土壤改良剂对中稻-再生稻产量与氮肥利用的影响

为了探究土壤改良剂对水稻产量和氮肥利用的影响,为中稻-再生稻增产与肥料高效利用以及稻田次生障碍阻控提供理论支撑。以准两优608(2016年)和晶两优华占(2017年)为试验材料,设施用过氧化钙(CaO_2)、施用生物石灰(Bi-CaO)、施用硅肥(SiO_2)、常规施肥(NPK)和不施肥(NF)5个处理。分别测定了水稻产量和氮肥利用相关的指标。结果表明,施用土壤改良剂显著增加中稻-再生稻系统产量,与常规施肥(NPK)相比较头季产量增幅达7.37%～17.78%,再生季可增产493.3～982.2 kg/hm~2。施用土壤改良剂显著提高中稻-再生稻有效穗数与头季结实率和穗粒数,且显著增强其各生育期干物质积累。土壤改良剂显著提高中稻-再生稻植株氮素吸收与积累,且后期以施用过氧化钙(CaO_2)效果最佳。施用土壤改良剂显著促进中稻-再生稻系统氮肥高效利用,与NPK相比较施用改良剂处理氮肥偏生产力(NPFP)、肥料氮贡献率(NCT)、氮肥农学利用率(AE_N)和氮素回收率(RE_N)均显著增加,其中NPFP和AE_N分别增加了2.92～7.53 kg/kg,4.76～7.53 kg/kg,NCT和RE_N分别增加6.32～9.65,34.40～46.11百分点;施用土壤改良剂显著降低了中稻-再生稻系统土壤氮素依存率(SNDR)及氮肥生理利用率(PE_N)。研究结果表明,施用土壤改良剂可显著促进中稻-再生稻增产与氮肥高效利用,综合水稻产量与氮肥利用表现,施用过氧化钙(CaO_2)对中稻-再生稻促进作用最佳,其次是施用硅肥(SiO_2),均优于施用生物石灰(Bi-CaO)处理。     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析，为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个，统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明，全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05），MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20），（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地，旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09，RMSE=0.17，n=759），以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16，RMSE=1.24，n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低，呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系，可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

近35年红壤稻区土壤肥力时空演变特征—以进贤县为例

【目的】明确红壤稻区典型县域农业生产中土壤养分的变化特征以及当前土壤肥力水平,为红壤稻田土壤培肥改良提供依据。【方法】通过数据收集和野外采样分析得到江西省进贤县1982年、2008年和2017年3个时期稻田耕层土壤属性的数据,统一选取土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾作为土壤综合肥力评价指标,首先对3个时期各项肥力指标进行常规统计和差异性分析,采用主成分分析找出不同时期肥力差异的关键因子并确定权重,通过隶属度函数得到各项肥力指标的隶属度值,将各项肥力指标的权重和隶属度值加乘得到土壤综合肥力指数,最后结合土壤各项肥力指标和综合肥力指数的GIS空间分布图探究该区域稻田土壤肥力时空演变特征。【结果】1982—2017年进贤县稻田土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾均呈不同程度的上升趋势,土壤pH呈下降趋势。1982、2008和2017年3个时期进贤县土壤pH的平均值分别为5.9、5.1、4.8,年均下降0.03个单位;35年来土壤pH整体由西部向东南和西北下降速率逐渐减低,2017年99%的稻田土壤处于酸性水平（4.5—5.5）。35年间稻田土壤有机质含量的平均值由28.1 g·kg^-1上升至36.8 g·kg^-1,1982—2008年和2008—2017年土壤有机质年均增加速率分别为0.21和0.31 g·kg^-1,2017年土壤有机质含量在30—40 g·kg^-1之间的稻田占比达94%,1982—2017年土壤有机质整体由东北向西南上升速率逐渐降低。1982—2017年土壤有效磷含量的平均值由7.0 mg·kg^-1上升至32.1 mg·kg^-1,2017年进贤县以土壤有效磷含量在20—40 mg·kg^-1的稻田为主,占比75%。1982—2017年稻田土壤速效钾累积缓慢,1982—2008年和2008—2017年土壤速效钾年均增加速率分别0.58和0.53 mg·kg^-1,2017年进贤县稻田土壤速效钾含量平均值为73.2 mg·kg^-1。稻田土壤碱解氮在1982—2008年和2008—2017年两个阶段增长均呈先快后慢的趋势,前后两个阶段的年增长速率分别为1.24和0.29 mg·kg^-1,1982—2017年进贤县土壤碱解氮含量东南地区上升速率高,西北地区上升速率低。1982、2008和2017年进贤县稻田土壤综合肥力指数的平均值分别为0.43、0.50和0.55。3个时期稻田土壤肥力指标综合得分分别为：碱解氮有效磷>pH>速效钾>有机质（1982年）;pH>有效磷>速效钾>有机质>碱解氮（2008年）;速效钾>有效磷>pH>碱解氮>有机质（2017年）。【结论】经过35年的长期耕作,进贤县稻田土壤肥力得到改善。当前进贤县稻田土壤仍存在碱解氮过量、速效钾亏缺、土壤酸化严重等问题。土壤碱解氮、pH和速效钾分别为1982年、2008年和2017年3个时期造成进贤县稻田土壤肥力空间分布差异性的关键因素。     

长期施肥对红壤性水稻土不同土层活性有机质及碳库管理指数的影响

【目的】研究基于长期定位试验,探索长期不同施肥下红壤性水稻土不同土层活性有机质（labile organic matter (LOM)）和碳库管理指数（carbon pool management index,CPMI）变化特征,为红壤性水稻土碳库的合理管理提供依据。【方法】选取进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理：（1）不施肥（CK）;（2）单施化肥（NPK）;（3）在NPK的基础上早稻施绿肥,晚稻施猪粪和稻草冬季还田（NPKSM）;（4）在NPK的基础上早稻施绿肥,稻草冬季还田（NPKS）,测定并分析0—10、10—20、20—40及40—60 cm土层土壤高活性有机质（HLOM）、中活性有机质（MLOM）、低活性有机质（LLOM）、非活性有机质（NLOM）含量以及CPMI变化特征。【结果】不同处理土壤有机质（SOM）含量均随土层加深而降低,施肥处理相对CK均明显提高了不同土层的SOM;在0—20 cm土层,SOM含量表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK,且均以NPKSM处理最高,达到43.47 g·kg ^-1（10—20 cm）和45.09 g·kg ^-1（0—10 cm）;在20—60 cm土层,NPKSM和NPKS处理相较于CK显著提高了土壤有机质含量,但两者之间差异不显著。除NPK处理外,各处理土壤可溶性有机碳（DOC）含量随土层的加深显著降低。NPKSM和NPKS处理相较于NPK和CK,显著提高了耕层（0—20 cm）土壤DOC的含量,其中NPKSM处理最高,为35.93 mg·kg ^-1。施肥处理比CK处理提高了土壤HLOM、MLOM、LLOM含量,相同处理相同土层表现为LLOM>MLOM>HLOM,其中NPKSM和NPKS显著提高了各LOM组分含量,且随土层的加深无明显犁底层效应,这可能与活性有机质随水分下渗相关。其中,各施肥处理土壤HLOM、MLOM均随土层加深呈先升高后下降趋势,NPKSM和NPKS处理HLOM含量在20—40 cm土层中达到最高,分别为5.31和5.49 g·kg ^-1;各处理MLOM均在10—20 cm土层中达到最高,以NPKSM处理含量最高,为10.62 g·kg ^-1;而土壤LLOM含量随土层的加深而逐渐降低,在0—20 cm土层中以NPKSM处理含量最高,达到18.52 g·kg ^-1（0—10 cm）和15.93 g·kg ^-1（10—20 cm）。不同长期施肥处理提高了土壤各LOM组分的比例及碳库管理指数,在0—10 cm表层土中,NPKS和NPKSM处理相较于CK,总活性有机质比例分别提高了27.9%和29.48%,MLOM占比分别提高了7.21%和7.72%,HLOM占比分别提高了5.10%和4.96%。以不施肥处理为参照,各施肥处理碳库管理指数均大于100,且以NPKSM和NPKS处理提高效果最好,有助于提高红壤性水稻土肥力。相较于CK,单施化肥一定程度上提高了表层土壤有机质、活性有机质、可溶性有机碳及碳库管理指数。耕层（0—20 cm）土壤中3种活性有机质两两之间呈极显著正相关关系（P≤0.01）,且与总有机质、全氮、可溶性有机碳及水稻产量均呈现显著正相关（P≤0.05）。【结论】不同施肥处理土壤有机质和低活性有机质均随土层加深而降低。NPKSM处理提高土壤有机质及活性有机质含量的效果最佳,并能显著提高0—20 cm土层土壤高活性有机质和碳库管理指数,NPKS次之;而在20—60 cm土层中,NPKS处理对提高中活性有机质和碳库管理指数效果最明显。     

南方酸化红壤钾素淋溶对施石灰的响应

为探究石灰施用的长期和短期效应对酸化红壤钾素的影响，依托始于1990年的国家红壤肥力与肥料效益监测长期定位试验，选取化肥氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施+半量秸秆还田(NPKS)及其增加常量石灰（NPL、NPKL、NPKSL）6个处理。室内土柱淋溶试验设置0 L、0.5 L、1 L和1.5 L石灰施用量，监测田间和淋溶后0 ~ 50 cm土层速效钾和缓效钾含量、pH及淋溶液中钾离子（K⁺）含量的变化。结果表明：1）施用石灰4年后，与NPKS、NPK、NP相比，各处理均增加了相应土层的缓效钾含量；NPKSL和NPL处理分别增加了0 ~ 40 cm和0~10 cm速效钾含量，增幅分别为2.06 % ~ 36.39 %和27.26 %。2）石灰施用量相同，各处理土壤累积K⁺淋溶量由大到小依次为NPKS处理、NPK处理和NP处理。施用石灰减少了NPKS和NPK处理淋溶液中累积K⁺含量，降幅为18.10 % ~ 57.70 %，且K⁺淋溶率也下降。3）施石灰提高了表层土壤pH；土壤中钾素盈余情况下，石灰当季施用量每增加1 000 kg·hm^-2，K⁺淋溶损失率降低11.7%；施用石灰和施肥是显著影响平均淋溶K⁺量和K⁺累积淋溶量的主效应。可见，施用石灰的短期和长期效应均能提高表层土壤pH；减少速效钾在剖面的运移，增加剖面下层缓效钾的含量；土壤淋溶K⁺量、累积K⁺淋溶量和K⁺淋溶率均随土壤中速效钾含量的增加而增加，随施用石灰而降低。合理的石灰用量能够有效降低酸化红壤K⁺淋溶损失风险。     

双季稻最佳磷肥和钾肥用量与密度组合研究

【目的】为明确磷肥、钾肥用量和移栽密度对双季稻的施用效果,在田间试验条件下研究了不同磷肥用量、钾肥用量和移栽密度组合对江西双季稻产量、产量构成要素及磷肥和钾肥利用率的影响。【方法】本研究采用裂区试验设计研究了不同施磷量和移栽密度、不同施钾量和移栽密度对双季稻产量、磷肥和钾肥利用率的影响。磷肥用量和移栽密度试验中,设4个施磷水平(P2O5 0、60、90、120 kg/hm2,以P0、P60、P90和P120表示)和4种移栽密度(21×104、27×104、33×104、39×104 穴/hm2,以D21、D27、D33和D39表示)组合。钾肥用量和移栽密度试验中,设4个施钾水平(K2O 0、90、120、150 kg/hm2,以K0、K90、K120和K150表示),密度设置同磷肥试验。在水稻成熟期对产量以及产量构成要素进行测定,并分析其磷素和钾素的吸收量和利用率等指标。【结果】磷肥与密度试验中,同一施磷水平下,早稻产量和地上部磷素吸收量随着移栽密度的增加而增加,当施磷量超过60 kg/hm2时,产量和磷素吸收量不再随密度增加而显著增加,磷素吸收利用率(REP)、磷素农学效率(AEP)和磷素偏生产力(PFPP)逐步降低,以P60D39处理组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为5303.9 kg/hm2和24.4%,AEP为29.4 kg/kg; 晚稻则以施磷量在60 kg/hm2和33×104 穴/hm2密度组合的产量和磷素吸收利用率最高,分别为7246.9 kg/hm2和42.4%,AEP为36.2 kg/kg。钾肥与密度试验中,早稻的钾素吸收量随着施钾量的增加而增加,施钾量在120 kg/hm2和39×104 穴/hm2密度组合的处理产量和钾素吸收利用率(REK)最高,分别为6376.3 kg/hm2和67.2%,此时钾素农学效率(AEK)为15.6 kg/kg; 晚稻则以施钾量在90 kg/hm2和33×104 穴/hm2密度组合的处理产量和REK最佳,分别为7025.6 kg/hm2和74.0%,AEK为21.7 kg/kg。【结论】合理的磷肥、钾肥用量和移栽密度可以显著增加水稻单位面积有效穗数和养分累积量,进而增加水稻产量和肥料利用率,但过高的磷肥和钾肥施用会抑制产量的进一步增加。建议本研究区域的早稻采用施磷量在60 kg/hm2、施钾量120 kg/hm2和39×104穴/hm2的密度组合,而晚稻采用施磷量60 kg/hm2、施钾量90 kg/hm2和33×104 穴/hm2的密度组合。     

长期施肥对不同深度稻田土壤团聚体磷素分配的影响

长期磷肥投入显著增加了耕层土壤各团聚体组分中磷素累积,而作为评判磷素是否向地下水迁移的重要指标,深层土壤团聚体磷素分配对长期磷肥投入的响应仍缺乏系统评估。本研究依托始于1981年红壤稻田长期定位试验,选取不施磷肥（NK）、氮磷钾化肥（NPK）和氮磷钾化肥配施有机肥（NPKM）处理,在长期试验40年后（2020年）,分别采集0~20、20~40、40~60 cm深度的土壤样品,测定了全土和各团聚体组分的总磷和有效磷含量,并探讨了施肥-团聚体质量百分比-团聚体磷素之间的内在关系。结果表明,所有施肥处理均表现为>2 mm团聚体质量百分比随着土壤深度的增加而逐渐降低,与NK处理相比,磷肥施用显著提高了0~20 cm和20~40 cm全土和团聚体组分中有效磷含量,且NPKM处理的增幅最大。与NK处理相比,NPKM处理下0~20、20~40cm和40~60 cm各团聚体总磷含量分别提高了2.14~2.60、1.39~2.80倍和27.03%~180%,各团聚体有效磷含量增幅分别为12.95~18.29、7.57~12.31倍和70.67%~709%。同时,NPKM处理总磷和有效磷的增幅呈现出随着团聚体粒径的增大而逐渐增加的趋势。水稻吸磷量和磷素盈余量也表现为NPKM处理最高,NPK处理次之,NK处理最低。进一步分析发现,团聚体总磷和有效磷含量主要受磷素盈余量的影响,且团聚体中的有效磷含量还受总磷含量的直接调控。研究表明,40年长期有机无机肥配施显著影响红壤稻田表层和深层团聚体磷素分配,且>2 mm团聚体组分中有效磷含量的响应最为敏感,通过调控磷素盈余可以显著影响团聚体中磷分配。     

红壤旱地施用微孔肥对花生产量和养分吸收的影响

以一种富含钾硅钙的微孔肥为研究对象,于2012和2013年设置了不同用量微孔肥的田间试验,分析了不同微孔肥施用量对花生产量、秸秆和籽粒养分的影响,结果表明:微孔肥可以显著提高花生产量,且花生产量随微孔肥的用量增加而增加。与CK相比,ML(600 kg/hm2)、MM(900 kg/hm2)和MH(1200 kg/hm2)处理的花生产量比不施肥增加27.0%~79.25%,比K0处理(施化肥)增加8.9%~53.2%。连续2年的养分分析显示微孔肥可以显著提高花生籽粒和秸秆的养分含量,且微孔肥的用量越高,花生秸秆和籽粒中的氮、磷、钾、硅和钙的含量越高,在2012年,微孔肥处理的秸秆氮、磷、钾、钙和硅含量分别比CK增加51.8%~80.8%、39.6%~45.2%、174.7%~216.8%、34.5%~58.2%和16.3%~34.4%,比K0分别增加46.3%~74.3%、35.2%~40.6%、34.8%~55.4%、17.5%~38.1%和10.4%~27.6%。2013年的结果与2012年基本一致。在花生籽粒中,微孔肥处理的籽粒氮、磷、钾、钙和硅含量均显著高于CK处理,但与K0相比,除了籽粒的磷含量没有显著增加之外,其余养分均显著提高。结果表明:微孔肥是提高红壤旱地花生产量和植株养分吸收能力的重要途径,且用量越高,增产效果越好。     

基于头季关键生育期的NDVI值诊断再生稻的生长状况

明确再生稻头季光谱数据与再生季生长的相关性,是一种预测和诊断再生稻生长状况的便捷方法。研究采取主动式的Greenseeker光谱仪,测定了不同再生稻品种(组合)关键生育期的NDVI,结合再生稻的生理指标分析计算了头季抽穗前后的NDVI和再生季抽穗后的干物质、LAI和叶片氮含量(累积)的相关性。结果表明头季抽穗后的NDVI与再生季抽穗后的绿叶生物量、LAI、营养器官和绿叶的氮累积具有显著的指数正相关,且不受再生稻品种(组合)类型的影响。利用不同密度试验的数据对方程进行了较充分的验证和检测,表明模拟值与实测值之间符合度较高,估算精度为0.9765,估计的RMSE为1.464,平均相对误差为-0.1191,RRMSE为0.1814。     

养分专家系统在双季常规稻模式下的减氮效应

近年来,双季稻区的常规稻种植规模在不断扩大。同时,氮肥施用过多也是生产中的突出问题,因此,在双季常规稻种植模式下养分专家系统推荐施肥的减氮效应研究具有重要意义。试验于2019和2020年在江西省进贤县温圳镇进行,早晚稻均为常规稻品种,分别为江早361和湘晚籼12号,开展双季种植,在养分专家推荐施肥(NE)的基础上,设置不施氮肥处理(NE-100%N)、氮肥减量25%和50%(NE-25%N 和NE-50%N)、氮肥增量25%和50%(NE+25%N和NE+50%N)共6个处理,测定水稻产量、植株氮素养分吸收量、氮肥利用率等指标。结果显示,两年早、晚稻产量及氮肥产量反应均为养分专家系统推荐施氮量的NE处理最高,较NE-100%N和NE-50%N处理显著增产11.6%～59.3%,随施氮量的增加,至NE处理时产量达到最高,继续增加则水稻产量有降低趋势。进一步进行拟合方程表明,产量和施氮量之间呈极显著一元二次抛物线关系,两年NE处理早、晚稻施氮量较最大施氮量分别降低13.7%～18.2%和6.7%～12.5%,而产量均较最大施氮量对应产量略高。氮素养分吸收量随施氮量的增加,在NE处理时达到最高,早、晚稻两年平均氮素吸收量较其他处理分别显著提高9.5%～105.7%和7.0%～88.0%。而NE处理的早、晚稻平均氮肥吸收利用率较其余处理两年增幅分别为14.7%～147.0%和8.9%～155.0%,平均农学效率较NE-50%N、NE-25%N处理均无显著差异,较其余处理两年增幅为27.9%～108.2%。综上,养分专家系统推荐氮肥用量可使双季常规稻增产,提高水稻植株的氮素养分吸收量以及氮肥利用率,同时达到减氮增效的目标,有利于科学指导双季常规稻的氮肥施用。