长期绿肥与氮肥减量配施对水稻产量和土壤养分含量的影响

为探明湘南双季稻区绿肥还田下的氮肥适宜施用量,设计了始于2008年冬季开展的长期田间定位试验(2009-2017),研究绿肥与氮肥减量配施对双季稻的产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力以及2017年稻田耕层土壤养分含量的影响。共设计6个施肥处理:不施氮肥空白对照、仅紫云英、习惯施肥、紫云英与100%无机氮配施、紫云英与80%无机氮配施、紫云英与60%无机氮配施。结果表明:与习惯施氮量相比,绿肥结合习惯施肥以及绿肥与化肥氮减量20%~40%配施均能保持甚至提高2009-2017年稻谷周年产量,显著提高早、晚稻氮肥偏生产力和氮肥农学效率。绿肥与化肥氮减40%时,产量变异系数最低和产量可持续指数最高。试验9 a后,与2008年相比,稻田土壤有机质和全氮含量呈上升趋势。与习惯施肥相比,绿肥与化肥氮减量20%~40%能维持土壤磷素与钾素的供给。综合考虑,紫云英还田下,化肥氮减施40%仍能获得高产稳产,且氮肥利用率最高,产量稳定性最好,并可缓慢提高土壤肥力,是湘南双季稻种植区较好的施肥模式。     

紫云英配施氮肥对双季稻产量、干物质量及氮素吸收利用的影响

为研究紫云英配施氮肥对双季稻产量、干物质量以及氮素吸收利用的影响,本研究于2014年10月-2016年11月在江西省余江县进行田间定位试验,共设置5个处理:冬闲+不施氮、紫云英+不施氮、紫云英+减量施氮(90 kg·hm~(-2))、紫云英+常规施氮(150 kg·hm~(-2))、紫云英+高量施氮(225kg·hm~(-2))。结果表明,与冬闲处理相比,紫云英配施氮肥的各处理早稻和晚稻每穗粒数分别增加了23.20%和14.15%,产量分别增加了17.75%和28.32%,其中早稻和晚稻产量均以紫云英+常规施氮最高,分别增加了20.55%和30.49%,其次为紫云英+减量施氮处理,分别增加了19.48%和28.13%;与冬闲处理相比,冬种紫云英后各处理早稻和晚稻干物质量增幅分别为15.57%~36.21%和14.41%~24.89%,水稻群体吸氮量2年平均增幅为60.24%~93.04%;与单施紫云英相比,紫云英还田配施氮肥各处理早稻和晚稻干物质量增幅分别为20.14%~28.35%和14.79%~18.07%,水稻群体吸氮量2年平均增幅为40.73%~69.53%;与紫云英+常规施氮处理相比,紫云英+减量施氮处理下的氮肥回收效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高了43.18%、64.55%和56.14%(2年平均值)。综上,紫云英+减量施氮是本研究区域氮肥利用率最高的施肥模式,该结果为提高稻田氮肥资源高效利用和保护农田生态环境提供了科学依据。     

种植翻压紫云英配施化肥对稻田土壤活性有机碳氮的影响

依托长期种植紫云英定位试验,以不施肥(CK)为对照,研究化肥(100%F)、紫云英配施100%、80%、60%和40%化肥(G+100%F、G+80%F、G+60%F、G+40%F)以及紫云英(G)对土壤活性有机碳氮、水稻产量、氮肥利用率及其他土壤养分的影响。结果表明,与对照不施肥相比,单施化肥对土壤水溶性有机碳(WSOC)的影响很小,土壤水溶性有机氮(WSON)和微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量分别增加了20.61%、10.49%和2.20%;单施紫云英处理土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN含量分别增加了25.52%、36.30%、19.16%和10.37%;紫云英配施化肥增加了土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN的含量,增幅分别为12.99%~22.80%、26.66%~56.61%、19.01%~29.56%和16.08%~32.90%。施肥提高了土壤活性有机碳氮占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)的比例,紫云英配施化肥和单施紫云英效果优于单施化肥。土壤活性有机碳氮与水稻产量、SOC、TN和铵态氮(NH_4~+-N)呈显著或极显著正相关。施肥增加水稻产量,G+80%F最高(10026kg hm~(-2))。与100%F相比,化肥减施20%~40%水稻不减产,同时氮肥农学效率和氮肥偏生产力提高,增幅分别为11.64%~149.65%和2.66%~149.92%,土壤SOC、TN和NH_4~+-N含量增加,土壤有效磷和速效钾降低。综合考虑水稻产量、氮肥利用率和土壤肥力,紫云英翻压22500 kg hm~(-2)、磷钾肥常规用量、氮肥减施20%时最优。     

紫云英配施控释氮肥对早稻产量及氮素吸收利用的影响

通过田间小区试验,研究减量尿素或控释氮肥配施紫云英对早稻产量、农艺性状、植株干物质积累量、氮素养分吸收利用及土壤氮素养分的影响。结果表明:在减氮量20%和40%条件下,尿素或控释氮肥配施紫云英均能促进早稻稻谷增产,其中80%尿素配施紫云英和60%控释氮肥配施紫云英处理的稻谷产量较100%尿素处理分别增产7.5%和6.7%,但稻草产量均低于100%尿素处理。有效穗数、千粒重和每穗实粒数的增加是稻谷增产的主要原因。100%尿素处理早稻前期生长旺盛,而减量尿素或控释氮肥与紫云英配施对水稻植株生长的促进作用主要在水稻生长中后期。100%尿素处理的干物质积累量、水稻植株全氮含量、氮素养分积累量在水稻生长前期均较高,水稻生长中后期80%尿素配施紫云英和60%控释氮肥配施紫云英处理的氮素养分持续供应的优势得到体现。适当降低氮肥用量,减量尿素或控释氮肥配施紫云英有利于提高化肥氮素利用效率。氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮收获指数均以60%控释氮肥与紫云英配施处理最高。控释氮肥和紫云英在水稻生长中后期释放了较多的氮素营养,提高了水稻生长中后期土壤碱解氮含量。     

减施20%化肥下绿肥翻压量对江西双季稻产量及氮素利用的影响

  【目的】  种植绿肥是实现化肥减施的重要措施,研究稻田系统中不同绿肥翻压量对土壤供氮及主作物水稻吸氮规律的影响,以期为江西双季稻区合理利用紫云英,提高水稻产量提供理论依据。  【方法】  田间试验位于江西双季稻区。在早稻氮磷钾肥用量减施20%条件下,设置冬种并翻压紫云英鲜草15000 (G₁F₈₀)、22500 (G_1.5F₈₀)、30000 (G₂F₈₀)、37500 (G_2.5F₈₀) kg/hm2,以及冬闲且水稻不施化肥对照(CK)、冬种紫云英水稻不施化肥(GM)和冬闲常规施肥(F₁₀₀)共7个处理。分析了水稻产量、植株吸氮量、氮肥利用率,以及水稻生育期土壤无机氮含量,并分析了土壤性状和水稻产量、植株吸氮量之间的关系。  【结果】  与F₁₀₀相比,G₁F₈₀处理早稻产量显著增加11.64%;G₂F₈₀处理晚稻产量显著增加7.81%;G₁F₈₀、G_1.5F₈₀和G₂F₈₀处理双季稻总产量分别显著增加5.79%、5.38%和7.17%。其余不同紫云英翻压量处理的产量相比F₁₀₀均未降低。冬种紫云英配施80%化肥可显著提高早稻稻谷吸氮量、早稻当季氮肥利用率和早稻氮肥偏生产力,提高早稻和晚稻收获期土壤全氮和有机质含量,提升土壤肥力水平。早稻孕穗期、早稻收获期和晚稻收获期,G_2.5F₈₀处理土壤铵态氮含量均显著高于F₁₀₀处理,且为各处理中含量最高。从早稻孕穗期到早稻收获期,不同紫云英翻压量处理氮素累积速率均为正值,水稻植株吸氮量增加,而冬闲常规施肥处理氮素累积速率为负值,水稻吸氮量降低。在水稻生育期,紫云英翻压量小于22500 kg/hm2时,水稻植株吸氮量随翻压量增加而增加,而翻压量大于22500 kg/hm2时,水稻植株吸氮量明显降低。土壤速效钾含量对水稻产量和吸氮量的贡献率最大,对早稻产量和早稻吸氮量的贡献率分别为35.17%和40.16%,对晚稻产量和吸氮量的贡献率分别为21.22%和25.22%,对双季稻产量和吸氮量的贡献率分别为34.83%和27.86%。  【结论】  在减施常规量20%化肥条件下,种植翻压适量紫云英可提高早稻稻谷吸氮量,促进水稻增产。翻压高量紫云英有利于培育土壤碳库和氮库,提高土壤供氮能力。综合各项分析,在江西双季稻区紫云英翻压量为30000 kg/hm2时效果最好。     

紫云英与尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用率的影响

【目的】 了解化肥氮钾用量减少条件下不同比例紫云英与普通化肥尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用效率的影响,旨在为南方双季稻种植区制定科学减肥增效策略提供依据。 【方法】 通过连续 6 年定位田间小区试验,除对照不施肥外,试验的其他 5 个处理早稻施肥量均为 N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 120 kg/hm2,氮素以尿素、控释尿素、紫云英按处理比例配合和施用。分析了双季稻产量,植株氮、钾养分吸收积累、利用效率及土壤氮、钾养分含量。 【结果】 与 (CF100) 处理相比,早稻翻压紫云英鲜草 17145 kg/hm2 时,早、晚稻均减施氮 40%、减施钾 21% 条件下,氮肥采用尿素处理 (CF60 + A40) 或控释尿素处理 (CRU60 + A40) 以及早稻翻压紫云英鲜草 25715 kg/hm2,早、晚稻均减施 60% 氮、32% 钾条件下,氮肥采用控释尿素处理 (CRU40 + A60) 有利于早晚稻及全年产量的提高,其中以 CRU60 + A40 处理增产效果最佳。CF60 + A40 和 CRU60 + A40 处理早晚稻的稻谷、稻草和植株氮素及钾素积累量均较 CF100 提高,其中 CRU60 + A40 处理提高效果最明显。紫云英与尿素或控释尿素配施提高了早晚稻氮、钾养分利用效率,CF60 + A40、CF40 + A60、CRU60 + A40 和 CRU40 + A60 处理的氮肥和钾肥回收利用率、氮肥和钾肥农学效率以及氮肥和钾肥偏生产力均高于 CF100 处理。在紫云英替代和肥料等量施用条件下,施用控释尿素处理比施用尿素处理有利于提高养分利用效率。6 年 12 季水稻种植后,紫云英与尿素或控释尿素配施处理的土壤全氮、碱解氮和速效钾含量均较 CF100 处理有所提高。 【结论】 综合考虑作物产量效应、养分高效利用及土壤肥力维持,在该区域双季稻种植体系中早稻可用紫云英替代 40% 氮肥、20% 钾肥,晚稻减施 40% 氮肥、20% 钾肥,氮肥品种采用控释尿素或尿素均可,采用控释尿素有进一步提高早稻紫云英的替代比例和晚稻氮钾肥减施比例潜力。      

紫云英翻压对稻田土壤肥力和双季稻产量的影响

基于长期定位试验研究了紫云英翻压还田与化肥配施对土壤肥力以及双季稻产量的影响。结果表明,在肥力相对较低的桐城点,经过7年紫云英翻压配施70%化肥明显提高了土壤有机质(SOM)含量。在肥力相对较高的池州点,经过3年紫云英处理的土壤SOM和全氮(TN)都显著高于单施化肥处理;且紫云英配施化肥后SOM和TN分别比单施化肥提高13.08%和6.57%,但单施紫云英处理的碱解氮和速效钾含量却低于单施化肥处理。桐城点,减施30%化肥配合紫云英处理的早晚稻及周年产量高于单施化肥,早稻增产更为显著;且产量与TN呈显著正相关。池州点,单施紫云英的早晚稻及水稻周年产量与单施化肥相比,出现明显减产。综上认为紫云英翻压还田不能完全替代化肥,但与70%化肥配施既能提升土壤肥力、又能保证水稻产量。     

不同氮肥施用对双季稻产量及氮肥利用率的影响

通过田间小区试验,研究了不同氮肥处理对双季稻产量及氮肥利用率影响。结果表明:增施氮肥处理比不施氮肥处理双季稻的有效穗数、每穗粒数均显著提高,早稻产量增产77.0%~127.1%,晚稻增加62.9%~108.0%;早稻中等量控释氮肥处理较普通尿素处理水稻单位有效穗数、每穗粒数、农学利用率均增加,同时增产5.0%,氮肥利用率提高18.0个百分点;减量控释氮肥处理与普通尿素处理比有效穗数、每穗粒数、产量、氮肥农学利用率有所下降但氮肥利用率提高18.6~20.2个百分点,晚稻中各控释氮肥处理较普通尿素处理每穗粒数增加、产量增产,增产率为9.7%~27.7%,氮肥利用率提高28~31.1个百分点,且农学利用率显著提高;不同用量控释氮肥处理间早稻有效穗数、产量随氮肥用量增加而增加,晚稻中当施氮水平≤162 kg/hm2(按纯氮算)时,水稻单位有效穗、每穗粒数、结实率、产量随氮肥增加而增加;当施氮水平162 kg/hm2(按纯氮算)时,随施氮量增加而减少。     

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。     

赣北地区稻-稻-紫云英轮作体系减施化肥对水稻产量、氮素吸收及土壤供氮能力的影响

【目的】紫云英与水稻轮作是合理利用冬闲稻田，维持和提高稻田生产力的高效手段。研究稻–稻–紫云英模式下，减施化肥对水稻产量、氮肥利用效率、氮素吸收量和土壤供氮能力的影响，为赣北双季稻区减施化肥提供理论依据。【方法】定位试验位于江西省高安市，始于2016年，试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(F100)，以及种植翻压紫云英条件下，晚稻季正常施肥，早稻化肥为常规施肥的100%、80%、60%、40%(GF100、GF80、GF60、GF40)，共6个处理。在早稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期及晚稻成熟期，采集植株(含籽粒)和土壤样品，测定水稻地上部生物量、产量及氮素含量，计算水稻地上部氮素吸收量及氮肥利用率，测定土壤供氮能力和有效磷钾含量。【结果】与F100处理相比，GF80处理显著增加早稻产量，6年平均增产707.80 kg/hm2，平均增产率为10.12%，对晚稻产量无显著影响；GF60和GF40处理早稻和晚稻均不减产；GF40、GF60和GF80处理早稻成熟期稻谷生物量无显著变化，晚稻稻谷生物量分别增加7.76%、8.62%和9.48%。GF40、GF60和GF80处理的早稻和晚稻氮...     

紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响

为综合评价紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响,筛选紫云英等量翻压条件下,较适宜的施氮水平,以冬闲常规施氮[150 kg(N)?hm~(-2)]处理为对照,在翻压紫云英22 500 kg·hm~(-2)条件下,设置90 kg(N)·hm~(-2)、120 kg(N)·hm~(-2)、150 kg(N)·hm~(-2)和180 kg(N)·hm~(-2) 4个施氮水平,研究紫云英和施氮量对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响。结果表明:紫云英与氮肥配施各处理的干物质积累量均高于对照,其中紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)的干物质积累量最多,分别达9.65 t?hm~(-2)和9.97 t?hm~(-2),比对照分别增加11.18%和14.86%。各处理在水稻播种—分蘖期及抽穗—灌浆期干物质积累量较大,占成熟期干物质量的19.26%~24.77%和45.23%~52.75%,这两个生育阶段是干物质主要积累时期。紫云英与氮肥配施各处理的氮素积累量均高于对照,增幅为6.95%~18.68%。氮素干物质生产效率和氮收获指数均以紫云英配施90 kg(N)·hm~(-2)处理最高,比其他处理分别增加3.94%~14.08%和6.65%~14.90%。紫云英配施氮肥有利于提高早稻的干物质积累量和氮素利用率,其中以紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)效果较优,可实现减氮增效目的,是较理想的施肥模式。     

连年翻压紫云英对稻田土壤养分和微生物学特性的影响

【目的】紫云英（Astragalus sinicus L.）是南方稻区主要的冬种绿肥作物。本研究通过紫云英-化肥配施比例不同对水稻产量、 土壤养分和微生物学特性的影响探讨化肥的合理施用量,以期最大限度地减少化肥投入。【方法】紫云英水稻长期轮作定位试验始于2009年,试验设5个处理,对照（不施紫云英和化肥,CK）,全量化肥（100%F）,紫云英18000 kg/hm2+全量化肥（MV+100%F）,紫云英18000 kg/hm2+60%化肥（MV+60%F）,单施紫云英18000 kg/hm2（MV）。每个处理3次重复,小区面积15 m2。2012年10月份于水稻收获后采集土壤样品, 测定水稻产量、 土壤养分、 微生物量碳氮、 可培养微生物数量和土壤酶活性。【结果】1）与单施化肥相比,在翻压紫云英的条件下,化肥减量40%,对水稻产量没有影响,紫云英可替代部分化肥,达到减少化肥用量,保持产量的目的。2）不同施肥制度对土壤养分含量有一定的影响。与100%F处理相比,化肥结合翻压紫云英和单施紫云英处理能够提高土壤有机质和全氮含量; 施肥模式对土壤全磷和全钾含量无显著影响。与100%F处理相比, MV+100%F处理土壤的有效氮含量显著提高; 与100%F处理相比,MV和MV+60%F处理的速效磷含量显著减少; 100%F处理的土壤速效钾含量最高。不同施肥模式对土壤pH无显著影响。3）100%F、 MV+100%F处理的细菌数量较CK分别增加了102.3% 、 138.8%,而MV+60%F和MV处理与CK无显著差异,说明细菌对土壤养分有很强的依赖性。单施化肥或单施紫云英都不利于真菌和放线菌的生长,而化肥与翻压紫云英配合能显著提高其数量。4）相关性分析可以看出,细菌数量与土壤有效氮、 速效钾、 速效磷含量呈显著或极显著正相关; 真菌和放线菌的数量与铵态氮含量呈显著或极显著正相关,说明氮、磷、钾养分对土壤细菌数量的影响较大,而真菌和放线菌的数量主要受NH+4-N的影响。5) 与100%F处理相比,化肥配施紫云英可以显著提高微生物生物碳量（SMBC）和微生物生物氮量（SMBN）的含量。6) 除了过氧化氢酶,转化酶、 脲酶和酸性磷酸酶总体表现为紫云英与化肥混施大于单施化肥或紫云英。7)土壤酶活性、微生物生物量与土壤氮素的相关性最强。土壤转化酶、脲酶和酸性磷酸酶与水稻产量呈显著或极显著正相关,说明转化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的大小可作为衡量水稻产量多少的依据之一。【结论】MV+60%F处理在保证水稻产量的同时能够减少40%的化肥用量,是一种高效节能的培肥模式。单施化肥不利于土壤有机质、 全氮和有效氮的积累,同时不利于微生物的生长和酶活的提高。MV+60%F 培肥模式有利于改良土壤的生物学性状,值得推广并有待今后进一步观察验证。     

Green manure application improves rice growth and urea nitrogen use efficiency assessed using 15N labeling

ABSTRACT

Green manure is an efficient nitrogen (N) source when used as an alternative to chemical fertilizer. However, the N taken up by rice derived from green manure, chemical fertilizers or soil native N in complex nutrient systems is unclear. A pot experiment with partial substitution of urea with Chinese milk vetch (a green manure) implemented with ¹⁵N-labeled urea and Chinese milk vetch was set up to study the sources of N in rice and the fate of the fertilizers. The dry weights, N contents, N uptake, and urea N use efficiency were notably higher (by 15–16%, 4–13%, 22–30% and 182%-203%, respectively) in the Chinese milk vetch applied with urea treatment than in the urea alone treatment. The uptake of N from Chinese milk vetch and the use efficiency of Chinese milk vetch N were increased with reductions in the urea input amount. The application of Chinese milk vetch substantially changed the fate of urea: higher amounts of urea N were taken up by rice (approximately 29%) and remained as residue in the soil (approximately 15%) in the related treatments than in the treatment with urea alone (10% and 9%). More urea N than Chinese milk vetch N was taken up by rice (29% vs 20%, respectively) and lost (56% vs 14%, respectively), but less urea N than Chinese milk vetch N remained as residue in the soil (15% vs 66%, respectively). The partial substitution of chemical fertilizer with green manure is an effective method of promoting rice growth by supplying N for rice uptake and promoting more efficient N use.     

红壤水稻土上双季稻氮素减施增效方法比较

目前我国正在大力推进化肥零增长战略,各种减肥增效措施的实际应用效果越来越受到关注。本文通过连续3年的田间定位试验,探索在红壤地区双季稻种植模式下减氮增效的方法。在江西省典型的红壤水稻土上,设置不施氮肥(CK)、常规施氮量下的农民习惯施氮(C1)、减氮30 kg/hm_2下分次施氮(C2)、减氮30 kg/hm_2下20%缓释尿素一次施用(H1)、减氮30 kg/hm_2下50%缓释尿素一次施用(H2)和减氮30 kg/hm_2下80%缓释尿素一次施用(H3)共6个处理。结果表明:C2、H1、H2和H3处理在早晚稻上比C1处理减施氮素30 kg/hm_2的情况下,产量、秸秆生物量、有效穗数、千粒重、籽粒和秸秆的养分含量没有显著性差异(P0.05);同样除CK外,其他处理植株吸氮总量和氮收获指数也没有显著差异(P0.05);试验3年后各处理的土壤全氮和速效养分也没有显著性差异(P0.05)。但是C2、H1、H2和H3处理的氮肥偏肥生产力和氮肥吸收利用率都显著高于C1处理(P0.05),其中C2、H1、H2和H3处理的氮肥偏生产力6季平均分别提升了19.0%、17.8%、19.9%和24.5%,而氮肥吸收利用率6季平均分别提升了61.7%、44.9%、57.3%和72.3%。而C2处理的氮肥偏肥生产力和氮肥吸收利用率与H1、H2和H3处理之间无显著差异(P0.05)。分次施氮和施用缓释尿素两种方法均是红壤水稻土上减氮增效的有效方法。减氮30 kg/hm_2下,普通尿素配合施用20%比例的缓释尿素可以满足水稻生长的需求,而施用更高比例的缓释尿素(50%和80%)并不会提高水稻产量和氮肥利用率。综合考虑成本,一次性施用20%的缓释尿素是更为切实可行的减氮增效方法。     

太湖地区不同轮作模式下的稻田氮素平衡研究

采用田间微区15N示踪,研究了太湖地区稻田不同轮作模式(紫云英-水稻轮作、休闲-水稻轮作、小麦-水稻轮作)和施氮水平(0、120 kg·hm?2、240 kg·hm?2、300 kg·hm?2)下水稻对氮肥的吸收利用效率及土壤氮素残留特征。结果表明,水稻吸收的氮素来自肥料的比例为20.9%~49.6%,休闲-水稻轮作模式下水稻产量的获得更加依赖无机氮肥的大量投入。当季水稻对肥料氮的利用率为25.0%~41.5%,肥料氮的土壤残留率为13.4%~24.6%,其中90%以上的土壤残留肥料氮集中在0~20 cm土层,在土壤剖面中的残留率随土层深度增加而迅速降低,30~40 cm土层的肥料残留量仅占氮肥施用量的0.2%~0.7%。紫云英?水稻轮作和休闲?水稻轮作模式下氮肥利用率和土壤残留率均在施氮240 kg·hm?2时达到最大值,其氮肥利用率显著高于小麦?水稻轮作55.6%和66.0%。稻季施氮240 kg·hm?2时,小麦-水稻轮作模式下的氮肥利用率、土壤残留率以及总回收率显著最低,损失率显著最大;紫云英?水稻轮作模式下的氮肥损失率最小,分别小于休闲?水稻轮作和小麦-水稻轮作13.9%、39.2%。不同轮作模式下,水稻籽粒产量随施氮量的增加而增加,稻季施氮240 kg·hm?2时,紫云英?水稻轮作下水稻籽粒产量显著高于休闲?水稻轮作和小麦?水稻轮作,小麦?水稻轮作籽粒产量虽略高于休闲?水稻轮作,但没有达到显著水平。本研究认为,选择紫云英还田配施氮肥240 kg·hm?2,既可以保证水稻氮肥利用率而获得高产,又能减少氮肥损失而带来的环境风险,是一种值得在当地大力推广的耕作制度。     

稻蛙共作对水稻-紫云英轮作系统氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮素损失的主要途径之一,探究稻田生态种养模式对稻田土壤氨挥发产生的影响,可为该模式的生态环境效益评价提供理论依据。为评估稻蛙共作模式对水稻-紫云英轮作系统氨挥发的影响,通过开展田间小区试验,采用密闭式间歇抽气法采集氨气,对水稻-紫云英轮作系统的土壤氨挥发及其影响因素进行研究。试验共设置3个处理:空白对照(CK,不施肥,不放蛙)、常规水稻种植模式(CR,施化肥,不放蛙)、稻蛙共作模式(RF,施化肥,放蛙)。结果表明:稻蛙共作模式水稻季氨挥发累积量为47.02kg·hm~(-2),占当季施氮量12.9%;其后茬紫云英季的氨挥发累积量为16.27kg·hm~(-2);全年轮作系统的氨挥发累积量为63.29kg·hm~(-2),较常规水稻种植模式的氨挥发累积量降低15.3%。稻蛙共作模式全年水稻-紫云英轮作系统的氨挥发累积量占施氮量的比例为17.4%,显著低于常规水稻种植模式所占比例(20.5%)。水稻田面水的铵态氮浓度是影响水稻季氨挥发的主要因素,水稻田面水p H、水温、气温、风速等因素的影响次之,随温度上升,水稻田面水铵态氮浓度对氨挥发速率的影响逐渐增大。放蛙对水稻产量、水稻产量构成因素、氮肥利用效率及后茬作物紫云英产量的影响不显著。综上所述,稻蛙共作模式在水稻-紫云英轮作系统中具备一定的氨减排潜力,但该模式对稻田氨挥发影响的长期效应及其影响机理仍需进一步研究。     

稻茬高度影响轮作紫云英生长及还田效应

大田试验条件下,研究了水稻机械收割不同留茬高度(15cm 、30cm 、40cm,分别标注低茬、中茬、高茬)对轮作紫云英生长、养分积累以及翻压还田后土壤养分、化学性状和微生物量等的影响。结果表明：稻茬高度显著影响轮作紫云英生长、养分积累以及翻压还田效果。紫云英单位面积株数随留茬高度的降低而显著减少；除单株分枝数外,植株株高、茎粗、单株鲜、干重均表现为高茬处理＞中茬处理＞低茬处理,高、低茬处理间差异显著或极显著。产草量受稻茬高度影响明显,单位面积鲜、干草产量均随稻茬高度的降低而显著减少,高茬处理的紫云英鲜、干草产量均最高,分别达到19.22t.hm_^-2和3.27 t.hm_^-2,较低茬处理每公顷增加15.21 t和2.53 t。不同稻茬高度处理的紫云英植株碳及氮、磷、钾含量无显著差异,植株养分积累量则随稻茬高度增加而显著增加,各养分积累量变化趋势一致；不同处理紫云英翻压还田后土壤pH值变化差异不显著,但均较试验前略有上升；土壤电导率则表现为高茬处理大于中、低茬处理,处理间差异极显著; 翻压后土壤养分变化差异较大,各养分含量均表现为随水稻留茬高度降低而减少的趋势,高留茬处理土壤的有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较低留茬处理增加41.51%、27.35%、34.96%、68.78%、82.12%。不同处理紫云英翻压还田后,土壤可培养微生物数量存在差异。三大类微生物细菌、真菌、放线菌的数量均以高茬处理最高,除放线菌外,差异均达显著水平,其中,对细菌数量的影响最为明显,高茬处理极显著大于中、低茬处理,中、低茬处理间差异显著。综上,水稻留高茬(茬高40cm)轮作紫云英可获得较高的生物量和养分积累,翻压还田后土壤培肥效果显著优于中、低茬(茬高≦30cm)收割的处理。     

氮肥减量施生物炭对水稻产量和养分利用的影响

为解决水稻生产过度依赖化肥及其环境和高效利用问题,探讨贵州黄壤稻田科学施用生物炭。在贵州省思南县典型黄壤稻田开展氮肥不减量(T0)和氮肥减10%施2.5 t/hm²(T1),氮肥减20%施5.0 t/hm²(T2),氮肥减30%施7.5 t/hm²(T3),氮肥减40%施10.0 t/hm²生物炭(T4)和不施肥对照(CK)共6个处理3次重复田间小区随机区组试验,研究了氮肥减量施生物炭对水稻产量、产量构成和氮磷钾养分吸收利用的影响。结果表明,氮肥减量施生物炭显著影响贵州黄壤稻田水稻产量、产量构成、地上部氮磷钾积累量和利用效率。水稻产量和氮磷钾积累量随氮肥减量和生物炭用量增加先增大后减小。2019年、2020年和2021年水稻实际产量和理论产量均分别以T2、T3和T2最高,较T0分别显著增产16.04%,17.94%和14.73%以及55.72%,64.08%和118.91%,水稻籽粒N、P₂O₅和K₂O积累量、偏生产力、农学效率、表观利用率和收获指数均较高,是较好的氮肥减量施生物炭处理。产量—施生物炭量回归方程和极值分析表明,2019年、2020年和2021年氮肥分别减量21.76%,24.60%和19.00%(即32.64,36.90,28.50 kg/hm²)施生物炭量5.44,6.15,4.75 t/hm²时水稻产量最高(分别为7.80,8.57,8.03 t/hm²),较T0分别增产22.52%,18.78%和13.74%。氮肥减量施生物炭显著提高氮磷钾化肥利用率,但导致化肥+生物炭磷和钾利用率降低,因此,贵州黄壤稻田施生物炭时应氮磷钾化肥同步减量,降低比例以氮磷钾减量19.00%~24.60%,施生物炭5.00~6.25 t/hm²为宜。研究结果对指导贵州黄壤稻田氮磷钾化肥减量和施生物炭具有重要指导意义。