干湿交替灌溉下水氮耦合对沸石处理稻田产量和水氮利用的影响

为了明确斜发沸石在干湿交替稻田中的应用潜力,运用离心机法测定不同斜发沸石处理下稻田土壤水分特征曲线,分析了斜发沸石对土壤持水性能的影响;运用自动遮雨棚蒸渗仪进行了灌溉-施氮-沸石的综合水稻栽培试验,明确了斜发沸石和氮肥对干湿交替稻田阳离子交换量、产量、水氮利用率及稻米蛋白质含量的影响及机理。结果表明:稻田土壤基质势在-35~0 k Pa范围内,增施斜发沸石可明显提高土壤持水性能,改善土壤水分状况,在持续淹灌和干湿交替灌溉条件下均能提高水分生产率,且后者更为明显;增施斜发沸石可增强土壤阳离子交换量,从而提高保肥能力和氮肥利用率,尤其是10~15 t/hm2的斜发沸石同105 kg/hm2的氮肥混施可显著提高氮肥农艺利用率和稻米蛋白质含量;增施斜发沸石可增产4.7%~16.8%,且可优化水肥耦合,避免在高氮水平下干湿交替灌溉增产效果低于持续淹灌的现象。与常规施氮的淹灌稻田相比,干湿交替灌溉稻田施用10 t/hm2斜发沸石和105 kg/hm2的氮肥,可减少27.8%的耗水量和33.3%的施氮量,增产10.6%,进而显著提高氮肥利用效率(89.2%)和水分生产率(52.5%),且这些正效应至少可持续2年。     

减施磷肥提高设施番茄氮磷钾生理效率并减少土壤速效磷累积

【目的】设施蔬菜生产中过量施肥现象普遍存在,本研究针对设施番茄磷肥过量施用问题,定位研究减施磷肥对番茄产量、干物质量、养分吸收、分配及土壤速效磷状况的影响,旨在为设施栽培磷肥减量提供科学依据。【方法】以习惯施肥为对照 (CK),2015年设磷肥减量50% (P1)、磷肥减量70% (P2) 2个减磷处理,2016年增设不施磷 (P0) 处理,共3个减磷处理。2016年在膨果期、盛果期采集植株样品,测定根、茎、叶、果干重,及各器官氮、磷、钾养分含量;在定植前、盛果期和拉秧期采集0—60 cm土层土壤样品,测定土壤速效磷含量。【结果】在基础速效磷含量较高 (约220 mg/kg) 的土壤,连续两年减磷70%或一年不施磷肥不影响番茄产量,2015年和2016年番茄产量分别为53.9～55.1 t/hm2和50.2～52.7 t/hm2。各减磷施肥处理与CK相比,均显著提高盛果期果实干物质量和N、P、K养分分配率,降低叶片干物质量、干物质分配率和N、P、K养分分配率。膨果期番茄植株62.8%～65.7%干物质分配于叶片,植株氮、磷、钾携出量分别为83.2～89.9 kg/hm2、10.3～11.1 kg/hm2、75.0～85.9 kg/hm2,此时番茄叶片和茎杆是养分的主要累积部位,茎叶氮、磷、钾分配率之和分别为84.4%～86.4%、79.4%～83.4%、76.9%～82.3%,番茄氮、磷、钾吸收比例为1∶0.12∶0.84～0.96。盛果期43.0%～44.6%和37.0%～44.6%的干物质分配于果实和叶片,此时番茄果实和叶片为养分主要累积部位,果实和叶片氮、磷、钾分配率之和分别为84.6%～86.7%、78.5%～82.7%、81.4%～83.9%,植株氮、磷、钾携出量分别为197～226 kg/hm2、33～37 kg/hm2、200～247 kg/hm2。CK处理番茄叶片、果实全钾含量及钾吸收量显著高于减磷处理,可见减施磷肥可降低番茄对钾素的奢侈吸收。经过两年的减磷处理,表层土壤速效磷累积量显著降低,但各处理土壤剖面出现磷素向下迁移,膨果期0—20 cm土层土壤速效磷含量较种植前减少27.0～60.9 mg/kg,20—60 cm土壤速效磷增量在11.8～50.1 mg/kg,减磷处理显著降低20—60 cm土壤速效磷增加量。【结论】在基础磷素含量较高的土壤上,较农民习惯施磷连续两年减少70%的磷肥用量没有影响番茄产量,降低番茄对钾素的奢侈吸收,减缓土壤速效磷累积。两年连续减施磷肥的土壤速效磷含量仍处于较高水平,可见该研究区域设施蔬菜生产减磷潜力仍较大。     

不同施肥措施提高南方黄泥田供钾能力及钾素平衡的作用

【目的】基于连续 30 年南方低产黄泥田培肥定位试验,研究土壤全钾、速效钾、缓效钾含量与钾素盈亏特性,明确钾肥投入量与产量的关系,以期为黄泥田钾素肥力定向培育及水稻钾肥施用提供科学依据。 【方法】定位监测不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥 + 牛粪 (NPKM)、化肥 + 全部稻草还田 (NPKS) 四种施肥处理代表性年份耕层土壤钾素含量动态变化,分析各形态钾素间及与有机碳含量的关系,并于相邻集中年份 2010、2011、2013、2014 年采集植株样品以评价土壤钾素水平、土壤钾素盈亏、植株养分对钾肥投入量的响应。 【结果】30 年施肥处理下,土壤全钾含量平均较 CK 增加 2.2%～5.0%,且双季稻年份不同处理差异较单季稻年份大,速效钾含量历年平均较 CK 增加 43.9%～102.4%,以 NPKS 增加最为明显,而不同处理的土壤缓效钾含量无明显差异。土壤速效钾含量与全钾呈显著正相关,土壤全钾、速效钾含量与有机碳均呈极显著正相关。各施肥处理提高了收获期植株钾含量与累积量。NPKS 处理每年盈余钾素 (K₂O) 101.1 kg/hm2,其余处理每年亏缺幅度为 –89.4～–18.6 kg/hm2。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量相互间呈极显著正相关,可推算出外源钾肥 (K₂O) 每年投入量达到 161.8 kg/hm2 时,土壤钾素处于持平状态,其对应的土壤速效钾含量为 95.3 mg/kg。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量及籽粒钾含量均与植株产量呈显著正相关。 【结论】水稻增产效果与土壤钾肥投入量、速效钾含量及钾素盈亏量有关。黄泥田土壤速效钾较缓效钾、全钾更直接反映生产力水平。长期施肥提高了黄泥田土壤全钾与速效钾含量,NPK 化肥加秸秆还田对增加土壤钾素盈余与提升速效钾效果要明显优于单施 NPK 化肥或 NPK 肥配合粪肥。     

轻度干湿交替灌溉协调水稻根冠生长、提高产量及氮肥利用效率

  【目的】  干湿交替灌溉是水分高效利用的有效措施，但是适宜的干湿程度受多种因素的影响。因此，研究不同干湿交替灌溉下水稻根系及地上生长发育的差异，以探讨干湿交替灌溉对水稻产量及氮肥利用效率的影响及其机理。  【方法】  以‘徐稻3号’为材料进行盆栽试验，设置传统灌溉 (保持2～3 cm浅水层，CI)、轻度干湿交替灌溉 (?20 kPa，AWMD) 和重度干湿交替灌溉 (?40 kPa，AWSD) 3种灌溉方式，研究干湿交替灌溉对水稻 (Oryza sativa L.) 根长、根重、根冠比、根系伤流量、根系细胞分裂素含量、地上部重量、叶片光合速率、非结构性碳水化合物 (NSC) 运转及籽粒中ATP酶活性的影响。  【结果】  轻度干湿交替灌溉显著增加了根长、根重、根冠比、根系伤流量、根中细胞分裂素含量，如抽穗期比传统灌溉分别提高13.3%、6.7%、10.8%、8.1%、7.4%；茎鞘中NSC向籽粒运转率提高23.3%，同时提高籽粒中ATP酶活性16.3%～18.4%、提升主要生育期叶片硝酸还原酶活性10.9%～44.0%，增加成熟期植株的吸氮量。最终水稻产量及氮肥利用效率显著增加，重度干湿交替灌溉则显著减少根长、根重，抑制根系活性及合成细胞分裂素的能力，如抽穗期分别比传统灌溉降低30.1%、20.8%、40.5%、34.4%，降低地上部的生长，显著降低主要生育期叶片的光合速率，抽穗期降低26.4%，虽促进NSC的运转，但是较低的花后干物质积累与籽粒库活性，导致水稻产量降低32.8% (2018年)与31.6% (2019年)；同时重度干湿交替灌溉下，植株吸氮量显著减少，叶片硝酸还原酶的活性降低19.2%，氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力分别降低18.0%、34.7%及31.8%。  【结论】  轻度干湿交替灌溉能够改善根系形态，提高根系代谢功能，协调地上部生长，提高水稻产量及氮肥利用效率。重度干湿交替灌溉不利于水稻根系生长，抑制代谢，不宜采用。     

玉米–绿肥轮作体系下光叶紫花苕的氮肥替代和土壤肥力提升效应

  【目的】  研究光叶紫花苕 (Vicia villosa Roth var. glabrescens)不同 翻压量对玉米生长及土壤性状的影响,明确绿肥的养分供应潜力,为玉米–绿肥轮作系统中的化肥减施提供科学依据。  【方法】  于2018和2019年在云南省嵩明县开展玉米 (黑糯1号) 田间试验,共设5个处理:冬闲 (CK);不施氮肥但翻压绿肥光叶紫花苕15000 kg/hm2 (G1)、30000 kg/hm2 (G2)、45000 kg/hm2 (G3);冬闲+常规氮肥N 270 kg/hm2 (FN)。光叶紫花苕冬季种植,在玉米播种前翻压。在玉米收获期,测定玉米地上部氮、磷、钾含量和积累量,测定产量和产量构成因素,同时测定土壤全量和速效氮磷钾含量、pH和有机质含量。  【结果】  2018年各绿肥处理G1、G2、G3的玉米产量分别相当于FN处理的78.14%、88.88%及92.86%,2019年G1、G2、G3处理的产量水平相当于FN处理的98.92%、104.22%和113.91%,相较第一年,次年各绿肥处理产量水平有较大幅度增长;2018和2019年各绿肥处理株高、穗位高、秃穗长及单穗重等相较于FN多无显著差异;2018年FN处理籽粒氮含量显著高于其他各处理,秸秆氮含量显著高于CK和G1处理。2019年G3处理地上部氮积累量比FN、G1处理分别显著提高42.02%、33.91%。2018年玉米FN处理地上部磷积累量显著高于CK和G1处理,钾积累量各施肥处理间无显著差异。2019年,4个施肥处理间磷积累量无显著差异,3个绿肥处理的钾积累量均显著高于FN处理;2018年各处理土壤养分含量无显著差异,2019年随绿肥翻压量的增加土壤碱解氮、速效钾、全氮及有机质含量等显著增加,即土壤培肥效果随绿肥应用年限增加有所提升;聚合增强树分析表明,土壤全氮及单穗重对玉米产量的贡献率最大,均为20.89%。  【结论】  无需施用氮肥,第一年翻压高量光叶紫花苕,第二年翻压常量光叶紫花苕即可为玉米提供与常量氮肥相当的氮素养分,获得相近甚至更高的玉米产量。连续两年翻压绿肥后,土壤速效及全量氮、钾及有机质含量均有显著的提升效果。     

干湿交替程度对土壤速效养分的影响

降雨和灌溉引起的干湿交替显著影响土壤速效养分的转化和迁移。为了探究干湿交替程度对土壤速效养分的影响,采用室内模拟干湿交替试验,设置轻度(DW1,复水至60%WHC)、中度(DW2,复水至45%WHC)、重度(DW3,复水至30%WHC)3种干湿交替程度,并以恒湿处理(CM,恒定60%WHC)为对照,探究试验前后土壤pH、水溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、铵态氮、硝态氮、速效磷及速效钾的变化。结果表明:DW1土壤pH比其他各组低0.25~0.45,其余各组间差异不显著;培养后CM组DOC下降20.01%,DW组下降37.04%~41.36%,不同程度干湿交替处理间差异不显著。土壤铵态氮含量在培养后下降18.19%~42.02%,各处理间表现为DW3>DW2>DW1;土壤硝态氮含量较培养前急剧增长,表现为DW1>DW2>DW3,DW2的铵态氮和硝态氮含量与CM组基本一致。土壤速效钾和速效磷培养前后变化不大,但DW2速效磷含量较其他各处理减少2.93~4.00 mg/kg,而DW3的速效钾含量较其他各处理减少3.69~14.72 mg/kg。干湿交替显著降低土壤DOC和铵态氮含量,增加土壤硝态氮含量,对土壤pH、速效磷、速效钾影响不大。干湿交替程度的增强能提高土壤pH,促进铵态氮的产生,抑制硝态氮和速效钾的生成,但对DOC和速效磷影响不大。     

控释肥养分释放对坡耕地土壤磷钾损失及花生产量的影响

以沂蒙山区坡耕地花生为研究对象，探究控释肥养分释放对土壤磷钾流失特征、花生产量及磷钾利用率的影响。试验设五个处理，分别为全量和减量30%控释肥（CRF1，CRF2），全量和减量30%普通复合肥（CF1，CF2）及不施肥处理。结果表明：控释肥在田间土壤中的释放规律与花生植株磷钾吸收特征曲线相吻合，配合土壤磷钾供应量，满足了不同时期花生植株养分需求。等量施肥下，控释肥处理荚果产量较普通复合肥处理显著增加5.75-12.01%，且减量30%控释肥处理较CF1增产3.75%；控释肥处理中植株磷钾吸收量分别较普通复合肥提高11.46-11.78%和10.44-12.38%，其中CRF2磷钾表观利用率最高，分别为45.48%和51.84%。土壤有效磷和速效钾含量均随深度的增加而下降，CF1和CF2苗期时0-40 cm的表层土中有效磷含量高于控释肥处理，花针期以后趋势相反，但40 cm以下土层中各处理差异不显著；控释肥处理显著提高了花针期以后0-60 cm土层速效钾含量，各处理不同时期60-100 cm土层速效钾差异不显著。前三次产流事件中，控释肥处理显著减少了地表径流水中有效磷和速效钾含量，各处理后期径流水中水溶性磷和钾含量降低且趋于稳定，处理间差异不显著。因此，控释肥能够减少坡耕地土壤有效磷和速效钾的径流和淋溶损失，提高花生养分利用率和产量，促进生态农业的可持续发展。     

氮硅磷肥配施提高四川春玉米的氮磷钾吸收和产量

【目的】通过2014年和2015年两年田间定位试验,研究低磷棕紫泥土上不同硅、磷肥料组合对土壤速效磷含量、植株氮、磷和钾吸收量和利用率、产量及产量构成的影响,为利用硅肥提高该地区肥料的效应提供依据。【方法】试验采用两因素裂区设计,品种为主区,设2个品种,即正红2号和正红115;肥料组合为副区,设4种硅、磷肥组合,即:不施用磷肥和硅肥对照、单施硅（SiO₂）75 kg/hm2、单施磷（P₂O₅）60 kg/hm2、P₂O₅ 60 kg/hm2加SiO₂ 75 kg/hm2,分别记为P₀Si₀、P₀Si₇₅、P₆₀Si₀和P₆₀Si₇₅。在拔节期、吐丝期和收获期取0-20 cm和20-40 cm土壤土样,测定速效磷含量,取植株样品测定氮、磷、钾吸收量、产量。【结果】两个玉米品种收获期植株氮、磷和钾吸收量四个处理间差异均不显著,2014年正红2号产量明显高于正红115,2015年两品种间产量无显著差异。与对照相比,施硅、磷以及硅、磷肥配施均能提高0-20和20-40 cm土壤速效磷含量,提高玉米植株氮、磷、钾吸收量及籽粒产量,其中以硅、磷配施处理的效果最佳。在吐丝期、收获期,植株氮、磷和钾吸收量与土壤速效磷含量呈显著正相关,植株氮、磷和钾吸收量之间亦相互呈显著正相关;此外,籽粒产量与吐丝期和收获期玉米植株氮、磷和钾吸收量之间均呈显著正相关。与单施磷肥相比,硅、磷肥配施处理氮、磷和钾肥的吸收效率和偏生产力（两年平均）分别提高13.30%和10.25%、24.77%和10.25%、8.58%和10.25%,同时两品种2014年和2015年平均产量分别提高8.34%和12.12%。【结论】低磷棕紫泥土条件下,硅、磷肥配施能显著改善土壤供磷能力,增加玉米植株对氮、磷和钾养分吸收量,提高氮、磷和钾肥利用效率及籽粒产量。     

生物炭处理下干湿交替灌溉稻田活性氮气体排放特性

干湿交替灌溉具有节水稳产等优势,但也存在促进NH₃挥发和增加N₂O排放的风险。而生物炭具有改善土壤、蓄水保肥、降低温室气体排放等诸多正效应。为探究干湿交替灌溉条件下稻田活性氮气体排放(主要为NH₃和N₂O)对添加生物炭的响应机制,设置不同灌溉模式(淹灌和干湿交替灌溉)和生物炭用量(0和20 t/hm2)2个因素4个处理,通过2020和2021年大田原位试验,对稻田土壤环境、NH₃挥发、N₂O排放、植物氮素吸收和产量等进行了研究。结果表明,2 a间,干湿交替灌溉对水稻产量均未产生显著影响(P>0.05),但却显著增加了NH₃挥发(仅2020年)和N₂O排放(P<0.05),增幅分别达到8.9%和105.0%～115.0%;而添加生物炭显著降低了NH₃挥发(8.7%～20.5%)和N₂O排放(21.6%～24.2%)(P<0.05),减少9.0%～20.6...     

物理方法对钾素耗竭黑土的修复效果研究

已发生钾素耗竭的土壤能否进行修复,能修复到什么程度,这对土壤供钾能力的恢复具有重要意义,也关系到农业的可持续发展。试验采用不同的物理方法,对耗竭后黑土的钾素修复进行了研究。结果表明:物理修复方法即干湿交替、恒湿、淹水及冻融交替都能不同程度的提高耗竭后土壤中速效钾的含量,使供试黑土达到一定的钾素修复效果。但其中冻融交替处理的修复效果最好,其速效钾的平均增加量和平均增加率为39.2 mg/kg,81.5%。其余3种物理方法的修复效果依次为干湿交替处理:30.8 mg/kg,64%;恒湿处理:29.8 mg/kg,58.2%;淹水处理:15.2 mg/kg,31.6%。这说明相比之下冻融交替是一种较好的修复速效钾的物理方法,因此本地区土壤冬天封冻、春天开化的气候条件对黑土中速效钾的修复起重要作用。     

Effects of Nitrogen and Zeolite on Rice Grain Yield,Water and Nitrogen Use,and Soil Total Nitrogen in Coastal Region of Northeast China

Pot experiment were conducted from 2013 to 2014 to provide solutions for poor water–nitrogen (N) use efficiency with zeolite (Z) in near-surface soil. This article aims to study the influences of different levels of Z (Z1, Z2, Z3, 0, 7500, and 15,000 kg hm^?2) and N (N1, N2, N3, 0, 78.75, and 157.5 kg hm^?2) on rice grain yield, soil total N (STN), water productivity (WP), and N recovery efficiency (NRE). Results showed that higher dry matter weight, grain yield, water consumption, N accumulation, and WP were obtained with increasing N rates. There were no significant influences on dry matter weight of stem and leaf, water consumption, and WP with the application of Z. However, Z input could obtain a higher spike and root weight, grain yield, 1000-grain weight, N accumulation, STN, and NRE. Z might alleviate the water used in jointing-booting stage, heading-flowering stage, and milky ripen stage. Overuse of Z and N led to a decrease in NRE. N3Z2 increased rice grain yield by 10.4%, WP by 7.3%, and NRE by 63% compared with conventional fertilization (N3Z1). The way of N3Z2 is recommended to improve rice yield, WP, NRE, and STN comprehensively in coastal region of Northeast China.     

不同灌溉和施肥模式对稻田磷形态转化和有效性的影响

为阐明不同灌溉和施肥模式对水稻磷吸收和利用效率、稻田土壤磷形态转化特征的影响及其对土壤磷素有效性的贡献,该研究以杂交籼稻中浙优1号为供试材料,设常规淹灌（Conventional Flooding,CF）、干湿交替（Alternate Wet and Dry irrigation,AWD）2种灌溉模式,以及不施肥（CK）、常规尿素（Ureal,100%PU）、常规尿素减氮20%（80% of Urea,80%PU）、缓控释复合肥减氮20%+生物炭（80% of Control-Released Fertilizer+Biochar,80%CRF+BC）和稳定性复合肥减氮20%+生物碳（80% of Stable Fertilizer+Biochar,80%SF+BC）5种施肥模式,对比分析了不同灌溉和施肥模式下水稻产量、磷吸收效率、稻田土壤磷有效性及土壤磷形态变化特征。1）与CF相比,AWD灌溉模式下80%CRF+BC和80%SF+BC处理水稻产量显著高于100%PU和80%PU处理（P<0.05）;2）AWD灌溉显著增加了成熟期80%SF+BC处理水稻穗部磷累积量,且80%CRF+BC与80%SF+BC处理水稻各器官磷累积量、磷吸收效率与磷肥偏生产力均显著高于80%PU处理;3）AWD灌溉显著提高80%CRF+BC和80%SF+BC处理土壤有效磷、无机磷、有机磷含量与磷活化系数,以及土壤各形态无机磷和0～15 cm 土壤中活性有机磷（Moderately Labile Organic Phosphorus,MLOP）、活性有机磷（Labile Organic Phosphorus,LOP）含量,且其含量均显著高于两组尿素处理;4）相关分析表明,土壤中稳态有机磷（Moderately Resistant Organic Phosphorus,MROP）、LOP、MLOP和Al-P是土壤有效磷的主要决策因子,O-P（闭蓄态磷）和Ca-P是有效磷的主要限制因子。通过适宜的水肥管理提高MROP、LOP、MLOP含量可能是提高土壤有效磷的潜在有效途径。AWD灌溉模式下,生物炭配施稳定性复合肥/缓控释肥能通过调控土壤磷形态转化和磷素活化提高稻田磷有效性,进而提高水稻磷吸收累积和磷素利用效率。研究结果可为通过不同水肥管理模式提高水稻磷利用效率提供理论依据。     

节水灌溉减施磷肥对黑土稻作产量及土壤磷利用与平衡的影响

为探寻节水灌溉减施磷肥对黑土稻作磷利用及土壤磷平衡的影响,于2020年和2021年开展大田试验,以常规淹灌+常规施磷肥(CK,45 kg/hm2)作对照,节水灌溉模式下设置5个磷肥施用梯度:0(CP0,不施磷肥)、18 kg/hm2(CP1,减磷60％)、27 kg/hm2(CP2,减磷40％)、36 kg/hm2(C...     

不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡

【目的】为解决东北地区水稻合理施用氮肥问题,系统研究了不同施氮水平条件下,东北水稻产量及构成因素、养分吸收、转运、氮肥利用效率及土壤氮素平衡的变化,并探讨各养分间及其与产量间的关系,为东北地区水稻合理施氮提供理论基础。【方法】于2012~2013年在吉林省松原市前郭县红光农场,选用当地主栽水稻品种富优135和吉粳511为材料,设置施N 0、60、120、180和240 kg/hm25个水平。于水稻返青期、分蘖期、抽穗期、灌浆期及成熟期采集植株样本,分为茎鞘、叶片和籽粒三部分,测定氮、磷、钾含量,计算水稻主要生育期植株养分吸收、转运、氮素利用特性的相关参数及各养分吸收、转运与产量间的关系。水稻移栽前和收获后采集0—100 cm土壤样品,每20 cm为一层(共5层),测定铵态氮、硝态氮含量,并根据各层土壤容重计算0—100 cm土体无机氮积累量,分析土壤氮素平衡状况。【结果】施氮量60~180 kg/hm2范围内,水稻产量随着施氮水平的提高而增加,氮肥用量超过180 kg/hm2水稻产量下降。结合当年水稻和肥料价格,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合方程,得出最高产量氮肥用量分别为212.8 kg/hm2和220.6 kg/hm2,施氮范围在202.2~231.6 kg/hm2之间,最佳经济产量氮肥用量分别为203.0和209.1 kg/hm2,施氮范围在192.9~219.6 kg/hm2之间。施用氮肥可显著提高水稻主要生育期氮、磷、钾吸收量,且能提高水稻抽穗期氮、磷、钾养分向籽粒的转运,施氮量180 kg/hm2处理抽穗期各养分累积量与籽粒转运量呈正比,当氮肥用量超过180 kg/hm2后,氮、磷、钾养分向籽粒转运出现负效应。氮素农学利用率和偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降,氮肥当季回收率以施氮量180 kg/hm2处理最高。相关分析表明,水稻主要生育期氮、磷、钾的吸收、转运与产量间均存在显著或极显著的正相关性,其中灌浆期氮、磷、钾的吸收状况与产量间的相关系数最大。施用氮肥可显著提高收获后0—100 cm土壤中残留无机氮(Nmin),氮素表观损失量随施氮水平的提高而增加。【结论】适宜的氮肥用量可显著提高水稻产量,各生育时期养分吸收总量,提高水稻生育后期秸秆中氮、磷、钾向籽粒的转运量,并能降低土壤氮素表观损失量。综合考虑提高水稻产量、效益、氮肥当季回收率及维持土壤氮素平衡等因素,在本试验条件下,施氮范围在192.9~219.6 kg/hm2。     

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。     

水钾耦合对褐土养分及花生养分累积的影响

为明确水钾耦合对土壤养分含量及花生养分吸收累积量的影响,以"花育25"为试验材料,采用水分(35%,50%,65%,80%的田间持水量)和钾肥(0,0.15,0.30,0.45g K_2O/kg)2因素4水平随机区组设计,通过遮雨棚盆栽试验探讨水钾耦合下褐土有机质、全量(全氮、全磷和全钾)和速效养分(碱解氮、有效磷和速效钾)含量的变化,以及花生植株养分累积量的差异。结果表明:钾肥用量增加会促进有效氮的吸收;在土壤水分缺乏时,水分胁迫低钾(W_1K_1)和轻度胁迫低钾(W_2K_1)两个处理在土壤全磷含量下降时有效磷含量不降反增,这表明施入少量钾肥有助于旱地磷的释放。施低钾K_1(135kg/hm~2)促进土壤速效钾的增加及土壤养分的平衡,较初始土壤提高0.43~0.59倍,且随钾肥用量的增加而不断升高。相同钾肥用量下,花生植株氮、磷和钾累积量随灌水量的增加均呈上升趋势;氮吸收量仅在水分胁迫时随着钾肥用量的增多而先增后减;除水分充足(W_4)外,在其他灌水处理下植株磷累积量随钾肥用量的增加均表现为先增后降;而钾累积量在各土壤水分下均随钾肥用量的增加呈现"低-高-低"的变化趋势,最高值均在中钾K_2(270kg/hm~2)处理。花生植株对营养元素的吸收累积与总生物产量和荚果产量相关性均达显著(p0.05)或极显著(p0.01)水平,总生物量与荚果产量呈极显著(p0.01)相关。综合考虑土壤养分的可持续供应、花生养分的累积和产量形成,建议土壤水分保持在65%FC,钾肥(K_2O)用量控制在135~270kg/hm~2为宜。     

Effects of Irrigation Patterns and Nitrogen Fertilization on Rice Yield and Microbial Community Structure in Paddy Soil

Water and nitrogen (N) are considered the most important factors affecting rice production and play vital roles in regulating soil microbial biomass, activity, and community. The effects of irrigation patterns and N fertilizer levels on the soil microbial community structure and yield of paddy rice were investigated in a pot experiment. The experiment was designed with four N levels of 0 (N0), 126 (N1), 157.5 (N2), and 210 kg N ha-1 (N3) under two irrigation patterns of continuous water-logging irrigation (WLI) and water-controlled irrigation (WCI). Phospholipid fatty acid (PLFA) analysis was conducted to track the dynamics of soil microbial communities at tillering, grain-filling, and maturity stages. The results showed that the maximums of grain yield, above-ground biomass, and total N uptake were all obtained in the N2 treatment under WCI. Similar variations in total PLFAs, as well as bacterial and fungal PLFAs, were found, with an increase from the tillering to the grain-filling stage and a decrease at the maturity stage except for actinomycetic PLFAs, which decreased continuously from the tillering to the maturity stage. A shift in composition of the microbial community at different stages of the plant growth was indicated by principal component analysis (PCA), in which the samples at the vegetative stage (tillering stage) were separated from those at the reproductive stage (grain-filling and maturity stages). Soil microbial biomass, measured as total PLFAs, was significantly higher under WCI than that under WLI mainly at the grain-filling stage, whereas the fungal PLFAs detected under WCI were significantly higher than those under WLI at the tillering, grain-filling, and maturity stages. The application of N fertilizer also significantly increased soil microbial biomass and the main microbial groups both under WLI and WCI conditions. The proper combination of irrigation management and N fertilizer level in this study was the N2 (157.5 kg N ha-1) treatment under the water-controlled irrigation pattern.     

不同施肥对滴灌大豆磷素积累与分配的影响

采用节水滴灌方式，研究肥料用量和施肥时期对滴灌大豆磷素积累、分配、利用及产量的影响，目的是探索节水灌溉与施肥相结合的灌溉施肥新模式。结果表明，在滴灌条件下前期种肥的供给对大豆磷素积累及产量的形成非常重要，T1（1/2种肥）、T2（种肥）、T3（3/2种肥）、T4（1/2种肥+花期1/2滴肥）、T5（1/2种肥+结荚期1/2滴肥）处理的滴灌大豆磷素积累量大，吸收利用率较高（种肥为尿素75 kg/hm2、磷酸二铵150 kg/hm2、硫酸钾90 kg/hm2，滴肥为尿素127.5 kg/hm2、磷酸二氢钾为133.5 kg/hm2）；综合产量因素，在种肥用量为尿素37.5 kg/hm2、磷酸二铵75 kg/hm2、硫酸钾45 kg/hm2的基础上，在结荚期再滴施尿素63.75 kg/hm2、磷酸二氢钾66.75 kg/hm2，这种滴灌施肥方式效果最佳。     

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。