紫云英长期还田对稻田土壤Cd含量与形态的影响

为了解中长期时间尺度上紫云英翻压还田对土壤Cd垂直迁移和形态的影响,选择长年种植和翻压紫云英还田的稻田土壤进行调查,分析其对土壤pH值、有机质含量、水溶性有机物(DOM)含量、Cd含量和形态的影响。结果表明,相对于常规化肥处理,紫云英长期还田条件下,不同深度土层的pH值、有机质含量升高,土壤表层(0~20 cm)的DOM含量显著(P<0.05)升高,虽未对土壤Cd产生明显的淋洗效果,但各土层中具有生物活性的Cd形态占总Cd的比例明显升高。相较于土壤有机质含量,可溶性有机碳占土壤有机碳的比例和pH与Cd形态有更好的线性关系。     

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。     

烤烟基肥施用时间与氮肥利用的相关性研究

烤烟是一种氮素敏感型的品质作物, 对氮素的需求非常严格。氮肥的合理施用不仅有利于提高烤烟对氮素养分的吸收利用, 也有利于提高烤烟烟叶品质。本研究采用大田试验的方法, 在湖北省烤烟主产区研究了基肥在3个不同施用时间(烤烟烟苗移栽前0 d、15 d和30 d)对烤烟氮肥利用参数的影响及其相关性。结果表明, 烤烟地上部烟叶和茎秆中干物质累积量和氮素含量均随着基肥施用时间的提前而表现出增加趋势。与移栽当天(0 d)施用基肥相比, 提前15 d、30 d施用基肥, 烤烟烟叶中干物质累积量和氮素含量分别平均增加16.4%、22.6%和1.5%、8.7%; 茎秆中则分别平均增加2.5%、12.7%和13.4%、33.9%。提前施用基肥有提高烤烟氮肥表观利用率的趋势, 但是各处理间差异不显著(P>0.05), 而在烤烟烟苗移栽前15 d、30 d施用基肥显著降低烤烟地上部氮肥农学利用率(35.2%、37.4%)和生理利用率(35.4%、41.6%)(P<0.05)。另外, 基肥施用时间与氮肥农学利用率、生理利用率和偏生产力均表现出显著或者极显著负相关关系, 而氮肥农学利用率与生理利用率和氮肥偏生产力以及氮肥生理利用率与偏生产力之间均表现出显著或极显著正相关关系。因此, 在烤烟烟苗移栽时适当提前基肥的施用时间(15~30 d)有利于提高烤烟对氮素的吸收利用, 促进烟叶中干物质的累积。     

外源S~(2-)抑制水稻生长及土壤微生物活性的半效应浓度研究

【目的】S2-是冷浸田类低产稻田中水稻生长的重要限制因子,探讨S2-对土壤-水稻生态系统的生态毒性特征,可为揭示冷浸田土壤S2-毒害临界值及其机理研究提供理论依据。【方法】以单季常规晚粳稻秀水134为材料,采用盆栽试验模拟冷浸田土壤S2-毒害,设外加S2-0、10、50、100、300、600和1200 mg/kg,在水稻苗期和分蘖期调查水稻生长,叶片叶绿素含量、脯氨酸和抗氧化酶系统活性,土壤微生物活性。【结果】在含一定S2-本底(12.08mg/kg)的正常稻田土壤中,随外源S2-的加入量增加,对水稻生长的抑制逐步增强。当外源S2-浓度超过50 mg/kg后,水稻的株高、干物质积累量显著降低;水稻叶片生理指标叶绿素含量(SPAD值)、脯氨酸含量、抗氧化酶系统活性则显著增加,表明50 mg/kg是本研究条件下外源S2-对水稻生长产生显著毒害影响的临界点;随外源S2-浓度的增加土壤微生物量碳、微生物三大基础菌系总量、功能菌系总量和微生物总量都随外源S2-处理水平的增大而降低,硫化细菌总量随之增加,土壤S2-浓度40 mg/kg(含本底)为多数土壤微生物活性指标(微生物基础菌系总量、功能菌系总量、微生物总量)EC50变化的临界值;体系中土壤微生物活性指标和水稻生长存在显著相关,表明供试土壤S2-对水稻生长的影响是S2-对土壤-植物-土壤微生物系统同步影响的综合结果。可见,供试土壤S2-浓度40 mg/kg为导致土壤-水稻-土壤微生物系统受到显著负效应的临界值。【结论】土壤中S2-超过一定浓度将对土壤-水稻-土壤微生物系统产生显著负效应,S2-浓度40 mg/kg(含本底)为导致供试土壤-水稻-土壤微生物系统受到显著负效应的临界值,当供试土壤中S2-含量超出该浓度时,需采取合理的农艺措施控制其负效应。     

施氮和接种根瘤菌对红壤旱地花生产量、氮素吸收利用及经济效益的影响

以花生品种粤油256为供试材料,采用田间随机区组试验,设置9个处理:不施氮肥(N_0)、50%施氮量(N50)、75%施氮量(N75)、100%施氮量(N100,即当地习惯施氮量135kg·hm~(-2))、125%施氮量(N_(125))、150%施氮量(N_(150))、50%施氮量+接种根瘤菌(N50+RI)、75%施氮量+接种根瘤菌(N75+RI)、100%施氮量+接种根瘤菌(N_(100)+RI),研究了施氮和接种根瘤菌对南方红壤旱地花生产量、氮素吸收利用及经济效益的影响。结果表明:适量施氮会促进花生生长,过量施氮会产生不利影响。单施氮肥的增产效果有限,增产幅度在9.8%~13.5%之间。施氮配合接种根瘤菌比相对应的单施氮肥处理增产0.7%~11.7%,当氮肥施用不足时(N50)接种根瘤菌的效果不明显,仅增产0.7%;氮肥施用适量时(N_(75)和N_(100))接种根瘤菌增产效果明显,分别增产11.4%和11.7%。本试验条件下以N75+RI处理,即施氮101.25kg·hm~(-2)配合接种根瘤菌的效果最佳,产量达到5 169.1kg·hm~(-2),比对照(N0)增产26.1%,还明显提高了花生各器官的含氮量、吸氮量、氮肥利用率和经济效益。施氮配合接种根瘤菌是提高我国南方红壤旱地花生产量和经济效益的有效措施,本研究可为该区域花生的高产高效种植、科学合理施肥提供理论依据。     

移栽时期与烤烟氮肥效应的相关性研究

采用田间试验的方法,研究了不同移栽期（5月5日、 15日和25日）对烤烟氮素的响应及其相关性的影响。结果表明,推迟移栽期至5月15~25日,烤烟产量和地上部各器官（烟叶与茎秆）中含氮量分别平均显著增加5.1%~6.1%和19.8%~55.2%,而且其对氮肥的农学利用率、 生理利用率、 土壤氮素依存率和氮素收获指数分别平均增加37.4%~49.8%、 30.4%~54.8%、 26.9%~29.1%和2.9%~5.7%。移栽期与氮肥农学利用率、 氮肥偏生产力和土壤氮素依存率呈现显著或者极显著正相关关系;氮肥农学利用率与氮肥生理利用率和土壤氮素依存率以及氮肥生理利用率与土壤氮素依存率均呈极显著正相关关系。因此,推迟移栽期至5月15~25日有利于提高氮素养分的增产能力。     

化肥减施对紫云英还田土壤活性有机碳和碳转化酶活性的影响

【目的】评价紫云英绿肥还田配施化肥对稻田土壤活性有机碳含量以及与碳转化相关酶活性的影响。【方法】田间试验在浙江省金华市红壤黄筋泥土发育而成的水稻土上进行。供试紫云英 (Astragalus sinicus L.) 品种为‘宁波大桥’,每年4月在紫云英盛花期异地翻压。试验连续进行了6年,处理包括空白对照 (CK)、单施常规量化肥 (CF),单施紫云英 (MV),紫云英配合20%、40%、60%和80%的常规化肥量共7个处理。除空白和单施化肥处理外,其它处理均翻压45 t/hm2紫云英鲜草。N、P₂O₅、K₂O化肥常规用量分别为210、56.3、112.5 kg/hm2。水稻收获后,采集0—20 cm表层土样,测定了土壤活性有机碳 (可溶性有机碳 (DOC)、热水提取态有机碳 (HEOC)、微生物生物量碳 (MBC)、颗粒有机碳 (POC)、易氧化有机碳 (ROC)) 和总有机碳 (TOC) 含量,以及碳转化酶 (纤维素酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、酚氧化酶和过氧化物酶) 活性。【结果】与CF相比,MV处理能够显著增加DOC、HEOC和ROC含量,对MBC和TOC含量无显著影响;显著增加纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性,对酚氧化酶和过氧化物酶活性无显著影响。四个紫云英配施化肥处理中,DOC和POC含量以MV + 60%CF处理最高,显著高于MV处理。随着配施化肥量的增加,土壤碳库管理指数随之增加。MV处理的纤维素酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、酚氧化酶和过氧化物酶活性均显著低于其与化肥配合处理,上述五种酶活性均以MV + 60%CF处理最高。几何平均酶活性和总体酶活性均表现为MV < MV + 20%CF < MV + 40%CF、MV + 80%CF < MV + 60%CF处理 (P < 0.05)。通径分析表明纤维素酶活性对HEOC具有最大的直接正效应,蔗糖酶活性分别对DOC和MBC表现出最大的直接正效应,β-葡萄糖苷酶活性分别对POC和ROC表现出最大的直接正效应。酚氧化酶活性对DOC表现出最高的间接效应,β-葡萄糖苷酶活性则对HEOC具有最高的间接效应,过氧化物酶活性分别对MBC、POC和ROC表现出最大的间接效应。【结论】紫云英还田量为45 t/hm2条件下,适当减少常规化肥用量能够显著增加土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性,以配施60%的化肥用量效果最佳。土壤活性有机碳含量受纤维素酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性的直接影响,而受酚氧化酶和过氧化物酶活性的间接影响。     

化肥减量配合紫云英还田对双季稻产量及氮肥利用率的影响

旨在明确化肥减量条件下不同紫云英还田量对亚热带双季稻区早、晚稻产量及氮肥利用率的影响。以双季稻种植模式为研究对象,设置2个不同的减肥量处理配施不同的紫云英还田量,观察紫云英连续还田下不同处理对双季稻产量和养分利用率的影响。结果表明:与常规施肥处理(100%F)相比,20%减肥量各处理的早稻产量均得到显著提高,增产幅度为5.0%～13.2%;40%减肥量条件下,配施15 000～22 500 kg/hm~2紫云英早稻产量不减产,而配施30 000～37 500 kg/hm~2紫云英后早稻产量有显著提高,增产幅度为5.4%～8.5%。各减肥配施紫云英处理的晚稻产量均随紫云英还田量的增加而升高(P0.05)。各减肥配施紫云英处理早稻化学氮肥的农学利用率、偏生产力及回收率均较常规施肥处理显著提高,但晚稻的氮肥利用率无显著差异。将紫云英还田输入的氮纳入总氮素投入后,早稻总氮素的农学利用率和回收率均随紫云英还田量的增加而降低;与100%F相比,各减肥配施紫云英处理的农学利用率未显著降低,但紫云英还田量达到37 500 kg/hm~2及以上时会导致早稻的氮素回收率显著降低。各紫云英还田处理土壤全氮含量均高于100%F(P0.05),且土壤速效氮含量均显著高于100%F处理(P0.05)。亚热带双季稻种植模式下,长期紫云英还田配合减量施肥对早、晚稻产量和氮肥利用率均产生正面效应,且能提高土壤有机质含量和全氮含量,土壤速效氮含量显著高于常规施肥处理。因此,适量紫云英还田配施化肥除可减少化肥用量外,也是亚热带双季稻区兼顾提升稻米产量和培肥土壤的有效技术。本试验条件下,化肥减量40%配合22 500～30 000 kg/hm~2紫云英的配比综合效果较好。     

施肥与耕作对红壤坡地养分流失的影响

采用田间小区试验方法,通过田间实地监测,在自然降雨条件下,对南方典型红壤坡耕地采取不同施肥量及不同耕作方式对作物养分利用率及地表径流的影响进行了研究。结果表明,萝卜优化施肥（减氮增钾）和花生优化施肥（减氮增磷）,作物对氮磷养分吸收量均不会减少,同时提高了氮素养分利用率,萝卜提高15%,花生提高3.3%,优化施肥对磷素利用率没有影响且利用率较低,萝卜为8.55%～8.73%,花生为2.47%～2.63%。花生垄作氮肥利用率提高12.15%～12.77%,磷肥利用率提高1.24%～1.28%;同时期的径流量与降雨量呈显著正相关,相关系数达0.86;垄作使径流总量降低0.43×105L·hm-2,垄作＋秸秆覆盖比单纯垄作径流总量降低0.14×105L·hm-2;除对照（CK）外,径流水中TN、TP浓度处理间差异不显著,但可溶性养分（NO3--N、NH4＋-N、STP）后期有所不同,不同时期径流水中养分浓度变化较大,主要与施肥、农事活动及降水养分浓度有关;径流水氮磷养分流失总量与施肥量呈正比;旱地土壤氮素主要以泥沙结合态流失,NO3--N是可溶性无机氮流失的主要形态,占TN的10.53%～12.48%,NH4＋-N次之,占TN的6.19%～8.33%,磷素也以泥沙结合态流失为主,STP占TP的29.38%～40.74%。     

紫云英还田对单季稻田氨挥发的影响

为探究紫云英还田对单季稻田氨挥发损失的影响,以我国南方单季稻-紫云英种植模式为研究对象,采用盆栽试验,设置不施氮(CK)、尿素单施(N)、尿素与紫云英配施(NM)3个处理,研究紫云英还田对南方单季稻田NH_3挥发动态特征的影响。结果表明,N和NM的氨挥发通量在氮肥施用后第3天达到峰值(分别为10.8 kg·hm~(-2)·d-1和9.27 kg·hm~(-2)·d-1),之后迅速下降。在整个监测期间,氨挥发累积量分别为93.4 kg·hm~(-2)和79.8 kg·hm~(-2),分别占氮素施用量的25.7%和21.9%。田面水中铵态氮含量和pH值以及分蘖期土壤中羟胺还原酶活性与氨挥发速率或累积量呈显著线性正相关关系。与N相比,NM显著降低表面水中铵态氮含量以及水稻分蘖期土壤中羟胺还原酶活性(37.8%),最终显著降低外源氮素NH_3挥发累积量和挥发系数(14.6%和14.8%)。综上,NM可有效减少单季稻田外源氮素NH_3挥发损失,从而提高氮素养分利用率,降低氮素养分的环境风险。本研究结果为紫云英在缓解模式内氮肥气态损失,提高氮素当季利用率提供了理论依据。