耕作模式对冷浸田水稻产量和土壤特性的影响

为探明不同耕作模式对冷浸田的影响机制,挖掘冷浸田的生产潜力,以冷浸田为研究对象,通过田间试验,以常规平作模式为对照,研究了垄作和稻鱼共作模式对冷浸田水稻产量以及土壤团聚体、温度、pH及有机质和还原性物质含量以及酶活性的影响。结果表明:相比对照(CK),垄作模式(T1)能显著降低土壤微团聚体(0.25 mm)含量,促进大团聚体的形成,提高土壤温度,增加土壤有机质含量,提高土壤pH,抑制水稻分蘖期后土壤亚铁含量的上升,降低土壤亚锰含量,减轻其对水稻根系的毒害作用,提高土壤酶活性,增加土壤速效养分含量。稻鱼共作模式(T2)对冷浸田土壤理化性状影响不显著,但能显著增加土壤速效养分含量,土壤速效钾含量在水稻孕穗期和成熟期分别较对照(CK)增加18.2%和69.2%,从而为水稻生长提供良好的土壤环境和营养,促进水稻生长发育,提高水稻产量。研究表明T1和T2模式能显著提高冷浸田水稻产量,增产范围为8.8%~25.8%,T1模式增产效果最显著,实际产量达到7 623 kg·hm-2。综上所述,垄作模式可以有效地改善冷浸田土壤特性,提高水稻产量,而稻鱼共作模式增产效果主要体现在增加冷浸田水体和土壤的速效养分。     

不同有机无机肥配比对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

为了消减冷浸型中低产田长期浸渍、泥温低、土壤有效养分低等障碍因子,通过田间小区试验和动态取样与室内测定,研究了不同有机无机肥配比对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与复合肥处理比较,复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的土壤磷酸铁盐和磷酸钙盐含量分别提高11%和17%,复合肥与60%(N)生鸡粪配施处理的土壤磷酸铝盐含量提高44%,且磷酸铝盐、磷酸铁盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;复合肥配施60%(N)生鸡粪处理的土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高1.9个百分点,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低4.6个百分点,土壤活性有机质含量提高14%,土壤阳离子交换量提高11%;复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的土壤真菌和放线菌数量分别提高33%和28%,复合肥配施60%(N)生鸡粪处理的土壤细菌数和微生物活性分别提高160%和19%,水稻磷、钾吸收量分别提高5%和111%;复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的早、晚稻产量分别增加8%和42%,复合肥与60%(N)生鸡粪配施处理的早、晚稻产量分别增加6%和31%。有机无机平衡施肥是适合于冷浸田水稻增产的施肥方式。     

施肥结构对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,难以通气与氧化,土壤溶液Eh下降,有效养分低,水稻产量低。本研究通过田间小区试验和动态取样与室内测定,探求了单质化肥、稳定性肥、复合肥配施生鸡粪和熟鸡粪等施肥方式对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与单质化肥处理比较,复合肥与熟鸡粪配施处理土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高10.8%,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低15.5%,土壤有机质和活性有机质含量分别提高8.9%和4.0%,土壤阳离子交换量提高10.2%,早稻土壤细菌数和微生物活性分别提高390.0%和13.0%;同时土壤磷酸铝盐和磷酸钙盐含量分别提高40.0%和28.0%,且磷酸铝盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;最终早稻磷、钾吸收量分别提高14.0%和127.0%,早、晚稻产量分别增加11.0%和8.0%。由此得出,有机无机平衡施肥是适合于冷浸田土壤培肥、水稻增产的施肥方式。     

磷钾调控对冷浸田水稻产量和养分吸收的影响

【目的】冷浸田是典型低产稻田,其施肥结构和模式与普通稻田应存在差异。本研究拟在普通稻田施肥结构的基础上,通过调整肥料结构,探索冷浸田最佳施肥模式,为提高冷浸田水稻产量提供数据支撑和理论依据。【方法】通过连续3年的定位试验,以水稻产量为目标,通过测定产量构成因素、水稻养分吸收和土壤养分变化,分析冷浸田施肥模式,提出冷浸田最佳施肥用量。【结果】土壤速效磷含量介于2.7~7.3 mg/kg之间,速效钾含量介于20~80 mg/kg,明显低于普通稻田（平均速效磷11.5 mg/kg,平均速效钾95.8 mg/kg）,是冷浸田主要养分障碍因子;施肥可以极大提高水稻产量,其中NPK、NP2K、NPK1、NPK+Zn和NPK2处理的产量比不施肥（CK）或习惯（FP）高20%~30%左右。在氮磷钾基础上增施锌肥、硅肥和钾肥增产达到显著水平,降低磷肥和钾肥用量则有降低产量的趋势。连续三年种植水稻土壤碱解氮、速效钾呈现平稳,速效磷有增加趋势。施肥处理水稻籽粒和茎部钾含量明显高于CK,籽粒氮累积量显著高于CK和习惯施肥处理。相对于NPK、CK、FP处理,增施磷、钾肥,添加微肥可显著提高籽粒氮、磷、钾累积量。【结论】鄂东南低丘区冷浸田速效磷、速效钾含量低,是主要营养限制因子,需要长期加大磷、钾肥施用量;该地区冷浸田适宜施肥量为N 180、P2O5 90~108、K2O 120~144 kg/hm2,同时配施锌肥和硅肥,连年施用可保证冷浸田水稻的稳步增产。     

施用营养型土壤改良剂对水稻产量和土壤肥力的效应

探讨了营养型土壤改良剂（简称改良剂）对水稻产量、土壤酸度、土壤养分、土壤肥力和土壤物理性能的效应。连续2年4造水稻试验结果表明，施用改良剂比对照稻谷产量增加8.6%-11.3%(平均10.3%），增产达极显著水平，并且有良好后效。施用土壤改良剂具有提高Ph，降低活性Al，增加N、P、K有效养分和代换性K、Ca和Mg的效果。     

垄作免耕影响冷浸田水稻产量及土壤温度和团聚体分布

研究垄作免耕对冷浸田水稻产量及其构成因子的影响,同时,观察其耕层土壤温度和土壤团聚体结构的变化,旨在为冷浸田的综合治理技术提供科学依据。该研究以湖北省冷泉烂泥型冷浸田为对象,采用垄作免耕栽培田间定位试验方法,设计垄高10(LG10)、15(LG15)、20 cm(LG20)和平作(CK)4个处理种植中稻。研究结果表明,起垄(垄高10和15 cm)能显著(P0.05)提高冷浸田水稻产量,2011年和2012年垄高15 cm较CK分别增产10.95%和18.51%;与CK处理相比,垄作土壤平均增温范围为0.4~1.2℃,在0~5 cm土层内,垄作处理的土壤大团聚体(1 mm)含量明显提高;在5~25 cm土层内,土壤大团聚体含量LG15最高、CK最低、而LG20和LG10处于两者之间。垄高15 cm对大团聚体形成的影响大于垄高10和20 cm。垄作对冷浸田表层(0~5 cm)和下层(5~25 cm)土壤团聚体形成的影响存在差异,起垄后表层土壤大团聚体数量高于下层。但是,不同起垄高度与土壤温度和土壤大团聚体的变化不存在对应的数学正相关。综上所述,冷浸田合适的免耕起垄高度为15 cm。     

长期深窄沟排水对冷浸田土壤脱潜特性及水稻产量的影响

冷浸田为江南稻区广泛分布的一种中低产田。以福建省顺昌县持续运行约30年的石砌深窄沟为监测平台,通过田间土壤速测与室内检验,研究长期深窄沟排水对离沟不同距离冷浸田土壤脱潜特性及水稻产量的影响。结果表明:冷浸田经过长期深窄沟排水,在离沟25 m范围内,与典型冷浸田(离沟75 m位点)土壤相比,土壤Eh提高幅度为288.2%~323.4%,土壤水分下降幅度为7.5%~36.2%,土壤还原性物质总量、Fe~(2+)、Mn~(2+)等含量均有不同降低,并表现为离沟越近,提高或降幅越大的趋势。开沟后0~25 m范围内,土壤p H降低0.13~0.69个单位,土壤微生物生物量碳、氮分别提高66.0%~99.0%、77.0%~275.1%,土壤有效养分含量提高,土壤耕性得到明显改善,离沟15 m以内位点可以实现机耕。开沟后,25 m范围内作物产量可提高6.6%~20.7%,且离沟越近增幅越大。在冷浸田特殊的环境下,土壤还原强度大小是制约作物产量的主要因素。长期开沟排水促进了土壤有机质矿化,增强了土壤微生物活性,产量提升明显。从综合改造效果看,距沟15~20 m以内对土壤理化性质改良与产量提升效果较为明显。     

有机无机肥配施提升冷浸田土壤氮转化相关微生物丰度和水稻产量

【目的】 以南方典型冷浸田为对象,研究化肥配施不同有机肥对冷浸田水稻产量以及土壤氮相关功能微生物群落丰度的影响,旨在为冷浸田土壤氮素活化和转化过程的定向调控,氮素利用效率提高及水稻高产施肥提供科学依据。 【方法】 通过连续 3 年 6 季的定位试验,采用土壤理化分析、酶学分析和荧光实时定量 PCR 技术深入探讨化肥配施不同堆肥原料有机肥对冷浸田养分活化、水稻产量提升及土壤氮相关功能微生物群落丰度的效应。本试验设 4 个处理,分别为单施化肥 (CK)、化肥配施猪粪 (PIM)、化肥配施牛粪 (CAM)、化肥配施鸡粪 (CHM)。 【结果】 CHM、CAM 处理水稻产量显著高于化肥处理( P < 0.05),较 CK 平均增产 10.23%、7.62%。连续施用 CHM、CAM 显著提高了土壤 pH,增加了土壤有机碳、全氮和铵态氮含量。三种堆肥原料的有机无机配施均能够提高土壤氮素循环相关功能微生物基因丰度,其中细菌、古细菌总群落 16s rDNA 丰度和氨氧化古菌 (AOA) 和氨氧化细菌 (AOB) 的氨单加氧酶 ( amoA) 基因丰度提高趋势一致,以 CHM 处理最高,但细菌总群落 16s rDNA 丰度增幅较小。亚硝酸盐还原酶 ( nirK、 nirS) 基因和一氧化二氮还原酶 ( nosZ) 基因丰度对不同处理的响应并不一致。相关性分析表明,土壤有机碳和全氮含量是影响 AOA、AOB、 nirK、 nirS 型反硝化细菌的重要因子。 【结论】 化肥配施鸡粪有机肥能显著提高冷浸田土壤铵态氮、速效磷含量,增加细菌、古菌、AOA 和 AOB 氨单加氧酶 ( amoA) 的基因丰度,增强土壤脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性,提升冷浸田土壤生产力。      

我国主要低产水稻冷浸田土壤微生物特征分析

研究我国冷浸田主要分布的7个省份冷浸田土壤样品的微生物特征,通过与当地高产田土壤微生物特征比较发现:我国冷浸田土壤的微生物量碳含量(70.98～356.61mg/kg)总体低于高产田,差异显著(P<0.05);冷浸田土壤中可培养的细菌、真菌、放线菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌的平均值分别为高产田土壤的53.93%,43.33%,47.32%,51.98%,44.83%,47.80%。表明我国冷浸田土壤微生物总量偏低且活性弱。但是,可培养的硫化细菌数量(平均16.21×106个/g土)和铁还原菌数量(平均9.28×107个/g土)高于高产田土壤中可培养的硫化细菌数量(平均13×106个/g土)和铁还原菌的数量(平均7.32×107个/g土),说明我国冷浸田土壤中硫化氢和亚铁浓度较高。因此,只要有针对性的改良冷浸田土壤微生物群落结构和功能的多样性,冷浸田土壤肥力将大大提高。     

抛荒对冷浸稻田土壤团聚体及有机碳稳定性的影响

冷浸稻田是长江流域重要的低产稻田类型之一,近年来抛荒严重,而抛荒对冷浸稻田土壤团聚体的影响并不清楚。本研究以连年种植的冷浸稻田(CWC)、抛荒3年的冷浸稻田(CWA3)和抛荒6年的冷浸稻田(CWA6)为对象,分析抛荒后冷浸稻田土壤团聚体特征以及有机碳稳定性,以期为准确评估抛荒对长期淹水土壤的结构和有机碳的影响提供数据支持。结果表明,不论是0~25 cm土层还是25~50 cm土层,冷浸稻田土壤53μm粒级团聚体占总团聚体比例均超过40%;0~25 cm土层土壤250μm团聚体比例超过35%;53~250μm粒级团聚体比例低于20%。抛荒使0~25 cm土层53μm粒级团聚体占总团聚体比例显著增加,53~250μm粒级比例显著降低。在0~25 cm土层,抛荒使有机碳活性指数Ⅰ(LIc-Ⅰ)在53μm粒级和250μm粒级上升高,有机碳活性指数Ⅱ(LIc-Ⅱ)在53~250μm和250μm粒级上降低;而有机碳难降解指数(RIc)在53μm和53~250μm粒级上降低。土壤总有机碳随抛荒时间延长而增加。     

起垄和施肥对冷浸田土壤氧化还原状况的影响

通过起垄和施肥试验, 研究不同措施对冷浸田土壤氧化还原状况的影响, 以期为冷浸田改良提供数据参考。结果表明, 冷浸田土壤氧化还原电位介于 48.5~ 198.0 mV之间, 远低于正常稻田(450~700 mV)。起垄使0~5 cm土层氧化还原电位有升高趋势, 但使>5 cm土层土壤氧化还原电位降低。冷浸田还原性物质总量变化范围为5.7~15.6 cmol·kg^-1(起垄试验)和7.7~16.0 cmol·kg^-1(施肥试验), 起垄在短期内会提高土壤还原性物质总量, 增施钾肥、锌肥和硅肥会降低土壤还原性物质总量, 而磷肥用量对土壤还原性物质基本无影响。0~25 cm和25~50 cm土层土壤Fe2+含量平均为3 388.92 mg·kg^-1和3 356.39 mg·kg^-1; 起垄60 d后, 土壤Fe²⁺含量随着起垄高度增加而逐渐降低; 与不施肥(CK)、氮磷钾(NPK)处理相比, 施钾量增加20%(NPK₂)、增加硅肥(NPK+Si)和增加锌肥(NPK+Zn)可以大幅度降低土壤Fe²⁺含量; 0~25 cm土层土壤Fe²⁺含量高于25~50 cm土层。 起垄和施肥使冷浸田土壤Mn²⁺含量先降低后升高。     

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。     

稻田冬种绿肥对水稻产量和土壤肥力的影响

为探讨冬季种植绿肥作物改良土壤的生态作用, 以冬闲连作为对照, 通过连续8年的定位试验研究了冬种绿肥(紫云英、油菜和黑麦草)收获后翻压还田对后作水稻产量及土壤肥力的影响。结果表明: 连续8年冬种绿肥期间, 冬种绿肥各处理的水稻平均产量均高于冬闲对照, 但不同处理增产效果有所不同, 其中紫云英 早稻 晚稻处理增产效果最明显, 为10.48%, 其次是油菜 早稻 晚稻处理(7.31%), 黑麦草 早稻 晚稻处理的增产效果较差, 仅为5.76%。紫云英 早稻 晚稻处理的土壤pH和碱解氮含量最高, 与其他处理相比, pH增加0.58%~1.37%, 碱解氮增加6.59%~35.35%。黑麦草 早稻 晚稻处理的土壤有机质、有效磷、速效钾含量和C/N在各处理中最高, 分别较其他处理高2.99%~4.98%、19.25%~31.05%、16.97%~22.15%和0.97%~6.61%。相关性分析结果表明, 水稻产量与每穗颖花数、结实率、千粒重及土壤碱解氮、有效磷极显著相关(P<0.01), 与每穗粒数、有机质、速效钾显著相关(P<0.05), 而与穗长、有效穗数及土壤pH和C/N相关不显著; 水稻产量各构成要素与土壤养分之间的关系极为密切。综合来看, 稻田冬种绿肥有利于增加水稻产量和改善土壤肥力。     

稻虾共作模式对涝渍稻田土壤理化性状的影响

稻虾共作模式是一种以涝渍水田为基础,以种稻为中心,稻草还田养虾为特点的复合生态系统。本文通过10年(2005—2015年)定位试验,以中稻单作模式为对照,研究了稻虾共作模式对0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土层土壤理化性状以及水稻产量的影响;采用投入产出法,评估了稻虾共作模式的经济效益。结果表明,长期稻虾共作模式显著降低了15~30 cm土层的土壤紧实度,其在15 cm、20 cm、25 cm和30 cm处的土壤紧实度较中稻单作模式分别降低了20.9%、29.9%、24.8%和14.7%。长期稻虾共作模式提高了0~40 cm土层中0.25 mm水稳性团聚体数量、平均质量直径和几何平均直径,但降低了0~20 cm土层的团聚体分形维数。相对于中稻单作模式,长期稻虾共作模式显著提高了0~40 cm土层有机碳、全钾和碱解氮含量,0~30 cm土层全氮含量,0~10 cm土层全磷和速效磷含量以及20~40 cm土层速效钾含量。稻虾共作模式显著降低了0~10 cm土层还原性物质总量,但提高了20~30 cm土层土壤还原性物质总量。稻虾共作模式的水稻产量较中稻单作模式显著提高,增幅为9.5%,其总产值、利润和产投比较中稻单作模式分别增加了46 818.0元?hm-2、40 188.0元?hm-2和100.0%。可见稻虾共作模式改善了土壤结构,增加了土壤养分,提高了水稻产量以及经济效益,但增加了10 cm以下土层潜育化的风险。     

稻田长期垄作免耕对水稻产量及土壤肥力的影响研究

不同耕作条件下的水稻生长发育、作物产量及土壤肥力状况的研究表明,稻田长期垄作免耕,水稻根系数量、白根率、根系活力比常规平作和水旱轮作高,分蘖时间早;垄作免耕水稻的株高、茎粗、穗长、穗粒数增加,11年水稻平均产量垄作免耕比常规平作和水旱轮作分别提高了10.3%和11.3%。垄作免耕改变了土壤的物理、化学性状,土壤容重、土壤养分含量明显提高,土壤微生物数量和酶活性增强,土壤表层松结态腐殖质含量比常规平作和水旱轮作高0.194和0.238个百分点,紧结态腐殖质降低0.098和0.037个百分点。垄作免耕有利于提高作物产量、培肥地力、改善土壤生态环境。