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。     

水稻产量对长期不同施肥和环境的响应

以开始于1982年的不同施肥长期定位试验为平台,选择氮磷钾肥(NPK)、有机肥(牛粪,M)、氮磷钾肥+有机肥(NPKM)、氮磷肥+有机肥(NPM)、氮钾肥+有机肥(NKM)和磷钾肥+有机肥(PKM)共6个处理,采用产量年际变化、变异系数(CV)、产量可持续指数(SYI)、肥料增产贡献率及AMMI模型对影响双季稻稻谷总产量稳定性的施肥处理、环境和二者互作进行综合分析,研究历年稻谷产量(1982—2012年)对长期不同施肥和环境的响应特征。结果表明:NPKM处理稻谷产量最高;在养分投入量相同的情况下,单施有机肥和单施化肥对于早稻产量的影响效果一致,但单施有机肥较单施化肥有利于提高晚稻稻谷产量。不同施肥处理稻谷产量CV随试验时间延长逐渐降低,有机无机配施相比较单施化肥能够减小产量CV,各处理晚稻产量的CV大于早稻,但其SYI值小于早稻。NPKM处理的SYI值最高,为0.51;M和NPK处理的SYI值分别为0.44和0.42。肥料对于产量的贡献率表现为:有机肥化肥氮化肥磷化肥钾。AMMI模型交互效应主成分(IPCA)表明,不同施肥处理在不同试验年份对环境的响应不一样。综合以上分析结果,氮磷钾完全肥基础上配施有机肥(NPKM)是该区域双季稻高产和稳产的最佳施肥措施。     

有机肥与化肥不同比例配施下水稻土铵态氮释放特征

采用淹水密闭培养-间歇淋洗法,研究了有机肥(猪粪和牛粪)与化肥(尿素)氮以不同比例配施后对水稻土铵态氮释放特征的影响。结果表明:与单施100%尿素处理相比,培养到28 d,配施有机肥处理(除80%尿素氮配施20%牛粪氮、70%尿素氮配施30%牛粪氮和50%尿素氮配施30%牛粪氮处理)显著降低土壤铵态氮的累积释放量,且随有机肥配施比例的增加降幅增大,降低幅度为5.78%~41.20%(P0.05);培养28~90 d,配施有机肥处理(50%尿素氮配施30%牛粪氮处理除外)的土壤铵态氮释放量显著提高;至培养90 d,50%尿素氮配施50%猪粪氮和80%尿素氮配施20%牛粪氮处理的土壤铵态氮累积释放量显著高于单施100%尿素处理,提高幅度分别为4.81%和9.32%(P0.05)。培养结束时,氮素减施20%(单施80%尿素氮、50%尿素氮配施30%猪粪氮和50%尿素氮配施30%牛粪氮)处理的土壤铵态氮累积释放量与单施100%尿素处理无显著差异。本研究表明,50%尿素氮配施30%猪粪氮既可以降低土壤铵态氮前期释放速率,又可以增加水稻土持续稳定的供氮能力,对减少氮肥损失维持作物生产具有重要意义。     

钾肥和稻草不同配比下水稻产量及钾素释放规律研究

[目的]明确湘南稻区合适的钾肥和稻草配合施用比例,为湘南双季稻区域钾配合稻草还田提供技术支持.[方法]采用田间试验与室内分析相结合的方法,研究钾肥和稻草不同配比对田面水和田间表层土速效钾含量的动态变化,以及对水稻生长发育和产量的影响.[结果]钾肥60 kg/ha+稻草5000 kg/ha(K60+S2)处理的早、晚稻产量最高,分别为5763和6657 kg/ha,较不施钾肥的对照处理(K0)增产7.7%和21.2%.不同处理对早稻的表面水和表层土的速效钾含量影响不明显,晚稻以K60+S2处理的表面水、表层土速效钾含量最高.来源于稻草中的钾和化肥中的钾有相同的营养效应,随着减钾量和还田量的增加及时间的延长,对水稻钾的营养效应越明显.[结论]钾肥和稻草不同配比对水稻产量和表面水、表层土的速效钾含量均有影响,其中,以K60+S2处理对水稻产量及速效钾含量的影响效果最佳.     

长期施肥下红壤性水稻土有效磷的演变特征及对磷平衡的响应

【目的】分析长期不同施肥下土壤有效磷含量、全磷含量、土壤磷素盈亏和磷素活化效率（PAC）的动态变化,探讨不同施肥下水稻土磷素演变特征及与磷平衡的响应关系。【方法】基于1982年开始的红壤性水稻土长期不同施肥定位试验,试验包括不施肥（CK）、有机肥（牛粪,M）、氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾肥＋有机肥（NPKM）、氮磷肥＋有机肥（NPM）、氮钾肥＋有机肥（NKM）和磷钾肥＋有机肥（PKM）共7个处理。【结果】经过30年不同施肥,土壤有效磷含量均呈上升趋势。M、NKM、NPK、NPM、NPKM和PKM处理土壤有效磷含量变化速率分别为0.18、0.20、0.83、1.35、1.46和1.62 mg·kg^-1·a^-1。M、NPK、PKM、NPM和NPKM处理土壤全磷增加速率分别约为4.3、15.4、16.0、18.3和22.9 mg·kg^-1·a^-1。所有施肥处理,土壤中磷素均有盈余,磷素盈余量与土壤有效磷增加量呈显著正相关关系（P＜0.05）,土壤中每盈余100 kg P·hm^-2,M、NKM、NPM、NPKM、PKM和NPK6个处理的土壤有效磷含量分别增加0.4、0.7、1.9、2.1、2.2和3.2 mg·kg^-1。在土壤中磷素盈余量接近的情况下,单施化肥（NPK）的PAC显著高于单施有机肥（M）处理（P＜0.05）。【结论】化学磷肥和有机肥配施相比单施化肥或有机肥能够显著提高红壤性水稻土土壤有效磷、全磷含量和磷素活化效率。     

肥力梯度红壤上不同形态氮库对玉米吸氮量的贡献

不同形态的土壤氮素是作物吸收氮素的主要来源,而土壤肥力不仅影响氮素的含量,也影响氮素的有效性,进而影响作物对氮素的吸收利用。明确不同肥力红壤中各形态氮素的变化及其对作物吸氮量的贡献,可为阐明氮素循环机制和沃土培肥提供理论依据。2019年5月在湖南祁阳红壤实验站选取低肥力、中肥力和高肥力红壤进行田间微区试验,设置不施氮（N0）和常规施氮（N1）两个处理。分析了2020年玉米（该试验的第三季作物）种植前和收获后土壤矿质氮（MN）、固定态铵（FN）、微生物生物量氮（MBN）和可溶性有机氮（SON）含量的变化及其与玉米地上部吸氮量的关系,并通过结构方程模型（SEM）建立了各形态氮库与吸氮量的关系模型。结果发现,N0条件下高肥力土壤的籽粒产量约为中肥力土壤的4.6倍,但在N1条件下,高肥力土壤的玉米产量和生物量与中肥力土壤无显著差异,但其吸氮量显著高于中肥力土壤。与种植前相比,N0条件下,收获后中肥力土壤FN含量显著提高了63%,低肥力和高肥力土壤分别增加了47%和11%。与其相反,土壤MN、MBN和SON含量均有所降低。土壤MN含量降低了0.4~4 mg?kg-1;MBN降低了18%~44%且土壤肥力间无显著差异;SON减少了55%~84%。N1条件下,土壤MN含量降低了约22~38 mg?kg-1; MBN降低了32%~72%;而SON的减少量在高肥力土壤中可达99 mg?kg-1,分别为中肥力土壤和低肥力土壤的2.0倍和9.3倍。相关分析结果表明,地上部吸氮量与MBN、SON和NH4+-N减少量存在显著正相关关系。结构方程模型结果进一步表明,SON和NH4+-N直接影响吸氮量,MBN通过影响SON和MN间接影响玉米地上部吸氮量。总体而言,SON和MBN可直接或间接影响玉米对氮素的吸收利用,是土壤中重要的氮素存在形态,应进一步加强对其形态转化的机制研究,可促进红壤培肥和氮素高效利用。     

冬种紫云英对水稻产量及其养分吸收的影响

通过始于2008年冬季的定位试验研究了不同施肥处理下冬种紫云英对水稻产量及养分吸收的影响。结果表明:相同施肥措施下,冬种紫云英后能够提高水稻产量和地上部全氮吸收量,紫云英翻压后,减少化学氮肥用量20%～40%,不会降低稻谷和稻草产量。紫云英翻压后,N、P、K化肥100%施用的处理其水稻地上部对全N、全P、全K的吸收总量最高,分别为228.6、48.6、305.6 kg/hm2,若氮肥用量减少20%,不会对水稻地上部氮素的吸收累积产生明显影响,但当水稻季化学氮肥用量减少40%,将会明显降低水稻地上部氮素的吸收总量。紫云英翻压后,水稻不施K肥处理,其稻谷产量分别较NPK(冬种紫云英)处理和NPK(冬闲)处理降低了13.0%和3.4%;没有外源钾肥的投入,使得其水稻地上部全氮、全钾吸收总量明显下降,钾素生理效率提高,说明冬种紫云英不能完全替代化学钾肥作用。     

长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤有效养分影响

利用中国农业科学院红壤实验站开始于1982年的水稻长期定位试验,研究长期有机无机肥配施对水稻产量及土壤速效氮、磷、钾含量的动态变化(1982—2011年)特征。29年研究结果表明:长期有机无机肥配施(NPKM)能提高水稻产量,培肥地力。长期施用化肥(NPK)导致水稻产量降低。稻谷产量随着施肥量的增加而增加。在等氮投入情况下,增施化学磷肥的增产效应要高于化学钾肥,且早稻表现尤为明显;长期单施有机肥和单施化肥对稻谷产量的影响没有显著差异。随着施肥时间的延长,各处理水稻产量差异越显著。各施肥处理土壤碱解氮增加速率表现为慢-快-慢三个阶段,有机肥的施用相较单施化肥,能够显著提高土壤碱解氮含量(p0.05)。土壤有效磷的累积主要与化学磷肥的施用有关,各施肥处理土壤有效磷历年平均含量变化趋势为:NPKM、NPM、PKMNPKM、NKM(p0.01);土壤速效钾以有机肥和化学钾肥配施的处理(NPKM、NKM、PKM)增加最快,单施化学肥料的处理(NPK)增加最慢。随着氮、磷施用量的增加,土壤中氮、磷素出现盈余,但NPKM处理相比其他处理能够有效降低盈余量;各处理土壤中钾素均表现为亏缺状态,红壤性水稻田至少每年应补充投入钾素200 kg hm-2才能基本维持土壤钾素平衡。