不同栽培模式下的生姜干物质累积及养分吸收规律

生姜栽培面积逐渐扩大,产量水平不断提升;明确高产栽培模式下,生姜干物质累积和养分吸收规律是实现生姜高产高效种植的重要基础,为生姜养分高效利用和可持续生产提供理论支撑。通过优化生姜施肥管理,对设施和露地两种模式下关键生育期植株连续取样观测,分析了不同模式下的干物质及氮、磷、钾养分吸收累积规律及特点。设施和露地栽培生姜整个生育期的干物质累积总体呈“S”型。根茎膨大期是生姜干物质积累的主要时期,至收获时,设施和露地生姜单株干物质累积量分别为233.6～276.4和211.2～238.4 g;姜块干物质积累量分别占全株干物质积累量的53.64%～54.82%和42.53%～45.20%。设施和露地生姜对氮的吸收主要集中在根茎膨大期,占全生育期的比例分别为38.72%～44.78%和46.37～46.76%;各生育期对磷的吸收量呈小幅增长趋势,其中优化施肥处理的磷吸收高峰均在转色期,相对吸收量分别为33.88%和28.45%;对钾的吸收则呈波动式线性增长,在苗期和根茎膨大期均出现吸收高峰,其中在根茎膨大期对钾的吸收量占全生育期的比例分别为25.27%～26.14%和28.58%～32.40%。在设施和露地两种高产模式下,干物质累积特征均呈“S”型。生姜收获时,单株氮、磷、钾吸收量比例分别为2.4～3.0∶1.0∶6.3～6.7和2.9～3.2∶1.0∶6.8～7.3;优化施肥技术下,设施和露地种植每生产1000 kg姜块的N、P2O5、K2O吸收量分别为2.41、1.01、6.82和2.45、0.77、5.61 kg。     

氮肥一次性基施对夏播鲜食甜玉米产量、品质和氮素利用效率的影响

通过2年田间试验,研究了氮肥一次性基施对夏播鲜食甜玉米产量、品质及氮素吸收利用的影响,为鲜食甜玉米轻简化栽培技术提供科学依据。设置不施氮（N0）、普通尿素分次施用（CU_S）、普通尿素一次性基施（CU_B）和控释尿素一次性基施（CRU_B）4个处理。结果表明,氮肥施用可以增加鲜食甜玉米的穗长、穗粗、行粒数和穗粒数,并显著提高鲜穗产量。与N₀处理相比,施氮处理的鲜穗产量2年分别显著增加17.14%~22.03%和17.77%~26.39%,2年均是CRU_B处理的增幅最大,CU_S处理次之,CU_B处理最低。CRU_B与CU_S处理间2年的鲜穗产量均无显著差异,2017年2个处理的鲜穗产量显著高于CU_B处理,增幅分别为7.32%和6.96%。CRU_B处理2年的植株氮素积累量显著高于CU_B及CU_S处理,并且2年的氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、氮肥表观利用率及经济效益均最高。鲜籽粒品质分析结果显示,不同施氮处理仅对鲜籽粒中的可溶性蛋白质含量有显著影响,对皮渣率、可溶性糖、还原糖和维生素C含量的影响不显著。CRU_B处理2017年籽粒可溶性蛋白质含量显著高于CU_B和CU_S处理。综上,控释尿素一次性基施可以减少施肥次数,保障鲜食甜玉米鲜穗产量和籽粒品质,并提高氮肥利用率和增加农民收入。本研究可为湖北东部及相似生态地区的夏播鲜食甜玉米轻简化生产中氮素的管理提供参考依据。     

天然火成岩对不同污染程度土壤镉生物有效性的影响

为明确天然火成岩(SRC)对重金属镉(Cd)污染土壤的钝化效果,采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,通过在超过农用地污染风险筛选值土壤(CG和LQ)和风险管控值土壤(JH)中添加SRC,研究其对土壤有效Cd、Cd形态分布以及水稻各部位Cd含量的影响。结果表明,SRC明显改变CG和LQ土壤有效Cd、pH、Cd形态分布和水稻不同部位Cd含量,而对JH土壤影响不大。添加SRC后,CG和LQ土壤pH提高了约0.2,显著降低了CG和LQ土壤CaCl_2-Cd (0.01 mol/L CaCl_2提取)含量,降幅在27.3%～38.9%。Cd形态分析表明,SRC能够使CG和LQ土壤植物易吸收态Cd向植物难吸收态Cd转变,酸容态Cd含量分别降低了6%～14%,铁锰氧化态Cd和有机结合态Cd分别增加了8%～9%。大田条件下,SRC显著抑制水稻根系、秸秆和子粒种对Cd的吸收,降幅分别达到53.7%、69.8%和54.6%。SRC通过提高土壤pH以及所含矿物对Cd的吸附来降低土壤中Cd的生物有效性,抑制水稻对Cd的吸收。     

基于水稻养分专家系统的控释尿素适宜释放期研究

探索不同养分释放期的控释尿素在水稻上的施用效果,为区域作物高产高效专用肥的研制提供理论依据。2017～2018年在长江中游单季稻主产区,开展控释尿素释放期田间试验,共设置7个处理,分别为:不施氮(CK)、农民习惯施肥(FP)、普通尿素一次性施用(U)和4个释放期(30、60、90、120 d)的控释尿素一次性施用处理,基于养分专家系统对5个田块进行推荐施肥,研究水稻产量和氮肥农学效率对控释尿素不同释放期的响应。结果表明:与不施氮相比,农民习惯施肥两年的增产率平均分别为53.2%和41.8%,比普通尿素一次性施用处理高37.9%和31.4%。与普通尿素一次性施用相比,不同释放期控释尿素增产率普遍可以达到10%以上。经济效益分析结果显示,释放期超过60 d时,产投比低于农民习惯施肥处理。随着控释尿素释放期的延长,两年水稻产量均以60～90 d释放期产量水平更高,其主要原因是有效穗数和穗粒数的差异,对应的60～90 d释放期氮肥农学效率同样处于相对较高的水平。根据肥效模型推算得出,控制尿素释放期为70 d时,水稻产量可达到理论最高水平,两年分别为7.11和9.43 t/hm²。因此,在长江中游地区,实现一季中稻高产和氮肥高效的控释尿素适宜释放期为70 d。     

牛粪和玉米秸秆混合堆肥好氧发酵菌剂筛选

为筛选出适合牛粪和秸秆混合物料快速发酵的微生物菌剂,采用槽式堆肥方法,通过设置不接菌种、接种菌剂M1、M2、M3共4个处理,以发酵温度、pH值、发芽指数、有机质、氮、磷、钾等为评价指标,研究菌剂M1、M2、M3对堆肥发酵过程的影响。结果表明:接种菌剂处理达到50℃时间比不接种处理提前4 d,高温维持时间延长10～12 d,接种菌剂处理堆温在50℃以上时间持续了24 d,达到了GB/T 7959-2012标准;发酵过程中接种处理的p H值低于对照,pH值呈现下降、上升、下降、平稳的趋势;接种M1、M2处理的油菜发芽指数达到100%;C/N逐渐下降,30 d时接种处理由最初的27.75∶1下降到14.47∶1～17.27∶1,而对照仅下降到20.55∶1;堆肥结束时,菌剂处理的有机质、N+P_2O_5+K_2O含量与NY525-2012标准接近,发酵产物适合做生产商品有机肥的原料。综合各项指标,菌剂1和菌剂2的发酵效果优于菌剂3,菌剂1和菌剂2更适合牛粪和秸秆混合物料发酵。     

稻虾共作模式下小龙虾养殖对水体环境的影响

通过监测稻虾共作模式下小龙虾养殖水体中氮、磷等营养物质以及重金属含量,系统分析小龙虾养殖水体营养状况及养分排放强度、重金属污染状况。结果表明,小龙虾养殖水体营养物质含量较高,其中总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)平均含量分别为2.21、0.50、59.0 mg/L;小龙虾养殖废水排放量平均为4 377.3 m~3/hm~2,其TN、TP和COD的排放强度分别为9.7、2.2、258.3 kg/hm~2。小龙虾养殖水体中Hg和Cr含量符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ级标准,而Cu、Zn、As和Cd的含量达到了Ⅰ级标准,可见稻虾共作模式下小龙虾受水体重金属污染的风险较低。     

秸秆腐熟剂对稻麦轮作区土壤微生态的影响 

采用核糖体RNA基因高通量测序技术,研究在宜城稻麦轮作田施用4种不同秸秆腐熟剂处理(T1:棘孢木霉/枯草芽胞杆菌粉剂;T2:黑曲霉/枯草芽胞杆菌粉剂;T3:黑根霉/枯草芽胞杆菌粉剂;T4:棘孢木霉/枯草芽胞杆菌粉剂)对土壤微生态的影响。结果显示:各处理对土壤真菌种群影响较大,相对于阴性对照(Tn),科和属的数量均明显增加,以T2处理增幅最大(133.0%);与阳性对照(Tp)比较,除T4处理外,各处理科或属的数量也有所增加(15.6%～45.8%);然而,细菌种群并未见较大变化。Chao1指数比较显示,真菌指数大幅增加(74.5%～191.8%),而细菌的指数变化较小(-4.0%～15.1%)。统计分析显示,各处理有24～55个属的真菌显著性上调(P0.05和倍数变化≥2),其中超过六成相对于Tp和Tn均上调,而仅有2～11个属的细菌显著上调;有4～11个属的真菌显著性下调,其中14.3%～25.0%相对于2个对照均下调,有4～7个属的细菌相对于Tp显著下调,但没有属相对于Tn下调。通过UPGMA聚类分析不同处理土壤微生物Beta多样性之间的相似度,土壤真菌Beta多样性结果显示,T1、T2、T3和阳性对照均在一个分组里,而T4和阴性对照在一个分组里;土壤细菌Beta多样性结果显示,T2、T3、T4和阳性对照均在一个分组里,而T1和阴性对照在一个分组里。     

江汉平原稻田田面水氮磷变化特征研究

在江汉平原地区,因水肥管理粗放,特别是人为排放刚施肥泡田水,水稻种植引发的氮磷面源污染问题比较严重,迫切需要掌握稻田氮、磷动态特征,并据此进行科学的肥水管理。采用大田试验的方法,设置不同氮磷梯度,研究了江汉平原稻田田面水氮磷形态与浓度动态变化特征及施肥的影响。结果表明:施尿素后,田面水可溶性总氮(DTN)、可溶性有机氮(DON)和铵态氮(NH_4~+-N)占总氮(TN)的比例分别在88.0%、44.7%和31.6%以上,且随施氮量增加而增大;施磷肥后,田面水中颗粒态磷(PP)占总磷(TP)的比例为76%～93%,且随施磷量的增加而降低。田面水中氮素浓度与施氮量之间呈分段线性相关关系,当施氮量分别超过287.8、289.9、231.5和336.7kg·hm-2后,TN、DTN、NH_4~+-N和DON的浓度会跃增;田面水中各形态磷素浓度均随施磷量的增加而线性增加。施氮肥后,田面水中TN和DTN浓度均在施肥后1 d达到峰值,在基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d降低至与不施氮肥基本接近;NH_4~+-N浓度在基肥和分蘖肥后2d、穗肥后1d达到峰值,基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d后降低至与不施氮肥趋同。施磷肥后TP、PP和可溶性总磷(DTP)的浓度均在施肥后1 d达到峰值,3 d后急剧降低,降幅均在79.0%以上。可见,在江汉平原地区,施尿素后田面水中氮素以DTN为主,尤其是DON和NH_4~+-N,施磷肥后以PP为主。减少氮、磷肥用量可降低稻田氮、磷损失,且氮肥施用量应尽可能控制在231.5 kg·hm-2以内。施基肥和分蘖肥后5 d内、施穗肥后2 d内是江汉平原稻田氮素损失的关键控制期,施磷肥后3 d内是磷素流失的关键控制期。