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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

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植物营养与肥料学报 2022年第5期28卷 845-856页

作者：张磊徐昌旭刘佳李顺高嵩涓曹卫东南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所江西南昌330200 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081

【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... 详细信息

【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(G_(1)F_(80))、22500(G_(1.5)F_(80))、30000(G_(2)F_(80))、37500(G_(2.5)F_(80))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(F_(100))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F_(100)相比,G_(1)F_(80)处理早稻产量显著增加11.64%;G_(2)F_(80)处理晚稻产量显著增加7.81%;G_(1)F_(80)、G_(1.5)F_(80)和G_(2)F_(80)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F_(100)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,G_(2.5)F_(80)处理土壤铵态氮含量均显著高于F_(100)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。

关键词：稻田紫云英翻压量水稻产量氮素利用

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

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植物营养与肥料学报 2023年第8期29卷 1449-1460页

作者：常单娜王慧周国朋高嵩涓刘佳徐昌旭曹卫东中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所江西南昌330200

【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... 详细信息

【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。

关键词：紫云英双季稻减肥氮素吸收土壤供氮能力

鄱阳湖平原双季稻区稻田氮磷流失的季节分布特征及污染风险分析

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农业环境科学学报 2023年第4期42卷 852-860页

作者：杨涛王玉清吴火亮俞莹陈静蕊陈晓芬秦文婧刘佳徐昌旭江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所国家红壤改良工程技术研究中心南昌330200 南昌县农业农村局南昌330200 江西省农业生态与资源保护站南昌330046

为明确鄱阳湖平原双季稻区稻田氮磷流失的季节性分布及污染风险,于2015—2019年对位于江西省南昌市南昌县向塘镇国控监测点的“冬闲-双季稻”种植模式进行了原位监测。结果表明:监测期早稻季径流量占全年总量的比例最高,为39.11%~61.50%... 详细信息

为明确鄱阳湖平原双季稻区稻田氮磷流失的季节性分布及污染风险,于2015—2019年对位于江西省南昌市南昌县向塘镇国控监测点的“冬闲-双季稻”种植模式进行了原位监测。结果表明:监测期早稻季径流量占全年总量的比例最高,为39.11%~61.50%,其次是冬闲季,占23.31%~54.30%,而晚稻季的径流量最小;氮磷养分流失量与径流量的季节分配规律相似,也大体表现为早稻季>冬闲季>晚稻季。然而,监测期多数年份(除2016年外)防控关键期(施肥后10 d)的径流量及氮磷流失量占全年总量的比例均低于13%,表明双季稻田防控关键期的污染风险可能被夸大。但极端降水条件下,径流量、氮流失量和磷流失量在全年的占比分别为27.34%~52.19%、14.21%~54.06%和25.38%~45.95%,远高于防控关键期,表明极端降水可能导致较大的双季稻田面源污染风险。因此,对于鄱阳湖平原双季稻区,早稻季和冬闲季均是稻田氮磷流失防控的重要时期。由于降水事件具有偶然性,仅靠降低“防控关键期”的氮磷流失来防控面源污染具有较大风险,极端降水条件下的氮磷流失防控可能是未来消减双季稻区面源污染的重点研究方向。

关键词：鄱阳湖平原双季稻氮磷流失季节分布污染风险

施用金属盐对土壤养分和水稻Cd吸收的影响研究

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江西农业大学学报 2023年第3期45卷 737-748页

作者：董爱琴陈院华杨涛李建国彭志平徐昌旭程新田梁文生谢杰江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/农业农村部长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌330200 江西省浮梁县农业技术推广中心江西景德镇333400 江西省井冈山市农业农村产业发展服务中心江西吉安343600

[目的]金属离子与镉(Cd)的拮抗作用是减少水稻对Cd吸收的有效措施,探究增施金属元素对水稻Cd的影响机制,并筛选合适的金属盐阻控材料,减少水稻对Cd的吸收,揭示水稻不同部位Cd含量与多种拮抗元素间的相关性,对实现Cd污染稻田的轻简化治... 详细信息

[目的]金属离子与镉(Cd)的拮抗作用是减少水稻对Cd吸收的有效措施,探究增施金属元素对水稻Cd的影响机制,并筛选合适的金属盐阻控材料,减少水稻对Cd的吸收,揭示水稻不同部位Cd含量与多种拮抗元素间的相关性,对实现Cd污染稻田的轻简化治理具有重要的意义。[方法]以品两优华占为试验对象,通过向土壤中施加CaCl_(2)、MnCl_(2)、MgCl_(2)、ZnCl_(2) 4种金属盐,对处理前后土壤化学性状、有效态养分和有效态Cd含量以及收获后水稻秸秆、谷壳和糙米中Cd、Ca、Mn、Mg、Zn等元素含量进行了测定,进一步分析了各元素之间的相关性。[结果]施用金属盐会提高土壤中对应元素的有效态含量,其有效态含量增幅Ca>Mn>Mg>Zn,增幅分别为添加量的203%、141%、96%和6.3%。金属盐添加后土壤中的DTPA可提取态Cd的含量没有显著性差异(P>0.05);添加CaCl_2后,Cd从秸秆-谷壳、秸秆-糙米的转移系数分别增加54.5%和降低29.6%;添加MnCl_(2)后,Mn从秸秆-谷壳、秸秆-糙米的转移系数分别下降23.0%和38.5%;ZnCl_(2)的施用使Zn元素从秸秆-谷壳的转移系数增加了44.6%;所有处理对Mg元素的转移系数没有显著影响。多因素线性回归分析表明,土壤中有效锰和有效锌含量与水稻秸秆、谷壳和糙米中的Cd含量呈显著负相关,偏回归系数分别为-3.466**、-3.71**、-2.815*和-2.318**、-3.804**、-2.465*,土壤中交换性钙含量与水稻谷壳Cd含量呈显著正相关,偏回归系数为2.591*。[结论]通过向土壤中施入Zn^(2+)、Mn^(2+)和Mg^(2+),提高有效锌、有效锰和交换性镁,水稻Cd含量存在下降趋势。但由于交换性镁与Cd的相关性不显著且土壤颗粒对Zn~(2+)存在强烈的吸附作用,影响了土壤有效锌的增加,因此增施含锰肥料是降低水稻Cd含量的有效措施。

关键词：金属盐拮抗有效态镉水稻

紫云英-早稻-晚稻农田系统的生态功能服务价值评价

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自然资源学报 2018年第5期33卷 735-746页

作者：谢志坚贺亚琴徐昌旭江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西农业大学经济管理学院南昌330045 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所南昌330200

紫云英是南方双季稻区最主要种植的冬季绿肥作物,是我国传统农业的精髓,曾对我国粮食安全做出了重要贡献。针对紫云英-早稻-晚稻系统的生态功能服务价值进行综合评估,有助于人们更深入了解紫云英对现代生态农业发展的重要性及其直接贡献... 详细信息

紫云英是南方双季稻区最主要种植的冬季绿肥作物,是我国传统农业的精髓,曾对我国粮食安全做出了重要贡献。针对紫云英-早稻-晚稻系统的生态功能服务价值进行综合评估,有助于人们更深入了解紫云英对现代生态农业发展的重要性及其直接贡献,有利于恢复发展与推广种植紫云英等稻区冬季绿肥作物和政府部门制定相关政策。论文以连续8 a的大田定位试验数据为基础,选取农产品与轻工业原料供给、大气调节与净化、土壤养分累积和水分涵养等功能服务价值,采用生态经济学方法,构建紫云英-早稻-晚稻系统的生态功能服务价值评价体系。结果表明:冬闲-早稻-晚稻和紫云英-早稻-晚稻系统生态功能服务总价值分别为64 230.89元/(hm^2·a)和87 438.46元/(hm^2·a),后者较之前者平均显著增加36.13%。该评价体系的各项功能服务指标中,冬闲-早稻-晚稻和紫云英-早稻-晚稻生态系统的农产品与轻工业原料供给服务价值分别达到38 777.03元/(hm^2·a)和56 635.83元/(hm^2·a),占系统功能服务总价值的比例均超过60%;其次为大气调节与净化和水分涵养服务价值(占比15%~22%),而土壤养分累积服务价值最低(占比<2%)。紫云英-早稻-晚稻系统的土壤养分累积服务价值主要表现为土壤有机质、速效钾和碱解氮的累积价值。由此可见,紫云英-早稻-晚稻系统能更好地兼顾经济和生态价值,而且评估结果还可为恢复发展与推广种植紫云英等稻田冬季绿肥作物的生态补偿政策提供理论依据。

关键词：大田定位试验紫云英-双季稻稻田系统生态功能

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紫云英还田对单季稻田氨挥发的影响

核农学报 2017年第8期31卷 1576-1584页

作者：谢志坚涂书新徐昌旭刘光荣江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌330200 华中农业大学资源与环境学院/微量元素研究中心湖北武汉430070

为探究紫云英还田对单季稻田氨挥发损失的影响,以我国南方单季稻-紫云英种植模式为研究对象,采用盆栽试验,设置不施氮(CK)、尿素单施(N)、尿素与紫云英配施(NM)3个处理,研究紫云英还田对南方单季稻田NH_3挥发动态特征的影响。结果表明,N... 详细信息

为探究紫云英还田对单季稻田氨挥发损失的影响,以我国南方单季稻-紫云英种植模式为研究对象,采用盆栽试验,设置不施氮(CK)、尿素单施(N)、尿素与紫云英配施(NM)3个处理,研究紫云英还田对南方单季稻田NH_3挥发动态特征的影响。结果表明,N和NM的氨挥发通量在氮肥施用后第3天达到峰值(分别为10.8 kg·hm^(-2)·d-1和9.27 kg·hm^(-2)·d-1),之后迅速下降。在整个监测期间,氨挥发累积量分别为93.4 kg·hm^(-2)和79.8 kg·hm^(-2),分别占氮素施用量的25.7%和21.9%。田面水中铵态氮含量和pH值以及分蘖期土壤中羟胺还原酶活性与氨挥发速率或累积量呈显著线性正相关关系。与N相比,NM显著降低表面水中铵态氮含量以及水稻分蘖期土壤中羟胺还原酶活性(37.8%),最终显著降低外源氮素NH_3挥发累积量和挥发系数(14.6%和14.8%)。综上,NM可有效减少单季稻田外源氮素NH_3挥发损失,从而提高氮素养分利用率,降低氮素养分的环境风险。本研究结果为紫云英在缓解模式内氮肥气态损失,提高氮素当季利用率提供了理论依据。

关键词：紫云英单季稻氮素 NH3挥发羟胺还原酶

除草剂对稻田土壤微生态环境及紫云英养分吸收的影响

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南京农业大学学报 2013年第3期36卷 129-132页

作者：谢志坚张嶔徐昌旭刘光荣江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所农业部长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌330200 江西农业大学国土资源与环境学院江西南昌330045

采用盆栽试验,研究水稻田土壤施用不同类型除草剂后对紫云英养分吸收利用和土壤微生物种群以及土壤酶活性的影响。结果表明:与不施用除草剂(CK)相比,施用乙草胺和吡嘧磺隆后均显著增加土壤中细菌和放线菌的数量,降低紫云英植株中含磷量... 详细信息

采用盆栽试验,研究水稻田土壤施用不同类型除草剂后对紫云英养分吸收利用和土壤微生物种群以及土壤酶活性的影响。结果表明:与不施用除草剂(CK)相比,施用乙草胺和吡嘧磺隆后均显著增加土壤中细菌和放线菌的数量,降低紫云英植株中含磷量;施用吡嘧磺隆后显著降低紫云英植株中氮、钾含量和土壤中真菌数量以及紫云英干物质累积量;施用乙草胺后主要影响土壤中多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性;施用吡嘧磺隆后则主要影响土壤中脲酶活性。结论:在本试验条件下,与施用除草剂吡嘧磺隆相比,施用乙草胺能为紫云英作物提供更适宜的土壤微生态环境,从而有利于其吸收利用土壤养分。

关键词：除草剂紫云英养分吸收土壤微生物土壤酶活性

基于二维离散混沌系统和DNA的图像加密方案

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 528-538页

作者：徐昌彪许浩南明志飞重庆邮电大学光电工程学院重庆400065

为丰富低维离散混沌系统的动力学特性以及克服脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)编码的引入使混沌图像加密系统安全性易于降低的问题,基于Arnold映射构建具有恒定正Lyapunov指数的2维离散混沌系统,并将其与DNA编码结合,设计一个... 详细信息

为丰富低维离散混沌系统的动力学特性以及克服脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)编码的引入使混沌图像加密系统安全性易于降低的问题,基于Arnold映射构建具有恒定正Lyapunov指数的2维离散混沌系统,并将其与DNA编码结合,设计一个混沌图像加密方案.所设计的混沌系统模型中不含非线性项,系统具有超混沌动力学行为;加密方案中用于加密的混沌序列为明文图像像素与密钥的加取模运算结果,图像按4×4大小予以分块,扩散算法中的DNA加减、异或、同或等运算分别基于DNA编码规则1、规则4和规则7.仿真实验和性能分析结果表明:加密方案的密钥空间达到2^(266),信息熵为7.9993 bit,密钥灵敏度达到10^(−15),平均像素变化率(number of pixel change rate,NPCR)、统一平均变化强度(unified average change intensity,UACI)、块平均变化强度(block average change intensity,BACI)分别为99.6092%、33.4664%、26.7718%.

关键词：离散混沌系统超混沌 Lyapunov指数图像加密

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猪粪沼渣用作育苗基质的效果研究

中国土壤与肥料 2022年第3期 119-125页

作者：伍梦起秦文婧陈晓芬万里平龚贵金陈静蕊徐昌旭刘佳江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌330200 中国农业大学资源与环境学院/植物-土壤相互作用教育部重点实验室北京100193 赣州锐源生物科技有限公司江西赣州341900

为探究猪粪厌氧发酵沼气工程沼渣用作育苗基质原材料的可行性,以玉米、黄瓜、水稻为供试作物,将沼渣与草炭、蛭石按一定体积比混配为不同配方的育苗基质,布置穴盘育苗试验研究不同配方基质对作物幼苗生长的影响,通过综合评价得出不同作... 详细信息

为探究猪粪厌氧发酵沼气工程沼渣用作育苗基质原材料的可行性,以玉米、黄瓜、水稻为供试作物,将沼渣与草炭、蛭石按一定体积比混配为不同配方的育苗基质,布置穴盘育苗试验研究不同配方基质对作物幼苗生长的影响,通过综合评价得出不同作物育苗基质的沼渣适宜施用比例。试验以传统育苗基质(草炭∶蛭石=60∶40)为对照(CK),用沼渣代替不同比例草炭,设置BR15(草炭∶蛭石∶沼渣=45∶40∶15)、BR30(草炭∶蛭石∶沼渣=30∶40∶30)、BR45(草炭∶蛭石∶沼渣=15∶40∶45)、BR60(草炭∶蛭石∶沼渣=0∶40∶60)4个处理。结果发现:相比传统育苗基质,添加沼渣可改善育苗基质的容重、pH、速效氮磷钾养分等理化性质。施用适宜比例(玉米、黄瓜为15%和30%、水稻为15%)的沼渣可显著促进作物幼苗生长及生物量积累,也有利于提高作物的相对发芽率、壮苗指数和活力指数,但沼渣施用比例过大则会产生负面影响。通过回归分析综合评价得出,玉米、黄瓜、水稻育苗基质的沼渣适宜施用比例分别为22.3%~32.4%、20.0%~24.0%、10.2%~19.2%。综上,猪粪沼渣可用作育苗基质原材料并有良好效果,但对于不同作物应针对性研究其适宜的施用比例。

关键词：育苗基质猪粪沼渣幼苗生长施用比例回归分析