麦秆还田对直播和移栽棉花产量及氮素吸收的影响

为明确长江流域棉区植棉对麦秆还田的响应及其对麦秆中氮素的吸收利用效果,采用田间试验,设置棉花直播冬小麦秸秆不还田（D-S）、棉花直播冬小麦秸秆还田（D+S）、棉花移栽冬小麦秸秆不还田（P-S）和棉花移栽冬小麦秸秆还田（P+S）4个处理。利用¹⁵N同位素示踪技术研究麦秆还田对直播和移栽棉花的产量、生物量、氮素吸收及秸秆氮利用率的影响。结果显示,麦秆还田可不同程度地增加直播和移栽棉花的产量、秸秆生物量和根系生物量。直播条件下,麦秆还田后棉花籽棉产量、叶片、茎秆、棉壳和根系生物量的增幅分别为7.8%、3.7%、4.6%、3.4%和14.6%;移栽条件下,麦秆还田后棉花产量及各部位生物量的增幅分别为5.9%、5.2%、5.6%、7.4%和7.9%。从棉花生物量和产量来看,各处理均表现为P+S>P-S>D+S>D-S。收获期,与麦秆不还田相比,麦秆还田后直播和移栽棉花的根系数、果枝数、叶片数、叶片SPAD、单株铃数和单铃重均有明显增加,而株高、根茎粗和衣分的差异并不显著。与D-S处理相比,D+S、P-S和P+S处理的棉株氮素吸收量分别增加14.4、34.6和51.1 kg·hm^-2,增幅达到9.0%、21.8%和32.2%。表观法和¹⁵N示踪法得出棉花季麦秆氮素的平均回收率分别为22.3%和11.5%,且移栽棉花对麦秆氮素的利用率高于直播棉花,表明棉花季大部分小麦秸秆氮素残留在土壤中。因此,在长江流域麦-棉轮作区,积极开展麦秆还田技术可增加直播、移栽棉花的产量和棉株氮素吸收,并减少化学氮肥施用,从而提高秸秆氮素养分的循环利用效率。研究可为作物秸秆资源利用和棉花季氮肥科学减量施用提供参考依据。     

氮肥类型对不同稻作模式水稻生长和产量的影响

探究复合肥、缓/控施肥、有机无机互混肥和不施氮肥对传统中稻模式和稻虾共生模式下水稻生长动态及产量的影响,为不同稻作模式下优化氮肥管理和提高水稻产量提供理论依据。采用裂区设计,2种稻作模式为主区,4种氮肥施用类型为裂区,于水稻主要生育期内调查水稻叶面积指数(LAI)和光合势(LAD)、干物质积累量(DW)和生长速率、光合特征,成熟后测定产量及产量构成因子,计算收获指数和氮肥偏生产力。结果表明:稻虾共生模式下水稻生育期延长,抽穗期LAI、抽穗期和成熟期DW、生长速率、抽穗期SPAD值和净光合速率、产量显著降低,抽穗期至成熟期LAD显著增加。常规中稻模式下未施氮处理的生殖生长期和全生育期短于3个施氮处理,稻虾共生模式下未施氮处理的营养生长期和全生育期长于3个施氮处理。有机无机互混肥的各时期LAI、LAD、抽穗期光合能力和千粒重最高,复合肥的分蘖期光合能力和抽穗期至成熟期生长速率最高,缓/控释肥的各时期DW、分蘖期至抽穗期生长速率、有效穗数、产量和氮肥偏生产力最高。缓/控释肥是两种稻作模式下水稻产量和氮肥偏生产力最高的最佳氮肥类型。     

涝害和高温下棉花苗期的生长生理代谢特征

雨涝和高温是长江中下游地区限制棉花生长的2种主要气象灾害,且夏季伴随发生概率大,目前尚不清楚高温胁迫下棉花苗期对涝害的响应特征。2013年利用桶栽试验,在棉花苗期设置不同涝害(受涝0、3、6、9 d)和高温(高温0、3 d)水平,分析棉株关键形态生长特征、倒4叶叶绿素荧光特性及膜脂保护性酶活性。结果表明,受涝天数不超过3 d进行连续高温处理对棉花形态生长特征无显著影响;受涝时间3 d遭遇高温胁迫,进一步限制了棉花株高和叶面积生长,干物质量减少,根/冠比降低,且这些参数在高温胁迫下低于不受涝处理的时间普遍比自然温度条件下提早3 d。受涝过程伴随高温加剧降低了根系活力,进一步减少了叶绿素a、叶绿素b含量及PS II最大光化学量子产量和潜在光化学转换效率,而对叶绿素a/叶绿素b影响普遍不明显。在自然温度条件下,叶片和根系超氧物歧化酶、过氧化物酶活性随受涝天数的延长而降低,丙二醛含量则变化相反。涝害和高温复合胁迫下,叶片超氧物歧化酶和过氧化物酶活性先升高后降低,在受涝3 d最高,受涝9 d最低;叶片和根系丙二醛含量急剧增加,表明受涝过程中遭遇高温天气加剧了棉株细胞膜的受损程度。从对棉花生长的影响程度来看,涝害居首位,高温胁迫次之,且二者交互作用在叶绿素、PS II潜在光化学转换效率及叶片超氧物歧化酶、过氧化物酶和丙二醛上表现显著。研究可为长江中下游平原湖区棉苗抗逆栽培及棉田排水管理提供科学参考。     

不同水管理模式下稻田对养殖肥水的净化效果研究

利用配有相对独立的供、排水系统的测坑研究间歇灌排、间歇灌连续排、灌排平衡3种水管理方式下稻田对养殖肥水的净化效果。研究结果表明：①3种水管理方式下稻田对养殖肥水中养分均有显著的去除率,其中,对不同形态的氮而言,NH4^＋-N的去除率优于NO3^--N;对不同物质而言,对氮、磷的去除率优于CODMn;②对不同的水管理方式...     

稻田对池塘养殖肥水的吸收利用效果研究

池塘养殖废水由于富含氮、磷等营养物质,故有时又称其为养殖肥水。为了实现养殖废水零排放的目标,进行了池塘养殖水灌溉稻田的试验。结果表明,①稻田对来自养殖池塘的灌溉水中的营养物质具有明显的吸收效果,尤其对NO3--N和TP。池塘养殖水在田间滞留8h以上,就有一定吸收效果：对TN、TP、NO3--N、NH4＋-N和CODMn...     

稻虾轮作模式下江汉平原土壤理化性状特征研究

稻虾轮作模式在湖北江汉平原已发展近30年,对农民增产增收具有重要作用。开展不同年限稻虾轮作对土壤理化性质影响的研究,有助于科学指导该模式下的农田管理。在同一农渠范围内选择相似的稻田,分别采集水稻单作(CK)和稻虾轮作(1、3、7、13、18和23a)的3个土层深度(0～20、20～40和40～60 cm)原状土样,分析其相应的理化指标。结果显示,与中稻单作相比,长期稻虾轮作会显著降低0～20和20～40 cm土层土壤容重并提高非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度,而40～60 cm土层变化较小;稻虾轮作1 a后土壤pH、全氮和易氧化有机碳含量显著增加,但速效养分和阳离子交换量增幅不明显。与稻虾轮作1 a相比,轮作7～13 a稻田的土壤pH和其他各项指标均显著增加;轮作13 a以上,0～20 cm土层的pH、全氮和速效养分增幅最为明显,但20～60 cm土层的理化性质无明显变化。随着轮作年限的延长,0～20 cm土层的pH和其他各项指标均表现为:23 a18 a13a7a1a0(CK),20～40cm和40～60cm土层的pH、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量也有相似规律,但增幅并不明显。因此,长期稻虾轮作有助于改善耕层土壤结构、增强土壤缓冲能力和提高pH及氮、磷、钾等速效养分含量。     

基于数字图像特征的冬小麦渍害监测研究

为探索渍害胁迫下冬小麦灾损程度的可视化监测方法,通过田间试验,分析了麦田16个常用图像特征指数在不同受渍时间下的变化特征及其与冬小麦SPAD值、产量和千粒重的相关关系,并建立了基于图像特征指数衰减量的冬小麦渍害估算模型。结果表明,随渍水时间的增加,红光(R)、红光标准化值(NRI)、超红指数(EXR)、植被颜色指数(CIVE)极显著上升,而绿光标准化值(NGI)、归一化绿红差值指数(NGRDI)、绿-红差值指数(GMR)、超绿指数(EXG)、绿红比值指数(GRVI)则极显著下降;且这9个图像特征指数均与冬小麦SPAD值、产量和千粒重呈极显著相关,相关系数的最大绝对值分别为0.92、0.85和0.91;基于图像指数衰减量所建的SPAD值、产量和千粒重减少量的估算模型均以二次多项式最优,且以CIVE指数衰减量构建的SPAD值、产量和千粒重减少量估算模型的预测精度最高,验证集决定系数分别达到0.98、0.95、0.96。因此,数字图像技术可用于冬小麦渍害监测,且以基于CIVE指数的监测效果最佳。     

江汉平原四湖流域降水特征分析

通过对四湖流域5个试验站1958—2000年降水资料的统计分析,探讨了四湖流域降水特征。结果表明,四湖流域降水在区内差异不明显,但降水量年际年内分配不均匀,年际间标准差、变异系数分别为204．9、0．19,春、夏两季降水量占总降水量的70．49％。采用Z指数法分析该区域多年降水旱涝情况,结果表明出现雨涝和干旱年的概率相当（分别为25．58％、27．91％）;采用降水量模比差积曲线法及游程理论分析四湖流域降水多年丰枯变化趋势和连丰、连枯情况,结果表明四湖流域多年降水存在3个明显的连丰时段、5个明显的连枯时段。     

基于稻田控水减排的氮肥运筹试验研究

为改善江汉平原地区稻田水肥管理措施,采用田间小区试验,研究了常规淹灌(CF)和浅灌深蓄(SIDS)条件下,农民习惯施肥(FFP)、30%尿素+70%控释参混肥(30%N+70%CRF)和优化减氮施肥(OPT-N)对水稻各生育阶段稻田氮磷流失特征、养分吸收和土壤养分积累的影响。结果表明:与CF处理相比,SIDS处理田间灌溉水量、总用水量、径流量和渗漏量分别降低41.7%,18.5%,45.8%和21.9%,降雨利用率增加16.2%,TN和TP径流流失量分别降低32.6%~35.9%和36.4%~53.1%,渗漏流失量分别降低22.8%~32.0%和16.2%~33.3%,水稻返青期—拔节孕穗期分别占稻田氮磷径流和渗漏流失总量的70%以上。30%N+70%CRF处理、OPT-N处理较FFP处理,TN径流流失量分别降低19.7%~29.2%,15.1%~25.2%,渗漏流失量分别降低25.4%~51.7%,20.9%~26.4%,TP渗漏流失量分别降低18.4%~24.5%,20.4%~31.6%,但TP径流流失量差别很小。从水稻养分吸收和土壤养分积累来看,SIDS处理实际产量相对CF处理可增产4.4%,但对0—40cm土层氮磷养分累积影响不大,30%N+70%CRF处理和OPT-N处理相对FFP处理可增产5.6%和0.4%,且0—20cm土层速效态氮磷养分能维持在一个较高且相对稳定的水平。综上,浅灌深蓄结合30%N+70%CRF施用有利于稻田节水、减少氮磷流失、水稻增产以及土壤肥力改善。     

缓释氧肥对花铃期棉花涝害的缓解效果初探

在湖北江汉平原地区,棉花花铃期降水较多,棉田易遭受雨涝危害,对棉花生长和产量影响较大。为探索有效缓解棉花涝害的措施,根据棉花花铃期受重涝危害的情形,模拟棉田淹水5~10 cm持续10 d,设置T1、T2两个处理,其中T1处理为受涝前不施用缓释氧肥,T2处理则于受涝前2 d每株穴施2 g缓释氧肥,涝后观察棉花生长并测定相关生理指标,成熟季节实收计产,同时以正常管理未受涝害的棉花为对照。结果表明:涝前施入缓释氧肥能显著增加受涝棉花的株高,抑制过氧化物酶活性过度升高,减少丙二醛的累积;T1处理的棉花产量为对照的43.31%,T2处理的棉花产量为对照的50.94%,可见,涝前施入缓释氧肥可显著缓解棉花涝害,减少产量损失。