翻压紫云英对双季稻产量、镉吸收及转运的影响

  【目的】  探讨紫云英在水稻生产中的增产降镉（Cd）效应以及降Cd的生理机制。  【方法】  5年田间微区定位试验设4个处理:不施任何肥料(CK)、翻压紫云英(GM)、单施化肥(F)和紫云英翻压配施化肥(F+GM),翻压紫云英的处理冬闲田种植紫云英,作为绿肥在早稻插秧前翻压还田。在双季稻分蘖期、灌浆期和成熟期采集水稻植株样品,分为根、茎叶、籽粒3个部分,测定其Cd含量。  【结果】  1)与CK相比,F+GM与F处理5年水稻产量显著增加,GM处理从2017年起增产显著;与F处理相比,F+GM处理5年水稻均增产,其中2016与2020年显著增产。2）翻压紫云英对水稻同一部位在不同时期的降Cd效应不同。早稻GM处理根Cd含量在分蘖期、灌浆期和成熟期均显著低于CK,晚稻则无显著差异;早稻的GM处理茎叶Cd含量在灌浆期显著低于CK,晚稻的无显著差异;早稻的GM处理籽粒Cd含量在灌浆期和成熟期均显著低于CK（分别降低85.7%和57.6%）,晚稻的无显著差异。早稻的F+GM处理根Cd含量在分蘖期、灌浆期和成熟期均显著低于F处理,晚稻的则无显著差异;早稻的F+GM处理茎叶Cd含量在分蘖期显著低于F处理,晚稻的无显著差异。3）翻压紫云英下水稻不同时期Cd转运有差异。早稻分蘖期F+GM处理的根–茎叶Cd转运系数显著高于CK与F处理,成熟期GM处理的茎叶–籽粒Cd转运系数显著低于CK,降幅为52.2%;晚稻则无显著差异。4）F+GM和GM处理根与籽粒Cd累积量均较低,其根部累积量显著低于F处理;GM处理早稻籽粒Cd累积量显著低于F处理;而F+GM晚稻茎叶Cd累积量则显著高于CK。F+GM与GM处理籽粒Cd分配比例低于CK与F处理,F+GM处理的茎叶Cd分配比例高于F处理,GM处理的茎叶Cd分配比例高于CK。5）早稻各处理的土壤总Cd含量差异不显著,晚稻则表现为GM处理显著低于CK。早稻的GM与F+GM处理土壤有效Cd含量显著低于CK,晚稻的则无显著差异。  【结论】  翻压紫云英可增加水稻产量,同时具有较好的降Cd效应。翻压紫云英的降Cd生理机制为:一是可降低土壤有效Cd含量,从而降低水稻Cd含量;二是可降低茎叶–籽粒间的Cd转运系数,减弱向籽粒的转运能力,降低水稻籽粒中Cd的累积,进而生产出Cd含量低于国家安全限量的稻米。     

紫云英还田对水稻镉和铅吸收积累的影响

通过水稻盆栽试验研究紫云英还田对污染水稻吸收积累镉(Cd)和铅(Pb)的影响.结果表明:(1)与对照(不施肥)相比,纯化肥处理对土壤pH及土壤有效Cd、Pb含量没有显著影响;而紫云英还田可以显著提高土壤pH,显著提高土壤有效Pb的含量,对Cd无显著影响;在紫云英还田的基础上添加石灰虽然可以进一步提高土壤pH,但对土壤有效Cd、Pb含量并没有产生显著影响.(2)施用紫云英可以提高水稻根系对Pb的吸收,地上部分则呈现为分蘖期促进、成熟期抑制的作用,最终可显著降低糙米中的Pb含量.(3)施用紫云英可显著抑制水稻植株地上和地下部分对Cd的积累,尤其是地上部分的Cd含量,无论是分蘖期和成熟期均显著低于对照和纯化肥处理,其中糙米中的Cd含量降幅可达80％.研究结果还表明,紫云英还田不仅可以增加肥力,还可以显著抑制糙米对土壤Cd、Pb的吸收;但紫云英还田量不能太高,以30 000kg/hm2较佳.     

不同施用量石灰和生物炭对稻田镉污染钝化的延续效应

为筛选适用于西南地区稻田土壤及农作物Cd污染的修复技术,采用田间小区试验比较了单施石灰、生物炭以及复合施用石灰+生物炭及其不同用量对Cd污染稻田的土壤基本理化性质、稻米Cd含量及其水稻各部位富集转运的影响。结果表明:第1年修复试验中,单施石灰和生物炭以及复合施用均可降低稻米Cd含量以及水稻各部位富集和转运系数,且随着施加量的增加稻米Cd含量呈降低趋势,土壤至水稻根系Cd富集系数呈先降低后增加趋势,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭)效果优于单施石灰和生物炭,与对照相比,稻米Cd含量降低57.14%~88.57%,土壤至水稻根系富集系数降低22.06%~32.96%;施用石灰可显著提高土壤pH和降低土壤有效态Cd含量。第2年修复剂施用延续效应试验中,石灰在短时间内降低土壤有效Cd和稻米Cd的效果较好,但其长效性和稳定性不及生物炭,与对照相比,单施石灰和生物炭以及复合施用土壤有效Cd分别降低2.97%~25.19%,13.94%~23.41%,1.93%~21.41%,稻米Cd含量分别降低0.72%~34.87%,12.11%~49.14%,36.55%~51.71%。总体来看,设定试验条件下,复合施用(石灰(1.5 t/hm^2)+生物炭(3.0 t/hm^2)),效果最优。     

水分管理和施用石灰对水稻镉吸收与运移的影响

通过田间试验,研究了间歇灌溉和全生育期淹水2种水分管理结合水稻分蘖期施用石灰对不同水稻生育期的土壤和水稻各组织中Cd分布与运移的影响。研究结果表明,全生育淹水和施用石灰均能升高土壤p H值,降低土壤中有效态Cd含量;施用石灰能降低土壤中酸可提取态Cd所占比例而残渣态所占比例增加。在全生育期淹水条件下施用石灰有利于改善土壤性状并提高土壤中Fe质量百分含量。与不施用石灰相比,在间歇灌溉条件下,施用石灰处理的糙米中Cd质量分数从0.86 mg/kg降低到0.56 mg/kg,而在全生育期淹水条件下,施用石灰处理的糙米中Cd质量分数从0.77 mg/kg降低到0.34 mg/kg;无论间歇灌溉还是全淹水处理条件下,施用石灰均增加了水稻总生物量。施用石灰后,在灌浆期,水稻茎叶中Cd的富集系数显著降低(P0.05);在成熟期,根和稻米中Cd的富集系数显著降低(P0.05);在全生育期淹水条件下,成熟期水稻根到茎叶转运系数和茎叶到米中转运系数均显著降低(P0.05)。水稻糙米中Cd含量与土壤中有效态Cd含量、水稻地上部Cd累积量呈显著正相关,与土壤p H值呈显著负相关。上述研究结果表明,施用石灰能够显著降低稻田土壤中Cd的生物有效性;采用全生育期淹水结合在分蘖期施用石灰是降低稻米中Cd含量有效措施且不会导致水稻减产。     

生物炭基肥与紫云英联合还田对红壤区早稻干物质累积和氮素利用特征的影响

  【目的】  探讨生物炭基肥与紫云英联合还田对提高水稻产量与氮素利用率的影响，为同时实现稻区秸秆循环利用和降低氮肥用量提供参考。  【方法】  采用盆栽实验，设计不施氮肥 (CK₀)、施100%氮肥 (CK₁)、减施20%氮肥后分别施炭基肥 (BF)、紫云英 (MV) 以及两者联合还田 (BF + MV) 5个处理。分析了早稻地上部干物质累积量、产量构成及氮素吸收利用。  【结果】  与CK₁相比，减施20%氮肥后，紫云英和炭基肥单独或联合还田均可通过增加早稻千粒重和有效穗数而改善其产量构成；炭基肥单独或与紫云英联合还田不仅可有效提高早稻籽粒和地上部干物质量 (P > 0.05)，而且分别显著提高了籽粒中氮素生理利用率11.8%与7.52% (P < 0.05)；紫云英单独还田分别显著提高籽粒和地上部干物质量11.8%和7.62%，以及地上部氮素累积量10.9% (P < 0.05)。另外，由Pearson相关分析表明，减施20%氮肥条件下，紫云英还田与早稻千粒重和籽粒氮素累积量呈显著正相关关系，炭基肥还田与早稻地上部氮素生理利用率和干物质生产效率呈显著或极显著正相关关系。  【结论】  在确保红壤稻区早稻不减产的前提下，将秸秆炭化生产炭基肥与冬季豆科绿肥联合还田，既有利于提高作物秸秆资源利用率，又降低稻田氮肥用量，并提高氮素利用率，从而为水稻绿色生产开辟新途径和提供理论依据。     

稻草和紫云英联合还田下施氮水平对水稻产量及土壤氮素形态的影响

  【目的】  紫云英和稻草联合还田时其有机成分的分解和释放具有互补性。研究紫云英和稻草联合还田条件下水稻的适宜施氮水平，为稻田绿肥和稻草联合还田后优化养分管理提供依据。  【方法】  两年定位试验位于江汉平原稻区，在稻草全量还田基础上，设置冬季种植并翻压紫云英和冬闲两种模式。水稻季氮肥处理设不施氮 (N0) 和常规施氮量 (N 165 kg/hm2) 的50% (N50)、100% (N100) 和150% (N150) 共4个水平，以不施氮、冬闲和稻草不还田作为空白对照，共9个处理。测定水稻籽粒产量、氮含量及累积量，分析耕层土壤无机氮及有机氮组分。  【结果】  在稻草和紫云英联合还田条件下，减少常规氮肥量的50% (SMN50) 获得的稻谷产量较稻草单独还田的SN50处理高21%～23%，与联合还田或稻草单独还田下的SMN100、SMN150、SN100、SN150处理之间没有显著差异。稻草和紫云英联合还田的SMN0、SMN50、SMN100处理的稻谷氮累积量均显著高于对应的稻草单独还田处理 (SN0、SN50、SN100)，增幅分别为65%、27%和22%。水稻收获后各处理间土壤全氮、非酸解性氮含量差异不显著，酸解性氮含量有差异，在N150处理下，稻草单独还田处理 (SN150) 的土壤酸解性氮含量显著高于稻草和紫云英联合还田处理 (SMN150)；在酸解性氮组分中，SN150处理的未知酸解态氮成分的含量显著高于稻草单独还田的其他处理及所有稻草和紫云英联合还田处理。  【结论】  减少常规施氮量的50%情况下，与稻草单独还田处理相比，稻草和紫云英联合还田可显著增加稻谷氮素累积量、提高水稻产量，而保持常规施氮量和提高施氮量不能增加水稻的氮素吸收和产量；紫云英与稻草联合还田可以改善土壤氮素的有效性，显著降低高施氮量下稻草单独还田带来的酸解性氮组分中未知态氮的残留量。     

紫云英与稻秸还田对稻田土壤硝化潜势的影响

  【目的】  种植利用绿肥和稻秸还田是水稻土培肥的重要措施。硝化作用是氮循环中的关键过程,我们研究了绿肥与稻秸还田对土壤硝化作用的影响,以明确紫云英–稻秸联合还田下的稻田硝化作用机制。  【方法】  水稻盆栽试验共设8个处理,分别为:对照(CK)、单独紫云英(MV)、单独稻秸(RS)、紫云英+稻秸(MV+RS)、单施氮肥(N)、紫云英+氮肥(MV+N)、稻秸+氮肥(RS+N)、紫云英+稻秸+氮肥(MV+RS+N)。研究了在不施氮和施氮条件下,紫云英、稻秸不同利用方式对土壤性状及硝化作用的影响,并通过特异性细菌抑制剂(卡那霉素和大观霉素)研究了氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)对硝化作用的相对贡献。  【结果】  MV+RS+N处理提高了土壤全氮和有机质含量,降低了碱性水稻土的pH。在早稻分蘖期,MV+RS+N处理显著提高了土壤中铵态氮和硝态氮含量。早稻移栽前,MV+RS 处理显著增加了土壤硝化潜势(NP), 而MV处理相较CK降低了NP。早稻分蘖期,氮肥添加显著提高了NP。早稻拔节期和晚稻收获期,RS和MV+RS处理均降低了NP。早稻移栽前,MV+RS处理同时降低了土壤恢复硝化强度(RNP),以及AOA和AOB在恢复硝化强度中的贡献(RNP_AOA和RNP_AOB),并降低了RNP_AOB在RNP中的占比。早稻分蘖期,CK和N处理,MV+N处理提高了RNP_AOB,而在早稻拔节期,MV+RS+N处理相比MV+RS处理提高了土壤RNP及RNP_AOB。早稻收获期,MV、RS及MV+RS处理均降低了稻田土壤RNP。在不同生育期中,早稻分蘖期的NP与硝态氮含量显著正相关,其他时期相关不显著。土壤NP与土壤 pH 和硝态氮含量呈显著正相关,与土壤微生物量碳 (SMBC) 和土壤微生物量氮 (SMBN) 含量呈显著负相关。RNP_AOA与土壤pH和铵态氮含量呈显著正相关。  【结论】  紫云英–稻秸联合还田降低了碱性水稻土pH,并在水稻生育早期显著提高而在生育后期显著降低了土壤硝化潜势。硝化潜势与土壤pH和硝态氮含量呈显著正相关。早稻分蘖期和早稻拔节期以RNP_AOB占主导,紫云英–稻秸联合利用较CK降低了RNP_AOB;早稻和晚稻收获期则以RNP_AOA占主导,紫云英–稻秸联合还田相较于单独还田提高了RNP_AOA。     

紫云英还田与化肥减量配施对土壤氮素供应和水稻生长的影响

  【目的】  紫云英还田替代化肥是我国南方稻田可持续生产的重要措施。研究紫云英与化肥减量配施比例对水稻地上部群体特征与土壤氮素供应的影响,以期为实现水稻绿色可持续生产提供理论依据。  【方法】  定位试验始于2008年,设置了7个处理,包括不施肥(CK),单施化肥(F100),紫云英还田22.5 t/hm2配施化肥用量的100%、80%、60%和40% (MVF100、MVF80、MVF60和MVF40),以及紫云英单独还田处理(MV),其中磷肥用量不变。在水稻分蘖盛期、孕穗期和成熟期采样,分析水稻茎蘖动态变化、干物质积累与转运、地上部氮素积累量、氮素吸收利用率及根层土壤无机氮含量,计算各处理稻田土壤氮素表观损失量。  【结果】  与CK相比,F100处理提高了土壤无机氮含量和地上部氮素积累量,进而增加了干物质积累量24.01%～35.35%;虽然提高了不同时期的茎蘖数,却增加了无效分蘖,降低了成穗率。与F100处理相比,MVF80处理显著增加了水稻孕穗期和成熟期的土壤无机氮含量,提高了地上部氮素积累量,促进了干物质向穗中的转运,从而使成熟期的地上部干物质积累量和氮素积累量分别提高了7.14%和18.74%,尤其是使穗的干物质积累量和氮素积累量分别提高了10.96%和19.20%;而MVF100处理显著增加了成熟期土壤无机氮含量和地上部氮素积累量,最终使成熟期的地上部干物质积累量和氮素积累量分别提高了8.52%和24.54%,尤其是使秸秆的干物质积累量和氮素积累量分别提高了12.75%和46.13%。MVF60较F100处理显著提高了孕穗期的土壤无机氮含量,增加了孕穗期后干物质输入穗的量。与F100处理相比, MVF40和MV处理分别使氮素表观损失量显著降低了27.14%和63.83%,而MVF100处理使氮素表观损失量显著增加了36.15%,其他处理与F100处理无显著差异。  【结论】  紫云英还田替代适量化肥提高了稻田土壤氮素供应能力,促进了水稻关键生育时期的氮素吸收和积累,提高了氮肥吸收利用率,进而增加了干物质积累和转运,提升了成熟期干物质积累量尤其是穗的干物质积累量,同时可确保氮素表观损失不增加,最终实现了水稻绿色可持续生产。本试验紫云英还田条件下,减施20%化肥的综合效果较好。     

紫云英还田与氮肥减施对水稻土团聚体中各形态铁锰含量的影响

  【目的】  水稻土团聚体的形成和稳定与铁锰氧化物含量密切相关。研究紫云英还田对水稻土团聚体组成以及各粒径团聚体中铁锰形态的影响,以揭示紫云英还田与氮肥减施下土壤团聚体的稳定性机制。  【方法】  田间试验于2015年在湖北荆州进行,供试土壤为长江冲积物发育的水稻土。设置不施氮肥(CK)、紫云英种植还田(MV)、60%氮肥(N_60%)、100%氮肥(N_100%)、紫云英种植还田+60%氮肥(MV+N_60%)、紫云英种植还田+100%氮肥(MV+N_100%) 6个处理。于2019年,采样分析土壤水稳性团聚体百分含量,各粒径团聚体中不同形态的铁锰含量。  【结果】  施肥有效提高了土壤大团聚体(>0.25 mm)含量,以MV+N_60%处理的效果最为明显,比CK处理大团聚体含量增加了49.8%,微团聚体含量减少了71.0%,有效提高了土壤团聚体稳定性。土壤大团聚体中各形态铁锰含量显著高于微团聚体。在>5 mm团聚体中,除游离锰外其余形态的铁锰含量与平均重量直径(MWD)或几何平均直径(GMD)显著相关(r=0.474～0.704),游离铁和非晶质铁与MWD和GMD均呈极显著正相关。  【结论】  游离铁和非晶质铁是团聚体稳定性的关键因素。紫云英还田与氮肥减施有利于游离铁和非晶质铁在大团聚体中的富集,促进大团聚体的形成,进而改变土壤团聚体粒径分布,提高土壤团聚体的稳定性。     

田间施用石灰和有机肥对水稻吸收镉的影响

通过大田试验探究不同用量的有机肥与石灰对土壤pH、有机质和Cd有效态含量以及不同生育期水稻各器官中积累Cd的动态变化。结果表明:成熟期水稻各器官Cd含量规律为根>茎>叶片>稻壳>糙米。石灰的施用能显著提高土壤pH,在分蘖期时,低用量石灰与高用量石灰处理下土壤pH分别提高1.35,1.84个单位;有机肥的施用可以增加有机质含量,与对照相比,高用量有机肥处理在分蘖期时有机质含量提高6.60 g/kg,在成熟期提高2.72 g/kg。灌浆期是水稻吸收积累Cd的重要时期,石灰和有机肥的施用均能降低灌浆期土壤中有效态Cd含量,高用量有机肥与高用量石灰处理下土壤有效态Cd含量显著降低,分别降低52.05%和46.87%。有机肥和石灰均能显著降低糙米Cd含量,降Cd效果为高用量有机肥>高用量石灰>低用量有机肥>低用量石灰,高用量有机肥处理的效果最好,糙米Cd含量降低68.20%。     

绿肥配施化肥对岩溶区水稻土壤细菌群落结构的影响

  【目的】  研究绿肥翻压对岩溶区稻田土壤养分状况和土壤细菌群落特征的影响,为岩溶区绿肥替代化肥提供理论依据和数据支撑。  【方法】  绿肥–水稻轮作田间试验连续进行了3年,供试绿肥为紫云英(桂紫7号)。试验共设置3个处理:单施化肥(CK)、单种绿肥(MV)和绿肥配施化肥(MF)。利用Illumina Novaseq PE250高通量测序技术测定了0—20 cm土壤细菌群落,分析了施肥方式对岩溶区水稻土壤细菌群落多样性和群落特征及共现网络模式的影响。  【结果】  与CK相比,MV和MF处理增加了土壤有机碳、全氮和碱解氮含量,降低了土壤pH、速效钾含量和C/N值。不同施肥处理的稻田土壤细菌多样性指数均无显著性差异。岩溶区稻田土壤优势细菌菌群为绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)等。在属水平上,地杆菌属(Geobacter)、厌氧绳菌属(Anaerolinea)、RBG-16-58-14等为岩溶区石灰性稻田土壤的优势菌属。与CK相比,MF处理显著增加了新鞘脂菌属(Novosphingobium)、互养棍状菌属(Syntrophorhabdus)、苯基杆菌属(Phenylobacterium)的相对丰度,降低了脱硫酸盐菌属(Desulfatiglans)的相对丰度。共现网络分析表明,CK和MV处理的细菌共现网络结构相似,而MF处理增加了土壤细菌网络复杂性及变形菌门、拟杆菌门等富营养性细菌的相对丰度。RDA分析结果表明,土壤速效钾、交换性钙离子和全氮是影响土壤细菌群落组成变化的关键环境因子。  【结论】  绿肥翻压配施化肥,可提高土壤养分和富营养性细菌的相对丰度,效果优于单施化肥和单种绿肥处理,对于维持岩溶区稻田生态系统的可持续发展有重要意义。     

紫云英与水稻秸秆联合还田下双季稻田土壤氮磷平衡状况及化肥减施策略

  【目的】  稻草还田和冬种绿肥是维持稻田地力和化肥替代的重要方式。通过分析“紫云英–早稻–晚稻”模式各作物季和轮作周年农田土壤养分的平衡,为科学减施化肥提供依据。  【方法】  微区定位试验在湖南酸性红黄泥和碱性紫潮泥稻田进行了2年。两土壤试验处理一致,包括稻田冬闲 (FRR)、冬种紫云英 (MvRR) 及紫云英与水稻秸秆联合还田 (MvRR+ St) 3个处理。调查分析了土壤氮磷养分含量,紫云英和双季稻的生物量、氮磷含量及积累量,计算了稻田土壤的表观氮、磷平衡。  【结果】  两种典型稻田土壤上,紫云英生物量和氮、磷养分含量及积累量均表现为MvRR+St大于MvRR (P > 0.05)。与MvRR相比,MvRR+St未显著影响早、晚稻产量及水稻植株氮、磷积累量,但显著提高了稻田土壤速效磷含量,红黄泥和紫潮泥土壤速效磷含量较MvRR处理分别提高了29.7%和20.9% (P < 0.05)。在本研究氮、磷投入水平下,MvRR+St处理轮作周年和早稻季土壤氮、磷均盈余,晚稻季土壤氮亏缺、磷略有盈余且轮作周年和早稻季的紫潮泥盈余量均大于红黄泥。轮作周年氮、磷总盈余量在红黄泥田分别为43.32、31.57 kg/hm2,在紫潮泥田分别为70.28、33.96 kg/hm2;早稻季在红黄泥分别为88.06、21.26 kg/hm2,在紫潮泥分别为134.04、27.95 kg/hm2;晚稻季红黄泥和紫潮泥土壤氮亏缺量分别为29.70、30.02 kg/hm2。【 【结论】 】 在本研究氮、磷投入水平下,紫云英与水稻秸秆联合还田在两种典型水稻土上均没有进一步提升水稻产量,但轮作周年土壤总氮、磷量为盈余,土壤磷素处于积累状态。土壤氮、磷盈余主要发生在早稻季,而晚稻季土壤氮亏缺、磷基本平衡。因此,紫云英与双季稻秸秆联合还田条件下,应减少早稻季化肥氮、磷投入量,适当提高晚稻氮肥投入量,最终实现双季稻周年氮磷总投入量的适当降低。     

等养分投入下冬种紫云英比秸秆还田更有效抑制稻田CH4的产生和排放

  【目的】  比较冬种紫云英和水稻秸秆还田对稻田甲烷(CH₄)产生、排放的影响,探究冬种紫云英的节肥效应和CH₄减排机制。  【方法】  田间试验在湖南省农业科学院高桥试验基地进行,种植制度为单季超级稻‘晶两优华占’。田间试验设置1个不施肥对照(CK)和5个等氮磷钾养分施肥处理:单施化肥(CF)、化肥+水稻秸秆全量还田(S)、化肥+紫云英全量还田(M)、化肥+秸秆和紫云英全量还田(MS)、化肥+秸秆和紫云英全量还田+熟石灰(MSC)。在水稻分蘖初期(2021年6月21日),采用密闭式静态暗箱监测稻田CH₄排放通量,通过底座侧面的接口采集田面水溶存CH₄,同时每个小区按“S”形随机取0—20 cm土层土壤样品,一份用于测定理化性质,一份用于室内甲烷产生潜力和甲烷氧化潜力培养试验。  【结果】  1)田间试验中,供试稻田CH₄排放通量范围为5.70～26.65 mg/(m2·h),虽然处理间差异未达显著水平,施肥处理的CH₄排放通量均高于CK,S、MS、MSC处理的CH₄排放通量又高于CF处理,在施肥处理中以M处理的CH₄排放通量最低。与S处理相比,M处理减少了13.78%的化肥氮量,折合尿素24.46 kg/hm2,CH₄排放通量降低了12.50%。供试稻田田面水溶存CH₄浓度范围为70.02～163.58 mg/kg,以MSC处理最高,其田面水溶存CH₄浓度比其他处理平均提高了30.68%。2)室内培养试验中,M处理的SOM和总碳含量分别比S处理提高了7.60%和7.55%,DOC含量降低25.99%。M处理的CH₄产生潜力和CH₄氧化潜力均最低,分别比其他5个处理平均降低61.04%和7.56%,比S处理降低83.16%和5.36%。M处理的乙酸发酵产CH₄途径比例比其它5个处理平均降低52.52%,比S处理降低53.49%。  【结论】  冬种并翻压紫云英可替代部分化肥投入,不仅减少了水稻生育早期土壤中的有效态氮,还减少了土壤中的可溶性有机碳含量,因而比秸秆还田更有效地促进稻田增碳和减少CH₄排放。紫云英全量还田处理主要抑制了乙酸型产甲烷过程。     

连续种植翻压紫云英减施化肥对江西早稻产量、品质及土壤肥力的影响

  【目的】  研究化肥减施下紫云英不同翻压量对南方双季稻区早稻产量和稻米品质的影响,以期为南方稻田化肥减施和优质稻米生产提供理论依据。  【方法】  多年定位试验始于2008年,试验点位于江西省鹰潭市余江区,设冬闲不施肥对照(CK)、冬种紫云英不施肥(MV)、施用100%化肥(F₁₀₀,常规施肥)、施用15000 kg/hm2紫云英+80%化肥(G₁F₈₀)、22500 kg/hm2 紫云英+80%化肥(G_1.5F₈₀)、30000 kg/hm2 紫云英+80%化肥(G₂F₈₀)、37500 kg/hm2 紫云英+80%化肥(G_2.5F₈₀)共7个处理。分析了减施化肥条件下翻压不同量紫云英对水稻多年产量、产量构成以及2020年早稻稻米外观品质、淀粉、蛋白质、脂肪含量以及氨基酸组分的影响。  【结果】  化肥减量20%条件下,翻压不同量的紫云英提高了水稻产量和有效穗数,G₂F₈₀和G_2.5F₈₀处理相对常规施肥处理(F₁₀₀)水稻多年平均产量分别增加了6.3%和8.0%,其中G_2.5F₈₀处理的产量达7.17 t/hm2,有效穗数较F₁₀₀处理显著提高7.4%。翻压不同量紫云英能够影响土壤理化性质,其中G₂F₈₀处理能在维持土壤速效养分含量的基础上,较F₁₀₀处理显著提高土壤有机质13.1%、全氮12.8%。减量化肥条件下紫云英翻压量较低时,会降低稻米外观品质和蒸煮食味品质,G_2.5F₈₀处理稻米外观品质与蒸煮食味品质与F₁₀₀处理无显著差异。相较F₁₀₀处理,G_2.5F₈₀处理稻米蛋白质含量和氨基酸总量分别提高了19.1%和59.4%,MV处理的人体必需氨基酸含量提高了49.8%;G_1.5F₈₀处理的赖氨酸和异亮氨酸含量最高,相较F₁₀₀处理分别增加了147.6%和145.7%。  【结论】  化肥减施下翻压紫云英能够有效改善土壤肥力,进而提高水稻产量和稻米的营养品质,但紫云英翻压量较低时在一定程度影响了稻米的外观品质和蒸煮食味品质。其中翻压37500 kg/hm2紫云英配施80%化肥综合效果最好。     

连续秸秆–紫云英协同还田对双季稻产量、养分积累及土壤肥力的影响

  【目的】  水稻秸秆和紫云英是稻田系统重要的原位有机肥源，明确长期连续秸秆–紫云英协同还田后水稻增产趋势、养分积累和土壤肥力变化特征，以便对秸秆和绿肥资源进行综合利用。  【方法】  本试验为3年连续大田试验 (2016―2018年)，以双季稻为研究对象，设置3个处理:1）早、晚稻秸秆不还田，冬季不种植紫云英 (CK)；2）早、晚稻秸秆全量还田，冬季不种植紫云英，即秸秆单独还田 (T1)；3）早、晚稻秸秆全量还田，冬季种植紫云英，即秸秆–紫云英协同还田 (T2)。各处理均施用等量化肥。  【结果】  相对于对照，连续秸秆单独还田和秸秆–紫云英协同还田周年轮作下水稻产量分别增加1.93%～9.15%和1.34%～12.48%，且连续秸秆–紫云英协同还田周年增产效果随着试验年份的增加而增加。不同年份间水稻产量变异系数和可持续性指数分析表明，连续秸秆单独还田和秸秆–紫云英协同还田均有利于双季稻持续性高产稳产，其中秸秆–紫云英协同还田效果优于秸秆单独还田。连续3年6季还田后，秸秆单独还田和秸秆–紫云英协同还田对水稻产量的贡献率分别为6.92%和11.10%，其中秸秆–紫云英协同还田处理比秸秆单独还田处理高76.47%。与产量变化趋势一致，连续秸秆–紫云英协同还田不仅有利于早稻氮、磷、钾养分积累，对晚稻养分积累也有一定的后效作用。与试验初始土壤养分含量相比，2018年晚稻收获后，对照土壤有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量分别降低了9.03%、11.11%、3.87%和10.57%。而相对于对照，连续秸秆–紫云英协同还田处理土壤有机碳、全氮、有效磷和速效钾含量分别增加了20.51%、25.00%、24.16%和20.37%；相对于秸秆单独还田处理有机碳、全氮和有效磷含量分别增加了2.73%、7.14%和14.19%。  【结论】  在双季稻轮作系统中，连续秸秆–紫云英协同还田有利于早稻和晚稻获得高产和稳产，同时增加早稻氮、磷、钾养分积累，提高土壤有机碳、全氮和有效磷含量，是综合利用秸秆和绿肥资源较好的方式。     

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。     

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/hm2,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。     

基于土壤肥力质量综合指数评价化肥与有机肥配施对红壤稻田肥力的提升作用

  【目的】  准确评价有机肥料提高农田土壤肥力的效果,是正确选择土壤培肥措施的基础。通过比较两种土壤肥力质量综合指数的计算方法评价有机肥培肥效果的可行性。  【方法】  3年田间定位试验 (2015—2017) 在长江中下游的红壤双季稻田进行。共设7个处理:不施肥 (CK),等氮磷钾投入量下的单施化肥 (CF) 和一半化肥氮配施一半的牛粪 (+CM)、猪粪 (+PM)、鸡粪 (+ChM)、绿肥 (+GM) 与秸秆 (+SR)。在2017年晚稻收获后,采集耕层土壤样品,分析土壤理化性状和土壤生物学性状。筛选用于评价土壤肥力的指标,用雷达图分析稻田土壤肥力水平的制约因素,采用土壤肥力质量综合指数 (IFI) 评价不同有机肥料的培肥效果。  【结果】  1) 团聚体结构、pH、有机质3个指标属于弱变异性,其余指标属于中等强度变异,以有效锌、有效磷以及酸性磷酸酶的变异系数较大,对施肥处理的响应比较灵敏;2) 由隶属度值制成的雷达图显示,土壤阳离子交换量 (CEC)、速效钾与全磷含量是制约稻田土壤肥力水平最主要的3个因子;3) 运用全量数据集与最小数据集计算的肥力指数IFI均表明,相对于不施肥CK,6个施肥处理均可以显著提高土壤肥力指数IFI,5个有机无机肥配施处理的IFI均显著高于单施化肥处理,且+PM与+ChM处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理;在全量数据集下,+SR处理的IFI指数显著高于+CM与+GM处理,而在最小数据集下,3个处理间差异不显著;4) 全量数据集的土壤肥力质量综合指数IFI_TDS和最小数据集的土壤肥力质量综合指数IFI_MDS均与双季稻总产量呈极显著正相关关系。  【结论】  基于全量数据集和基于最小数据集的土壤肥力质量综合指数 (IFI_TDS、IFI_MDS) 均可客观表征土壤肥力质量。依据该指标,化肥配施猪粪提高土壤肥力的效果最佳,其次是配施鸡粪或秸秆,最低是配施牛粪或紫云英绿肥。