长期施肥下黑土有机肥替代率变化特征

探索长期施肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力提升的关系,可为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。对吉林省公主岭黑土32年的长期肥力试验定位观测数据进行系统分析,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程探讨高产条件下施用不同量有机肥的黑土有机肥替代率的变化特征。研究表明,作物产量随着有机肥施用年限增加逐渐提高,32年的持续施肥,施用有机肥的作物产量趋同甚至高于NPK化肥处理的作物产量。基于作物氮素吸收量,高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关(P0.01),高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率高于常量有机肥处理(M1);且有机肥施用29年后,高量有机肥处理(M2)的有机肥替代率达到100%,并保持稳定不变。基于土壤氮素供需方程估测的常量和高量有机肥处理(M1和M2)的有机肥替代率与基于作物氮素吸收量得到的有机肥替代率相关系数(R2)达到0.78和0.84(P0.01),相对均方根误差(RMSE)均小于15%(分别为10.4%和14.6%),表明土壤氮素供需方程可以较好地估测土壤有机肥替代率。基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程能够准确反映长期有机培肥下黑土有机肥替代率的变化规律。本研究结果表明,基于作物氮素吸收量和土壤氮素供需方程两种方法验证,高产条件下有机肥替代率是土壤肥力的函数;随着有机肥施肥年限的增加,土壤肥力提升,有机肥替代率逐渐增加。     

基于主成分聚类分析研究茶树富集氟的特性

利用主成分与聚类分析方法研究了不同无性系茶树品种体内氟的富集转运特性及其归类划分。结果表明,茶树不同器官氟含量表现为老叶(243.59 mg·kg~(-1))嫩叶(101.60 mg·kg~(-1))根(7.53 mg·kg~(-1))、茎(7.87 mg·kg~(-1))的规律,老叶和嫩叶氟含量分别在124.10~464.69 mg·kg~(-1)和39.77~256.21 mg·kg~(-1)之间,品种间氟含量差异显著(P0.05)。茶树老叶和嫩叶氟含量、氟的富集系数及转移系数在第1主成分(方差贡献率为73.89%)中的载荷系数大于0.9,可据此将不同茶树品种聚氟特征分为4类:乌牛早具有较高的富集系数(106.1)和转移系数(39.4),老叶(464.69 mg·kg~(-1))和嫩叶(256.21 mg·kg~(-1))氟含量较高,为高富集高转移型;凫早2号具有较低的富集系数(34.2)和转移系数(6.7),老叶(124.10 mg·kg~(-1))和嫩叶(39.77 mg·kg~(-1))氟含量较低,为低富集低转移型;龙井43和平阳早的富集系数(55.8~71.7)中等,转移系数(4.9~5.8)较低,老叶(264.10~274.21 mg·kg~(-1))和嫩叶(83.04~117.05 mg·kg~(-1))氟含量中等,为中等富集低转移型;浙农113等茶树品种具有中等富集系数(48.9~65.4)和转移系数(7.9~12.7),老叶(203.69~238.98 mg·kg~(-1))和嫩叶(75.72~100.17 mg·kg~(-1))氟含量也中等,为中等富集中等转移型。     

水稻秸秆还田下磷肥减量对小麦产量及养分利用效率的影响

探究秸秆还田后秸秆磷素替代化学磷肥的适宜比例,为秸秆还田后磷肥的科学施用提供理论依据。采用田间试验方法,研究了秸秆粉碎旋耕还田条件下配方施肥及磷肥减量10%、20%和30%对小麦磷素吸收累积量、产量及养分利用效率的影响。在秸秆还田的基础上,磷肥施用量减少10%～30%时,小麦植株的磷素含量和累积量随着磷肥施入量的减少先增加后减少,土壤有效磷含量先减少后增加;当磷肥减量20%时,小麦植株的磷素累积量最高(6.38 mg/株),而土壤有效磷含量最低(24.56 mg/kg)。磷肥施用量减少10%～30%时,小麦有效穗数、每穗粒数、千粒重和产量均随着施用量的减少而呈现先增后减的趋势。秸秆还田基础上磷肥减量低于20%时,小麦产量差异不显著(P0.05),且磷肥吸收利用效率较配方施肥分别提高16.7%、125.9%和1.9%。秸秆还田条件下磷肥减量20%以内可提高小麦的磷肥贡献率、磷肥农学效率、磷肥偏生产力和磷肥吸收利用率,且对小麦产量影响不显著(P0.05)。总体而言,水稻秸秆还田后,在有效磷较为丰富(20 mg/kg)的土壤上减少磷肥用量20%以内,不会影响当季小麦的正常生长和产量。     

厌氧和好气条件下油菜秸秆腐解的红外光谱特征研究

采用尼龙网袋法,研究了油菜(Brassica campestris L.)秸秆在厌氧和好气条件下的腐解规律及其红外光谱特征。结果表明:油菜秸秆还田后,腐解速率表现为前期快、后期较慢的规律。在360 d培养时间内,厌氧和好气条件下的油菜秸秆腐解率分别为60.50%和68.20%,腐解速率常数(k)分别为0.004-d-1和0.010-d-1,腐解1/2时所需时间分别为229 d和117 d。在厌氧和好气条件下,油菜秸秆的碳释放率分别为70.33%和77.43%,厌氧条件下的释放速率常数(0.025-d-1)低于好气条件(0.026-d-1)。油菜秸秆中氮的释放率分别为82.20%和87.48%,油菜秸秆在厌氧条件下的氮残留量比其在好气条件下高38.25%,且达到显著性差异水平(P0.05)。厌氧条件下的氮残留率始终高于好气条件下,且在60~90 d培养期内差异最大。红外图谱分析显示,油菜秸秆腐解过程最明显的变化在波数为3 430~3 410 cm-1、2 930 cm-1处,吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆的脂族性下降。在波数为1 740 cm-1、1 419~1 425 cm-1处的吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆木质素含量下降,且厌氧条件下的吸收强度高于其在好气条件下,表明厌氧条件的木质素残留较多。结果表明,油菜秸秆中羟基、甲基、亚甲基含量随腐解时间延长而降低,碳水化合物减少,脂族性下降,芳构化程度增强。好气条件有利于秸秆中纤维素、半纤维素和脂肪族化合物的分解,提高其芳香性,对土壤碳、氮的补充作用更大。     

镧对水稻根分泌物中氨基酸和有机酸含量的影响

选择水稻作为试验作物,用溶液培养法研究镧对水稻根分泌物中氨基酸和有机酸含量的影响.结果表明,用系列浓度镧处理水稻幼苗24 h,根系分泌的氨基酸共检测到17种,脯氨酸、甘氨酸、丝氨酸和丙氨酸的含量大于其他氨基酸.其中脯氨酸含量的变化显著,酸性氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸)的含量比碱性氨基酸(精氨酸和赖氨酸)大.根系分泌的有机酸用高效液相色谱法(HPLC)共检测出5种,即柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、乳酸和草酸.在任何一个镧处理浓度下,有机酸的分泌量:草酸＞苹果酸＞乳酸＞柠檬酸＞琥珀酸.氨基酸、有机酸总量和各氨基酸、有机酸变化规律基本一致,即低浓度(≤50 μg·mL-1)的镧抑制了氨基酸和有机酸的分泌;若浓度超过50 μg·mL-1并逐渐升高,则分泌量逐渐增加乃至超过对照.镧的浓度越高,分泌量就越大,这和根质膜透性有关.由此得出在水培条件下镧对水稻安全生长的临界浓度为50 μg·mL-1.     

好气和厌氧条件下小麦秸秆的腐解特征研究

采用网袋培养法,研究在好气和厌氧条件,小麦秸秆腐解过程中碳、氮释放及纤维素、半纤维素和木质素的变化规律。结果表明:小麦秸秆在好气和厌氧条件的残留质量、碳和氮残留量均随培养时间的延长而降低,且呈前期(0~3个月)降解较快,而后(3~12个月)逐渐减缓的趋势。用一级动力学方程y=y0+a·e-kt对小麦秸秆在好气和厌氧条件的残留质量随时间变化进行拟合(决定系数R2均大于0.957),质量腐解半衰期分别为72.8和121.9d,腐解速率常数(k)分别为0.022 0和0.014 0/d。在好气条件,小麦秸秆中碳和氮元素释放速率常数分别是其在厌氧条件的1.79和1.67倍,小麦秸秆中碳和氮元素的释放率分别是其在厌氧条件的4.39和1.40倍,且在培养至1个月时处理之间呈显著性差异(P0.05)。小麦秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素残留量均随培养时间延长总体呈下降趋势。以上结果表明,好气条件更有利于小麦秸秆碳氮元素的释放及纤维素、半纤维素和木质素的降解,从而更有利于小麦秸秆的降解。     

巢湖流域磷肥减量施用对稻麦轮作体系作物产量和品质的影响

【目的】探讨稻麦轮作体系下磷肥减量施用对作物籽粒产量与营养品质的影响,为巢湖流域稻麦轮作体系下磷肥减量增效,作物优质生产提供理论依据。【方法】于2017—2019年在巢湖流域进行磷肥减量施用田间试验,设置5个处理：对照（CK,不施磷）、农户模式（P1,磷用量90 kg P₂O₅·hm^-2）、减磷10%（P2,磷用量81 kg P₂O₅·hm^-2）、减磷20%（P3,磷用量72 kg P₂O₅·hm^-2）、减磷30%（P4,磷用量63 kg P₂O₅·hm^-2）。分析磷肥减量施用对水稻和小麦产量及其构成要素,籽粒蛋白质及组分含量,微量元素及其生物有效性的影响。【结果】与不施磷相比,施磷水稻和小麦的籽粒产量分别显著提高了9.8%—28.3%和56.6%—89.7%。减磷10%和20%处理的水稻和小麦籽粒产量与农户模式无显著差异（P>0.05）,但减磷30%处理的水稻产量显著降低14.4%。与农户模式相比,减磷处理显著影响作物蛋白质、醇溶蛋白和谷蛋白含量,对结构蛋白（清蛋白+球蛋白）无显著影响,减磷20%处理水稻籽粒蛋白质和谷蛋白含量降低2.7%和32.3%,减磷30%处理的水稻和小麦籽粒蛋白质和谷蛋白含量分别降低6.8%和21.9%、48.4%和31.6%。与不施磷相比,施磷同样显著影响水稻和小麦籽粒微量元素含量及其生物有效性。减磷处理较农户模式水稻和小麦籽粒Fe、Cu和Zn含量提高21.2%和19.3%、11.9%和15.8%、14.5%和19.9%;P/Fe、P/Cu和P/Zn摩尔比降低21.6%和26.3%、20.6%和27%、17.7%和21.3%。水稻和小麦籽粒Zn含量随施磷量的降低而线性增加,减磷处理间的作物籽粒Fe、Mn和Cu含量无显著差异。水稻籽粒P/Zn摩尔比随施磷量的降低而降低,减磷处理间籽粒P/Fe、P/Mn和P/Cu摩尔比无显著差异;小麦籽粒P/Fe、P/Mn、P/Cu和P/Zn摩尔比均随施磷量的降低而降低,提高了小麦籽粒Fe、Cu和Zn的生物有效性。【结论】在巢湖流域稻麦轮作区,磷肥减量20%,即磷肥用量由90 kg P₂O₅·hm^-2减至72 kg P₂O₅·hm^-2时仍可保证作物稳产。磷肥减量施用虽在一定程度上降低了籽粒蛋白质含量和谷蛋白含量,但显著提高了微量元素Fe、Cu和Zn的含量和生物有效性。综合考虑,推荐磷肥减量20%为巢湖流域稻麦轮作区实现磷肥增效及作物高产优质生产的磷肥优化管理措施。     

中国稻渔种养系统水稻产量差及影响因素的整合分析

为了揭示稻渔种养系统生产潜力和制定高产高效栽培措施提供科学依据。从中国知网和web of science等2个数据库,分别以稻渔（包括稻虾、稻鱼、稻蟹、稻鳖、稻鳅）、施肥、产量、种植密度、种植方式、 rice-fish、rice-crayfish、rice-crab、rice-turtle、rice-loach、yield、variety、seeding density、planting pattern、fertilizer and China等为关键词检索,共收集目标文献108篇。总结稻渔系统水稻的产量潜力和产量差,通过分析品种、施肥量、种植密度、种植方式和饲料氮磷残留对稻渔系统水稻产量的影响,阐明稻渔种养系统水稻产量差的影响因素及缩小产量差的途径。结果表明,当前我国稻渔系统产量潜力较大,稻虾、稻鱼、稻蟹、稻鳖、稻鳅模式水稻高产纪录分别为9.64、9.46、10.47、9.14、9.62 t/hm²,总样本平均产量分别实现了潜力产量的79%、75%、76%、74%、78%,其中水稻品种、种植密度和施肥量是产量差的主要限制因素。稻虾模式氮磷钾最优施肥量分别为86....     

不同形态氮素对玉米秸秆腐解与养分释放的影响

为研究不同形态氮素对玉米秸秆腐解和养分释放的影响,采用尼龙网袋法进行室内堆腐试验,通过外源添加碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸钙、尿素和谷氨酸等不同形态氮素调节玉米秸秆C/N（25：1）,以不添加氮素处理为对照（CK）。结果表明,随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆质量残留率逐渐降低,谷氨酸、硫酸铵和碳酸氢铵均能促进玉米秸秆的降解,其中谷氨酸对玉米秸秆的促腐作用最强,腐解速率常数达到2.8×10^-2 d^-1。尿素对玉米秸秆腐解无明显影响,硝酸钙一定程度上减缓了玉米秸秆的腐解。玉米秸秆腐解过程中养分释放率呈钾>磷>氮的规律。随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆碳、氮、磷和钾素质量残留率逐渐降低。培养到180 d时,玉米秸秆残余物中碳、氮、磷和钾素残留质量分别是其初始质量的16.9%~24.8%、21.57%~51.27%、22.72%~59.00%和24.86%~54.48%,其中谷氨酸对玉米秸秆碳、氮和钾素释放促进作用最强,其释放速率常数分别为1.37×10^-2、7.15×10^-3 d^-1和5.62×10^-3 d^-1;而硫酸铵能够促进秸秆中磷的释放,其释放速率常数为7.94×10^-3 d^-1,高于CK处理（7.54×10^-3 d^-1）。研究表明,谷氨酸会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮和钾素的释放,硫酸铵会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮、磷素的释放,碳酸氢铵会提高玉米秸秆的腐解速率与氮素的释放,尿素和硝酸钙会促进碳、氮、钾养分的释放,谷氨酸和硫酸铵的促腐效应高于其他形态氮素处理。从还田秸秆快速腐解和养分释放及高效利用角度考虑,秸秆还田后施用谷氨酸和硫酸铵效果最佳。     

稻虾共作磷素平衡特征及生态经济效益研究

为研究稻虾共作生态系统磷素平衡状况和利用效率,通过田间试验,采用投入产出法,设置3个处理:水稻单作(RM)、稻虾共作投食(RC feed 1)、稻虾共作不投食(RC feed 0),分析了稻虾共作种植模式下水稻产量、磷素平衡状况、利用效率、环境风险以及经济效益。研究结果表明:3种处理水稻产量无显著差异;农田磷平衡均表现为盈余,RC feed 0处理农田磷盈余低于RM和RC feed 1处理;与RM和RC feed 1处理相比较,RC feed 0处理水稻茎叶磷素吸收量显著增加(P0.05),磷素利用率较高。在种植前期(6—8月),RC feed 0处理较RC feed 1处理显著降低了稻田田面水总磷和溶解磷的浓度;在水稻收获时,3个处理间稻田田面水总磷和溶解磷的浓度无显著差异。与RM处理相比较,RC feed 0和RC feed 1处理净收入分别增加了54.22%和51.11%。在综合考虑水稻产量效应、磷素平衡、磷素环境风险和经济效益的条件下,稻虾共作不投食模式是一种资源利用率较高、环境风险较小、经济效益好的种养模式。