基于模糊层次分析的水稻化肥减施效果评估研究--以湖北省为例

通过构建模糊综合评价模型,利用技术、经济、社会和环境等4个二级指标,以有机肥替代化肥量、化肥施用量减少值、政府政策支撑响应程度以及改善农田土壤环境程度等14个三级指标,评价了湖北省稻麦轮作区水稻化肥减施效果。总体效果评价为较好,其中,技术、经济、社会均评价为较好,环境效果评价为很好。

湖北省主栽籼稻镉低积累品种筛选

以湖北省收集的40个主栽籼稻品种为供试材料,通过田间试验筛选镉(Cd)低积累水稻(Oryza sativa L.)品种,为湖北省Cd污染安全利用类稻田水稻品种选择提供参考。结果表明,40个供试水稻品种糙米Cd含量在0.09~0.40 mg/kg,整体上杂交稻糙米Cd含量高于常规稻。其中,隆稻3号、深优5438、隆两优1686、巨2优60和兴安香占5个水稻品种糙米Cd含量低于食品安全国家标准(GB 2762—2022,Cd≤0.2 mg/kg),产量表现由高到低为隆两优1686(6.87 t/hm^(2))、巨2优60(6.13 t/hm^(2))、兴安香占(5.91 t/hm^(2))、隆稻3号(5.90 t/hm^(2))、深优5438(5.26 t/hm^(2))。兼顾稻米低Cd含量和高产量,隆两优1686和巨2优60可优先作为推荐水稻品种在湖北省Cd污染安全利用类稻田中种植。

水稻-大球盖菇模式对土壤微生物量碳氮磷的影响

为探讨栽培大球盖菇及其菌种用量与基料配方对土壤养分和土壤微生物量碳、氮、磷的影响,开展了2年田间小区试验,设置了5个处理,即冬闲田对照处理CK,4个栽培大球盖菇处理:T1(3000kg·hm^(-2)菌种量+100%稻草基料)、T2(3000kg·hm^(-2)菌种量+75%稻草配25%玉米芯基料)、T3(4500kg·hm^(-2)菌种量+100%稻草基料)、T4(4500kg·hm^(-2)菌种量+75%稻草配25%玉米芯基料)。结果表明:连续2年栽培大球盖菇的耕层土壤养分和土壤微生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)含量均逐年明显增加,且受菌种用量和基料配方的影响。在第2年,与CK处理相比,各试验处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮和全磷分别显著增加32.92%~42.44%、52.96%~77.35%、53.99%~75.09%、88.00%~184.62%、19.12%~38.24%、9.82%~29.46%(P<0.05),土壤微生物量碳、氮含量分别显著增加84.18%~129.28%、166.60%~260.01%(P<0.05)。2年间各试验处理较CK处理的MBC:MBN显著降低,MBC:MBP和MBN:MBP有所增加。冗余分析(RDA)显示,全氮在2021年(F=5.9,P=0.004)和2022年(F=7.4,P=0.002)分别解释了31.1%和36.3%的土壤微生物量变化,是土壤微生物量碳、氮、磷及其化学计量比的最主要影响因子;相关性分析表明,土壤微生物量碳、氮含量均与有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量呈显著正相关。栽培大球盖菇,不仅显著提高了土壤养分,还增加了土壤微生物量碳、氮、磷含量,其中以菌种量3000kg·hm^(-2)、基料75%稻草+25%玉米芯的栽培方式效果较好。研究结果可为后续推广“水稻一大球盖菇”轮作模式提供理论指导。

长期稻虾共作模式提高稻田土壤生物肥力的机理

【目的】长期稻虾共作是提高稻田肥力的有机生态途径。研究该模式对稻田土壤有机碳库和土壤酶活性的影响,为该模式的可持续应用提供理论依据。【方法】基于连续10年(2005—2015)中稻单作和稻虾共作的田间定位试验,于2015年10月中旬水稻收获后,按照0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm土层采集土样,分析不同土层中总有机碳(total organic carbon,TOC)、土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、易氧化有机碳(easily-oxidized organic carbon,EOC)和颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)含量,测定不同土层土壤水稳性团聚体中有机碳的含量,计算了土壤碳库管理指数,同时分析了与土壤碳、氮和磷代谢有密切关系的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。【结果】1)相对于中稻单作,稻虾共作显著增加了各土层中TOC、POC和DOC含量,增加30—40 cm土层中MBC含量以及10—40 cm土层中EOC含量;2)稻虾共作显著提高了10—30 cm土层中土壤碳库管理指数,碳库管理指数在10—20 cm和20—30 cm土层中较中稻单作模式分别提高了52.7%和58.2%;3)稻虾共作模式下,0—20 cm土层中小于0.053 mm粉-黏团聚体的有机碳含量显著高于中稻单作模式,而在20—30 cm土层各粒级团聚体的有机碳含量均显著高于中稻单作模式;4)与中稻单作相比,稻虾共作土壤脲酶活性在10—20 cm土层显著降低了16.7%,而在20—30 cm土层纤维素酶活性显著提高了28.0%;5)除DOC外,TOC、POC、MBC与纤维素酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均呈显著正相关。【结论】长期稻虾共作提高了稻田土壤有机碳及其活性组分含量,特别是提高了20—30 cm土层纤维素酶活性,促进了根茬等有机物的分解,提高了该层次各粒级团聚体内的有机碳含量,改善了土壤结构,加大了水稻根系的下扎深度,改善了固持速效养分的能力,从而提升了稻田土壤生物肥力。

三种植物对土壤镉的富集效果研究

为筛选出适应中轻度重金属镉(Cd)污染农田的富集植物,以生物质高粱、甜高粱(Sorghum bicolor‘Dochna’)和蓖麻(Ricinus communis L.)为材料,通过田间试验研究这3种植物的生长情况及其对Cd的富集特征。结果表明,生物质高粱地上部生物量为22.5748 t/hm^(2),是甜高粱和蓖麻地上部生物量的1.2、5.1倍。3种富集植物各器官中Cd的富集含量均表现为茎秆>叶片>穗,生物质高粱和甜高粱茎秆和叶片中Cd的富集系数均超过1。生物质高粱、甜高粱和蓖麻当季地上部可移除Cd的总量分别为24.66、17.72、1.57 g/hm^(2)。在3种富集植物中,生物质高粱生物量最大,对Cd富集能力强,是一种潜在的Cd污染修复植物资源。

鄂西植烟土壤磷素形态分布特征研究

采用调查研究的方法,通过对鄂西优质烟田土壤样品的磷素形态进行分析,比较不同速效磷、pH、有机质条件下土壤磷素形态特征分布。结果表明,根据恩施州植烟土壤最适养分标准,植烟土壤pH、有机质、碱解氮都属于中等水平,而速效磷和速效钾则比较丰富。pH与氢氧化钠-总磷、氢氧化钠-无机磷呈现显著的负相关,而与盐酸-无机磷呈现出极显著的正相关。随着pH的增加,土壤速效磷含量逐渐降低,但是差异不显著,说明土壤酸化会导致速效磷的富集。随着速效磷水平的提高,水溶性浸提磷、碳酸氢钠浸提磷、氢氧化钠浸提磷、盐酸浸提磷和残渣磷含量均逐渐增加。随着速效磷的增加,土壤中的总磷含量也逐渐增加。

不同化肥减施模式对稻茬小麦茎秆抗倒性能与产量的影响

以湖北省钟祥市主栽小麦品种郑麦9023为供试材料,设置常规施肥(CK)、减施20%化肥+有机肥+增效剂(M1)、减施20%化肥(M2)3个处理,研究不同化肥减施模式对稻茬小麦抗倒性能与产量的影响。结果表明,与CK相比,M1、M2处理的小麦每穗粒数、理论产量、千粒重、基部第2、3节茎秆厚度均显著增加;M1、M2处理的小麦基部第2、3节机械强度随着茎秆厚度的增加而加强;M1、M2处理的实际产量增幅分别为51.24%、66.62%,理论产量增幅分别为42.70%、43.30%。结果表明,M1、M2处理均可作为湖北江汉平原小麦的抗倒、丰产与稳产的施肥模式。为江汉平原稻茬小麦化肥减施增效技术的应用推广提供理论依据。

不同粉碎程度下废弃萝卜堆肥养分及腐熟特征

以废弃萝卜为主料,研究粉碎程度(不粉碎、粗粉碎、细粉碎)对萝卜堆肥养分及腐熟的影响。结果表明,粉碎程度越高,堆肥启动越快且温度累积越高;堆肥结束时,3个处理的有机质和总养分含量均能达到《有机肥料》(NY/T 525—2021)的要求,且粗粉碎处理的有机质含量显著高于其他2个处理(P<0.05);堆肥结束时,粗粉碎和细粉碎处理种子发芽指数分别为88.14%和88.07%,达到腐熟要求。因此,废弃萝卜在粗粉碎和细粉碎情况下均能堆肥成功,考虑到处理成本,建议萝卜堆肥时粗粉碎即可。

控释尿素条施深度对鲜食玉米田间氨挥发和氮肥利用率的影响

为提高鲜食玉米一次性施肥的氮肥利用率并降低氮肥的环境影响,通过田间试验,以不施氮处理为对照(CK),研究了控释尿素不同条施深度(0、5、10、15、20 cm)对鲜食玉米田间土壤氨挥发特征、鲜穗产量和氮肥利用率的影响.结果表明:玉米种植带和宽行非施肥带的土壤氨挥发主要发生在施肥后的前2周,而窄行施肥带的土壤氨挥发在施肥后持续约1个月.与CK相比,控释尿素表施(0 cm)处理不仅大幅度地提高了窄行施肥带的氨挥发损失量,同时也显著增加了玉米种植带和宽行非施肥带的氨挥发损失量.不同深度施肥处理全生育期土壤氨挥发损失总量差异较大,为3.1～25.5 kg N·hm^(-2),占施氮量的1.7%～14.2%.其中控释尿素条施10、15和20 cm深度处理的全生育期土壤氨挥发损失总量相差不大,分别较表施(0 cm)和浅施(5 cm)处理显著降低了85.9%～87.8%和67.0%～71.6%.在一定范围内增加控释尿素条施深度有利于提高鲜穗产量、植株氮积累量以及氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥表观利用率,各指标均以15 cm深度处理最高.综上所述,控释尿素合理深施可以显著降低氨挥发损失,提高鲜穗产量和氮肥利用效率,本研究条件下控释尿素的最适宜施用深度为15 cm.

秸秆腐熟剂对稻麦轮作田小麦赤霉病发生的影响

选择稻-麦轮作模式秸秆还田短期定位试验田块,于2016—2019年连续施用由棘孢木霉、黑曲霉、黑根霉、青霉4种不同微生物菌分别与枯草芽孢杆菌组合制成的秸秆腐熟剂,于2018和2019年分别调查不同秸秆腐熟剂处理的小麦赤霉病病情。结果表明,小麦抽穗扬花期的降雨量是赤霉病发生程度的决定性因素;与秸秆不还田相比,短期秸秆还田对赤霉病的发生并未表现出明显加重趋势;在赤霉病重发生年份,棘孢木霉和解淀粉芽孢杆菌组合可明显减轻赤霉病的发生。

稻虾共作模式下小龙虾养殖对水体环境的影响

通过监测稻虾共作模式下小龙虾养殖水体中氮、磷等营养物质以及重金属含量,系统分析小龙虾养殖水体营养状况及养分排放强度、重金属污染状况。结果表明,小龙虾养殖水体营养物质含量较高,其中总氮(TN)、总磷2(TP)和化学需氧量(COD)平均含量分别为2.21、0.50、59.0mg/L;小龙虾养殖废水排放量平均为4377.3m3/hm,其TN、TP和COD的排放强度分别为9.7、2.2、258.3kg/hm。小龙虾养殖水体中Hg和Cr含量符合GB38382002《地表水环境质量标准》Ⅲ级标准,而Cu、Zn、As和Cd的含量达到了Ⅰ级标准,可见稻虾共作模式下小龙虾受水体重金属污染的风险较低。

不同钝化剂修复镉污染稻田及其对水稻吸收镉的影响

以氧化钙镁(NL)、生物炭(B)和碳酸盐岩(SRC)3种钝化剂在大冶市轻度(S1)、中度(S2)镉(Cd)污染农田土壤开展田间试验,研究不同钝化剂对土壤有效态Cd含量及对水稻子粒Cd吸收的影响。结果表明,3种钝化剂处理均显著降低水稻子粒Cd含量,与对照相比,试验点S1、S2水稻子粒Cd含量分别降低了42.88%~67.29%、38.25%~52.59%,其中试验点S2水稻子粒Cd含量达到了食品安全国家标准(GB2762—2017,Cd≤0.2 mg/kg)。NL、B、SRC处理能不同程度降低土壤有效态Cd含量,与对照相比,试验点S1、S2土壤有效态Cd含量分别降低了14.09%~17.51%、30.38%~37.60%、9.22%~10.54%。试验点S1、S2土壤有效态Cd含量与水稻子粒呈一定的正相关。施用3种钝化剂显著提高试验点S1的土壤pH,土壤pH与水稻子粒Cd含量呈显著负相关,相关系数(R2)达0.7278。3种钝化处理下对水稻产量没有显著影响,且达到了NY/T3343—2018评价标准中重金属钝化剂施用后作物减产不超过10%的要求。3种钝化剂原位钝化修复中度、轻度Cd污染稻田土壤效果表现为生物炭>氧化钙镁>碳酸盐岩。

稻虾共作模式对稻田土壤细菌群落结构与多样性的影响

通过研究稻虾共作模式下0~60 cm土层土壤细菌群落结构与多样性,明确该模式下稻田土壤细菌的群落特征,旨在为研究稻虾共作模式下稻田土壤养分循环提供理论依据。依托湖北省潜江市白鹭湖农场15年定位试验,采集0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm和50~60 cm土层土样,采用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性,并研究土壤细菌群落特征与土壤理化性状的关系。与中稻单作模式相比,长期稻虾共作模式显著提高了0~10 cm和20~40 cm土层有机碳(TOC)含量、0~30 cm土层全氮(TN)含量、0~20 cm和30~40 cm土层全磷(TP)含量以及10~40 cm土层有效钾(AK)含量。长期稻虾共作模式后土壤细菌的群落组成发生了改变,显著提高了土壤中绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和芽单胞菌门的相对丰度,降低了蓝细菌门、放线菌门和疣微菌门的相对丰度;同时,稻虾共作模式显著提高了10~20 cm和30~50 cm土层细菌的物种丰富度和多样性,但降低了0~10 cm土层细菌的丰富度。相关性分析表明,TOC、TN、AP和AK是影响稻虾共作模式土壤中细菌群落结构及多样性的主要因素。长期稻虾共作模式改变了稻田土壤理化性状,改变了土壤细菌的群落组成,提高了深层土壤的细菌物种丰富度和多样性。