水旱轮作条件下不同类型土壤供钾能力及钾素动态变化研究

采用盆栽试验,研究了黑麦草-水稻轮作条件下不同类型土壤供钾能力及钾素动态变化,以期为土壤供钾机制研究及合理的钾素调控提供依据。结果表明：不施钾条件下（NP处理）,潮土上种植作物的生物量和吸钾量最高,黄褐土次之,红壤最低;施钾条件下（NPK处理）,3种土壤上种植作物的生物量无显著差异,作物吸钾量为黄褐土>潮土>红壤。整个轮作期,红壤、黄褐土和潮土NPK处理的作物生物量较NP处理分别增加55.6%、45.2%和23.2%,作物吸钾量分别增加368.8%、166.8%和74.5%。轮作前季（黑麦草季）,NP处理的3种土壤水溶性钾含量和交换性钾含量均降低,潮土非交换性钾含量明显降低,红壤和黄褐土非交换性钾含量在前期变化不大,中期有升高的趋势,后期显著降低;NPK处理的土壤钾含量均高于NP处理,且各种形态钾含量的变化趋势与NP处理基本相同。轮作后季（水稻季）,NP处理的3种土壤水溶性钾含量变化不大,交换性钾含量呈先降低后升高的趋势,非交换性钾含量呈先升高后降低的趋势;NPK处理的土壤交换性钾含量在水稻生长前期明显升高,中期下降,后期有略微上升,水溶性钾和非交换性钾含量有先升高后降低的变化趋势。综上所述,在不施钾条件下,轮作期内各土壤钾素消耗量较大,水溶性钾和交换性钾含量降低,并促进了非交换性钾的释放;施钾能提高土壤水溶性钾和交换性钾含量,并向非交换性钾方向转化,施钾对黑麦草和水稻有显著增产效果,可以有效地提高土壤供钾水平。     

贮存温度和时间对风干土壤钾素测定值的影响

为正确评估土壤钾素测定值的时效性,采用培养试验研究了4种贮存温度条件(室温、4℃低温、25℃恒温、60℃干燥)下,3种不同类型风干土壤样品钾素测定值随贮存时间的动态变化。结果表明:不同形态钾素测定值受贮存温度和时间的影响显著。不同贮存温度条件下,随贮存时间延长水溶性钾的测定值相对培养前的测定值(初始值)变幅不一致,在室温培养条件下变幅较小,4℃低温培养和60℃干燥培养条件下变幅较大;交换性钾测定值在60℃干燥培养条件下相对初始值的变幅较大,在室温和25℃恒温培养条件下变幅较小;非交换性钾的测定值在4℃低温培养条件下变幅较小,在室温、25℃恒温和60℃干燥培养条件下相对初始值的变化均较大。不同形态钾素间的转化受贮存温度和时间的影响显著,4℃低温条件下长期贮存的土壤样品中水溶性钾、交换性钾的测定值均增加;室温和25℃恒温条件下长期贮存的土壤样品中水溶性钾与交换性钾之间存在动态平衡;长期贮存在60℃干燥培养下的土壤样品,随贮存时间的延长有少量非交换性钾转化为交换性钾。可见,贮存温度和时间对风干土壤钾素测定值影响较大,其测定值具有时效性。     

长期秸秆还田下土壤铵态氮的吸附解吸特征

【目的】研究长期秸秆还田对不同轮作区域耕层和亚耕层的土壤铵态氮 (NH₄+) 的吸附、解吸特征差异,通过 Langmuir 等温吸附方程拟合得到 NH₄+ 最大吸附量 (q_max) 和吸附系数 (b),分析长期秸秆还田对不同土壤 NH₄+ 的吸附、解吸特征差异及影响因素。 【方法】2015 年 10 月水稻收获后,在湖南望城 (稻–稻轮作)、江西进贤 (稻–稻轮作)、重庆北碚 (稻–麦轮作) 三个长期定位试验点 (25 年) 采集不施肥 (CK)、长期施用化肥 (NPK) 和长期秸秆还田配施化肥 (NPKS) 三个处理、0—20 cm 和 20—40 cm 两个土层的土样,进行土壤 NH₄+ 的吸附–解吸室内试验,吸附试验为添加不同浓度的 NH₄Cl 溶液振荡、离心后,测定滤液 NH₄+ 浓度;解吸试验采用吸附试验后的土壤样品,经无水乙醇淋洗至无 NH₄+ 后,再加入 0.01 mol/L 的 KCl 溶液振荡、离心后测定滤液 NH₄+ 浓度。 【结果】长期秸秆还田对不同试验点土壤 NH₄+ 吸附–解吸特征的影响差异较大。处理间的差异主要表现在耕层土壤。当平衡溶液 NH₄+ 浓度 < 400 mg/L 时,不同试验点耕层和亚耕层处理间差异均不明显;当平衡溶液浓度 > 400 mg/L 时,处理间耕层土壤对 NH₄+ 吸附表现出差异,其中望城试验点土壤对 NH₄+ 的吸附表现为 CK > NPK > NPKS,北碚试验点则表现为 CK > NPKS > NPK,且北碚试验点的紫色土对 NH₄+ 的吸附显著高于望城和进贤试验点的红壤性水稻土。进贤试验点不同处理间差异不明显,且土壤对 NH₄+ 的吸附量最低。 通过相关性分析发现,q_max和土壤 pH、阳离子交换量 CEC 呈显著正相关,而与土壤有机质和全氮含量呈显著负相关;b 与土壤性质的相关性与q_max 则相反。从土壤对 NH₄+ 的解吸曲线来看,耕层和亚耕层土壤对 NH₄+ 的解吸在各试验点不同处理间均表现为差异不显著,其中望城和进贤试验点的红壤性水稻土 NH₄+ 的最大解吸量高于其吸附量,而北碚试验点的紫色土 NH₄+ 的最大解吸量 (541.89～742.38 mg/kg) 则远低于其吸附量 (1003.83～2014.79 mg/kg)。 【结论】长期秸秆还田对不同土壤 NH₄+ 的吸附–解吸作用影响不同,对于土壤吸附位点较多且钾离子含量丰富的紫色土而言,长期秸秆还田有利于土壤对氮的吸附;而对于土壤偏酸性的红壤性水稻土而言,长期秸秆还田则可能因为增加了土壤有机质含量而减少了土壤对铵态氮的吸附位点,从而降低了土壤对氮的吸附保持能力。     

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。     

基于数字图像技术的冬油菜氮素营养诊断

【目的】利用田间氮肥梯度试验探讨数字图像技术对冬油菜氮素营养无损评估预测的可行性,明确该技术的最佳数码参数和方程模型,为数字图像技术进行冬油菜氮素无损诊断提供依据。【方法】2013-2014年在湖北省武穴市开展不同施氮处理田间试验,以冬油菜为试验材料,设置不同氮素水平（0、90、180、270和360 kg·hm^-2）,分别于六叶期、十叶期、蕾薹期和开花期,利用数码相机获取冠层数字图像数据,同时采集植株样品分析其生长特征值,研究其相关性并建立氮素营养参数的方程模型。利用2014-2015年独立氮肥水平试验,对上述方程模型拟合精度进行验证并绘制1﹕1线性关系图。【结果】数字图像红光值（R）、红光标准化值（NRI）和绿光与蓝光比值（G/B）与冬油菜氮营养状况常规诊断指标地上部生物量、叶片氮浓度和叶绿素浓度等呈负相关关系,而绿光值（G）、蓝光值（B）、绿光与红光比值（G/R）、蓝光与红光比值（B/R）、绿光标准化值（NGI）和蓝光标准化值（NBI）则与上述指标呈正相关关系,红光标准化值（NRI）与其他数码参数相比能更好地表征冬油菜的氮素营养状况,蕾薹期红光标准化值NRI与氮肥用量、地上部生物量、叶片氮浓度、叶绿素浓度、氮素吸收量和氮营养指数之间的关系可分别用线性方程y(t·hm^-2)=-8.003x+2.706、y(t·hm^-2)=-106.072x+38.200、y(g·kg^-1)=-692.99x+ 261.84、y(mg·g^-1)=-12.750x+5.665、y(kg·hm^-2)=-4087.416x+1414.274和y=-27.198x+9.812来表达,其相关性达到极显著水平。2014-2015年独立试验模型检验结果表明,叶片氮浓度、叶绿素浓度和氮营养指数实测值与预测值的决定系数R²分别为0.917^**、0.746^**和0.953^**;均方根误差RMSE分别为0.821、0.330和0.228;相对误差RE %分别为26.32%、28.57%和28.39%,模型预测精度较好。【结论】数字图像技术可以用于冬油菜氮素营养的评估预测,评估时期为蕾薹期（包括）之前均可,最佳预测参数为红光标准化值NRI,参数的最佳方程模型为直线方程函数。     

我国油菜施肥状况及施肥技术研究展望

在农业生产减肥增效绿色可持续发展的背景下，分析了施肥在我国油菜生产中的作用、不同区域化肥用量和肥料利用率现状，揭示了施肥不科学、肥料利用率低、现有施肥技术难下地等问题。总结了近年来我国油菜科学施肥技术研究的主要进展，显示油菜高效简化施肥技术体系雏形已基本构建。针对我国农业生产的新形势，以满足油菜绿色高效轻简生产和生态环境新要求为目标，提出了近期油菜施肥技术研究的重点内容。     

钾肥与我国主要作物品质关系的整合分析

  【目的】   钾是重要的品质元素，明确钾肥施用对不同作物品质的影响，为合理施用钾肥提高作物的产量和品质提供依据。   【方法】   本研究以“钾”和“品质”为主要关键词，在"中国知网"检索1989年以来公开发表的文献，共筛选出符合Meta分析标准的文献92篇，获得数据147组。将文献中的作物按照粮食作物、蔬菜、水果、油料作物和纤维作物进行分组，以不施钾肥为对照，应用Meta-analysis方法整合分析了钾肥施用及钾肥用量和类型对作物共性品质指标的影响；进一步根据作物类型，分类分析了钾肥施用对不同类型作物特性品质的综合效应。   【结果】   与不施钾相比，钾肥施用能够改善作物的维生素C、可溶性糖、可溶性固形物、蛋白质和淀粉含量5种共性品质，增长率分别为18.6%、19.3%、8.7%、7.3%和5.2%。与适宜钾肥用量相比，钾肥不合理施用会造成品质增长率的降低；硫酸钾对作物品质的改善效果整体上优于氯化钾。施用钾肥不仅改善了作物的共性品质，对于作物的特性品质也有一定的改善效果。对于粮食作物，钾肥施用能够降低水稻的垩白度 (16.7%) 和垩白粒率 (12.5%)，提高小麦的湿面筋含量 (4.2%) 和沉降值 (5.4%)、玉米的氨基酸含量 (25.3%) 和脂肪含量 (5.0%) 以及薯类单薯重 (26.6%)；对于蔬菜类作物，钾肥施用降低其硝酸盐的含量 (23.7%)；对于水果类作物，施用钾肥能够提高水果的糖酸比 (20.5%)、单果重 (11.1%) 和硬度 (3.3%)，降低可滴定酸的含量 (5.5%)；对于油料作物，钾肥施用能够提高其含油率 (3.7%)；对于纤维作物，施用钾肥则提高了其纺纱均匀度指数 (6.2%)、纤维长度 (2.2%)、伸长率 (5.3%)、断裂比强度 (3.3%) 和马克隆值 (2.6%)。   【结论】   施用钾肥能够显著改善作物品质，不同钾肥用量和类型对作物品质的改善效果不同。钾肥的合理施用不仅需要根据土壤钾素丰缺状况和作物对钾的需求确定适宜的钾肥用量，还要根据作物自身的品质特征完善钾肥适宜用量和施用方法，同时兼顾钾肥与其它肥料配合施用，保证各种养分的协调供应，从而实现作物的高产高效和优质。     

浅层施肥对水稻苗期养分吸收及土壤养分分布的影响

采用盆栽土柱试验研究不同施肥深度对水稻秧苗生物量、养分吸收及土壤养分分布的影响,以期为水稻育秧合理施肥提供理论依据。结果表明:播种后10天,各处理水稻生物量无显著差异;播种后20天,施肥深度1 cm处理生物量与其他处理相比平均显著增加80.6%;播种后40天,施肥深度1 cm和5 cm处理与10 cm处理相比分别显著增加70.9%和30.7%。养分吸收结果与生物量表现一致,播种后20天,施肥深度1 cm处理秧苗氮、磷、钾素吸收量分别平均提高86.9%、156.9%和202.7%;播种后40天,施肥深度1 cm和5 cm处理与10 cm处理相比分别增加52.3%和24.8%、23.8%和20.4%、50.5%和43.1%。随着生育进程的推进,土壤有效养分含量均逐渐下降,且有向下迁移的趋势;其中施肥深度1 cm和5 cm处理0~10 cm土层中无机氮、速效磷、速效钾含量显著高于其他处理。适宜的浅层施肥明显促进水稻秧苗的生长发育,浅层施肥方式施入的速效养分主要集中于土壤上层,利于秧苗生长对养分的吸收,提高秧苗养分含量,增加养分吸收量,有利于提高养分资源利用效率。     

四川省不同区域水稻氮肥施用效果研究

2005—2009年,在四川省不同区域布置水稻氮肥田间试验,通过研究施氮对水稻生长的影响,拟明确氮素吸收特征和氮肥利用效率,为不同区域水稻推荐施氮提供理论依据。结果表明,施用氮肥能明显提高水稻产量,成都平原区、川中丘陵区、盆周山区和川西南山地区的增产率分别为22.4%、33.7%、38.9%和33.1%。不同区域间由于地形、气候、土壤肥力等差异较大,水稻对氮素的吸收利用存在一定的差异,施用氮肥可使百千克籽粒吸氮量提高0.19 kg,当吸氮量为281.8 kg hm-2时,川西南山地区水稻产量可达10.0 t hm-2。氮肥吸收利用率以成都平原区最低(32.2%),盆周山区最高(36.7%),不同区域农学效率平均变幅为11.5~14.4 kg kg-1。地形差异是影响四川省不同区域水稻氮肥施用效果的主要因素,因此根据区域的地形差异合理调整氮肥用量是提高水稻氮肥利用率的有效途径。     

长江流域稻-油轮作区土壤磷库现状及环境风险分析

明确长江流域水稻-油菜轮作种植区土壤磷(P)库现状,评估土壤磷淋失风险,以期为长江流域水稻-油菜轮作体系合理施磷提供参考。2018年4—5月在长江流域水稻-油菜轮作典型种植区域的14个省(市/区)采集油菜收获后的耕层土壤样品247个,测定土壤全磷、有效磷(Olsen-P)和可溶性磷(CaCl₂-P)含量,并参考土壤全磷和Olsen-P分级指标,明确我国长江流域水稻-油菜轮作种植区域土壤磷丰缺现状,建立Olsen-P与CaCl₂-P之间的定量关系。还根据Olsen-P分级选取72个样本进行Hedley磷分级测试,分析了水稻-油菜轮作种植区域土壤磷库分布特征。结果表明:长江流域水稻-油菜轮作种植区域耕层土壤全磷、Olsen-P和CaCl₂-P平均含量分别为0.62 g·kg^-1、23.2 mg·kg-1和0.49 mg·kg^-1。土壤全磷在长江上、中、下游间无明显差异,区域整体48.6%处于丰富状态。土壤Olsen-P缺乏和过量的现象并存,占比分别为23.1%和31.1%,土壤Ol...