沉淀。当溶液pH降低,生物炭表面酸性含氧官能团数量增加,从而显著促进生物炭对V^(5+)和V^(4+)的吸附固定作用。

不同磷肥对砂姜黑土和红壤磷库转化及冬小麦磷素吸收利用的影响

【目的】探究不同磷肥对土壤磷素形态转化及小麦磷素吸收利用效率的影响,为土壤-磷肥-作物体系磷肥精准匹配及高效利用提供理论依据。【方法】在砂姜黑土和红壤上设置不施磷(CK)、施用过磷酸钙(SSP)、钙镁磷肥(FMP)、磷酸二铵(DAP)、重过磷酸钙(TSP)和聚磷酸铵(APP)6个处理,研究小麦拔节期和开花期根际与非根际土壤中磷库转化特征及其与植株体内磷素累积利用的关系。【结果】砂姜黑土施用磷肥后土壤有效磷含量提高194%—662%,不同磷肥处理小麦根际土壤中有效磷含量为APP>TSP>DAP>FMP>SSP>CK处理。施用磷肥显著提升了小麦拔节期和开花期砂姜黑土中H_(2)O-P和NaHCO_(3)-Pi含量,降低Residual-P含量,其中H_(2)O-P和NaHCO_(3)-Pi含量与土壤有效磷含量呈显著正相关,TSP和APP处理在小麦拔节期对NaHCO_(3)-Pi含量提升幅度最大,分别较不施磷提升了41.0和36.0 mg·kg^(-1)。红壤施用磷肥后根际土壤有效磷含量提高84%—791%,其中DAP和TSP处理的土壤有效磷含量显著高于其他磷肥处理,红壤中根际土壤NaHCO_(3)-Pi和NaOH-Pi含量与土壤有效磷含量呈显著正相关,施用磷肥后红壤中NaHCO_(3)-Pi和NaOH-Pi含量分别提高275.2%—848.3%和26.9%—58.3%,其中DAP和TSP处理提升效果最为显著。砂姜黑土和红壤上小麦植株磷素累积量与土壤有效磷含量在小麦拔节期均呈现显著正相关关系,砂姜黑土和红壤小麦植株磷素累积量与土壤有效磷含量在小麦拔节期均呈现显著正相关关系,根际土壤有效磷含量每提高1 mg·kg^(-1),小麦植株磷素累积量分别提高0.87和0.37 mg/pot。砂姜黑土施用不同磷肥均可显著提高植株磷素累积量,较不施磷提高15.4%—50.9%,其中APP和TSP处理使小麦植株磷素累积量及磷素利用效率较其他磷肥处理显著提高。红壤中施用不同磷肥使磷素累积量和产量分别较不施磷提高123.7%—643.9%和75.5%—337.2%,其中TSP处理的小麦产量、植株磷素累积量和磷素吸收效率较其他磷肥处理均显著提高。【结论】砂姜黑土施用重过磷酸钙和聚磷酸铵显著提高土壤H_(2)O-P和NaHCO_(3)-Pi含量,红壤施用重过磷酸钙和磷酸二铵可显著提高土壤NaHCO_(3)-Pi和NaOH-Pi含量。因此,从提高磷肥利用效率角度考虑,两种土壤均适合施用重过磷酸钙,种植小麦时,砂姜黑土还可推荐施用聚磷酸铵,红壤可选用磷酸二铵。

锌与磷肥混合方式对土壤中磷、锌有效性的影响

【目的】研究了锌与磷肥分别以物理混合和反应混合的方式结合后施用对土壤中锌、磷有效性的影响,为磷肥与锌肥的科学配施及高效利用提供科学依据。【方法】将锌肥(ZnSO_(4)·7H_(2)O)分别按0.5%和5%的质量比与磷酸氢二钾进行物理混合(P+Zn)和反应混合(PZn)后,制备含锌磷肥分别为P+Zn0.5、P+Zn5、PZn0.5和PZn5。利用X射线光电子能谱(XPS)和核磁共振波谱(NMR)分析锌与磷肥以不同方式结合对磷、锌化学结构和形态的影响;利用土壤培养试验,研究锌与磷肥以不同方式结合后施用对土壤有效锌和有效磷含量、土壤碱性磷酸酶活性及土壤pH的影响。试验设置8个处理:1)不施任何肥料(CK对照);2)施用普通磷肥(P);3)单施ZnSO_(4)·7H_(2)O 0.28 mg/kg(Zn0.5);4)单施ZnSO_(4)·7H_(2)O 2.81 mg/kg(Zn5);5)施用含锌磷肥P+Zn0.5(P+Zn0.5);6)施用含锌磷肥P+Zn5(P+Zn5);7)施用含锌磷肥PZn0.5(PZn0.5);8)施用含锌磷肥PZn5(PZn5)。其中,处理2)、5)、6)、7)和8)的磷用量相同,处理3)、5)和7)的锌用量相同,处理4)、6)和8)的锌用量相同。【结果】1)与单施锌肥相比,锌与磷肥以物理混合(P+Zn)和反应混合(PZn)两种方式结合后施用均可提高土壤有效锌含量,4种含锌磷肥(P+Zn0.5、P+Zn5、PZn0.5、PZn5)分别使土壤有效锌含量提高了2.90%、12.17%、24.64%和10.86%,同样含锌量下反应制备的含锌磷肥(PZn0.5、PZn5)的效果比物理混合(P+Zn0.5、P+Zn5)的显著高出21.13%、7.37%。与PZn5处理相比,PZn0.5处理的土壤锌固定率可降低10.49个百分点。2)土壤培养60天时,PZn0.5和PZn5处理的土壤有效磷含量较普通磷肥分别提高5.76%和5.70%,P+Zn0.5、PZn0.5和PZn5处理的土壤磷固定率分别降低了3.33、2.74和0.57个百分点。3)在培养初始期,PZn0.5、PZn5处理可提高土壤碱性磷酸酶活性,以PZn0.5处理的效果好于PZn5处理,培养后期PZn0.5、PZn5处理可降低土壤pH,PZn0.5处理的降幅大于PZn5处理。【结论】施用物理混合或反应混合制备的含锌磷肥均可减少土壤对锌的固定,由于反应生成的含锌磷肥可降低土壤pH,其减少锌固定的效果优于物理混合,而且还可减少磷在土壤中的固定。以添加0.5%的硫酸锌反应制备的磷肥效果更好。

小分子有机酸改性尿素的多谱学分子结构表征

尿素是我国主要的氮肥品种,但其活性高,在土壤中水解后极易通过挥发和淋洗损失,利用率低,造成养分资源浪费并污染环境。使用有机酸对尿素进行改性可以延缓尿素分解,提高尿素利用率,但有机酸与尿素的结合方式及其增效机理尚不明确。研究中选取柠檬酸和水杨酸两种小分子有机酸作为添加剂,分别加入到熔融尿素中,获得柠檬酸尿素与水杨酸尿素。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析材料的化学结构,利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)研究材料的物质组成及相对分子质量,尝试通过以上多谱学的分析方法,明晰两种有机酸与尿素的结合方式。结果表明,柠檬酸和水杨酸与尿素结合后,FTIR在3348 cm^(-1)处产生了加强的伯胺振动峰,推测小分子有机酸与尿素在伯胺处发生了反应。XPS C(1 s)和N(1 s)图谱分别出现新的碳结构(—CX)和新的氮结构(—NX),降低了柠檬酸/水杨酸中原有羧基碳结构和尿素中酰胺基氮结构的相对含量,O(1 s)图谱出现C—OH化学键断裂,表明,柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基相互作用生成了新的物质。LC-MS分析发现柠檬酸尿素/水杨酸尿素中的新物质可能是柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基发生脱水反应,生成含有O=C-NH-C(O)-NH_(2)结构的物质。因此,利用光谱分析等手段明晰了有机酸与尿素的结合方式与结合产物特征,为有机高分子与尿素反应机理的研究提供了理论依据,为后续高效肥料增效剂的筛选提供了方向。

小麦玉米秸秆长期还田对砂姜黑土磷库组成的影响

为优化管理小麦-玉米轮作体系秸秆还田条件下的土壤磷素,本研究依托皖北砂姜黑土区秸秆还田定位试验,设置不施肥(CK)、常规施肥(F)、常规施肥+小麦秸秆单季还田(FWS)、常规施肥+玉米秸秆单季还田(FMS)、常规施肥+小麦玉米秸秆双季还田(FWMS)5个处理,采用蒋柏藩-顾益初法及Bowman-Cole法分别测定了砂姜黑土无机磷和有机磷组分含量,运用相关分析和通径分析探究了土壤不同磷组分与有效磷之间的关系。结果表明:小麦玉米秸秆还田显著提高了砂姜黑土全磷和有效磷含量及土壤磷活化系数。秸秆还田可显著提高砂姜黑土无机磷组分中磷酸二钙(Ca_(2)-P)、磷酸铝(Al-P)及磷酸铁(Fe-P)的含量,与F处理相比,FWS、FMS和FWMS的土壤Ca_(2)-P含量分别增加32.3%、28.4%和43.8%,Al-P含量分别增加15.3%、10.7%和13.4%。土壤有机磷组分中活性有机磷(LOP)、中活性有机磷(MLOP)和中稳性有机磷(MROP)含量在秸秆还田条件下均明显增加。秸秆还田下砂姜黑土闭蓄态磷(O-P)含量无显著变化,FMS和FWMS处理的磷酸八钙(Ca_(8)-P)含量显著增加,磷灰石(Ca_(10)-P)和高稳性有机磷(HROP)含量下降。秸秆还田可显著增加砂姜黑土中Ca_(2)-P所占比例,降低O-P、Ca_(10)-P和HROP的占比。砂姜黑土中Al-P、Fe-P、Ca_(2)-P及MLOP与有效磷呈极显著正相关关系,其中Al-P、Ca_(2)-P和MLOP对有效磷的正向直接影响较大。研究表明,小麦-玉米轮作制中秸秆单季或双季还田均可促进砂姜黑土中无效态磷向有效态磷和缓效态磷转化,从而提升土壤磷素有效性,秸秆单季和双季还田处理在砂姜黑土磷素活化效果方面无显著差异。

巢湖流域磷肥减量施用对稻麦轮作体系作物产量和品质的影响

【目的】探讨稻麦轮作体系下磷肥减量施用对作物籽粒产量与营养品质的影响,为巢湖流域稻麦轮作体系下磷肥减量增效,作物优质生产提供理论依据。【方法】于2017—2019年在巢湖流域进行磷肥减量施用田间试验,设置5个处理:对照(CK,不施磷)、农户模式(P1,磷用量90 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2))、减磷10%(P2,磷用量81 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2))、减磷20%(P3,磷用量72 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2))、减磷30%(P4,磷用量63 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2))。分析磷肥减量施用对水稻和小麦产量及其构成要素,籽粒蛋白质及组分含量,微量元素及其生物有效性的影响。【结果】与不施磷相比,施磷水稻和小麦的籽粒产量分别显著提高了9.8%—28.3%和56.6%—89.7%。减磷10%和20%处理的水稻和小麦籽粒产量与农户模式无显著差异(P>0.05),但减磷30%处理的水稻产量显著降低14.4%。与农户模式相比,减磷处理显著影响作物蛋白质、醇溶蛋白和谷蛋白含量,对结构蛋白(清蛋白+球蛋白)无显著影响,减磷20%处理水稻籽粒蛋白质和谷蛋白含量降低2.7%和32.3%,减磷30%处理的水稻和小麦籽粒蛋白质和谷蛋白含量分别降低6.8%和21.9%、48.4%和31.6%。与不施磷相比,施磷同样显著影响水稻和小麦籽粒微量元素含量及其生物有效性。减磷处理较农户模式水稻和小麦籽粒Fe、Cu和Zn含量提高21.2%和19.3%、11.9%和15.8%、14.5%和19.9%;P/Fe、P/Cu和P/Zn摩尔比降低21.6%和26.3%、20.6%和27%、17.7%和21.3%。水稻和小麦籽粒Zn含量随施磷量的降低而线性增加,减磷处理间的作物籽粒Fe、Mn和Cu含量无显著差异。水稻籽粒P/Zn摩尔比随施磷量的降低而降低,减磷处理间籽粒P/Fe、P/Mn和P/Cu摩尔比无显著差异;小麦籽粒P/Fe、P/Mn、P/Cu和P/Zn摩尔比均随施磷量的降低而降低,提高了小麦籽粒Fe、Cu和Zn的生物有效性。【结论】在巢湖流域稻麦轮作区,磷肥减量20%,即磷肥用量由90 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)减至72 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)时仍可保证作物稳产。磷肥减量施用虽在一定程度上降低了籽粒蛋白质含量和谷蛋白含量,但显著提高了微量元素Fe、Cu和Zn的含量和生物有效性。综合考虑,推荐磷肥减量20%为巢湖流域稻麦轮作区实现磷肥增效及作物高产优质生产的磷肥优化管理措施。

我国水稻秸秆磷分布及其还田对土壤磷输入的贡献

我国水稻秸秆资源丰富,水稻秸秆还田是向土壤输入磷素的重要途径之一。对我国各省区不同季别水稻秸秆还田的土壤磷输入贡献进行测算,可有针对性地为水稻秸秆还田条件下土壤磷素优化管理及平衡调控提供科学参考和指导。本研究基于《中国农村统计年鉴》中水稻生产统计资料和文献调研参数,对2013—2018年我国主要稻区不同季别水稻秸秆磷养分资源时空分布特征以及单位播种面积水稻秸秆还田的土壤磷素输入量进行分析。结果表明,2018年我国主要稻区早稻、双季晚稻和中晚稻秸秆产量分别为2327万t、2783万t和13527万t,长江中游和长江下游稻区的水稻秸秆资源量居于全国前列,分别占33.6%和21.8%。2013—2018年我国水稻秸秆磷(P2O5)养分产量呈缓慢增长的趋势,从2013年的59.7万t增加到2018年的62.8万t。2018年水稻秸秆磷养分资源主要分布在黑龙江(15.0%)、湖南(12.5%)、江苏(10.0%)、湖北(9.9%)和江西(9.6%)等省份。2013—2018年我国主要稻区早稻、双季晚稻及中晚稻秸秆还田的年均土壤磷养分输入量分别为13.9~15.1 kg(P2O5)·hm^(−2)、16.0~20.9 kg(P2O5)·hm^(−2)和19.3~29.3 kg(P2O5)·hm^(−2)。从全国范围来看,早稻、双季晚稻和中晚稻秸秆还田下的土壤磷养分输入量平均分别为14.4 kg(P2O5)·hm^(−2)、18.2 kg(P2O5)·hm^(−2)和24.4 kg(P2O5)·hm^(−2)。基于上述测算结果,建议我国主要稻区各省份在水稻特别是中晚稻秸秆还田条件下,基于秸秆磷素携入量适当调整磷肥投入量,以实现土壤磷养分收支平衡,控制农田磷养分盈余及流失风险。

钾肥减施对稻麦轮作区作物产量和品质的影响

【目的】巢湖流域稻麦轮作区农田钾肥施用严重过量的农户比例高达70%,探究钾肥减量施用对水稻和小麦籽粒产量和营养品质的影响,以实现钾肥科学施用。【方法】2017—2019年,在安徽农业大学皖中试验站开展田间试验研究,试验设置不施钾肥(CK)、农户模式(K1,K_(2)O 90 kg/hm^(2))以及在农户模式基础上减钾10%(K2,K_(2)O 81 kg/hm^(2))、减钾20%(K3,K_(2)O 72 kg/hm^(2))和减钾30%(K4,K_(2)O 63 kg/hm^(2)),共5个处理。收获期测定作物产量和产量构成要素,分析籽粒中的蛋白质及其组分含量、微量元素含量及其生物有效性。【结果】K3和K4处理的水稻和小麦籽粒产量与K1处理无显著差异。K3处理对水稻和小麦籽粒蛋白质含量也无显著影响,但显著提高了水稻籽粒醇溶蛋白含量37.5%,显著降低了麦谷蛋白含量32.3%,对小麦籽粒醇溶蛋白和麦谷蛋白组分含量无显著影响;K4处理的水稻和小麦籽粒蛋白质含量分别降低了5.4%和17.5%,水稻籽粒醇溶蛋白含量提高了43.8%,麦谷蛋白含量降低了32.3%,小麦籽粒仅醇溶蛋白显著降低了16.3%。钾肥减量施用提高了水稻和小麦籽粒中的铁、铜和锌含量,增幅分别为3.3%和6.7%、34.5%和7.8%、18.6%和5.7%,降低了P/Fe、P/Cu和P/Zn的摩尔比,增幅分别达7.1%和18.3%、34.1%和23.1%、19.1%和17.9%,从而提高了作物籽粒铁、锰、铜和锌的生物有效性。【结论】在巢湖流域稻麦轮作区,减少20%的钾肥常规用量不会降低小麦和水稻产量,还可在一定程度上优化水稻和小麦籽粒的蛋白含量和组成,提高微量元素含量及其生物有效性。因此,推荐钾肥减量20%施用较为可行。

持续性秸秆还田配施化肥对油菜-水稻轮作周年氮磷径流损失的影响

【目的】探究秸秆还田对巢湖地区油菜-水稻两熟制农田径流氮磷流失的影响,为源头控制巢湖流域面源污染提供科学依据。【方法】开展连续3年(2017-2019年)的田间小区实验,设置无秸秆+无施肥(CK)、常规施肥(F)、秸秆还田+常规施肥(SF)和秸秆还田+常规施肥减15%(SDF)4个处理。通过测定油菜-水稻轮作下农田地表径流中氮磷浓度和流失量,油菜水稻作物收获时土壤养分、作物氮磷养分吸收和产量,探讨秸秆还田对农田径流养分流失规律及土壤养分含量的影响。【结果】秸秆还田配施化肥降低了农田径流中氮的质量浓度,增加了磷的质量浓度。SF较F处理油菜和水稻季总氮(TN)平均质量浓度减少15.6%和26.0%,总磷(TP)增加12.5%和8.1%。SF、SDF处理降低了油菜-水稻轮作农田氮磷流失量。2017-2019年F处理的油菜和水稻径流TN、TP的流失量分别为11.9-26.7、1.3-2.8和15.6-27.0和0.8-2.0 kg·hm^(-2),较F相比,SF处理的油菜和水稻季TN显著降低18.4%-29.7%和21.9%-28.1%,TP流失量则降低1.3%-4.0%和1.0%-6.6%。秸秆还田能够增加土壤有机质等养分含量,短期内均能够降低土壤pH值,与F相比,SF处理的油菜和水稻季有机质、全氮、全磷、速效磷、碱解氮平均含量增幅分别6.2%、8.4%、27.3%、19.5%、5.0%和7.0%、10.9%、17.7%、7.5%、5.1%。秸秆还田配施化肥能够提高作物地上部氮磷累积量。F处理的油菜和水稻地上部作物氮素、磷素累积量均值分别为105.0、20.4和134.3、36.7 kg·hm^(-2),SF较F处理油菜和水稻季氮素累积量增加28.9%和7.8%,磷素增加12.1%和5.9%。秸秆还田提高了油菜-水稻轮作的周年产量,其中SF较F处理显著提高7.8%(2017年)和6.4%(2019年)。【结论】油菜-水稻轮作模式下秸秆还田配施化肥能够在保证作物产量的同时提高土壤养分含量,降低氮磷流失负荷。

刈割茬次对饲药兼用金荞麦产量和质量的影响

目的:以2个金荞麦新品系为研究对象,探讨不同刈割茬次对饲药兼用金荞麦产量及品质的影响。方法:对金荞麦饲草的鲜质量、干质量、粗蛋白和粗纤维含量,以及根茎产量和表儿茶素含量进行分析比较。结果:在相同刈割茬次条件下,金荞麦品系1和2在饲草的产量、粗蛋白和粗纤维含量,以及根茎的产量和表儿茶素含量差异无统计学意义;随着刈割茬次的增加,金荞麦饲草粗蛋白含量显著增加,而粗纤维含量则显著降低(P<0.05);随着刈割茬次的增加,根茎产量显著降低(P<0.05),对其表儿茶素含量无显著影响。结论:在平衡饲草和根茎的产量和品质时,金荞麦最佳刈割茬次为2~3次。