葱麦轮作模式下菌渣有机肥与氮肥配施对作物产量、品质的影响

以‘大梧桐’大葱及‘济麦22’小麦为试验材料,在多年大葱/小麦轮作种植地进行田间试验,设置7个处理,即农民习惯施肥(FP)、优化施肥(OPT)、菌渣有机肥+不施氮肥(MN_0)、菌渣有机肥+氮肥减施50%(MN_(140))、菌渣有机肥+OPT(MN_(280))、菌渣有机肥+氮肥增施50%(MN_(420))、菌渣有机肥+控释氮肥(MN_c),研究了菌渣有机肥与化肥氮配施对大葱、小麦产量和品质以及土壤有机质含量的影响。结果表明:施用菌渣有机肥可显著提高大葱株高4.45%～7.74%,提高大葱维生素C含量14.19%～22.06%;除高氮处理MN_(420)外,各处理可降低大葱硝酸盐含量17.48%～22.85%,显著增加大葱可溶性固形物含量22.76%～29.25%;在化肥施用量一致的基础上,增施菌渣有机肥可提高大葱平均产量1455.55 kg/hm²,提高小麦平均产量164 kg/hm2,提高小麦平均产量164 kg/hm²;大葱和小麦的氮肥偏生产力均以处理MN_(140)最大;有机无机肥配施使大葱的氮肥农学效率平均提高了91.19%。综上,菌渣有机肥与280 kg/hm2;大葱和小麦的氮肥偏生产力均以处理MN_(140)最大;有机无机肥配施使大葱的氮肥农学效率平均提高了91.19%。综上,菌渣有机肥与280 kg/hm²化肥氮配施对大葱产量、品质的提升效果最好。     

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。     

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。     

长期施用磷肥对稻-油轮作土壤磷组分及微生物多样性的影响

采用田间定位试验(始于2011年)研究施用磷肥对稻-油轮作土壤磷组分及微生物多样性的影响。试验设置NK(-P)和NPK(+P)2个处理,按0～10、10～20、20～30和30～40 cm土层进行采样和分析。各土层有效磷、全磷和有机磷含量按常规方法测定;土壤无机磷组分采用化学连续提取法测定,并利用Illumina-MiSeqPE 250平台进行表层土壤(0～10 cm)微生物高通量测序。结果显示:与对照(-P处理)相比,长期施用磷肥(+P处理)能显著增加各土层总磷、无机磷和有效磷含量,而有机磷含量处理间差异不明显。从土层有效磷含量来看,施用磷肥可显著增加0～10 cm和10～20 cm两个土层磷含量;对于20～30 cm和30～40 cm土层的影响效果不显著。与对照相比,长期施用磷肥会降低细菌和真菌菌群的Alpha多样性,菌群群落结构发生明显改变。在细菌门水平上,绿弯菌门、酸杆菌门和变形菌门为优势菌门,磷肥施用后表层土壤绿弯菌门和酸杆菌门相对丰度增加,而变形菌门相对丰度降低。在真菌门水平上,担子菌门和子囊菌门为优势菌门,磷肥施用后表层土壤子囊菌门相对丰度降低,而担子菌门相对丰度增加。与对照相比,磷肥施用虽然引起耕层土壤中细菌和真菌数量在各分类单元显著降低,但从属分类水平来看,优势菌群的相对丰度也随之降低。冗余分析结果表明铝磷、铁磷含量与表层土壤优势细菌和真菌的丰度密切相关。可见,长期磷素亏缺会诱导微生物数量增加以活化土壤养分,而充足的磷肥供应则能够满足作物养分需求,维持土壤微生物群落动态平衡。因此,有必要就整个轮作系统磷肥施用进行优化,促进土壤磷素活化和释放,从而减少磷肥用量,提高其吸收利用率。     

农艺深施及配施缓控释氮肥对水稻产量及氮素损失的影响

为探讨基肥"干施湿混"（施基肥-泡田-旋耙整田）结合追肥"以水带氮"（先施追肥再灌水）的农艺深施技术及其配施缓控释氮肥对氮素损失及水稻氮素吸收利用的影响，采用田间小区试验，设置不施氮肥（N0）、常规施肥（Nc）、农艺深施（Nd）、农艺深施配施缓控释氮肥再减氮10%（Ns）4个处理，研究了农艺深施及其配施缓控释氮肥对稻田田面水中氮素形态和浓度、稻田氮素流失量、水稻氮素吸收与产量、氮盈余量、土壤有效氮含量的影响。结果表明：与Nc处理相比，Nd和Ns处理均能降低氮素损失高风险期（基肥后7 d内，分蘖肥后5 d内，穗肥后4 d内）稻田田面水中总氮（TN）浓度，降幅分别为18.5%和49.8%，且主要降低了可溶性总氮（DTN），尤其是铵态氮（NH₄⁺-N）的浓度；Nd和Ns处理稻田TN流失量分别降低了19.1%和47.6%，氮肥表观利用率分别提高了15.3、3.9个百分点，氮素盈余量分别降低了6.8%和38.1%，且土壤有效氮含量和水稻产量均有增加的趋势。研究表明，基肥"干施湿混"结合追肥"以水带氮"的农艺深施技术能降低稻田田面水中氮素浓度，提高氮肥利用率，减少氮肥损失，是一项值得推广的操作简便、绿色增效的施肥技术，再配施缓控释氮肥，能进一步降低田面水中氮素浓度和氮肥损失，同时能减少氮肥用量。     

秸秆腐熟剂对稻麦轮作田小麦赤霉病发生的影响

选择稻-麦轮作模式秸秆还田短期定位试验田块，于2016—2019年连续施用由棘孢木霉、黑曲霉、黑根霉、青霉4种不同微生物菌分别与枯草芽孢杆菌组合制成的秸秆腐熟剂，于2018和2019年分别调查不同秸秆腐熟剂处理的小麦赤霉病病情。结果表明，小麦抽穗扬花期的降雨量是赤霉病发生程度的决定性因素；与秸秆不还田相比，短期秸秆还田对赤霉病的发生并未表现出明显加重趋势；在赤霉病重发生年份，棘孢木霉和解淀粉芽孢杆菌组合可明显减轻赤霉病的发生。