太湖地区稻田持续高产的减量施氮技术体系研究

在系统总结前人研究的基础上,结合课题组多年来15N同位素示踪研究以及水稻前后期用肥比例、适宜基蘖肥比例的盆栽试验和大田小区试验结果,提出了稻田持续高产低污的减量施氮技术体系方案。该技术体系包括稻季施氮量的合理计算、基于土壤肥力的前后期适宜施肥比例以及基蘖肥的合理运筹、基于作物长势的穗肥实时调控等,明确了氮肥减量首先应依据目标产量计算合理施氮量,然后根据土壤肥力水平高低对前后期用肥比例以及基蘖肥的分配进行优化,根据作物长势对穗肥用量进行实时微调,从而确保水稻高产可持续。氮肥减量重点在于减少前期用肥即基蘖肥的用量。在同等施氮量下,水稻适宜基蘖肥比例随肥力水平的增加而下降,低肥力下60%最佳,中肥力下50%为宜,高肥力下可降低至40%;此外,低肥力下需保证一定的基肥用量,并调整适宜的基蘖肥比例以确保高产。     

长江下游典型稻麦轮作农田作物生产的限制养分分析

[目的]通过分析氮、磷、钾不同养分限投对稻麦产量和养分吸收的影响,明确土壤养分的持续供应能力,为长江下游稻麦轮作农田精确施肥策略的制定提供参考.[方法]选择当地主推稻麦品种,以常规施肥模式为对照,设置不施氮肥、不施磷肥、不施钾肥和氮磷钾肥均不施4种周年养分限投模式,开展多年定位试验,研究稻麦轮作农田作物生产的限制养分....     

太湖典型地区雨养麦田的径流发生时间特征

明确农田径流发生的时间特征对因时因地制定径流养分削减策略具有重要意义。本文基于太湖流域典型地区(苏州、无锡、溧阳、湖州)60 a历史降水时序变化和12 a正常气象年份田间径流实际发生的时间特征,分析了太湖流域雨养麦田的径流发生时间特征。结果表明,太湖地区年均降水量和小麦生长季均值降水量分别为1 164.8 mm(657.7~1 643.7 mm)和514.6 mm(207.3~742.8 mm)。除个别年份,年降水距平百分率基本在±25%左右变化(正常)。剔除偏涝年和偏旱年后的小麦生长季降水概率和日均降水量月度时序变化均表现为先下降后升高的趋势,12月降水概率和日均降水量均最低。从小麦生长季12 a径流发生时间统计结果来看,2月(19.05%)和3月(18.10%)径流发生次数占比较高,12月(16.19%)、4月(13.33%)和5月(15.24%)径流发生次数的占比相当。不同年份驱动径流发生的实际最小降水量为8.1~19.4 mm,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。结果表明,太湖地区雨养麦田驱动径流发生的最小降水量范围为8.1~19.4 mm,2月和3月是径流发生的高风险期,12月、4月和5月是次高风险期,径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致。     

机插水稻适宜基本苗定量参数的获取与验证

在水稻基本苗计算的研究基础上,选择常规粳稻宁粳3号和杂交粳稻常优1号为材料,设置机插不同单穴苗数试验,对机插水稻基本苗计算的定量参数进行了获取研究,并将所得参数输入机插水稻设计栽培系统设计试验对其进行验证。结果表明,机插常规粳稻和杂交粳稻的分蘖缺位叶龄数有所不同,机插常规粳稻分蘖缺位叶龄数为1.5叶,机插杂交粳稻分蘖缺位叶龄数为0.5叶;单穴移栽苗数对校正系数有显著影响,其中常规粳稻单穴3苗处理、杂交粳稻单穴2苗处理产量较高,因此确定常规粳稻矫正系数为1.5,杂交粳稻为1.0;2种类型水稻的分蘖发生率表现一致,均为0.8左右。验证结果表明,产量、产量构成指标与群体质量指标的平均值与设计值的偏差均在5%以内,验证了机插水稻基本苗计算参数的可靠性。该研究为机插稻精确定量基本苗提供技术支撑。     

养分管理方式对江苏常规粳稻产量和氮素利用率的影响

以常规粳稻徐稻3号为供试材料,设置不同养分管理试验,研究了养分管理措施对水稻产量、叶面积指数、齐穗期株型以及氮素利用效率的影响。结果表明,通过养分优化管理,能有效提高江苏常规粳稻产量和氮素利用率。与当地高产模式相比,高产高效模式(合理投入获得高产)增收效益最为明显,较其增收4 366.5元/hm~2,氮素利用率从17.7%提高到了36 1%。     

生活污水氮磷浓度对水稻生长及氮磷利用的影响

通过设置不同N、P浓度的生活污水进行水稻盆栽实验,研究了生活污水灌溉对水稻生长、产量以及氮磷吸收利用的影响。结果表明,在正常灌溉和不施肥条件下,污水灌溉明显降低了水稻施肥期的田面水氮磷浓度,水稻移栽后70 d左右田面水N、P浓度与不施肥处理田面水N、P浓度趋于一致;污水TN、TP浓度与水稻的生长指标和产量密切相关,生活污水灌溉提高了穗粒数、千粒重和结实率,但穗数明显减少,导致产量下降;当污水中总氮浓度达20~25 mg·L~(-1)、总磷浓度达1.0~1.5 mg·L~(-1)时,不施任何化肥条件下水稻产量即可达到常规化肥处理的95%,差异不显著,此时污水灌溉中带入的氮仅为常规施肥处理氮用量的64.1%和磷肥用量的23.2%。与常规化肥处理相比,污水灌溉提高了水稻的N、P利用效率,水稻对N、P的吸收利用与污水中的N、P浓度成正相关,且污水中的N、P存在着正交互作用,即提高P浓度促进了N的吸收利用,提高N浓度促进了P的吸收利用。在应用生活污水进行稻田灌溉时,需在分蘖期配施一定的化肥从而保证水稻高产。     

不同表面分子膜材料抑制稻田氨挥发的效果及其作用途径

表面分子膜是抑制稻田氨挥发的一种经济环保的手段,但适宜膜材料的选取及作用途径尚未明确,为此,试验选取聚乳酸(PLA)、玉米蛋白、Span60为表面分子膜材料,根据材料的溶解度和成膜状态确定各材料添加比例,PLA添加比例为2、4、6、8 g·m~(-2)(以干性物质计,下同),玉米蛋白1、2、4、8 g·m~(-2),Span60 1、2、4、6 g·m~(-2)。通过开展控温培养试验,比较不同分子膜材料对氨挥发的控制效果及其主要作用途径。结果表明,PLA、玉米蛋白、Span60三种材料均降低了肥后一周内的氨挥发排放量,降低比例分别为6.61%～18.10%、6.71%～21.78%、4.32%～9.51%。PLA、玉米蛋白通过降低田面水铵态氮浓度和pH值共同作用抑制氨挥发,含2 g·m~(-2)的玉米醇溶蛋白和含8 g·m~(-2)的PLA对氨挥发有较好的抑制作用,与对照相比可分别降低氨挥发排放量12.46%和9.61%;Span60主要通过降低田面水铵态氮浓度抑制氨挥发,但添加比例过高会增加田面水铵态氮浓度,最佳添加比例为1 g·m~(-2),与对照相比可降低氨挥发排放量5.63%。研究表明,玉米蛋白(2 g·m~(-2))是较适宜的氨挥发表面分子抑制材料,但其田间实际效果还有待于进一步验证。     

不同地力下基蘖肥运筹比例对水稻产量及氮肥吸收利用的影响

【目的】研究不同地力条件下,水稻基蘖肥运筹比例对水稻产量、氮素利用率及群体质量的影响,并探明水稻高产适宜的基蘖肥运筹比例以及其是否受土壤地力条件的影响。【方法】选用武运粳23号为供试品种,采用大田小区试验,考察了5种基蘖肥运筹比例R₁(10﹕0)、R₂(7﹕3)、R₃(5﹕5)、R₄(3﹕7)、R₅(0﹕10)在2种地力水平（高地力、低地力）下对水稻产量及产量构成因素、氮素吸收利用及转运和群体质量的影响。【结果】低地力土壤下,随着蘖肥比例的增加,分蘖速度先增加后减少,高峰苗数降低,干物质积累、氮素利用率及产量均呈现先增加后减少的趋势,基蘖肥比例在施氮量300 kg·hm^-2时以3﹕7最佳,施氮量240 kg·hm^-2时以5﹕5最佳,此时产量及氮素农学利用率分别可达13.12、13.16 t·hm^-2及27.00、29.28 kg·kg^-1,显著高于其他处理。在高地力土壤中,随着蘖肥比例的增加,穗数先增加后减少,穗粒数呈现增加的趋势,产量、氮素农学利用率及偏生产力呈现减少趋势,但处理间差异不显著。高地力条件下的分蘖发生速率大于低地力条件,达到高峰苗时间缩短,高峰苗数高于低地力条件。高地力条件下抽穗期至成熟期的干物质积累量较高,有利于后期向籽粒中转运光合产物,因此结实率和千粒重要高于低地力条件,从而导致高地力条件下产量整体高于低地力。在2种地力条件下,不施基肥（R₅）处理的分蘖数及高峰苗数最低,分蘖发生时间推迟,表明基肥对于水稻实现分蘖快发、早发具有一定的促进作用;随着基肥用量的增加,分蘖发生时间缩短,缓苗加快,但是蘖肥期氮素供应不足,分蘖速率降低,使得群体到达有效穗数的时间延长。合理协调基肥和蘖肥的比例,低地力条件下基肥用量以50-60 kg·hm^-2、基蘖肥比例为1﹕1时,可保证高产的同时减少总氮肥用量（从300 kg·hm^-2 降低到240 kg·hm^-2）。【结论】基蘖肥运筹比例对产量及氮素利用率的影响因地力水平的差异而不同,并受总施氮量的影响。在低地力下要保证高产并减少氮肥用量,必须注重基蘖肥的合理运筹,保证一定量的基肥投入,并调整好基蘖肥比例。     

掺混控释肥侧深施对稻田田面水氮素浓度的影响

为了明确掺混控释肥侧深施对稻田氮素损失的控制效果,采用大田试验,以武运粳23号为试验材料,通过设置无机化肥常规用量分次施用(CN)、掺混控释肥梯度减量一次性基施(常规用量、减量10%、减量20%和减量30%)共5个处理,研究了掺混控释肥(RBB)减量对太湖地区稻田田面水不同形态氮素浓度的影响及产量效益。结果表明,与无机化肥常规用量分次施用CN处理(270 kg/hm~2)相比,RBB减量10%～30%不会造成水稻减产。田面水氮素以铵态氮为主,无机化肥施用后田面水氮素浓度在施肥后1～2 d即达到峰值浓度,此后逐渐下降;掺混控释肥处理的3个肥期田面水氮素峰值浓度较低,均显著低于CN处理。由于田面水氮素以铵态氮为主,因此总氮均值浓度降低幅度与铵态氮较一致。其中,基肥期、蘖肥期、穗肥期田面水总氮均值浓度两年降低幅度分别为87.19%～93.87%(2015年)和76.93%～83.48%(2016年),69.74%～79.73%(2015年)和74.46%～87.52%(2016年),94.43%～96.69%(2015年)和95.52%～96.57%(2016年)。RBB减量能够降低前期(基肥期和蘖肥期)田面水氮浓度,总体呈随用量减少而降低的趋势。但减量幅度相近处理的田面水氮素浓度未呈现一致性规律变化。结果说明,RBB施用减少了太湖地区稻田肥期氮素流失风险,RBB肥料用量为189～216 kg/hm~2能够在保证水稻产量的前提下降低前期田面水氮素浓度,减少氮素流失风险。