科研产出
基于遥感数据的湖南双季稻地理空间分异特征
《湖南农业科学 》 2023
摘要：基于中高空间分辨率双季稻种植面积遥感数据产品，运用地理空间分异分析方法，从像元尺度对湖南双季稻的地理空间分异特征进行分析。结果表明：湖南双季稻的地理空间分异特征明显，主要分布在武陵山脉以东、幕阜山以西的洞庭湖平原地区，雪峰山以东、罗霄山以西、南岭山脉以北的湘中丘陵盆地地区；纬度上，双季稻面积从南到北呈3个阶梯式上升态势，核心纬度为28.5°N～29.2°N；经度上，呈自西向东先增后减的分布态势，核心经度为112.4°E～113.0°E；海拔上，随海拔升高而不断下降，核心海拔为105 m以下的低海拔区；坡度在9°以下地区的耕地中双季稻的种植比例达到近三成；洞庭湖地区为双季稻种植的主要地区，其面积与耕地占比在湖南4大区域经济板块中均为最高。
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湘北双季稻区种植翻压紫云英的氮肥减施效应
《植物营养与肥料学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】评价双季稻区冬闲田种植翻压紫云英模式下减施不同量氮肥对水稻产量和土壤理化性状的影响,为湘北稻区双季稻减肥增效提供理论依据。【方法】定位试验始于2009年,设置不施肥(CK),常规施肥(N100),种植翻压紫云英配合早稻及晚稻均减施常规量氮肥的0%、20%、40%、60%(MvN100、MvN80、MvN60、MvN40),以及单独种植利用紫云英(Mv)处理,共7个处理。测定各处理水稻产量、氮磷钾吸收量、土壤理化性质及6种碳氮磷循环相关水解酶(α-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶)活性。【结果】与N100处理相比,种植利用紫云英有明显的增产和节肥效果,其中,MvN100处理全年稻谷增产10.2%,MvN40处理全年稻谷不减产。在早稻季,种植利用紫云英条件下减施氮肥,在保证土壤全氮稳定的前提下显著提高了水稻地上部氮吸收量和利用效率。与N100比较,紫云英配合氮肥减施常规量的0～60%,水稻地上部氮吸收量显著增加16.6%～43.4%,同时氮肥利用率提高8.4%～37.8%。单独紫云英处理的早晚稻土壤碳、氮、磷循环相关水解酶活性最高,与N100处理相比,MvN80和MvN60处理下α-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶活性显著提高。相关性分析结果表明,土壤有效磷、速效钾含量与水稻产量显著相关,聚合增强树分析(ABT)进一步证实土壤有效磷对早晚稻产量贡献率最大,分别是30.4%和50.2%。【结论】连续10年的试验充分证明,在种植翻压紫云英条件下,早稻季减施常规量氮肥60%、晚稻季减施常规量氮肥40%,可提高水稻氮、磷、钾养分吸收量和土壤酶活性,可满足水稻正常生产。供试土壤丰富的有效磷和速效钾含量是减施氮肥确保水稻产量的重要因素。
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连续施硅对双季稻镉硅累积效应的影响
《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究硅肥对土壤镉生物有效性以及双季稻对镉硅积累的影响,在稻田土壤镉较高[ω(总Cd)为1.03 mg·kg-1]污染条件下,开展双季稻连续基施硅肥180 kg·hm-2(以SiO2计)的田间定位试验.结果表明,双季稻田连续施用硅肥能够增加土壤有效硅含量,增幅为108.1%~275.0%,同时提高土壤1.15~1.33个pH单位,施用硅肥早、晚稻土壤DTPA-Cd含量降幅分别为12.3%和15.9%,差异达显著水平;施硅促进了土壤镉向稳定形态的转化,土壤可交换态EXC-Cd含量降幅为2.6%~5.1%,QW处理降低达显著水平;施硅肥处理,碳酸盐结合态CAR-Cd含量降低,降幅为8.6%~24.9%,显著增加了铁锰氧化态FMO-Cd含量,增加了 土壤有机结合态OR-Cd含量,增幅为2.3%~12.8%,残渣态RES-Cd含量增幅为2.3%~6.0%;连续施硅肥降低了水稻对镉的积累,早稻根、茎叶和稻米平均降幅分别为38.4%、49.7%和50.9%,晚稻根、茎叶和稻米平均降幅分别为30.6%、34.4%和39.2%;硅处理显著降低了水稻根吸收系数(AF土/根),降幅为25.5%~49.6%,同时降低了水稻根向茎叶的转运系数(T根/茎叶),降幅为13.5%~52.6%,差异显著,早、晚稻稻米镉富集系数(BAF)分别平均降低6.0%和8.0%,其中粉末状硅肥对降低水稻镉吸收效果最佳.综上表明硅肥能够降低水稻对镉的吸收积累,然而硅肥持续性降镉效应不明显.
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控释尿素对环洞庭湖区双季稻吸氮特征和产量的影响
《作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：缓控释肥料应用于我国水稻生产中,对化肥使用量零增长和农业可持续发展具有重要推动作用.本研究以连续在湖南进行6年(2013—2018年)的双季稻控释尿素施用试验为研究平台,分析控释尿素施用下环洞庭湖区早晚稻主要生育期地上部氮素累积、氮素阶段吸收速率与氮素利用的关系,探究控释尿素减施对水稻持续稳产增产的原因.结果表明:早稻各施氮处理均有1次明显的氮素阶段吸收速率峰值,控释尿素(controlled-release urea,CRU)处理氮素吸收相对延后,氮素累积主要在幼穗分化始期至抽穗期阶段,占生育期总量的35.31%~42.33%,其次为始分蘖期至幼穗分化始期和抽穗期至乳熟期.晚稻于始分蘖期至幼穗分化始期和抽穗期至乳熟期出现2次明显的氮素阶段吸收速率峰值,均以1.0 CRU(等氮量控释尿素)处理峰值最高;始分蘖期至幼穗分化始期、抽穗期至乳熟期水稻大量吸收氮素,累积增量分别占35.92%~40.52%和23.05%~24.58%.控释尿素还能显著提高双季稻产量,早晚稻分别以0.9 CRU(控释尿素减氮10%)和0.8 CRU(控释尿素减氮20%)处理最佳,控释尿素减施的晚稻增产效果优于早稻,且显著提高早晚稻氮肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力.CRU处理早晚稻产量与幼穗分化始期、抽穗期、乳熟期、腊熟期氮素累积量和有效穗数均呈极显著正相关,且晚稻产量与穗长呈显著正相关;早晚稻幼穗分化始期氮素累积量与氮肥农学利用率、生理利用率呈显著负相关,氮肥偏生产力与早稻幼穗分化始期、抽穗期、乳熟期和腊熟期氮素累积量呈极显著或显著负相关,与晚稻抽穗期氮素累积量呈显著负相关.因此,控释尿素施用使水稻氮素阶段吸收速率、地上部氮素累积后延,有利于后期生殖生长及籽粒结实,显著提高双季稻产量及氮肥利用效率.结合双季稻吸氮特征和籽粒产量,建议环洞庭湖区早稻采用释放期较短的控释尿素或配合速效氮肥施用,进一步实现增产.
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湘中地区双季稻生长期内气候变化特征
《湖南农业科学 》 2021
摘要：为探明湘中地区双季早晚稻生长期内气候变化特征及对生产的影响,以该地区1960—2019年的双季早、晚稻生育期内逐日地面气象观测数据为研究对象,比较分析了近60 a早晚稻生长期内各生育时期的温、光、水等气候资源变化趋势,探讨在区域气候变化的背景下,双季早晚稻生产如何充分利用有利气候变化以及避开不利气候变化。结果表明:早稻生长期内的日平均气温、平均日最高气温、平均日最低气温均呈上升趋势,播种育秧期增幅最大,分别为0.433、0.808和0.428℃/10a;播种育秧期和移栽返青分蘖期的日照时数为增加;降水量的增加主要发生在生长后期。晚稻生长期内日平均气温除孕穗期略有下降外,其余生育时期均呈上升趋势;播种育秧期、抽穗期和灌浆成熟期3个时期平均日最高气温均表现出一定幅度的升高,增幅最大的是灌浆成熟期;平均日最低气温表现为持续上升,增幅最大的为灌浆成熟期,达0.226℃/10a;孕穗期的日照时数降幅最大,下降约11.02 h/10a,其次是移栽返青分蘖期,下降约6.656 h/10a。该区域气候变化对早稻而言是利大于弊,而对晚稻来说则制约了其高产潜力的发挥。因此,湘中地区早晚稻生产可采取早稻适当提前播种并搭配迟熟晚稻品种的技术对策。
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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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氮钾减施下紫云英翻压量对双季稻产量及氮素利用的影响
《湖南农业大学学报(自然科学版) 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：采用11年（2008—2018年）绿肥定位试验,研究氮钾减施20%下紫云英不同翻压量（15 000、22 500、30 000、37 500 kg/hm2）对双季稻产量、氮素利用率及土壤氮素的影响。结果表明:与不施肥相比,施肥处理的早、晚稻产量显著增加,产量可持续指数提高,且减施氮钾20%翻压紫云英处理和单施化肥处理间的11年平均产量和产量可持续指数差异均无统计学意义;通过分析2018年的数据,与当地的常规施肥处理相比,减施氮钾20%翻压紫云英30 000 kg/hm2能显著提高早稻生物量、氮素积累量、化肥氮素吸收利用效率（回收利用效率、农学利用效率、偏生产力）和晚稻稻草生物量、稻谷氮素积累量、总投入氮素吸收利用效率（回收利用效率、农学利用效率、生理利用率、偏生产力）;适量氮钾减施翻压紫云英可提高土壤全氮和碱解氮质量分数,有效提升土壤肥力。在本研究中,氮钾减施20%时翻压紫云英30 000 kg/hm2较适宜。
关键词： 双季稻 紫云英 氮钾减施 产量 氮素利用效应 土壤氮素
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翻压紫云英对双季稻产量、镉吸收及转运的影响
《植物营养与肥料学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探讨紫云英在水稻生产中的增产降镉（Cd）效应以及降Cd的生理机制。【方法】5年田间微区定位试验设4个处理:不施任何肥料（CK）、翻压紫云英（GM）、单施化肥（F）和紫云英翻压配施化肥（F+GM）,翻压紫云英的处理冬闲田种植紫云英,作为绿肥在早稻插秧前翻压还田。在双季稻分蘖期、灌浆期和成熟期采集水稻植株样品,分为根、茎叶、籽粒3个部分,测定其Cd含量。【结果】1)与CK相比,F+GM与F处理5年水稻产量显著增加,GM处理从2017年起增产显著;与F处理相比,F+GM处理5年水稻均增产,其中2016与2020年显著增产。2)翻压紫云英对水稻同一部位在不同时期的降Cd效应不同。早稻GM处理根Cd含量在分蘖期、灌浆期和成熟期均显著低于CK,晚稻则无显著差异;早稻的GM处理茎叶Cd含量在灌浆期显著低于CK,晚稻的无显著差异;早稻的GM处理籽粒Cd含量在灌浆期和成熟期均显著低于CK（分别降低85.7%和57.6%）,晚稻的无显著差异。早稻的F+GM处理根Cd含量在分蘖期、灌浆期和成熟期均显著低于F处理,晚稻的则无显著差异;早稻的F+GM处理茎叶Cd含量在分蘖期显著低于F处理,晚稻的无显著差异。3)翻压紫云英下水稻不同时期Cd转运有差异。早稻分蘖期F+GM处理的根–茎叶Cd转运系数显著高于CK与F处理,成熟期GM处理的茎叶–籽粒Cd转运系数显著低于CK,降幅为52.2%;晚稻则无显著差异。4)F+GM和GM处理根与籽粒Cd累积量均较低,其根部累积量显著低于F处理;GM处理早稻籽粒Cd累积量显著低于F处理;而F+GM晚稻茎叶Cd累积量则显著高于CK。F+GM与GM处理籽粒Cd分配比例低于CK与F处理,F+GM处理的茎叶Cd分配比例高于F处理,GM处理的茎叶Cd分配比例高于CK。5)早稻各处理的土壤总Cd含量差异不显著,晚稻则表现为GM处理显著低于CK。早稻的GM与F+GM处理土壤有效Cd含量显著低于CK,晚稻的则无显著差异。【结论】翻压紫云英可增加水稻产量,同时具有较好的降Cd效应。翻压紫云英的降Cd生理机制为:一是可降低土壤有效Cd含量,从而降低水稻Cd含量;二是可降低茎叶–籽粒间的Cd转运系数,减弱向籽粒的转运能力,降低水稻籽粒中Cd的累积,进而生产出Cd含量低于国家安全限量的稻米。
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长期不同耕作方式与秸秆还田对稻田镉生物有效性的影响
《农业环境科学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：以湖南省典型双季稻区的土壤-水稻系统为研究对象,通过长期田间连续定位试验,研究不同耕作方式和秸秆还田对土壤-水稻系统镉生物有效性的影响。试验采用随机区组设计,共设4个处理:翻耕+秸秆不还田（CT）;翻耕+秸秆还田（CTS）;旋耕+秸秆还田（RTS）;免耕+秸秆还田（NTS）。结果表明:NTS处理增加了土壤阳离子交换量,降低了粉粒的比例。NTS处理土壤总镉和离子交换态镉含量分别为（0.48±0.01）mg·kg-1和（0.39±0.01）mg·kg-1,与CTS和RTS处理均无显著差异,但显著高于CT处理。NTS处理早稻和晚稻糙米总镉含量分别高达（0.30±0.04）mg·kg-1和（0.60±0.07）mg·kg-1,超过0.20 mg·kg-1的国家食品安全标准（GB 2762—2017）,且显著高于其他处理。水稻糙米中总镉含量和土壤总镉、碳酸盐结合态镉和铁锰氧化物结合态镉含量显著正相关。研究表明,耕作强度越弱土壤中镉的生物有效性越高,秸秆还田相对于不还田处理增加了镉的生物有效性。耕作方式和秸秆还田通过影响土壤镉生物有效性进而影响水稻镉含量,免耕秸秆还田增加了土壤和水稻糙米中的镉,带来了镉超标的安全问题。
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