养分专家系统在双季稻中的应用和评价

为合理评估养分专家(NE)系统在双季稻区的化肥减施效果,本研究于2014～2016年在江西省进贤县开展了3年6季的田间试验,并分析了NE系统与农民习惯(FP)处理、当地农技部门的测土配方推荐施肥(ST)处理下水稻产量、氮磷钾养分吸收量、化肥施用量和肥料偏生产力变化。结果表明:1)NE处理可以显著提高早、晚稻的籽粒产量和养分吸收量(除了2014年)。2015和2016年,NE处理的早、晚稻产量分别比FP处理增加了15.17%～32.74%和14.33%～19.25%;早、晚稻氮素吸收量分别比FP处理增加了25.16%～33.21%和22.09%～26.82%,磷素吸收量增加了27.45%～29.57%和27.02%～38.60%,钾素吸收量增加了16.59%～22.34%和14.24%～16.21%。2)与FP处理相比,3年间NE处理的早、晚稻季氮肥用量分别降低了24.86%～29.15%和28.15%～34.43%,磷肥的降幅分别为15.97%～37.05%和31.72%～44.75%,钾肥的降幅分别为60.35%～66.22%和72.29%～74.02%。3)与FP处理相比,3年间NE处理的早、晚稻氮肥偏生产力分别提高了53.26%～83.41%和48.77%～81.86%,磷肥偏生产力分别增加了57.97%～76.31%和66.24%～115.83%,钾肥偏生产力分别增加了113.25%～156.13%和160.88%～206.00%。因此,NE系统可以在双季稻实现化肥减施增效的目标。     

配施有机肥对潜育化水稻土的培肥效果

为探索潜育化水稻土的培肥措施,通过田间试验研究了有机无机肥配施对潜育化低产水稻土产量和土壤养分有效性的影响。结果显示:连续2季施用有机肥后,潜育化水稻土产量显著提高,以早稻配施紫云英-晚稻配施猪粪处理的产量最高。添加有机肥降低了潜育化水稻土耕层土壤p H值。早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的有机质提高明显,比NPK处理提高了15.22%;早稻配施紫云英,晚稻配施猪粪处理的潜育化水稻土全氮含量比单施化肥处理提高4.19%;早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的潜育化水稻土有效磷含量提高最多,比NPK处理提高了4.92%;相比于NPK处理,早稻配施紫云英,晚稻单施化肥处理的土壤速效钾含量比两季均单施化肥处理提高了13.2%。因此,潜育化水稻土适当配施有机肥可以提高土壤养分有效性,增加水稻产量,可以作为培肥改良潜育化水稻土的参考方法。     

基于冠层归一化植被指数预测双氰胺配施后的芝麻产量

为在合适的生育期利用芝麻冠层的归一化植被指数(NDVI)预测芝麻产量,调查相同氮肥条件下不同双氰胺(DCD)施用量对关键生育期(苗期、初花期、盛花期和终花期)的芝麻冠层NDVI影响和产量变化,探讨不同生育期冠层NDVI与相同氮肥下DCD施用量之间的关系,构建NDVI预测产量的模型。结果表明:芝麻各生育期NDVI均表现出随DCD用量的增加而先增后降的趋势,苗期和盛花期以D3(占氮肥3%的DCD)、D5(占氮肥5%的DCD)和D7(占氮肥7%的DCD)较高,比D0(不添加DCD)增加6.2%~24.8%;终花期则以D5、D7和D10(占氮肥10%的DCD)较高,比D0增加了47.2%~103.1%。在添加DCD条件下,不同生育期芝麻冠层NDVI值与产量的拟合方程不一。结合方差分析发现,盛花期和终花期的冠层NDVI值与芝麻产量间为极显著正相关(p0.01),对数方程y=ln(0.258 7+6.968 7x)和y=ln(0.894 1+3.998 8x)可以用来预测芝麻产量。验证试验发现,根据终花期冠层NDVI计算出的产量预测值和实测值之间的差异更小(RMSE10%,RRMSE25%)。因此,采用终花期冠层NDVI建立的模型对芝麻产量具有较好的预测性和普适性。     

长期施钾对双季玉米钾素吸收利用和土壤钾素平衡的影响

  【目的】  玉米 (Zea mays L.) 生产需要投入大量的钾素营养。研究长期大量投入钾素对玉米钾素吸收利用以及土壤钾素平衡的影响，旨在保障该地区双季玉米的高产高效和土壤钾库平衡。  【方法】  红壤钾肥长期定位试验位于江西省进贤县，始于1986年，种植制度为一年两季玉米。试验处理包括不施肥对照 (CK)，氮磷化肥 处理(NP)，氮磷钾化肥处理(NPK)，2倍量的氮磷钾化肥处理 (DNPK)，氮磷钾化肥+有机肥处理 (NPKM) 和单施有机肥处理 (OM)。每季收获后，调查分析玉米产量和钾素含量，以及耕层土壤有效钾含量，计算玉米钾素吸收量、钾肥利用率、钾肥收获指数、钾肥农学效率和土壤钾素表观平衡；并以每10年为一个阶段，分析玉米产量、钾素吸收利用等指标及耕层土壤速效钾含量、钾素表观平衡等的变化规律。  【结果】  在试验的33年（1986—2018）间，NPK、DNPK、NPKM和OM处理的玉米年均产量和年均吸钾量均显著高于NP处理。在试验的第一个10年 (1986—1995年) 间，各钾肥处理间玉米产量和吸钾量无显著差异；而在第3个10年 (2006—2015) 和后3年 (2016—2018年) 间，NPKM处理的玉米年产量和年吸钾量分别比NPK处理提高了129.9%～246.7%和55.2%～62.1%。33年玉米的年均钾肥利用率以OM处理最高，而DNPK处理显著低于其他处理。在2006—2015和2016—2018年，NPKM处理的钾肥利用率显著高于DNPK处理，在2016—2018年间分别比NPK和DNPK处理显著增加了56.0%和119.2%。与NPK处理相比，1996—2005、2006—2015和2016—2018年间NPKM处理的年钾肥收获指数分别提高了61.6%、53.5%和35.8%，年钾肥农学效率分别增加了23.3%、227.8%和445.5%。除了1986—1995年间OM处理土壤钾素为亏缺外，其他施钾处理的土壤钾素均为盈余，NPKM处理的钾盈余量比NPK处理增加了53.2%～211.6%。钾素盈余量与耕层土壤速效钾含量显著相关 (P < 0.001)，钾素盈余量每增加1 kg/hm2，2016—2018年间耕层土壤速效钾含量增加2.60 mg/kg，明显高于1996—2005和2006—2015年的1.40和1.18 mg/kg。  【结论】  除前10年的单施有机肥处理外，其他施用钾肥处理在试验期间土壤钾素均处于盈余状态，钾肥施用量和钾肥来源对玉米钾素的吸收量没有显著影响。试验20年之后，有机无机肥配施对玉米产量、吸钾量和钾肥利用率的提升优势逐渐凸显。同时，长期施用钾肥导致的钾素盈余量增加会进一步提升耕层土壤速效钾含量，且随着试验年限的延长，钾素盈余量对耕层土壤速效钾的提升作用逐渐增加。     

长期不同施肥模式红壤性水稻土磷素变化

【目的】研究红壤性水稻土长期不同施肥模式下耕层土壤有效磷含量与全磷含量的变化特征,以及有效磷含量与累积磷盈亏的关系,分析不同形态磷肥对土壤磷素有效性影响的差异,找出最有效的红壤性水稻土磷素培肥施肥方式。【方法】供试土壤取自1981~2012年在江西进行的红壤双季稻稻田长期定位试验。试验自始至终保持水分、农药等日常田间管理与当地习惯相同,统一水稻品种并定期更换。试验设5个处理:施氮钾肥(NK);氮磷钾化肥(NPK);两倍氮磷钾化肥(NPK2);早稻氮磷钾化肥配施紫云英,晚稻氮磷钾化肥配施猪粪(NPKM);长期不施肥(CK)。分析了耕层土壤有效磷含量和全磷含量计算了有效磷增量与累积磷盈亏的相互关系。【结果】试验32年后对照土壤磷年均亏缺22.7 kg/hm2,有效磷含量在低水平下维持平衡;NK处理磷素年均亏缺27.9kg/hm2,显著高于不施肥处理,全磷含量缓慢降低32年累计降低了8.6%,有效磷含量呈持平趋势。NPK、NPK2、NPKM处理土壤磷素均有盈余,年均盈余量分别为33.3、39.0、41.0 kg/hm~2,全磷含量分别增加了32.1%、89.4%、165.1%,有效磷含量分别增加了2.2、6.9、15.3倍,年上升速率分别为0.30、1.18、1.79 mg/kg,有效磷增量与累积磷盈余呈显著正相关。NPK化肥配施有机肥处理不仅提高土壤有效磷及全磷的含量,还显著提高磷素有效性。水稻产量增加量随累积磷投入量和有效磷的增加而增加,前期增加较快后期增加较慢,有效磷含量具有明显的拐点,其值超过20 mg/kg后产量就增加缓慢。【结论】红壤性水稻土在双季稻种植模式下,长期不施磷肥处理土壤全磷含量缓慢降低,有效磷含量可维持低水平下的平衡。施磷处理土壤全磷含量,有效磷含量以及磷素有效性均呈上升趋势且无机磷肥与有机磷肥配施处理上升最快。无机磷肥与有机磷肥配合施用在提高土壤全磷含量的同时也提高磷素的有效性。土壤有效磷超过20 mg/kg后相对产量提高缓慢。氮磷钾化肥与有机肥配合施用是提高耕层土壤磷素库容和提高磷素活化能力的有效措施。     

长期施用绿肥对红壤稻田水稻产量和土壤养分的影响

通过对26年长期定位试验结果的统计分析,结果表明:绿肥与化肥长期配合施用有利于水稻稳产增产,减少化肥的使用量,提高化肥NPK养分的农学利用效率达60%以上。26年水稻平均产量以OM3处理(紫云英+猪粪)最高,比CK增产64.47%,比NPK处理增产6.86%;其化肥养分农学效率为16.33kg/kg,比NPK处理化肥养分农学效率高118.9%。绿肥与化肥长期配合施用土壤有机质、全氮和全磷均有所积累,积累的量与肥料施用量及有机肥种类相关,以紫云英+猪粪处理最优。土壤钾素均表现亏缺,土壤全钾和速效钾均低于试验前,亏缺幅度最小的是紫云英+稻草处理,其土壤全钾和速效钾分别比对照高4.28%和13.94%。通过对土壤有机质、全氮、全磷和全钾与水稻产量关性分析,相关系数最高的为土壤全钾(r=0.808**),说明缺钾已成为限制红壤稻田高产的主要肥力因子。     

鄱阳湖地区长期施肥双季稻田生态系统净碳汇效应及收益评估

以江西省红壤所长期施肥红壤水稻土双季稻农田生态系统为研究对象,利用不同施肥处理作物产量及土壤有机质含量等测定数据结合调查获得的生态系统物质和管理投入资料,估算了不同施肥处理（不施肥（CK）、单施氮肥（N）、单施磷肥（P）、单施钾肥（K）、氮磷肥配施（NP）、氮钾肥配施（NK）、氮磷钾配施（NPK）、两倍氮磷钾配施（2NPK）、有机肥与氮磷钾肥配施（NPKM））双季稻生态系统的碳汇效应和经济效益。结果表明,有机肥和化肥配施（NPKM）既提高了系统的作物固碳量又显著增加了土壤的固碳量,使得其净碳汇效应最大,为8．78tC·hm^-2·a^-1;两倍氮磷钾配施（2NPK）系统的净碳汇效应为8．11tC·hm^-2·a^-1,二者均高于氮磷钾配施（NPK）处理的7．03tC·hm^-2·a^-1,不施肥及单施一种或两种无机肥配施系统的净碳汇效应均明显减弱,其中不施肥处理（CK）最小为4．52tC·hm^-2·a^-1,单施N肥比单施P、K肥在提高系统净碳汇效应上作用明显。配施有机肥（NPKM）稻田的作物产量和经济效益也高于无机肥配施处理（NPK和2NPK）,不施肥、单施一种或两种无机肥配施稻田的作物产量和经济效益明显偏低。因此,稻田施用一定量的无机肥是提高稻田生态系统碳汇效应和经济效益的保证,而配施有机肥可以明显提高稻田生态系统的碳汇效应和经济效益。     

鄱阳湖地区长期施肥双季稻稻田生态系统净碳汇效应变化特征

以江西省红壤所长期施肥红壤水稻土双季稻农田生态系统为研究对象,利用不同施肥年限作物的产量及土壤有机质含量等测定数据,结合调查获得的生态系统物质和管理投入资料,估算了不同施肥处理双季稻生态系统的碳汇效应和经济效益,并比较了不同施肥年限农田生态系统碳汇效应的变化特征。结果表明：有机肥与无机肥配施处理的净碳汇效应最强为-8.78 tC.hm-2.a-1,不施肥处理的净碳汇效应最弱为-4.86 tC.hm-2.a-1,加倍施加化肥虽提高了系统的净碳汇效应,但是作用不显著;不同施肥年限,相同施肥条件农田的作物固碳量和净碳汇效应没有显著性差异,但是土壤固碳量变化显著,施加有机肥可以维持和提高土壤的固碳能力平均达到0.41 tC.hm-.2a-1,在追求更高作物固碳量同时,提高和维持土壤的固碳能力也是提高农田碳汇效应的有效途径。有机肥与无机肥配施处理的平均经济效益为17 568 CNY.hm-.2a-1,也高于其他施肥处理。因此,适当施加有机肥不仅可以大幅提高农田生态系统的碳汇效应,还可以显著提高农业生产的经济效益,是实现低碳、高值农业的最有效措施之一。     

香根草篱防治红壤坡耕地侵蚀效果的研究

1 997～ 1 999年试验结果表明 :丘陵红壤坡耕地实施香根草篱开发 ,可使地表径流量、土壤冲刷量和养分流失总量分别减少 60 .1 %～ 72 .4%、5 6.2 %～ 77.9%、69.2 %～ 90 .4% ,可使土壤临界侵蚀量提高 2 .7mm ,花生产量年均提高 1 0 .3%。而且 ,2～ 3年后 ,香根草篱的水土保持效果接近于梯地     

工程排水和农业措施改良鄱阳湖区潜育化稻田的效果

【目的】潜育化水稻土存在渍、冷、烂、闭(气)、毒及缺素等障碍因素。开沟排水是改良潜育化稻田最有效的方法,而垄作、湿润灌溉及冬季晒阀等栽培管理措施也具有调控水分、改善土壤结构和氧化还原状况的作用。本文研究开沟排水与农业措施相结合改良鄱阳湖区潜育化稻田的效果,旨在为湖区潜育化水稻土改良提供技术参考。【方法】2012 2013年在鄱阳湖区潜育化双季稻田以工程排水(Ditching Drainage,D-D)为主处理,持续淹水(对照,Continuously Flooded,CF)、垄作(Ridge Culture,RC)、湿润灌溉(Wet Irrigation,WI)、冬季晒阀(Winter Plough,WP)4个农业措施为副处理,通过2年4季的田间试验研究了工程排水与农业措施相结合对鄱阳湖区潜育化稻田水稻产量、土壤还原物质总量及土壤物理化学性质的影响,分析了工程排水及农业措施相结合改良鄱阳湖区潜育化稻田的潜力。【结果】工程排水及优化农业措施可以明显提高水稻产量。工程排水条件下持续淹水、垄作、湿润灌溉和冬季晒阀处理的早晚稻产量分别比对应的无工程排水处理增加12.8%、10.1%、13.3%和13.3%,农业措施中垄作处理的产量最高;其中工程排水与垄作相结合增产效果最明显,每季增产1.11-1.89 t/hm2。受排水造成田内养分流失等因素影响工程排水和农业措施对水稻收获期秸秆和籽粒中的养分含量影响没有明显规律。工程排水显著降低了潜育化稻田0—15 cm土壤还原物质总量,冬季晒阀和垄作处理也显著降低了土壤还原物质总量,工程排水与优化栽培模式相结合降低土壤还原物质总量的作用更明显,其中也以工程排水与垄作相结合作用最好,可减少1.11 1.87 cmol/kg。潜育化稻田耕层土壤还原物质总量随着土壤深度增加而增高。工程排水显著提高了潜育化稻田的土壤阳离子交换量、速效磷、全氮含量,农业措施中垄作对提高土壤养分含量及改善养分供应状况的作用最明显。工程排水还提高了垄作、湿润灌溉和冬季晒阀等农业措施土壤腐殖质碳和富里酸碳含量。【结论】工程排水可以显著降低土壤还原物质总量,提高土壤阳离子交换量、速效磷、土壤全氮含量,垄作、湿润灌溉和冬季晒阀等农业措施也可降低土壤还原物质总量,提高土壤养分含量及改善养分供应状况,其中垄作的作用最明显。因此,在采用工程排水措施改良鄱阳湖区潜育化稻田时,还应采取适当的栽培措施。