减氮和机械侧深施肥对机插杂交稻产量及氮素吸收利用的影响

为探究侧深减量施缓释肥对水稻生长、氮素利用及土壤肥力等的影响,本研究以两系杂交稻品种晶两优534和三系杂交稻品种宜香优2115为供试材料,通过设置R₁₅₀(一次性机械侧深施缓释肥150 kg·hm^-2)、R₁₂₀(一次性机械侧深减氮20%施缓释肥120 kg·hm^-2)、R₉₆N₂₄ (基肥侧深施缓释肥96 kg·hm^-2, 穗肥撒施尿素24 kg·hm^-2)、N₁₅₀(基肥人工撒施尿素90 kg·hm^-2,穗肥撒施尿素60 kg·hm^-2)、N₀(不施氮肥)5种不同的氮肥施用处理,分析机械侧深减氮施肥对机插稻产量形成和氮素吸收利用效率的影响。结果表明,与常规施肥相比,侧深施用缓释肥显著提高了机插稻分蘖数、氮素积累量、氮肥利用率和土壤肥力,对机插稻产量和氮素利用存在显著影响。侧深施缓释肥显著提高了机插稻的有效穗数和每穗粒数,两品种均以一次性机械侧深施用常规施氮量缓释肥处理(R₁₅₀)的产量最高,比2次人工撒施常规尿素处理(N₁₅₀)平均增产13.05%。采用机械侧深施肥,减氮20%的“基缓追速”处理(R₉₆N₂₄)产量均高于与人工撒施常规施氮量处理(N₁₅₀)。R₉₆N₂₄的氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和产量均高于N₁₅₀。综上所述,与人工撒施常规尿素相比,采用机械侧深施基肥能保证水稻整个生育期对氮素的需求,显著提高机插稻氮素利用率;缓释肥减量20%侧深施可保持土壤肥力和产量不减,达到减氮稳产的目的。本研究结果为机插稻优质绿色高效生产提供了理论依据和实践指导。     

南方酸化红壤钾素淋溶对施石灰的响应

为探究石灰施用的长期和短期效应对酸化红壤钾素的影响,依托始于1990年的国家红壤肥力与肥料效益监测长期定位试验,选取化肥氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施+半量秸秆还田(NPKS)及其增加常量石灰（NPL、NPKL、NPKSL）6个处理。室内土柱淋溶试验设置0 L、0.5 L、1 L和1.5 L石灰施用量,监测田间和淋溶后0 ~ 50 cm土层速效钾和缓效钾含量、pH及淋溶液中钾离子（K⁺）含量的变化。结果表明：1）施用石灰4年后,与NPKS、NPK、NP相比,各处理均增加了相应土层的缓效钾含量;NPKSL和NPL处理分别增加了0 ~ 40 cm和0~10 cm速效钾含量,增幅分别为2.06 % ~ 36.39 %和27.26 %。2）石灰施用量相同,各处理土壤累积K⁺淋溶量由大到小依次为NPKS处理、NPK处理和NP处理。施用石灰减少了NPKS和NPK处理淋溶液中累积K⁺含量,降幅为18.10 % ~ 57.70 %,且K⁺淋溶率也下降。3）施石灰提高了表层土壤pH;土壤中钾素盈余情况下,石灰当季施用量每增加1 000 kg·hm^-2,K⁺淋溶损失率降低11.7%;施用石灰和施肥是显著影响平均淋溶K⁺量和K⁺累积淋溶量的主效应。可见,施用石灰的短期和长期效应均能提高表层土壤pH;减少速效钾在剖面的运移,增加剖面下层缓效钾的含量;土壤淋溶K⁺量、累积K⁺淋溶量和K⁺淋溶率均随土壤中速效钾含量的增加而增加,随施用石灰而降低。合理的石灰用量能够有效降低酸化红壤K⁺淋溶损失风险。     

不同施肥措施及复垦年限下土壤团聚体的大小分布及其稳定性

土壤团聚体的数量和质量直接影响着土壤性质和有机碳固存。研究长期不同施肥措施及复垦年限对采煤塌陷区土壤团聚体的重量分布比例及其稳定性的影响,为该区域的农业生产和土壤质量提升提供科学依据。采集复垦6年和11年定位试验不同施肥处理耕层土样,选取不施肥(CK)、平衡施氮磷钾肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机无机肥配施(MNPK)4个处理,利用干筛法和湿筛法获得4种粒径的团聚体/粉黏粒组分(> 2 mm、0.25-2 mm、0.053-0.25 mm和< 0.053 mm),用> 0.25 mm团聚体含量(R_0.25)、平均重量直径(MWD)、团聚体破坏率(PAD)和土壤不稳定团粒指数(E_LT)表示团聚体的稳定性,并测定了土壤有机碳含量。结果表明：复垦年限对土壤团聚体的含量及稳定性影响产生了显著影响。干筛条件下,复垦6年和11年均显著降低了各处理0.053-0.25 mm团聚体和< 0.053 mm组分的含量,降幅分别为68.39%-87.37%、69.63%-78.32%(6年)和90.01%-93.68%、78.29%-83.93%(11年);湿筛条件下,复垦11年显著提高了各处理> 2 mm团聚体的含量,增幅达473.35%-645.16%,但是显著降低了0.053-0.25 mm团聚体的含量,降幅为43.67%-57.54%。土壤团聚体的稳定性也随着复垦年限的增加而逐渐增强,表现为DR_0.25、WR_0.25和MWD值呈增加趋势,而PAD和E_LT值呈降低趋势。土壤有机碳含量与DR_0.25、WR_0.25、MWD_水稳性呈极显著正相关关系,而它与PAD和E_LT呈极显著负相关关系。本研究表明,该区域连续复垦11年提高了土壤大团聚体的含量而伴随着微团聚体含量的显著减少,导致土壤结构越来越稳定。它对提高采煤塌陷区复垦土壤肥力、改善土壤结构效果最佳。     

基于PSO-BP的甘蔗施肥监控系统设计与试验

针对甘蔗横向种植机的施肥机构由于肥料潮湿结块易堵塞等问题,该研究对施肥机构进行电液传动与控制改造,构建了一套基于粒子群（Particle swarm optimization,PSO）-前反馈（Back Propagation,BP）神经网络预测的施肥监控系统。以施肥马达的压力、转速及肥料箱中肥料量为输入参数,将施肥机构的工作状态（空载状态、正常状态、重载状态、堵塞状态）作为输出,通过BP算法建立输入与输出之间的映射关系,并用PSO算法优化BP算法的权值与阈值,相比未优化BP算法,优化后的工作状态预测准确率由97%提高到99%。以识别施肥机构工作状态响应准确率以及重载状态下堵塞预防概率为试验指标进行车间试验,结果表明：工作状态响应识别准确率为89%;重载状态下,控制系统控制施肥马达正反转并消除堵塞的概率为87.5%。在田间试验中,监控系统能准确预测施肥机构的重载状态并自动执行防堵控制指令,没有出现堵塞故障。该施肥防堵塞监控系统无需上位机,能够满足复杂多变工况下施肥机构的工况预测及防堵控制要求,可为其他施肥机构的自动化改造提供参考。     

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

  【目的】  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  【方法】  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。  【结果】  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  【结论】  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。     

施肥水平与播量对青稞生长及产量的影响

为提升甘南青稞产业种源支撑基础,实现青稞新育品种的增产增收潜力,以青稞新品种甘青11号为试材,在甘南高寒阴湿区旱川地进行了不同施肥水平与播量对其生长及产量的影响试验。结果表明,施肥水平为尿素150 kg/hm2、磷酸二铵225 kg/hm2,播量为192.0 kg/hm2时,甘青11号青稞折合产量最高,为3 720 kg/hm2;施肥水平为尿素150 kg/hm2、磷酸二铵300 kg/hm2,播量分别为223.5、256.5 kg/hm2时,甘青11号青稞折合产量较高,分别为3 580、3 510 kg/hm2。由此可见,在施肥水平为尿素150 kg/hm2、磷酸二铵225～300 kg/hm2,播量为192.0～256.5 kg/hm2时,青稞产量高、综合农艺性状优良。综合考虑,该施肥水平和播量为青稞在甘南高寒阴湿区种植适宜的肥料配比和播量。     

长期定位不同施肥方式对土壤肥力和微生物的影响

以北京市农林科学院(房山)新型肥料长期定位试验站为平台,采用田间冬小麦-夏玉米轮作的方法,探讨了长期不同施肥方式对土壤有机质、养分和微生物特性的影响。结果表明:经过12年的长期定位施肥后,NPK配施有机废弃物肥和NPK配施秸秆可以降低土壤pH值,NPKWN处理降低pH效果最为明显,pH值相较基础土样降低了0.18,而单施化肥的处理土壤pH值均有所增加,处理之间差异不显著;试验地的EC值在11.7～14.5 mS/m之间,各施肥处理与CK处理相比,施肥增加了土壤EC值,差异显著,并且配施有机废弃物肥和秸秆处理的土壤EC值又较NPK处理偏高;长期施用有机废弃物肥和秸秆的土壤肥力明显提高,施肥对土壤有机质、全氮的变化规律:NPK配施有机废弃物肥NPK配施秸秆化肥CK;土壤中的三大微生物数量,细菌放线菌真菌,单施化肥与CK相比,土壤细菌、真菌、放线菌数量都有所提高,化肥与有机废物肥或者与秸秆配合施用的土壤细菌、放线菌数量比单施化肥的增幅效果明显;NPKJG处理土壤中真菌数量最高,达到4.53×10~4个/g,与CK处理相比,增加了67.7%;长期不同施肥处理的土壤微生物量氮变化介于24.7～44.6 mg/kg之间,各处理土壤微生物量氮变化规律为NPKWNNPKLJNPKJGNPKJFNPKMGNPKNPKHSFCK,与对照相比分别增加了80.7%、80.4%、77.2%、72.1%、61.2%、35.7%、23.7%;土壤微生物量氮、细菌数量与土壤有机质、全氮、有效磷呈显著或极显著正相关,土壤放线菌数量与土壤速效钾、有机质、全氮呈显著或极显著正相关,可以作为在长期施肥条件下土壤肥力变化的生物学指标。     

水稻氮磷肥料减施途径研究

通过大田双季稻轮作试验,研究了在农民习惯施肥的基础上,不同减少氮磷肥料用量的施肥措施对水稻生长、产量的影响。减施氮肥处理结果表明:比农民习惯施肥减施20%氮肥的条件下,施用缓释肥料(80R)产量最高,比传统不减少施氮处理(CFN)增产0.4%,比等养分量纯化肥处理(80F)增产6.0%;用有机肥和化肥配施的处理(30F+50M)比80F增产1.9%;绿肥和化肥配施的处理(50F+30A)比80F显著减产7.2%(P<0.05)。因此,施缓释肥料或用有机肥和化肥配施均能提高产量,减少氮肥施用量。减施磷肥处理结果表明:比农民习惯施肥减少施磷20%的处理均没有减产,说明在本地区减少施磷20%,具有一定的可行性。     

不同施肥措施对玉米根际土壤微生物数量及养分含量的影响

通过田间试验,研究了不同施肥措施对根际土壤微生物数量及养分含量的影响。结果表明:(1)施肥显著提高了根际土壤微生物数量。在玉米生育期内土壤细菌和放线菌数量平均数量表现为MNP(有机肥+N+P)>M(有机肥)>NP(N+P)>CK(对照),与CK相比,MNP、M和NP处理细菌数量分别提高了302.82%、183.96%和136.23%,而放线菌数量则分别提高了93.97%%、62.64%和54.28%。土壤真菌平均数量表现为MNP>NP>CK>M,其中MNP和NP分别比CK提高了33.74%和29.08,而M则比CK降低了8.39%。土壤好气性固氮细菌平均数量表现为MNP>NP>M>CK,MNP、M和NP分别比CK提高了55.46%、24.63%和40.87%。(2)在玉米收获期土壤有机质和各营养指标含量均比播种期降低,不同施肥处理土壤有机质含量在播种期和收获期均表现为M>MNP>CK>NP,而土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量在播种期表现为MNP>NP>M>CK,在收获期表现则不尽一致。(3)土壤细菌、放线菌和固氮菌数量均与土壤全氮、全磷和碱解氮含量之间有显著正相关关系(P<0.05),土壤真菌数量与土壤有机质及各养分含量之间相关性较差。     

长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土氮素分布和矿化特性的影响

为明确长期施肥和秸秆还田对稻田土壤生态系统氮素循环过程的影响,探索维持稻田土壤长期供氮潜力的途径,利用始于1990年的湖南红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,比较了不同温度下土壤氮素矿化曲线变化和不同施肥方式氮素矿化动态差异,分析了氮素累积矿化量与有效积温的关系。结果表明,长期施肥或秸秆可以促进红壤水稻土氮素的积累,其主要影响020cm土层,而化肥和秸秆配合施用作用更明显;长期施NPK化肥使土壤C/N降低,而秸秆还田使土壤C/N明显升高。在两种温度下的土壤矿质氮含量和累积矿化量曲线比较相似,10℃下土壤矿化速率达到稳定所需的时间要比30℃下长;30℃下不同施肥处理之间的矿化过程存在显著差异,而10℃下的差异较小,其在56d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍。化肥NP（仅施化肥NP）及NP+C（施化肥NP+秸秆还田）处理均有较高氮素矿化量,秸秆还田对土壤氮素矿化的促进作用比仅施化肥明显。在30℃下,土壤积累矿化量与有效积温的关系较好地符合有效积温方程式（EATM）（p0.01）。仅施化肥处理和对照方程中的K值相差不大,而秸秆还田与化肥配施处理方程的K值则有增大趋势,NPK+C（施化肥NPK+秸秆还田）处理的矿化潜力较大,且养分供应能力较强;秸秆配施化肥处理方程中n值的绝对值有减小趋势。随着培养时间延长,秸秆还田配施化肥处理土壤的累积矿化量保持在一个较稳定范围。