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。     

减施化肥条件下翻压不同量紫云英对双季稻生长和产量的影响

2009～2010年在湖北省通城县和崇阳县设置试验,研究双季稻生产中减施20％和40％化肥条件下最佳紫云英翻压量.紫云英翻压量设15000、22 500、30 000和37 500 kg/hm2 4个梯度.分析早稻和晚稻生长、产量及产量构成因素等数据,结果表明:减施20％化肥条件下,翻压紫云英早稻增产效果明显,与100％化肥相比,最高可达8.6％,紫云英最适用量为22 500 kg/hm2;减施40％化肥条件下,与100％化肥相比,紫云英翻压量30 000 kg/hm2以上增产效果明显,最适用量为37 500 kg/hm2;减施20％化肥条件下翻压30 000和375 000 kg/hm2紫云英后效明显,与100％化肥相比,晚稻分别增产2.7％和2.4％,但减施40％化肥翻压紫云英造成晚稻略有减产.等翻压量下,减施20％化肥各处理的早稻产量和生长一般好于减施40％化肥条件下.因此,双季稻生产中,紫云英替代20％的化肥,翻压量在22 500 kg/hm2比较合适.     

连续翻压紫云英对福建单季稻产量与化肥氮素吸收、分配及残留的影响

【目的】紫云英翻压后在一定程度上可改善土壤理化性状,并提高后作水稻的产量,但是该机理是由于紫云英翻压矿化后提供的氮素还是由于与翻压紫云英后化肥氮素利用率的提高有关尚不清楚,因此,本项目通过连续4年紫云英翻压还田的定位试验与原状土柱模拟及15N示踪,研究了福建单季稻区紫云英压青回田对水稻产量与化肥15N吸收、 分配及残留的影响。【方法】采用单季稻田间定位试验,设5个处理: 1）对照,不翻压紫云英,不施化肥（CK）;2）不翻压紫云英,常规化肥施用量（100%H）;3）紫云英＋常规化肥用量（Z+100%H）;4）紫云英＋60%的常规化肥（Z+60%H）;5）只翻压紫云英,不施化肥（Z）。常规化肥用量（100%H）为施氮量N 135 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.7,每年紫云英翻压量为18000 kg/hm2。每个处理3次重复,小区面积15 m2,种植水稻为每小区2015丛。于定位试验的第4年,在田间定位试验小区中,采用15N-尿素（丰度10%）示踪法与原状土柱模拟水稻植株的氮素吸收及分配情况。PVC管直径25 cm,长35 cm,其中压入田面下20 cm,每小区埋两个土柱,每个土柱中种植两株水稻。【结果】紫云英年翻压18000 kg/hm2并结合施用100%化肥（Z+100%H）,水稻子粒4年平均产量比单施100%化肥（100%H）增产6.5%,同时在18000 kg/hm2 的紫云英翻压量下,主作物水稻化肥减量40%（Z+60%H）的产量与100%H的处理基本相当。Z+100%H处理对提高水稻分蘖期植株氮含量最为明显,尤其是茎叶氮含量较100%H提高7.0%,差异显著。虽然不同施肥处理水稻生育期的化肥氮素利用率无明显变化,但Z+100%H处理分蘖期与成熟期植株氮素吸收量分别较100%H提高23.0%与18.0%,说明绿肥与化肥配施有利于水稻植株吸收外源氮素,且植株吸收氮的差异主要来自于紫云英矿化的氮源。Z+60%H 与100%H处理的分蘖期与成熟期植株氮素吸收量则基本相当。不同施肥处理均有提高土壤全氮含量的趋势;Z+60%H 处理的耕层土壤化肥氮素的残留率最高,并显著高于Z+100%H处理。【结论】连续4年翻压紫云英明显提高了福建单季稻区黄泥田的农田生产力,在减少40%常规化肥用量的情况下仍可维持产量稳定。翻压绿肥减肥增效的主要机制之一是紫云英矿化的养分替代了化肥。     

紫云英翻压量对单季晚稻养分吸收和产量的影响

通过2年田间试验,研究了不同紫云英翻压量对单季晚稻养分吸收、 养分利用效率和产量的影响,并以此确定紫云英鲜草的最佳翻压量。试验设CK（不施肥）,CF（常规施化肥）和4个紫云英鲜草翻压量（30、 60、 90、 120 t/hm2）共6个处理。结果表明,在所有紫云英翻压处理中,稻谷中氮、 磷、 钾吸收量,水稻氮、 磷、 钾的养分农学利用效率和稻谷产量均以翻压紫云英鲜草60 t/hm2处理最高。与不施肥处理相比,施化肥和紫云英翻压处理分别增加稻谷产量11.8% 和7.4%1~3.5%。将紫云英作为单季晚稻的唯一肥源不会产生僵苗现象,并可获得高产。     

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。      

紫云英与有机物料连续还田在黄泥田水稻稳产提质增效中的作用

为明确紫云英与不同有机物料还田在黄泥田改土培肥与水稻化肥减量增效中的作用，基于连续11a定位试验，研究了不施肥(T₀,CK)、单施化肥(T₁)、仅翻压紫云英(T₂)、紫云英与水稻秸秆联合还田(T₃)、紫云英与牛粪配施还田(T₄)，以及紫云英与水稻秸秆联合还田+40%化肥(T₅)处理对水稻产量、籽粒营养品质及稻田肥力的影响。结果表明，与CK相比，各施肥处理籽粒历年平均产量增幅11.4%～21.0%，秸秆平均产量增幅17.1%～40.2%，差异均显著；其中以T5提升尤为明显，其籽粒产量与秸秆产量较T1分别提高3.4%和6.6%；有效穗是产量差异的重要性状因子。各施肥处理成熟期植株地上部氮、磷、钾吸收量较CK分别增幅14.3%～30.6%、8.9%～32.7%、2.9%～47.2%，其中氮、磷吸收量以T₄最高，钾吸收量以T₅最高。与CK相比，第10年施肥处理籽粒氨基酸总量增幅11.5%～20.6%，必需氨基酸增幅11....     

优化控释尿素施用方式提高沙质低肥力土壤水稻产量和品质

  【目的】  苏北黄河故道带低肥力沙性土壤保水保肥能力差,研究控释尿素施用技术对水稻产量和稻米营养品质与口感的影响,为该地区水稻优质生产的肥料管理提供科学依据。  【方法】  以中熟中粳水稻品种‘苏秀867’为材料,在苏北黄河故道带低地力沙性土壤上进行了2年田间试验。采用裂区设计,主区为控释肥和尿素复混全部基施 (BC) 与控释肥和尿素复混基施+穗肥施用尿素 (BC+PU) 2种施肥方式;副区为3种树脂包衣尿素,控释天数分别为80天 (CR80)、100天 (CR100) 和120天 (CR120),控释肥与普通尿素复混比例为6∶4,BC处理所有肥料一次性基施,BC+PU处理中普通尿素一半基施一半穗期追施,总施氮量为270 kg/hm2,以常规尿素定量分施 (CK) 为对照,共7个处理。调查水稻产量及其构成因素、茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累,测定稻米加工品质、外观品质、营养与蒸煮食味品质、淀粉RVA谱特征值。  【结果】  BC和BC+PU两区各处理水稻产量表现为CR80 > CR100 > CR120。相同控释尿素处理下,BC+PU处理的产量高于BC处理。BC+PU区3个控释肥处理以CR80的增产效果最好,两年产量分别为9.64和10.73 t/hm2,较CK处理分别增产5.32%和5.81%,这主要归因于其在稳定穗数的基础上,提高了总颖花量和结实率,且CR80处理的水稻中后期的叶面积指数和干物质积累量均较高,尤其是成熟期的叶面积指数显著大于CK,有利于光合产物积累。无论BC还是BC+PU施用方式,3个控释肥处理的稻米加工品质无显著差异。在外观品质和蒸煮食味方面,BC+PU区CR80处理与CK相比没有显著差异,而BC区CR80处理的直链淀粉含量、胶稠度和食味值较CK有所提高,RVA谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值上升,蒸煮食味品质较好;BC和BC+PU两区中,CR100和CR120处理的蛋白质含量均有不同程度的提高,垩白粒率和垩白度降低,稻米直链淀粉含量和食味值下降,RVA谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值下降,蒸煮食味品质较差。与BC处理相比,BC+PU处理稻米的外观品质和营养品质有所提升,蒸煮食味品质降低。  【结论】  在苏北黄河故道带沙性土壤上,采用释放期为80天的控释肥与尿素混合,采用基施+穗期追施尿素两次施肥方法,能够实现水稻的高产优质,但是降低蒸煮食味品质,而该缓释肥与尿素混合全部基施,虽然产量不是最高,但不会影响加工品质,且提高了蒸煮食味品质。     

不同氮处理对温室膜下滴灌甜瓜产量和品质的影响

【目的】针对我国设施农业肥料利用效率偏低的现状,采用滴灌施肥技术,以甜瓜为试验材料,研究不同施氮量和施氮频率对甜瓜氮磷钾吸收量、产量和品质的影响,在保证甜瓜产量的前提条件下,减少化肥的施用量,达到提高肥料利用效率的目的。【方法】以甜瓜品种‘一品天下208’为试材,在温室内进行了覆膜滴灌种植试验。根据温室内收集的气象资料,应用Penman-Monteith修正公式确定灌水量,采用1.0ETc进行灌水。试验设置3个氮肥水平,85 (N₁)、125 (N₂)、160 kg/hm2 (N₃);3个施氮频率,5 d (F₅)、10 d (F₁₀)、15 d (F₁₅),共9个处理,完全随机区组设计。膨大期测定甜瓜叶片净光合速率,成熟期测定干物质累积量、氮磷钾吸收量、产量及品质。【结果】在同一施氮水平下,甜瓜净光合速率随施氮频率的增加而增大,高频次施氮处理 (F₅) 的净光合速率均大于中频次施氮处理 (F₁₀) 和低频次施氮处理 (F₁₅),平均增加了17.4%和56.1%。在同一施氮频率下,高氮处理 (N₃) 的叶片净光合速率均高于低氮处理 (N₁) 和中氮处理 (N₂),平均增加了22.6%和9.8%。在低氮 (N₁) 和中氮 (N₂) 条件下,提高施氮频率能够促进甜瓜干物质累积及氮磷钾吸收量,而在高氮 (N₃) 条件下,F₅和F₁₀处理下的甜瓜产量差异不显著 (P < 0.05)。在相同施氮频率条件下,高氮处理 (N₃) 的产量为25.30 t/hm2,均高于低氮处理 (N₁) 和中氮处理 (N₂),平均增加了7.2%和0.4%,但是高氮 (N₃) 处理与中氮 (N₂) 处理间差异不显著 (P > 0.05)。在同一施氮频率下,中氮处理 (N₂) 的果肉品质最佳,施氮量不足或者过量都不利于甜瓜品质的改善;在同一施氮水平下,中频次施氮处理 (F₁₀) 下的果肉品质均高于高频次施氮处理 (F₅) 和低频次施氮处理 (F₁₅)。【结论】施氮量和施氮频率控制在125 kg/hm2和10天时,甜瓜的品质最佳,产量略低于施氮量160 kg/hm2 和施氮频率5天。但从化肥减量和降低人工成本角度考虑,N₂F₁₀是最佳的处理组合。      

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。     

施氮量对巨胚水稻产量、品质及γ-氨基丁酸含量的影响

  【目的】  巨胚水稻富含对人体具有多种调节功能的γ-氨基丁酸(GABA),明确施氮量对巨胚水稻产量和品质的影响,以期为巨胚水稻合理施用氮肥提供科学依据。  【方法】  于2020—2021年在四川农业大学崇州市现代化农业科研园区进行大田试验,以巨胚水稻J20和常规水稻越光为材料,设置0 (N₀)、90 (N₉₀)、135 (N₁₃₅)、180 (N₁₈₀)、225 (N₂₂₅) kg/hm2 5个施氮水平,测定了不同处理下巨胚水稻产量、加工品质、外观品质、淀粉RVA谱特征值、食味值、蛋白质含量、17种水解氨基酸含量及功能成分γ-氨基丁酸含量。  【结果】  两水稻品种的产量均以N₁₃₅处理最高,这与其具有较高的有效穗数和每穗颖花数有关。随着施氮量增加,稻米的糙米率、精米率、整精米率、GABA含量和胚重量呈先增后降的趋势;垩白粒率、垩白度呈先降后增的趋势,均以N₁₃₅处理最低;米质、功能成分GABA含量和胚重量在施氮量高于135 kg/hm2后均下降。随着施氮量的增加,稻米的峰值黏度显著下降,各施氮处理的平均峰值黏度较N₀处理分别下降了7.44% (J20)和9.74% (越光),崩解值、消减值和糊化温度对施氮量总体上不敏感;J20外观、口感和食味值随着施氮量增加而显著下降,各施氮处理的平均食味值较N₀处理下降了10.73%,越光水稻外观、口感和食味值表现为N₁₃₅>N₀>N₉₀>N₁₈₀>N₂₂₅,但N₁₃₅与N₀处理外观品质差异不显著。随着施氮量增加,两个品种的蛋白质含量均呈增加趋势,N₂₂₅处理达到最大,分别较N₀处理增加了10.29% (J20)和8.62% (越光);各水解氨基酸的含量也整体呈增加趋势,N₂₂₅处理下两个品种的氨基酸总量、必需氨基酸含量、非必需氨基酸含量分别较N₀处理增加了29.25%、23.49%、31.68% (J20)和19.34%、14.88%、21.33% (越光)。根据水稻产量、糙米率、整精米率、垩白粒率、GABA含量与施氮量建立的效应方程计算得出,两品种高产优质的适宜施氮范围为130～140 kg/hm2。与常规水稻越光相比,巨胚水稻J20的产量、整精米率、崩解值和食味值对氮肥更敏感,且相同施氮量下J20的蛋白质含量、水解氨基酸总量及GABA含量均高于越光。  【结论】  合理施用氮肥可有效提高巨胚水稻的产量,改善加工、外观及营养品质,但过量施氮导致稻米蒸煮食味品质变劣;在本试验条件下,实现巨胚水稻J20高产优质、功能特性俱佳的适宜施氮量为130~140 kg/hm2。     

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。     

长期不同施肥对红壤性水稻土磷素及水稻磷营养的影响

【目的】合理的土壤磷素管理对作物生产和环境保护具有重要意义。南方双季稻田土壤磷素特征及磷素吸收信息相对缺乏,本文利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤全磷、磷活化系数及水稻磷素吸收量的变化特征和全磷与磷盈亏的响应关系等,为指导磷肥合理施用提供重要科学依据。【方法】从1984年开始在江西省南昌市进行长期定位试验,设置8个处理,分别为不施肥对照(CK),PK、NP、NK、NPK、70%化肥氮+30%有机肥氮(70F+30M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50F+50M)、30%化肥氮+70%有机肥氮(30F+70M)。早稻施用纯N、P2O5和K2O量分别为150、60和150 kg/hm^2,晚稻分别为180、60和150 kg/hm^2。早、晚稻施用的氮、磷、钾化肥均分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,有机肥分别为紫云英(N、P2O5、K2O含量分别为0.30%、0.08%、0.23%)和腐熟猪粪(N、P2O5、K2O含量分别为0.45%、0.19%、0.60%)。除30F+70M处理,其余处理均为等氮磷钾设计。于1984-2012年每年早、晚稻收获期采集秸秆和稻谷计产,并于晚稻收获后,测定土壤全磷和有效磷含量。分析土壤全磷、磷活化系数(PAC)及早、晚稻磷素吸收量随种植年限的变化规律,研究土壤全磷含量与磷累积盈亏的响应关系。【结果】经29年连续试验,NK处理土壤全磷含量以每年4.6 mg/kg的速度下降,而含磷化肥处理土壤全磷含量升高速率为3.3~19.4 mg/(kg·a)。有机无机配施处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)升高速率平均为16.1 mg/(kg·a),是施NPK肥处理的4.89倍。施磷土壤全磷含量平均增至1.07 g/kg (2010-2012平均值),较初始值提高了1.18倍。不施磷肥处理土壤磷活化系数(PCA)由试验初始的4.24%下降至2.5%左右,施磷肥处理则均显著升高,其中有机无机配施处理平均升高至8.51%,平均年升高速率是施NPK处理的2.89倍。早、晚稻磷素吸收量,施磷肥(PK、NP和NPK)和化肥配施有机肥处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)均显著高于CK,提高幅度分别为29.9%~124%和28.6%~103%,均衡施肥(NPK、70F+30M、50F+50M和30F+70M)磷素吸收量显著高于不均衡施肥(PK和NP)处理,前者平均分别较后两者提高了38.7%和32.9%。早、晚稻产量与磷素吸收量呈极显著线性正相关关系,每吸收磷(P) 1 kg,早稻和晚稻产量分别可提高115和106 kg/hm^2。不施肥(CK)条件下,土壤全磷变化与累积磷盈亏间无显著相关关系,施NK肥处理土壤中每亏缺磷100 kg/hm^2,土壤全磷含量降低6.0 mg/kg,施化学磷肥的3个处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均提高9.3 mg/kg,而3个有机–无机配施处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均增加63.3 mg/kg,是无机磷肥的6.78倍。【结论】无论是单施化学磷肥,还是有机无机配施均有效提高土壤全磷含量及磷活化系数,且在等磷量投入条件下,有机无机配施较单施化肥的效果更优。建议减少中国南部红壤性稻田土壤的总磷输入量和提高有机肥施用比例,以改善粮食生产和保护环境。     

豫南紫云英水稻轮作区减施不同比例氮肥对水稻养分吸收和转运的影响

  【目的】  研究水稻–紫云英轮作体系中,翻压紫云英并减施氮肥对不同生育期水稻养分吸收、转运特征,以及对土壤养分状况的影响,为豫南稻区紫云英–水稻轮作模式氮肥的科学管理提供理论依据。  【方法】  长期定位试验位于河南信阳,始于2008年。试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(N100),以及种植并翻压紫云英条件下,氮肥为常规处理用量的100% (GN100)、80% (GN80)、60% (GN60)、40% (GN40),共6个处理。测定了水稻产量、关键生育期生物量、氮磷钾养分吸收量、土壤基础养分含量,分析了水稻养分吸收及土壤养分供应对水稻产量的影响。  【结果】  与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100处理水稻产量无显著差异,GN40和GN60处理氮肥农学效率分别增加213.41%和113.70%,GN40、GN60和GN80处理氮肥偏生产力分别增加162.17%、75.69%、34.39%。与N100处理相比,GN100和GN80处理抽穗期秸秆生物量分别增加17.22%和41.06%,成熟期秸秆生物量分别增加28.22%和20.92%。与N100处理相比,GN60、GN80和GN100处理成熟期稻谷氮吸收量分别增加31.34%、31.79%和20.13%,GN60、GN80成熟期稻谷磷吸收量分别增加14.23%和14.61%,GN80处理成熟期稻谷钾吸收量增加10.64%。与N100处理相比,GN60处理氮转运量增加12.54 kg/hm2;GN40、GN60和GN80处理磷转运量分别显著增加11.32、23.02和18.09 kg/hm2,磷转运率分别增加35.92、41.22和39.91个百分点,磷对稻谷转运贡献率分别增加39.36、74.60和57.93个百分点。与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100能充分满足水稻生长过程中对土壤无机氮需求;GN60、GN80处理分蘖期、拔节期和抽穗期土壤有效磷含量显著降低;GN40、GN60、GN80和GN100处理分蘖期、抽穗期和成熟期土壤速效钾含量显著降低。随机森林分析结果表明各生育期土壤有效磷含量和水稻分蘖期氮、磷、钾吸收量对水稻产量形成有较大的贡献。线性回归分析表明,分蘖期和抽穗期土壤养分含量以及各生育期地上部氮、磷、钾吸收量与稻谷产量呈显著正相关。  【结论】  在我国豫南紫云英–水稻轮作区,翻压紫云英配合氮肥减施40%,能够培育土壤碳、氮库,满足土壤氮素供应,促进水稻对磷、钾养分的吸收和积累,增加籽粒氮、磷、钾养分转运量,提高氮肥农学效率和偏生产力,实现水稻增产稳产。     

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。     

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。     

紫云英与化学氮肥配施对双季稻田CH4与N2O排放的影响

【目的】 冬季种植紫云英翻压还田对促进稻田养分循环和提高氮素利用效率具有重要意义,本文重点研究了紫云英还田与氮肥配施对稻田温室气体排放的影响。 【方法】 盆栽试验条件下,设置紫云英与氮肥配施6个处理:不施肥 (CK);单施尿素 (CF);单施紫云英 (MV);1/4紫云英+3/4尿素 (1/4 MV+3/4 CF);1/2紫云英+1/2尿素 (1/2 MV+1/2 CF) 和3/4紫云英+1/4尿素 (3/4 MV+1/4 CF),除CK外,所有处理的施氮 (N) 量均为111.4 mg/kg干土。采用静态暗箱–气相色谱法,监测双季稻季节内稻田CH₄和N₂O排放特征及其全球增温潜势 (GWP) 与单位粮食产量温室气体排放强度 (GHGI)。 【结果】 1) 不同处理稻季CH₄排放规律基本一致,早稻和晚稻生长季各处理CH₄排放均集中在分蘖期与抽穗期,其中早稻季CH₄没有明显的排放峰,其最大值为5.69 mg/(m2·h);晚稻季有两个较为明显的排放峰,出现在水稻移栽初期以及晒田期,最大峰值分别为13.33 mg/(m2·h) 和8.83 mg/(m2·h);稻田CH₄累积排放量随紫云英施用比例的增加而增加。2) 不同施肥处理下N₂O排放通量有较为明显的季节变化规律。早稻季N₂O最大峰值出现在播后第3天,为1092.2 μg/(m2·h);晚稻季N₂O排放主要集中在分蘖期和后期干湿交替阶段,最大峰值为795.7 μg/(m2·h);N₂O累积排放量随紫云英施用比例的增加而减小,且MV的N₂O累积排放量为负值。3) CF处理双季稻产量最高,显著高于CK、1/4 MV+3/4 CF和MV;1/2 MV+1/2 CF处理双季稻产量显著高于CK和1/4 MV+3/4 CF;各处理对稻田GWP及GHGI的影响均不显著。 【结论】 通过不同配比紫云英与氮肥配施盆栽试验发现,与CF相比,紫云英与氮肥不同配比对于稻田GWP及GHGI并无显著影响。      

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。     

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。