稻田不同供钾能力条件下秸秆还田替代钾肥效果

【目的】研究稻田不同土壤供钾能力条件下,秸秆还田配施钾肥对水稻产量、地上部钾素累积量以及钾肥利用率的影响,为秸秆还田水稻钾肥合理施用提供科学依据。【方法】2011-2012年在鄂中、江汉平原和鄂东地区的10个县（市）选择不同供钾水平田块布置水稻试验。根据湖北省第二次土壤普查制定的速效钾分级标准,本文将土壤速效钾含量＞150 mg•kg-1的试验点如钟祥和宜城归为高钾供应能力土壤（1级水平）,简称为高钾土壤,标记为High-K;土壤速效钾含量100-150 mg•kg-1的试验点如团风、仙桃、洪湖和枝江归为中钾供应能力土壤（2级水平）,简称为中钾土壤,标记为Middle-K;土壤速效钾含量＜100 mg•kg-1的试验点如麻城、广水、鄂州和蕲春归为低钾土壤,标记为Low-K。试验共设6个处理,分别为：（1）CK（-K）;（2）+K;（3）+S;（4）S+1/3K;（5）S+2/3K;（6）S+K,其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,以此来考查当前推荐钾肥用量（K2O 75 kg•hm-2）对水稻的增产效果以及轮作模式下麦秆或油菜秸秆还田钾素对钾肥的替代作用。【结果】结果显示CK处理（-K）,高钾、中钾和低钾土壤的稻谷产量分别为8 372、8 710和7 767 kg•hm-2,施钾和秸秆还田均可以不同程度地增加水稻产量和地上部钾素累积量。与CK相比,高钾、中钾和低钾土壤均以秸秆还田配施钾肥处理的增产效果最显著,增产量分别为633、1 098和814 kg•hm-2,增幅分别为7.7%、12.6%和12.5%;地上部钾素累积吸收增量分别为40.2、56.5和49.3 kg•hm-2,增幅分别为15.9%、21.3%和36.8%。在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田会造成高钾土壤的钾肥吸收利用率下降,但可明显提高中钾和低钾土壤的钾肥吸收利用率;同时秸秆还田也会显著降低高钾土壤的钾肥农学利用率,但对中钾和低钾土壤的钾肥农学利用率没有明显影响。同钾肥利用率相比,钾素利用率均有所降低,但中钾土壤和低钾土壤的钾素利用率要显著高于高钾土壤的钾素利用率。通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、地上部钾素累积增幅的相关性分析得出高钾土壤和中钾土壤的推荐钾肥用量偏高。根据线性加平台肥效模型拟合得出,在秸秆还田条件下,高钾土壤田块（速效钾含量＞150 mg•kg-1）适宜钾肥用量平均为38.2 kg•hm-2,比推荐用量减少49.1%;中钾土壤田块（速效钾含量100-150 mg•kg-1）适宜钾肥用量平均为60.0 kg•hm-2,比推荐用量减少20.0%;而低钾土壤田块（速效钾含量＜100 mg•kg-1）,增产效果显著,推荐钾肥用量不足。【结论】因此,短期秸秆还田条件下,高钾和中钾土壤田块,秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用;而低钾供应田块推荐用量略显不足,增施钾肥仍有较大的增产空间。     

原位直接成像法在研究黑云母溶解过程中的应用

采用原位直接成像法(In situ atomic force microscopy)研究层状硅酸盐含钾矿物黑云母与低分子量有机酸的界面反应。结果表明,在近分子尺度下,黑云母具有典型的层状结构单元,高度约1 nm。天然黑云母片(001)面并非完全解理,其上既有台阶也有残片、碎片和蚀坑。在pH 6.0的柠檬酸盐溶液作用下,0~45 min内,黑云母(001)面上的台阶以0.01μm2min-1的恒定速率溶解,之后溶解速率降低;表面原有蚀坑边缘变模糊,但面积没有明显变化,同时(001)面上也没有新的蚀坑形成。通入pH 4.0柠檬酸盐溶液,经过89 min的反应,大量无规则形状的蚀坑产生并散乱分布于(001)面上,深度以0.7~1.1 nm为主;另外表面上还有诸多微型蚀坑正在形成并逐渐扩展为较大的蚀坑。结合水-矿物界面反应理论可知,弱酸环境条件下,黑云母溶解从表面的缺陷/扭折位点开始,以单层(TOT)溶解为主,沿着[hk0]方向发展并伴随着层间K和晶格中Si、Al、Mg和Fe的释放。本研究结果表明原位直接成像技术能够弥补常温常压条件下宏观研究技术的不足、通过可视化来实时表征层状硅酸盐矿物-水溶液的界面反应过程。另外,原子力显微镜技术对其他领域的界面研究同样具有较高的借鉴意义。     

中国油菜生产格局与施肥研究现状

为明确中国油菜种植生产格局及油菜施肥现状,以中国知网(CNKI)数据库为信息来源,采用文献计量法分析有关油菜施肥研究的文献发表量、发文机构、发表期刊类型和项目支持情况、油菜施肥研究关注方向和油菜主产区的肥料用量.结果表明,2006-2019年,中国油菜种植面积整体较稳定,油菜总产量有所波动但变幅不大,油菜单产呈直线增加...     

腐殖酸在黑云母表面的吸附动态和分布特征研究

采用原位原子力显微镜智能模式初步观察了弱酸性土壤腐殖酸分子在层状硅酸盐含钾矿物黑云母表面的吸附动态和形貌变化。采用纯化、干燥后的腐殖酸固体样品配制p H 6.0,浓度分别为0 mg L-1、100 mg L-1和1000 mg L-1的腐殖酸溶液。原位观察所用的矿物薄片为土壤中常见的2∶1型含钾矿物—黑云母,其化学结构式为K(Mg2.46Fe0.45Ti0.09)[Al Si3O10](OH)2。结果表明,时间尺度是影响界面上腐殖酸形貌结构的一个重要因素。在通入p H 6.0的腐殖酸溶液作用下,原位反应0~180min内,腐殖酸分子与黑云母(001)面的相互作用以吸附为主并伴随脱附现象,吸附的腐殖酸呈球状,为单个或多个腐殖酸分子的聚集体,高度介于1~5 nm之间;原位反应180~300 min内,黑云母(001)面上吸附的腐殖酸仍以颗粒态为主,高度介于3~5 nm之间,平均为4 nm;而黑云母(001)面上的台阶和边缘位置则分布有较多的片状结构以及黑云母线型边缘诱导产生的链状结构腐殖酸聚集体,其高度介于6~8 nm,较颗粒态腐殖酸的聚集体平均高出约2.5 nm。此外,腐殖酸分子不仅能够在黑云母表面进行吸附和脱附作用,还能够溶解黑云母的表面结构,促进层间K及结构单元内Al和Si的释放。因此,腐殖酸与云母类矿物的界面反应是一个溶解—吸附—聚集并伴随着脱附和离子释放的过程。     

水氮互作对玉米生长和产量影响的研究进展

水肥是作物生长发育中互相紧密联系、彼此制约的两个因子.随着全球气候变暖和经济社会发展,水资源供应日趋紧张.另一方面,不合理或过量的氮肥施用造成的地下水污染、温室气体排放加剧、土壤酸化等环境问题日益突出.在此背景下,如何通过水肥联合调控实现作物水肥利用效率的协同提升受到国内外学者的广泛关注.玉米是典型的耗水量大、需氮量多...     

湖北省主要农作物秸秆资源分布特征及还田现状

采用数据统计和实地调查的方法,研究了湖北省主要作物秸秆的种类、分布及处理方式。结果表明,水稻、油菜、小麦、玉米和油菜秸秆是湖北省最主要的秸秆资源,累计占全省总量的94%。2014年湖北省作物秸秆主要分布在荆州市、宜昌市、襄阳市、荆门市、孝感市和黄冈市6个地区,累计占全省总量的72%。实地调查结果表明,秸秆直接还田平均为32%,但不同作物之间差异显著,以水稻和小麦秸秆还田比例最高,分别达54%和43%;而焚烧和丢弃的比例仍然较高。同时,当前农业生产仍以小农经营和普遍施用化肥为主。因此,秸秆直接还田仍有较大的潜力,也是解决秸秆综合利用、提高土壤有机质最根本的途径。     

油菜长效专用配方肥施用效果研究

2012~2013年在冬油菜主产区布置15个田间试验研究油菜长效专用配方肥(N-P2O5-K2O-B:20-7-8-0.2,及5%的其他中、微量元素)的施用效果,为油菜一次性施肥配方的推广及改进提供依据。结果表明,与不施肥处理相比,常规施肥与专用肥均能明显提高油菜籽产量、收入及养分吸收量。与常规施肥相比,在减少总养分用量且肥料一次性施入的情况下,油菜长效专用配方肥在85%以上的试验点表现出增产或稳产效果,平均增产量为133 kg/hm2,增产率为8.1%,增加经济收益1 624元/hm2。施用油菜长效专用配方肥促进了油菜对养分的吸收,N、P2O5、K2O累积量较常规施肥分别增加10.8、2.1、7.9 kg/hm2。研究表明,油菜长效专用配方肥对油菜产量的贡献率平均为51.8%,农学利用率平均为5.5 kg/kg,均高于常规肥料。整体而言,施用油菜长效专用配方肥能提高油菜产量和施肥效益,可作为油菜轻简化施肥技术进行推广应用。     

长期不同养分缺乏对冬油菜土壤微生物群落组成及多样性的影响

为探明长期不同养分缺乏对冬油菜根际与非根际土壤细菌和真菌群落组成结构及多样性的影响,以江汉平原中稻 -冬油菜田间定位试验为研究对象,选取施磷钾肥不施氮肥(-N)、施氮钾肥不施磷肥(-P)、施氮磷肥不施钾肥(-K)和施用氮磷钾肥(NPK)4个处理,于成熟期采集各处理冬油菜非根际土壤(标记为 0)和根际土壤(标记为 1)。基于 Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤样本的细菌 16S rDNA和真菌 ITS进行扩增、测序,并结合生物信息学分析根际和非根际土壤中细菌和真菌群落组成和多样性。结果表明:长期养分的投入缺乏造成土壤 pH和养分含量均有不同程度的降低。相比非根际土壤,冬油菜根际土壤的有机质、有效磷和速效钾含量有富集的趋势,而缓效钾差异不显著。长期平衡施肥(NPK处理)条件下,油菜根际土壤的细菌多样性比非根际土壤高,而根际真菌多样性低于非根际土壤。门分类水平上,各处理土壤中的细菌优势物种是绿弯菌门、酸杆菌门和变形菌门,平均相对丰度分别为 30.9%、25.7%和 17.6%;真菌优势物种是子囊菌门和担子菌门,平均相对丰度分别为 52.0%和 6.3%。相比 NPK处理,-N、-P和 -K处理对冬油菜根际和非根际细菌、根际真菌群落分布有显著影响,但对非根际真菌群落分布无明显作用,从而导致各处理的优势属种类型和相对丰度差异显著。冗余分析结果表明,pH、速效钾和有效磷含量对土壤细菌群落结构的影响最为显著,而有机质和碱解氮含量对真菌群落结构的影响最为明显。可见,长期不同养分缺乏会显著改变冬油菜根际细菌和真菌群落的组成结构及其多样性,尤其是缺磷、缺氮,其次是缺钾。因此,平衡施肥仍是维持农田微生物生态系统平衡与稳定的重要措施。     

鄂东地区油菜施钾效果及其适宜用量

2008-2009年度在湖北省武穴市以华双4号为试验对象,开展油菜不同钾肥用量大田试验,探讨钾肥施用对鄂东地区油菜生长发育、籽粒产量及其构成因素、养分吸收与累积和钾肥利用效率的影响,并建立肥效模型确定油菜的钾肥适宜施用量.结果表明:适量施钾有效促进油菜苗期的生长发育,利于安全越冬,并显著提高成熟期植株有效分枝数和单株角...     

中国棉花生产格局与施肥研究现状——基于CNKI数据计量分析

基于我国棉花产业格局和棉花种植“减肥减药”新形势,探究我国棉花种植发展、棉花生产格局转变对棉花施肥研究态势的影响。以中国知网（CNKI）数据库为信息来源,采用文献计量方法分析棉花研究文献发表量、研究机构、发表类型、来源出版物、棉花施肥研究关注领域和棉花主产区的肥料施用量。统计数据表明,近10年,我国棉花种植面积和皮棉产量持续下降,尤以长江流域棉区和黄河流域棉区减幅最大,新疆植棉优势地位显著提高。CNKI数据显示,1995－2018年国内棉花施肥研究年发文数量呈显著增加趋势。从发文机构地域来看,三大棉区均有分布,且新疆地区优势更明显;而发文类型以技术应用为主。当前棉花施肥研究仍以棉花产量、纤维品质和肥料用量为核心,并逐渐延伸到施肥技术、养分动态和环境效应。与国家推荐肥料用量相比,当前三大棉花产区的施肥用量偏高,仍有降低的空间,尤其西北内陆棉区,常规灌溉施肥用量较高,采用膜下滴灌技术可显著降低氮磷钾肥料施用量。从水资源分配和生态建设视角来看,旱作区棉花种植规模不宜过度扩大;应围绕棉花轻简化生产,在稳产和减肥条件下提高水肥利用效率。