广东典型稻田系统磷素径流流失特征

选择位于广东省增城、清远和高州地区的3个稻田试验点,于2008—2012年对稻田磷径流损失进行动态监测。结果表明,稻田径流事件主要发生在早稻季。常规施肥模式下稻田总磷径流浓度为0.02~1.56 mg·L~(-1),11%~18%的径流样品总磷浓度超过地表水Ⅴ类水标准(0.4 mg·L~(-1)),施磷后14 d内降雨易导致稻田不同形态磷浓度出现峰值,具有一定环境污染风险。施磷不同程度增加稻田可溶性总磷径流负荷,对颗粒磷和总磷流失负荷无规律性影响。稻田磷径流负荷时空变化较大,常规施肥条件下可溶性总磷、颗粒磷、总磷年径流负荷分别为0.63~4.05、0.33~2.91、1.10~6.68 kg·hm~(-2)。本地区稻田磷流失系数为0.06%~6.81%,可溶性总磷是稻田磷径流流失主要形态。施肥量和降雨、径流量是影响本地区稻田磷径流损失的主要因子。     

木薯氮磷钾营养特性及其施肥效应研究

以传统木薯品种‘华南205’及新育品种‘华南5号’为材料,通过田间试验,研究了不同时期植株养分含量状况,探讨了施肥措施对不同品种养分含量的影响。结果表明,木薯产量与块根生长阶段(块根形成期、块根生长早期、块根快速膨大期)的氮含量和苗期、块根快速生长期和快速膨大期的钾含量显著正相关(P0.01)。淀粉含量与块根形成期的氮含量显著正相关,与苗期及成熟期的磷含量以及成熟期的钾含量显著负相关(P0.01)。施用氮肥显著提高了木薯的氮含量,施用磷肥和钾肥对氮含量没有显著影响。施用磷肥可使木薯的磷含量小幅提高,而仅苗期达到显著水平,氮肥、钾肥对木薯的磷含量也有一定影响。钾肥显著提高了木薯钾含量,氮肥、磷肥对钾含量没有显著影响。‘华南205’和‘华南5号’的氮含量和磷含量对氮肥、磷肥的响应相对一致,但‘华南205’的钾含量对钾肥的响应明显强于‘华南5号’。‘华南205’和‘华南5号’的氮含量和磷含量水平相对一致,但‘华南205’在块根形成期的氮含量显著高于‘华南5号’,而苗期的磷含量显著低于‘华南5号’,‘华南5号’从苗期至块根膨大期的钾含量均高于‘华南205’,其中块根形成和快速生长期的差异达到显著水平。因此,木薯推荐施肥过程中,在均衡氮磷钾养分的基础上,还需结合考虑品种特性。     

减氮配施控释尿素对水稻产量和氮肥利用的影响

以释放期为60~90 d的控释尿素为试验材料,2015年在广东省台山市和翁源县开展大田试验,研究在全量施氮[195 kg(N)·hm~(-2)]、减氮20%[156 kg(N)·hm~(-2)]和减氮40%[117 kg(N)·hm~(-2)]条件下,常规分次施肥(CF)、配施控释尿素氮占25%一次性施用(25%CRU)和配施控释尿素氮占50%一次性施用(50%CRU)对水稻生长、产量及氮肥利用率的影响,为控释尿素在水稻生产上的推广应用提供参考。结果表明,在水稻营养生长阶段,不同施氮处理的每兜分蘖数基本一致,叶片SPAD值随施氮量增加略有提高。随着施氮量增加,水稻产量先提高后降低,当施氮量为156 kg(N)·hm~(-2)时,水稻产量最高。等氮条件下,25%CRU、50%CRU和CF处理的水稻籽粒产量基本一致;不同施氮处理的稻谷和稻草氮素吸收累积量无显著差异。水稻氮素吸收累积量随着施氮量的增加而增加,而氮肥偏生产力和氮收获指数逐渐降低。等氮条件下,25%CRU和50%CRU处理的氮肥农学效率、氮肥生理利用率均显著高于常规施肥处理(P(27)0.05),两地平均增幅分别为14.99%、17.23%和98.22%、57.44%。当施氮量为195 kg(N)·hm~(-2)时,25%CRU和50%CRU处理的氮收获指数较常规施肥处理(CF)提高6.99%和6.69%,其中台山试验点的增幅达到显著水平(P(27)0.05)。117 kg(N)·hm~(-2)处理的土壤碱解氮含量显著降低(P(27)0.05)。25%控释氮肥掺混一次性施用施氮量为156 kg(N)·hm~(-2)的施肥处理,其产量和氮肥利用效率在台山和翁源两个试验点均较高,在广东省双季稻区可实现水稻增产稳产,显著提高氮肥利用率,并维持土壤肥力,是一种较优的氮肥运筹模式。     

生物炭复配调理剂对镉污染土壤性状和小白菜镉吸收及其生理特性的影响

【目的】研究生物炭复配调理剂(由生物炭与泥炭、石灰混合配制而成)修复中轻度镉(Cd)污染农田土壤的可行性,为其在中轻度Cd污染农田土壤上的应用提供科学依据。【方法】在网室进行生物炭复配调理剂的盆栽试验,设4个不同的用量梯度,分别为0(对照)、80、160、240 g/盆,分别用H0、H1、H2和H3表示,每盆用土4 kg,每处理4次重复,研究不同生物炭复配调理剂用量对土壤性状、小白菜Cd吸收及其生理特性的影响。【结果】生物炭复配调理剂能显著提高土壤pH、土壤微生物氮(MBN)含量和脲酶活性(P<0.05,下同),同时显著降低土壤有效态Cd(DTPA-Cd)(最大降幅37.1%)、微生物碳(MBC)含量和酸性磷酸酶活性。生物炭复配调理剂能有效降低小白菜Cd吸收量(最大降幅85.7%),小白菜细胞中丙二醛(MDA)含量及超氧化歧酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性等抗逆性指标明显下降,同时小白菜Cd含量可降至0.10 mg/kg,符合食品安全标准;低用量(2%)的生物炭复配调理剂可使小白菜增产,高用量则不利于小白菜生长。【结论】生物炭复配调理剂可有效钝化土壤重金属Cd,改善土壤生化     

碱性材料对修复与改良酸性硫酸盐土壤障碍因子的研究

采用盆栽试验研究了不同碱性材料(石灰、自研改良剂、钙镁磷肥)对酸性硫酸盐土壤主要障碍因子的修复及其对水稻生长的影响。结果表明,不同碱性材料对土壤理化特性、土壤养分有效性和水稻生长的影响存在明显差异。与常规施肥(NPK)处理相比,自研改良剂(SAM)和钙镁磷肥(CMP1)处理土壤p H增加了1.25和0.92个单位,土壤速效磷含量分别增加了3.1倍和2.6倍,土壤有效铁、有效锰、交换性H+、Al3+含量均大幅下降。SAM与CMP1处理通过提供足够的有效磷并补充钙、镁等元素,有效改善了根系生长环境,从而有效控制铁、锰、铝等元素向地上部转运,进而对作物的生长起到促进作用。SAM和CMP1处理较NPK处理有效促进了关键生育期水稻根系活力并显著增加了水稻籽粒产量,增幅分别达121.1%和105.1%。石灰效果次之。综上,初步认为碱性材料改良酸性硫酸盐土壤的关键在于保证了充足有效磷的同时,提高了土壤p H,降低了土壤金属的毒害。本试验条件下,钙镁磷肥对修复和改良酸性硫酸盐土壤障碍因子效果非常明显,但其成本是自研改良剂的3倍,因此,基于改良剂的成本与长期适用性考虑,自研改良剂可能是该类土壤改良的最佳选择。     

稻壳基生物炭对生菜Cd吸收及土壤养分的影响

探讨稻壳基生物炭对Cd污染土壤上叶菜吸收Cd和土壤Cd形态的影响作用,明确稻壳基生物炭对土壤Cd污染的调控效应,可为合理利用稻壳基生物炭降低叶菜Cd含量提供参考。采用盆栽试验,研究了稻壳基生物炭在不同用量水平下对2茬生菜地上部Cd含量、土壤养分含量及Cd赋存形态的影响。结果表明,在5~25 g-kg-1用量范围内,稻壳基生物炭显著降低了2茬生菜地上部和根系Cd含量,且在最大用量25 g-kg-1时效果最好,地上部Cd含量分别比未施稻壳基生物炭的对照处理降低了19.6%和45.8%,根系Cd含量分别降低了36.8%和28.0%。在25 g-kg-1用量水平下,稻壳基生物炭对土壤p H、有效磷、速效钾及有机质含量提升效果明显,但显著降低了土壤碱解氮含量。施加稻壳基生物炭对土壤有效态Cd含量及Cd化学形态也有不同影响。随着稻壳基生物炭用量的增加,土壤NH4OAc提取态Cd含量和弱酸提取态Cd含量显著降低,在用量为25 g-kg-1时,分别比对照降低17.9%和10.4%,可还原态Cd含量无显著变化,可氧化态Cd含量呈减低趋势,残渣态Cd含量增加17.6%。因此推测,提升土壤p H、降低土壤有效态Cd含量、增加残渣态Cd含量可能是稻壳基生物炭降低生菜体内Cd含量的主要原因。稻壳基生物炭可以作为土壤改良剂,抑制Cd污染土壤上叶菜对Cd的吸收,改善土壤养分状况。     

水稻冠层图像分割方法对比研究

水稻冠层信息在自动化管理上具有重要指导意义,但田间多变光照强度环境显著降低了水稻冠层图像分割和信息提取的精度。为降低光照强度的干扰,本文基于RGB、CIEL~*a~*b~*、HSV色彩空间和多色彩空间(包括RGB、CIEL~*a~*b~*和HSV色彩空间)构建水稻冠层图像的色彩特征组合,然后通过支持向量机(SVM)的线性核函数对水稻冠层图像进行分类识别,其分割方法分别定义为rgb-SVM、lab-SVM、hsv-SVM和Multi-SVM。同时,利用此方法对不同光照强度下的水稻冠层图像进行分割,并与常用的Ex GOtsu分割方法进行对比,比较不同方法的分割效果和光强稳健性。结果表明,rgb-SVM的分割效果优于Ex GOtsu方法,但对晴天条件下获取的水稻冠层图像的分割误差仍较大,光强稳健性低;lab-SVM和hsv-SVM分割方法的分割精确度较低,存在一定的欠分割现象;基于多色彩空间和支持向量机的Multi-SVM分割方法的分割效果最佳,该方法对不同光强下获取的水稻冠层图像的分割误差均控制在4.00%以内,具有较好的光强稳健性。因此,基于多色彩空间和支持向量机的Multi-SVM分割方法能够相对准确地将水稻像元从水稻冠层图像中分割出来,且对田间多变光强条件具有一定的稳健性,可为田间水稻生长发育监测和自动化管理提供一定的技术支持。     

矿物调理剂对稻田土壤镉形态和水稻镉吸收的影响

【目的】探索施用调理剂对稻田土壤镉形态和水稻镉吸收的影响,为调理剂的田间应用提供指导。【方法】选取一种碱性矿物源复合材料作为供试调理剂,采用水稻盆栽试验动态取样方法,研究调理剂对不同生育时期稻田土壤镉形态及镉在植株体内迁移的影响。【结果】矿物调理剂有效提高土壤pH,降低土壤有效态镉（DTPA-Cd）含量,促进土壤镉的可利用态持续向难利用态或残渣态转化。矿物调理剂显著降低水稻根系、茎叶、谷壳和糙米镉含量,且其用量分别与水稻根系、茎叶、谷壳、糙米镉含量呈显著负相关。水稻各部位镉含量与土壤DTPA-Cd、返青期土壤可交换态镉和孕穗期土壤可交换态镉呈极显著正相关,与返青期土壤可氧化态镉和孕穗期土壤可还原态镉呈极显著负相关。不同生育时期水稻根系和茎叶中镉含量的显著不同,对照处理（CK）不同生育时期根系镉含量的大小顺序为：成熟期≈返青期＞拔节期＞分蘖期＞孕穗期;茎叶镉含量的大小顺序为：返青期＞成熟期＞分蘖期＞拔节期＞孕穗期;成熟期时,与对照相比,矿物调理剂对水稻根系、茎叶、谷壳和糙米镉含量的最大降幅依次为92.0%、94.1%、86.3%、80.6%;当调理剂用量达到5 g·kg^-1土时,糙米镉含量低于食品安全国家标准（0.2 mg·kg^-1）。水稻各部位镉含量顺序为根系＞＞茎叶＞＞糙米＞谷壳。由不同生育时期镉从根系向茎叶的转运系数可知,矿物调理剂对水稻生育前期镉的阻控效果优于生育后期。【结论】该调理剂可促进土壤中高活性镉向低活性转化,抑制水稻各器官对镉的吸收富集。     

聚脲甲醛缓释氮肥一次性基施在双季稻上的应用效果

【目的】研究聚脲甲醛缓释肥在华南双季稻上的肥料效应,探讨基于聚脲甲醛缓释肥的双季稻一次性施肥技术的可行性,为华南双季稻轻简化、增效减氮施肥技术提供依据。【方法】试验以常规稻品种金香丝苗为供试材料,采用早、晚稻两季作物大田试验,在施氮量为180 kg·hm~(-2)的水平下,依聚脲甲醛的氮利用率相当于普通尿素的1.0、1.3、1.6和1.9倍,设定聚脲甲醛缓释氮肥减氮0、23%、38%、47%(UF1、UF2、UF3、UF4)一次性基施,常规分次施肥处理(CF,基肥50%、返青肥20%、拔节肥30%)和不施氮处理(CK),所有处理磷钾的用量分别为P2O5 55 kg·hm~(-2)、K_2O 130 kg·hm~(-2),肥源分别为过磷酸钙和氯化钾。研究聚脲甲醛一次性基施及减氮处理对双季稻产量、生物量、地上部氮磷钾养分积累量、氮肥利用率、土壤无机态氮含量的影响。【结果】(1)在等氮条件下,聚脲甲醛缓释肥一次性基施处理(UF1)的早、晚稻籽粒产量与常规分次施肥处理(CF)基本持平;聚脲甲醛减氮23%一次性基施处理(UF2)对早、晚稻的籽粒产量没有显著影响;聚脲甲醛减氮38%一次性基施(UF3处理的早稻籽粒产量显著降低,较CF处理减产7.52%;聚脲甲醛减氮47%一次性基施处理(UF4)的早、晚稻产量均显著低于CF处理,其降幅分别为9.84%和9.75%。(2)UF4处理的早、晚稻有效穗数较CF处理每兜少了0.80和0.39个有效穗,其中早稻的降幅达到显著水平(P0.05),UF1、UF2和UF3处理的早、晚稻有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重与CF处理无显著差异。(3)与常规施肥相比,UF1和UF2处理的早、晚稻氮、磷、钾含量及其吸收累积量均无显著差异,UF3处理的晚稻秸秆氮含量和氮素累积量降低了30.73%、23.60%(P0.05),UF4处理的晚稻稻草和籽粒氮含量显著降低(P0.05),早、晚稻的氮素累积量分别降低22.82%、26.82%(P0.05)。(4)UF2、UF3、UF4处理的氮肥偏生产力高于CF处理,两季平均增幅分别为24.37%、49.24%、70.89%,UF1、UF2、UF3、UF4处理的氮肥农学效率、氮肥利用率(当季回收率)和氮肥生理利用率均较CF处理无显著性差异。(5)收获期UF处理的土壤碱解氮含量较CF处理无显著性差异,其全氮含量稍高于CF处理。因此,聚脲甲醛缓释肥可作为早、晚稻一次性施肥的技术载体。【结论】在早、晚稻生产过程中,聚脲甲醛减氮23%一次性基施处理均获得了稳定且较高的产量和氮肥利用率,且其施肥成本与常规分次施肥方式持平,可作为早、晚稻轻简化施肥和氮肥减施的有效途径。     

生物炭+ 石灰混合改良剂对稻田土壤pH、有效镉和糙米镉的影响

生物炭+石灰混合改良剂(BL)由生物炭和石灰以10:1的重量比配制而成。为了研究该混合改良剂的施用效果,在广东省粤北某矿区附近的Cd污染稻田进行小区试验。结果表明:与习惯施肥(NPK)对照比较,生物炭+石灰处理可以明显提高酸性稻田土壤pH值0.53个单位,降低土壤有效态Cd含量24.14%,降低水稻糙米Cd含量53.12%,以上三者均达到显著水平。土壤pH值与土壤有效Cd含量之间、土壤pH值与糙米Cd含量之间均呈显著的负相关;土壤有效Cd含量与糙米Cd含量之间呈显著的正相关。生物炭+石灰处理糙米Cd含量降低至《GB 2762-2012食品安全国家标准食品中污染物限量》中限定Cd 0.2 mg/kg标准值以下,说明生物炭+石灰混合改良剂对治理酸性稻田土壤重金属Cd污染有显著效果。