钾肥施用方式对直播和移栽水稻产量和钾肥利用效率的影响

采用田间试验研究了施钾量和基追比对直播和移栽水稻产量和钾肥利用效率的影响,以明确直播水稻和移栽水稻适宜的钾肥施用方式。结果表明,水稻施钾增产效果显著,当钾肥一次性基施时,钾肥施用量为270kg/hm ²的增产效果好于施135kg/hm ²,且钾元素积累量最高,但其钾元素利用率最低。当钾肥用量为135kg/hm ²时,直播水稻钾肥一次性基施与分次施用效果无显著差异,而移栽水稻钾肥分为基肥和穗肥两次施用与一次性基施相比增产效果显著。直播水稻施钾是通过获得较高的穗数以提高产量,移栽水稻施钾则是通过增加每穗颖花数和提高千粒重而达到高产。直播水稻钾肥一次性基施增加的纯收益、钾元素积累量和钾元素表观利用率略高于钾肥分次施用,但差异不显著;而移栽水稻则相反,钾肥分次施用的纯收益较钾肥一次性基施增加1 833元/hm ²,钾肥表观利用率显著高于钾肥一次性基施。研究表明施钾方式对直播水稻和移栽水稻产量提高及产量构成因子的影响存在差异,水稻生产应根据目标产量施足钾肥,建议直播水稻采用钾肥基施,而移栽水稻采用基肥和穗肥并重的运筹方式。     

专用肥不同施用量对直播油菜生长和产量的影响

2014年10月在武汉市开展了直播油菜长效专用配方肥的大田试验,研究不同施肥量对油菜养分、生物量及产量构成和产量的影响。结果表明,施用油菜长效专用配方肥可以显著促进养分吸收,提高油菜生物量和养分积累量,增加有效株数和单株角果数,提高油菜子产量,比不施肥对照增产4.6~11.7倍;随着施肥量的增加,直播油菜地上部生物量和养分积累量先增加,在施肥量达750 kg/hm~2后保持稳定;净利润和产投比随着施肥量的增加,先增加后减小,在施肥量为900 kg/hm~2时达到最高。对于迟直播冬油菜,适当增加施肥量,可以在一定程度上通过增加有效株数和单株角果数来达到增产的目的本试验条件下油菜长效专用配方肥的适宜用量为885 kg/hm~2。     

基于高光谱的冬油菜叶片磷含量诊断模型

为快捷、无损和精准表征冬油菜磷素营养与冠层光谱间的定量关系,该文以连续3a田间试验为基础,探究叶片磷含量的敏感波段范围及光谱变换方式,明确基于高光谱快速诊断的叶片磷含量有效波段,降低光谱分析维度,提高磷素诊断时效性。以2013-2016年田间试验为基础,测定不同生育期油菜叶片磷含量和冠层光谱反射率。此后,对原初光谱(raw hyperspectral reflectance,R)分别进行倒数之对数(inverse-log reflectance,log(1/R))、连续统去除(continuum removal,CR)和一阶微分(first derivative reflectance,FDR)光谱变换,采用Pearson相关分析确定叶片磷含量的敏感波段区域。在此基础上,利用偏最小二乘回归(partial least square,PLS)构建最优预测模型并筛选有效波段。结果表明,油菜叶片磷含量的敏感波段范围为730~1300 nm的近红外区域;基于敏感波段的FDR-PLS模型预测效果显著优于其他光谱变换方式,建模集和验证集决定系数(coefficient of determination,R2)分别为0.822和0.769,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.039%和0.048%,相对分析误差(relative percent deviation,RPD)为2.091。根据各波段变量重要性投影(variable importance in projection,VIP)值大小,确定油菜叶片磷含量有效波段分别为753、826、878、995、1 187和1 272 nm。此后,再次构建基于有效波段的油菜叶片磷含量估算模型,R2和RMSE分别为0.678和0.064%,预测精度较为理想。研究结果为无损和精确评估冬油菜磷素营养提供了新的研究思路。     

腐殖酸在黑云母表面的吸附动态和分布特征研究

采用原位原子力显微镜智能模式初步观察了弱酸性土壤腐殖酸分子在层状硅酸盐含钾矿物黑云母表面的吸附动态和形貌变化。采用纯化、干燥后的腐殖酸固体样品配制p H 6.0,浓度分别为0 mg L-1、100 mg L-1和1000 mg L-1的腐殖酸溶液。原位观察所用的矿物薄片为土壤中常见的2∶1型含钾矿物—黑云母,其化学结构式为K(Mg2.46Fe0.45Ti0.09)[Al Si3O10](OH)2。结果表明,时间尺度是影响界面上腐殖酸形貌结构的一个重要因素。在通入p H 6.0的腐殖酸溶液作用下,原位反应0~180min内,腐殖酸分子与黑云母(001)面的相互作用以吸附为主并伴随脱附现象,吸附的腐殖酸呈球状,为单个或多个腐殖酸分子的聚集体,高度介于1~5 nm之间;原位反应180~300 min内,黑云母(001)面上吸附的腐殖酸仍以颗粒态为主,高度介于3~5 nm之间,平均为4 nm;而黑云母(001)面上的台阶和边缘位置则分布有较多的片状结构以及黑云母线型边缘诱导产生的链状结构腐殖酸聚集体,其高度介于6~8 nm,较颗粒态腐殖酸的聚集体平均高出约2.5 nm。此外,腐殖酸分子不仅能够在黑云母表面进行吸附和脱附作用,还能够溶解黑云母的表面结构,促进层间K及结构单元内Al和Si的释放。因此,腐殖酸与云母类矿物的界面反应是一个溶解—吸附—聚集并伴随着脱附和离子释放的过程。     

长江中游农田土壤微量养分空间分布特征

为了更好地掌握长江中游土壤肥力状况,运用地统计学和Arc GIS技术相结合的方法,对湖北、湖南、江西三省41 943个土壤样品的微量养分(铁Fe、锰Mn、铜Cu、锌Zn、硼B)含量的分布特征和空间变异进行研究。结果表明,长江中游土壤有效态Fe、Mn、Cu、Zn、B的平均含量分别为88.0、27.2、3.05、1.71、0.41 mg kg-1。空间分布特征表现为Fe、Mn均以江汉平原区较低,Zn以湖南省较低,Cu、B空间分布较为不均;与第二次土壤普查结果相比,土壤微量养分含量均有所提高,其中Fe、Mn、Cu含量为缺乏或严重缺乏的面积比例分别降至0.1%、2.2%和0.1%,而Zn和B分别为30.8%和17.7%。不同的土地利用类型、土壤类型和成土母质对土壤微量养分均有不同程度的影响。随着微量养分在农业生产中的贡献越来越突出,亟须根据土壤微量养分的分布特征进行分区管理。     

不同施氮量下缺钾对水稻叶片营养及生理性状的影响

【目的】氮和钾是作物生长所必需的大量元素,在水稻生长发育、产量形成等过程中发挥着至关重要的作用。南方稻田缺钾以及氮钾肥不合理施用已成为限制水稻高产的重要影响因子。本研究在田间条件下,探讨了不同施氮量下缺钾对水稻生长发育与叶片生理特性的影响,进而阐明缺钾导致营养生长期水稻叶色暗绿的营养及生理机制。【方法】采用两因素完全随机设计田间试验,因素A为不同施氮水平,包括不施氮、低氮（N 90 kg/hm2）和正常施氮（N 180 kg/hm2）;因素B为不同施钾水平,包括不施钾和正常施钾（K₂O 120 kg/hm2）。测定水稻分蘖期和幼穗分化期地上部干物质,叶面积指数,叶片氮、钾、镁和叶绿素含量（叶色值）,叶片含水率、叶片可溶性糖含量、比叶重以及叶片SPAD值。【结果】1）在不施氮条件下缺钾对水稻分蘖期和幼穗分化期干物质、叶面积指数均无显著影响,而在施氮条件下显著降低水稻分蘖期和幼穗分化期干物质、叶面积指数;随施氮量的增加,缺钾对干物质及叶面积指数的影响加剧,其中N₁₈₀K₀处理的降幅最为明显;氮钾交互作用对水稻各生育期的干物质和叶面积指数均有显著或极显著影响。2）在不施氮条件下缺钾对分蘖期和幼穗分化期叶片氮含量和叶绿素含量、叶片可溶性糖含量、比叶重以及叶片SPAD值均无显著影响,而在施氮条件下以上各指标显著增加,其中N₉₀K₀处理的叶片氮含量和叶绿素含量均可以达到N₁₈₀K₁₂₀处理水平;无论施氮与否,缺钾均显著降低分蘖期和幼穗分化期叶片钾含量,而显著增加叶片镁含量。3）回归分析结果表明,比叶重与叶片可溶性糖含量呈极显著正相关关系（P < 0.01）。【结论】水稻干物质、叶面积指数、叶片营养及生理状况、叶色表现等对缺钾的响应明显受到施氮量的影响。在施氮条件下缺钾造成叶片中可溶性糖大量积累,进而导致比叶重增加;结合田间试验观察及叶片营养及生理性状可知,水稻叶色（叶绿素含量）在不施氮条件下不受缺钾的影响;而在施氮条件下,缺钾造成水稻叶片单位质量及单位叶面积氮含量和叶绿素含量显著增加,这是田间条件下水稻叶色呈现暗绿的主要原因,从而也影响生育期植株氮素营养诊断。     

数字图像技术估测冬油菜氮素营养拍摄参数标准化研究

【目的】数字图像技术可以用来快速无损地预测冬油菜的氮素营养,建立标准化的拍摄参数获取方法,可为不同作物、不同型号相机间结果的互用提供依据。【方法】以冬油菜为试验材料,设置不同氮肥水平（N:0、90、180、270和360 kg/hm2）田间试验,于苗期（移栽后79~83天）,利用数码相机（Nikon-D7000,1620万像素）以不同光照强度、时间、高度、角度、照片像素尺寸和拍摄模式进行拍摄,并以不同储存格式进行保存。比较了不同拍摄条件下获取的冠层数字图像信息差异显著性,同时测定植株地上部生物量、叶片氮浓度和叶绿素浓度,分析冠层图像数字化指标（红光标准化值,NRI）与测定的氮素营养指标之间的相关性。【结果】晴天与阴天获取的冠层NRI均可较好的表达冬油菜冠层数字信息,晴天效果稍好于阴天;中午获取的冠层NRI与叶片氮浓度相关系数为-0.802**,优于上午和下午;1.5、2.0和2.5 m拍摄高度获取的冠层NRI差异不显著;30°、60°和90°拍摄角度下获取的冠层NRI与地上部生物量、叶片氮浓度和叶绿素浓度的相关性均达到极显著水平,30°~60°时获取冠层数码信息可操作性较强;拍摄模式为自动曝光模式获取冠层NRI与叶片氮浓度的相关系数为-0.802**,高于其他拍摄模式;三种照片像素尺寸（4928×3264、3696×2448和2464×1632）下获取的冠层NRI差异不大;储存格式为JPEG精细格式时获取的冠层NRI优于其他储存格式。【结论】综合分析认为,数字图像技术估测冬油菜氮素营养指标最佳操作范围为拍摄时间为晴天太阳高度角相对较大的中午;拍摄高度为近地面均可;拍摄角度为易于操作的30°~60°;相机拍摄模式为自动曝光模式;照片像素尺寸为图片相对较为清晰的高分辨率;存储格式为压缩格式且占用空间较小的JPEG精细格式。本研究为无人机低空遥感的氮素营养无损诊断技术提供了理论技术基础。     

浅层施肥对水稻苗期根系生长及分布的影响

【目的】研究水稻生长前期不同施肥深度对水稻根系生长及分布的影响,揭示浅层施肥对水稻苗期生长的重要作用,以期为水稻的合理施肥提供依据。【方法】本试验于华中农业大学盆栽场进行,采用盆栽土柱培养试验方式,设置不施肥和施肥深度1、5、10、15 cm 共5个处理,分别于播种后10、20、30和40 d取样4次,研究不同施肥深度对水稻苗期根系生物量、根系形态指标、根系总吸收面积及活跃吸收面积、根系分布及地上部生物量的影响。【结果】播种后10 d,各处理间无显著差异;播种后20 d,施肥深度1 cm处理水稻根系生物量、形态指标参数、根系吸收面积等指标均显著优于其它处理,具体表现为施肥深度1 cm＞5 cm、10 cm、15 cm＞不施肥处理（CK）;地上部生物量也表现出相同趋势。播种后30 d,施肥深度1 cm处理的优势更加明显,与施肥深度5 cm相比,根系生物量、地上部生物量分别显著增加163.8%、121.5%。播种后40 d,地上部生物量表现为1 cm＞5 cm＞10 cm、15 cm＞CK,施肥深度5 cm处理分别比10 cm、15 cm处理增加37.6%和34.6%。播种后40 d,根系分布结果显示,各处理均有60%以上根系分布于0-10 cm土层;施肥处理根系在各土层的生物量均显著高于不施肥处理,其中施肥深度1 cm处理的10-15 cm、15-20 cm根系分布比例显著高于其他处理,与施肥深度5 cm相比,增幅达26.1%和84.0%。【结论】不同施肥深度对水稻苗期根系生长及分布产生明显的影响。整个试验期间,施肥深度1 cm处理根系生物量、各形态指标参数及根系吸收面积都表现出明显优势,根系活力及下层根系比重均有所提高,有利于良好根系构型的建成。适宜的浅层施肥可以明显促进水稻生长前期根系生长发育,同时地上部生物量表现出显著的优势,这也是对根系生长及分布状况的积极响应。     

土壤钾素固定和释放机制研究进展

土壤中各形态钾之间存在着渐变性,并处于一定的动态平衡.土壤钾素的固定和释放对这一平衡过程产生重要影响,进而影响钾对植物的有效性,其反应方向依赖于土壤交换性钾和水溶性钾的浓度及环境条件.系统阐述了土壤钾素形态的划分,土壤钾素固定和释放的概念、强度及意义,并主要从矿物种类和结构方面综述了土壤钾素固定和释放的机理,展望了土壤钾素的研究方向.     

中稻"3414"施肥效果及推荐用量研究

在赤壁市利用“3414”试验设计布置中稻氯、磷、钾肥料效应试验。结果表明．中稻施用氮肥的效果最好,稻谷增产量最高达2325kg&#183;hm^-2,相应增产率为39．1％,纯增收入2737．5元&#183;hm^-2：施用钾肥的增产量为777kg&#183;hm^-2,增产率为10．4％,纯增收入678．5元&#183;hm^-2;施用磷肥的增产量为400kg&#183;hm^-2,增产率为5．1％,纯增收入288．8元&#183;hm^-2。通过拟合三元二次和一元二次肥效模型,确定中稻N、P205和K20的最高产量施用量分别为169．8、84．5和163．7k&#183;hm^-2,最佳经济施用量分别为153．7、61．5和120．8kg&#183;hm^-2。