基于红壤稻田肥力与相对产量关系的水稻生产力评估

【目的】 土壤肥力是水稻产量提升的基础,研究土壤肥力质量指数与水稻产量的量化关系可以为稻田土壤培肥和产量提升提供理论参考。 【方法】 本研究基于位于江西省南昌市进贤县的红壤稻田长期肥料定位试验和县域尺度样点调研,长期试验包括不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、单施磷肥 (P)、单施钾肥 (K)、氮磷肥配施 (NP)、氮钾肥配施 (NK)、氮磷钾肥配施 (NPK)、2倍氮磷钾肥配施 (2NPK) 和有机无机肥配施 (NPKM) 处理,收集1981年、1985年、1989年、1995年、2002年、2005年、2012年和2017年的土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和水稻产量;并于2017年在进贤县布置了58个代表性点位,获取土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和晚稻产量数据。采用Fuzzy方法对长期试验不同施肥处理的土壤肥力质量指数进行计算,构建和验证土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系,并在进贤县进行了验证。 【结果】 在红壤性双季稻田,不同施肥处理显著影响水稻产量和土壤肥力质量指数,与CK处理相比,NPKM、2NPK和NPK处理的年平均产量分别增加了71.6%、59.1% 和36.5%;土壤肥力质量指数分别增加了64.1%、47.3% 和27.7%,且NPKM处理的水稻产量和土壤肥力质量指数分别比NPK处理增加了25.6% 和28.5%;同时,NP和NK处理的水稻产量和土壤肥力质量指数也显著低于NPKM处理,而N、P和K处理的水稻产量和土壤肥力质量指数则与CK没有显著差异。线性拟合方程发现,红壤稻田的土壤肥力质量指数增加0.1个单位,水稻相对产量增加7.2%～22.6%。县域尺度的验证结果表明,基于土壤肥力质量指数预测的水稻相对产量与实际相对产量高度吻合 (R2 = 0.5268,P < 0.01,RRMSE < 25%),表明基于土壤肥力质量指数可较准确地评估该区域的水稻生产能力。 【结论】 在红壤稻田上,化肥配施有机肥是提升土壤肥力质量和水稻产量的关键技术途径,且利用土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系可以指导该地区的土壤培肥管理和生产力评估。      

长期施肥红壤稻田肥力与产量的相关性及县域验证

  【目的】  土壤肥力是水稻生产可持续发展的基础资源,研究长期施肥下红壤稻田土壤肥力变化特征以及土壤肥力质量指数 (SFI) 和水稻产量之间的相关性,以期科学指导红壤稻田土壤培肥和评估区域水稻产量。  【方法】  本研究基于1982年开始的红壤稻田有机无机肥配施长期定位试验,采用模糊评判法计算不同施肥处理的SFI,建立SFI和水稻产量之间的拟合方程,并结合典型县域数据对拟合方程进行验证。  【结果】  经过30年的培肥,M (有机肥)、NKM (氮钾肥 + 有机肥)、NPM (氮磷肥 + 有机肥)、PKM (磷钾肥 + 有机肥)、NPKM (氮磷钾肥 + 有机肥)、NPK (氮磷钾肥) 处理的SFI随施肥年限延长均呈缓慢线性增长趋势,年均增长0.0035～0.0136,而不施肥对照的SFI逐年下降。PKM和NPKM处理的年均SFI最高,比CK处理分别增加了70.6%和68.4%。5个施有机肥处理的年均SFI均高于单施化肥的NPK处理。线性拟合结果发现,1984、1988、1994、1998、2004、2008、2012年等7个年份的年均SFI与年均水稻绝对产量、相对产量呈显著线性正相关关系 (P < 0.05),相关系数分别为0.708、0.683。县域尺度的验证结果表明,基于SFI预测的水稻绝对产量、相对产量与实际的绝对产量和相对产量 (RRMSE均小于25%) 均高度相符。  【结论】  有机肥的投入是红壤稻田提高土壤肥力的有效措施,在红壤丘陵双季稻区,SFI和水稻产量之间存在显著的线性正相关关系,且SFI和水稻产量尚有一定的提升潜力。通过SFI和水稻产量的关系模型预测评估该稻区县域的水稻产量是可行的。     

稻田系统生产力及其稳定性对施肥制度的响应

为探讨长期不同施肥制度对稻田系统生产力及其稳定性的影响,以国家生态系统研究网络中国科学院桃源农业生态试验站稻田施肥试验(2004—2010年)监测数据为基础,分析不同施肥制度下红壤性稻田系统生产力及其稳定性。结果表明,施肥是维持和提升稻田系统生产力的物质基础,稻田系统生产力稳定性对不同施肥制度响应不同:(1)各施肥处理总生物量生产力显著高于不施肥处理,是不施肥处理的1.33~2.23倍,从高至低依次为:优化施肥处理>常规施肥处理>化肥处理>不施肥处理,且优化施肥能显著提高总生物量生产力的稳定性(P<0.05);(2)各施肥处理的水稻产量均显著高于不施肥处理,是不施肥处理的1.35~2.02倍,年际变异系数分别为:不施肥处理22.4%、化肥处理15.8%、优化施肥处理10.3%、常规施肥处理15.7%,优化施肥处理产量稳定性最高;(3)地下部分生产力施肥处理显著高于不施肥处理,施肥年限较长的处理地下部分生物量生产力的稳定性显著高于年限较短的施肥处理(P<0.05)。总的来说,优化施肥处理水稻生产力及其稳定性较好,不施肥处理水稻生产力及其稳定性最差;地上部分生产力及其稳定性和地下部分生产力受施肥制度的影响较大,而地下部分生产力的稳定性则受施肥年限影响较大。     

高产玉米因土高效施肥技术研究

通过田间试验，研究广东省粤东河源灯塔盆地的粉砂坭地和粤北阳山县石灰岩山区的黄泥地的氮、磷、钾养分的供应特性；高产玉米不同生育期吸收氮、磷、钾的规律，以及在不同土壤上氮、磷、钾肥的不同配比 对玉米产量和经济效益的影响。根据试验结果进行统计，提出了高产玉米因土高效施肥技术方法。     

不同施肥处理稻田甲烷排放研究进展

稻田是甲烷的重要排放源之一,而施肥是影响稻田甲烷排放的重要因素之一。本文对施肥稻田甲烷排放的最新研究进展作了较为详尽的综述,包括不同肥料类型、不同的施肥处理等对甲烷排放的影响,分析了导致这种影响的原因。最后指出了今后的研究重点应以现有的研究成果为基础,探索产量、环境与甲烷排放增减的相关研究,寻求最优的减排方法。     

不同施肥处理的一秀稻田甲烷排放量研究

通过大田生产性对比试验测得６种施肥处理的一秀稻田平均甲烷排放通量范围为３．９２－１０．２６ｍｇ／ｍ＾２．ｈ其中施堆肥稻田的甲烷排放通量最高，其它施肥处理依次排列为：马粪沼渣（１０．０２）、单施化肥（８．８１）、人粪尿沼渣（７．７６）、鸡粪沼渣（４．４８）和猪粪沼渣（３．９２ｍｇ／ｍ＾２．ｈ）。施用后面３种沼渣比施堆肥显（ａ＜０．０５）减少了稻田甲烷排放量。各处理稻田甲烷排放最高峰值期一致地出现在     

华中稻田甲烷排放的施肥效应及施肥策略

研究了实施几种不同比例有阶肥及化肥的施肥方案对稻田甲烷排放的影响。在维持氮、磷、钾含量其本不变时，施较多的有机肥是甲烷排放率高的重要原因，而施较多化肥则能降低甲烷排放；同样是有机肥，已在沼气池中发酵后的沼渣经干燥后对稻田甲烷徘放的正效应要大大低于“新鲜”有机肥；有机肥数量及性质的改变对甲烷排放的影响程度要远远大于改变化肥量对甲烷排放的影响，即有机肥的数量及性质显影响稻田甲烷排放的主要因素；控制甲烷排放的方法应重点放在控制有机肥的施用上，沼渣作为一种再生性的资源，具有多种优点，能够用来代替目前常用的有机肥。沼渣肥与化肥结合施用可能是降低稻田甲烷排放的有效措施。     

长期施肥对湖南稻田甲烷排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对长期不同施肥处理的稻田甲烷排放进行了手动观测。结果表明，不同施肥处理的稻田甲烷排放具有一致的规律，混施有机肥的处理甲烷排放大于单施氮肥的处理，同施用稻草相比，发酵猪粪处理的甲烷排放较少。文章还对影响稻田甲烷排放的因素进行了讨论。     

基于涡度相关法的长江中下游稻田水分利用效率变化规律

揭示水稻生态系统水分利用效率（Water Use Efficiency,WUE）的变化规律,有助于动态评价稻田水碳循环过程和农业用水效益。该研究利用涡度相关法得到中国长江中下游双季稻田的3年通量数据,研究生态系统尺度的稻田WUE季节变化规律及其年际差异,揭示生态系统夜间呼吸消耗对稻田水分利用的影响,阐明WUE与净生态系统生产力（Net Ecosystem Productivity,NEP）和ET的关系。结果表明：双季稻WUE季节尺度变化特征与NEP基本一致,呈现出先增大、后减小的趋势,表明其季节变化由NEP主导,取决于作物自身以生育期为尺度的生长发育规律。早、晚稻日均WUE均在拔节孕穗期达到峰值,且在生长中期均维持较高水平,日均WUE分别达到5.8、5.5 g/kg。早、晚稻全生育期WUE均值分别为(3.3±0.3)、(3.4±0.4) g/kg,生态系统夜间呼吸消耗使WUE下降40%以上。不同稻季WUE的年际差异达到9.2%～12.4%,其中抽穗开花期差异最大。不同纬度的稻田WUE存在差异,该研究得到的中国长江中下游稻田WUE高于菲律宾、巴西等热带地区稻田,但低于中国东北辽河三角洲稻田,与小麦、玉米等农田生态系统相比,稻田WUE也较低。研究结果可为评价中国长江中下游稻作区农业用水效率以及优化水碳管理模式提供依据。     

长江中游水稻土潜育作用的特点

The gleyization of representative paddy soils in the middle reaches of the Yangtze River was characterized, taking oxidation-reduction potential(Eh), the amount of active reducing substances and the forms of iron and manganese as the parameters. The Eh value was linearly related with the logarithm of the amount of active reducing substances, which was contributed by ferrous iron by 83% on an average. The degree of gleyization of different horizons was graded as ungleyed, slightly gleyed, mildly gleyed and gleyed. The Eh of the four grades was > 500, 300-500, 100-300 and < 100 mV, respectively, and the corresponding amount of active reducing substances was < 1, 1-7, 7-30 and > 30 mmol_c kg^-1, respectively. The amount of ferrous iron of the four grades was < 0.5, 0.5-5, 5-25 and > 25 mmol kg^-1, respectively. The extent of gleyization of a soil was classified as upper-gleyed, middle-gleyed and lower-gleyed, depending on whether the depth of the gley horizon was less than 30 cm, 30-60 cm or more than 60 cm.     

西南黄壤性水稻土长期不同施肥模式下作物产量及氮肥利用率演变特征

为了解西南黄壤性水稻土长期施肥效应,通过连续19年长期定位试验,分析了西南黄壤性水稻土单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥和1/2化肥配施(0.5MNPK)、全量有机肥和全量化肥配施(MNPK)4种施肥模式对作物产量、氮肥利用率的影响及变化特征。结果表明:长期施用化肥或有机肥可显著增加作物产量,NPK、M、0.5MNPK、MNPK比CK分别显著增产56.2%、57.8%、65.0%、74.0%;各施肥处理氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥内部利用率(IE_N)、氮肥回收利用率(RE_N)、氮肥累积利用率(ARE_N)分别为10.9~20.7kg·kg~(-1)、44.7~53.8 kg·kg~(-1)、13.6%~19.6%、12.0%~16.9%,均以0.5MNPK最高,MNPK最低,高量氮肥施用导致氮肥利用率较低;长期单施化肥处理氮肥利用率随时间保持持平或呈下降趋势,施用有机肥的各处理氮肥利用率随时间呈显著上升趋势,尤其是氮肥累积利用率呈极显著上升趋势。长期施用有机肥尤其是有机无机配施作物产量稳定且氮肥利用率稳步提高。因此,常年高量施氮的黄壤性水稻土可适量减少氮肥用量,相应的进行有机无机肥料的合理配施是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。     

长期施钾对红壤水稻土水稻产量及土壤钾素状况的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年（1981～2007）施用钾肥对水稻产量和土壤钾素状况的影响。本试验选择了其中5个处理:CK（不施肥）、NP（施氮、磷肥）、NPK（施氮、磷、钾肥）、NP+RS（施氮、磷肥和稻草）和NPK+RS（施氮、磷、钾肥和稻草）。结果表明,施钾能明显提高水稻产量,施钾肥的NPK和NPK+RS处理27年的早稻平均产量分别比NP和NP+RS处理增加15.2%和10.9%;晚稻增产17.2%和9.1%;在27年54季水稻种植期间,不同施肥处理早、晚稻产量的变化趋势不同。CK、NP处理的早、晚稻产量随时间的推移呈负变化趋势,而NPK、NP+RS和NPK+RS处理的早、晚稻产量呈正变化趋势。施钾的NPK和NPK+RS处理不同土层中土壤全钾、缓效钾和速效钾含量均高于NP和NP+RS处理的相同土层;除NPK+RS处理外,其它各处理表观钾平衡均为负值,其中CK和NP处理钾的负平衡值最大。长期施用钾肥能提高水稻产量和维持土壤钾素肥力。     

长期不同施肥对红壤性水稻土产量及基础地力的影响

利用长期定位施肥试验并结合盆栽试验,研究长期不同施肥模式对双季稻产量和土壤基础地力的影响,并分析水稻产量和肥料贡献率对土壤不同基础地力的响应。结果表明:长期施用氮磷钾肥(NPK)或氮磷钾肥配施稻草(NPKS)有利于双季稻产量的增加。NPK处理的早稻产量、晚稻产量和年总产量分别较对照(CK)处理增产100.7%、67.0%和81.9%,NPKS处理分别增产113.8%、77.7%和93.7%。CK处理早稻基础地力产量随试验年限的增加呈极显著下降趋势(p0.01),晚稻基础地力产量在试验的前9年随年限增加呈极显著下降(p0.01),之后基本维持稳定。长期施用氮磷钾肥或氮磷钾肥配施稻草有利于土壤基础地力的提升。土壤基础地力产量和基础地力贡献率均表现为NPKSNPKCK。NPK和NPKS处理早稻基础地力产量分别较CK提高38.5%和68.1%,晚稻分别提高25.8%和49.0%。NPK和NPKS处理早稻基础地力贡献率分别较CK提高21.4%和54.9%,晚稻分别提高12.8%和22.8%。无论施肥或不施肥,早晚稻产量均随土壤基础地力产量提高而增加;肥料对早晚稻产量贡献率随基础地力产量提高而极显著降低。土壤有机质、全氮、速效钾是影响土壤基础地力的主要养分因子,土壤全磷、全钾、碱解氮、有效磷对土壤基础地力也产生重要影响。     

适当化肥配施有机肥减少稻田氮磷损失及提高产量

为了减少稻田氮磷损失量,并有效利用畜禽固废物,该研究在广东省东江上游典型农业集水区,开展田间不同施肥方式（不施肥、常规施肥、配方施肥1～3）氮磷损失监测及不施肥处理的室内土柱模拟试验。不施肥、常规施肥、配方施肥1～3的肥料施用量分别为：碳铵0、750.0、510.0、472.5、510.0 kg/hm2;磷肥0、375.0、255.0、255.0、236.25 kg/hm2;尿素 0、225.0、172.5、156.0、172.5 kg/hm2;有机肥：0、0、1162.5、1162.5、1162.5 kg/hm2。通过室内土柱试验,获取不施肥小区氮磷地表径流及淋溶流失量,并结合不施肥小区的田间监测数据（土样、水样、植株样等）,测算出水稻生长季固氮量为31.54 kg/hm2。采用元素守恒的方法,综合考虑氮磷淋溶、流失、氨氮挥发、氮素干湿沉降以及水稻固氮等多方面的影响,构建稻田系统氮、磷损失模型,分别计算出5种不同施肥方式的氮磷损失量。研究表明,配方施肥1、2、3较常规施肥,氮、磷损失量减幅分别为7.7%～30.0%、61.2%～70.8%;氮、磷农学利用率增幅分别为24.6%～84.4%、12.8%～78.9%;实现节支增收分别为2 716元/hm2、-2 169元/hm2、-1 646元/hm2。配方施肥方案可有效减少农田氮磷损失量,其中配方施肥1经济效益、环境效益俱佳,可作为常规施肥的替代方案。该研究综合考虑了整个稻田系统中氮、磷的输入与输出,定量评估不同施肥方式的氮磷损失量、农学利用率及其经济环境效益,可为稻田氮磷损失综合防控提供参考。     

改良剂对反酸田土壤性质与水稻产量的影响

采用盆栽试验研究了不同改良剂在反酸田土壤上的应用效果。结果表明,土壤pH在3.47~4.90范围内,pH与交换性H+和交换性Al3+呈极显著线性负相关关系,而与土壤有效铁和有效硫含量呈显著正相关。不同改良处理在提高作物产量和改良土壤性质方面较对照处理与NPK处理效果明显,且钙镁磷肥、自研改良剂、石灰及碱渣等无机改良剂改良效果显著高于添加腐植酸、精制有机肥、碱性有机肥处理。其改良效果主要体现在提高土壤pH,显著降低土壤交换性H+和交换性Al3+含量,明显增加土壤有效钙和有效镁的含量,改善根系生长环境,增加水稻地上部养分吸收和水稻籽粒产量。综上,初步认为酸害(包括活性酸和潜在酸)是反酸田土壤最主要的限制因子,钙镁磷肥、自研改良剂和石灰等偏碱性且富含有效钙或磷的无机矿物质是农业生产中改良反酸田的适宜改良剂。     

长江中下游小麦产量、土壤酶活性及微生物群落结构对磷肥减施的响应

[目的]在"化肥零增长"背景下,探究磷肥减施对小麦产量及土壤质量的影响,为长江流域中下游地区磷肥减施提供科学依据.[方法]在湖北和浙江麦区,采用种肥同播技术进行田间试验,设置5个处理:1)不施磷肥(CK);2)习惯施磷量(FP);3)习惯施磷量80％(P80);4)习惯施磷量60％(P60);5)习惯施磷量60％+解磷...     

长期不同施肥下红壤性水稻土综合肥力评价及其效应

以江西进贤红壤性水稻土长期试验为基础,运用模糊数学及统计学方法进行土壤肥力综合评价及其效应研究,以期达到土壤培肥的目的.结果表明,有机质、速效氮、速效磷、速效钾、物理性粘粒、团聚度和团聚体稳定率为研究区土壤肥力评价最小数据集,由其所得评价结果具有高度代表性和科学性.NPKM的SFI值最大且与其他处理均呈显著差异.NPKM、2NPK、NPK各处理SFI值分别高出对照(CK) 31.3％、13.0％和10.1％.SFI值的时间演变为NPKM处理先增后降,临界年限在第12年,N和CK处理缓降,其它处理缓增.一定范围内,二次曲线较直线更能揭示作物产量与SFI的关系,进一步拟合发现,SFI和作物相对产量间符合“S”型波尔兹曼生长曲线,SFI增至0.60时,相对产量增幅趋零,NPKM处理(SFI=0.688)已属于此;模拟可知,作物产量趋稳时相应施肥年限表现为NPKM (2a) ＜2NPK (8a) ＜NPK (9a) ＜NP (11a) ＜K、NK (13a)＜P(14a)处理.综上,长期平衡施肥(NPKM、2NPK和NPK)明显提高土壤综合肥力,NPKM更为显著,但其现状对作物增产已无效,应减施或不施若干年;长期偏施肥对土壤肥力贡献不力,尤其是长期单施氮反使土壤肥力下降.     

土壤养分与春小麦产量关系及最佳施肥量研究

土壤养分与春小麦产量关系及最佳施肥量研究结果表明 ,春小麦产量与土壤养分关系十分密切 ,尤其与土壤有机质、碱解氮含量相关性较好 ,而与速效磷和速效钾关系较差 ;土壤养分供N量严重不足、部分缺P但富K ,这与产量 养分敏感性分析结论相一致 ;春小麦最佳施N量较常规减少 10 % ,施P量减少 15 %。