秸秆还田与水氮管理对水稻氮素利用及土壤理化性质的影响

在川西平原稻油轮作典型的砂质壤土区,设置不同秸秆还田方式(堆腐还田和直接还田)、灌溉方式(淹灌和有氧灌溉)和施氮水平(0、75、150、225 kg/hm2)的3因素裂区试验,分析秸秆还田与水氮管理对水稻氮素利用特征与土壤理化性质的影响.结果表明:秸秆还田与水氮管理对主要生育时期水稻氮素积累、结实期(抽穗和成熟期)氮素转运与利用、稻谷产量及成熟期稻田耕层(0～20 cm)土壤脲酶活性、铵态氮和硝态氮质量分数均存在显著或极显著的互作效应;秸秆堆腐还田对水稻氮素利用和产量及土壤理化性质的调控作用显著高于秸秆直接还田的,同一水氮管理下,成熟期植株和籽粒氮积累量分别提高了9.7％～32.9％和7.5％～45.3％,增产7.3％～18.5％,各生育期的平均土壤脲酶活性提高4.8％～9.7％;同一秸秆还田和施氮量处理下,相比于淹灌处理,有氧灌溉能不同程度的提高产量和氮肥表观利用率,并能提高多数处理的氮肥农学利用率、土壤铵态氮和硝态氮质量分数及脲酶活性;同一秸秆还田和灌溉方式,随着氮肥用量的增加,水稻氮肥表观利用率、农学利用率、产量、各器官(除2017年成熟期的穗外)和植株的氮素积累量及抽穗至成熟期茎鞘的氮素转运量、转运率、贡献率、土壤脲酶活性和硝态氮质量分数均先增加,施氮量为150 kg/hm2时最高,继续增加施氮量,这些指标反而降低.本研究条件下,油菜秸秆堆腐还田和有氧灌溉与配施150 kg/hm2氮肥的综合管理模式可有效增强结实期土壤耕层脲酶活性,提高植株氮素积累量、结实期茎鞘的氮素转运量和转运率,从而促进水稻产量及氮肥利用率的同步提高.     

重质松节油精馏过程中长叶烯含量预测模型

为建立重质松节油精馏过程中长叶烯含量快速检测模型,对重质松节油精馏过程中头馏分、中间馏分以及石竹烯等物质含量及旋光度进行监测。结果表明:旋光度与各组分含量的相关密切程度为头馏分含量>长叶烯含量>中间馏分含量>石竹烯含量。旋光度与长叶烯含量符合一元线性回归方程Y=0.4544x+0.1441(R2=0.9968)。长叶烯含量超过80%时,预测精度高。建立长叶烯含量预测模型,缩短精馏过程检测时间,对于提升重质松节油深加工附加值和分离高纯度长叶烯产品具有重要意义。     

深翻、有机无机肥配施对稻田水分渗漏和氮素淋溶的影响

【目的】针对我国长江中下游地区稻麦轮作区常年浅耕与不合理施肥导致的土壤犁底层增厚与土壤板结的问题,研究深耕（打破部分犁底层）与施肥方式对稻田土壤容重、土壤紧实度、土壤水分渗漏量、氮素淋溶量及氮素形态的影响,阐明稻田氮素淋溶量与耕作、施肥方式的响应机制,为稻田合理耕层构建提供理论依据。【方法】（1）基于2015年安徽省舒城县设置两种耕作方式（旋耕12 cm、深翻20 cm）、3种等氮量施肥方式（仅施化肥处理T1、秸秆还田配施化肥处理T2、有机与无机肥配施处理T3）的田间定位试验,2019—2020年监测土壤容重与紧实度以及稻季水分渗漏与氮素淋溶量。（2）通过原状土柱模拟试验,研究深翻30 cm（打破犁底层）对稻田水分渗漏量的影响。【结果】（1）田间试验结果表明,深翻20 cm较旋耕12 cm降低了耕层土壤容重与紧实度,但没有显著增加水稻生育期的水分渗漏量,仅在分蘖期增加7.4%,孕穗期之后无显著影响。（2）土柱试验结果显示,深翻30 cm（打破犁底层）水分渗漏量较旋耕12 cm和深翻20 cm显著增加,淹水时分别增加19.0%与11.0%,非淹水时分别增加23.0%与21.5%。（3）田间试验水分渗漏液中的氮素主要以硝态氮的形式存在,T3较T1和T2处理在水稻进入孕穗期后显著降低渗漏液中硝态氮的浓度;各施肥处理间铵态氮浓度差异不显著。（4）从整个水稻生育期看,两种耕作方式对氮素淋溶量影响不显著,而3种施肥方式下氮素淋溶量存在明显差异,T3处理降低了氮素淋溶量。深翻条件下T1、T2与T3处理氮素淋溶量分别为10.69、11.74和9.14 kg N·hm^-2,旋耕条件下分别为9.83、11.21和8.58 kg N·hm^-2。【结论】深翻20 cm可以改善土壤物理性状,但不会增加土壤水分渗漏及氮素淋溶;相同耕作方式下,有机与无机肥配施不会增加土壤水分渗漏与氮素淋溶。因此,在长江中下游黏质且犁底层厚（如红黄壤型）的水稻土区,部分打破犁底层,有机与无机肥配施,可构建深厚肥沃的耕作层,且不会增加水分渗漏和氮素的淋溶。     

烤烟油菜轮作及平衡施肥对土壤有机碳含量的影响

为探究烤烟油菜轮作及平衡施肥对土壤有机碳(SOC)含量的影响,通过田间小区试验,采用双因素裂区设计,测定烤烟与3个油菜品种（‘重蓉油1号’、‘德油早1号’和‘GSX-1’）轮作以及平衡施肥（减氮和增磷）下油菜季与烤烟季土壤的总有机碳(TOC)和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明,从油菜移栽初期到收获,SOC含量均有不同程度的上升,上升幅度为7.7%~166.49%;轮作处理的TOC含量和DOC含量相较对照有所增加,且收获期（180天）的TOC含量和DOC含量以‘重蓉油1号’最高,分别为对照处理的1.26和4.78倍。在烤烟整个生育期内,除个别处理外,其他土壤DOC含量呈下降趋势,TOC含量有所增加。此外,就施肥模式而言,减氮处理效果最佳。在烤烟收获期,除‘德油早1号’外,土壤TOC含量均以减氮处理最高,分别为常规施肥处理的1.20、1.44和1.02倍。综上,‘重蓉油1号’油菜与烤烟轮作、减施氮肥时SOC含量较高,是当地较优的种植模式。     

甘蓝、菜豆和玉米不同轮作组合对淡褐土细菌群落和作物产量的影响

为研究不同连作、轮作组合对土壤细菌群落和作物产量的影响,选择北方旱地常见种植作物甘蓝(C)、菜豆(B)和玉米(M),以3种作物轮作下甘蓝-玉米-甘蓝(CMC)、菜豆-玉米-甘蓝(BMC)、甘蓝-甘蓝-甘蓝(CCC)、甘蓝-玉米-菜豆(CMB)、菜豆-玉米-菜豆(BMB)、菜豆-菜豆-菜豆(BBB)、甘蓝-甘蓝-玉米(CCM)、甘蓝-菜豆-玉米(CBM)、菜豆-菜豆-玉米(BBM)、菜豆-甘蓝-玉米(BCM)共10种轮作组合为对象,利用IlluminaHiSeq高通量测序平台,基于16S rRNA基因序列扩增子测序,研究10种轮作模式下耕层土壤细菌群落结构和多样性的变化,分析其不同变化对作物产量的影响。结果表明:各处理间细菌OTU数目差异较小,丰富度间没有差异;前茬种植作物为甘蓝时,CCC处理特有OTU数为2,BMC处理特有OTU数为1;前茬种植作物为菜豆时,BBB处理无特有OTU,CMB处理轮作特有OTU数为1;前茬种植作物为玉米时,CCM、CBM、BCM处理均有1个特有OTU。BCM处理的土壤细菌丰富度指数(Ace指数和Chao1指数)显著低于CCC处理,但CCC、BCM处理与其余处理间无显著差异;与CCC处理相比,BCM处理的Ace指数降低了2.6%,Chao1指数降低了2.5%。CMC、BMC、CCC、BMB、CCM、BBM处理的土壤细菌多样性指数(Shannon指数)较CBM处理显著提高了3.3%~3.6%。与连作相比,CBM处理土壤细菌相对丰度和群落结构变化最大,BCM处理次之;与CCC处理相比,轮作能够降低土壤细菌丰富度和土壤细菌多样性。CMB和BMB处理细菌优势门(相对丰度>10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes),其余处理细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门(Firmicutes);各处理相对丰度最大的门是变形菌门(25.0%~31.1%)。与连作相比,CBM处理显著降低酸杆菌门、绿弯菌门、放线菌门相对丰度,显著提高拟杆菌门相对丰度。属水平相对丰度聚类热图显示,CMC、BBB、CCM处理与BMC、BBM、BCM处理土壤细菌群落相似性较高,CCC、CMB、BMB处理与CMC、BMC、BBB、CCM、BBM、BCM处理群落相似性次之,CBM处理与其余9种处理细菌群落差异最大。前茬种植作物相同时,各处理产量均无显著差异,其中CMC、BMB、BBM处理产量最高。综合而言,菜豆-菜豆-玉米为最优轮作组合。     

周年轮作休耕模式对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响

为探究周年轮作休耕模式对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响规律与机制,通过田间试验设置苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作、休闲-玉米和全年休闲4个处理,分析不同种植模式下团聚体、球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)及有机碳(SOC)的变化规律。结果表明:与休闲-玉米、苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作相比,全年休闲能显著增加大团聚体(>0.25 mm)含量,提高团聚体稳定性;在不同团聚体粒级下,与休闲-玉米相比,苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作和全年休闲均能有效增加GRSP和SOC的含量,且全年休闲效果更佳;结构方程模型的结果显示,GRSP对SOC和可溶性有机碳(DOC)有直接的正面影响,对团聚体稳定性有间接影响,各因子对平均质量直径的总效应由大到小依次为WSA_>0.25(>0.25 mm水稳性团聚体)>DOC>总GRSP>SOC>易提取GRSP;相关性分析表明,不同团聚体粒级下GRSP与SOC均呈线性正相关关系,但在不同粒级下的相关系数的大小有所差异。研究表明,合理的轮作休耕模式有助于恢复地力,改善耕地质量,减少水土流失。     

沿淮稻茬麦区小麦的产量及籽粒灌浆特性

为给沿淮稻茬麦区小麦高产栽培及品种育种提供依据,在大田条件下,选取沿淮麦区6个高产小麦品种为供试材料,用三次多项式方程对籽粒灌浆过程进行拟合,通过相关性分析对小麦籽粒灌浆参数与粒重的关系进行探究,研究不同小麦品种间产量及其构成因素的差异。结果表明： 6个品种中,安农大1216的产量最高,为8 598.77 kg·hm^-²,烟农19最低,产量为6 031.07 kg·hm^-²;籽粒灌浆过程中安农大1216粒重最高,成熟期千粒重达到51.4 g,郑麦9023的千粒重最低,为47.78 g;各个品种间灌浆速率存在明显差异。不同小麦品种籽粒灌浆过程均呈“S”型变化,因品种不同,灌浆参数也有所不同,但“R²”均达到0.99以上。相关性分析表明,千粒重与理论最大粒重（W）显著相关,与平均灌浆速率（V）、最大灌浆速率（V_max）、有效灌浆持续期平均灌浆速率（Vs）、有效灌浆持续期粒重增加值（Ws）和最大灌浆速率出现时间（T）呈正相关但未达显著水平。可见筛选的W、V、V_max、Vs、Ws和T等灌浆参数值较高的小麦品种在该地区种植有利于提高小麦千粒重,增加产量。此外,必须考虑到小麦品种、高效栽培方式、管理手段和协调产量构成三因素,才会最大可能实现小麦高产高效。     

“稻-再-油/肥”轮作和施氮对水稻产量及籽粒灌浆特性的影响

为探究稻-再-油/肥轮作和施氮对水稻产量及籽粒灌浆特性的影响,于2015-2017年在湖北省武穴市进行稻-再-油/肥轮作定位试验,设置4个处理。T1:稻-再-油轮作,三季均不施氮;T2:稻-再-油轮作,三季施氮量为165、120和180 kg·hm^-2;T3:稻-再-肥轮作,三季施氮量与T2相同;T4:稻-再-闲轮作,前两季施氮量与T2相同。研究各处理水稻产量及产量构成因子的变化,并利用Richards方程拟合水稻强、弱势粒的灌浆过程。结果表明：①2015-2017年头季稻和再生稻产量均表现为T3＞T2＞T4＞T1。与T4相比,2016-2017年T2处理的头季稻和再生稻分别增产8.4%和14.4%、22.2%和17.7%,T3分别增产12.7%和17.9%、25.1%和244%;与T1相比,2015-2017年T2处理的头季稻和再生稻分别增产35.1%和22.0%、36.4%和30.3%、651%和65.6%。②在稻-再-油/肥轮作和施氮条件下,2017年头季稻和再生稻籽粒灌浆特性表现一致。与T4相比,T2、T3均能提高头季稻和再生稻强势粒起始势和弱势粒达到最大灌浆速率的干物质量;与T1相比,T2延长头季稻和再生稻强、弱势粒有效灌浆期,从而实现头季稻和再生稻籽粒粒重增加,产量提高。     

腐殖酸和水旱轮作对镉污染土壤种植的稻糙米品质的影响

为了解腐殖酸和水旱轮作共同作用对镉污染土壤中种植的水稻稻糙米品质的影响,采用随机组合设计进行了土壤盆栽试验,在水旱轮作的两种土壤（稻田土和菜田土）中添加0、0.1、1.0和10.0 g/m2的腐殖酸,测定糙米中重金属镉元素以及微量营养元素铁、锌、镁和钙的含量。结果表明,在稻田土和菜田土中分别添加10.0和1.0 g/m2腐殖酸时,糙米中镉含量分别比空白对照降低了40%和14.8%;添加腐殖酸处理的水稻,其糙米中必需元素Fe、Zn、Mg和Ca的含量均比未添加腐植酸处理的高,且差异显著;尤其是当腐殖酸添加量为1.0 g/m2时,糙米中Mg含量增加了50.42~72.60 mg/kg;另外,水旱轮作降低了糙米中的镉元素含量,也提高了微量营养元素的含量。这说明腐殖酸和水旱轮作共同作用有利于提高水稻糙米的品质。