农田氧化亚氮减排技术及其与绿肥协同应用分析 被引量：1

1

作者 刘蕊 常单娜 +3 位作者 周国朋 高嵩涓 柴强 曹卫东 《草业学报》 北大核心 2025年第2期196-210,共15页

氧化亚氮(N_(2)O)是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,农业活动是N_(2)O的重要排放源。土壤N_(2)O排放主要源于硝化和反硝化过程,受土壤pH值、氧气浓度、二氧化碳浓度、水分、质地、温度和外源碳氮投入等因素的影响。近年来,中国在... 氧化亚氮(N_(2)O)是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,农业活动是N_(2)O的重要排放源。土壤N_(2)O排放主要源于硝化和反硝化过程,受土壤pH值、氧气浓度、二氧化碳浓度、水分、质地、温度和外源碳氮投入等因素的影响。近年来,中国在利用绿肥实现化肥减施、驱动土壤健康方面取得了明显成效。但关于绿肥参与N_(2)O排放的研究尚处在起步阶段。种植利用绿肥对N_(2)O排放的影响受绿肥种类、土壤理化性状等多方面因素共同作用,绿肥主要通过调控土壤无机氮含量影响N_(2)O排放,绿肥生长期间能够吸收土壤盈余的无机氮,翻压后能够替代部分氮肥,通过减少硝化和反硝化底物减少农田土壤N_(2)O排放,但同时存在由于绿肥腐解引发的有机氮矿化导致的N_(2)O排放风险。可根据绿肥种植制度、作物种类、气候条件和土壤类型等,采用适宜的N_(2)O减排技术。南方水稻与绿肥轮作区,可减施氮肥40%,添加生物炭等碱性调理剂;华北地区主作物与绿肥轮作区,可减施氮肥15%~20%,添加化学抑制剂、结合氮肥机械化深施;东北和西北地区的主作物复种、间作绿肥制度中,可减施氮肥13%~48%,结合添加硝化抑制剂、结合水肥一体化和免耕;西南地区主作物与绿肥轮作制度中,可减施氮肥15%~20%,配合缓控释肥一次性施肥和添加化学抑制剂等。重点探讨了N_(2)O减排技术在绿肥制度中应用的可行性,以期为更好发挥绿肥作用,进一步减缓N_(2)O排放提供参考。 展开更多

关键词 绿肥 氧化亚氮 影响因素 减排技术

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绿肥稻田土壤甲烷减排材料筛选及减排机制研究

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作者 孙晋鑫 周国朋 +5 位作者 马正波 梁婷 常单娜 刘佳 刘晗 曹卫东 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第1期194-203,共10页

绿肥在培育健康土壤和保障水稻高产优质方面具有重要作用,然而高量有机物还田可能引发稻田土壤的甲烷(CH_(4))增排,须研发相应的管控路径。本研究通过在添加绿肥后的稻田土壤中施用田菁炭、过氧化钙、硫磺、2-氯乙烷磺酸钠和针铁矿5种CH... 绿肥在培育健康土壤和保障水稻高产优质方面具有重要作用,然而高量有机物还田可能引发稻田土壤的甲烷(CH_(4))增排,须研发相应的管控路径。本研究通过在添加绿肥后的稻田土壤中施用田菁炭、过氧化钙、硫磺、2-氯乙烷磺酸钠和针铁矿5种CH_(4)减排材料,研究其CH_(4)减排效果,并针对减排效果较好的材料开展了作用机制研究。结果表明:与无绿肥(CK)相比,绿肥还田增加了稻田土壤CH_(4)排放,添加减排材料后CH_(4)排放降低。其中,与单独绿肥(GM)相比,添加田菁炭(GM+C)和硫磺(GM+S)CH_(4)累积排放量降幅较小,分别为19.5%和23.8%;2-氯乙烷磺酸钠(GM+CES)相较于GM的CH_(4)减排效果最佳,CH_(4)累积排放量降低了66.7%,全球增温潜势(GWP)降低了52.5%。培养结束时(90 d),与GM相比,添加2-氯乙烷磺酸钠的土壤pH降低了0.4个单位,产甲烷古菌mcrA丰度降低了29.9%。随机森林模型和相关性分析发现产甲烷古菌mcrA基因丰度与CH_(4)排放呈显著正相关,说明产甲烷古菌是驱动绿肥稻田CH_(4)排放的重要因子。研究表明,绿肥稻田土壤可通过添加减排材料实现CH_(4)减排,本研究中以2-氯乙烷磺酸钠的效果最优,其专一、高效抑制产甲烷古菌群落,是未来值得探索的绿肥稻田土壤CH_(4)减排材料。 展开更多

关键词 绿肥 CH_(4) 减排材料 产甲烷古菌 2-氯乙烷磺酸钠

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毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异 被引量：2

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作者 常单娜 陈子英 +6 位作者 韩梅 李正鹏 严清彪 吕帅磊 周国朋 孙小凤 曹卫东 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期122-134,共13页

毛叶苕子是我国重要的肥饲兼用绿肥作物,研究毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异,为毛叶苕子磷高效利用提供理论支撑。在青海西宁开展盆栽试验,设置毛叶苕子品种和磷肥种类双因素,毛叶苕子品种为大田试验筛选的磷高效及磷低效品... 毛叶苕子是我国重要的肥饲兼用绿肥作物,研究毛叶苕子磷获取特征及根际特性的基因型差异,为毛叶苕子磷高效利用提供理论支撑。在青海西宁开展盆栽试验,设置毛叶苕子品种和磷肥种类双因素,毛叶苕子品种为大田试验筛选的磷高效及磷低效品种(系)各2个,磷肥种类为过磷酸钙和磷矿粉,设置不施磷肥对照,共12个处理。盛花期测定分析毛叶苕子磷素积累量、土壤磷组分、土壤有机酸、根系酸性磷酸酶(RACP)、土壤酸性及碱性磷酸酶活性(ACP、ALP)、土壤酸性及碱性磷酸酶(phoC、phoD)基因丰度。结果显示,不同磷效率毛叶苕子品种(系)总磷吸收量和磷肥利用率分别为7.45~46.07 mg·盆^(-1)和7.12%~22.49%;磷高效品种(系)总磷吸收量和磷肥利用率均显著高于磷低效品种(系),增幅分别为0.91%~61.20%和12.52%~60.25%。相比磷低效品种(系),磷高效品种(系)提高了活性磷(labile P)和中等活性磷(moderately labile P)的比例,降低了稳定性磷(stable P)的比例,后者的活性磷和中等活性磷的比例分别是前者的6.14~26.14倍和1.04~1.54倍,前者的稳定性磷库比例是后者的2.92~7.91倍。磷高效品种(系)土壤总有机酸(TOA)、草酸(OXA)含量、RACP、ACP、ALP活性均显著高于磷低效品种(系),分别提高117.45%~254.60%、19.40%~50.75%、16.37%~146.40%、6.19%~104.19%和6.16%~35.06%。磷高效品种(系)phoC和phoD丰度分别是磷低效品种(系)的1.07~2.58倍和1.46~3.64倍。线性回归分析表明,土壤TOA、OXA、RACP、ACP与活性磷均呈显著或极显著正相关,决定系数分别为0.40、0.46、0.13、0.19;与stable P均呈显著或极显著负相关,决定系数分别为0.75、0.58、0.41和0.49。综上,磷高效毛叶苕子品种(系)活化难溶性磷的能力较强,具有更高的磷素积累量和磷肥利用率。其主要通过增加有机酸(主要是草酸)含量、磷酸酶活性、phoC和phoD基因丰度活化难溶性磷,提高土壤中活性磷和中等活性磷的比例,促进对磷的吸收利用。 展开更多

关键词 毛叶苕子品种(系) 土壤磷组分 有机酸 磷酸酶活性 磷酸酶基因

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不同生物质炭的镉吸附特征及对云南土壤镉污染的调控效应 被引量：7

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作者 王一锟 梁婷 +5 位作者 周国朋 常单娜 高嵩涓 付利波 范洪黎 曹卫东 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期151-162,共12页

研究不同植物源生物质炭的性质,评价其对云南东川地区镉(Cd)污染应用效果。开展了稻秆炭(RBC)、麦秆炭(WBC)、玉米秆炭(MBC)、麻秆炭(HBC)、田菁炭(TBC)、花生壳炭(PBC)的Cd吸附特征研究和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD... 研究不同植物源生物质炭的性质,评价其对云南东川地区镉(Cd)污染应用效果。开展了稻秆炭(RBC)、麦秆炭(WBC)、玉米秆炭(MBC)、麻秆炭(HBC)、田菁炭(TBC)、花生壳炭(PBC)的Cd吸附特征研究和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析、X射线衍射(XRD)分析;通过盆栽试验分析了上述生物质炭对东川Cd污染土壤的Cd赋存形态和油麦菜Cd吸收的影响。结果表明,Langmuir吸附等温线及准二级动力学曲线能较好模拟生物质炭对Cd的吸附,TBC饱和吸附量最大分别为37.1和27.9mg·g^(-1);WBC、RBC、TBC解吸率较低,各浓度梯度下均不超过10%;FTIR分析表明田菁炭含有较多的含氧官能团;XRD分析表明各生物质炭元素种类存在差异。与不添加生物质炭处理(CK)比较,TBC处理土壤有效Cd降幅最大为24.3%,且达显著水平(P<0.05);同时土壤Cd形态由酸溶态向稳定态转化。与CK相比,HBC处理油麦菜地上Cd含量降幅最大为26.4%,且达显著水平;WBC、HBC处理显著降低油麦菜体内Cd的转运系数,转运系数分别为0.6620、0.6928。聚合增强树分析(ABT)分析结果表明,土壤可溶性有机碳(DOC)与土壤pH是土壤有效Cd的主要影响因素,呈极显著负相关,贡献率分别为33.0%和21.9%。综上,供试各植物源生物质炭能降低东川Cd污染土壤中Cd的有效性,减少植物对Cd的吸收及转运,不同生物质炭间存在差异。综合材料性质及试验结果,TBC是东川地区修复Cd污染土壤的较优材料选择。 展开更多

关键词 生物质炭 重金属固定 吸附-解吸 镉吸收与转运

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江西红壤绿肥季施用磷矿粉的磷素效应 被引量：1

5

作者 吕帅磊 常单娜 +5 位作者 周国朋 刘蕊 赵鑫 刘佳 徐昌旭 曹卫东 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期149-160,共12页

绿肥-水稻轮作是我国南方稻田常见的生产模式,研究绿肥活化磷矿粉的效果及对后茬水稻产量、磷素吸收的影响,可为江西红壤利用磷矿粉替代部分磷肥提供理论支撑。在江西南昌开展盆栽试验,设置绿肥种类和磷矿粉用量双因素,绿肥种类为紫云英... 绿肥-水稻轮作是我国南方稻田常见的生产模式,研究绿肥活化磷矿粉的效果及对后茬水稻产量、磷素吸收的影响,可为江西红壤利用磷矿粉替代部分磷肥提供理论支撑。在江西南昌开展盆栽试验,设置绿肥种类和磷矿粉用量双因素,绿肥种类为紫云英(MV)、油菜(RA)、黑麦草(RY)及冬闲(WF)对照;磷矿粉用量为0(P0)、0.74(P_(1))和1.48 g·kg^(-1)(P_(2)),共12个处理。测定绿肥盛花期干物重、磷素吸收量、土壤磷库和磷酸酶活性,早稻、晚稻产量及磷素吸收量。结果显示,MVP_(2)、RAP_(2)和RYP_(2)处理的地上部干物重分别为18.31、18.07和25.33 g·pot^(-1),较P0处理分别增加42.0%、42.7%和38.6%;磷素吸收量分别为49.10、60.83和36.13mg·pot^(-1),较P0处理分别提高40.5%、86.7%和45.5%。与P0处理相比,施用磷矿粉增加了不同处理土壤总磷、微生物量磷含量和稳定性磷库占比,增幅分别为13.4%~34.2%、23.0%~93.2%和4.0%~10.6%。与WF处理相比,绿肥处理活性磷库占比提高0.4%~1.0%,中等活性磷库占比降低0.6%~2.9%。各处理早稻和晚稻籽粒产量分别为26.33~45.87 g·pot^(-1)和39.17~49.04 g·pot^(-1)。与P0处理相比,MVP_(1)和MVP_(2)处理晚稻籽粒产量分别增加8.5%和11.8%,早稻籽粒磷素吸收量分别提高34.4%和23.3%,MVP_(1)处理晚稻籽粒磷素吸收量提高30.3%;RAP_(1)处理晚稻籽粒产量增加9.1%;RYP_(1)处理早稻籽粒磷素吸收量提高20.0%。与WF处理相比,MVP_(1)、RAP_(1)和RYP_(1)处理早稻季磷矿粉利用率分别提高了2.2%、1.5%和2.3%,MVP_(2)处理提高了1.9%,MVP_(1)处理晚稻季磷矿粉利用率提高了2.6%。综上,施用磷矿粉提高了绿肥生物量及磷素吸收量,紫云英和油菜活化磷矿粉效果优于黑麦草,紫云英处理后茬水稻的产量及磷素吸收量、磷矿粉利用率高于油菜和黑麦草处理。 展开更多

关键词 绿肥 磷矿粉 水稻产量 水稻磷素吸收

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长期冬种绿肥改变红壤稻田土壤微生物生物量特性 被引量：84

6

作者 高嵩涓 曹卫东 +5 位作者 白金顺 高菊生 黄晶 曾闹华 常单娜 志水胜好 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期902-910,共9页

以进行了31年的双季稻-冬绿肥长期定位试验的红壤性水稻土为对象,研究了长期冬种绿肥条件下土壤微生物生物量特性的季节变化,为阐释冬绿肥措施在稻田生态系统土壤碳氮转化中的作用机制提供理论基础。试验包括双季稻-紫云英(RRV)、双季稻... 以进行了31年的双季稻-冬绿肥长期定位试验的红壤性水稻土为对象,研究了长期冬种绿肥条件下土壤微生物生物量特性的季节变化,为阐释冬绿肥措施在稻田生态系统土壤碳氮转化中的作用机制提供理论基础。试验包括双季稻-紫云英(RRV)、双季稻-冬油菜(RRP)、双季稻-黑麦草(RRG)及双季稻-冬闲(RRF)4个处理,在典型时期(绿肥盛花期、绿肥翻压后、早稻成熟期、晚稻收获后)采集土壤样品,分析土壤微生物生物量碳氮及微生物商等方面的变化。结果表明,3种冬绿肥均提高了土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)和微生物商,在土壤性质相对稳定的晚稻收获后均显著高于对照处理,全年平均值也多显著高于对照处理。豆科绿肥紫云英对SMBC和SMBN的提高作用最显著,晚稻收获后相对冬闲分别提高了21.12%和98.45%,全年平均值分别提高了15.92%和36.49%。取样时期对SMBC、SMBN和微生物商有较大的影响,但变化趋势基本一致,即绿肥翻压前后无明显变化,早稻成熟期降至最低,至晚稻收获后再次上升。SMBC/SMBN比值在不同绿肥处理间差异不大,但有明显的季节变化,早稻成熟期较高而晚稻收获后降低。因此,南方稻田冬种绿肥后土壤微生物特性明显改善,冬种绿肥是提升稻田土壤肥力的高效措施。 展开更多

关键词 绿肥 红壤稻田 微生物生物量碳 微生物生物量氮 微生物商

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种植翻压紫云英配施化肥对稻田土壤活性有机碳氮的影响 被引量：74

7

作者 刘春增 常单娜 +3 位作者 李本银 曹卫东 吕玉虎 潘兹亮 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期657-669,共13页

依托长期种植紫云英定位试验,以不施肥(CK)为对照,研究化肥(100%F)、紫云英配施100%、80%、60%和40%化肥(G+100%F、G+80%F、G+60%F、G+40%F)以及紫云英(G)对土壤活性有机碳氮、水稻产量、氮肥利用率及其他土壤养分的影响。结果表明,与... 依托长期种植紫云英定位试验,以不施肥(CK)为对照,研究化肥(100%F)、紫云英配施100%、80%、60%和40%化肥(G+100%F、G+80%F、G+60%F、G+40%F)以及紫云英(G)对土壤活性有机碳氮、水稻产量、氮肥利用率及其他土壤养分的影响。结果表明,与对照不施肥相比,单施化肥对土壤水溶性有机碳(WSOC)的影响很小,土壤水溶性有机氮(WSON)和微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量分别增加了20.61%、10.49%和2.20%;单施紫云英处理土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN含量分别增加了25.52%、36.30%、19.16%和10.37%;紫云英配施化肥增加了土壤WSOC、WSON、SMBC和SMBN的含量,增幅分别为12.99%~22.80%、26.66%~56.61%、19.01%~29.56%和16.08%~32.90%。施肥提高了土壤活性有机碳氮占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)的比例,紫云英配施化肥和单施紫云英效果优于单施化肥。土壤活性有机碳氮与水稻产量、SOC、TN和铵态氮(NH_4^+-N)呈显著或极显著正相关。施肥增加水稻产量,G+80%F最高(10026kg hm^(-2))。与100%F相比,化肥减施20%~40%水稻不减产,同时氮肥农学效率和氮肥偏生产力提高,增幅分别为11.64%~149.65%和2.66%~149.92%,土壤SOC、TN和NH_4^+-N含量增加,土壤有效磷和速效钾降低。综合考虑水稻产量、氮肥利用率和土壤肥力,紫云英翻压22500 kg hm^(-2)、磷钾肥常规用量、氮肥减施20%时最优。 展开更多

关键词 紫云英 土壤活性有机碳氮 水稻产量 氮肥利用率 土壤养分

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翻压紫云英对稻田土壤还原物质变化特征及温室气体排放的影响 被引量：20

8

作者 常单娜 刘春增 +4 位作者 李本银 吕玉虎 潘兹亮 高嵩涓 曹卫东 《草业学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期133-144,共12页

采用室内培养试验监测紫云英翻压后土壤还原物质和温室气体的动态变化,旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及带来的环境效应提供理论依据。结果表明,翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe^(2+)和Mn^(2+)含量,显著... 采用室内培养试验监测紫云英翻压后土壤还原物质和温室气体的动态变化,旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及带来的环境效应提供理论依据。结果表明,翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe^(2+)和Mn^(2+)含量,显著降低土壤氧化还原电位(Eh)。与对照(CK)相比,翻压紫云英15000(M_1)、30000(M_2)、45000kg·hm^(-2)(M_3)处理土壤还原性物质总量平均值分别增加0.34、0.80、1.16cmol·kg^(-1),土壤活性还原性物质含量平均值分别增加0.14、0.35、0.52cmol·kg^(-1),Fe^(2+)含量平均值分别增加87.91、182.91、280.61mg·kg^(-1),Mn^(2+)含量平均值分别增加10.12、12.77、15.73mg·kg^(-1),Eh平均值分别降低32.88、47.98、57.26mV。还原性物质均在培养近15d时达到高峰,M_3处理Fe^(2+)含量最高超过400mg·kg^(-1),已达到水稻幼苗中毒浓度。翻压紫云英显著增加CO_2、CH_4排放,降低N_2O排放,增加了全球增温潜势(GWP)。与CK相比,M_1、M_2、M_3的CO_2排放速率平均值分别增加7.67、12.48、20.54mg·kg^(-1)·d^(-1),CO_2累计排放量分别增加171.63、293.42、498.45mg·kg^(-1),CH_4排放速率平均值分别增加0.04、0.09、0.21 mg·kg^(-1)·d^(-1),CH_4累计排放量分别增加0.36、0.69、1.77mg·kg^(-1),N_2O排放速率平均值分别降低0.46、0.64、0.72μg·kg^(-1)·d^(-1),N_2O累计排放量分别降低10.00、13.02、14.36μg·kg^(-1),M_1、M_2、M_3的GWP平均值分别是CK的1.59、2.04、2.91倍。CO_2、N_2O排放主要集中在培养前期,CH_4排放主要集中在培养后期。还原性物质含量与CO_2、CH_4的排放呈显著正相关,与N_2O排放呈显著负相关。综上,翻压紫云英增加还原性物质含量,促使CO_2、CH_4排放,抑制N_2O排放,增加GWP。实践中翻压紫云英可增加水稻产量,探索适宜紫云英翻压量确保单位水稻产量下的GWP不增加实现增产和环境效应的双赢具有重要实践意义,但这需要通过盆栽和大田试验验证。 展开更多

关键词 紫云英 还原性物质 温室气体

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赣北地区稻−稻−紫云英轮作体系减施化肥对水稻产量、氮素吸收及土壤供氮能力的影响 被引量：8

9

作者 常单娜 王慧 +4 位作者 周国朋 高嵩涓 刘佳 徐昌旭 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1449-1460,共12页

【目的】紫云英与水稻轮作是合理利用冬闲稻田,维持和提高稻田生产力的高效手段。研究稻–稻–紫云英模式下,减施化肥对水稻产量、氮肥利用效率、氮素吸收量和土壤供氮能力的影响,为赣北双季稻区减施化肥提供理论依据。【方法】定位试... 【目的】紫云英与水稻轮作是合理利用冬闲稻田,维持和提高稻田生产力的高效手段。研究稻–稻–紫云英模式下,减施化肥对水稻产量、氮肥利用效率、氮素吸收量和土壤供氮能力的影响,为赣北双季稻区减施化肥提供理论依据。【方法】定位试验位于江西省高安市,始于2016年,试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(F100),以及种植翻压紫云英条件下,晚稻季正常施肥,早稻化肥为常规施肥的100%、80%、60%、40%(GF100、GF80、GF60、GF40),共6个处理。在早稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期及晚稻成熟期,采集植株(含籽粒)和土壤样品,测定水稻地上部生物量、产量及氮素含量,计算水稻地上部氮素吸收量及氮肥利用率,测定土壤供氮能力和有效磷钾含量。【结果】与F100处理相比,GF80处理显著增加早稻产量,6年平均增产707.80 kg/hm2,平均增产率为10.12%,对晚稻产量无显著影响;GF60和GF40处理早稻和晚稻均不减产;GF40、GF60和GF80处理早稻成熟期稻谷生物量无显著变化,晚稻稻谷生物量分别增加7.76%、8.62%和9.48%。GF40、GF60和GF80处理的早稻和晚稻氮肥利用率增加了21.37%~57.16%;GF40处理早稻氮肥农学效率(NAE)增加了99.77%,GF40、GF60和GF80处理晚稻氮肥农学效率分别增加了20.61%、22.88%和17.17%;GF40、GF60和GF80处理早稻氮肥偏生产力分别显著增加了140.28%、55.33%和23.09%。与F100处理相比,GF40、GF60处理早稻成熟期稻谷氮吸收量分别降低了21.16%、11.43%,GF80处理稻谷氮吸收量无显著变化;晚稻成熟期GF40、GF60和GF80处理稻谷氮吸收量分别增加18.21%、29.23%和26.19%;GF40、GF60、GF80处理增加早稻季分蘖期、拔节期、抽穗期及晚稻成熟期土壤潜在供氮能力和总供氮能力,增幅分别为21.38%~316.31%和18.50%~250.61%,早稻不同生育期土壤供氮能力与水稻地上部氮素吸收呈极显著正相关。【结论】种植利用紫云英条件下,赣北双季稻区早稻减施化肥20%~60%可增加水稻土壤供氮能力,提高氮肥利用率、农学效率及偏生产力,实现水稻稳产。早稻减施60%化肥提高了晚稻稻谷氮积累量,但降低了早稻稻谷氮积累量。早稻减施化肥20%可增加早稻产量,对早稻稻谷氮素吸收量无明显影响,但增加了晚稻稻谷氮素吸收。 展开更多

关键词 紫云英 双季稻 减肥 氮素吸收 土壤供氮能力

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不同根瘤菌与紫云英主栽品种的共生匹配性 被引量：8

10

作者 常单娜 马晓彤 +3 位作者 周国朋 高嵩涓 刘蕊 曹卫东 《草业学报》 CSCD 北大核心 2022年第12期171-180,共10页

研究不同根瘤菌与我国紫云英主栽品种的共生匹配性,筛选广谱且固氮能力强的菌株用于接种,对提高紫云英固氮能力具有重要的实践意义。本研究以8株分离自不同主产区的根瘤菌和8个紫云英主栽品种为研究对象,水培试管验证8株根瘤菌中有6株... 研究不同根瘤菌与我国紫云英主栽品种的共生匹配性,筛选广谱且固氮能力强的菌株用于接种,对提高紫云英固氮能力具有重要的实践意义。本研究以8株分离自不同主产区的根瘤菌和8个紫云英主栽品种为研究对象,水培试管验证8株根瘤菌中有6株可以与8个主栽品种建立良好的共生关系,选取共生效果较好的4株进行蛭石盆栽复筛试验,测定紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性、干重、氮素积累量。结果显示,与不接种的阴性对照相比,接种根瘤菌能显著增加紫云英的干重和氮素积累量。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系中地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量分别是不接种对照的3。23~7。12倍、1。64~4。12倍、12。72~37。84倍和5。42~13。63倍。不同紫云英品种与4株复筛菌株共生固氮体系的固氮能力有差异,弋江籽、宁波大桥与4株复筛菌株共生固氮体系中的地上部及地下部干重、地上部及地下部氮素积累量显著高于信紫1号,分别是信紫1号的1。78~1。87倍、1。68~1。99倍、1。14~2。08倍、1。74~2。40倍。菌株7653R与8个主栽品种的共生固氮体系中平均有效瘤数、根瘤鲜重、固氮酶活性显著大于其他3株菌株,是其他3株菌株的1。17~1。19倍、1。15~1。22倍、1。38~1。45倍。双因素交互分析显示根瘤菌菌株对紫云英的有效瘤数、根瘤鲜重、干重、氮素积累量的贡献率为50。79%~87。64%,大于紫云英品种(7。17%~32。83%)。本研究初步建立了不同根瘤菌菌株与紫云英主栽品种的匹配关系,为在田间试验中进一步筛选和应用这些菌株提供了理论支撑。 展开更多

关键词 紫云英主栽品种 根瘤菌菌株 共生匹配性 氮素积累量

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河西绿洲灌区间作绿肥及其不同利用方式对玉米产量及土壤肥力的提升效应 被引量：21

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作者 罗跃 张久东 +6 位作者 周国朋 常单娜 高嵩涓 包兴国 车宗贤 朱青 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期402-413,共12页

【目的】研究玉米间作不同绿肥及绿肥不同利用方式在河西绿洲灌区的生产效益。【方法】田间定位试验始于2009年,该试验为河西绿洲灌区的典型种植模式,至取样时试验已进行12年。与玉米间作的绿肥作物包括针叶豌豆、甜豌豆、草木樨,每种... 【目的】研究玉米间作不同绿肥及绿肥不同利用方式在河西绿洲灌区的生产效益。【方法】田间定位试验始于2009年,该试验为河西绿洲灌区的典型种植模式,至取样时试验已进行12年。与玉米间作的绿肥作物包括针叶豌豆、甜豌豆、草木樨,每种绿肥均采用压青与根茬还田两种方式,以玉米单作为对照(CK)。测定了玉米和绿肥生物量、产量构成因素及养分吸收累积量,同时取0—20 cm土样测定基础理化性质及土壤脲酶、碱性磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性。【结果】在2020年草木樨(压青,根茬还田)、针叶豌豆(压青)及甜豌豆(压青)处理均显著增加了玉米产量,与CK相比玉米产量分别提高了28.06%、16.74%、13.99%、9.86%,且以玉米间作草木樨处理间的玉米产量年际变异系数差值最小。草木樨压青处理具有明显的产量优势,与之间作的玉米株高、穗粗、穗长、穗粒数、地上部鲜重均显著高于CK。针叶豌豆压青和甜豌豆压青模式的土壤无机氮、速效钾含量分别较CK显著增加了15.39%~22.48%、9.61%~15.92%。针叶豌豆压青模式的土壤全氮和玉米籽粒氮累积量最高,较CK分别显著增加了12.70%和76.89%。针叶豌豆和甜豌豆压青模式有效提高了土壤酶活性,其中碱性磷酸酶活性较CK显著提升了13.46%~45.03%,甜豌豆压青处理的脲酶活性最高,较CK显著增加了19.75%。聚合增强树分析表明,土壤全氮、速效钾含量和脲酶活性对玉米产量的贡献值位列前3名,分别为41.08%、10.15%和12.24%。【结论】在河西绿洲灌区玉米绿肥间作体系下,草木樨压青或者根茬还田均可显著提高玉米产量,且压青还田的效果优于根茬还田。针叶豌豆和甜豌豆压青还田提升玉米产量的效果虽不如草木樨,但能不同程度地提高土壤酶活性及全氮和速效钾含量,培肥土壤。 展开更多

关键词 玉米 绿肥 还田方式 产量 土壤肥力

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湘北双季稻区种植翻压紫云英的氮肥减施效应 被引量：18

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作者 王慧 周国朋 +7 位作者 常单娜 高嵩涓 刘蕊 廖育林 鲁艳红 曾闹华 聂军 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期33-44,共12页

【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... 【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。 展开更多

关键词 紫云英 减氮 双季稻 土壤肥力 养分吸收

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河西绿洲灌区玉米间作绿肥根茬还田的氮肥减施效应 被引量：11

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作者 罗跃 卢秉林 +6 位作者 周国朋 常单娜 高嵩涓 张久东 车宗贤 朱青 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2125-2135,共11页

【目的】明确玉米与间作豆科绿肥根茬还田生产方式在河西绿洲灌区的氮肥减施效应。【方法】玉米间作豆科绿肥,绿肥(针叶豌豆和毛叶苕子)地上部乂割做饲草根部还田,定位试验位于甘肃河西绿洲,始于2011年,至本试验取样时已进行了10年。试... 【目的】明确玉米与间作豆科绿肥根茬还田生产方式在河西绿洲灌区的氮肥减施效应。【方法】玉米间作豆科绿肥,绿肥(针叶豌豆和毛叶苕子)地上部乂割做饲草根部还田,定位试验位于甘肃河西绿洲,始于2011年,至本试验取样时已进行了10年。试验共设8个处理,包括无绿肥根茬还田条件下后茬玉米不施肥对照,施常规量氮肥(N 375 kg/hm^(2)),只有针叶豌豆、毛叶苕子根部还田,以及根部还田配合常规氮肥量的80%、90%。于2020年玉米收获后测产,并测定了玉米秸秆和籽粒氮、磷、钾养分含量,同时分析了0—20 cm土壤有机质、速效氮磷钾含量及土壤氮库(全氮、有机氮、无机氮、颗粒态有机氮、可溶性有机氮、土壤微生物量氮)。【结果】与常规施氮肥相比,根茬单独还田降低了玉米产量;绿肥根茬配施80%、90%常规量氮肥处理之间的玉米籽粒产量没有显著变化,其中针叶豌豆配合80%常规量氮肥还显著增加了玉米产量7.6%;玉米地上部氮磷钾累积量略有增加,而籽粒氮、磷、钾养分累积量分别增加了31.7%~56.4%、37.8%~60.0%、61.7%~96.8%;玉米氮肥农学效率、偏生产力、氮素吸收效率和氮肥表观利用率均显著增加,以针叶豌豆根茬配施80%常规量氮肥处理的增加幅度最高,增加值分别为43.6%、34.5%、107.9%、35.8个百分点(P<0.05)。采用改进的内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价,以针叶豌豆根茬还田配施80%常规量氮肥处理提升土壤肥力的效果最为显著,土壤综合肥力指数较常规施氮肥处理提升23.0%。偏最小二乘法路径模型和聚合增强树分析表明,施肥处理主要通过调节土壤氮贮量影响玉米产量,土壤全氮、无机氮对产量的贡献率较高,分别为36.5%、26.8%。【结论】绿肥根茬连续还田条件下,减少后茬玉米氮肥常规用量的20%可维持甚至提高玉米产量,大幅提升玉米的氮磷钾吸收量和氮肥表观利用率。根茬还田配合适量氮肥可以通过提升土壤氮库贮量提高土壤综合肥力。在河西走廊,玉米产量和环境效益俱佳的栽培管理方式是针叶豌豆根茬还田配合80%的常规氮肥用量,毛叶苕子根茬还田配合80%~90%的常规氮肥用量。 展开更多

关键词 玉米绿肥间作 根茬还田 氮肥减施 玉米产量 土壤综合肥力

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西北小麦与豆科绿肥间作体系箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性 被引量：43

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作者 刘蕊 常单娜 +5 位作者 高嵩涓 周国朋 韩梅 张久东 曹卫东 孙小凤 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2184-2194,共11页

【目的】箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。利用15N自然丰度法,研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,以期为该系统养分管理提供科学依据。【方法】在青海西宁和甘肃武威两... 【目的】箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。利用15N自然丰度法,研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,以期为该系统养分管理提供科学依据。【方法】在青海西宁和甘肃武威两地分别进行盆栽试验,供试绿肥包括箭筈豌豆和毛叶苕子,设置小麦单作、绿肥单作、小麦||绿肥间作等共5个处理,所有处理不施用氮肥,利用15N自然丰度技术,分析箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量,调查了不同种植模式下小麦和绿肥作物的生物量,分析了影响绿肥生物固氮的因素。【结果】与单作相比,间作处理明显降低两地小麦和豆科绿肥的地上部干物质量,但间作系统中地上部干物质量土地当量比均大于1。间作后,小麦和箭筈豌豆、毛叶苕子的氮素积累量显著下降(西宁小麦除外),但绿肥单作、小麦||绿肥间作模式下总氮素积累量均明显高于小麦单作。与单作相比,间作豆科绿肥的生物固氮效率无明显改变,但固氮量显著降低(武威毛叶苕子除外),其中,西宁、武威两地间作箭筈豌豆的生物固氮量(0.24、0.48 g/pot)较单作(0.88、0.78 g/pot)分别显著降低了82.1%和38.5%,西宁间作毛叶苕子的生物固氮量(0.38 g/pot)较单作(0.81 g/pot)显著降低了51.2%。西宁毛叶苕子的生物固氮效率和生物固氮量均显著高于武威;两地箭筈豌豆的生物固氮效率差异不大,间作下的生物固氮量在武威较高。间作条件下,两种豆科绿肥生物固定的氮素均可向小麦转移,西宁、武威两地箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13、0.19 g/pot,分别占间作小麦吸氮量的31.6%和24.7%;毛叶苕子的氮素转移量分别为0.09、0.06 g/pot,分别占间作小麦吸氮量的23.8%和11.4%。路径分析结果表明,地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的最主要因素。【结论】在不施氮肥条件下,间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无明显影响,但显著降低豆科绿肥的地上部生物量,进而降低总的生物固氮量。间作春小麦吸氮量的11.4%~31.6%来自于豆科绿肥,箭筈豌豆向小麦的氮素转移能力强于毛叶苕子。品种和生长环境都会影响豆科绿肥的总生物固氮量,因此,还需进一步研究与小麦间作的豆科绿肥的种类和品种,以提高间作绿肥对小麦的氮素转移效率。 展开更多

关键词 绿肥 春小麦 间作 15N 生物固氮效率 氮素转移

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豫南紫云英水稻轮作区减施不同比例氮肥对水稻养分吸收和转运的影响 被引量：12

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作者 王慧 张琳 +6 位作者 常单娜 周国朋 高嵩涓 曾闹华 聂良鹏 吕玉虎 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1194-1207,共14页

【目的】研究水稻–紫云英轮作体系中,翻压紫云英并减施氮肥对不同生育期水稻养分吸收、转运特征,以及对土壤养分状况的影响,为豫南稻区紫云英–水稻轮作模式氮肥的科学管理提供理论依据。【方法】长期定位试验位于河南信阳,始于2008年... 【目的】研究水稻–紫云英轮作体系中,翻压紫云英并减施氮肥对不同生育期水稻养分吸收、转运特征,以及对土壤养分状况的影响,为豫南稻区紫云英–水稻轮作模式氮肥的科学管理提供理论依据。【方法】长期定位试验位于河南信阳,始于2008年。试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(N100),以及种植并翻压紫云英条件下,氮肥为常规处理用量的100%(GN100)、80%(GN80)、60%(GN60)、40%(GN40),共6个处理。测定了水稻产量、关键生育期生物量、氮磷钾养分吸收量、土壤基础养分含量,分析了水稻养分吸收及土壤养分供应对水稻产量的影响。【结果】与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100处理水稻产量无显著差异,GN40和GN60处理氮肥农学效率分别增加213.41%和113.70%,GN40、GN60和GN80处理氮肥偏生产力分别增加162.17%、75.69%、34.39%。与N100处理相比,GN100和GN80处理抽穗期秸秆生物量分别增加17.22%和41.06%,成熟期秸秆生物量分别增加28.22%和20.92%。与N100处理相比,GN60、GN80和GN100处理成熟期稻谷氮吸收量分别增加31.34%、31.79%和20.13%,GN60、GN80成熟期稻谷磷吸收量分别增加14.23%和14.61%,GN80处理成熟期稻谷钾吸收量增加10.64%。与N100处理相比,GN60处理氮转运量增加12.54 kg/hm^(2);GN40、GN60和GN80处理磷转运量分别显著增加11.32、23.02和18.09 kg/hm^(2),磷转运率分别增加35.92、41.22和39.91个百分点,磷对稻谷转运贡献率分别增加39.36、74.60和57.93个百分点。与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100能充分满足水稻生长过程中对土壤无机氮需求;GN60、GN80处理分蘖期、拔节期和抽穗期土壤有效磷含量显著降低;GN40、GN60、GN80和GN100处理分蘖期、抽穗期和成熟期土壤速效钾含量显著降低。随机森林分析结果表明各生育期土壤有效磷含量和水稻分蘖期氮、磷、钾吸收量对水稻产量形成有较大的贡献。线性回归分析表明,分蘖期和抽穗期土壤养分含量以及各生育期地上部氮、磷、钾吸收量与稻谷产量呈显著正相关。【结论】在我国豫南紫云英–水稻轮作区,翻压紫云英配合氮肥减施40%,能够培育土壤碳、氮库,满足土壤氮素供应,促进水稻对磷、钾养分的吸收和积累,增加籽粒氮、磷、钾养分转运量,提高氮肥农学效率和偏生产力,实现水稻增产稳产。 展开更多

关键词 紫云英 减氮 养分吸收转运 土壤肥力

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47份箭筈豌豆品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价 被引量：5

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作者 陈子英 常单娜 +6 位作者 韩梅 李正鹏 严清彪 张久东 周国朋 孙小凤 曹卫东 《草业学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期39-51,共13页

箭筈豌豆是我国重要的肥饲兼用绿肥作物之一,麦田套复种箭筈豌豆是青海等西北地区重要的农牧结合措施。在青海农区,田间条件下分析了47份箭筈豌豆品种(系)分枝期和初花期地上部生物量、氮磷钾累积量及土壤速效养分含量变化。运用主成分... 箭筈豌豆是我国重要的肥饲兼用绿肥作物之一,麦田套复种箭筈豌豆是青海等西北地区重要的农牧结合措施。在青海农区,田间条件下分析了47份箭筈豌豆品种(系)分枝期和初花期地上部生物量、氮磷钾累积量及土壤速效养分含量变化。运用主成分分析和聚类分析对不同箭筈豌豆品种氮磷钾吸收能力进行综合评价,以期筛选出适宜青海地区作绿肥栽培的品种(系)。结果表明,47份箭筈豌豆资源初花期鲜草产量及氮磷钾累积量分别为21.33~47.31 t·hm^(-2)、100.34~212.51 kg·hm^(-2)、10.31~25.25 kg·hm^(-2)和63.89~140.41 kg·hm^(-2)。匈牙利初花期鲜草产量、氮钾累积量均最高,比当地主栽品种西牧333分别提高了58.92%、44.78%和54.40%。7501磷累积量最高,比西牧333提高了27.78%。两个时期生物量及氮磷钾累积量10个指标的主成分分析显示排名前五的品种分别为匈牙利、草原79-1、清水河麻箭豌(麻色)、324和黑皮741箭豌,匈牙利综合得分最高(6.84),751箭豌得分最低(-3.87)。聚类分析显示,氮磷钾素吸收能力均聚为强、中、弱3类。氮素方面,吸收能力强的有4份资源,占8.51%,包括初花期氮累积量最高的匈牙利;吸收能力居中的有33份资源,占70.21%;吸收能力弱的有10份资源,占21.28%。磷素方面,吸收能力强的有7份资源,占14.89%,包括初花期磷素累积量最高的7501;吸收能力居中的有28份资源,占59.58%;吸收能力弱的有12份资源,占25.53%。钾素方面,吸收能力强的有8份资源,占17.02%,包括初花期钾累积量最高的匈牙利;吸收能力居中的有37份资源,占78.72%;吸收能力弱的有2份资源,占4.26%。47份箭筈豌豆资源的氮磷钾吸收能力表现出明显的差异,氮磷钾吸收强的分别有4、7和8份,这些资源平均吸氮量、吸磷量和吸钾量分别达到200.62 kg·hm^(-2)、23.10 kg·hm^(-2)和115.23 kg·hm^(-2)。种植箭筈豌豆可显著降低分枝期和初花期土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,能够充分利用休闲期土壤养分。综合来看,主成分分析显示排名前五的品种中匈牙利、草原79-1、清水河麻箭豌(麻色)和324表现较强的氮、钾吸收能力,草原79-1和匈牙利表现出较强的磷、钾吸收能力,可作为青海省有潜力的箭筈豌豆品种(系)在生产中验证。 展开更多

关键词 箭筈豌豆 养分吸收能力 主成分分析 聚类分析

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连续种植翻压紫云英减施化肥对江西早稻产量、品质及土壤肥力的影响 被引量：24

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作者 王赟 徐昌旭 +3 位作者 周国朋 常单娜 高嵩涓 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1735-1745,共11页

【目的】研究化肥减施下紫云英不同翻压量对南方双季稻区早稻产量和稻米品质的影响,以期为南方稻田化肥减施和优质稻米生产提供理论依据。【方法】多年定位试验始于2008年,试验点位于江西省鹰潭市余江区,设冬闲不施肥对照(CK)、冬种紫... 【目的】研究化肥减施下紫云英不同翻压量对南方双季稻区早稻产量和稻米品质的影响,以期为南方稻田化肥减施和优质稻米生产提供理论依据。【方法】多年定位试验始于2008年,试验点位于江西省鹰潭市余江区,设冬闲不施肥对照(CK)、冬种紫云英不施肥(MV)、施用100%化肥(F100,常规施肥)、施用15000 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G1F80)、22500 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G1.5F80)、30000 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G2F80)、37500 kg/hm^(2)紫云英+80%化肥(G2.5F80)共7个处理。分析了减施化肥条件下翻压不同量紫云英对水稻多年产量、产量构成以及2020年早稻稻米外观品质、淀粉、蛋白质、脂肪含量以及氨基酸组分的影响。【结果】化肥减量20%条件下,翻压不同量的紫云英提高了水稻产量和有效穗数,G2F80和G2.5F80处理相对常规施肥处理(F100)水稻多年平均产量分别增加了6.3%和8.0%,其中G2.5F80处理的产量达7.17 t/hm^(2),有效穗数较F100处理显著提高7.4%。翻压不同量紫云英能够影响土壤理化性质,其中G2F80处理能在维持土壤速效养分含量的基础上,较F100处理显著提高土壤有机质13.1%、全氮12.8%。减量化肥条件下紫云英翻压量较低时,会降低稻米外观品质和蒸煮食味品质,G2.5F80处理稻米外观品质与蒸煮食味品质与F100处理无显著差异。相较F100处理,G2.5F80处理稻米蛋白质含量和氨基酸总量分别提高了19.1%和59.4%,MV处理的人体必需氨基酸含量提高了49.8%;G1.5F80处理的赖氨酸和异亮氨酸含量最高,相较F100处理分别增加了147.6%和145.7%。【结论】化肥减施下翻压紫云英能够有效改善土壤肥力,进而提高水稻产量和稻米的营养品质,但紫云英翻压量较低时在一定程度影响了稻米的外观品质和蒸煮食味品质。其中翻压37500 kg/hm^(2)紫云英配施80%化肥综合效果最好。 展开更多

关键词 紫云英 翻压量 产量 稻米品质 土壤养分

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麦秸与毛叶苕子共同调控青海高原土壤温室气体排放的作用机制 被引量：3

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作者 江鹏 周国朋 +6 位作者 韩梅 李正鹏 严清彪 常单娜 梁浩 孙小凤 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期651-663,共13页

【目的】研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。【方法】采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛... 【目的】研究青海高原麦秸和豆科绿肥混合添加下土壤温室气体排放规律及其碳氮转化机制,为该地区农田系统秸秆和绿肥科学利用提供依据。【方法】采用室内模拟试验,设无添加对照(CK)、单独添加毛叶苕子(VS)、单独添加麦秸(WS)、麦秸与毛叶苕子混合添加(VWS),共4个处理。测定了温室气体排放速率、土壤活性碳氮组分、土壤酶活性、细菌、古菌、真菌、amoA、nirK和narG基因丰度。【结果】VWS处理与VS处理相比,CO_(2)和N_(2)O的累积排放量分别减少24.8%和74.6%,CH_(4)累积吸收量增加9.1%,综合增温潜势(global warming potential,GWP)显著降低76.1%(P<0.05);与WS处理相比,CO_(2)累积排放量增加33.7%,CH_(4)累积吸收量与N_(2)O累积排放量分别降低12.0%和43.1%,GWP降低49.4%。有机物料添加可调节土壤pH,增加土壤碳氮含量。VWS处理的土壤pH显著高于CK和VS处理;土壤水溶性有机碳(DOC)和微生物量碳(SMBC)含量较VS处理分别增加了21.6%和4.9%,无机氮(Nmin)、土壤水溶性有机氮(DON)和微生物量氮(SMBN)含量分别降低了77.3%、59.5%和6.3%;土壤Nmin、DOC、DON、SMBC和SMBN含量较WS处理分别增加64.0%、22.5%、56.5%、23.2%和27.8%。VWS处理较其他处理,α-葡萄糖苷酶(AG)和β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著提高,亚硝酸还原酶(NIR)活性显著降低。VWS处理的真菌和古菌群落丰度较WS处理分别提高83.8%和69.8%,较VS处理分别降低62.6%和20.3%;VWS处理细菌群落丰度较VS处理降低33.4%。VWS处理下,AOB amoA、nirK和narG基因丰度较VS处理分别降低56.6%、41.4%和16.3%,较WS处理分别降低30.3%、25.9%和12.0%。相关分析结果表明,CO_(2)和CH_(4)排放与土壤有机碳、全氮、DOC、SMBC和SMBN含量,AG、NAG和NR活性,真菌、细菌、nirK和narG基因丰度呈显著正相关;N_(2)O排放与土壤全氮、DON、SMBC和SMBN含量、真菌、AOB amoA和nirK基因丰度呈显著正相关,与土壤pH和BG活性呈显著负相关。偏最小二乘路径模型分析(PLS-PM)表明,AOB amoA是调控土壤N_(2)O排放的主要功能菌群。【结论】麦秸、毛叶苕子单独添加以及二者混合添加均可促进土壤CO_(2)排放,减少CH_(4)吸收。相较于二者单独添加,混合添加可通过降低土壤AOB群落丰度等途径,实现N_(2)O减排和综合增温潜势下降,可作为青海高原旱地土壤温室气体减排的一项有效措施。 展开更多

关键词 绿肥 温室气体排放 碳氮循环 胞外酶活性 微生物丰度

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50份毛叶苕子品种(系)在青海作秋绿肥的能力评价 被引量：5

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作者 陈子英 常单娜 +5 位作者 韩梅 李正鹏 严清彪 周国朋 孙小凤 曹卫东 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期701-714,共14页

【目的】毛叶苕子是重要的肥饲兼用绿肥作物。分析不同品种毛叶苕子产草量及氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收能力,以期筛选出适宜青海地区绿肥栽培的品种(系)。【方法】在田间条件下,分析了50份毛叶苕子品种(系)分枝期和初花期地上部生物量和N... 【目的】毛叶苕子是重要的肥饲兼用绿肥作物。分析不同品种毛叶苕子产草量及氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收能力,以期筛选出适宜青海地区绿肥栽培的品种(系)。【方法】在田间条件下,分析了50份毛叶苕子品种(系)分枝期和初花期地上部生物量和N、P、K累积量,及土壤速效养分含量变化。运用主成分分析和聚类分析评价不同毛叶苕子N、P、K吸收能力。【结果】供试毛叶苕子初花期鲜草产量及N、P、K累积量分别为18.35~46.94 t/hm^(2)、101.51~278.98 kg/hm^(2)、10.39~29.80 kg/hm^(2)和59.33~157.54 kg/hm^(2)。毛荚野苕子初花期鲜草产量最高,比当地主栽品种青苕1号提高了61.47%。78-14品系N、P、K累积量均最高,比青苕1号分别提高了92.81%、67.51%和86.50%。分枝期和初花期鲜重、干重和N、P、K累积量以及鲜重增长量和干重增长量的主成分分析显示排名前5的资源分别为78-14、苕藤选、毛荚野苕子、山东早熟苕和78-171苕子,78-14得分最高(4.85),苏联苕子得分最低(−5.06)。聚类分析结果显示,N、P、K吸收能力可聚为强、较强、中等、一般4类。N素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有1、12、15、22份资源。P素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、24、6、16份资源。K素吸收能力强、较强、中等、一般的分别有4、12、19、15份资源。N、P、K吸收能力最强的资源平均吸收量分别达到278.98、27.94和145.91 kg/hm^(2)。与播前比,种植毛叶苕子降低分枝期和初花期土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,能够充分利用休闲期土壤养分。【结论】在青海农田中,不同品种(系)毛叶苕子在生物量和养分吸收能力方面表现出较大差异,综合来看,品系78-14在生物量及N、P、K吸收能力均表现突出,苕藤选、毛荚野苕子表现出较好的P、K吸收能力,可作为青海农区有潜力的绿肥备选资源在生产中验证。 展开更多

关键词 毛叶苕子 养分吸收能力 主成分分析 聚类分析

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稻草及氮调控对紫云英(Astragalus sinicus L.)生长和土壤性状的影响 被引量：4

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作者 冯静琪 曹卫东 +3 位作者 高嵩涓 常单娜 周国朋 石孝均 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1858-1869,共12页

【目的】研究不同用量稻草与氮肥配施对紫云英生长及土壤养分的影响,为优化紫云英高产栽培措施和解决秸秆资源化利用难题提供理论依据,进而实现紫云英-水稻轮作体系中的稻田氮肥减施和作物增产。【方法】设置稻草和氮肥双因素盆栽试验,... 【目的】研究不同用量稻草与氮肥配施对紫云英生长及土壤养分的影响,为优化紫云英高产栽培措施和解决秸秆资源化利用难题提供理论依据,进而实现紫云英-水稻轮作体系中的稻田氮肥减施和作物增产。【方法】设置稻草和氮肥双因素盆栽试验,3个稻草添加量(RS)分别为0(RS0)、3000 kg/hm^2(RS1)、6000 kg/hm^2(RS2),4个施氮量(N)分别为0(N0)、45 kg/hm^2(N45)、90 kg/hm^2(N90)、135 kg/hm^2(N135),共12个处理。测定紫云英鲜草产量及地上部氮、磷、钾累积量,分析土壤基础理化性状、微生物量碳、可溶性有机碳含量及6种与碳、氮、磷循环相关的土壤酶(β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酶)活性,探讨紫云英生长与土壤性状的关系。【结果】添加稻草和施用氮肥均显著提高紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量,与N0RS0处理相比,两者配施显著提高紫云英鲜草产量57.5%~323.8%;在N45、N90、N135水平下紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量均以RS2处理最高。紫云英地上部当季氮素回收率以N45RS1处理最高,与N90和N135施氮水平下各处理无显著差异。偏最小二乘法路径模型结果表明,相对稻草处理,氮肥处理对紫云英鲜草产量和养分累积量有更强的正效应。添加稻草和施用氮肥显著提高土壤酶活性,其中土壤亮氨酸氨基肽酶活性在4个施氮水平下均随稻草量的增加先上升后下降,另外5种土壤酶活性在N0、N45、N135水平下均以RS2处理最高,在N90水平下以RS1处理最高。聚合增强树分析表明,土壤速效钾含量和乙酰氨基葡萄糖苷酶活性对紫云英鲜草产量的贡献程度最大,贡献率分别为52.6%和30.0%。【结论】适量的稻草添加并配施氮肥可以显著提高紫云英鲜草产量、养分累积量和土壤酶活性,促进紫云英养分吸收,为紫云英高产创造条件。添加稻草可显著提高紫云英养分累积量和土壤速效养分含量,施氮对紫云英地上部氮磷钾养分累积量亦有显著影响。在本研究条件下,根据紫云英产量和养分吸收特征,并结合稻草资源化利用的目的,稻草6000 kg/hm^2、氮肥45~90 kg/hm^2为较适宜的施肥配比,具体施氮量可根据当地土壤肥力调整。 展开更多

关键词 稻草 氮肥 紫云英 鲜草产量 土壤肥力

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