科研产出
冬季作物-双季稻轮作模式资源利用效率及经济效益比较研究
《农业资源与环境学报 》 2021
摘要：湖南省是长江中游双季稻主产区,冬季作物-双季稻轮作模式是该区重要的三熟种植制度.为优化种植模式、促进资源高效利用及农民增收,开展了13年的长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析比较冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻5种轮作模式的光热资源利用效率、NPK养分资源利用效率及经济效益.结果表明:马铃薯-双季稻模式年总光能利用率显著高于其他模式;马铃薯-双季稻模式轮作周年光能生产效率比黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻模式分别显著提高了0.16、0.18、0.21 g·MJ-1(P<0.05),轮作周年积温生产效率比黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻模式分别显著提高了1.24、1.36、1.52 kg·hm-2·℃-1·d-1(P<0.05).各模式轮作周年P养分干物质生产效率差异不显著(P>0.05);各轮作模式周年N养分干物质生产效率大小依次为马铃薯-双季稻(73.23)>冬闲-双季稻(69.84)>油菜-双季稻(68.30)>黑麦草-双季稻(65.47)>紫云英-双季稻(60.99);各轮作模式周年K养分干物质生产效率大小依次为紫云英-双季稻(70.63)>冬闲-双季稻(66.10)>油菜-双季稻(57.58)>黑麦草-双季稻(56.37)>马铃薯-双季稻(47.91).各轮作模式的早、晚稻NPK偏生产力差异不显著(P>0.05),晚稻NPK收获指数差异显著(P<0.05).各轮作模式经济效益大小依次为马铃薯-双季稻>油菜-双季稻>黑麦草-双季稻>紫云英-双季稻>冬闲-双季稻.马铃薯-双季稻模式为高投入高产出型,黑麦草-双季稻和油菜-双季稻模式为低投入中产出型,紫云英-双季稻模式为低投入低产出型.综合来看,马铃薯-双季稻模式适合在湖南双季稻区推广应用.
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不同冬季作物对稻田蚯蚓及蚯蚓粪产量的影响
《中国生态农业学报(中英文) 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：基于大田调查,结合2017—2020年的降雨量及积温数据,研究了稻田种植不同冬季作物（T1,冬闲; T2,冬种紫云英; T3,冬种油菜）对威廉环毛蚓（Pheretima guillelmi）产量及蚯蚓粪产量的影响,以期为稻田蚯蚓增效提供理论及技术支撑。结果表明:蚯蚓产量、蚯蚓粪产量及冬季作物产量在不同年度间的波动幅度均较大,不同年度间的蚯蚓产量变异系数（CV）与冬季作物产量CV值极显著（P<0.01）正相关; 2018—2019年10—12月的持续降雨及12—2月的低温导致冬季作物及蚯蚓产量大幅下降。蚯蚓产量、蚯蚓粪产量与土壤有机质含量显著正相关（P<0.05）,与冬季作物产量均呈极显著正相关（P<0.01）。冬闲、冬种紫云英和冬种油菜的蚯蚓密度分别为8.4～12.8条·m-2、11.2～30.8条·m-2和20.4～49.1条·m-2,蚯蚓平均密度分别为10.8条·m-2、20.7条·m-2和36.3条·m-2;蚯蚓产量分别为290～428 kg·hm-2、368～1054 kg·hm-2和763～1845 kg·hm-2,蚯蚓平均产量分别为373 kg·hm-2、695 kg·hm-2和1364 kg·hm-2;蚯蚓粪产量分别为1921～3126 kg·hm-2、3023～10 116 kg·hm-2和6034～18 958 kg·hm-2,蚯蚓粪平均产量分别为2652 kg·hm-2、6438 kg·hm-2和12 545 kg·hm-2;平均值均表现为油菜>紫云英>冬闲。粪蚓比伴随冬季作物产量的增加而增加,平均为8.8。油菜不同产量水平间的蚯蚓产量及蚯蚓粪产量的变幅均小于紫云英。综上,蚯蚓产量及蚯蚓粪产量受年际间气候干扰较大,冬季作物高产田块的土壤有机质含量较高,有利于提高蚯蚓产量、蚯蚓粪产量及其产量稳定性,且冬种油菜的效果更好。
关键词： 蚯蚓 蚯蚓粪 土壤有机质 产量 稻田 冬季作物 油菜 紫云英
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稻田不同种植模式对土壤养分表观平衡和氮素生产效率的影响
《应用生态学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：通过在湖南长沙双季稻田开展的冬闲-双季稻(CK)、黑麦草-双季稻(Ry-R-R)、紫云英-双季稻(Mv-R-R)和油菜-双季稻(Ra-R-R)4个种植模式的长期定位试验,分析不同种植模式对土壤养分含量、水稻产量、氮素生产效率和土壤养分表观平衡的影响.结果表明:Ry-R-R、Mv-R-R和Ra-R-R的土壤全氮和碱解氮含量显著高于CK,而土壤速效钾含量显著低于CK.与CK相比,Ry-R-R、Mv-R-R和Ra-R-R的晚稻氮肥偏生产力显著提升.Ry-R-R、Mv-R-R和Ra-R-R晚稻穗部的氮积累量显著高于CK;Ry-R-R、Mv-R-R和Ra-R-R茎叶的氮积累量均高于CK.Ry-R-R、Mv-R-R的水稻产量显著高于CK;水稻产量与土壤氮含量呈显著正相关.Ry-R-R、Mv-R-R的氮、磷盈余量显著高于CK;Ry-R-R、Ra-R-R的钾素盈余量显著高于CK.冬作物-双季稻模式提高了土壤养分含量和氮素生产效率,改善了土壤缺钾的状况,有利于维持稻田养分平衡,但土壤氮素盈余较多,还需减少氮肥的过量施用.
关键词： 冬季作物 水稻 种植模式 氮素生产效率 养分表观平衡
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冬季作物-双季稻轮作种植模式氮、磷、钾养分 循环与产量可持续性特征
《中国生态农业学报(中英文) 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：研究分析农业生态系统NPK养分循环和产量的可持续性,对实现养分资源优化管理和农业可持续发展具有重要意义.基于长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析了2004—2017年冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、紫云英-双季稻、黑麦草-双季稻、油菜-双季稻等轮作种植模式早、晚稻产量的可持续性与稳定性;采用投入产出法(Input-Output Analysis)分析不同轮作种植模式NPK养分循环与平衡状况.结果表明:1)黑麦草-双季稻模式早稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.09和0.81,说明稻田冬种黑麦草有利于促进早稻产量稳定性和可持续性的提高;油菜-双季稻模式晚稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.07和0.82,说明稻田冬种油菜有益于晚稻产量稳定性和可持续性的提高;2)长期冬季作物-双季稻轮作种植未影响水稻产量和糙米NPK养分含量(P>0.05);3)在稻田轮作种植周年内目前的NPK投入水平下,黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、马铃薯-双季稻等模式均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为375.70 kg(K)·hm-2、279.98 kg(K)·hm-2、363.71 kg(K)·hm-2、93.74 kg(K)·hm-2;黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻等模式均在冬季作物种植季存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为240.07 kg(K)·hm-2、89.57 kg(K)·hm-2、140.08 kg(K)·hm-2,但马铃薯-双季稻模式在马铃薯种植季K盈余为255.21 kg(K)·hm-2;同时黑麦草-双季稻模式和紫云英-双季稻模式均存在冬季作物种植季存在N亏缺,N亏缺量分别为59.47 kg(N)·hm-2和89.17 kg(N)·hm-2;油菜-双季稻模式和马铃薯-双季稻模式在晚稻种植季均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为45.93 kg(K)·hm-2、124.33 kg(K)·hm-2.冬季作物-双季稻轮作种植模式的养分循环是冬季作物和外部投入的NPK肥料共同驱动的养分循环,建议科学管理冬季作物和3季的NPK养分投入.
关键词： 冬季作物 双季稻 NPK 养分循环 产量可持续性指数 稳定性指数
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种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响
《生态环境学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的排放特征,对合理利用冬闲稻田、发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英和冬闲的双季稻田中CH4和N2O排放及其相关微生物数量变化进行了分析。在冬季作物生长期,不同冬季作物稻田CH4和N2O排放通量均显著高于对照(冬闲),CH4和N2O排放通量均表现为免耕直播黑麦草>免耕直播紫云英>冬闲;免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田CH4排放量分别为2.28和1.07 g·m-2,分别比对照增加241.92%和60.63%;N2O排放量分别为0.59和0.48 g·m-2,分别比对照增加71.93%和40.06%;各处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量变化范围分别为0.33×102~163.37×102 cfu·g-1、11.05×103~245.68×103 cfu·g-1、3.21×103~178.26×103 cfu·g-1和10.47×105~198.88×105 cfu·g-1,免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的数量均显著高于冬闲,其中免耕直播黑麦草处理稻田土壤的产甲烷细菌、甲烷氧化细菌和硝化细菌数量显著高于免耕直播紫云英处理,而免耕直播紫云英处理稻田土壤反硝化细菌的数量则显著高于免耕直播黑麦草处理。研究结果显示,种植不同冬季作物能促进稻田生态系统中CH4和N2O的排放,而这两种气体的排放量与稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化菌、硝化细菌和反硝化细菌数量变化密切相关。
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双季稻田种植不同冬季作物对甲烷和氧化亚氮排放的影晌
《生态学报 》 2012 北大核心 CSCD
摘要：研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内CH4和N2O的排放特征,对合理利用冬闲稻田,发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英、油菜以及翻耕移栽油菜和冬闲的双季稻田中甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放进行了分析。结果表明:在冬季作物生长期,CH4、N2O平均排放通量和总排放量均表现为翻耕移栽油菜>免耕直播黑麦草>免耕直播油菜>免耕直播紫云英>冬闲。不同冬季作物稻田CH4和N2O总排放量与对照(冬闲)的差异均达到极显著水平(P〈0.01);翻耕移栽油菜的双季稻田中CH4和N2O排放量最高,分别达2.989 g/m2和0.719 g/m2。翻耕移栽油菜稻田的CH4和N2O温室效应总和也最大,为2893.92 kg CO2/hm2;免耕直播黑麦草和免耕直播油菜处理次之,而免耕直播紫云英处理最低。种植不同冬季作物促进了稻田生态系统CH4和N2O的排放。
关键词： 双季稻田 冬季作物 CH4 N2O 排放 温室效应 double cropping paddy field winter covering crop CH4 N2 0 emission fluxes global warming potentials
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双季稻田种植不同冬季作物对甲烷和氧化亚氮排放的影响
《生态学报 》 2012 北大核心 CSCD
摘要：研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内CH4和N2O的排放特征,对合理利用冬闲稻田,发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英、油菜以及翻耕移栽油菜和冬闲的双季稻田中甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放进行了分析。结果表明:在冬季作物生长期,CH4、N2O平均排放通量和总排放量均表现为翻耕移栽油菜>免耕直播黑麦草>免耕直播油菜>免耕直播紫云英>冬闲。不同冬季作物稻田CH4和N2O总排放量与对照(冬闲)的差异均达到极显著水平(P<0.01);翻耕移栽油菜的双季稻田中CH4和N2O排放量最高,分别达2.989 g/m2和0.719 g/m2。翻耕移栽油菜稻田的CH4和N2 O温室效应总和也最大,为2893.92 kg CO2/hm2;免耕直播黑麦草和免耕直播油菜处理次之,而免耕直播紫云英处理最低。种植不同冬季作物促进了稻田生态系统CH4和N2O的排放。
关键词： 双季稻田 冬季作物 CH4 N2O 排放 温室效应
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冬季作物种植对双季稻根系酶活性及形态指标的影响
《生态学报 》 2012 北大核心 CSCD
摘要：基于湖南长沙7a定位试验,以冬闲为对照,研究了冬种马铃薯、紫云英及油菜为前茬作物对早、晚稻根系酶活性、形态指标及产量的影响。结果表明,与冬闲相比,冬种作物后早、晚稻根系丙二醛(MDA)含量增加,但其根系的活性氧清除能力更强(SOD、POD和CAT活性高),能够在一定程度上缓解膜脂过氧化作用带来的伤害;冬种不同作物对早晚稻根系形态的影响表现不一。冬种马铃薯和紫云英处理在早稻生育后期的根系优势明显,并能在一定程度上促进晚稻根系生长,双季稻总产量较对照分别增加6.29%和7.76%,而冬种油菜抑制了晚稻根系生长,导致晚稻产量及双季稻总产分别降低6.31%和1.96%;相关性分析表明,灌浆期较高的根长、根数、根体积和根表面积是冬种作物改善双季稻产量的主要原因。综合来看,冬种马铃薯和紫云英对于促进双季稻根系生长,提高稻谷产量具有重要作用,而冬种油菜则不利于提高双季稻的稻谷生产力。
冬季作物对稻田土壤微生物量碳、氮和微生物熵的短期影响
《生态学报 》 2009 北大核心 CSCD
摘要：研究不同的冬季作物马铃薯、黑麦草、紫云英、油菜在"冬季作物-双季稻"轮作种植制度下短期内对稻田土壤微生物碳、氮和微生物熵的影响,在湖南省土壤肥料研究所的实验网室内设置了小区试验。试验结果表明:几种冬季作物均提高了稻田土壤微生物碳、氮含量,黑麦草明显提高了土壤微生物量碳和微生物熵,紫云英明显提高了土壤微生物量氮。冬季作物对土壤微生物量碳和土壤微生物量氮的季节性影响变化趋势基本一致,紫云英、马铃薯处理的土壤微生物量C、N含量均在水稻生育期间8月中旬达到最大值。
关键词： 冬季作物 稻田土壤 土壤微生物量碳 土壤微生物量氮 微生物熵
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冬季作物对水稻生育期土壤微生物量碳、氮的影响
《植物营养与肥料学报 》 2009 北大核心 CSCD
摘要：选取我国南方4种冬季作物黑麦草、紫云英、油菜、马铃薯,以冬闲田作对照,对水稻生育期土壤微生物量碳(SMBC)和土壤微生物量氮(SMBN)的短期内动态变化进行了研究。结果表明,早稻田翻耕前,冬季作物处理土壤SMBC和SMBN与冬闲田存在显著差异(P<0.05),黑麦草处理SMBC为398.5 mg/kg,显著高于其他作物;紫云英处理SMBN最高,为97.8 mg/kg。在早稻整个生育期,黑麦草处理SMBC显著高于其他处理,晚稻生长过程中各处理无显著差异。冬季作物对稻田土壤微生物商(MQ)的影响,随着水稻生长发育进程有不同程度的变化,黑麦草处理在早稻整个生育期高于冬闲田。
关键词： 冬季作物 稻田土壤 土壤微生物量碳 土壤微生物量氮
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