基于农户施肥和土壤肥力的黑龙江水稻减肥潜力分析

【目的】 黑龙江稻田面积320多万公顷,为全国稻田面积最大的省份,10多年来水稻产量一直徘徊在7 000 kg·hm ^-2,也是我国稻田化肥用量（纯N 约150 kg·hm ^-2）最低的省份。在化肥零增长的背景条件下,黑龙江是否存在节肥潜力有待研究。 【方法】 调查水稻主产区农户施肥情况。2005年调查区域为五常、方正、木兰、宁安、庆安、铁力、尚志、阿城;2008年调查区域为密山、虎林、庆安、五常、宁安、方正、萝北、桦川、富锦和尚志;2015年调查区域为五常、方正、宁安、虎林和庆安。每个地点随机选择一个乡,每个乡随机选择2或者3个村,每村调查10户,共638户。2009—2010年,采集了黑龙江水稻主产区8万多个土壤样品,测定0—20 cm土层速效磷、速效钾养分含量。采用理论适宜施氮量法估算黑龙江稻田氮肥用量;依据作物养分需求量和稻田土壤养分状况,采用磷钾衡量监控方法,估算稻田磷、钾肥适宜施用量,在此基础上分析黑龙江省水稻减肥潜力。【结果】 2005、2008和2015年黑龙江水稻平均产量分别为6 427、7 593和7 142 kg·hm ^-2 ,3年平均产量为7 104 kg·hm ^-2。农户间产量差异较大,高低相差近5 000 kg·hm ^-2。稻田N、P₂O₅和K₂O用量平均分别为141.0、56.6和51.6 kg·hm ^-2,N、P₂O₅和K₂O用量高低相差均超过300 kg·hm ^-2,农户间施肥变异较大,盲目施肥问题突出。稻田土壤速效磷和速效钾的含量分别约为26和138 mg·kg ^-1。速效磷的变异超过了40%,不同区域间土壤肥力差异较大。70%以上的样品速效磷、速效钾含量处于较高水平。要达到7 500 kg·hm ^-2的产量水平,对应的理论适宜N用量为105 kg·hm ^-2,只有20%的农户实现了高产氮素高效,有70%的农户具有节肥潜力,可以节氮超过26%。通过节肥,每千克氮素生产的粮食可由50 kg提高到70 kg。按照目前的产量和土壤养分状况,稻田P₂O₅和K₂O适宜用量分别为41.6和35.9 kg·hm ^-2,可以减量约30%。调研农户中,具有节磷和节钾潜力的农户分别约占总体的71%和72%,处于低产低效的农户均占总体的30%,节肥潜力最大。 【结论】 黑龙江作为全国施肥量最低的省份,有约70%的农户处于高产不高效或者低产低效水平,过量施肥问题突出,节肥潜力20%以上。     

协调水稻产量和品质的植株临界氮浓度的确定

根据植株氮营养状况指导优质米生产具有重要意义。试验以五优稻4号为供试材料,以密度为主区（密度分别为每平方米18穴和25穴）,氮量为副区（氮量分别为0、75、105、135 kg hm?2）,测定水稻植株全氮、籽粒无机氮含量、水稻产量和品质等指标,以期为实现水稻丰产优质提供理论依据。结果表明:施氮量和水稻产量呈2次曲线关系,最高产量施氮量为113 ~ 119 kg hm?2,经济合理施氮量为110 ~ 116 kg hm?2;随着施氮量增加,各个时期水稻植株含氮量,收获期籽粒铵态氮和硝态氮含量显著提高,N105处理与N0处理间上述指标差异均显著（P < 0.05）,而 N105和N135处理间只有籽粒无机氮含量差异显著;施氮后籽粒蛋白质含量有增加趋势,随着施氮量增加稻米食味值下降,N135处理食味降低超过10%（P < 0.05）,其他处理间差异不显著。密度增加,水稻氮素积累量增加,产量提高了11.4%;稀植有利于提高地上部含氮量、籽粒铵态氮和硝态氮含量;稀植出米率提高了4.77个百分点（P < 0.05）,食味值有降低趋势。根据肥料效应函数以及施氮量和植株含氮量关系函数,拔节期和抽穗期,D1密度下植株临界氮浓度分别为15.26 ~ 16.18 g kg?1和22.65 ~ 25.98 g kg?1,D2密度下对应值分别为11.71 ~ 12.94 g kg?1和20.73 ~ 23.24 g kg?1。上述结果表明,合理密植有利于水稻高产,氮量过高不利于水稻高产和优质。在水稻丰产和优质的情况下,氮肥用量在91 ~ 105 kg hm?2比较合适,抽穗期叶片含氮量24.82 ~ 25.98 g kg?1（D1）和22.18 ~ 23.24 g kg?1（D2）可以作为协同实现水稻丰产优质的诊断指标。     

相同气候背景下南北方稻田土壤上水稻生长及氮响应差异研究

【目的】土壤是影响作物产量和氮肥吸收利用的因素之一,深入研究南北方稻田土壤对水稻生长及氮效率的影响,以期为调控区域水稻高产优质提供参考。【方法】2018—2019年,以黑龙江省黑土型水稻土,江苏省乌栅土型水稻土为试验材料,在黑龙江省哈尔滨市进行水稻盆栽试验。每种土壤设置3个施氮水平,即N0：不施氮肥;N1：0.87 g N/pot（相当于150 kg N·hm^-2）;N2：1.74 g N/pot（相当于300 kg N·hm^-2）。测定水稻分蘖、SPAD值、分蘖成穗率、土壤矿化氮量、水稻产量和氮效率。【结果】黑土型水稻土的早期分蘖对施氮有响应,分蘖数随施氮量增加而增加,而乌栅土型水稻土的分蘖在拔节期后才对施氮有响应。土壤对水稻分蘖的影响存在年际间差异,2018年土壤类型对分蘖数有显著影响,不施氮时乌栅土型水稻土的分蘖数比黑土型水稻土高4.41%—43.04%,而施氮后乌栅土型水稻土比黑土型水稻土的分蘖数低8.25%—12.98%;2019年黑土型水稻土的分蘖数多数高于乌栅土型水稻土4.41%—46.53%。两种水稻土的分蘖成穗率与叶片SPAD值在2018年有显著差异,乌栅土型水稻土的叶片SPAD值比黑土型水稻土高19.28%—21.19%,乌栅土型水稻土的分蘖成穗率比黑土型水稻土高23.89%—40.53%,2019年土壤类型对水稻分蘖成穗率与叶片SPAD值均无显著影响。28 d淹水培养试验表明,两种土壤的无机氮总量基本相同,乌栅土型水稻土的初始矿化速率比黑土型水稻土高,但后期矿化速率比黑土型水稻土低,黑土型水稻土的矿化势更高,有更大的矿化潜力。黑土型水稻土的AE_N（氮肥农学效率）比乌栅土型水稻土高,而乌栅土型水稻土的PFP_N（氮肥偏生产力）比黑土型水稻土高,乌栅土型水稻土的Y₀/Nr（Y₀为无肥区产量,Nr为施氮量）更高,供氮与施氮更加协调。2018年黑土型水稻土的RE_N（氮肥吸收利用率）和PE_N（氮肥生理利用率）均显著高于乌栅土型水稻土,2019年土壤类型对RE_N和PE_N无显著影响。【结论】土壤差异不是南北方稻田氮效率差异的决定性因素,氮效率差异是土壤、气候和品种等因素共同作用的结果。相对于黑土型水稻土而言,前期养分供应能力强的乌栅土型水稻土应减施基、蘖肥,适当增施穗肥,以保证后期供氮促进水稻高产。     

低温胁迫下增施锌肥对水稻氮代谢与干物质积累的影响

[目的]施锌是缓解低温胁迫对水稻伤害的有效途径之一,低温胁迫下研究增加施锌量对水稻氮代谢与物质积累的影响,为低温年提高水稻抗低温能力提供理论依据.[方法]采用三叶一心期水稻幼苗进行水培试验,设置低(Zn?0.08?μmol/L)、常规(Zn?0.15?μmol/L)、高(Zn?0.30?μmol/L)?3个ZnSO4·...     

确定经济合理施氮量的新方法:基于施氮量与稻米产量效应函数

  【目的】  探究实现水稻高产、优质和氮肥高效的密度与施氮量协同组合。  【方法】  于2018—2019年,在黑龙江省五常市龙凤山乡辉煌村进行田间试验。采用裂区试验方法,以‘五优稻4号’为供试品种。以密度为主区,设置15穴/m2 (D1)和24穴/m2 (D2);以施氮量为副区,设施氮(N）量为0、75、105、135 kg/hm2 4个水平,分别表示为N0、N75、N105、N135处理。在水稻成熟期,测定了植株地上部干物重、稻谷产量、精米产量、精米率、蛋白质含量、直链淀粉含量、食味值等指标;比较了稻谷产量与精米产量确定的施氮量差异。  【结果】  在D1、D2两个密度下,随着施氮量的增加,稻谷产量、地上部干物重、精米产量都呈先升高后降低的趋势,均在N105达到最大值。除D1密度下N105处理的稻谷产量与N135处理差异不显著外,其余均显著高于其他处理,而N135处理的稻谷产量与N75处理无显著差异,但2018年地上部干物重却显著高于N75处理。随着施氮量的提高,精米蛋白质含量呈现增加趋势,精米率和食味值却呈降低趋势。与N0相比,N135处理精米蛋白质含量平均提高了7.58%,精米率和食味值分别平均降低了8.81%和10.24%。N105处理的氮素回收率显著高于N75和N135处理,农学效率、氮肥生理利用率和偏生产力均显著高于N135处理。D2密度下精米蛋白质含量低于D1密度处理,而精米率和食味品质高于D1密度处理,D2密度下的稻谷产量、氮积累量和精米产量均高于D1密度处理,氮积累量和氮肥偏生产力比D1处理平均提高了40.35%和 40.31%,两个密度间氮肥回收率、农学效率和氮肥生理利用率无明显差异。农户直接出售优质米使经济效益提高了7428元/hm2,D2密度使经济效益额外增加了4229元/hm2。施氮量与稻谷产量、精米产量均呈二次曲线关系,依据施氮量与稻谷产量效应函数,确定经济最佳施氮量为96.4～123.7 kg/hm2;依据施氮量与精米产量效应函数,确定的适宜施氮量为76.2～105.9 kg/hm2。  【结论】  适度密植(24穴/m2)有利于稻谷产量、氮素吸收量的提高,而不影响食味值和精米率。在本试验水稻适宜密植条件下,基于施氮量和精米产量效应函数确定的适宜施氮量为76.2～105.9 kg/hm2,该施氮量的确定方法有利于协同实现稻米高产优质和氮肥减施增效。     

氮量对高产水稻品种产量和氮效率的影响

2018～2019年设置田间小区试验,以主栽高产型水稻品种松粳3号为试验材料,设0、75、105、135、165 kg·hm-2等5个供氮水平,调查水稻分蘖、干物质积累、氮积累、产量和氮效率等指标.施氮促进水稻分蘖发生,施氮和不施氮处理分蘖数差异显著,随施氮量增加,拔节、抽穗、成熟3个时期分蘖数增加量分别为49.54％～65.15％、62.36％～82.90％和63.13％～87.92％(P<0.05),施用氮肥分蘖成穗率增加12.99％～15.13％(P<0.05).施用氮肥显著增加水稻干物质积累和氮积累,施氮量相差60 kg·hm-2以上植株干物质及氮素积累量差异显著.水稻产量、单位面积颖花数随氮量增加而增加,结实率随氮量增加而降低.氮量和产量关系符合线性加平台模型,转折点施氮量为137～138 kg·hm-2,对应产量为9080～9166 kg·hm-2.随氮量增加氮肥吸收利用率无明显变化或显著增加,具有年际间差异.随氮肥用量增加,氮肥生理利用率、农学利用率(2019年除外)、偏生产力显著降低.施氮量在137.5 kg·hm-2以上虽未造成减产,但前期低温年(2019年)氮量由135 kg·hm-2增至165 kg·hm-2,造成氮肥农学效率显著降低.耐肥的高产水稻品种,施氮量增加不易造成减产,但氮效率降低,适量施氮对实现高产水稻品种高产和氮高效相统一尤为关键.     

不同温度与供氮水平下丛枝菌根真菌对水稻养分吸收的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌能够促进植物的矿质营养吸收,是其提高宿主低温抗性的主要机制之一。本文采用盆栽试验的方法,对接种与不接种AM真菌的水稻设置2个施氮(30 mg L-1与80 mg L-1)处理,培养至有效分蘖临界期时,进行温度(15℃与22℃)处理,研究在不同温度与供氮条件下接种AM真菌对水稻生长与养分吸收的影响。结果表明:低温胁迫降低了水稻对N、P、K、Ca、Mg以及微量元素的吸收,抑制了水稻的生长,但AM真菌促进养分的吸收。在低氮水平下,接种AM真菌水稻地上部N、P、Mg、Zn、Mn含量分别较未接种水稻高11.71%(P 0.05)、12.96%(P 0.05)、7.69%(P 0.05)、26.29%(P 0.05)、26.67%(P 0.05);在高氮水平下,与未接种AM真菌水稻相比,接种水稻地上部N与K含量分别高10.60%(P 0.05)与6.42%(P 0.05),但对其它营养元素的吸收影响较小。由此可见,AM真菌能够促进低温胁迫下水稻养分的吸收,且低氮水平下对水稻营养改善作用更为显著,高氮反而抑制了真菌的促进作用。     

机械侧深施控释掺混肥提高寒地水稻的产量和效益

【目的】追肥表施是稻田氮效率低的主要原因,本研究探讨了深施控释掺混肥对水稻产量和氮效率的影响。【方法】以机插水稻为供试作物,于2013~2015年在黑龙江农垦大兴农场进行田间试验,在肥料总量和底肥用量相同的条件下,设置了常规追肥（在分蘖期和抽穗期追施尿素两次,追施方法为地表撒施,FFP）和机械插秧的同时,在水稻根系侧深5 cm施控释尿素和复合肥处理,供试控释尿素为理论控释期50天（OPT1）和60天（OPT2）两种。在实验室和田间测定了控释尿素的释放情况,调查了水稻氮素积累、产量等指标。【结果】在25℃条件下,两种控释尿素水中释放期（释放率为80%）分别约为40天和70天;在田间对应值分别为50天和80天。与常规施肥相比,OPT1和OPT2促进了水稻快速返青,增加了早期分蘖和最高分蘖数,在水稻分蘖成穗率稍有提高的条件下,OPT1和OPT2处理较FFP处理水稻收获穗数提高了15.8%~21.1%（P 0.05）,水稻产量提高了13.4%~18.7%（P 0.05）。OPT1和OPT2虽然肥料投入稍有增加,由于增产使每公顷增收3000元以上,施用释放期长的控释肥增收效果更好。【结论】机插侧深施用控释掺混肥能保证水稻整个生育期对氮素的需求,成熟期氮积累和干物质积累显著增加。机插侧深施用控释掺混肥实现肥料的深施,增加了水稻产量和氮效率。     

低温后追氮对寒地水稻产量及氮效率的影响

采用小区试验,水稻返青后冷水处理7 d,研究水稻前期低温后追氮对水稻生长、干物质与养分积累、产量及氮效率影响。结果表明,低温抑制水稻分蘖,水稻生育期延迟约3 d,降低水稻有效穗数、干物质积累、氮积累量及产量。低温后施氮促进分蘖恢复并对生育期影响较小,但过量施氮反而延长生育期约6 d。施氮促进水稻产量恢复,追施40 kg N·hm~(-2)即可使水稻产量恢复至常温水平,大穗型品种主要增加穗粒数与结实率,穗数型品种主要是穗数恢复。追施80 kg N·hm~(-2)产量达到常温水平,但PFP显著降低。低温后施氮2周对干物质积累影响较小,施氮后5周干物重恢复速度增加,至成熟期增加供氮处理干物重已恢复至正常水平。低温后施氮促进水稻氮代谢,增加氮积累量与硝酸还原酶活性。综上所述,低温后适量施氮可促进水稻生长及产量恢复,此试验条件下追施40 kg N·hm~(-2)即可,追施氮量过高导致生育期延期,降低氮效率。     

肥水优化管理对寒地水稻群体质量的影响

采用田间小区试验方法,在25和30穴.m-2的密度条件下,比较农民习惯肥水管理(FFP)和肥水优化管理(OPT)的群体质量指标。结果表明,FFP-25产量为8.95 t.hm-2,FFP-30通过增加密度使抽穗期粒重/叶面积提高11.4%(P<0.01),但是分蘖成穗率降低,因此增产不显著;与FFP-25相比,OPT-25通过肥水优化管理使分蘖成穗率提高4.8%,抽穗期粒重/叶面积提高14.8%(P<0.01),产量提高8.5%(P<0.05);OPT-30在优化施肥的基础上增加密度,与FFP-25相比,抽穗期叶面积指数提高10.8%,粒重/叶面积提高15.7%(P<0.01),产量提高15.5%(P<0.01)。试验结果表明,增加密度产量增加不显著,增加密度的同时降低总氮量,增加穗肥中氮素的比例,并采用以水带氮的追肥方式,能够改善水稻群体质量,提高了抽穗期粒叶比,显著提高水稻产量。