湖南晚稻施磷效应及土壤速效磷丰缺指标研究

2005～2010年在湖南省双季稻主产区按湘北、湘中-湘东及湘南3个区域共布置89个磷肥晚稻田间试验,研究了施磷对晚稻产量及经济效应的影响,建立了湖南省晚稻土壤速效磷的丰缺指标.结果表明:晚稻施磷具有一定的增产效果和经济效应,3个地区晚稻施磷平均增产量339～436 kg/hm2,平均增产率为5.03％～7.08％;施磷平均增加利润303.85～562.21元/hm2,平均产投比1.83～3.64;土壤速效磷对施磷增产效应及经济效益有显著影响,施磷增产幅度及经济回报均随土壤速效磷含量的提高而降低.建立的湖南省晚稻土壤速效磷“低”、“中”、“高”丰缺指标分别为“＜1.3 mg/kg”、“1.3～19.0 mg/kg”和“＞19.0mg/kg”.     

紫云英与化肥配施对双季稻产量及氮钾平衡的影响

采用7年定位大田试验,研究紫云英与化肥配施对双季稻种植制度下水稻产量,产量构成因素,植株氮、钾吸收量及种植体系中氮、钾平衡的影响。结果表明:紫云英与化肥合理配施可提高早、晚稻产量,80%化肥与20%紫云英配施(20%GM)处理的增产效果最佳,早、晚稻两季总产较施100%化肥(100%CF)处理增产8.3%,其次为60%化肥配施40%紫云英(40%GM)处理,增产6.0%;有效穗和每穗实粒数增加是水稻增产的主要原因。紫云英与化肥合理配施可促进早、晚稻对氮素和钾素的吸收,20%GM和40%GM早、晚稻稻谷和稻草的氮素、钾素积累量均较100%CF的高。100%CF、20%GM和40%GM的氮素表观平衡为盈余。所有处理的钾素表观平衡均呈亏缺状态,其中40%GM的钾素亏缺量最大,其次为20%GM。综合考虑作物产量效应、养分吸收利用及土壤肥力维持,在该区域双季稻种植体系中,紫云英所积累的氮、钾素量可替代20%~40%的化学氮、钾素量。     

紫云英与尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用率的影响

【目的】 了解化肥氮钾用量减少条件下不同比例紫云英与普通化肥尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用效率的影响,旨在为南方双季稻种植区制定科学减肥增效策略提供依据。 【方法】 通过连续 6 年定位田间小区试验,除对照不施肥外,试验的其他 5 个处理早稻施肥量均为 N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 120 kg/hm2,氮素以尿素、控释尿素、紫云英按处理比例配合和施用。分析了双季稻产量,植株氮、钾养分吸收积累、利用效率及土壤氮、钾养分含量。 【结果】 与 (CF100) 处理相比,早稻翻压紫云英鲜草 17145 kg/hm2 时,早、晚稻均减施氮 40%、减施钾 21% 条件下,氮肥采用尿素处理 (CF60 + A40) 或控释尿素处理 (CRU60 + A40) 以及早稻翻压紫云英鲜草 25715 kg/hm2,早、晚稻均减施 60% 氮、32% 钾条件下,氮肥采用控释尿素处理 (CRU40 + A60) 有利于早晚稻及全年产量的提高,其中以 CRU60 + A40 处理增产效果最佳。CF60 + A40 和 CRU60 + A40 处理早晚稻的稻谷、稻草和植株氮素及钾素积累量均较 CF100 提高,其中 CRU60 + A40 处理提高效果最明显。紫云英与尿素或控释尿素配施提高了早晚稻氮、钾养分利用效率,CF60 + A40、CF40 + A60、CRU60 + A40 和 CRU40 + A60 处理的氮肥和钾肥回收利用率、氮肥和钾肥农学效率以及氮肥和钾肥偏生产力均高于 CF100 处理。在紫云英替代和肥料等量施用条件下,施用控释尿素处理比施用尿素处理有利于提高养分利用效率。6 年 12 季水稻种植后,紫云英与尿素或控释尿素配施处理的土壤全氮、碱解氮和速效钾含量均较 CF100 处理有所提高。 【结论】 综合考虑作物产量效应、养分高效利用及土壤肥力维持,在该区域双季稻种植体系中早稻可用紫云英替代 40% 氮肥、20% 钾肥,晚稻减施 40% 氮肥、20% 钾肥,氮肥品种采用控释尿素或尿素均可,采用控释尿素有进一步提高早稻紫云英的替代比例和晚稻氮钾肥减施比例潜力。      

肥料减施条件下水稻土壤有机碳组分对紫云英—稻草协同利用的响应

研究紫云英与稻草不同利用模式在化肥减量条件下稻田表层土壤有机碳及其活性组分的差异,为合理利用有机物料调控土壤肥力提供参考。采用湖南省南县连续5年(2011—2015年)大田定位试验的方法,研究了减量施肥下洞庭湖地区紫潮泥双季稻田0-20cm表层土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和轻组有机碳(LFOC)对紫云英与稻草不同利用模式的响应。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施化肥(F100)TOC、MBC、DOC、EOC和LFOC的含量均有显著上升,增幅分别为12.2%,19.5%,18.6%,11.3%和100.9%。化肥减量20%条件下紫云英与稻草利用模式更有助于有机碳组分的积累,其中晚稻留高桩还田冬种紫云英(F80+HR+A)处理效果最为突出,与CK相比,增幅分别为18.3%,47.2%,24.1%,20.0%和204.0%。减量施肥下紫云英单独利用相比稻草单独还田更益于MBC、DOC与EOC的积累,增幅分别为9.8%,4.0%和0.6%,土壤LFOC则相反,下降了34.8%。敏感指数分析表明土壤有机碳及其活性组分中LFOC对土壤质量变化最为敏感,其次是MBC,二者可作为衡量土壤质量状况的良好指标。F80+HR+A各有机碳组分敏感性均显著高于F100处理。相关性分析表明水稻产量、土壤有机碳及其组分之间均呈极显著相关(p0.01)。综上所述,化肥减量条件下不同紫云英与稻草利用模式对紫潮泥稻田土壤有机碳及其活性组分含量的影响存在明显差异,稻草还田能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,紫云英的利用则有利于土壤微生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳的积累,而紫云英与稻草协同利用模式,尤其是晚稻留高桩还田冬种紫云英更有助于土壤有机碳及其活性组分的积累。     

早稻稻草还田方式对晚稻产量及钾素吸收利用的短期效应

为了探明早稻稻草的高效还田方式,采用大田试验,研究了不同早稻稻草还田方式对晚稻产量、钾素农学效应、植株吸钾量和钾素利用率的影响,为南方稻田晚稻生产中如何利用早稻稻草提供指导。结果表明:稻草焚烧(SI)或稻草覆盖(SM)还田提高了钾素农学效应、产值、增产值和产投比,稻草覆盖(SM)还田还提高了吸钾总量和钾素利用率。通过计算农田钾素表观平衡,发现除稻草留高桩(HN)处理外的所有处理都出现了钾素亏缺,稻草全部焚烧(SI)、稻草留高桩部分焚烧(HI)和稻草覆盖(SM)处理钾素亏缺量小于稻草不还田(AK)处理。综合考虑产量、经济效益和钾素利用率等因素,南方双季稻区早稻稻草覆盖还田是最优的还田方式,对减少晚稻化学钾肥投入具有重要作用。     

自然降雨条件下香根草生物篱对菜地土壤地表径流和氮流失的影响

通过修建径流小区,开展了自然降雨条件下香根草生物篱对种植辣椒土壤地表径流的发生及其引起的水土流失和氮素流失影响的研究.试验结果表明,在菜地土壤种植香根草生物篱能有效地降低地表径流以及减少因地表径流引起的土壤氮素流失.在辣椒种植期间,香根草生物篱种植小区的总产流量比传统辣椒种植小区的降低了41.9%.与传统辣椒种植小区相比,香根草生物篱种植小区的地表径流中NH+4-N和NO-3-N流失量平均分别降低57.9%和59.7%,土壤侵蚀量平均降低64.5%,侵蚀土壤的氮流失量平均降低64.8%,试验结果还显示,降雨强度与地表径流量、地表径流NH+4-N、地表径流NO-3-N、地表径流全N流失量、土壤侵蚀量和侵蚀土壤N流失量之间的相关性均达到极显著水平,这一结果说明降雨强度影响水土流失和土壤氮素流失的主要因素.     

不同绿肥作物与油茶幼林套种对丘岗红壤pH值变化和有效养分含量的影响

采用田间试验考察了红壤丘岗地不同绿肥作物与油茶幼林套种模式对土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量和pH值动态变化的影响。结果表明:种植绿肥对土壤pH值影响不大;但能提高土壤碱解氮含量,尤以套种箭舌豌豆最高;由于新垦油茶幼林在套种绿肥的同时增施了磷肥,各处理土壤有效磷含量都较高,土壤供磷能力较强;各处理土壤速效钾含量都不高,在新垦油茶林上应增加钾肥的施用。新垦油茶幼林套种黑麦草、套种紫云英与肥田萝卜混播以及套种毛叶苕子与肥田萝卜混播3种模式在不影响油茶幼林生长的同时,能获得较高的绿肥产量,是促进生态环境保护和农业增产增收的较好种植模式。     

长期冬种绿肥对红壤性水稻土微生物特性及酶活性的影响

以农业部衡阳红壤环境重点野外科学观测基地长期冬种绿肥稻田为平台,研究了双季稻种植区长期冬种绿肥下红壤性水稻土微生物特性及酶活性与土壤质量的关系,阐明了长期冬种绿肥翻压下土壤健康的微生物指标功能。研究分析了26年冬种不同绿肥的红壤性水稻土微生物学参数之间的差异及其提升土壤肥力的作用,结果表明,与冬季休闲处理相比,长期冬种绿肥翻压处理的微生物种群数量、微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)、土壤呼吸、脲酶、转化酶和脱氢酶活性都有所提高,代谢熵(qCO2)降低,以长期冬种紫云英翻压处理效果最明显。微生物种群数量、SMBC、脲酶、脱氢酶与土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、速效氮(AN)、缓效钾(SLK)和速效钾(AK)呈显著或极显著相关;TOC,TN,AN,SLK,AK,微生物种群数量,脲酶、转化酶、脱氢酶活性与水稻产量呈显著正相关关系。长期冬种绿肥翻压能明显地改善红壤性水稻土的微生物特性与酶活性,提高土壤肥力。     

长期紫云英还田与化肥配施下水稻土团聚体中铁氧化物的演变规律

铁氧化物是土壤团聚体重要的胶结物质,其主要存在于土壤黏粒中。为探索紫云英还田并配施化肥下土壤团聚体中铁氧化物的变化规律及其在不同粒级黏粒组分中的富集特点,以湖南省南县长期紫云英还田的水稻土为研究对象,选择单施紫云英（MV）、单施化肥（F100）、紫云英配施全量化肥（MV+F100）和紫云英配施80%化肥（MV+F80）4个处理,通过湿筛和离心分离土壤团聚体（>250、53~250 和2~53 μm）和黏粒（<2 μm）,测定不同处理土壤团聚体及其黏粒中铁氧化物的含量,并分析它们与团聚体稳定性的关系。结果表明：（1）与MV和F100相比,紫云英与全量化肥配施增加了>250 μm粒级团聚体的含量,降低了53~250 μm粒级团聚体含量,团聚体平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）分别提高了8.2%~20.5%和4.1%~8.5%。（2）与MV相比,紫云英与化肥配施显著提高了各粒级团聚体、2~53 μm团聚体黏粒和自由态黏粒非晶质铁的含量（12.7%~55.6%,52.4%~54.9%和45.9%~48.6%）,降低了>250和53~250 μm团聚体非晶质铁的富集率（32.8%~36.8%和17.2%~28.4%）。而与F100相比,2~53 μm团聚体和团聚体黏粒非晶质铁的含量以及富集率均显著降低（3.5%~21.3%、29.2%~30.4%和10.9%~26.9%）。（3）>250 μm团聚体含量与团聚体黏粒的非晶质铁含量、铁的活化度呈极显著正相关,与团聚体黏粒的游离铁含量、非晶质铁的富集率呈显著正相关。团聚体的MWD和GMD与>250μm团聚体含量呈极显著正相关,而与<2 μm团聚体含量呈极显著负相关。>250、2~53 μm团聚体黏粒和自由态黏粒的游离铁是团聚体MWD和GMD最重要的影响因子。紫云英与化肥配施,能够提高团聚体黏粒铁氧化物的含量,促进>250 μm团聚体的形成,从而增强团聚体的稳定性。     

土壤活性氮动态变化及氮素可利用性对紫云英翻压量的响应

通过田间定位试验,研究了减量化肥紫云英不同翻压量下土壤活性氮的含量、动态变化及氮素可利用性,探讨了紫云英鲜草的适宜翻压量和土壤氮素利用效率,为双季稻合理施用氮肥提供理论依据。在稻-稻-紫云英轮作体系典型时期紫云英翻压前、早稻分蘖盛期、早稻成熟期、晚稻分蘖盛期、晚稻成熟期分别采集土壤样品,监测稻田土壤微生物量氮（MBN）、可溶性有机氮（DON）含量动态变化及氮素可利用性,并分析晚稻成熟期土壤铵态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）含量。结果表明：与对照（CK）处理相比,各施肥处理均提高了土壤全氮（TN）、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,增幅分别为10.4%~21.2%、10.3%~44.1%和14.7%~52.9%。在翻压紫云英15.0~22.5 t·hm^-2时,土壤TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量均随紫云英还田量增多而提高,之后则随还田量的增多而降低。与常规施肥处理相比,化肥减施下紫云英各翻压量处理均提高了土壤MBN、DON及活性氮含量,增幅分别为7.0%~28.7%、8.5%~22.5%和5.8%~26.6%,且随紫云英翻压量的增加呈先增加后降低的变化趋势,MBN和活性氮含量均在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON含量在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。MBN/TN在翻压量22.5 t·hm^-2时最高,DON/TN在翻压量30.0 t·hm^-2时最高。各处理不同时期土壤MBN、DON含量及MBN/TN、DON/TN有明显波动,总体来看,土壤MBN含量及MBN/TN在早稻分蘖盛期明显降低,早稻成熟期有所回升,至晚稻成熟期又逐渐降低;土壤DON含量及DON/TN在早稻成熟期降至最低,至晚稻成熟期再次上升。研究表明,减施40%化肥条件下长期翻压紫云英不仅能增加土壤活性氮含量,同时有利于提高土壤氮素可利用性,紫云英翻压量22.5~30.0 t·hm^-2时效果最好。