红壤稻田长期施用猪粪的生态效益及承载力评估

【目的】有机粪肥还田是实现废弃物资源循环利用的重要途径之一,大量研究证实,猪粪还田施用可以显著提高土壤肥力和作物产量,但是,由于饲料添加剂含有较高的Cu、Zn、As等重金属元素,再加上养猪业中饲料添加剂的广泛应用,猪粪长期还田也可能导致土壤中重金属元素大量累积,从而威胁土壤质量和粮食安全。因此,利用长期定位探讨和综合评价长期施用猪粪下红壤稻田的生态效益就显得十分重要。【方法】以始于1981年的红壤性水稻土有机肥定位试验为载体,分析了长期施用猪粪30年间红壤稻田的水稻产量和土壤有机碳含量影响,以期明确猪粪对水稻产量的增产幅度和对土壤有机碳的贡献潜力,同时分析不同猪粪施用年限（包括试验前、试验5年、16年、22年和30年）的土壤重金属Cu、Zn、Cr和As等含量变化,基于国家土壤质量二级标准（GB 15618-1995）的土壤重金属含量的临界值,利用本研究中土壤重金属的累积速率对红壤稻田施用猪粪的超标时间进行估算,并进一步探讨猪粪的安全用量。【结果】施用猪粪显著提高了水稻产量和土壤有机碳含量,与施化肥处理（NPK）相比,产量增加了10.3%-12.0%,土壤有机碳含量增加了18.8%-23.7%,但是猪粪施用对红壤稻田的酸化阻控作用较小。在试验30年后,分别在早稻和晚稻施用猪粪的处理（OM1和OM2）的土壤pH值与未施肥对照无显著差异。此外,施用猪粪的土壤Cu、Zn、Cr和As含量亦显著增加,与施用化肥处理相比,OM1和OM2的Cu、Zn、Cr和As含量分别增加了72.0%-82.6%、29.1%-55.2%、194.8%-262.6%和90.5%-192.7%,但是未超过国家土壤环境质量二级标准（GB15618-1995）。按照现行猪粪施用量（22.5 t•hm-2•a-1）推算,土壤Cu、Zn、Cr和As含量确保安全水平的施用时间分别还有22、67、44和14年。若确保连续施用猪粪50年土壤Cu、Zn、Cr和As含量不超标,则红壤稻田每公顷最多猪粪施用量应不超过6.40 t•hm-2•a-1。【结论】在红壤稻田上,猪粪长期还田虽然能够显著提高稻米产量和土壤肥力（尤其是土壤有机碳含量）,但也同时导致土壤Cu、Zn、Cr和As含量大幅增加,从而可能引起土壤出现重金属污染风险,进而威胁稻米质量和人类安全。因此,权衡稻田长期施用猪粪对作物产量、土壤肥力和重金属累积的生态效益,确定土壤对猪粪的最大环境承载力将为科学合理的利用猪粪以实现区域农业的可持续发展提供依据。     

长期施肥下红壤旱地解钾菌变化及其驱动因子

在南方红壤区,研究长期施肥下土壤解钾菌的变化规律及其驱动因素,可为该地区土壤钾素资源管理和钾肥合理施用提供理论依据。基于红壤旱地长期定位施肥试验(始于1986年),选取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)处理,分析玉米开花期根际土壤的解钾菌类型和解钾能力及其有机酸和激素含量,并结合玉米根系特性和根际土壤理化性质探讨影响红壤旱地解钾菌变化的关键因子。结果表明:与NPK处理相比,NPKM处理的根长、根表面积、根直径和根体积分别增加了112.3%、174.4%、32.43%和291.5%,根际土壤pH提高了0.67个单位,有机质、非交换性钾和交换性钾分别增加了29.50%、19.34%和53.89%。各施肥处理根际土壤中均存在解钾菌,CK和NP处理的解钾菌均为类芽孢杆菌属,NPK和NPKM处理则均为纤维菌属。与CK处理相比,NP、NPK和NPKM处理下根际土壤解钾菌的解钾效率分别增加了162.4%、139.0%和105.6%,其中NP处理解钾菌的解钾效率最高。偏最小二乘路径模型的结果显示,根系和施肥可同时调控解钾菌的解钾效率。冗余分析(RDA)进一步表明,根系长度和表面积与土壤解钾菌特性呈显著正相关关系(P0.05)。因此,红壤旱地长期不同施肥措施不仅直接影响玉米根系发育特征和根际土壤理化性质,还能显著改变土壤解钾菌群落及其解钾能力,其中根系长度和表面积是调控玉米根际土壤中解钾菌的关键因子。     

多效唑喷施浓度和时间对双季晚稻秧苗生长的影响

研究喷施多效唑对双季晚稻秧苗生长的影响,为基质育秧秧苗调控提供技术支撑。以‘华优2号’为材料,通过育秧试验,分析多效唑施用时间与喷施浓度对基质育秧秧苗素质的影响。结果表明：喷施多效唑显著缓解了秧苗生长,秧苗株高显著降低,多效唑对秧苗苗高的调控作用随喷施浓度增大而加强,随喷施时间的推迟而减弱。喷施多效唑显著影响秧苗叶片叶绿素含量,叶片SPAD值在喷施时间(T)、喷施浓度(C)处理间存在极显著差异,在喷施时间(T)×喷施浓度(C)处理间存在显著差异。喷施多效唑显著促进根系生长,一定浓度内多效唑浓度提高,秧苗根系数量、长度和根系活力均显著增加,浓度过高则抑制根系的生长,喷施时间过晚也抑制根系的生长。综合秧苗株高、叶绿素含量和根系生长等表现,T₁C₂和T₂C₂处理下秧苗素质最佳。     

江西水稻清洁生产理论与技术实践

清洁生产是以实现资源高效利用、物质循环利用、污染物阻断减毒等为目的的生产技术体系,是实现农业绿色可持续发展的重要途径。本文在综合有关清洁生产技术原理的基础上,结合近年来从事水稻清洁生产技术研究和应用的实际,分析了水稻清洁生产技术的背景意义,提出了双季稻清洁生产的概念、原理、控制路径和主要技术,并结合生产实践比较了水稻清洁生产技术的应用效果和前景。     

中亚热带稻田不同耕作栽培和施肥模式对土壤肥力的影响

水稻轻型化栽培技术是我国南方双季稻区发展的重要方向。为深入比较和评估不同轻型栽培方式对土壤肥力的影响,本研究于2008年开始在中亚热带设置了耕作方式(深翻耕和浅旋耕)、秸秆还田与否和栽培方式(直播、抛秧和插秧)的田间试验,系统分析了水稻产量、土壤有机质和氮磷钾养分的变化规律。研究结果显示:耕作和栽培方式不会显著影响水稻产量变化;但秸秆还田后水稻产量比不还田增加1.6%~7.6%。在土壤培肥方面,不同栽培方式下土壤有机质和养分的变异较大,而浅旋耕和秸秆还田则能显著提高耕层土壤的有机质和速效养分。与深翻耕相比,浅旋耕方式下土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高了5.1%~11.5%、2.2%~10.4%、5.5%~29.2%、7.8%~22.1%。与秸秆不还田相比,秸秆还田处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别增加了2.7%~6.6%、3.4%~5.5%、2.2%~5.0%、16.3%~49.3%。因此,浅旋耕和秸秆还田可以显著提高土壤肥力,且水稻产量稳定,在中亚热带地区具有很大的推广前景。     

基于冠层红绿蓝光值评估氮肥施用下小白菜的产量变化

为指导菜农调整施肥等管理措施,缓解蔬菜种植日益严峻的竞争压力,通过设置不同氮肥处理的田间小区试验,采用智能手机在小白菜播种后第20天(D20)、第30天(D30)、第40天(D40)、第50天(D50)获取群体冠层数字图像,同时监测小白菜产量(鲜质量)。结果表明:不同采收时间内各处理的产量(鲜质量)变化基本一致,均表现出施用氮肥处理显著高于不施氮肥处理,施氮可以使小白菜产量(鲜质量)增加27.82%～52.85%,其中以667 m2施用17.5 kg时产量(鲜质量)最高。蔬菜冠层数字图像中红光值R、绿光值G与产量(鲜质量)的关系可以用二次曲线进行拟合,方程分别为y=-0.092 6x~2+23.365x-242.53(R2=0.581 8),y=-0.044x~2+15.843x+50.495(R~2=0.724 9);但蓝光值B与小白菜产量(鲜质量)不存在显著关系。验证试验进一步表明,用冠层的红光值R和绿光值G能够较好地预测小白菜产量(鲜质量)。     

有机无机肥配施对潜育化水稻土的改良效应

为探索潜育化水稻土改良培肥措施,采用田间试验研究了工程排水条件下有机无机肥配施对潜育化低产水稻土的改良效应。结果显示:有机无机肥配施增加了早、晚稻的有效分蘖数。在早稻齐穗期,与CK和NPK处理相比,有机无机肥配施的叶绿素(SPAD值)均显著增加。有机无机肥配施显著增加了晚稻的产量,与NPK处理相比,产量增加了10.0%~23.7%;其中早稻配施紫云英、晚稻配施猪粪处理产量最高。在工程排水基础上,配施有机肥处理在早、晚稻收获时耕层土壤还原物质总量分别比单施化肥处理减少了15.0%~25.3%和32.5%~37.5%。这表明,在工程排水条件下,配施一定的有机肥可以明显提高潜育化稻田水稻产量,降低表层土壤还原物质总量,对改良潜育化水稻土有明显作用。     

长期施肥下红壤性水稻土固碳效应特征

明确长期施肥红壤稻田碳投入与碳储量、碳含量与产量间的关系,以及不同施肥措施的固碳效率差异。以红壤稻田长期定位施肥试验为试材,用连续监测的方法,测得长期不同施肥水稻产量、土壤有机碳含量和储量,水稻产量数据。所有处理土壤有机碳含量均呈上升趋势,37年后NPKM处理分别比CK、NPK、NPK2高30.5%、23.4%、24.7%;有机碳储量均随碳投入的增加而显著升高;NPK、NPK2和NPKM处理的固碳效率分别为32.7%、25.9%、35.0%;水稻产量与土壤有机碳含量显著直线正相关。双季稻种植模式下,施肥与不施肥处理土壤碳含量和储量均呈上升趋势;化肥与有机肥配施显著提高固碳效率;有机碳含量与水稻产量间显著正相关。     

烯效唑喷施方式对无土基质育秧秧苗素质的影响

为探究合理的秧苗调控方式,以华优2号为试验材料,设置不同烯效唑喷施浓度(C0,0 mL/L,喷施等量清水;C1,25 mL/L;C2,50 mL/L;C3,100 mL/L)和喷施时期(T0,播种时;T1,5 d秧龄;T2,10 d秧龄),研究了不同烯效唑喷施方式对无土基质育秧秧苗株高、叶绿素含量、根系长度、根系数量、根系活力等的影响。结果表明,喷施烯效唑显著降低了秧苗株高,喷施浓度越高,控苗效果越佳,喷施时间推迟控苗效果减弱;烯效唑浓度过高会降低秧苗叶绿素含量;喷施烯效唑可显著增加秧苗根长和数量,并增强秧苗根系活力,但浓度过高则抑制根系的生长。综合秧苗株高、叶绿素含量、根长、根数及根系活力等指标,播种后5 d喷施50 mL/L稀效唑(T1C2)对秧苗素质提升效果最佳。     

基于养分专家系统的水稻磷肥减施潜力研究

为探究养分专家系统推荐施肥下磷肥用量的减施潜力,进而为不同肥力水平稻田磷肥减施提供理论依据,在高、中、低肥力稻田上,通过在养分专家系统推荐施肥基础上增减15%、30%、45%磷肥用量开展双季稻田间试验,并分析磷肥用量与水稻产量的量化关系。结果表明,在高、中、低肥力稻田上,养分专家系统推荐施肥处理的早、晚稻产量均呈高肥力>中肥力>低肥力的趋势,而与之比较,在其基础上磷肥增施15%、30%、45%处理对早、晚稻产量均无显著增产效应,减施15%处理未显著减产,但磷肥减施45%处理在各肥力水平稻田上均显著减产,降幅为4.06%~15.15%。高、中、低肥力稻田上早、晚稻产量潜力对应磷肥合理用量呈低肥力>高肥力>中肥力稻田的趋势,且在95%的产量潜力下,在养分专家系统推荐施肥量基础上,早稻季不同肥力水平稻田上可减施磷肥27.09%~57.58%,晚稻季可减施磷肥33.25%~50.53%,其中早、晚稻磷肥可减施比例高肥力稻田为27.09%、49.51%,中肥力稻田为36.20%、50.53%,低肥力稻田为33.25%、57.58%。在养分专家系统推荐施肥量基础上,可在不同肥力水稻田上实现磷肥减施,但减施比例有所差异,整体上高肥力稻田磷肥可减施比例较中、低肥力稻田低。