化肥减施下有机替代对小麦产量和养分吸收利用的影响

  【目的】  探讨化肥减施和氮肥有机替代对小麦产量、养分积累、运转和吸收利用的影响，为国家化肥零增长战略提供理论依据。  【方法】  于2017—2019年，定位研究了常规施肥 (CF)、等氮量有机替代 (有机替代30%N， CF+M)、化肥减施 (N、P₂O₅、K₂O分别减施25%、30%和16.7%，CFR)、减施替代 (有机替代30%N，CFR+M) 和单施有机肥 (M) 对小麦产量及其构成、生物量、不同生育期植株氮磷钾积累量、花前植株养分运转及花后养分积累、养分吸收利用的影响。  【结果】  与CF相比，CFR和CF+M处理小麦产量、成穗数和穗粒数均没有显著变化，千粒重有增加趋势；CFR提高了小麦拔节—开花阶段氮、磷、钾吸收量及其比例，CF+M与CF处理间各生育阶段尤其是拔节期后吸氮、钾量差异均不显著，而CFR处理开花—成熟期的氮磷吸收量显著降低，CF+M处理降低了花前茎叶氮运转量及花后氮磷积累量，CF+M、CFR和CF 3个处理间氮积累量差异不显著；CF+M提高了花前茎叶氮磷运转量对籽粒氮磷贡献率及花后氮积累量对籽粒氮的贡献率。籽粒氮素积累与各生育阶段氮素积累量、花前期茎叶氮素运转量及花后氮素积累量间呈显著或极显著正相关，籽粒磷素积累量仅与花后磷素积累量显著正相关，籽粒钾素积累量与返青—拔节阶段钾素积累量显著正相关，与花前颖壳+穗轴钾素运转量显著负相关。CFR和CF+M较CF提高了氮吸收、利用效率和氮肥偏生产力，CF+M较CF提高了钾素利用效率，降低了钾素吸收和钾素偏生产力。  【结论】  本试验的两年间，不同程度地减少氮磷钾化肥投入量，或不减少总氮量投入 (以30%有机氮替代化肥氮) 有利于花前期营养器官积累的养分向籽粒运转及籽粒对氮养分的吸收利用，都可以维持小麦产量。在减施氮肥量25%的前提下，用30%或者100%的鸡粪替代化肥则降低小麦各生育期干物质和氮磷钾养分的积累和运转，最终降低小麦的产量。因此，进行有机替代需要进一步研究适宜的氮肥减施比例。     

不同有机肥对植烟红壤真菌群落结构及功能的影响

  【目的】  研究植烟土壤中与养分循环相关的真菌群落结构和功能类群对不同有机肥施用的响应，为指导烤烟合理施肥、减缓连作障碍和土传病害提供科学依据。  【方法】  选择烤烟品种‘云烟87’为供试作物，以当地农业废弃物为原料堆制有机肥，设置6个处理:单施化肥 (CK)、鸡粪有机肥 (T1)、芝麻饼肥 (T2)、菜籽饼肥 (T3)、牛粪 (T4)、稻草 (T5)，所有处理氮磷钾总量和比例用化肥调整为一致。随机区组田间试验，每个处理3次重复。采用高通量测序结合FUNGuild分析方法，测定分析烟草不同生长阶段各处理的土壤真菌群落结构、多样性、组成及群落功能。  【结果】  结合UPGMA聚类分析和主坐标分析 (PCoA) 发现，相比T2和T3处理，T5、T4和T1处理在烟草旺长期对土壤真菌群落结构的影响较大；成熟期T2与T3处理对土壤真菌群落结构的影响逐渐增大，且超过T4和T5处理。相比CK，T2、T3及T5处理中腐生营养型真菌比例分别显著提高了262.0%、64.0%和198.0%。其中T5处理土壤中腐生营养型真菌所占比例超过病理营养型真菌，成为其主要优势菌群；T1、T2及T4处理的土壤共生营养型真菌分别显著增加了80.0%、320.0%和85.71%。T1、T2和T4处理分别提高了土壤中植物病原菌Monographella (408.98%)、Microidium (93.63%)、Gibberella (559.22%) 的相对丰度。  【结论】  相比单施化肥处理，有机肥会导致土壤真菌群落结构发生变化，且不同有机肥的影响程度和时期均不同，其主要是增加了土壤腐生营养型真菌的比例，更有利于土壤生态系统的稳定和健康。5种供试有机肥处理中，稻草配施化肥最有利于降低长期烟稻轮作的土传病害风险，提高土壤肥力，鸡粪和菜籽饼次之；芝麻饼和牛粪在提高腐生营养型和共生营养型真菌比例的同时，也会增加烟稻轮作体系中水稻赤霉病及烟草根腐病风险。     

有机肥部分替代化肥氮对叶菜产量和环境效应的影响

针对叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的最佳替代比例及对经济效益和环境效应综合评价较缺乏等问题,本研究采用田间试验,对包心菜和小青菜进行等氮水平下不同比例有机肥替代化肥处理,包括:纯化肥氮(0M),25%、50%、75%和100%有机肥替代化肥(25%M、50%M、75%M和100%M),研究不同处理下蔬菜产量、经济效益、土壤氨挥发和氧化亚氮排放。结果表明, 25%M处理下包心菜和小青菜产量均达最高,且与0M处理相比包心菜和小青菜的产量分别增加15.0%(P0.05)和16.3%(P0.05)。25%M比0M处理经济效益分别增加11.7%和5.4%,但在50%M、75%M和100%M处理下经济效益为负增长。25%M处理下,氨挥发累积排放量在包心菜和小青菜季分别为42.1kg·hm~(-2)和12.9kg·hm~(-2),比0M处理分别降低23.4%(P0.05)和41.6%(P0.05); 0M和25%M处理间氧化亚氮累积排放量无显著差异, 25%M处理在包心菜和小青菜季的氧化亚氮累积排放量分别为0.74 kg·hm~(-2)和3.06 kg·hm~(-2);与25%M处理相比, 50%M、75%M和100%M处理下氧化亚氮排放分别增加33.7%～60.8%(P0.05)、50.0%～134.3%(P0.05)和56.8%～185.6%(P0.05)。基于此,提出叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的适宜替代比例在25%左右时可实现最佳的增效减排效果。     

生物有机肥对连作压砂田土壤肥力及西瓜品质的影响

为解决宁夏连作压砂西瓜田土壤肥力和果实品质下降的问题,通过施用生物有机肥改土培肥,提高压砂西瓜产量和品质。本试验以"金城5号"为试验材料,通过田间小区试验研究了生物有机肥不同施用量对土壤肥力及压砂西瓜品质、产量的影响。结果表明,施用生物有机肥3 750 kg·hm~(-2)处理0～20 cm土壤pH值为8.39,较CK处理降低1.76%;全盐含量为2.34 g·kg~(-1),较CK处理降低26.18%,0～20 cm土壤有机质含量较CK处理提高12.99%;碱解氮含量较CK处理提高56.06%;有效磷含量较CK处理提高71.63%;速效钾含量较CK处理提高28.78%,0～20 cm土壤全氮含量较CK处理提高176.84%;全磷含量较CK处理提高92.53%。随着土壤理化性质的改善,土壤酶活性也呈现升高趋势,说明两者存在相关性。施用生物有机肥3 750 kg·hm~(-2)处理下西瓜果实品质提高,可溶性固形物含量达到14.69%,较CK处理升高22.62%;有机酸含量为0.051%,较CK处理降低41.38%;维生素C含量达到12.74mg·kg~(-1)。通过比较,生物有机肥3 750 kg·hm~(-2)为最佳施用量,施用生物有机肥可改善压砂西瓜连作土壤的肥力水平,有效提高土壤酶活性、压砂西瓜产量及品质,有利于宁夏压砂西瓜产业的可持续发展。     

不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响

将石灰、赤泥和高岭土按不同比例混合(施用总量为4500kg hm-2)施加于Cd污染稻田土壤,根据混合比例不同设置CK(常规种植)、T1(1∶7∶4)、T2(3∶5∶4)、T3(4∶4∶4)和T4(6∶2∶4)共5个处理,探究不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响。结果表明:4种混施处理能够显著降低土壤有效态Cd含量,较CK相比依次降低了28.0%、40.9%、43.4%和57.4%。4种混施处理能够不同程度地降低水稻各部位对Cd的吸收累积,籽粒的Cd含量依次降低47.1%、49.2%、55.5%和81.6%,T2、T3和T4处理水稻籽粒中Cd含量达到了食品安全国家标准(G B27622017,Cd≤0.2mg kg-1)。土壤有效态Cd含量与水稻根、茎、叶和籽粒中Cd含量的Pearson相关系数分别为0.826、0.709、0.778和0.532,均达到显著相关。不同处理根系富集系数依次为5.03、1.83、2.22、1.32和0.90,钝化处理显著降低了水稻根系对Cd的富集能力。各处理水稻产量以及籽粒K、Mg元素含量没有显著差异,T1到T4处理Ca元素含量依次增加。综合分析,T4处理对于降低土壤中有效态Cd含量以及水稻籽粒中Cd含量效果最佳,且没有降低水稻产量和与稻米品质密切相关的K、Mg和Ca元素含量。     

山西省畜禽粪污土地承载力及粪尿替代化肥潜力分析

为明确山西省畜牧业的发展规模,优化畜牧业发展的空间格局,进一步为山西省农牧业实现绿色发展提供科学依据。研究基于农牧生产系统养分平衡的方法,测算了山西省县域尺度的畜禽粪污土地承载力。结果表明,山西省的种植业与畜牧业发展规模在空间上存在一定的错位,种植业发达的地区主要分布在省域南部和中部的区县,而畜牧业发达的地区则分布在省域北部、中部和东南部的区县;山西省当前的畜牧业发展规模折合为2 371.77万猪当量,以粪尿氮作为约束指标,山西畜牧业可发展规模为5 976.01万猪当量;以粪尿磷(纯磷,下同)作为约束指标,山西畜牧业可发展规模为7 212.27万猪当量。综合粪尿氮磷承载力指数结果分析,超载区域主要分布在省域北部种植业欠发达的区县和省城太原周边的区县;全省粪尿氮、磷的有效供给量分别为18.28万t和3.15万t,可以分别有效替代氮、磷肥39.79%和33.21%。无论以粪尿氮或磷作为约束指标,山西畜牧业整体上仍有较大的发展空间,可适度增加畜禽养殖规模,但需要关注城市近郊区县的畜禽粪尿氮磷的环境排放和大中型养殖企业的点源污染问题。在畜禽粪尿养分资源管理策略上,则应考虑优化农牧业生产布局和区域间协同管理。     

有机肥和生物炭对重金属污染农田土壤肥力的影响

为了揭示有机肥和生物炭施入对重金属污染农田土壤肥力和修复植物生长的影响,采用田间定位试验的方法,以山西忻州金矿周边重金属污染土壤为研究对象,检测施用有机肥、生物炭之后,不同修复植物根际土壤的pH值、有机质含量、阳离子交换量及酶活性等的变化。结果表明,施用有机肥和生物炭后,重金属污染土壤中的有机质含量、阳离子交换量、全氮及全磷含量、脲酶和过氧化氢酶活性都有不同程度的提高,土壤pH值、全钾含量均有下降。与对照相比,施用生物炭之后,黑麦草根际土壤的阳离子交换量、全氮含量、过氧化氢酶活性分别提高了12.40%、7.35%、16.21%,施用有机肥后,苜蓿根系的有机质含量显著增加了73.81%。施用有机肥和生物炭可以提升重金属污染土壤的肥力,有助于修复植物的生物量积累和修复效果的提高。     

有机肥与化肥配施对植烟土壤养分及烟叶产质量的影响

为豫中烟区生产上有机肥的选择及合理配施提供科学依据,采用大田试验方法,研究芝麻饼肥、生物有机肥和高碳基肥与化肥配施对土壤养分及烟叶常规化学成分、中性致香物质和经济效益的影响。结果表明:土壤有机碳和微生物量碳不同处理变幅分别为7.35～10.63g/kg和36.45～80.86mg/kg,有机肥+化肥处理均显著高于纯化肥处理;碱解氮和微生物量氮不同处理变幅分别为50.29～58.95mg/kg和42.23～60.69mg/kg,生物有机肥+化肥和高碳基肥+化肥处理碱解氮含量均显著高于纯化肥处理,有机肥与化肥配施处理微生物量氮均显著高于纯化肥处理,各有机肥与化肥配施处理间差异不显著;脲酶和多酚氧化酶活性3种有机肥与化肥配施处理与纯化肥处理间差异不显著,蔗糖酶活性生物有机肥+化肥和高碳基肥+化肥处理显著高于纯化肥处理;与纯化肥处理相比,3种有机肥与化肥配施烤后烟叶的总糖、还原糖和钾含量升高,烟碱含量降低,常规化学成分的协调性提高;除新植二烯外的香气物质总量各有机肥与化肥配施处理较纯化肥处理增加;各有机肥与化肥配施处理较纯化肥处理烟叶的均价和产值均显著提高。豫中烟叶生产中以高碳基肥与化肥按1∶1配施的应用效果较好。     

有机无机肥配施对烤烟根际土壤养分含量的影响

为贵州黔西南烟区烤烟平衡施肥提供理论依据,采用田间试验方法,研究有机肥与无机肥不同配施比例对烤烟根际土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量的影响。结果表明:整个大田期,不同处理烤烟根际土壤pH变化总体呈先降后升趋势,100%无机肥、87.5%无机肥+12.5%有机肥和75%无机肥+25%有机肥处理根际土壤pH较施肥前基础土样分别下降0.42、0.20和0.01,50%无机肥+50%有机肥和100%有机肥处理较施肥前分别升高0.11和0.15;有机质含量总体呈上升趋势,至烟叶采收结束时100%无机肥、87.5%无机肥+12.5%有机肥、75%无机肥+25%有机肥、50%无机肥+50%有机肥和100%有机肥处理较移栽前有机质含量分别提高7.75%、8.14%、8.14%、8.53%和8.91%;碱解氮含量增幅随着有机肥用量的增加而增大,50%无机肥+50%有机肥和100%有机肥处理达最大,显著高于其余处理,至烟叶采收结束时各处理碱解氮含量趋于稳定,且差异不显著;速效钾含量总体呈先升后降趋势,栽后60d时100%无机肥与87.5%无机肥+12.5%有机肥处理显著高于其余处理,其余处理间差异不显著;有效磷含量有机肥与无机肥配施处理增幅大于100%无机肥和100%有机肥处理,至烟叶采收结束时100%无机肥、87.5%无机肥+12.5%有机、75%无机肥+25%有机肥、50%无机肥+50%有机肥和100%有机肥处理较施肥前分别提高53.00%、92.40%、81.10%、87.30%和60.00%。     

硝酸钠和乙酸铵配施对黄果柑幼苗光合特性的影响

利用Li–6400便携式光合测定系统，测定了硝酸钠与乙酸铵11个不同配比处理的黄果柑幼苗在不同季节的光合能力。结果表明：1) 硝酸钠与乙酸铵配比处理黄果柑幼苗的光合能力均表现为夏季最强，冬季最弱，秋季强于春季；叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均表现为夏季最高，冬季最低，秋季高于春季。2) 硝酸钠和乙酸铵配比(质量比)为8∶2时，黄果柑幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率、水分利用率和气孔导度以及叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均高于其他处理，单施硝酸钠或乙酸铵处理都低。综合比较分析，硝酸钠和乙酸铵配比为8∶2时，黄果柑幼苗的光合能力最强。