科研产出
红壤丘陵区稻田土壤剖面肥力特征及其与产量的关系
《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究不同产量稻田土壤肥力的剖面特征,明确调控作物产量的关键环境因子,以提高低产田、稳定高产田的粮食产量,实现"藏粮于地"的国家战略目标.[方法]试验在江西进贤进行,稻田年产量>15000 kg/hm2、12000~15000 kg/hm2 和<10000 kg/hm2 的地块分别代表高产、中产和低产土壤,选取高、中、低产量稻田样点各 3 个,采集耕作层、犁底层和潴育层土壤样品,测定耕作层厚度、容重、土壤紧实度、pH、阳离子交换量(CEC)、有机质含量、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)等,并对土壤剖面性质和水稻产量进行线性相关分析和随机森林分析.[结果]1)高产田耕作层最厚,在 16 cm左右,而低产田在13 cm左右,高产田耕作层土壤容重最小,为 1.09 g/cm3,而低产田为 1.21 g/cm3,高产田犁底层厚度和紧实度均最高,低产田最低.2)高、中、低产田土壤pH、碳氮磷养分含量和微生物生物量均表现为高产田>中产田>低产田,在土壤剖面上具有明显的"表聚"特征.高产田耕作层土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和有效磷含量分别为 38.82 g/kg、2.33 g/kg、198.54 mg/kg、0.81 g/kg和 33.04 mg/kg,而低产田耕作层分别为 29.75 g/kg、1.89 g/kg、158.71 mg/kg、0.62 g/kg和 23.51 mg/kg.高产田耕作层土壤MBC和MBN含量分别为 929.2、42.5 mg/kg,而低产田分别为 533.6、30.8 mg/kg.3)在 3 个产量水平稻田土壤中钾素含量均随土层深度增加而增加,在低产田表现尤其明显,低产田耕作层全钾含量为8.12 g/kg,但母质层为10.77 g/kg.4)相关性分析和随机森林分析结果表明,水稻产量与耕作层土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾含量、微生物生物量碳氮以及微生物生物量碳氮比、耕作层厚度均呈显著正相关,这些变量可以解释水稻产量变化的 53.7%,其中,微生物生物量碳、微生物生物量碳氮比和耕作层厚度是影响作物产量最重要的环境因素,其解释能力分别为 9.2%、8.7%和 7.9%.[结论]耕作层厚度和耕作层微生物生物量是调控水稻产量的关键环境因素.相比低产田,高中产田耕作层厚,耕作层土壤容重低、有机质含量高,供肥保肥能力强.因此,增加耕作层厚度和提高微生物生物量是改良中、低产田的关键.
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有机无机氮肥比例对稻田土壤肥力和作物产量的短期效应
《植物营养与肥料学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究短期内(<5 年)有机无机氮配施比例对土壤肥力以及水稻产量的影响,以明确提升地力与兼顾产量的养分管理措施.[方法]田间定位试验于 2017-2021 年在长江中下游的红壤双季稻田进行.共设 6 个处理:不施肥(CK),单施化肥(CF),有机氮比例分别为 25%、50%、75%与 100%的有机无机肥配施处理(25%ON,50%ON,75%ON,100%ON).2021 年,早、晚稻成熟后测产;晚稻收获后采集耕层土壤样品,分析土壤物理性状(容重与大团聚体含量)、化学性状(pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、速效钾、有效锌、有效硅)与生物学性状(脲酶、酸性磷酸酶、β-葡糖苷酶、微生物生物量碳、微生物生物量氮),采用土壤肥力综合指数(IFI)评价不同比例有机肥料的培肥效果,运用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析有机无机肥配合比例对IFI以及产量的影响.[结果]随着有机肥比例的提高,有机无机肥配施提升土壤物理、化学、生物学性状的效果也随之提升.土壤有机质含量和β-葡糖苷酶活性与其它所有指标的相关关系均达显著水平,有机碳含量与碳循环过程对土壤物理结构、养分以及微生物活性均有较强影响.相对于其他指标,土壤全磷与有效磷的变异系数较大,受有机肥投入的影响较大.施肥显著提高了土壤IFI,有机无机肥配施的肥力指数显著高于单施化肥,且随着有机肥配施比例升高而递增,而双季稻产量则随着有机肥配施比例升高而递减,有机肥配施比例≤50%时,产量与单施化肥持平,>50%时表现为减产.PLS-PM分析结果显示,有机肥和无机肥投入对IFI均有显著影响,有机肥的效应大于无机肥;有机肥对产量无显著影响,而无机肥投入量对产量影响显著.[结论]有机无机肥配施可以全面改善土壤环境,提高土壤肥力,且有机肥配施比例越高效果越好.但如果培肥时间较短(5 年以内),化肥氮对产量的贡献占绝对优势,有机氮的投入比例应控制在 50%以下,才能兼顾地力提升与产量的维持.
关键词： 稻田 有机肥氮占比 大团聚体含量 酶活性 土壤肥力综合指数 水稻产量
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不同碳氮比猪粪沼渣堆肥及其产品对水稻种子萌发的影响
《中国土壤与肥料 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：以猪粪沼渣为原料,木屑为辅料,进行工厂化堆肥试验.试验设置初始碳氮比(C/N)分别为13、17、21和25的4个处理(B1、B2、B3和B4),研究堆肥过程中温度、水分、有机碳和全氮含量及C/N的动态变化,比较不同处理堆肥产品性质差异及对水稻种子萌发及生长的影响.结果表明,B1处理最晚进入高温期,B4处理最早开始降温,4个处理的高温期分别持续24、36、27和24 d.堆肥过程中,B1和B2处理含水量总体较高.不同处理有机碳含量和C/N总体呈下降趋势,全氮含量则在堆肥前期总体上升而在中后期有一定程度下降.堆肥产品的有机质含量、EC值和铵态氮含量随着初始C/N的增大呈增加趋势,而氮、磷、钾含量及pH则随C/N增大而降低.除B1处理外,其余处理堆肥产品在有机质和总养分含量及酸碱度上均符合国家标准.堆肥产品的水稻种子萌发试验结果显示,B3处理种子活力指数、幼苗芽长、芽鲜重、总鲜重、芽干重和总干重最高,较去离子水对照分别高77.3%、70.7%、125.1%、44.9%、115.3%和15.3%.综合考虑堆肥过程、堆肥产品品质及产品的促生效果,以猪粪沼渣和木屑进行堆肥生产有机肥,初始C/N设定为21最为适宜.
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秧龄和基土比对机插大钵体毯状苗晚稻群体质量和产量的影响
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探明秧龄和基土比对机插大钵体毯状苗晚稻群体质量和产量的影响,确定机插晚稻的适栽秧龄和基质育秧技术,该研究以常规籼稻穗香农占的大钵体毯状苗为研究对象,设置3种秧龄(25、30和35 d)和3种复合基质与自然土配比(基土比1:1、2:1和纯基质),解析秧龄、基土比对秧苗素质、机插质量、群体质量和产量及其构成因素的影响.结果表明,基土比1:1和2:1处理的容重显著高于纯基质,含水量、孔隙度、pH值、有机质和速效营养元素则显著低于纯基质处理;基土比1:1处理的基质总孔隙度为57.21%,速效氮含量为223.62 mg/kg,纯基质处理的基质速效氮含量为331.25 mg/kg,均不在适宜秧苗生长范围内.基土比2:1处理的秧苗素质、群体质量和产量及其构成因素均优于其他两种处理.秧龄35 d和基土比2:1处理的盘根力最大,为73.19 N,秧龄30 d和纯基质处理的成苗率、基本苗数和相对均匀合格率较好,以上两种处理的漏插率、漂秧率、伤秧率和翻秧率均不具有优势,但均符合机插秧要求.秧龄越长,秧苗素质越好,越有利于壮秧的形成.基土比2:1处理的适栽秧龄为35 d,移栽后各时期群体茎蘖数、有效分蘖数、分蘖成穗率、地上干物质积累量、收获指数均优于短秧龄处理,说明长秧龄秧苗更有利于机插晚稻高产群体构建.秧龄35 d处理的实际产量分别比秧龄25和30 d处理显著高42.5%、19.4%,湿谷含水率分别显著低2.67、1.29个百分点,籽粒成熟度好,有效穗数与实际产量的相关系数最大,为0.971,有效穗数的提升是长秧龄处理获得高产的主要原因.采取两次化控时,机插大钵体毯状苗晚稻的适栽秧龄和基质育秧技术为秧龄35 d和基土比2:1.研究结果可为南方双季稻区机插大钵体毯状苗晚稻育秧及提高其机械化种植水平提供参考.
关键词： 水稻 产量 秧龄 基质 机插晚稻 大钵体毯状苗 群体质量 理化性质
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土壤有机质含量对红壤性稻田残留氮在团聚体内分布的影响
《中国土壤与肥料 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：化肥氮的残留及其分布对后季作物氮素供给和氮素损失均有重要影响。通过在田间试验中设置15N标记微区，在相同施氮量（150 kg/hm~2）条件下，明确低有机质、中有机质和高有机质红壤性稻田化肥氮的残留量及其在不同粒径土壤团聚体中的分布。结果表明：与低有机质土壤相比，中有机质和高有机质土壤大团聚体（0.25～2 mm）的比例较高，而粘粉粒（＜0.053 mm）的比例较低。不同粒径团聚体的全氮含量均随土壤有机质含量的提高而显著升高。在相同氮肥投入下，化肥氮在中有机质和高有机质土壤中的残留量较低有机质土壤显著增加，增幅分别为60.08%和93.93%。与低有机质土壤相比，高有机质土壤中的残留氮在大团聚体、微团聚体（0.053～0.25 mm）和粘粉粒中的含量分别显著增加了76.58%、108.32%和110.85%。土壤残留氮主要分布在大团聚体中（42.87%～46.81%）。随土壤有机质含量的升高，残留氮在大团聚中的比例有所下降，而在粘粉粒中的比例有所升高，但均未达显著水平。因此，培肥地力不仅能够提高土壤大团聚体的比例，促进土壤团粒结构的形成，还有利于土壤对残留氮的固持，从而降低红壤性稻田的氮素损失。
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减施20%化肥下绿肥翻压量对江西双季稻产量及氮素利用的影响
《植物营养与肥料学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】种植绿肥是实现化肥减施的重要措施，研究稻田系统中不同绿肥翻压量对土壤供氮及主作物水稻吸氮规律的影响，以期为江西双季稻区合理利用紫云英，提高水稻产量提供理论依据。【方法】田间试验位于江西双季稻区。在早稻氮磷钾肥用量减施20%条件下，设置冬种并翻压紫云英鲜草15000 （G1F80）、22500（G1.5F80）、30000 （G2F80）、37500 （G2.5F80） kg/hm~2，以及冬闲且水稻不施化肥对照（CK）、冬种紫云英水稻不施化肥（GM）和冬闲常规施肥(F100)共7个处理。分析了水稻产量、植株吸氮量、氮肥利用率，以及水稻生育期土壤无机氮含量，并分析了土壤性状和水稻产量、植株吸氮量之间的关系。【结果】与F100相比，G1F80处理早稻产量显著增加11.64%;G2F80处理晚稻产量显著增加7.81%;G1F80、G1.5F80和G2F80处理双季稻总产量分别显著增加5.79%、5.38%和7.17%。其余不同紫云英翻压量处理的产量相比F100均未降低。冬种紫云英配施80%化肥可显著提高早稻稻谷吸氮量、早稻当季氮肥利用率和早稻氮肥偏生产力，提高早稻和晚稻收获期土壤全氮和有机质含量，提升土壤肥力水平。早稻孕穗期、早稻收获期和晚稻收获期，G2.5F80处理土壤铵态氮含量均显著高于F100处理，且为各处理中含量最高。从早稻孕穗期到早稻收获期，不同紫云英翻压量处理氮素累积速率均为正值，水稻植株吸氮量增加，而冬闲常规施肥处理氮素累积速率为负值，水稻吸氮量降低。在水稻生育期，紫云英翻压量小于22500 kg/hm~2时，水稻植株吸氮量随翻压量增加而增加，而翻压量大于22500 kg/hm~2时，水稻植株吸氮量明显降低。土壤速效钾含量对水稻产量和吸氮量的贡献率最大，对早稻产量和早稻吸氮量的贡献率分别为35.17%和40.16%，对晚稻产量和吸氮量的贡献率分别为21.22%和25.22%，对双季稻产量和吸氮量的贡献率分别为34.83%和27.86%。【结论】在减施常规量20%化肥条件下，种植翻压适量紫云英可提高早稻稻谷吸氮量，促进水稻增产。翻压高量紫云英有利于培育土壤碳库和氮库，提高土壤供氮能力。综合各项分析，在江西双季稻区紫云英翻压量为30000 kg/hm~2时效果最好。
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长期施用猪粪和化肥对稻田土壤Cu、Zn和Cd含量及有效性的影响
《农业环境科学学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为研究有机肥与化肥处理下稻田土壤Cu、Zn、Cd含量之间的差异,并探明关键影响因子,本研究利用持续了35 a的长期定位试验,分析了土壤重金属全量及有效态、土壤理化性质和水稻产量,并利用多种统计分析方法研究了猪粪组和化肥组土壤Cu、Zn和Cd与土壤理化指标之间的关系.结果表明:与对照(不施肥)相比,长期施用猪粪使土壤Cu、Zn、Cd全量和有效态含量分别提高了134%~239%、57%~124%、58%~171%和191%~380%、285%~811%、61%~184%,并显著提升了土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)及氮磷养分含量;而化肥处理对土壤重金属全量及有效态含量无显著影响,对土壤理化指标的提升相对较小.冗余分析(RDA)发现,猪粪组土壤全氮(TN)、CEC和速效磷(AP)分别解释了重金属方差变异的89.1%、6.4%和2.0%,化肥组土壤pH和全磷(TP)分别解释了方差变异的45.0%和22.2%,达到显著水平.进一步通过偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析发现,猪粪对重金属有效态的贡献远大于化肥,主要通过影响土壤重金属全量和CEC从而影响重金属有效性,其路径系数分别为0.6217和0.2953,均达到显著水平.猪粪组土壤重金属与理化指标之间由于"同源"关系呈显著正相关,而化肥组两者的关系受水稻生长活动等因素影响较大.研究表明,长期施肥可以通过调控土壤理化指标等影响重金属有效性,施用猪粪进行稻田土壤培肥的同时,需要注意土壤重金属的累积风险.
关键词： 长期施肥 稻田 铜 锌 镉 有效性 偏最小二乘路径模型(PLS-PM)分析
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红壤区旱地和水田土壤磷素状况及其流失风险
《中国土壤与肥料 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：红壤一般偏酸且铁铝富集,磷与铁、铝形成Fe-P、Al-P,降低了红壤磷的有效性。施磷提高红壤供磷能力,但是未被作物利用的磷积累在土壤中,对水体环境构成威胁。研究红壤磷素状况对于提高作物产量和保护环境具有重要意义。已有很多关于红壤磷素状况方面的报道,但是很少将红壤磷素状况与水体磷进行关联分析。在典型红壤区江西省余江县布点采集了旱地和水田土样各54份,周边水样24份,分析了土壤有效磷（Olsen-P和Bray-P）含量、水溶性磷（CaCl2-P）含量和水样总磷含量。结果表明,以Olsen-P为指标,11%的旱地和39%的水田土壤缺磷,61%的旱地和39%的水田土壤磷适合作物生长,11%的旱地和11%的水田土壤处于高磷状态。以Bray-P为指标,11%的旱地和33%的水田土壤缺磷,6%的旱地和33%的水田土壤磷适合作物生长,77%的旱地和6%的水田土壤处于高磷状态。Olsen-P、Bray-P与CaCl2-P三者之间具有极显著相关关系,对Olsen-P与Ca Cl2-P、Bray-P与CaCl2-P分别进行回归分析,求得土壤磷流失突变点的Olsen-P和Bray-P含量分别为56.31和118.4 mg·kg-1。依据这两个标准,水田土壤有效磷均未超过磷流失突变点,旱地土壤Olsen-P和Bray-P超过突变点的样品比例分别为50%和33%。水田周边排水沟渠水的总磷含量均低于《地表水环境质量标准》Ⅱ类水标准。总之,调查的红壤区水田土壤整体较为缺磷、磷流失风险低,旱地土壤有效磷含量和磷流失风险都较高。
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不同改良剂对土壤Cd活化和稻米Cd吸收的阻控效果（英文）
《Agricultural Science & Technology 》 2021
摘要：通过Cd污染环境(土壤Cd含量为1.0 mg/kg)下早稻晚稻种植盆栽试验，比较了有机肥(猪粪、生物黑炭)单施以及与碱性改良剂(石灰、牡蛎壳粉)配施对土壤Cd活化和稻米Cd吸收的阻控效果,并探讨了土壤有效Cd与水稻籽粒Cd之间的相关关系。结果表明：与CK (不添加改良剂)相比,施用改良剂后早稻和晚稻的籽粒产量分别提高了15.52%～36.01%和12.02%～27.28%，籽粒Cd含量分别降低了24.76%～64.53%和4.93%～58.32%，籽粒Cd累积量分别降低了22.27%～51.76%和33.84%～46.95%(单施猪粪处理除外)；其中，生物黑炭的降Cd效果显著优于猪粪，配施牡蛎壳粉的降Cd效果优于石灰处理；早稻和晚稻收获后,施用改良剂后土壤有效Cd含量分别比CK降低了35.00%～65.88%和30.93%～68.57%。进一步分析发现,土壤有效Cd含量与水稻籽粒Cd含量可以用线性方程进行较好地拟合(R2>0.70, P <0.05)。这表明有机肥与碱性改良剂配施可以通过钝化土壤有效Cd来快速降低水稻籽粒Cd含量，且生物黑炭与牡蛎壳粉配施的效果较好。
关键词： Cd污染土壤 有机肥 碱性改良剂 水稻 籽粒 降Cd效果
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