水稻节水灌溉技术模式研究进展

为了应对水资源紧缺对水稻生产的威胁,自20世纪80年代以来,国内外水稻科技工作者对水稻节水灌溉技术或模式进行了大量的研究,但缺少系统地比较以及根据不同区域实际田间情况进行节水效果的评价梳理.本文采用文献数据分析的方法,综述了几种常见的水稻节水灌溉技术模式,比较了不同技术模式在节水和增产效果上的差异及其优、缺点.结果表明,"浅湿晒灌溉"的增产效果较好,但对田块的要求较高,并且难以确定灌溉定额;"间歇灌溉"的节水效果较好,但操作复杂,推广性差;"控制灌溉"能提高水稻的抗逆性,但没有统一的灌水指标;"适雨灌溉"节水效果较好,但增产效果一般;"滴灌"能提高水肥利用率,但可能会导致产量降低.综合来看,"滴灌"和"控制灌溉"适合在北方稻区推广,"蓄雨型灌溉"技术具有较大的节水和增产潜力,适合在南方稻区推广.     

连续秸秆还田对水稻土中钾素形态的影响

湖北省武穴市、荆州市和武汉市三个水旱轮作长期定位试验的基础上,研究了连续秸秆还田(三地秸秆还田时间分别为9、5和3年)对不同层次(0~20 cm和20~40 cm)土壤中各形态钾素(水溶性钾、特殊吸附钾、非特殊吸附钾、非交换性钾、矿物钾、全钾)的影响。结果表明:秸秆还田能显著增加0~20 cm土层中特殊吸附钾和非特殊吸附钾的含量,两者的增量分别为9.92%~138.35%和35.57%~143.79%,其中武穴试验点的增加效果相对最好。20~40 cm土层,各处理之间变化规律不明显。土壤全钾含量表现为武穴试验点最低(2.59~3.15 g kg~(-1)),与荆州和武汉试验点差异性较大(9.45~11.91 g kg~(-1))。武穴和荆州试验点供钾能力较低(速效钾含量100 mg kg~(-1)),武汉试验点供钾能力为中等(速效钾含量在100~150 mg kg~(-1))。矿物钾和全钾呈极显著正相关(武穴、荆州和武汉试验点的相关系数分别为0.994**、0.999**、1.000**),速效钾中各组分与速效钾的相关性在三个试验点存在差异,其中还田时间越长相关性越好。     

湖北省小麦施钾效果及钾利用效率研究

通过70组田间试验研究了湖北省主产区小麦施钾的增产、增收效应及钾利用效率。结果表明,增施适量钾肥具有显著的增产增收效果,小麦平均增产556～978 kg/hm2,增产率为9.5%～16.7%;施钾平均增加经济收益192～897元/hm2,产投比为1.2～4.7;钾的偏生产力和农学效率分别为71.0 kg/kg和7.4 kg/kg。应用直线加平台模型拟合小麦产量与钾用量的关系,求得湖北省小麦钾的最佳用量平均约为87 kg/hm2。     

冬油菜施氮的增产和养分吸收效应及氮肥利用率研究

 【目的】分析当前生产条件下长江流域冬油菜施氮增产效应及氮肥利用率,为冬油菜进一步增产和提高氮肥利用率提供依据。【方法】总结2004—2006年在长江流域10个省的73个油菜肥效田间试验数据,通过增产量、增产率、偏生产力、农学效率、生理利用率及表观利用率等指标分析长江流域冬油菜施氮增产效应及氮肥利用率。【结果】长江流域油菜施氮增产效果显著,当氮肥用量为180 kg?hm-2 时,平均增产油菜籽1 109 kg?hm-2,增产率为71.7%,地上部生物总量增加72.7%,但施氮对油菜收获指数无明显影响;施氮处理收获期地上部氮、磷和钾养分吸收量分别比不施氮处理增加90.0%、55.4%和59.8%,氮素收获指数随氮肥的施用而明显下降,磷及钾素收获指数则呈现上升趋势;氮肥偏生产力、农学效率、生理利用率及表观利用率分别为14.7 kg?kg-1、6.2 kg?kg-1、18.5 kg?kg-1和34.6%。【结论】在磷、钾及硼肥基础上施用氮肥,能明显提高油菜地上部生物量及氮、磷、钾养分吸收量,从而显著增加了油菜籽产量;油菜生产的氮肥利用率还不高,改进技术措施提高利用率的空间还很大。     

免耕及直播密度对油菜生长、养分吸收和产量的影响

[目的]研究免耕对油菜生长的影响,并初步了解导致免耕油菜产量降低的障碍因素,同时探讨晚播条件下免耕直播油菜的适宜直播密度.[方法]采用大田试验,比较免耕和翻耕条件下土壤紧实状况及杂草发生情况的差异,以及耕作方式对油菜生长,养分吸收和产量的影响,同时探讨免耕油菜在不同种植密度下的生长特点及其养分利用状况.[结果]免耕条件下土壤容重明显高于翻耕,整个生育期二者平均相差0.11 g·cm-3.与翻耕相比,免耕油菜田杂草生长量大,导致养分竞争加剧,杂草对氮、磷、钾的吸收量分别为翻耕处理的1.9、2.4和2.5倍.免耕条件下整个生育期油菜的干物质积累量及氮、磷、钾养分吸收量分别比翻耕处理降低了18.2%、17.1%、16.4%和20.2%.在种植密度为30万株/hm2时,与翻耕相比,免耕处理油菜籽减产10.7%.密度试验的结果表明,与低密度处理(30万株/hm2)相比,高密度处理(60万株/hm2)的杂草数量及干物质积累量分别降低了40.5%和56.4%,而整个生育期油菜干物质积累量及氮、磷、钾的养分吸收量则分别平均增加了55.3%、46.7%、53.6%和50.2%,油菜籽产量也提高了43.1%.[结论]油菜在免耕条件下会出现土壤紧实度大、根系生长和养分吸收受抑以及杂草过多竞争养分的现象,从而导致了产量降低.而在晚播条件下增加直播油菜的种植密度是提高油菜籽产量的有效途径,本研究中适宜的直播密度为60万株/hm2.     

水稻-油菜轮作模式下秸秆还田替代钾肥的效应

【目的】研究稻-油轮作条件下秸秆还田配施钾肥对水稻和冬油菜产量、 地上部钾素累积量、 钾肥利用率以及土壤钾素含量的影响,明确长期秸秆还田替代钾肥的效果,为秸秆还田下稻-油轮作中钾肥的合理施用提供科学依据。【方法】2011~2014年在湖北省粮油主产区-江汉平原选择土壤供钾能力较高的农田,布置水稻-冬油菜轮作定位试验。试验共设7个处理,分别为: 1)CK(-K); 2)+K; 3)+S; 4)S+1/4K; 5)S+1/2K; 6)S+3/4K和7)S+K。其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,K2O用量为90 kg/hm2。【结果】 1)与不施钾(-K)相比,施用钾肥和秸秆还田均不同程度地增加了水稻和冬油菜年均产量和钾素吸收量,尤以秸秆还田配施钾肥处理(S+K)的水稻和冬油菜产量和地上部钾素吸收量最高,与对照(-K)相比增产率分别为12.8%和19.1%; 地上部钾素(K2O)累积吸收量增幅分别达到35.7%和79.3%。2)在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田对水稻和冬油菜的钾肥吸收利用率没有显著影响,但均使两种作物的钾素吸收利用率显著降低。与秸秆不还田相比,秸秆还田后水稻季的钾肥与钾素农学利用率明显降低,而冬油菜季则分别显著提高与持平; 秸秆还田后,水稻季的钾素农学利用率显著降低,而冬油菜季则持平。3)通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、 地上部吸钾量增幅的相关分析得出秸秆还田后当前的推荐钾肥用量偏高。根据肥效模型并结合实际产量和农田钾素养分平衡拟合得出,水稻和冬油菜的年均适宜钾肥用量分别为52.0和61.9 kg/hm2,比推荐用量可分别减少42.2%和31.2%。【结论】在土壤钾素含量较高的情况下,稻-油轮作区开展连续秸秆还田不仅能够降低钾肥投入量,获得较高的粮油经济产量,还可以提高土壤有效钾含量并维持农田系统养分平衡以及秸秆钾素资源的良性循环。     

多元长效油菜专用肥的适宜用量研究

采用两点大田试验研究多元长效油菜专用肥的施用对油菜生长、产量、养分吸收和肥料利用率的影响。结果表明，多元长效油菜专用肥的施用可明显促进油菜的生长发育，与不施肥处理相比，株高、茎粗、分枝数、SPAD值和单株干物质量均有显著提高，最大增幅分别为30.1%、72.7%、162.2%、31.0%和130.1%。菜籽产量与专用肥施用量呈线性加平台关系，合理施用专用肥显著增加菜籽产量。施肥影响菜籽产量的构成因素主要为分枝数和角果数。多元长效油菜专用肥的施用显著提高油菜干物质量和氮、磷、钾养分吸收量，但随着施用量的增加，肥料利用率有逐渐降低的趋势。当施用量为1 125kg/hm2，两试验点N、P2O5和K2O的平均利用率分别为37.0%、33.5%和75.6%。菜籽的目标产量为2 700~3 000kg/hm2时，多元长效油菜专用肥的适宜用量为1 200~1 275kg/hm2。     

湖南省油菜施肥状况调查

采用农户抽样调查的方法,分析研究了湖南省油菜施肥状况及存在的问题.结果表明,油菜种植中有机肥的施用比例为87.7％,施用最普遍的是人粪尿和猪粪尿.化肥品种中,尿素和复合肥的施用比例分别为53.5％和51.8％,而单质磷、钾肥及硼肥的施用比例较低.全省油菜氮、磷、钾肥平均总投入量分别为132 kg/hm2、47 kg/h...     

连续秸秆还田和免耕对土壤团聚体及有机碳的影响

选取湖北省武穴市8年田间定位试验中的传统耕作(CT)、秸秆还田配合传统耕作(CTS)、免耕(NT)和秸秆还田配合免耕(NTS)4种处理,研究连续秸秆还田和免耕措施对表层(0—20cm)和亚表层(20—40cm)土壤团聚体稳定性及有机碳(SOC)的影响。结果表明:CTS、NT和NTS均显著增加了表层5mm水稳性团聚体的含量和团聚体平均重量直径(MWD),秸秆还田显著增加了亚表层土壤水稳性团聚体的MWD。与CT比较,CTS、NT、NTS处理的SOC含量分别增加20.83%,21.98%,32.76%。CTS和NTS处理显著提高了表层5,5~2,0.25mm团聚体中SOC含量,NT则显著提高了5,5~2mm团聚体中SOC含量;CTS显著增加了亚表层0.25 mm团聚体中SOC的含量。秸秆还田增加了表层土壤的碳(C)、氢(H)、氮(N)和氧(O)的含量,免耕降低了H的含量,增加了其他3种元素的含量,但是免耕处理增加了亚表层土壤中H的含量。NT和NTS处理较CT和CTS处理降低了土壤的H/C值,表明土壤的脂肪族成分在不断增加。秸秆还田主要增加了土壤中醇、酚类,芳香类,脂肪族化合物和碳水化合物的含量,而免耕主要增加脂肪族化合物的含量。这些有机组分的增加有助于团聚体稳定性的增强。     

稻田优化施肥效果与氮、磷环境效益评价

【目的】针对稻田氮磷钾肥施用不合理引起环境问题较为严重的现象,从粮食高产高效和环境效益的角度分析稻田化肥的合理施用与管理策略。【方法】选用测土配方施肥项目2005—2010年在湖南省间布置的735个早、中、晚稻肥料田间试验,选取不施肥(CK)、农民习惯施肥(FP)和优化施肥(OPT)3个处理,对比分析了早、中、晚稻OPT较FP处理的增产效果与氮、磷、钾肥偏生产力的优势;通过筛选OPT处理产量或/和氮肥偏生产力前25%的试验点,建立高产、高效和高产高效3种方案,结合氮肥用量与氮素损失(N2O的排放、N的径流与淋失、NH3挥发)之间的经验模型,评估稻田节氮减排潜力;通过计算早、中、晚稻磷素表观平衡,分析稻田磷素残留状况;并引入湖南省早、中、晚稻种植面积,估算区域稻田氮、磷的环境效益。【结果】多年多点田间试验研究表明,与CK处理相比,FP和OPT处理分别可增产41.9%和52.0%(早、中、晚稻的平均值);与FP处理相比,OPT处理早、中、晚稻可增产7.0%—8.3%,氮、磷肥偏生产力分别提高16.8%—19.6%和5.5%—37.3%,而OPT处理钾肥用量的提高对钾肥偏生产力的负效应较小(早、中、晚稻平均降幅为6.4%)。节氮减排评估结果表明,高产组产量高而氮肥用量相对较高,高效组氮肥偏生产力高而产量相对较低,用高产高效组表征产量和氮肥偏生产力的潜力更可靠;高产高效组早、中、晚稻每年可节省氮肥用量共81 kg·hm~(-2)(其中晚稻最多,为32 kg N·hm~(-2)),减少氮素损失15.5 kg N·hm~(-2),温室气体N2O减排约20%。湖南省稻田节氮总潜力为12.5×10~4 t,减少氮素损失2.35×10~4 t,主要对象为早稻和晚稻。优化施肥可提水稻的磷素总吸收量,早、中、晚稻从FP处理的59—66 kg P2O5·hm~(-2)增加到OPT处理的63—71 kg P2O5·hm~(-2)。磷肥用量与水稻磷素吸收量之间的关系显示,两者并不能达到显著的正向相关关系,说明当磷肥投入总量满足作物需求后,多余的磷素对当季作物磷素吸收无效,从而残留在土壤中;早、中、晚稻分别有46%、44%和15%的样本出现磷残留现象,通过筛选并分析磷残留样本得出,早、中、晚稻OPT处理磷残留比例明显低于FP处理,且磷残留量分别可降低到1.36—5.30 kg P2O5·hm~(-2),较FP处理下降了33.7%—48.5%;从全省范围来看,磷残留总量可减少18.14×10~3、3.59×10~3和5.30×10~3 t;另一方面,农民习惯施肥中,仍有不施磷肥的现象,这对土壤养分的耗竭影响较大,应重视平衡施肥。【结论】稻田优化施肥是产量和环境安全的重要保障,氮肥减量施用可提高氮肥利用率,减少氮素损失和温室气体的排放,控制磷肥总量可有效地避免土壤磷素残留带来的污染风险。