冬小麦养分专家推荐施肥系统在长江流域的可行性研究

  【目的】  采用基于产量反应和农学效率的冬小麦养分专家系统的推荐施肥方法 (Nutrient Expert for wheat, NE),在长江流域开展田间试验,并通过与该地农民习惯施肥方法的比较,确定该系统在长江流域冬小麦应用的可行性。  【方法】  2019年于长江流域的四川、云南、安徽、湖北、江苏和浙江6省共布置了50个冬小麦田间试验,每个试验包括5个处理:小麦养分专家系统推荐施肥处理 (NE)、农民习惯施肥处理 (FP),以及基于NE处理的不施氮、不施磷和不施钾肥处理,从产量、经济效益、肥料利用率、氮损失和温室气体排放5个方面,比较了NE与FP的差异。  【结果】  与FP处理相比,NE处理显著降低了N、P₂O₅和K₂O施用量57、10和8 kg/hm2 (P < 0.001),降幅分别达到了26.6%、13.3%和12.9%;小麦产量明显提高 (P < 0.001),平均增产365 kg/hm2,增幅为7.9%;显著降低了肥料成本 (P < 0.001),平均减少了429 元/hm2,降幅为20.9%;显著提高了经济效益,平均增加了1446 元/hm2,增幅为17.7%,且所有增加经济效益中有55.5%来自于产量的增加 (P < 0.001)。NE处理显著提高了长江流域冬小麦的肥料利用效率 (P < 0.001),与FP处理相比,氮、磷和钾农学效率分别提高了6.5、8.3和8.6 kg/kg,增幅分别为67.7%、143.1%和159.3%;氮、磷和钾偏生产力分别增加了10.9、17.9和24.8 kg/kg,增幅分别为49.1%、28.8%和34.4%;氮、磷和钾回收率分别增加了15.3、11.9和27.2个百分点,增幅分别为52.9%、132.2%和87.7%。NE处理较FP处理显著增加了地上部氮素吸收量 (P < 0.001) ,且显著减少了氮素损失 (P < 0.001),地上部氮素吸收量平均增加了3.0 kg/hm2,增幅为2.5%;活性氮损失强度平均减少N 4.0 kg/t,降幅为37.7%;N₂O总排放量平均减少了0.7 kg/hm2,降幅为28.0%;温室气体排放强度平均减少CO₂ eq 308.4 kg/t,降幅为36.5%。  【结论】  在长江流域冬小麦生产中,采用基于小麦产量反应和农学效率的NE推荐施肥方法,可较农民习惯施肥 (FP) 平均分别降低26.6%、13.3%和12.9%的氮磷钾肥施用量,同时提高冬小麦产量7.9%,显著提高经济效益和肥料利用率,并有效地降低活性氮损失强度和温室气体排放量,适用于我国长江流域冬小麦的推荐施肥。     

基于产量反应的东北一季稻推荐施肥方法的可行性

  【目的】  推荐施肥是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。基于产量反应的养分专家系统 (Nutrient Expert for Rice,NE) 易于操作,便于推广。通过大量田间试验,验证了其在东北一季稻上的应用效果。  【方法】  于2013—2018年在东北水稻主产区黑龙江省和吉林省共开展了115个田间试验,每个试验包括6个处理:1) 基于水稻养分专家系统推荐施肥处理 (NE);2) 农民习惯施肥措施处理 (FP);3) 基于测土配方施肥或当地农技部门推荐施肥的处理 (ST);4)～6) 分别为基于NE的不施氮 (N)、不施磷 (P) 和不施钾 (K) 处理,用于计算养分利用率。水稻收获期调查产量,依据肥料成本,计算净效益和肥料利用率。  【结果】  NE、FP和ST处理间的水稻产量无显著差异 (P = 0.185),但以NE处理的产量较高,平均为9068 kg/hm2,与FP和ST处理相比,分别增加了344和196 kg/hm2,其产量差随着NE系统不断优化趋于稳定。虽然NE处理的肥料成本 (TFC) 最高,但其净效益 (GRF) 比FP和ST处理分别高1043和537元/hm2,这部分效益都来自于产量的增量。养分回收率 (RE) 均以NE处理最高,与FP和ST处理相比,氮素回收率分别提高了3.3和2.3个百分点,磷素回收率分别提高了3.5和3.6个百分点,钾素回收率分别提高了7.3和4.6个百分点。与FP处理相比,NE处理的氮和磷的农学效率 (AE) 分别显著提高2.7 kg/kg (P = 0.022) 和4.1 kg/kg(P = 0.030),3个处理的钾素农学效率无显著差异。肥料偏生产力 (PFP) 的大小与施肥量呈显著负相关,NE和ST处理N的偏生产力显著高于FP处理 (P = 0.004),ST处理磷素偏生产力显著高于NE和FP处理 (P = 0.001),但FP处理钾素偏生产力高于NE和ST处理,并与NE处理差异达到了显著水平 (P = 0.028)。  【结论】  与以常规测土施肥为基础的推荐施肥相比,基于产量反应的养分专家系统 (NE系统) 的推荐施肥量和比例更符合作物对养分的需求,在吉林和黑龙江两个省份的大田试验中均获得了相同或更高的水稻产量。由于NE系统无论是否进行土壤测试都可用来进行推荐施肥,因而是更加方便和可行的一季稻施肥推荐方法。     

苦丁红茶加工工艺试验及品质分析

利用苦丁茶嫩梢进行手工及配套机械加工工艺研究。对设计的5种苦丁红茶的工艺流程得出的苦丁红茶进行感官审评及内含成分检测评定,结果表明:工艺为萎凋-揉捻-发酵-烘干、萎凋-漂杀-冷却脱水-揉捻-渥堆-烘干的茶叶品质较好,其理化检测TR/TF值分别为30.3和25.8,与红茶品质接近;感官审评总体评价优于其它处理。     

平衡施肥也要关注微量元素肥——我国农田土壤微量元素供应能力现状分析

植物必需的营养元素除了N、P、K大量元素和Ca、Mg、S中量元素外，还有B、Zn、Mo、Mn、Fe、Cu、Cl微量元素。近十年来，随着增加产量、改善生活质量的需求不断增加以及土壤和植物组织分析的广泛利用，人们对微量元素在作物生长方面重要性的关注程度也越来越离。近日，国际化肥工业协会（IFA）在昆明专门举办了徽营养肥专题研讨会，与会专家认为，目前微量元素缺乏已是一个全球性的问题，不仅是农作物缺乏的一个问题，而且是关系到人类健康的一个问题，应引起高度重视，并采取农业措施加以缓解。据有关专家对我国土壤分析研究表明，一些微量元素在一些地方缺乏已比较突出，因而，微量元素的缺乏问题也应引起我国关注。 近年来，我国在大力推广测土配方施肥技术，众所周知这一技术是为达到平衡施肥的目的而开展的，通过测土有针对性补充作物所需的短缺营养元素，做到科学合理用肥，土壤缺什么元素补充什么元素，作物需要什么元素补充什么元素，需要多少补充多少，使各种养分平衡供应，满足农作物的需求，达到提高农产品产量，改善农产品品质。但从目前施肥情况来看，人们更注重氨磷钾三要素的平衡施用，而忽视了中、微量元素的补充。因而，有关专家提出平衡施肥也要关注微量元素。本期专门策划这一选题，旨在让更多的人了解我国土壤微量元素丰缺现状、了解微量元素肥，并合理施用微量元素肥。[编者按]     

光合细菌固定化及其处理黄泔水的研究

以PVA-硼酸混合载体法固定光合细菌处理黄泔水,探讨其对黄泔水处理的较佳工艺条件。结果表明：光合细菌的包埋条件为10％聚乙烯醇、4％SiO2、0．15％海藻酸钠和30％菌液。在好氧黑暗、pH值8．0、菌液接种量20％、装液量100mL条件下,固定化光合细菌处理黄泔水120h,其CODcr去除率为91％。     

19份茶树资源鲜叶中咖啡碱合成酶的活性

【目的】比较七舍古茶等19份茶树资源的咖啡碱合成酶活性,为选育低咖啡碱茶树品种奠定基础。【方法】以19份茶树资源的鲜叶为试材,粗提咖啡碱合成酶,体外进行咖啡碱合成的酶促反应并用高效液相检测各反应体系的咖啡碱含量,比较不同茶树嫩叶的咖啡碱合成酶的活性。【结果】七舍古茶的咖啡碱合成酶活性最高,为0.386 U/mL;其次是保靖黄金茶、黄金叶,分别为0.661和0.090 U/mL;盘县古茶的咖啡碱合成酶活性最低,为0.038 U/mL;龙井长叶等其余15份茶树资源的咖啡碱合成酶活性差异不大,在0.043~0.07 U/mL。【结论】盘县古茶树可以作为低咖啡碱品种选育的基础材料。     

优化施肥下长江流域冬小麦产量及肥料增产效应

【目的】针对长江流域冬小麦不合理施肥带来的肥料利用率低的现状,探讨冬小麦产量分布特征及施用氮、磷和钾肥料的增产效应,为长江流域冬小麦肥料减施增效和优化养分管理措施提供依据。【方法】本文数据来源于国际植物营养研究所（IPNI）于2000—2018年在我国长江流域开展的田间试验,以及在中国知网（CNKI）数据库通过检索字段或字段组合（冬小麦、冬小麦+产量及冬小麦产量+肥料利用率等）得到的此期间关于长江流域冬小麦田间试验的论文,共1 732个田间试验。试验处理包括：优化施肥处理,农民习惯施肥,以及在优化施肥和农民习惯施肥基础上的不施氮肥、不施磷肥和不施钾肥处理,以探究长江流域各省（市）（四川、云南、贵州、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江和上海）冬小麦在优化施肥下的可获得产量、产量反应、相对产量、农学效率和偏生产力特征。【结果】我国长江流域冬小麦优化施肥处理下的平均产量为6.6 t·hm^-2,其中安徽省平均产量水平最高,为7.3 t·hm^-2,重庆市最低,为3.6 t·hm^-2。施用氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为2.3、0.9和0.6 t·hm^-2,但变异范围较大。氮、磷和钾肥平均相对产量分别为0.6、0.8和0.9,氮是小麦产量的主要限制因子。优化施肥处理的氮、磷和钾肥的平均农学效率分别为12.6、11.6和7.7 kg·kg^-1,平均偏生产力分别为34.0、78.9和73.4 kg·kg^-1。与农民习惯施肥措施相比,优化施肥处理平均增产0.5 t·hm^-2,增幅为8.8%;氮、磷、钾肥的农学效率分别提高了41.1%、121.1%和84.6%;偏生产力分别提高了42.4%、23.5%和25.4%。【结论】优化施肥有效提高了长江流域冬小麦的产量和养分利用率,但各省（市）间存在一定差异且省（市）内变异较大。四川、云南、湖北和江苏省的部分地区具有较低的产量反应,说明具有较高的土壤养分供应,应因地制宜地制定养分优化管理方案。分析长江流域优化养分管理措施下的小麦产量反应和肥料利用率等参数,可以确定氮为小麦产量的第一限制因子。     

玉米秸秆分解过程中细菌群落组成演化特征

【目的】土壤中存在着大量的分解秸秆的微生物。研究秸秆分解过程中细菌群落组成的演化规律,对了解和调控农田微生物群体组成以促进秸秆分解具有重要意义。【方法】试验于2014年10月至2015年10月在河南省农业科学院原阳试验基地进行,将成熟期玉米秸秆(茎和叶)烘干,剪成长1~2 cm、宽0.3~1 cm的碎片,称12 g样品(相当于8 t/hm^2)装入15 cm×10 cm的尼龙网包(孔径0.04 mm)内,于10月5日冬小麦出苗后埋置在小麦垄间。分别于埋置后0、1、2、4、7、10和12个月收集秸秆包和土壤样品。测定秸秆样品干物质量和碳氮含量,选择埋置了0、2、4、7和12个月的秸秆及其土壤样品分析细菌丰度及群落组成。【结果】秸秆埋入土壤后的前2个月内分解最快,然后逐步减慢,在1、2、4、7、10和12个月后分别降解了总生物量的19.2%、32.9%、44.2%、52.2%、66.8%和73.8%。秸秆埋入土壤后,秸秆和土壤中细菌丰度均显著增加,分别于第4和7个月达到最高后开始下降。秸秆细菌的丰度指标OTUs、ACE、Chao1和多样性指标Shannon随试验时间的延长逐步增加,而Simpson指数随试验时间延长逐步降低,而土壤中这些指标在试验过程中没有显著变化。与刚埋置秸秆时相比,埋置2个月后的秸秆细菌Bacteroidetes门相对丰度明显增加,主导细菌群为Bacteroidetes和Proteobacteria门。Actinobacteria丰度在埋置2个月后明显降低,然后又随试验时间延长逐步增加。Planctomycetes、Saccharibacteria、Verrucomicrobia、Acidobacteria、Chloroflexi和Gemmatimonadetes丰度在原始秸秆中较低,埋入土壤后随试验时间延长逐步增加。Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Flavobacteriia主导前期细菌纲组成,而Actinobacteria、Anaerolineae和Bacilli纲丰度在后期逐步增加。秸秆分解速率主要受其碳含量影响,秸秆细菌群落组成前期与秸秆碳含量相关,后期与秸秆氮含量相关。随着试验的进展,秸秆细菌群落组成与土壤中的细菌群落组成趋同。【结论】秸秆埋入土壤后前2个月的分解速率最高,随后逐步降低。秸秆分解前期细菌群落由富营养型组分Bacteroidetes和Proteobacteria门和Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Flavobacteriia和Alphaproteobacteria纲主导,随后被逐步增加的贫营养型组分Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi、Saccharibacteria门和Deltaproteobacteria、Actinobacteria纲等代替。秸秆碳氮含量变化是影响秸秆分解及其过程中细菌群落演化的主要原因。     

相对SPAD值用于不同品种夏玉米氮肥管理的研究

采用田间试验研究了不同氮肥处理、不同玉米品种及关键生育期间的SPAD值差异和基于相对SPAD阈值的氮肥管理对氮肥用量、子粒产量、氮肥利用率和土壤氮素变化的影响。结果表明,两品种玉米各关键生育期的SPAD值开始随施氮量的增加而显著增加,施氮量超过N 210 kg /hm2后不再显著增加;郑单958和冀农一号大喇叭口期的相对SPAD值与产量的关系符合线性加平台模型,其平台相对SPAD值分别为0.976和0.981;两玉米品种和不同生育期间的绝对SPAD值差异显著,利用相对SPAD值可消除品种和生育期间的SPAD值差异。玉米关键生育期追肥量和总施氮量均随预设相对SPAD阈值的增加而增加,基于相对SPAD阈值的氮肥管理能在保持高产的同时较农民习惯施肥显著降低氮肥用量、田间氮素表观损失和收获后土壤无机氮残留、提高氮肥利用率;本试验条件下,保持玉米高产高效的适宜相对SPAD阈值为0.95～0.98,此阈值管理下,郑单958和冀农一号的产量较农民习惯施肥没有降低,而氮肥用量降低了42%,氮肥回收利用率和农学效率分别增加了18.6、20.0个百分点和6.0、6.5 kg/kg。     

氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响

采用田间试验研究了氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响。结果表明,与农民习惯施氮（N 300 kg/hm2,基肥和拔节肥各占1/2）比较,氮肥后移处理（N210kg/hm2,基肥、拔节肥和孕穗肥各占1/3）在不降低小麦产量的同时,大大提高了氮肥利用率,且全生育期氮素表观损失极低。过量施用氮肥(N 300 kg/hm2)明显提高了60 cm以下土层硝态氮含量,增加了其向地下水淋溶迁移的风险。氮肥后移可提高小麦成熟期0-20cm土层硝态氮积累量,降低其在20-100cm土层的积累。基于冬小麦不同生育阶段的氮素吸收量而进行氮肥后移是可行的,氮肥后移可节省氮肥30%,是较为理想的施氮方式。