长江中游不同玉稻种植模式产量及资源利用效率的比较研究

发展长江中游玉米生产是解决本区域玉米产需矛盾的根本途径。近年来随着长江中游玉米的快速发展,该地区出现了春玉米–晚稻、双季玉米和早稻–秋玉米等新型的一年两熟制种植模式,为探明其适应性和实用性,2013—2014年在湖北省武穴市设置了传统种植的双季稻(对照)、春玉米–晚稻、双季玉米和早稻–秋玉米共4种两熟制种植模式,分析比较其周年产量及光、温、水资源利用效率和经济效益。结果表明,春玉米–晚稻和双季玉米周年产量显著高于早稻–秋玉米和双季稻。与双季稻相比,春玉米–晚稻周年产量、光能生产效率、光能利用率、积温生产效率、水分利用率及经济效益分别提高18.3%、14.1%、23.4%、16.4%、37.2%和44.3%,双季玉米分别提高了13.5%、8.1%、26.1%、11.4%、88.8%和37.8%。春玉米其产量、积温生产效率、水分利用率及经济效益两年平均比早稻分别高出30.6%、29.5%、57.2%和96.1%,而秋玉米和晚稻之间产量无显著差异。不同玉稻模式周年产量差异主要源于第一季春玉米和早稻产量的差异。可见,春玉米–晚稻和双季玉米是适宜在长江中游推广的两熟制种植模式。     

秸秆还田配施钾肥对水稻产量与钾素吸收的影响

为了研究秸秆还田配施钾肥对水稻产量及吸钾规律的影响,在长江三角洲地区稻麦轮作系统中开展秸秆还田供钾试验,设置对照、秸秆还田和秸秆还田配施钾肥3个处理.研究发现,秸秆供钾比对照增产9.27％,秸秆还田配施钾肥没有继续增产,但钾素利用效率比秸秆供钾提高了20％.秸秆还田配施钾肥提前并缩短了水稻钾素吸收的快速积累期.由此可见,秸秆还田配施钾肥是农田系统的高效施钾策略.     

覆膜对长江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影响

【目的】研究并明确长江中游覆膜对不同施氮梯度春玉米产量、 氮素积累与利用效率及土壤速效氮素时空动态的影响规律,为长江中游发展覆膜春玉米及氮素养分管理提供理论依据。【方法】采用大田试验,进行两因素裂区试验,主因素为覆膜(F)和不覆膜(NF),副因素为施氮量(5个施氮水平: 0、 135、 202.5、 270、 337.5 kg/hm2,分别用N0、 N135、 N202.5、 N270、 N337.5表示)。于拔节期、 吐丝期及成熟期测定春玉米氮素积累量(TNAA)及利用效率[氮肥农学利用效率(ANUE)和氮素回收率(NRE)],同时取0—20、 20—40和40—60 cm土层土样测定硝态氮和铵态氮含量,成熟期测定产量及其构成因素。【结果】覆膜使春玉米增产23.0%~45.9%,达极显著水平,增产的主要原因是增加穗粒数(7.6%~37.0%, P0.05)和提高百粒重(0.5~2.1 g, P0.05); 增施氮肥主要通过增加穗粒数(60.2%~125.0%, P0.01)来实现产量的提高(102.2%~168.6%, P0.01),而对穗数和百粒重无显著影响; 二因素互作对春玉米产量、 穗数、 穗粒数及百粒重的影响均达极显著水平。分析春玉米对氮素的积累利用可以看出,长江中游春玉米TNAA随生育时期而显著增加,覆膜和增施氮肥显著提高各生育时期TNAA,但二因素互作仅对吐丝期TNAA影响显著。覆膜显著提高春玉米ANUE(45.32%~164.23%),但对NRE无显著影响; 增施氮肥显著降低ANUE(26.21%~43.71%)和NRE(26.75%~47.20%); 二因素互作对春玉米ANUE和NRE影响程度亦未达到显著水平。覆膜增加土壤温度,加快了肥料的养分释放进程,同时覆膜改变春玉米生育进程,减少同期降雨量,提高中低施氮水平(N 135~270 kg/hm2)耕层(0—20 cm)土壤速效氮素的含量; 覆膜显著提高N202.5和N270处理下20—40 cm土层土壤速效氮含量; 覆膜仅对深层土壤(40—60 cm)拔节期速效氮含量的影响达显著水平。【结论】覆膜和施氮二者相互作用有利于提高穗粒数和吐丝期植株氮素积累量,进而促进籽粒灌浆过程,提高百粒重。在本研究条件下,长江中游春玉米适宜的施氮量应控制在202.5~270 kg/hm2,覆膜降低土壤氮素损失,促进玉米对氮素的吸收,实现稳产和肥料的高效协同提高。     

不同碳氮比杨梅枝条堆肥的养分含量和细菌群落变化

为了研究不同碳氮比对杨梅枝条堆肥发酵过程中养分、腐殖质组分及细菌群落结构的影响,设置碳氮比分别为30∶1、60∶1,90∶1进行杨梅枝条堆肥发酵试验,测定各处理养分和腐殖质组分,对细菌群落采用细菌16S rRNA Illumina Miseq高通量测序,比较细菌相对丰度,分析细菌群落Alpha和Beta多样性,及堆肥养分因子与细菌群落相关性。结果表明,杨梅枝条堆料处理的全氮、全磷、全钾含量随碳氮比增加而减少,有机质和胡敏素含量随碳氮比增加而增加;全氮、全钾、胡敏酸和富里酸含量随发酵时间延长显著增加,有机质和胡敏素含量则显著减少(p<0.05);碳氮比与有机质、全氮和胡敏素呈极显著相关。3个处理的厚壁菌门和放线菌门细菌的相对丰度随碳氮比增加而增加,变形菌门和拟杆菌门细菌的相对丰度随碳氮比增加而减少;在高温阶段厚壁菌门和放线菌门细菌的相对丰度明显高于其他阶段。不同碳氮比处理的细菌群落丰富度和多样性存在明显差异。碳氮比对枝条堆体细菌群落结构起决定性作用,全氮、有机质和温度也对枝条堆体细菌群落结构有一定的影响。堆体细菌群落结构与碳氮比、全氮和有机质之间存在显著相关性。说明碳氮比对杨梅枝条...     

不同碳氮比对杨梅枝条堆肥养分含量和细菌群落变化的影响

为了研究不同碳氮比（C/N）对杨梅枝条发酵堆肥过程中养分和腐殖质组分的影响,探究C/N对堆肥发酵过程中细菌群落结构变化的影响。本研究设置三个C/N梯度分别为30:1,60:1,90:1进行杨梅枝条堆肥发酵实验。结果表明：全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）的含量随C/N增加而减少,有机质（OM）和胡敏素（HM）的含量随C/N增加而增加。TN、TK、胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的含量随发酵时间而明显增加,OM和HM的含量随发酵时间而明显减少（p<0.05）;C/N与OM和TN呈极显著相关（p<0.01）。对堆体细菌群落进行16SrRNA测序分析研究发现,厚壁菌门和放线菌门的相对丰度随C/N增加而增加,变形菌门和拟杆菌门的相对丰度随C/N增加而减少;在高温阶段厚壁菌门和放线菌门的相对丰度明显高于其他阶段。通过Alpha多样性的Chaol、Faith’s PD、Pielou’s evenness、Shannon和Simpson等指标分析发现,不同C/N处理的细菌群落丰富度和多样性存在明显的差异。非度量多维度和典型对应分析表明,C/N对枝条发酵堆体细菌群落结构起着决定性的作用;TN、OM和温度也对枝条发酵堆体细菌群落结构有一定的影响。Mantel测试进一步表明,堆体细菌群落结构与C/N（r=0.321,p=0.001）、TN（r=0.265,p=0.003）和OM（r=0.278,p=0.002）之间存在显著的相关性。这些结果表明C/N对杨梅枝条堆肥养分含量和堆体细菌群落分布变化的起着关键性的作用。     

稻麦轮作下长期秸秆还田和钾肥施用后效对水稻产量和土壤肥力的影响

为研究秸秆还田后效对土壤肥力和作物产量的影响,在稻麦轮作下开展了长期钾肥施用和秸秆还田的田间试验,设置了秸秆不还田和不施用钾肥(CK)、秸秆还田(SR),只施用钾肥(K),秸秆还田和配施适量的钾肥(SR+K).结果表明:与CK相比,经过秸秆还田(SR+K、SR)和施用K的处理水稻产量分别提高了17.83％、9.39％和7.96％;秸秆还田处理和钾肥处理的产量无显著差异;SR+K处理的水稻秸秆氮磷钾含量分别显著增加了78.9％、38.5％、152.8％,养分吸收量分别增加41.4％、49.2％和159.2％,氮肥偏生产力提高了17.87％;秸秆还田(SR+K、SR)的土壤,有机质、全氮、速效钾含量均显著增加,K处理的土壤养分没有显著变化.可知,对于粉沙壤水稻土,长期秸秆还田配施适量钾肥,可以维持土壤肥力,提高作物产量和提高氮肥的利用效率.     

前季施肥对玉-稻轮作养分吸收及土壤养分表观平衡的影响

玉米-晚稻水旱轮作是近年长江中游发展的新型种植模式,研究前季玉米施肥后养分周年动态及对后季晚稻的影响,对该模式周年合理施肥具有借鉴意义。本研究以玉米免耕复种晚稻为对象,设置了3个施肥处理,包括两季作物均不施肥(MR0)、玉米施肥晚稻不施肥(MR1)、两季作物均常规施肥(MR2)。与MR0处理相比,玉米收获时MR1、MR2土壤速效氮显著降低,速效磷含量显著升高,而速效钾含量没有显著变化。从周年土壤养分表观平衡看,三处理氮、钾均表现为显著亏损;而土壤磷素表现为MR2处理表观盈余,MR1处理表观平衡,MR0处理则明显亏缺。由于土壤氮、钾供应的限制,使得MR1晚稻干物质积累及产量与MR0差异不显著,且显著低于MR2处理。可见,玉-稻轮作下氮、钾肥要在作物当季施用,磷肥可考虑在玉米季多施,晚稻季则减少或不施用磷肥。     

施氮量与地膜覆盖对长江中游春玉米产量性能及氮肥利用效率的影响

以宜单629为试验材料,于2012-2013年在湖北武穴通过大田试验,研究施氮量和地膜覆盖对长江中游春玉米产量及其性能参数的调节效应以及氮肥利用效率的影响。结果表明,增施氮肥促进春玉米生长发育,抽雄期和吐丝期提前8~12 d,延长籽粒灌浆期2~6 d,全生育期减少2~7 d;地膜覆盖促进种子萌发和玉米植株发育,种子出苗提前7~8 d,抽雄期和吐丝期提前6~11 d,生理成熟期提前3~6 d。增施氮肥和地膜覆盖优化长江中游春玉米产量性能参数,增施氮肥使平均叶面积指数(MLAI)提高81.18%~112.38%,平均净同化率(MNAR)提高19.20%~25.82%,穗粒数(GN)和千粒重(GW)增加72.61%~95.30%和13.09%~21.26%;同等施氮条件下,地膜覆盖提高MLAI (11.12%~17.12%)、MNAR (0.80%~10.66%)、HI (0.44%~6.50%)、GN (7.02%~16.07%)和GW (5.64%~7.93%);由于产量性能参数间的超补偿作用,增施氮肥和地膜覆盖使春玉米籽粒产量提高6.80%~24.66%和7.16%~22.19%。施氮量增加显著降低春玉米氮肥利用效率,氮肥偏生产力(PFPN)和氮肥农学利用效率(ANUE)分别降低31.34%~51.20%和30.39%~42.12%;地膜覆盖促进春玉米的氮素吸收能力,显著提高春玉米氮肥利用效率,PFPN和ANUE分别提高18.30%~31.67%和25.83%~56.80%。统筹考虑长江中游春玉米产量性能优化补偿增产机制和氮肥利用效率特征,可选用优化施氮量202.5 ~270.0 kg hm^-2和覆膜增温降渍,其产量可达8995~9220 kg hm^-2。     

气象因素对玉米果穗建成影响

通过大田不同播期试验,研究播期气象因素差异对不同品种玉米果穗建成的影响。结果表明,双穗率对穗数具有显著的间接负效应,空秆率对穗数具有显著的直接负效应,果穗分蘖率是影响空秆率的重要因素。播期对果穗建成因素的影响均达显著或极显著水平,品种间穗数无差异,但双穗率和空秆率差异显著。出苗至拔节期日温差越高和适当降雨,双穗率和空秆率越低,穗数越多;出苗至拔节期和拔节至大喇叭口期内高温危害,以及拔节至吐丝期夜温升高、日温差变小和渍涝胁迫,均显著提高双穗率和空秆率;吐丝后14 d内高温天数导致花丝受精率降低或者受精花丝子粒败育,降低穗数。通过调整播期调控玉米果穗建成期气象因素是构建高产多穗群体的技术手段之一。