科研产出
南方典型母质发育水稻土剖面酸化特征研究
《中国土壤与肥料 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：明确我国南方典型母质发育水稻土的剖面酸化特征及其影响因素，为稻田土壤酸化有效防控及治理提供理论依据。选取湖南长株潭区域不同母质（板页岩、第四纪红土、花岗岩、河流冲积物、砂岩、石灰岩及紫色砂页岩）发育的潴育性水稻土剖面，分别测定耕作层（A）、犁底层（P）、潴育层（W）及母质层（C）各层次的土壤pH，利用A与C层间p H的变化差异来表征表层土壤是否酸化及其酸化程度，并分析A层有机质、阳离子交换量、总氮及颗粒组成，探究影响耕作层土壤酸化的主要因素。结果表明：南方典型母质发育的潴育性水稻土酸化特征表现为：石灰岩剖面土壤的pH最高，达6.39～6.92；其次为河流冲积物（6.24～6.66）及紫色砂页岩土壤（5.90～6.57），均呈微酸性至中性；再次是板页岩土壤（5.91～6.46），呈微酸性；最后依次为第四纪红土（5.45～6.12）、花岗岩（5.47～5.88）及砂岩土壤（5.47～5.85），均呈酸性至微酸性。不同母质发育的潴育性水稻土A与C层土壤p H存在明显差异，均表现出酸化现象，且酸化程度大小依次为：紫色砂页岩、第四纪红土>板页岩、石灰岩、花岗岩>河流冲积物、砂岩。对可能影响表层土壤酸化的土壤理化性质进行逐步线性回归分析发现，土壤阳离子交换量与表层水稻土酸化差值呈显著负相关。总体而言，土壤阳离子交换量是影响不同母质发育的潴育性水稻土表层酸化的主要因素。
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洞庭湖区稻田主要种植模式物质生产及光温资源利用效率的比较
《中国生态农业学报(中英文) 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：合理的种植模式可实现作物生长需求和自然资源供给的匹配.比较研究洞庭湖区稻田主要种植模式,可明确该区域优势种植模式,为优化湖区资源配置和建立丰产高效种植模式提供理论依据.2016—2018年,选取4种湖区稻田主要种植模式为研究对象,分析不同模式的干物质生产效率和干物质产能、光温资源利用效率以及经济效益.4种模式中,冬闲-中稻一熟制模式周年平均干物质生产效率和干物质产能、有效积温和光能分配率最低,分别为18330 kg?hm?2和27.00 MJ?m?2、70.0%和49.2%,表明湖区冬闲-中稻一熟制模式光温资源利用不充分.而油菜-早稻-晚稻三熟制模式周年平均干物质生产效率和干物质产能最高,分别为31525 kg?hm?2和48.22 MJ?m?2,但周年平均生育期为364.5 d,2016—2017年周年有效积温和光能分配率分别达到102.5%和102.6%,表明部分年份油菜-早稻-晚稻三熟制光温资源欠缺,难以满足3季作物需求,且三熟制经济效益最低,两周年平均为8738元?hm?2.冬闲-早稻-晚稻两熟制模式生长季集中于4月上旬至10月中下旬,冬季温光资源浪费,且周年经济效益平均为9009元?hm?2,仅为冬闲-中稻模式的75.3%,油菜-中稻模式的62.3%.油菜-中稻两熟制模式全年时间平均利用率88.9%,周年平均有效积温和光能分配率为86.6%和87.7%,光温资源充足且利用率高,周年经济效益最高,为14468元?hm?2,明显高于其他3种模式.油菜-中稻两熟制模式与其他3种模式综合比较,可充分利用全年光温资源,干物质生产效率和产能较高,也是经济效益最高的种植模式,适宜在洞庭湖区发展.
关键词： 稻田 种植模式 干物质生产效率 干物质产能 光温资源利用效率 经济效益
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等养分投入下冬种紫云英比秸秆还田更有效抑制稻田CH4的产生和排放
《植物营养与肥料学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]比较冬种紫云英和水稻秸秆还田对稻田甲烷(CH4)产生、排放的影响,探究冬种紫云英的节肥效应和CH4减排机制.[方法]田间试验在湖南省农业科学院高桥试验基地进行,种植制度为单季超级稻'晶两优华占'.田间试验设置1个不施肥对照(CK)和5个等氮磷钾养分施肥处理:单施化肥(CF)、化肥+水稻秸秆全量还田(S)、化肥+紫云英全量还田(M)、化肥+秸秆和紫云英全量还田(MS)、化肥+秸秆和紫云英全量还田+熟石灰(MSC).在水稻分蘖初期(2021年6月21日),采用密闭式静态暗箱监测稻田CH4排放通量,通过底座侧面的接口采集田面水溶存CH4,同时每个小区按"S"形随机取0-20 cm 土层土壤样品,一份用于测定理化性质,一份用于室内甲烷产生潜力和甲烷氧化潜力培养试验.[结果]1)田间试验中,供试稻田CH4排放通量范围为5.70~26.65 mg/(m2·h),虽然处理间差异未达显著水平,施肥处理的CH4 排放通量均高于CK,S、MS、MSC处理的CH4排放通量又高于CF处理,在施肥处理中以M处理的CH4排放通量最低.与S处理相比,M处理减少了 13.78%的化肥氮量,折合尿素24.46kg/hm2,CH4排放通量降低了 12.50%.供试稻田田面水溶存CH4浓度范围为70.02~163.58 mg/kg,以MSC处理最高,其田面水溶存CH4浓度比其他处理平均提高了30.68%.2)室内培养试验中,M处理的SOM和总碳含量分别比S处理提高了 7.60%和7.55%,DOC含量降低25.99%.M处理的CH4产生潜力和CH4氧化潜力均最低,分别比其他5个处理平均降低61.04%和7.56%,比S处理降低83.16%和5.36%.M处理的乙酸发酵产CH4途径比例比其它5个处理平均降低52.52%,比S处理降低53.49%.[结论]冬种并翻压紫云英可替代部分化肥投入,不仅减少了水稻生育早期土壤中的有效态氮,还减少了土壤中的可溶性有机碳含量,因而比秸秆还田更有效地促进稻田增碳和减少CH4排放.紫云英全量还田处理主要抑制了乙酸型产甲烷过程.
关键词： 稻田 紫云英翻压 秸秆还田 甲烷减排 乙酸发酵途径
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稻田绿肥种植开沟装置的研发和应用
《湖南农业科学 》 2022
摘要：绿肥紫云英是喜湿怕渍型作物,开沟是稻田紫云英栽培的重要环节之一,在保证紫云英出苗率、提高紫云英产量和提高土壤肥力等方面发挥关键作用.传统绿肥种植技术中稻田人工开沟存在劳动强度大、成本高、效率低等问题,而目前市面上常用的开沟机存在沟形不稳、撒土不匀、开沟质量不佳的缺点.针对现有装置的不足,该研究改进了与旋耕机、拖拉机等配套的碎土抛撒开沟机装置,并对其效果进行了测试,结果表明:改进后的装置具有排水沟成型好、土块细碎、撒土均匀、土壤覆盖厚度以及抛土幅宽适宜的优点,有效地解决了稻田绿肥种植开沟降渍的问题;另外,改进后的开沟装置可通过变换传动轴的型号与旋耕机、拖拉机、收割机等进行连接,匹配机型更广,实现了一机多用.
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基于BCF的砷低积累水稻品种筛选
《湖南生态科学学报 》 2022
摘要：【目的】筛选出适合张家界市推广种植的砷低积累水稻品种，为该区域砷污染稻田的安全利用提供品种支撑，并建立砷低积累水稻品种筛选评价方法提供参考。【方法】采用田间小区试验，比较分析2019—2021年不同水稻品种砷吸收积累、转运及富集系数的差异。【结果】水稻稻米及茎叶砷含量均存在显著的品种间和年份间差异，水稻砷转运系数TFAs（糙米砷含量/稻草砷含量）和富集系数BCFAs-T（稻米砷含量/土壤总砷含量）也均存在显著的品种间和年份间差异，而富集系数BCFAs-A（稻米砷含量/土壤有效态砷含量）仅存在显著的品种间差异；稻米砷含量受环境影响明显，以富集系数BCFAs-A作为筛选指标可有效降低环境因素引起的误差。【结论】基于BCF的BCFAs-A是砷低积累水稻品种的较优筛选指标，通过该指标筛选出P5、P14、P21、P24、P26、P28、P35和P38共8个砷低积累水稻品种。
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基于风险管理的镉砷污染稻田修复治理案例分析
《湖南农业科学 》 2022
摘要：基于稻米镉砷污染风险，构建了农田重金属污染风险分级体系，并依据土壤污染特征建立了石灰、土壤调理剂、镉砷同步钝化剂为主体的修复技术体系，在祁阳市肖家镇和白水镇504 hm~2典型重金属污染稻田进行修复治理示范。结果表明：4个基于稻米镉砷污染风险分级的分区治理模式在6个项目村修复效果明显。经过2 a的实施，石灰+镉钝化剂、石灰+镉砷同步钝化剂的技术模式皆显著提升了土壤pH值，降低了土壤有效态镉含量和稻米镉含量，显著提升了稻米镉达标率，土壤pH值增加了0.76～1.31，土壤有效态镉含量下降了18.18%～21.43%，稻米镉含量下降了31.03%～90.32%，稻米镉达标率增加了47.57～84.70个百分点；石灰+镉砷同步钝化剂的技术模式实施2 a后，对土壤有效态砷含量无显著变化，但稻米砷含量降低了22.22%～36.36%，稻米砷达标率达到了100%。结果还表明，针对大面积稻米镉砷超标区域，以优先降镉、协同控砷的策略可逐步实现污染农田安全利用，但应根据稻米镉砷超标风险程度和土壤镉砷污染特征进行技术优化。
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种植年限对稻田土壤pH和养分含量的影响
《湖北农业科学 》 2022 北大核心
摘要：通过田间调查取样和室内分析相结合的方法,以湖南省为例,研究了南方双季稻区不同种植年限稻田耕层土壤(0~20 cm)的pH及养分含量变化特征.结果表明,研究区域土壤pH为5.26~7.77,大部分为弱酸性至中性土壤;土壤有机质含量均达到中上水平,且不同区域之间差异较大,总体上稻田土壤有机质在种植6年达到最低值,而在种植8年出现回升.耕层土壤有机质、全氮、有效磷含量均处于中上水平,而碱解氮、速效钾、有效态铁、锰、铜、锌含量均处于较高水平.土壤pH随着种植年限的增加而下降;土壤有效磷含量均表现出先降低后升高的趋势,土壤有效铁含量在种植1~6年呈上升趋势,而土壤全氮、碱解氮、速效钾以及有效锰、有效铜、有效锌含量均随种植年限的延长无明显变化规律.
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湖南省3种粮油作物当季化肥利用率现状研究
《湖南农业科学 》 2022
摘要：肥料利用率是反映农田养分投入、产出和平衡关系的动态参数,也是衡量区域尺度上肥料施用效果的一项重要指标.2018年在湖南省72个县区开展了178个田间试验,测算了目前湖南省水稻、油菜和玉米的当季化肥利用率、化肥偏生产力、化肥农学效率和作物生理利用率.结果表明:湖南省2018年水稻的氮肥、磷肥、钾肥的肥料利用率分别为32.58%、16.56%、41.07%,油菜的氮肥、磷肥、钾肥的肥料利用率分别为37.98%、20.85%、45.64%,玉米的氮肥、磷肥、钾肥的肥料利用率分别为37.06%、20.09%、48.89%.当前湖南省主要粮油作物在不同种植区域的氮磷钾肥料利用率差异明显.为进一步提高肥料利用效率,需要结合湖南省不同地区土壤类型、基础地力、生态条件、施肥方法、耕作措施等因素进行分析,因地制宜优化施肥或种植策略.
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长期不同施肥模式对南方双季稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的影响
《应用生态学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：施肥措施与稻田生态系统净碳汇效应、经济收益的关系密切.本研究以长期(35年)定位施肥试验田为平台,分析了单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)4种不同施肥模式对我国南方双季稻田耕层土壤固碳速率、碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响.研究表明:不同施肥处理双季稻田耕层土壤碳库变化范围为216.02~866.74 kg·hm-2·a-1,OM处理土壤碳年变化量显著高于MF、RF和CK处理;双季稻田土壤固碳速率为51.5~650.7 kg·hm-2·a-1,表土碳密度为55.64~78.42 t·hm-2,各施肥处理高低顺序均为OM>RF>MF>CK.各施肥处理双季稻田生态系统水稻的碳吸收为4.42~9.32 t C·hm-2·a-1,其高低顺序为OM>RF>MF>CK;与MF处理相比,OM和RF处理稻田土壤净碳汇量分别提高了 27.6%和13.6%.各施肥处理双季稻田生态系统的碳成本物质投入变化范围为1.49~2.17 t C·hm-2·a-1,年经济收益变化范围为1.30×103~7.83×103元·hm-2·a-1,其高低顺序为RF>OM>MF>CK;OM、RF和MF处理双季稻田生态系统经济效益的净收益均显著高于CK处理.总之,长期施用有机肥、秸秆还田配施化肥措施均有利于增加双季稻田土壤固碳速率、碳汇效应和经济收益,是提高南方双季稻田土壤有机碳贮量的施肥模式.
关键词： 水稻 双季稻田 施肥模式 生态系统 碳汇 经济收益
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不同施肥模式下稻田土壤氮组分及微生物多样性研究进展
《中国农学通报 》 2022 CSCD
摘要：有机氮是土壤中氮的主要存在形式，土壤氮矿化、氮素有效性与有机氮组分关系密切，明确土壤有机氮组分对氮矿化的贡献，有利于为采用科学合理的田间管理措施提供理论依据。不同的施肥模式是影响稻田土壤氮组分及微生物多样性较为关键的因素之一。因此，本文从不同施肥方式对稻田土壤氮素形态和矿化作用特征、土壤氨氧化菌和硝化及反硝化菌群功能基因数量变化、土壤氮素转化微生物活性和胞外酶、土壤氮素转化微生物群落结构多样性等方面展开了相应的讨论，提出有机无机肥配施有利于提高稻田土壤有机氮组分的微生物利用性、土壤的氮供给，采用有机无机肥配施是提高稻田土壤肥力的有效管理措施。
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