城市郊区水稻土重金属污染状况调查与评价——以湘潭市郊响水乡为例

城市郊区农田重金属污染已成为人们关注的焦点,本研究对湘潭市郊响水乡稻田重金属污染现状进行调查,结果表明：该乡稻田土壤重金属污染面积占水田总面积的68．84％,稻田Cd的空间分布与距工厂或湘江的距离关系密切;在黄泥田中,重金属分布具有表聚性特征,主要以难溶性形态存在;水稻对重金属有一定富集作用,稻草富集重金属的能力大于稻米,一般稻草对重金属Cd、Hg、As、Pb的富集系数是稻米的1．8倍以上,土壤Cd污染导致水稻产量和品质下降。总之,响水乡稻田土壤重金属污染较为严重,其中Cd污染较为严重,Hg污染较轻,且存在Cd、As复合污染。     

不同水稻土对双季稻光合特性及产量的影响

以湘早籼45号为早稻材料、丰源优299为晚稻材料,在马铃薯–双季稻种植模式下,研究麻沙泥、灰泥、紫泥、红黄泥、黄泥、河沙泥6种不同水稻土对双季稻光合特性及产量的影响。结果表明:成熟期,河沙泥处理早稻叶片的SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较高;河沙泥处理早稻的产量较高,3年平均产量为6 806.49kg/hm~2,显著高于紫泥田(6 210.70 kg/hm~2),但与其他处理的差异不明显;各处理3年晚稻的平均产量差异不明显;各处理双季稻的总产量为13 432.91~14 838.89 kg/hm~2,最高的是河沙泥处理,最低的是紫泥田处理,2处理之间的差异达显著水平。     

轮耕对双季稻田耕层土壤养分库容及Cd含量的影响

研究长期不同耕作措施下双季稻田土壤结构、养分及重金属含量的变化规律,对构建稻田合理耕层、提升耕地质量、促进粮食可持续丰产具有重要意义。2005-2014年在湖南醴陵双季稻田设置长期免耕(NT-NT)、长期旋耕(RT-RT)、长期翻耕(CT-CT)、翻免轮耕(CT-NT)和旋免轮耕(RT-NT) 5种耕作方式定位试验,测定并分析不同耕作方式对耕层深度、土壤容重、土壤C、N、P、K养分含量、养分库容量及重金属Cd含量等的影响。结果表明,NT-NT由于长期没有动土,土壤容重较高,而RT-RT、CT-CT、CT-NT和RT-NT均使土壤容重值降到了较理想区间。CT-NT和RT-NT 0~5 cm耕层土壤有机碳、活性有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和Cd含量均显著低于NT-NT,而高于RT-RT、CT-CT,说明NT-NT在促进土壤养分向表层聚集的同时,也促进了土壤镉向表层聚集,且随着耕作频率的增加土壤表层养分及土壤镉均呈下降趋势。CT-NT和RT-NT 5~10 cm耕层土壤各养分含量均显著高于NT-NT,而10~20 cm耕层土壤各养分含量均低于RT-RT、CT-CT,说明轮耕促进了土壤养分积累并主要向土壤中层聚集。耕层厚度、有效养分总库容量及土壤Cd含量均表现为RT-RT、CT-CT>CT-NT、RT-NT>NT-NT,说明随着耕作频率减少土壤耕层逐渐变浅,有效养分总库容量逐渐变小,土壤总镉、有效镉含量也逐渐降低。本研究表明,长期免耕和长期翻(旋)耕均存在一定弊端,长期免耕虽然降低了土壤镉含量,但同时也降低了土壤养分库容,长期翻(旋)耕虽然增加了土壤养分库容,但同时也增加了土壤镉含量,而合理土壤轮耕既可改善土壤结构,促进土壤养分积累、增加土壤养分库容,又能适当降低土壤镉含量,改善土壤环境。     

减氮增密对机插双季稻生物学特性及周年产量的影响

为推动稻草焚烧、高氮低密等传统稻作技术向资源节约型与环境友好型方向转型,在稻草还田下设置:常氮常密(T1)、常氮增密(T2)、减氮常密(T3)、减氮增密(T4)4种双季机插栽培模式,研究减氮增密对机插双季稻生物学特性及周年产量的影响。结果表明,稻草还田下,T4通过早、晚稻基肥减施总氮量的20%,增密27.3%,显著提高了成穗率、有效穗及结实率(P<0.05),早、晚稻成熟期的群体干物质重较T1仅分别减少3.3%、1.3%,早稻产量较T1增加1.6%,晚稻仅降低0.5%,周年产量增加0.4%。稻草还田下,早、晚稻T4的生育期较T1缩短 2 d,有利于保障晚稻适龄机插;早、晚稻的个体SPAD及净光合速率(Pn)均随着施氮量的减少或密度的增加而降低,但群体叶面积衰减率、群体表观转运率、SPAD衰减率及Pn衰减率则表现出相反的规律,以T4最低。综上,稻草还田下减氮增密虽然抑制了机插双季稻的个体生长,但提高了抽穗期至成熟期群体光合物质的生产及转运能力,增加了产量库容量而获得高产,为双季稻区机插栽培技术的发展转型提供了一定的理论依据。     

双季稻区稻田不同土壤类型的微生物群落多样性分析

土壤微生物在地球化学循环、土壤有机质周转以及土壤肥力与质量方面发挥重要作用。选取双季稻区6种主要的水稻土类型,应用磷脂脂肪酸(PLFAs)分析方法,研究土壤类型对土壤微生物的结构和多样性的影响。结果表明,6种不同的土壤类型中共检测出了21种不同的磷脂脂肪酸类型,其中紫色土磷脂脂肪酸总量最高,达到107.05 ng g^-1干土,河沙泥磷脂脂肪酸含量最低,为59.75 ng g^-1干土。从革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌及相互间的比值变化看,6种土壤类型间差异较大。主成分分析结果表明,第一主成分和第二主成分可以解释总变异的76.7%,除C16:0外,大部分的非饱和脂肪酸和环式脂肪酸的变异可以在第一主成分中反映出来,第二主成分主要反映含羟基的脂肪酸变异。     

不同保水措施对南方季节性干旱区春玉米的影响

为缓解日益严重的南方季节性干旱危害,选取目前生产上相对实用的干旱防控技术措施,通过对春玉米干旱胁迫试验,模拟季节性干旱的发生,研究探讨了南方季节性干旱区域地膜覆盖(FM)、稻草覆盖(SM)、保水剂(SAP)和对照(无处理,CK)对春玉米保水抗旱及产量的影响。结果表明,与CK相比,FM、SM、SAP同期土壤含水量最大分别增加了28.1%、13.55%和11.37%,叶绿素含量分别提高了26.1%、12.8%和10.2%,植株地上部全氮（N）、全钾（K）含量均显著高于CK,产量显著增加了33.80%、25.87%和13.59%。FM还显著提高了土壤温度,加快了玉米的生育进程,生育期缩短了6 d。上述结果说明,地膜覆盖能使玉米提早成熟,有利于避旱减灾,同时3种保水措施均能通过保蓄土壤水分,缓解季节性干旱危害,实现玉米增产增收。     

不同养分配比对超级杂交早稻生长发育与产量的影响

以不施肥料为对照,研究了6种不同氮、磷、钾养分配比对超级早稻生长发育、干物质积累和产量的影响。结果表明:N、P、K肥料合理配合施用能促进超级稻的分蘖,表现为水稻分蘖发生快、成穗率高的特点;增大水稻群体叶片总面积;提高氮肥农学利用率和氮肥偏生产力。各处理植株根系和地上部分干物质积累量均明显高于对照;同时,能有效地改善水稻的产量构成因素,提高水稻产量。其中,以T4处理水稻产量最高,为7 608.0 kg/hm2,比对照增加30.29%;其次为T1、T2与T3处理,产量分别为7 306.5、7 174.5、7 107 kg/hm2,分别比对照增加25.12%、22.86%和21.19%;T5与T6处理的水稻产量分别为6 741.0、6 439.5 kg/hm2,分别比对照增加15.44%和10.27%。     

冬种黑麦草对6种稻田土壤微生物量碳、氮的影响

利用氯仿熏蒸浸提法研究了南方双季稻区6种母质发育的土壤种植黑麦草(Lolium multiflroum Lam.)作为冬季覆盖作物对土壤微生物量碳、氮周年动态的影响。结果表明：土壤类型对微生物量碳、氮影响显著（P＜0.05)。其中板页岩土壤微生物量碳含量最高,为450.8mg kg-1;河沙泥微生物量最低,为60.8 mg kg-1,由大到小排列为：板页岩＞紫土＞花岗岩＞红壤＞石灰岩＞河沙泥。不同取样时期内土壤微生物性状有显著差异（P＜0.05),种植黑麦草各处理比对照（冬闲）显著提高了土壤有机质含量和微生物量碳、氮。所有处理表现出相似的微生物量周年变化趋势：水稻成熟期高于分蘖期（P＜0.05),晚稻生长季节大于早稻季节。土壤微生物量受土壤类型、土壤营养元素含量和种植制度的综合影响,微生物活动与作物生长有关。冬季种植黑麦草可显著提高土壤有机质含量和微生物量（P＜0.05),在有机质分解快、有效养分含量低的土壤中效果更显著。     

不同栽培和灌溉方式对冷浸田障碍因子及水稻产量的影响

为了消减冷浸型中低产田长期浸渍、泥温低、结构差、还原性物质毒害、有效养分低等障碍因子,通过田间小区试验和动态取样与室内测定,研究了不同栽培和灌溉方式对冷浸田障碍因子及水稻产量的影响。结果表明：与常规灌溉方式比较,起垄栽培结合湿润灌溉方式增加了晴朗天气条件下冷浸田土壤温度,土壤气相比例提高3 倍,土壤液相比例减少20%,土壤活性还原物质含量降低了21.9%,土壤细菌数和微生物活性分别提高128.7%和3.8%,土壤排水通气性增强,还原性物质毒害减轻,土壤有效养分提升,为微生物活动创造了优良的条件,最终使早稻增产10.8%。起垄栽培结合湿润灌溉方式是适合于冷浸田早稻增产的农水管理措施。     

双季稻区不同栽培方式对早稻生育期、干物质积累及产量的影响

为探明洞庭湖平原双季稻区不同栽培方式对早稻生育期、干物质积累及产量的影响, 以常规稻和杂交稻为材料, 系统比较研究了塑料软盘育秧抛栽、手插和机插3种栽培方式。结果表明, 与机插相比, 抛栽和手插促进了早稻生育进程, 全生育期缩短, 抛栽和手插分别缩短5~8 d和2~4 d。群体根系和地上部干重均表现为抛栽>手插>机插, 差异均达显著水平。成熟期植株根系和穗干物质占总干物质量的比例为抛栽>手插>机插, 茎干物质的比例为手插>抛栽>机插; 叶干物质比例在分蘖期和齐穗期为机插>手插>抛栽, 灌浆期和成熟期为手插>抛栽>机插。分蘖期、齐穗期和灌浆期, 抛栽和手插水稻叶片SPAD值均显著高于机插; 成熟期, 各处理间无显著差异。水稻叶面积指数表现为抛栽>手插>机插。不同栽培方式间水稻产量差异显著, 抛栽最高, 机插最低; 抛栽和手插分别比机插增产1203.3~1346.7 kg hm^-2和776.7~1045.4 kg hm^-2。说明不同栽培方式水稻干物质积累和产量有各自特征, 与手插和机插相比, 抛栽处理干物质总量大而且分配合理, 有利于改善产量构成因素, 增加水稻产量。