过氧化钙及硅钙肥改良潜育化稻田土壤的效果研究

【目的】潜育化水稻土是我国最主要的低产水稻土类型,长期渍水导致的土壤缺氧及活性还原物质过度积累是其最主要特征,这严重影响了水稻的根系发育和产量提高。本研究以鄱阳湖区潜育化稻田土壤为对象,通过田间试验研究过氧化钙和硅钙肥单施或配施对潜育化稻田土壤的改良效果,旨在为探索潜育化稻田的轻简化改良方法提供理论依据。【方法】田间试验于2012 2013年在鄱阳湖区潜育化双季稻田进行,试验设单施化肥(T1)、化肥+硅钙肥(T2)、化肥+过氧化钙(T3)和化肥+硅钙肥+过氧化钙(T4)4个处理。通过2年4季的田间试验研究了过氧化钙和硅钙肥单施或配施对鄱阳湖区潜育化稻田水稻产量、土壤还原物质总量及土壤物理化学性质的影响,分析了过氧化钙和硅钙肥改良潜育化稻田土壤的效果和应用前景。【结果】过氧化钙和硅钙肥单施或配施均可以提高潜育化稻田的水稻产量,二者配施每季可以提高水稻产量1.06 t/hm22.06 t/hm2,并可促进磷、钾养分向籽粒转移。施硅钙肥对土壤还原物质总量没有明显影响,而施过氧化钙可以显著降低土壤还原物质总量,二者配施可以减少耕层土壤还原物质总量1 cmol/kg以上。随着土层的加深,土壤还原物质总量呈增加的趋势。硅钙肥与过氧化钙配施可以明显提高小于10 mm的中小团聚体的含量。施硅钙肥或过氧化钙对土壤养分含量没有明显影响,但二者配施可以明显提高土壤有机碳、速效磷的含量,但对腐殖质碳、速效钾和全氮含量影响不明显。【结论】施用硅钙肥可以提高潜育化稻田的水稻产量,但对土壤还原物质总量没有明显影响。施用过氧化钙既可以提高水稻产量,又可以降低潜育化稻田的潜育化程度。而硅钙肥和过氧化钙配施不仅可以明显提高水稻产量、降低潜育化稻田的潜育化程度,还可以改善土壤养分供应状况和土壤结构。因此,施用过氧化钙和硅钙肥可以作为改良鄱阳湖区潜育化稻田土壤的一种参考方法。     

有机无机肥配施对潜育化水稻土的改良效应

为探索潜育化水稻土改良培肥措施,采用田间试验研究了工程排水条件下有机无机肥配施对潜育化低产水稻土的改良效应。结果显示:有机无机肥配施增加了早、晚稻的有效分蘖数。在早稻齐穗期,与CK和NPK处理相比,有机无机肥配施的叶绿素(SPAD值)均显著增加。有机无机肥配施显著增加了晚稻的产量,与NPK处理相比,产量增加了10.0%~23.7%;其中早稻配施紫云英、晚稻配施猪粪处理产量最高。在工程排水基础上,配施有机肥处理在早、晚稻收获时耕层土壤还原物质总量分别比单施化肥处理减少了15.0%~25.3%和32.5%~37.5%。这表明,在工程排水条件下,配施一定的有机肥可以明显提高潜育化稻田水稻产量,降低表层土壤还原物质总量,对改良潜育化水稻土有明显作用。     

不同释放速率过氧化钙对模拟潜育环境下稻田土壤理化特性的影响

【目的】为探索缓释过氧化钙对潜育性稻田土壤的改良效果。【方法】于网室内进行潜育化稻田环境模拟试验，以不施、施过氧化钙粉末、施过氧化钙颗粒为对照，从已研发的10种不同包膜缓释过氧化钙中，选出4种缓释过氧化钙，探究其在水稻早稻分蘖期与收获期对潜育化稻田土壤中还原物质总量、活性还原性物质、还原性铁锰、有效养分等含量的变化的影响，以及对水稻整个生育期土壤pH、氧化还原电位、活性氧浓度动态变化的影响。【结果】结果表明，施用过氧化钙均能降低土壤还原物质含量，提高土壤速效养分含量和土壤pH、氧化还原电位及活性氧浓度。缓释过氧化钙的改良效果最佳，其次为过氧化钙颗粒和过氧化钙粉末。缓释过氧化钙处理中以乙基纤维素包膜效果最好，与不施过氧化钙处理相比，施用乙基纤维包膜过氧化钙和过氧化钙粉末处理下还原物质总量、活性还原性物质含量和还原性铁、锰含量分蘖期分别降低了22.9%和36.0%、20.5%和13.6%、37.7%和29.0%、38.8%和56.8%，收获期分别降低了32.4%和20.0%、32.7%和19.5%、34.3%和7.9%、25.5%和39.2%；其土壤pH平均分别提高13.1%和8.0%，土壤氧化还原电位与活性氧浓度平均分别依次提高34.3%和-11.3%及58.6%和13.4%。【结论】结果可为缓释过氧化钙在实际应用中对潜育化稻田的改良提供理论依据和实践基础。     

低湖区潜育性稻田施用钾肥的效应及对土壤氧化还原性状的影响

低湖区潜育性稻田施钾试验的结果表明，施用钾肥能明显改善低湖田潜育化土壤的氧化还原性状，土壤原物质总量、活性还原物质含量及 Ｆｅ＾２＋含量均比对照明显降低，因而减轻了土壤中亚铁等不原性物质对水稻的毒害，水稻产量提高。     

土壤改良剂对鄱阳湖区潜育性稻田的改良作用研究

潜育化水稻土存在渍、冷、烂、闭(气)、毒及缺素等障碍因素,土壤改良剂是其改良的有效办法之一。本文研究了有机与无机材料相结合对鄱阳湖区潜育化稻田的改良效果,旨在为湖区此类土壤改良提供技术参考。田间定位试验设有机、无机改良剂10个互作处理,分别为(1)对照,T1;(2)牛粪+粉煤灰,T2;(3)牛粪+石灰,T3;(4)枯饼+粉煤灰,T4;(5)枯饼+石灰,T5;(6)牛粪+粉煤灰+石灰,T6;(7)枯饼+粉煤灰+石灰,T7;(8)牛粪+枯饼+粉煤灰,T8;(9)牛粪+枯饼+石灰,T9;(10)牛粪+枯饼+粉煤灰+石灰,T10,研究了土壤改良剂对土壤氧化还原电位、还原物质总量及土壤肥力的影响,并结合水稻产量分析了有机无机改良剂相结合的改良作用。结果表明:在提高土壤氧化还原电位方面,T5处理最明显,在抽穗期比T1显著提升了69.2%(P0.05)。在消减土壤还原性物质方面,各施用改良剂处理均能显著降低土壤还原性物质,其中T5、T8、T10三个施用石灰的处理效果最为显著,比T1分别降低了84.5%、79.3%和72.2%(P0.05)。施用土壤改良剂对土壤有机质、碱解氮、水溶性碳无显著影响,但对土壤速效磷、速效钾、pH值、电导率和水溶性氮有显著的提升作用。在提高水稻SPAD值方面,所有施枯饼的处理T4、T5,T7~T10均能显著提高水稻SPAD值,在抽穗期比T1提高了13.5~28.6%(P0.05)。3年平均产量表明,T10能显著提高潜育性稻田产量,比T1显著提高10.3%(P0.05)。因此,枯饼与石灰配合是降低鄱阳湖区潜育化稻田土壤还原性物质、提升氧化还原电位、电导率的最有效措施;牛粪、枯饼、粉煤灰、石灰相配合则是综合提升水稻产量的最有效措施。     

四湖地区潜育化土壤的肥力特征与改良利用

本文在野外土壤剖面调查基础上分析研究了四湖地区潜育化水稻土的养分状况和肥力特征。结果表明,随土壤潜育化程度加重,土壤养分有机质趋于丰富、潜在养分含量较高,速效养分中速效钾相对较高而有效磷较低;结合观测和调查结果,分析了地下水位、还原性物质和土地利用状况及土壤养分平衡等因素对潜育化土壤肥力状况所造成的影响,提出了因地制宜的综合改良利用措施。     

稻田地下排水的几种方法

我国南方现有各种类型的潜育化水稻土近一亿亩,严重阻碍稻谷产量的提高。所以,发展稻田地下排水势在必行。稻田排水是改善土壤理化性状、协调水稻生长生态环境的一项重要增产措施。世界上农业发达地区和国家,数十年前就已重视这项工程。六十年代后,我国南方稻区也陆续推广各种地下排水工程。现介绍常见的几种。     

配施有机肥对潜育化水稻土的培肥效果

为探索潜育化水稻土的培肥措施,通过田间试验研究了有机无机肥配施对潜育化低产水稻土产量和土壤养分有效性的影响。结果显示:连续2季施用有机肥后,潜育化水稻土产量显著提高,以早稻配施紫云英-晚稻配施猪粪处理的产量最高。添加有机肥降低了潜育化水稻土耕层土壤p H值。早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的有机质提高明显,比NPK处理提高了15.22%;早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的潜育化水稻土全氮含量比单施化肥处理提高4.19%;早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的潜育化水稻土有效磷含量提高最多,比NPK处理提高了4.92%;相比于NPK处理,早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的土壤速效钾含量比两季均单施化肥处理提高了13.2%。因此,潜育化水稻土适当配施有机肥可以提高土壤养分有效性,增加水稻产量,可以作为培肥改良潜育化水稻土的参考方法。     

保护性耕作对丘陵区水稻土团聚体稳定性的影响

长期保护性耕作通过增加土壤有机碳而成为稻田土壤结构改良的一项有效措施,而保护性耕作对土壤团聚体稳定机制的影响尚未完全清楚。本文供试土样采自耕作制定位试验水旱轮作、冬水免耕、垄作免耕和厢作免耕耕层（0～ 20 cm）土壤,土样经过糊化作用、湿润作用和再次糊化作用等预处理,用以阐明稻田土壤团聚体的破碎机制。研究结果表明：糊化作用和湿润作用后紫色水稻土团聚体稳定性差异不明显,而保护性耕作显著影响团聚体的稳定性。糊化作用后团聚体水稳性强弱顺序为：垄作免耕＞厢作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作,湿润作用后团聚体水稳性强弱顺序为：厢作免耕＞垄作免耕＞冬水免耕＞水旱轮作。糊化作用下团聚体稳定性与有机碳浓度相关性不显著（r＝0.432,p＞0.05）,湿润作用下团聚体稳定性与有机碳浓度呈极显著正相关（r＝0.626,p＜0.01）。因此,研究结果说明保护性耕作有利于紫色水稻土大团聚体有机碳含量提高,进而增强团聚体的水稳性。     

小麦秸秆全量还田对水稻生长及稻田氧化还原物质的影响

以粳型水稻品系2645为材料,设小麦秸秆全量还田和不还田两个处理,研究小麦秸秆全量还田对水稻生长和稻田氧化还原物质的影响。结果表明,小麦秸秆全量还田提高了水稻穗粒数和产量,分别提高6.3%~6.9%和2.4%~10.0%,但使有效分蘖期(移栽后25 d)稻田水体含氧量降低了19.2%~68.4%,土壤还原物质总量和活性还原物质含量分别提高了6.2%~14.2%和15.1%~86.5%,水溶性Fe2+含量提高9.7%~30.1%,土壤氧化还原电位(Eh)和水稻根系活力分别下降3.6%~22.4%和13.5%~21.1%,拔节期分蘖数量和叶面积指数(LAI)分别减少9.5%和1.8%~4.3%。表明小麦秸秆全量还田增加了水稻生长前期稻田水体氧消耗量,促进了土壤还原物质积累,降低了土壤Eh和水稻根系活力,对水稻前期的群体发展有一定影响,但不影响最终产量。     

磷钾调控对冷浸田水稻产量和养分吸收的影响

【目的】冷浸田是典型低产稻田,其施肥结构和模式与普通稻田应存在差异。本研究拟在普通稻田施肥结构的基础上,通过调整肥料结构,探索冷浸田最佳施肥模式,为提高冷浸田水稻产量提供数据支撑和理论依据。【方法】通过连续3年的定位试验,以水稻产量为目标,通过测定产量构成因素、水稻养分吸收和土壤养分变化,分析冷浸田施肥模式,提出冷浸田最佳施肥用量。【结果】土壤速效磷含量介于2.7~7.3 mg/kg之间,速效钾含量介于20~80 mg/kg,明显低于普通稻田（平均速效磷11.5 mg/kg,平均速效钾95.8 mg/kg）,是冷浸田主要养分障碍因子;施肥可以极大提高水稻产量,其中NPK、NP2K、NPK1、NPK+Zn和NPK2处理的产量比不施肥（CK）或习惯（FP）高20%~30%左右。在氮磷钾基础上增施锌肥、硅肥和钾肥增产达到显著水平,降低磷肥和钾肥用量则有降低产量的趋势。连续三年种植水稻土壤碱解氮、速效钾呈现平稳,速效磷有增加趋势。施肥处理水稻籽粒和茎部钾含量明显高于CK,籽粒氮累积量显著高于CK和习惯施肥处理。相对于NPK、CK、FP处理,增施磷、钾肥,添加微肥可显著提高籽粒氮、磷、钾累积量。【结论】鄂东南低丘区冷浸田速效磷、速效钾含量低,是主要营养限制因子,需要长期加大磷、钾肥施用量;该地区冷浸田适宜施肥量为N 180、P2O5 90~108、K2O 120~144 kg/hm2,同时配施锌肥和硅肥,连年施用可保证冷浸田水稻的稳步增产。     

长期氮肥减量深施对双季稻产量和土壤肥力的影响

  【目的】  合理减少氮肥用量是解决我国当前稻田生态系统氮素损失量大、氮肥利用率低等问题的重要途径。然而，长期减少氮肥投入能否维持水稻产量和稻田土壤肥力还不清楚。以我国南方典型红壤双季稻田为研究对象，系统分析连续7年化肥深施结合不同氮肥用量措施下双季稻产量、氮肥偏生产力、根际土壤速效养分含量和土壤肥力的差异特征，探讨长期氮肥减量的可行性，为制定适宜的双季稻田氮肥管理措施提供科学依据。  【方法】  于2012年，在中国科学院桃源农业生态试验站开始设置氮肥减量深施长期定位试验，以常规施氮 (CF，早、晚稻施氮量均为N 150 kg/hm2，基追肥均为表层撒施) 为对照，基于化肥深施，设置3个氮肥水平 (N1，减氮30%；N2，减氮23%；N3，减氮16%)。每年早、晚稻收获计产，并于2018年早、晚稻分蘖期、拔节期和成熟期采集水稻根际土壤，测定土壤无机氮、有效磷和速效钾含量，同时测定晚稻成熟期根际土壤pH、有机碳和全量养分含量，研究长期氮肥减量深施对双季稻产量和稻田土壤肥力的影响。  【结果】  与CF处理相比，深施条件下，减氮16%～30%处理早、晚稻分蘖期根际土壤无机氮和速效钾含量无显著变化，但减氮23%和30%处理早稻分蘖期根际土壤有效磷含量显著降低；拔节期和成熟期根际土壤NH₄+-N和NO₃–-N含量分别提高了4.26%～109.00%和2.56%～65.50%，有效磷和速效钾含量分别提高了3.10%～32.60%和5.94%～42.40%，保证了双季稻生育中后期氮磷钾养分的稳定供应。在化肥深施基础上，连续7年减少16%～30%氮肥用量提高了氮肥偏生产力，早晚稻增产4.37%～32.70%，并维持土壤有机质和全量养分含量的稳定。  【结论】  结合化肥深施，在常规氮肥用量(150 kg/hm2)基础上减少30%氮肥投入，双季稻根际土壤速效养分含量不会降低，甚至高于撒施。因此，长期减施氮肥结合深施可以维持双季稻的产量和稻田土壤肥力的稳定，显著提高氮肥偏生产力。     

不同肥料/改良剂对冷泥田水稻生长、养分吸收及土壤性质的影响

【目的】西南地区冷泥田的水稻生长不良可归因于多种障碍因子,包括土壤物理、化学和生物因子。本文针对冷泥田影响水稻生长的土壤化学障碍因子,研究了不同肥料或改良剂对冷泥田水稻生长、养分吸收和土壤性质的影响,旨在为这类土壤的培肥、改良利用和水稻高产提供科学依据和实用技术。【方法】试验地点选在四川省东南地区冷泥田集中的泸县,试验历时2年。试验设无肥对照(CK)、全量化肥(NPK)、NPK+泥炭(NPK+Pe)、NPK+商品有机肥(NPK+COF)、NPK+鸡粪(NPK+CM)、NPK+硅肥(NPK+Si)、NPK+石灰(NPK+L)、NPK+硅钙肥(NPK+Si Ca),NPK+锌肥(NPK+Zn)9个处理。在水稻收获前采集代表性植株样,调查水稻农艺性状,分析水稻对氮、磷和钾的吸收量;水稻收获后采集土壤样品,测定不同处理的土壤p H、全氮、有效磷、速效钾、有机质、还原性物质总量、活性还原物质以及亚铁和亚锰含量。【结果】结果表明,在所有处理中,NPK+L和NPK+Si Ca处理可改善水稻的产量构成因子,稻谷产量比NPK处理显著提高15.40%和10.64%;而其他处理的增产效果则均不显著。NPK+L和NPK+Si Ca处理的土壤p H明显高于其他处理,土壤还原性物质总量和活性还原物质(含Fe2+和Mn2+)含量显著降低;NPK+L和NPK+Si Ca处理可增加土壤养分的有效性,促进水稻对氮、磷、钾养分的吸收,改善土壤的化学性质。同时,土壤分析结果表明,该试验土壤的有效钙和有效硅均缺乏,而NPK+L和NPK+Si Ca处理增加了土壤的有效钙和有效硅,对提高水稻产量有重要贡献。有机肥对土壤相关性质的影响与石灰和硅钙肥相反,特别是鸡粪。施用锌肥对水稻有一定的增产效果,但差异不显著。水稻收获后土壤中氮、磷、钾养分残留量与施肥量和水稻吸收携出量密切相关。【结论】对长期淹水地势低洼的酸性冷泥田来说,石灰和硅钙肥是比较理想的土壤改良剂,能同时起到改善土壤性质和提高作物产量的效果;而有机肥,特别是未腐熟的有机肥或有机物料,则不宜在冷泥田中施用或大量施用。     

稻秸还田提高我国南方典型稻田冬绿肥产量和养分积累

  【目的】  提高冬绿肥的产量和养分积累量有利于轮作系统中主作物的高产稳产和光、温、养分资源的高效循环利用。研究稻秸还田对冬季豆科绿肥生长和养分积累及土壤性状的影响,为稻田豆科绿肥的高产栽培及稻秸资源化利用提供指导。  【方法】  在广西、四川和安徽,分别以盐渍水稻土、紫色土和黄棕壤为供试土壤,进行相同处理的豆科绿肥盆栽试验,供试品种均为当地主栽品种。稻秸添加量设 3个水平:0、3000、6000 kg/hm2 (S0、S1、S2),每个稻秸添加水平下设两个施氮水平:0和45 kg/hm2 (N0、N45),共包括6个处理。于豆科绿肥盛花期采集植株和土壤样品,测定鲜草产量和土壤理化性状。  【结果】  与稻秸不还田且不施氮肥处理(RS0N0)相比,盐渍水稻土、紫色土和黄棕壤上稻秸还田与氮肥配施处理的绿肥鲜草产量分别提高了63.0%～66.0%、35.2%～53.8%和103.6%～117.1%,植株氮累积量分别提高了19.1%～41.5%、43.7%～67.2%和65.1%～70.5%,磷累积量分别提高了12.1%～68.9%、31.4%～57.3%和37.9%～45.3%,钾累积量分别提高了22.0%～58.7%、30.7%～35.0%和89.2%～102.9%。在盐渍水稻土、紫色土,稻秸还田(S1、S2)均可提高绿肥鲜草产量和氮磷钾养分积累量,配合施氮没有进一步提高鲜草产量和氮磷钾养分积累量;而在黄棕壤与秸秆半量还田相比,稻秸全量还田降低了绿肥产量,但在一定程度上增加了绿肥地上部养分积累量,稻秸还田配合施用氮肥则显著增加了绿肥的产量和地上部养分积累量。盐渍水稻土稻秸还田与氮肥配施处理(RS1N45和RS2N45)提高了土壤有效磷含量;黄棕壤土壤有效磷含量、土壤速效钾含量随稻秸添加量增加先下降后上升,与不施肥对照相比,3种土壤上稻秸与氮肥配施处理均显著提高了土壤无机氮含量。偏最小二乘法路径模型分析表明,稻秸还田及土壤类型对豆科绿肥鲜草产量和地上部氮、磷、钾的累积量均有极显著正影响(P < 0.01),氮肥处理仅对豆科绿肥鲜草产量有极显著正影响(P < 0.01)。  【结论】  稻秸还田不同程度地促进了豆科绿肥对土壤速效养分的吸收,提高了豆科绿肥鲜草产量和地上部氮磷钾累积量。在肥力较高的盐渍水稻土和紫色土上,稻秸全量还田可显著增加豆科绿肥的鲜草产量,维持土壤有效养分,无需配合施用氮肥。在肥力较低的黄棕壤上,全量还田(6000 kg/hm2)需配施氮肥才可充分发挥稻秸还田的增产效果,缓解土壤中有效养分含量的下降。     

北方典型水稻土有机质及其组分演变特征

【目的】探究我国北方淹育型水稻土在开垦耕种过程中土壤有机质及其组分的演变特征,为提高水稻土有机质的品质、合理利用水稻土及提高其生产潜力、建设高产稳产稻田提供理论依据和数据支撑。【方法】本研究以辽宁省各地棕壤和草甸土上发育的不同开垦年限淹育型水稻土为研究对象,通过野外调查、田间定点试验及室内测试分析等手段,研究了开垦年限对水稻土有机质含量与组成及其腐殖质特性的影响。【结果】水稻土耕层有机质总量 (SOM) 随开垦年限的增加维持在18.60～26.30 g/kg之间,与开垦年限无显著相关关系 (P > 0.05),但易氧化有机质含量占有机质总量的比例 (ROM/SOM) 均在50%以上,并且随水稻土开垦年限增加而下降,降幅为18%～20%;有机质氧化稳定系数 (Kos) 均在1.2以下,随着水稻土开垦年限增加呈上升趋势,增幅为52%～57%,胡富比 (HA/FA) 及胡敏酸相对色度 (RF) 随开垦年限增加而增大,但胡敏酸活化度 (AD) 和土壤腐殖质的松/紧 (LCH/TCH) 明显下降。【结论】北方水稻土随着开垦年限的增加,土壤中的有机质稳定性增加,活性降低,耕层土壤对养分的供、贮能力减弱,土壤肥力水平下降,限制了北方水稻土生产潜力的发挥,应通过耕作管理和有机无机肥料配施来防止或减缓水稻土肥力的下降。