主要农作物秸秆养分资源现状及其肥料替代潜力分析——以安徽省为例

安徽省农作物秸秆资源丰富,充分利用秸秆养分资源对于农田养分投入的合理分配具有重要意义。评估全省主要农作物秸秆还田当季有效养分替代化肥潜力,可为安徽省减肥增效提供科学依据。本研究以安徽种植面积较大的主要农作物水稻、小麦、玉米、大豆、花生和油菜为研究对象,通过查阅安徽省统计数据和公开发表的文献资料,对2017年安徽省主要农作物秸秆数量、秸秆还田率以及还田当季养分利用率进行估算,明晰了全省化肥减施潜力。结果表明:2017年安徽省主要农作物秸秆资源量为4699.9万t,秸秆资源分布上呈北部和中部较多、南部最少的特征。秸秆养分资源总量为124.8万t,N、P2O5和K2O分别为38.1万t、11.4万t和75.3万t,分别占全省主要农作物养分需求的40.1%、32.1%和68.9%。理论上,秸秆全量还田,且养分充分利用的情况下,秸秆养分替代化肥潜力大。但秸秆养分N、P2O5和K2O当季利用率分别为38.9%、52.3%和69.9%,实际秸秆N、P2O5和K2O养分还田量仅占主要农作物养分需求的15.6%、16.8%和48.2%,分别占农田养分总投入量的8.6%、6.4%和41.4%。通过秸秆还田,全省可减施化肥63.3万t,减施比例为19.8%,N、P2O5和K2O减施比例分别为11.4%、17.2%、40.7%。进一步提高秸秆还田率和当季养分释放率,是推进全省化肥减施增效的有利手段。

新型控释肥料对安徽沿江流域油菜生长和土壤酶活性的影响

为了改善油菜传统施肥模式,设置了对照(CK)、尿素一次性施肥(N_(180-1))、尿素分3次施肥(N_(180-3))和控释尿素一次性施肥(CRU_(180))4个施肥处理,分析了施用新型控释尿素油菜产量及经济效益、肥料利用率、地上部养分累积量和土壤酶活性的影响。结果表明,CRU_(180)和N_(180-3)处理的产量高于N_(180-1)处理,CRU_(180)的产量比N_(180-3)处理提高了6.77%。CRU_(180)处理的总收入高于N_(180-3)处理1050元·hm^(–2),纯收入比N_(180-3)处理增加了720元·hm^(–2)。与N_(180-1)处理相比,CRU_(180)和N_(180-3)处理的氮肥利用率提高了81.15%%和87.07%,偏生产力分别提高了58.57%和59.43%。CRU_(180)和N_(180-3)处理的薹期养分累积总量分别高于N_(180-1)处理10.85%和46.54%,成熟期养分累积总量分别高于N_(180-1)处理41.67%和40.77%。薹期内CRU_(180)处理的脲酶活性比N_(180-3)、N_(180-1)处理分别提高了42.31%和37.04%,与N_(180-1)处理相比,成熟期内CRU_(180)和N_(180-3)处理的土壤脲酶活性分别提高了22.58%和7.53%,蔗糖酶活性分别提高了12.34%和12.63%,均达到显著性差异。相关性分析表明脲酶、蔗糖酶活性与油菜养分累积量、产量之间呈显著正相关关系。综上结合油菜产量、氮肥利用率、土壤酶活性和经济效益,施用新型控释尿素是一种较好的施肥方式。

安徽省水稻施肥现状及技术需求

水稻是安徽省总产量最高的粮食作物,为实现化肥零增长下的水稻高产,水稻施肥存在哪些问题以及需要哪些技术措施来解决是当前较为紧迫的任务。采用问卷调查的方式,对安徽省2016~2018年5176个农户的水稻施肥状况开展了调查。调查内容主要有肥料品种、养分含量、施用数量、施肥时期、施肥方法和水稻产量等。根据化肥的养分含量计算氮磷钾的投入量,以理论适宜施肥量对安徽省水稻施肥情况进行评价并针对施肥存在的问题提出相应的解决办法。结果表明,安徽省水稻单位面积氮磷钾肥用量3年平均分别为氮(N)183.5 kg·hm^(-2)、磷(P_(2)O_(5))69.7 kg·hm^(-2)和钾(K_(2)O)86.2 kg·hm^(-2),呈正态分布;氮肥和磷肥施用过量的比例分别为46.5%和29.4%,而钾肥施用量不足的比例高达49.1%,各水稻种植区之间差异明显。沿淮淮北平原水稻单位面积的氮、磷用量最高,分别为202.4和77.8 kg·hm^(-2),沿江圩区单位面积施钾量最高,为108.4 kg·hm^(-2);全省水稻氮磷钾投入比例为1∶0.38∶0.47,年际间变化不大。安徽省水稻肥源主要为尿素和复合肥,采用一基一追和一基二追施肥方式的样本超过总量的80%。总之,安徽省水稻施肥过量问题较为突出,有55%以上的农户处于高产低效或者低产低效的水平。生产中应注重落实有机肥替代化肥行动,根据区域特点集成基于养分供应(土壤+肥料)和水稻养分需求的机械化施肥技术,研制与土壤特性和水稻养分需求匹配的水稻专用配方肥和适合一次性施肥技术的肥料产品,以提高肥料利用效率和降低对环境的污染。

安徽省不同区域油菜对氮肥一次性施用方式的响应

研究油菜氮肥一次性施用条件下,不同油菜产区适宜的氮肥施用方式及其在不同栽培方式上的差异,为油菜轻简化施肥提供依据。2010~2011年度在安徽省江淮和沿江油菜主产区布置移栽油菜和直播油菜的不同氮肥施用方式田间试验。结果表明,一次性基施氮肥180 kg/hm2的条件下,相同施肥方式时移栽油菜较直播油菜获得更高的产量和氮素积累。扣除移栽劳动力成本后,直播油菜在江淮地区获得较高经济效益,沿江地区移栽油菜和直播油菜效益接近。在江淮地区,移栽油菜和直播油菜均以氮肥集中施用(移栽油菜穴施、直播油菜条施)的方式获得最高产量、最大氮积累量和最优氮肥利用效率;在沿江地区则是氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用两种施肥方式。因此,相同施肥方式下,直播油菜虽产量较移栽油菜低,但经济效益却没有明显下降,是油菜轻简化生产的发展方向。氮肥集中施用是江淮地区的最优施肥方式,氮肥撒施后翻耕和氮肥集中施用是沿江地区的较佳选择,但选择合适的施肥方式时仍需因地制宜。

安徽省化肥施用现状分析及思考

明确当前安徽省的施肥现状和存在问题对于科学施肥具有十分重要的指导意义。对安徽省不同区域农户进行抽样调查,调查内容包括:肥料品种、肥料用量、施肥方式、种植面积。根据调查结果对当前安徽省区域间(皖北、皖中、皖南)和作物间肥料投入总量、强度、方式和品种进行统计分析。调查结果表明:(1)当前全省化肥施用总量和强度分别是312.8万t和342 kg/hm^(2)。虽然全省化肥施用总量逐步降低,但是区域和作物间肥料投入差异较大。皖北化肥总投入量最大,其次是皖中,皖南最小。蔬菜、果树等经济作物过量施肥较为普遍,大田粮食作物化肥施用过量与不足并存;(2)目前全省机械化施肥普及率为55.5%,但是区域间差异较大,主要集中在皖北区域,皖中和皖南区域普及率较低;机械化施肥主要集中在粮食作物上,经济作物比例较低;(3)在施肥品种方面,全省粮食作物和油料作物存在重视化肥投入、有机替代施用不足等问题;而在水果、蔬菜、茶叶等经济作物有机肥投入主要以商品有机肥、粪肥和饼肥为主,但是施肥水平有待提高。综上所述,当前安徽省化肥总量和施肥强度相对于2014年已经有了较大幅度的降低,这说明全省已提前实现了2020年化肥零增长的目标,但是目前全省化肥施用不合理现象依然存在,因此应该加强宏观调控,实施合理的化肥资源区域布局,做到因地制宜,通过总量控制、增加有机替代比例、加强机械化施肥推广等途径实现化肥减施,提高经济效益和环境效益。

安徽单季稻田绿肥优化配置与稻季氮肥减施效果研究

为了研究豆科和禾本科绿肥适宜的种植模式,提高绿肥的养分资源高效利用。在绿肥季设置了6个处理:(1)冬闲、(2)紫云英单播、(3)毛叶苕子单播、(4)黑麦草单播、(5)紫云英和黑麦草混播、(6)毛叶苕子和黑麦草混播;并在水稻季对5个绿肥处理进行减氮30%,冬闲处理设置常规施肥和减氮30%处理。结果表明,与单播相比,混播增加了鲜草产量,毛叶苕子和黑麦草混播处理鲜草产量最高(31 582 kg·hm^(-2)),同时其氮素积累量显著高于紫云英和黑麦草处理;种植绿肥有利于提高土壤的养分含量,其中黑麦草有机质含量提升最大,较冬闲处理增幅11.25%,豆科和禾本科绿肥混播后,土壤全氮和速效钾的含量显著高于单播黑麦草处理;同时利用冬闲田种植利用绿肥有利于提高水稻产量,其中毛叶苕子、毛叶苕子+黑麦草、紫云英、紫云英+黑麦草处理的水稻产量与100%N处理无显著差异。综上,毛叶苕子和黑麦草混播种植不仅增加绿肥鲜草产量和养分积累量,且提高土壤肥力,同时在减施氮肥下仍获得稳产,是本试验区域内最优的混播种植模式。

丛枝菌根真菌改善镉胁迫下植物根系和土壤微环境的效应

为探究Cd胁迫下丛枝菌根真菌(AMF)对植物根系和土壤微环境的影响,以黑麦草为供试植物、变形球囊霉(Glomus versiforme)为供试AMF,以Cd浓度(0、10、20、30 mg·kg^(-1))和是否对黑麦草接种AMF为双因素,设计8个处理,开展盆栽试验。结果显示:随着Cd浓度增加,AMF侵染率和孢子数量显著(P<0.05)降低。相同Cd浓度下,接种AMF显著(P<0.05)改善了黑麦草的根系构型(根系总长度、根系总投影面积、根系总体积、根尖数、根分叉数)。在相同Cd浓度下,接种AMF显著(P<0.05)增加了土壤中真菌、细菌和放线菌的数量,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量,以及土壤多酚氧化酶活性,和土壤易提取球囊霉素相关土壤蛋白和总球囊霉素相关土壤蛋白含量。这说明,接种AMF能够通过改善植物根系和微生物环境、提高土壤相关酶活性和球囊霉素含量等,增加植物抗性。

安徽单季稻区紫云英翻压的氮肥替代效应

【目的】紫云英富含氮素营养,是重要的有机氮源。基于两地、两年田间试验,研究紫云英还田下氮肥减量对水稻产量、氮素吸收、氮肥利用率和土壤有机质组分的影响,分析稻田翻压紫云英对化肥氮的替代效应。【方法】试验于2017—2019年连续两年在安徽省贵池区和霍山县进行,均设置7个处理,分别是冬闲+不施氮肥(–N)和冬闲+常规施氮(100%N)两个对照,以及冬种紫云英条件下,施常规氮肥量的0%(Mv)、40%(Mv+40%N)、60%(Mv+60%N)、80%(Mv+80%N)和100%(Mv+100%N)5个处理。2018和2019年水稻收获后,调查水稻产量和氮素吸收量,计算氮肥利用率。【结果】Mv+60%N处理两地、两年水稻产量平均为8349 kg/hm^(2),与Mv+80%N、Mv+100%N和100%N处理差异不显著,显著高于Mv+40%N和Mv处理(P<0.05)。与100%N处理相比,Mv+60%N、Mv+80%N处理两年、两地水稻氮素吸收量差异不显著,Mv+40%N显著降低,Mv+100%N增加。与100%N处理相比,Mv+40%N、Mv+60%N、Mv+80%N和Mv+100%N处理的水稻季氮肥利用率分别平均提高了46.3%、31.6%、16.1%和4.4%,氮肥农学效率分别提高了61.6%、43.6%、23.2%和0.1%。试验开展两年后,与100%N处理相比,在种植紫云英基础上减施不同比例氮肥后土壤有机碳含量增加3.3%~13.8%,颗粒态有机碳增加14.9%~32.0%。【结论】综合产量、氮肥效率和土壤培肥效果,紫云英翻压还田下,减少常规氮量的40%(Mv+60%N)不仅可保证水稻氮素营养,维持高产,氮肥利用率和农学效率分别提高了31.6%和43.6%,还可以提高土壤碳和氮含量,是安徽稻田较好的施肥模式。

安徽省冬小麦施肥现状与肥料利用效率

冬小麦是安徽省重要的粮食作物。合理施肥是冬小麦获得高产的重要措施,明确当前安徽省冬小麦施肥现状和存在的问题对于指导冬小麦科学施肥具有重要意义。本研究以安徽省冬小麦为对象,于2018年对全省冬小麦主产区1591户农户进行调查,调查内容包括肥料品种、肥料用量、施肥方式、种植面积和产量水平。根据调查结果统计分析安徽省冬小麦种植过程中的施肥现状及存在问题,并以全省冬小麦平均产量和平均施肥量为基准,采用Cate-Nelson方法(十字交叉法)评估安徽省冬小麦产量与氮、磷和钾肥施用的关系,以探索安徽省冬小麦进一步增产增效的主要施肥途径。结果表明:安徽省冬小麦平均产量为5185 kg·hm^(-2),氮、磷和钾肥平均施用量分别为206、80和78 kg·hm^(-2)。其中旱茬麦氮、磷和钾肥平均施用水平比稻茬麦分别高14、16和3 kg·hm^(-2)。总体上,安徽省冬小麦种植中化肥平均用量趋于合理化,但是在施肥方式、养分运筹和肥料品种上还存在不合理现象。Cate-Nelson方法结果表明,全省冬小麦氮、磷、钾肥施用量中,仅有23.8%、21.2%和25.7%低于全省平均水平却获得较高的产量,此时氮、磷、钾肥偏生产力最高;有26.3%、19.3%和22.5%的施用量低于全省平均水平但没有实现高产;有26.2%、29.6%和25.0%的施用量虽然获得了高产,但施用量较高,氮磷钾肥偏生产力较低。这说明安徽省冬小麦增产增效还有很大的空间。全省冬小麦基肥和追肥机械化比例分别为62.7%和10.0%。虽然氮肥普遍实现了分次施用,但氮肥作基肥的比例仍然占到全生育期氮肥总量的69.0%,应适当降低。此外,在肥料品种选择上存在偏施化肥、不重视有机肥等问题。

微生物菌剂对青梗菜土壤理化性质及生长的影响

为探究不同微生物菌剂对蔬菜产量及及其栽培土壤的影响,以青梗菜(乌秀66)为试验材料,采用随机区组试验设计,施用微生物菌剂EM、CH07、FD11以及CH07+FD11复合菌剂,以不施菌剂为对照,分析不同微生物菌剂对青梗菜产量、品质及土壤肥力的影响。结果表明,施用菌剂FD11、CH07、(CH07+FD11)、EM对青梗菜表现出不同程度的促生效果,提高了青梗菜株高、叶片数和产量,青梗菜产量分别较CK增加了33.55%、30.94%、30.13%、14.82%。同时,施用微生物菌剂可提高青梗菜的可溶性糖和抗坏血酸含量。微生物菌剂施用后青梗菜根际土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾比对照有所提高,其中,FD11表现最为显著。菌剂FD11处理土壤的有机质、碱解氮、速效磷、速效钾比CK分别提高了13.58%、6.07%、37.89%、30.70%。因此,施用微生物菌剂,尤其是FD11菌剂可提高青梗菜产量和品质,对土壤肥力也有良好的改善作用。

小麦施用生物炭下化肥减施潜力研究

利用砂姜黑土区小麦玉米轮作制下开展的连续3年定位试验,分析了生物炭与化肥配施对小麦产量、产量要素、氮素吸收量、氮素回收率及土壤物理性状的影响,以期为砂姜黑土区小麦生物炭施用下化肥合理减量施用提供依据。结果表明,施肥仍是砂姜黑土区小麦高产的关键。在施氮量为225kg/hm^(2)水平下,生物炭与化肥配施,减少10%的氮肥,小麦可以达到稳产以及略有增产的效果,氮肥减量达20%时,小麦产量略有下降,氮肥减量幅度达30%以上时,小麦产量显著下降。生物炭与化肥配施下减量施肥可以提高氮素回收率,随着试验年限增长,氮素回收率有增加趋势。与单施化肥相比,施用生物炭土壤容重下降0.04~0.06 g/cm^(3),降幅2.92%~4.38%,土壤田间持水量提高2.97~4.47百分点,增幅11.8%~17.8%,方差分析结果,差异均达显著水平。因此,在淮北砂姜黑土冬小麦种植上,配施生物炭30t/hm^(2),较常规施肥减少10%的氮肥、20%的磷钾肥,可以保障小麦增产稳产,提高氮肥回收率。

砂姜黑土区小麦玉米轮作制下有机肥适宜替代比例研究

以砂姜黑土区小麦玉米轮作制为研究对象,探讨不同有机肥替代化肥比例对小麦、玉米产量和土壤物理、化学性质的影响,为砂姜黑土区有机肥合理施用提供理论依据。2012—2020年,在安徽省蒙城县开展了定位试验,试验设置不施氮肥对照(CK)、常量化肥(F)、在常量化肥基础上有机肥氮替代20%化肥氮(F_(0.8)M_(0.2))、在常量化肥基础上有机肥氮替代40%化肥氮(F_(0.6)M_(0.4))、在常量化肥基础上有机肥氮替代60%化肥氮(F_(0.4)M_(0.6))、在常量化肥基础上有机肥氮替代80%化肥氮(F_(0.2)M_(0.8))、有机肥氮替代100%化肥氮(M)等7个处理,小区面积30 m^(2),重复3次。结果表明:有机肥替代比例为20%时,小麦多年平均产量增加1.8%,玉米上有机肥替代比例为40%时,多年平均产量增加0.2%,随有机肥替代化肥比例的增加,作物产量有降低趋势。回归分析表明,小麦上有机肥替代比例为1_(0.4)%、玉米上为25.6%时可获得最高小麦、玉米产量。随着试验年限的延长,高比例有机替代处理小麦、玉米相对产量逐渐提高。有机肥替代化肥能提高土壤pH,能降低土壤容重。有机肥替代化肥可以提高土壤有机质和全氮含量,随着有机肥替代比例的增加,土壤有机质和全氮含量呈上升趋势;有机肥替代化肥对土壤有效磷和速效钾含量的影响受磷钾素投入量、作物产量、土壤中磷钾素的有效性等因素综合影响。砂姜黑土区小麦玉米轮作下,小麦季适宜的有机替代比例为20%,玉米上为40%,高于这一比例,小麦、玉米产量下降,随着试验年限的延长,有机肥残效迭加效应增加;有机肥替代部分化肥可以改善土壤生态环境,提高土壤有机质和全氮含量,提高土壤肥力水平;有机肥替代化肥作物的产量效应受有机肥替代比例、试验持续年限等众多因素的影响,只有通过连续多年的定位研究,才能得出适合区域的有机肥氮替代化肥氮的最佳比例。

Cd污染土壤生物毒性的发光菌法测定及评价

[目的]测定及评定Cd污染土壤的生物毒性。[方法]选取青海弧菌Q67(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67)为指示微生物,采用急性毒性微孔板法,发光抑制率为测试指标,利用发光菌方法评价施用不同调理剂的Cd污染土壤的生物毒性。[结果]Cd污染土壤提取液对发光菌的发光有抑制作用,并随着Cd浓度的增加,发光菌的发光强度逐渐减小,其发光抑制率与Cd浓度呈正相关,Cd的EC_(50)为10.97 mg/kg。与CK对比,施用白云石的处理显著降低了Cd的有效性及Cd的生物毒性。Cd有效性和青海弧菌的发光抑制率降低幅度分别为29.95%、15.35%;用发光菌方法测得Cd的生物毒性与化学方法测得Cd的有效性具有显著的正相关。[结论]结合化学分析与生物毒性检测可为污染土壤评价与风险评估提供依据。

深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质

【目的】小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄,直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上,研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响,以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量,并提升土壤肥力。【方法】试验于2012-2016年在华北平原南部濉溪县进行,供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验,设旋耕(RT)、深耕(DT)、旋耕+秸秆还田(RTS)、深耕+秸秆还田(DTS)4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产;在第4季小麦收获后采集0-10和10-20cm土层土样,分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。【结果】与旋耕(RT)相比,单纯深耕(DT)不能明显提高玉米和小麦产量,显著降低土壤总有机碳含量、0-10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量,并显著降低10-20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径>0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田(DTS)处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%,旋耕配合秸秆还田(RTS)处理分别增产7.55%和7.05%。在0-10 cm土层,DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值,提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量,RTS处理效果好于DTS处理;而在10-20 cm土层,DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量,效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径>0.25mm水稳性团聚体的比例,在0-10 cm土层,以DTS处理效果最高,比RT处理增加23.09%,而在10-20cm土层,以RTS处理效果最好,相比RT处理增加6.32%。【结论】在耕层薄化处理的土壤上,单纯深耕提升作物产量的效果不显著,也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升,还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量,秸秆还田配合旋耕能有效培肥0-10 cm土层土壤,但对10-20 cm土层土壤肥力改善效果有限;秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时,还改善了土壤养分状况,明显减弱了单纯深耕对10-20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。

添加不同外源氮对水稻秸秆腐解和养分释放的影响

探究添加不同外源氮对水稻秸秆腐解规律和养分释放特征的影响,为提高水稻秸秆养分利用提供理论依据。该研究采用室内恒湿网袋培养法,设置4个处理:不添加外源氮(CK);添加尿素(PU);添加尿素硝酸铵(UAN);添加石灰氮(CaCN_(2))。结果表明:水稻秸秆腐解规律表现为0~5 d腐解速率最大,为0.39~0.47 g/d;5~30 d腐解速率较快,为0.12~0.16 g/d;30~150 d腐解缓慢并趋于平稳,腐解速率为0.045~0.050 g/d。与CK相比,添加外源氮可以显著提高水稻秸秆的累积腐解率(P<0.05)。虽然秸秆累积腐解率在不同外源氮处理间差异不显著,但是不同外源氮的添加对水稻秸秆不同时期的腐解特征有着显著影响。主要表现在0~30 d PU、UAN和CaCN_(2)处理水稻秸秆腐解速率分别为0.21、0.20和0.19 g/d,PU处理比UAN和CaCN2处理分别高5.00%和10.53%;在该时间段纤维素和半纤维素腐解率占累积腐解率的比例分别为63.65%和47.02%,这表明纤维素和半纤维素腐解主要集中在秸秆腐解前期,且PU处理对纤维素和半纤维素的促腐效果最佳。30~150 d PU、UAN和CaCN_(2)处理腐解速率分别为0.046、0.046和0.050 g/d,CaCN2比PU和UAN处理高8.70%;在该时间段木质素腐解率占累积腐解率的比例为82.45%,这表明木质素腐解主要集中在秸秆腐解后期,且CaCN2处理对木质素的促腐效果最佳。由此可见PU处理前期促腐效果最佳,CaCN2处理后期促腐效果最佳。综合不同外源氮对水稻秸秆的促腐效应,建议不同种类外源氮进行配施,以达到最佳促腐效果。

紫云英翻压还田对稻田土壤团聚体组成及其碳氮的影响

紫云英翻压还田是南方传统稻田土壤培肥增产的主要措施。依托连续12年田间定位试验,通过设置CK(不施化肥,紫云英不还田)、单施化肥(GM0)和4个梯度的紫云英翻压量(GM1-4)处理,分析连续多年紫云英翻压还田对稻田土壤团聚体组分、团聚体中碳氮含量和储量,并通过傅里叶红外光谱测定各粒级有机官能团类型及相对含量,探讨连续多年紫云英翻压还田对土壤团聚体组分及其碳氮分布的影响。结果表明,在该土壤中粒级>2 mm土壤团聚体含量最高,占总量的61.12%~68.53%,其次是2~0.25 mm粒级团聚体。紫云英翻压还田较单施化肥处理提高了>2 mm粒级团聚体所占百分比(5.93%~9.91%)。紫云英翻压还田提高了粒级>0.053 mm团聚体中有机碳含量和各个粒级中全氮含量,其中粒级>0.25 mm团聚体的碳氮含量与紫云英翻压量之间呈现出显著正相关关系。紫云英翻压还田分别显著提高了19.42%~37.09%有机碳和22.31%~40.13%氮的总储量,其中粒级>2 mm团聚体中碳氮储量随着紫云英翻压量的增加而增加。>2 mm粒级团聚体中碳氮的分布也随着紫云英的翻压还田而增加。通过傅里叶红外光谱认为土壤各粒级团聚体中脂肪族有机碳和芳香族有机碳以及N-H官能团含量也随着紫云英翻压还田而增加,其中N-H官能团含量与紫云英翻压量之间呈现出显著的正相关关系。紫云英翻压还田同时提高了各团聚体中1630/2850+2940和1720/2850+2940相对比值,其中>2 mm和2~0.25 mm粒级团聚体中1630/2850+2940相对强度比值与紫云英翻压量之间均呈显著性相关关系。综上,紫云英翻压还田不仅有利于改善稻田土壤团聚体组分,增加有机碳和全氮在土壤团聚体中的储存,还提高了团聚体有机碳的活性和稳定性,从而有助于提升稻田土壤肥力。

氮素形态对油菜秸秆腐解及养分释放规律的影响

采用尼龙网袋研究法,研究了不同形态氮素对油菜秸秆腐解及养分释放规律的影响,以期为农业秸秆循环利用和改善秸秆还田效果提供理论依据。试验设置4 个处理:不添加氮素(CK)、添加尿素(PU)、添加尿素硝酸铵(UAN)和添加石灰氮(CaCN2),周期120 d。结果表明,油菜秸秆腐解表现为前期快(0~30 d)、后期慢(30~120 d)的特征。120 d 时,油菜秸秆累积腐解率为46.08%~52.34%,碳、氮、磷和钾的释放率分别为44.25%~51.52%、51.19%~54.87%、52.82%~58.45%和96.61%~97.46%。添加氮素可以显著促进油菜秸秆腐解。120 d 时,添加氮素处理较CK 处理油菜秸秆的累积腐解率提高10.80%~13.59%。不同形态氮素对秸秆的腐解特征和碳氮磷钾释放速率的效应不同。其中, PU 处理秸秆腐解过程分两个阶段,快速腐解(0~30 d)和缓慢腐解(30~120 d);30 d 时油菜秸秆的腐解率达40.39%, 30 d 后腐解速率逐渐趋于稳定, 120 d 时腐解率达51.06%。UAN处理腐解过程分3 个阶段,快速腐解(0~30 d)、腐解减缓(30~60 d)和缓慢腐解(30~120 d);30 d 时腐解率达40.67%, 30~60 d 腐解率上升7.54%, 120 d 时腐解率为51.63%。CaCN2 处理的秸秆腐解过程分两个阶段,快速腐解(0~30 d)和缓慢腐解(30~120 d);其促进腐解作用主要表现在60 d 后, 60 d 时油菜秸秆腐解率达44.37%,120 d 时腐解率为52.34%。与不施氮处理相比, 120 d 时UAN 处理秸秆累积腐解率提高12.04%,碳、氮和磷累积释放率分别提高9.33%、7.19%和6.97%。各处理对秸秆钾的释放率影响不显著。综合来看,以UAN 促进油菜秸秆腐解的效果较为显著。

有机肥配施化肥对直播油菜产量及养分吸收利用的影响

有机肥与化肥配施是目前油菜种植中实现化肥减施的重要技术措施之一,研究安徽沿江流域油菜种植生产中有机肥与化肥配施技术对直播油菜产量、养分吸收以及氮肥利用率的影响,采用裂区试验,主处理为有机肥用量,包括0和2250 kg/hm^(2)两个水平;副处理为氮肥用量,包括0、90、135、180、225、270 kg/hm^(2)共6个水平,分析油菜产量、产量构成要素、养分累积和氮肥利用率。结果表明,单施氮肥下施氮量达到135 kg/hm^(2)后油菜产量基本稳定,获得氮肥最佳用量为141 kg/hm^(2),油菜的平台产量为3005 kg/hm^(2)。与施入90 kg/hm^(2)氮肥配施有机肥2250 kg/hm^(2)时的油菜产量(3277 kg/hm^(2))相比,氮肥可减施36.17%。在相同施氮量下配施有机肥,油菜增产11.29%~134.57%。氮肥180 kg/hm^(2)配施有机肥2250 kg/hm^(2)时油菜的产量达到最高,且随着施氮量的增加油菜的增产率逐渐降低。单施化肥下油菜的产量与角果数呈显著相关关系,配施有机肥后油菜产量与角果数和角粒数均呈现显著相关。配施有机肥后油菜地上部分的氮、磷和钾养分的积累量显著高于单施化肥;相同施氮量下,随着施氮量的增加氮磷钾养分积累量增加率逐渐降低。有机肥配施化肥也可以显著提高油菜的氮肥偏生产力、农学效率和氮肥贡献率;施用氮肥90 kg/hm^(2)配施有机肥的偏生产力和农学效率比单施氮肥时油菜达到平台产量时的氮肥偏生产力和农学效率分别提升68.18%和74.76%。因此在安徽沿江区域,单施氮肥141 kg/hm^(2)可以达到油菜平台产量;配施有机肥可通过增加油菜角果数、角粒数实现油菜高产,增加油菜氮磷钾的养分积累量,特别是氮肥180 kg/hm^(2)配施有机肥2250 kg/hm^(2);与单施氮肥时油菜达到平台产量相比,配施有机肥在减施化肥36.17%的同时提高氮肥利用率。

连续秸秆还田替代钾肥对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了探索油菜-水稻轮作体系中连续秸秆还田替代钾肥效果,试验研究了连续秸秆还田配施钾肥对油菜-水稻轮作体系中油菜和水稻产量、地上部钾素累积量、钾肥利用率、土壤钾素含量的影响,探讨了秸秆还田可替代化学钾肥的用量。结果表明:1)油菜季秸秆还田可以替代1/3~2/3的化学钾肥而油菜不减产,水稻季随着试验年限的增加,秸秆还田能够替代化学钾肥的量呈减少趋势。轮作周期上,秸秆还田可以替代1/3的化学钾肥而油菜和水稻的总产量不减少。2)与单施钾肥(NPK)处理相比,油菜季,秸秆替代钾肥(NP+1/3K+S、NP+2/3K+S)处理均显著提高了钾肥吸收利用率和偏生产力;水稻季,NP+2/3K+S处理显著提高了钾肥吸收利用率和偏生产力,同时NP+1/3K+S处理也显著提高了钾肥偏生产力。3)在3个轮作周期中,不施钾肥(NP)、单施钾肥(NPK)始终处于亏缺状态,而秸秆替代钾肥处理(NP+S、NP+1/3K+S、NP+2/3K+S)的土壤钾素虽然在第1个轮作周期时均处于亏缺状态,但随着秸秆还田年限增加,亏缺量逐渐减少,至第3个轮作周期时,土壤钾素均处于盈余状态。4)秸秆还田配施钾肥均不同程度增加了耕层土壤速效钾含量,减缓了耕层土壤缓效钾含量的下降。上述结果表明:油菜-水稻轮作区秸秆还田减施钾肥有利于弥补土壤钾素亏缺,对维持土壤钾素平衡有重要意义。

控释尿素对土壤硝态氮含量、氮素利用和小麦产量的影响

通过田间试验研究了全量施氮(240 kg/hm^2)和减氮20%(192 kg/hm^2)条件下,控释尿素对冬小麦生长发育及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,小麦不同生长时期土层硝态氮均存在不同程度的淋失现象,尤以拔节期土层氮素淋失最为严重,拔节期普通尿素处理60~80和80~100 cm土层硝态氮含量达到了28.21和26.74 mg/kg,而控释尿素处理40~100 cm土层硝态氮含量仅为3.51~5.87 mg/kg,变化幅度小,且控释尿素处理耕层硝态氮含量显著高于普通尿素处理,尤以80%控释尿素处理的0~20 cm的硝态氮含量最高,达到了15.40 mg/kg。与普通尿素处理相比,控释尿素处理均对小麦产量有一定提升趋势,且显著提高了氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力,其中以80%控释尿素处理提升幅度最大,分别提升了86.7%、90.8%和30.9%。