施石灰和秸秆还田对双季稻田土壤钾素表观平衡的互作效应

土壤酸化和钾素亏缺是制约南方酸性稻田生产力持续提升的重要因素。施石灰和秸秆还田分别是改良土壤酸化和补充钾素的有效措施,但二者对土壤钾素盈亏平衡的互作效应还不甚清楚。于2015—2018年,在江西省上高县开展施石灰和秸秆还田两因素田间定位试验,共设置4个处理:(1)秸秆不还田,不施石灰;(2)秸秆不还田,仅2015年施一次石灰;(3)每季秸秆全量还田,不施石灰;(4)每季秸秆全量还田,仅2015年施一次石灰。结果表明,秸秆还田显著提高了水稻钾素吸收,施石灰仅显著增加了2016年晚稻钾素吸收。施石灰和秸秆还田仅对2016年晚稻钾素吸收有显著正向互作效应。在秸秆还田下,施石灰使2016年晚稻钾素吸收增加了25.7%;而在秸秆不还田下无显著影响。试验进行4年后,施石灰和秸秆还田对土壤全钾含量无显著影响。但4年土壤钾素表观平衡估算表明,在秸秆还田下土壤总累积钾素表观平衡表现为盈余,秸秆不还田下则为亏缺,而施石灰对其无显著影响。施石灰和秸秆还田对土壤总累积钾素表观平衡有显著的互作效应。在施石灰和不施石灰条件下,秸秆还田分别使土壤累积钾素平均表观盈余19.5 kg hm^(-2)a^(-1)和29.0 kg hm^(-2)a^(-1)。秸秆还田下土壤累积钾素平均表观盈余24.3 kg hm^(-2)a^(-1),秸秆不还田下则平均表观亏缺185.8 kg hm^(-2)a^(-1)。因此,在酸性双季稻田上,施石灰和秸秆还田配施能够协同实现土壤酸化改良和维持钾素平衡,有利于持续提升双季稻田的生产力。

施氮量和密度对机直播双季稻产量与氮素利用率的影响研究

为探究施氮量和播种密度相互作用对机直播双季稻(Oryza sativa L.)产量与氮素利用率的影响,2018—2019以优质稻柒两优2012与美香占2号为材料进行试验,设4个施氮量(早稻分别为0、120、150、180 kg·hm^(-2),晚稻分别为0、120、165、210 kg·hm^(-2),早、晚稻均以N_(0)、N_(1)、N_(2)、N_(3)表示)与3个机直播密度(早稻分别为86、143、200粒·m^(-2),晚稻分别为57、114、172粒·m^(-2),早、晚稻均以S_(1)、S_(2)、S_(3)表示)分析双季稻群体生长发育、产量、产量构成及氮素吸收利用的特征。结果表明,施氮与增密促进双季稻增产,早、晚稻分别在N_(3)和N_(2)时产量最高,较N_(1)增产11.41%~12.32%和8.58%~9.21%;早稻S_(2)与S_(3)分别较S_(1)增产8.71%~10.38%和8.33%~10.89%,晚稻增产6.33%~8.11%和6.78%~8.56%;早稻N_(2)S_(2)与N_(3)S_(2)间产量无显著差异。施氮与增密的增产因素是机直播双季稻较高的抽穗后干物质量、叶面积指数及氮素积累量,在分蘖期具备碳、氮物质积累优势。机直播双季稻中,N_(2)S_(2)的抽穗后叶面积指数、干物质量及氮素积累量较高,同时具备较高的氮素农学利用率、氮素生理利用率及氮素吸收利用率。因此,机直播早、晚稻的施氮量与直播密度组合分别为150 kg·hm^(-2)与143粒·m^(-2)处理、165 kg·hm^(-2)与114粒·m^(-2)处理时,可以达到增产与氮高效协同。本研究为机直播双季稻密植与优化氮素管理提供了理论依据。

花后增温对双季优质稻产量和品质的影响

为明确未来气候变暖对双季优质稻产量和稻米品质的影响,采用开放式主动增温系统,早稻以金早47(常规籼稻)、两优287(杂交籼稻),晚稻以象牙香珍(常规籼稻)、万象优华占(杂交籼稻)和甬优5550(籼粳杂交稻)为试验材料,研究花后增温对双季优质稻产量和稻米品质的影响。结果表明,花后増温(早稻1. 29℃,晚稻1. 73℃)对早晚稻产量均无显著影响。增温条件下,早稻加工品质和垩白粒率均无显著变化,垩白度平均提高了16. 0%;晚稻糙米率、整精米率、垩白粒率和垩白度分别平均提高了1. 8%、3. 5%、30. 3%和27. 2%;早晚稻蛋白质含量平均提高了6. 27%,但直链淀粉含量平均降低了3. 53%,淀粉颗粒的平均粒径提高了0. 09μm。增温对稻米RVA谱特征值的影响在季别和品种间存在较大变异。综上,花后增温对早晚稻产量无显著影响,有利于改善稻米的加工品质和营养品质,但降低了稻米的外观品质。本研究结果为未来气候变暖下双季优质稻的优质丰产栽培提供了理论依据。

南方双季稻区不同复种方式对稻田综合温室效应的影响

为明确南方双季稻区不同复种方式对稻田综合温室效应和温室气体排放强度的影响,试验设置油菜-一季中稻(R-MR)、冬季绿肥(紫云英)-早稻-晚稻(GM-ER-LR)、冬闲-早稻-晚稻(WF-ER-LR)3个处理,采用静态暗箱-气相色谱法监测周年温室气体排放,探明不同复种方式对周年作物产量、稻田全球增温潜势(GWP)、籽粒能量产出(GEY)和全球增温潜势强度(GWPI)的影响。结果表明,与R-MR相比,GM-ER-LR和WF-ER-LR显著增加了CH4累积排放量(分别提高1.27倍和1.18倍),显著降低了N2O累积排放总量(分别降低34.1%和49.4%),GM-ER-LR和WF-ER-LR的CH4和N2O累积排放量无显著差异。与R-MR相比,GM-ER-LR和WF-ER-LR显著提高了周年GEY(分别提高28.6%和27.0%)。在100年时间尺度上,GM-ER-LR和WF-ER-LR的稻田GWP分别是R-MR的1.27倍和1.18倍,GWPI分别较R-MR提高100%和50%。因此,GM-ER-LR和WF-ER-LR有利于提高作物产量,但会增加稻田综合温室效应和温室气体排放强度。鉴于双季稻区中稻面积有增大的趋势,综合环境效益和经济效益,油菜-一季中稻减排增效效果更好。

生物炭对双季水稻产量、养分吸收和土壤性状的残留效应

生物炭对改良酸性土壤质量和提高作物产量具有重要作用。本研究以常规稻中嘉早17(早稻)和杂交稻五优308(晚稻)为供试品种,于2015年开始设置不施生物炭(C0)和一次性施用生物炭20 t/hm^2(C20)处理,以阐明施用生物炭3年后对双季稻产量、养分吸收和土壤性状的残留效应。结果表明,与C0处理相比,C20处理显著提高双季早稻产量,但对晚稻产量无显著影响;C20处理显著提高早、晚稻钾素吸收,对早稻氮素和磷素吸收有增加的趋势,但未达显著水平。试验进行4年后,C20处理显著提高土壤有机质含量和pH值。因此,在本试验中的酸性红壤上一次性施用生物炭后的第4年,生物炭仍然对双季水稻产量和土壤肥力具有提升效应。