基于高光谱的冬油菜植株氮素积累量监测模型

为无损和定量研究高光谱技术在冬油菜植株氮素积累量(PNA,plant nitrogen accumulation)时空变化监测的适宜性及准确性,该文以两年田间氮肥水平试验为基础,采用单变量线性和非线性回归方法,建立基于特征光谱参数的冬油菜P NA高光谱估算模型。结果表明,采用比值光谱的方法可显著提高冬油菜冠层光谱反射率与PNA间的相关性,其最佳的波段组合为1 259 nm与492 nm处光谱反射率比值(R1259/R492),决定系数R2为0.85。高光谱参数间,以比值植被指数(RVI-5)、归一化光谱指数(NDSI)、线性内插法红边位置(REIP)、三角植被指数(TVI)、742 nm处一阶微分光谱值(FD742)和红边面积(SDR)等光谱参数与PNA相关性较好(平均R2和标准误SE分别为0.69和42.70),且以FD742表现最优(R2=0.79,SE=35.66)。精度分析结果显示,以光谱参数R1259/R492和FD742为自变量的指数方程模型作为高光谱监测油菜PNA的最佳模型,各生育期Noise Equivalent(NE)均较低且表现稳定,同时模型估测精度较高,R2分别为0.98和0.98,相对均方根误差RRMSE分别为0.73和0.72,相对误差MRE分别为14.42%和10.31%。该方法为快捷和精确评估冬油菜PNA提供了新的研究思路。     

不同烤烟种植模式对贵州土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响

贵州是我国第二大烤烟种植省份,为获得更高的经济效益,烟区常采用连作的种植模式。本研究采取大田试验,通过设置4个处理:烤烟连作(T)、白菜-烤烟轮作(C-T)、豌豆-烤烟轮作(P-T)、绿肥-烤烟轮作(GM-T),分析不同烤烟种植模式对贵州土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响。结果表明,烤烟轮作使土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、全氮(TN)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和微生物量磷(MBP)分别提高了0.77%~12.44%、10.78%~38.51%、11.76%~17.65%、10.65%~20.67%、36.58%~160.36%和14.66%~36.21%;土壤中铵态氮(AN)、硝态氮(NN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量分别降低了1.01%~71.67%、19.29%~24.32%、23.09%~52.21%和6.18%~10.09%。与T处理相比,烤烟轮作提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性,提升幅度为12.38%~42.96%和4.00%~22.67%,以GM-T处理效果最佳。同时,烤烟轮作提高了细菌OTU数量,并改变了细菌群落的相对丰度,但未对细菌群落组成产生影响。此外,轮作还增加了土壤中有益细菌类群数量,尤其是杆菌类细菌。冗余分析(RDA)结果显示,MBP是驱动群落变异的主要因子,且与黄杆菌属和褚氏杆菌属呈正相关关系。综上所述,通过烤烟轮作可以均衡土壤养分、改善土壤微环境,以GM-T处理效果最佳。本研究结果可为贵州省烤烟的种植提供理论参考,为解决烤烟连作问题提供技术支撑。     

黄壤旱地豆科绿肥养分释放特征

在贵阳市黄壤旱地内采用尼龙网袋法,研究不同含水量的绿肥在直接还田和添加生物炭后翻压还田情况下的养分释放特征,以期为黄壤旱地绿肥科学还田及化肥合理减施提供理论依据。结果表明：不同处理的腐解速率趋势相同,均呈现先快速腐解、再缓慢腐解、并逐渐趋于平稳的趋势,总腐解速率表现为风干绿肥+生物炭 > 新鲜绿肥+生物炭 > 风干绿肥 > 新鲜绿肥。经过180 d的腐解,新鲜绿肥、风干绿肥、新鲜绿肥+生物炭、风干绿肥+生物炭腐解速率分别为74.77%、83.13%、92.69%和95.83%,添加生物炭处理绿肥腐解速率高于未添加生物炭处理,风干绿肥腐解速率高于绿肥腐解速率。与腐解速率相似,不同处理的氮和磷的累积减少率均先快速腐解,再缓慢腐解,最终腐解平稳,到达平衡,经过180 d的腐解,新鲜绿肥、风干绿肥、新鲜绿肥+生物炭、风干绿肥+生物炭的氮素释放率分别为73.55%、83.80%、92.00%和95.00%,磷素释放率分别为76.40%、87.13%、93.31%和96.27%;钾素腐解率高于氮素和磷素,不同处理的绿肥在腐解30 d后释放率均在80%以上。综上,不同含水量的绿肥腐解速率不同,风干绿肥的腐解速率高于新鲜绿肥,同时添加生物炭能提高风干和新鲜绿肥的腐解速率。绿肥还田后,可适当减少氮和钾的施用量,还田初期可不调整氮磷肥的施用量,钾肥可适当延后施用。     

生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的生物效应及氮肥利用率的影响

为探究生物质炭对贵州黄壤朝天椒减氮的施用效果,采用大田试验,研究了生物质炭与氮肥减量配施(CF_(100)B_0(化肥氮100%)、CF_(90)B_(10)(化肥氮90%+生物质炭氮10%)、CF_(85)B_(15)(化肥氮85%+生物质炭氮15%)、CF_(80)B_(20)(化肥氮80%+生物质炭氮20%))对贵州黄壤朝天椒产量、品质、养分积累和氮肥利用率的影响。结果表明:与常规施肥(CF_(100)B_0)处理相比,CF_(90)B_(10)处理可提高朝天椒产量,其中鲜椒增产7.3%、干椒增产2.5%,但是增产效果并不显著,而CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的产量略有降低;生物质炭与氮肥减量配施处理可显著影响朝天椒果实中的硝酸盐和Vc含量,其中,CF_(90)B_(10)、CF_(85)B_(15)和CF_(80)B_(20)处理的硝酸盐含量降低了4.8%～8.9%,而CF_(90)B_(10)处理的Vc含量则较CF_(100)B_0处理提高了9.6%,但还原糖和游离氨基酸含量在各处理间无差异;此外,与CF_(100)B_0处理相比,生物质炭与氮肥减量配施可使氮肥偏生产力(PFP_N)提高2.08～2.62 kg·kg~(-1),以CF_(90)B_(10)处理最高,而氮肥农学效率(AE_N)和氮肥表观利用率(RE_N)则随着生物质炭替代化学氮肥比例的增加呈降低趋势,以CF_(90)B_(10)处理的AE_N和RE_N最高,分别为7.70 kg·kg~(-1)和40.3%。综上,生物质炭与氮肥减量配施可有效保证贵州朝天椒稳产增效,因此,短期条件下推荐生物质炭替代化学氮肥10%作为贵州黄壤朝天椒氮肥减施替代的最适比例。     

不同用量专用生物炭基肥对贵州朝天椒提质增效的影响

为探究生物炭基肥对贵州黄壤朝天椒的施用效果,采用大田试验,以自制生物炭基肥为供试材料,研究不同生物炭基肥施用量[1 758(BCF1)、2 167.5(BCF2)、2 550(BCF3)、2 932.5(BCF4)和3 315 kg·hm^-2(BCF5)]对贵州朝天椒产量、品质、养分积累、肥料利用率和经济效益的影响。结果表明,与习惯施肥(FP)处理相比,施用生物炭基肥可以显著提高朝天椒产量,其中鲜椒增产12.0%~32.8%、干椒增产12.6%~31.6%,且以BCF2处理效果最佳;施用生物炭基肥对朝天椒的硝酸盐和Vc含量影响显著,其中硝酸盐含量降低了3.9%~14.4%、Vc含量提高了1.0%~19.3%,但对还原糖和游离氨基酸含量无影响;与FP处理相比,施用生物炭基肥使氮、磷、钾肥的农学效率分别提高了4.97~13.93、8.49~26.41 kg·kg^-1,BCF1、BCF2 和 BCF3 处理的钾肥农学效率提高了3.12~8.32 kg·kg^-1,以BCF1处理为最高,氮、磷、钾肥的表观利用率分别提高了24.11~43.90、2.63~7.76、7.50~44.60个百分点,其中BCF2处理的氮肥表观利用率和钾肥表观利用率最高,分别为55.0%和74.1%,BCF1和BCF2处理的磷肥表观利用率最高,均为10.3%;与FP处理相比,施用生物炭基肥后的朝天椒纯收入提高了19.4%~74.8%,以BCF2效果最佳。综上,本试验条件下生物炭基肥施用量为2 167.5 kg·hm^-2时朝天椒生物效应和经济效益最好,可作为贵州朝天椒种植的最佳施用量。本研究结果为生物炭基肥在贵州黄壤朝天椒高产栽培技术中的应用提供了理论依据。     

生物炭与脲酶抑制剂及保水剂配施对贵州辣椒的影响

为探究生物炭与不同土壤添加剂配施在贵州黄壤辣椒上的施用效果,采用大田试验,选用酒糟生物炭、脲酶抑制剂和保水剂作为供试材料,研究增施生物炭(FB)、生物炭与脲酶抑制剂(FBU)或保水剂(FBW)两两配施、生物炭与脲酶抑制剂和保水剂(FBUW)三者同时施用对辣椒产量、品质、养分吸收累积、肥料利用率和经济效益的影响。结果表明,与常规施肥(F)相比,增施土壤添加剂可显著增加辣椒鲜产,增加幅度17.91%~28.74%,产值增加20 351~29 700元·hm^-2,增幅为167.14%~243.93%,其中以三者同时施用(FBUW)效果最佳,达到20 938 kg·hm^-2;生物炭与脲酶抑制剂或(和)保水剂配施可降低辣椒果实中硝酸盐含量6.32%~34.00%,以FBUW降幅最大,且三者同时施用还可显著提高果实中的游离氨基酸含量;与F相比,增施土壤添加剂使氮、磷、钾肥的表观利用率分别提高了4.13~10.80个百分点、-0.98~8.72个百分点和6.36~27.56个百分点,而氮、磷、钾肥的农学效率则分别提高了8.09~12.98、16.18~25.97和8.99~14.42 kg·kg^-1,均以FBUW最佳;与F相比,增施土壤添加剂后的辣椒纯收入提高了0.83%~23.21%,以FBUW效果最佳。综上,在常规施肥基础上,生物炭、脲酶抑制剂和保水剂三者同时配施产生的协同效应优于单独施用或两两配施。本研究结果为土壤添加剂在贵州黄壤辣椒高产栽培技术中的应用提供了理论依据。     

保水剂用量对贵州旱作覆膜马铃薯生长及土壤肥力的影响

【目的】为探明保水剂(SAP)对贵州高海拔地区马铃薯生长的影响,为贵州马铃薯高产栽培、水肥高效施用技术提供参考。【方法】以马铃薯威芋5号为材料,通过田间试验研究5个保水剂用量(0、37.5、52.5、67.5和82.5 kg/hm~2)对贵州覆膜栽培马铃薯产量、结薯性状、养分与品质以及土壤肥力的影响。【结果】施用保水剂马铃薯出苗率最高可达93.37%,且较对照(不施用保水剂)相比,产量提高7.96%～13.37%,单株结薯数提高6.81%～45.45%,单株产量提高34.92%～83.31%;显著提高马铃薯淀粉含量2.49～5.35百分点,但对马铃薯块茎中氮、磷、钾、水分和还原糖含量无明显影响。从土壤养分变化看,与对照相比,施用保水剂能使土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、速效钾含量分别增加4.61%～27.01%、0%～19.01%、7.83%～15.65%、5.73%～22.49%和5.08%～25.42%。【结论】在贵州高海地区覆膜栽培马铃薯,推荐施用保水剂52.5～82.5 kg/hm~2,有利于高产及提高土壤肥力。     

氮钾运筹对高寒地区马铃薯产量、养分吸收及利用的影响

利用田间试验探讨氮钾配施对高寒马铃薯产量、养分吸收动态及利用的影响,为贵州高寒马铃薯高产的科学推荐施肥提供理论基础。2018年在贵州省毕节市开展田间试验,控制磷肥的施用量一致,设置不同的氮钾运筹,研究不同氮钾运筹下马铃薯的产量、经济效益、养分吸收动态及利用。不同养分处理马铃薯产量不同,T8处理(N3P2K_2,N∶P2O5∶K_2O=270∶150∶240 kg/hm~2)马铃薯产量、产值和经济效益分别为30 145 kg/hm~2、33 159.5元/hm~2和29 823.5元/hm~2,高于其他处理1 294～12 967 kg/hm~2、1 423.3～14 263.2元/hm~2和2 068.3～10 927.2元/hm~2;不同处理马铃薯薯块生物量随生育期呈持续增加的趋势,T8处理为最大,总生物量与地上部生物量相似,呈现先增加后降低的趋势,在淀粉积累期达到最大值,T8处理总生物量为6 619 kg/hm~2,高于其他处理;相同处理不同部位马铃薯养分累积量变化不同,相同部位不同处理的马铃薯养分累积量变化相似,相同部位的马铃薯氮素和钾素累积量变化趋势相似,其中地上部氮素和钾素累积量呈现先升高后缓慢降低趋势,薯块氮素和钾素累积量随生育期呈现持续上升的趋势,马铃薯氮素和钾素累积总量与地上部养分累积量相似,呈现先升高后缓慢降低趋势;不同处理的氮钾养分利用效率不同,氮肥偏生产力和农学效率以T4处理(N_1P_2K_2,N∶P_2O_5∶K_2O=90∶150∶240kg/hm~2)和T8处理(N_3P_2K_2,N∶P_2O_5∶K_2O=270∶150∶240 kg/hm~2)最大,钾肥偏生产力和农学效率以T5处理(N_2P_2K_1,N∶P_2O_5∶K_2O=180∶150∶120 kg/hm~2)和T7处理(N_2P_2K_3,N∶P_2O_5∶K_2O=180∶150∶360 kg/hm~2)最大。综合产量、经济效益及养分吸收,T8处理(N_3P_2K_2,N∶P_2O_5∶K_2O=270∶150∶240 kg/hm~2)可作为基于本试验条件下较适宜的氮钾运筹,在实际生产中应注重氮钾合理运筹,促进高寒地区马铃薯产业的可持续发展。     

播种量和播种方式对冬油菜养分吸收利用及产量的影响

为探究黄壤土条件下不同播种量及播种方式对冬油菜养分吸收及养分利用及产量的影响,连续2年在贵州省黔西县黄壤田以‘阳光131’为试验材料,采用裂区试验设计,以播种方式为主区,设置撒播（SB）、条播（TB）和穴播（XB）3种方式;以播种量为副区,设置3.0、4.5、6.0、7.5和9.0 kg·hm^-2共5个水平,测定不同播种量及播种方式下冬油菜生物量、养分吸收利用、产量及其构成因子。结果表明,相同播种量下,不同播种方式冬油菜的生物量、养分累积量、肥料利用效率和产量均表现为条播优于撒播和穴播;相同播种方式下,冬油菜的生物量、养分累积量、肥料利用效率和产量均表现为随着播种量的增加先升高后降低,以播种量为6.0 kg·hm^-2时最高。TB6.0处理2年的生物量分别为9 798和10 351 kg·hm^-2,较其他处理提高615~3 196和254~2 714 kg·hm^-2;且氮、磷、钾的累积量分别平均为129.8、32.6和213.9 kg·hm^-2,均高于其他处理;2年的平均产量为2 657 kg·hm^-2,较SB6.0和XB6.0处理分别提高14.6%和7.6%。综上所述,在不间苗、不匀苗的情况下,条播为贵州冬油菜的最优直播方式,播种量以6.0 kg·hm^-2为宜,研究结果为贵州黄壤田冬油菜的科学种植提供了理论和科学依据。