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黑土稻田不同灌溉模式下减施磷肥效应试验研究

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黑土稻田不同灌溉模式下减施磷肥效应试验研究

作者：孙迪东北农业大学

学位级别：硕士

磷素是水稻生长发育所必需的营养元素之一。基于我国人均水资源匮乏和磷资源日益减少的基本国情,在黑龙江省开展不同灌溉模式下减施不同水平的磷肥对水稻的生长发育、产量、水磷利用效率、植株磷素吸收积累量、土壤磷素含量及土壤磷素... 详细信息

磷素是水稻生长发育所必需的营养元素之一。基于我国人均水资源匮乏和磷资源日益减少的基本国情,在黑龙江省开展不同灌溉模式下减施不同水平的磷肥对水稻的生长发育、产量、水磷利用效率、植株磷素吸收积累量、土壤磷素含量及土壤磷素盈余量的影响试验,综合比较得到合理的水肥模式,在保持水稻产量稳产甚至增产的基础上,对于提高磷肥利用率,减小磷肥残留在土壤,降低环境污染风险具有重要意义,同时也为黑土稻作化肥施用提供参考和依据。于2020年和2021年在黑龙江省庆安县国家灌溉试验站开展田间试验,设置2种不同灌溉模式(F:常规淹灌、C:控制灌溉)和5种不同施磷量P0:0 kg/hm(不施肥)、P1:18 kg/hm(减磷60%)、P2:27 kg/hm(减磷40%)、P3:36 kg/hm(减磷20%)、P4:45 kg/hm(常规施肥),共10个处理,研究了不同灌溉模式下减施磷肥对水稻株高、分蘖数、产量、地上部各器官干物质积累量和磷素积累量、水分和磷肥利用效率、土壤有效磷、全磷含量和土壤磷素盈余量的影响。本试验的主要研究结果如下:(1)不同灌溉模式下减施磷肥均有利于水稻的生长发育,减少无效分蘖,促进水稻的成穗率,提高产量。两种灌溉模式下,减施磷肥的P3处理较常规施肥P4处理均能提高水稻产量,2020年试验控制灌溉模式P3处理较P4处理水稻产量增加了191.21 kg/hm,常规淹灌模式P3处理较P4处理水稻产量增加了286.71 kg/hm;2021年试验控制灌溉模式P3处理较P4处理水稻产量增加了162.4 kg/hm,常规淹灌模式P3处理较P4处理水稻产量增加了95.2kg/hm。控制灌溉较常规淹灌相比,能够提高水分利用效率,并降低耗水量。(2)两种灌溉模式下减施磷肥有利于水稻地上部各器官干物质的形成。控制灌溉模式和常规淹灌模式,均为减施磷肥的P3处理的茎部和穗部干物质重为最大,显著高于常规施肥P4处理的茎部和穗部干物质重(P施肥P4处理为最大。控制灌溉模式的茎部和穗部干物质重显著高于常规淹灌模式的茎部和穗部干物质重;叶部干物质重显著低于常规淹灌模式(P施肥量的增加呈先增加后降低的趋势。减施磷肥的P3处理茎鞘和籽粒磷素积累量均显著高于常规施肥的P4处理(P施肥处理显著高于减施磷肥处理(P0.05)。磷肥吸收利用率随着施肥量的增加呈先增加后下降的趋势。2020年常规淹灌模式的磷肥吸收利用率和磷肥偏生产力高于控制灌溉模式,2021年则为控制灌溉模式的磷肥吸收利用率高于常规淹灌模式;磷肥农学利用率均为控制灌溉模式高于常规淹灌模式,2021年的磷肥吸收利用率较2020年显著提升。(4)两种灌溉模式下减施磷肥有利于土壤表层有效磷含量的增加,各土层土壤有效磷含量大小关系依次为0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm。连续两年减施磷肥,有利于提高20～40 cm土层的土壤有效磷含量。常规淹灌模式的土壤有效磷含量显著高于控制灌溉模式的土壤有效磷含量(P施肥量的增加而增加,2021年试验土壤的全磷含量较2020年试验的土壤全磷含量显著增加(P减施磷肥有利于土壤磷素盈余量的降低,两年试验结果均表明:土壤磷素盈余量随着施肥量的增加而增加,两种灌溉模式下,减施磷肥的P3处理植株磷素积累量达最大值后,土壤磷素盈余量较常规施肥P4处理显著降低。连续两年试验表明:控制灌溉模式下,减磷20%的磷肥用量可显著提高水稻产量和地上部植株磷素积累量(P磷肥利用率较常规施肥显著提升,在稳定土壤表层0～20 cm有效磷含量的同时,显著提高20～40 cm土层的土壤有效磷含量,并可显著降低年度土壤的盈余量(P磷肥利用率等指标,采用控制灌溉模式减磷20%的磷肥施用量效果最佳,即控制灌溉模式下施肥量为36 kg/hm是本地区适宜的最佳水肥管理模式。

关键词：灌溉模式减施磷肥水分利用效率磷肥利用率土壤磷素盈余量

太湖稻麦轮作区减施磷肥对土壤供磷和小麦吸收磷的影响

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农业环境科学学报 2018年第4期37卷 741-746页

作者：陈浩汪玉袁佳慧朱文彬王慎强中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 东北农业大学哈尔滨150030

为了探究太湖稻麦轮作区土壤供磷能力,寻找适宜的减磷措施,通过田间减施磷肥试验,以稻麦季均施磷(PR+W)为对照,设置稻季施磷麦季不施磷(PR)、麦季施磷稻季不施磷(PW)、稻麦季均不施磷(Pzero)3种处理,于第7年测定土壤速效磷含量、梯度扩... 详细信息

为了探究太湖稻麦轮作区土壤供磷能力,寻找适宜的减磷措施,通过田间减施磷肥试验,以稻麦季均施磷(PR+W)为对照,设置稻季施磷麦季不施磷(PR)、麦季施磷稻季不施磷(PW)、稻麦季均不施磷(Pzero)3种处理,于第7年测定土壤速效磷含量、梯度扩散薄膜技术(Diffusive Gradients in Thin films,DGT)提取态磷含量、小麦产量以及小麦磷吸收量,分析太湖稻麦轮作区减施磷肥对土壤供磷和小麦吸收磷的影响。结果表明:与PR+W处理相比,PW处理的土壤速效磷含量、小麦籽粒产量以及植株全磷含量均无显著降低;但PR处理显著(P施磷稻季不施磷的减磷措施能够保证土壤速效磷供应和小麦吸磷量,并维持小麦籽粒产量,但麦季不施磷的减磷措施会显著降低土壤速效磷含量、小麦吸磷量以及小麦籽粒产量,同时DGT提取磷可作为稻麦轮作系统土壤供磷与作物需磷动态关系研究的评价指标。

关键词：太湖农田减施磷肥籽粒产量植株全磷土壤速效磷 DGT提取磷

减施磷肥对京郊设施番茄产量、品质及土壤有效磷的影响

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中国农学通报 2018年第16期34卷 65-69页

作者：黄楠赵跃刘继培张扬李飒李云北京市大兴区农业技术推广站北京102600 北京市大兴区土肥工作站北京102600

为改善京郊设施番茄磷肥过量施用的现象,同时促进化肥零增长目标的实现,研究在不同减施磷肥条件下对京郊设施番茄产量、品质及土壤有效磷的影响,采用田间试验的方法,试验设常规磷肥用量、减施30%磷肥、减施60%磷肥、减施100%磷肥及不施... 详细信息

为改善京郊设施番茄磷肥过量施用的现象,同时促进化肥零增长目标的实现,研究在不同减施磷肥条件下对京郊设施番茄产量、品质及土壤有效磷的影响,采用田间试验的方法,试验设常规磷肥用量、减施30%磷肥、减施60%磷肥、减施100%磷肥及不施底肥(即空白)5个处理。结果表明,在磷肥常规用量情况下,植株钾含量、土壤有效磷含量最高;在减施30%磷肥的条件下,番茄的产量、植株和果实的氮含量、可溶性固形物含量最高,果实的硝酸盐含量最低;在减施60%磷肥的条件下,植株磷含量、果实钾含量最高;在减施100%磷肥条件下,果实Vc含量最高。可见适当地减施磷肥不影响番茄产量和品质,反而有所提高。

关键词：减施磷肥设施番茄产量品质

减施磷肥提高设施番茄氮磷钾生理效率并减少土壤速效磷累积

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植物营养与肥料学报 2019年第10期25卷 1710-1718页

作者：赵伟杨圆圆蒋丽媛张凯陈志杰周建斌杨兆森渭南市农业技术推广中心陕西渭南714000 陕西省生物农业研究所陕西西安710043 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

【目的】设施蔬菜生产中过量施肥现象普遍存在,本研究针对设施番茄磷肥过量施用问题,定位研究减施磷肥对番茄产量、干物质量、养分吸收、分配及土壤速效磷状况的影响,旨在为设施栽培磷肥减量提供科学依据。【方法】以习惯施肥为对照(CK)... 详细信息

【目的】设施蔬菜生产中过量施肥现象普遍存在,本研究针对设施番茄磷肥过量施用问题,定位研究减施磷肥对番茄产量、干物质量、养分吸收、分配及土壤速效磷状况的影响,旨在为设施栽培磷肥减量提供科学依据。【方法】以习惯施肥为对照(CK),2015年设磷肥减量50%(P1)、磷肥减量70%(P2) 2个减磷处理,2016年增设不施磷(P0)处理,共3个减磷处理。2016年在膨果期、盛果期采集植株样品,测定根、茎、叶、果干重,及各器官氮、磷、钾养分含量;在定植前、盛果期和拉秧期采集0—60 cm土层土壤样品,测定土壤速效磷含量。【结果】在基础速效磷含量较高(约220 mg/kg)的土壤,连续两年减磷70%或一年不施磷肥不影响番茄产量,2015年和2016年番茄产量分别为53.9~55.1 t/hm^2和50.2~52.7 t/hm^2。各减磷施肥处理与CK相比,均显著提高盛果期果实干物质量和N、P、K养分分配率,降低叶片干物质量、干物质分配率和N、P、K养分分配率。膨果期番茄植株62.8%~65.7%干物质分配于叶片,植株氮、磷、钾携出量分别为83.2~89.9kg/hm^2、10.3~11.1 kg/hm^2、75.0~85.9 kg/hm^2,此时番茄叶片和茎杆是养分的主要累积部位,茎叶氮、磷、钾分配率之和分别为84.4%~86.4%、79.4%~83.4%、76.9%~82.3%,番茄氮、磷、钾吸收比例为1∶0.12∶0.84~0.96。盛果期43.0%~44.6%和37.0%~44.6%的干物质分配于果实和叶片,此时番茄果实和叶片为养分主要累积部位,果实和叶片氮、磷、钾分配率之和分别为84.6%~86.7%、78.5%~82.7%、81.4%~83.9%,植株氮、磷、钾携出量分别为197~226 kg/hm^2、33~37 kg/hm^2、200~247 kg/hm^2。CK处理番茄叶片、果实全钾含量及钾吸收量显著高于减磷处理,可见减施磷肥可降低番茄对钾素的奢侈吸收。经过两年的减磷处理,表层土壤速效磷累积量显著降低,但各处理土壤剖面出现磷素向下迁移,膨果期0—20 cm土层土壤速效磷含量较种植前减少27.0~60.9 mg/kg,20—60 cm土壤速效磷增量在11.8~50.1 mg/kg,减磷处理显著降低20—60 cm土壤速效磷增加量。【结论】在基础磷素含量较高的土壤上,较农民习惯施磷连续两年减少70%的磷肥用量没有影响番茄产量,降低番茄对钾素的奢侈吸收,减缓土壤速效磷累积。两年连续减施磷肥的土壤速效磷含量仍处于较高水平,可见该研究区域设施蔬菜生产减磷潜力仍较大。

关键词：减施磷肥设施番茄养分吸收养分分配干物质

减施磷肥对番茄植株生长、产量、品质及土壤养分状况的影响

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中国农学通报 2017年第1期33卷 47-51页

作者：赵伟刘梦龙杨圆圆张锋杨兆森陈志杰渭南市农业技术推广中心陕西渭南714000 陕西省动物研究所西安710032

为明确降低磷肥用量对设施番茄种植的影响,采用田间试验的方法,研究了设施条件下常规施肥(CK:P2O5用量891 kg/hm2)、磷肥减量50%(P-1:P2O5用量446 kg/hm2)和磷肥减量70%(P-2:P2O5用量267 kg/hm2)3个磷肥水平对番茄植株生长发育、产量、... 详细信息

为明确降低磷肥用量对设施番茄种植的影响,采用田间试验的方法,研究了设施条件下常规施肥(CK:P2O5用量891 kg/hm2)、磷肥减量50%(P-1:P2O5用量446 kg/hm2)和磷肥减量70%(P-2:P2O5用量267 kg/hm2)3个磷肥水平对番茄植株生长发育、产量、品质及土壤养分状况的影响。结果表明,磷肥减量不影响番茄植株生长(株高、茎粗、叶片数和株高/茎粗比),同时对番茄单果重、单株产量和单位面积产量影响也不显著;不同磷肥水平番茄单果重为173~181 g,单株产量为1.81~2.05 kg,单位面积产量为51.9~56.9 t/hm2。与CK处理相比,P-2处理显著增加了番茄>2 mm根数和根冠比,增幅分别为72.6%和28.0%。2个减施磷肥处理均显著提高番茄还原性糖含量和糖酸比;P-2处理番茄糖酸比又显著高于P-1处理。降低磷肥处理显著降低表层土壤速效磷含量。可见,在本试验条件下,降低磷肥用量70%在不影响番茄产量的基础上,提高了番茄品质,改善了土壤环境。

关键词：减施磷肥番茄产量品质土壤养分

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多肽肥对烟田土壤改良及烤烟生长发育的影响

山西农业科学 2024年第4期52卷 76-83页

作者：刘悦孙敬国云月利孙光伟陈振国李建平朱蓉高享坤李亚东湖北大学生命科学学院/省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室湖北武汉430062 湖北省烟草科学研究院湖北武汉430062 华中农业大学资源与环境学院湖北武汉430062

研究多肽肥(蛋白废弃物转化而来的有机肥)对植烟土壤改良和烤烟生长发育的影响,旨在为改良酸化土壤、增加土壤微生态种群多样性和提高烟叶产量与品质提供数据支持。以云烟87为试验材料,设置多肽肥3个处理(H1、H2、H3),以烟草专用肥(化肥... 详细信息

研究多肽肥(蛋白废弃物转化而来的有机肥)对植烟土壤改良和烤烟生长发育的影响,旨在为改良酸化土壤、增加土壤微生态种群多样性和提高烟叶产量与品质提供数据支持。以云烟87为试验材料,设置多肽肥3个处理(H1、H2、H3),以烟草专用肥(化肥)为对照,鉴定不同多肽肥处理条件下植烟土壤理化性质、土壤微生物群落、烤烟的生长状况以及烤烟的品质。结果表明,与施加常规烟草专用肥相比,施用多肽肥后,土壤pH值升高了0.4,土壤全钙和交换性钙含量分别提高了10.28%和33.33%,同时土壤全磷和有效磷含量分别降低了25.81%和45.14%,表明施用多肽肥后不仅可以减少磷肥的用量而且可以改变土壤理化性质。土壤微生物群落分析表明,施加多肽肥能显著提升植烟土壤微生物群落的丰富度和多样性,其中,芽单胞菌属(Gemmatimonas)相对丰度明显提高。施加多肽肥后烟草的生长发育、产量和品质也有所提高,减施磷肥67%多肽肥处理的烟株株高较常规烟草专用肥对照提高了10 cm,烟叶中的有机酸较常规烟草专用肥对照提高11.25%;烤后烟叶上中等烟率较常规烟草专用肥对照提高了0.17%。

关键词：多肽肥减施磷肥云烟87 土壤理化性质

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减量施磷对土壤磷库组成及解磷微生物的影响

中国农业科学 2023年第15期56卷 2941-2953页

作者：沈开勤刘倩杨国涛陈虹梁成赖鹏李冲王学春胡运高西南科技大学生命科学与工程学院水稻研究所

【目的】研究连续减施磷肥对土壤磷组分以及解磷微生物的影响，探究土壤磷素转化规律，为合理施用磷肥，高效利用土壤磷提供理论依据。【方法】于2014年在四川省绵阳市龙门镇开展减磷定位试验，试验设置4个处理，即P0(不施磷肥)、P1(减... 详细信息

【目的】研究连续减施磷肥对土壤磷组分以及解磷微生物的影响，探究土壤磷素转化规律，为合理施用磷肥，高效利用土壤磷提供理论依据。【方法】于2014年在四川省绵阳市龙门镇开展减磷定位试验，试验设置4个处理，即P0(不施磷肥)、P1(减施磷肥1/2,45 kg·hm-2)、P2(减施磷肥1/3,60 kg·hm-2)、P3(正常施磷肥，90 kg·hm-2)，采集0—20 cm土层土样，测定并分析土壤全磷、有效磷、磷活化系数、磷组分以及解磷微生物变化特征。【结果】减施磷肥显著降低了土壤全磷(TP)含量，较2014年相比，连续处理3年后P0、P1处理分别下降了7.2%、0.9%,P2、P3处理分别增加了2.6%、7.3%。连续处理6年后处理间差异进一步扩大，与6年前相比P0、P1处理分别下降了15.2%、5.7%,P2、P3处理分别增加了7.8%、21.6%。有效磷(AP)含量变化趋势与全磷相似，连续处理3年后P0处理有效磷含量下降了18.1%,P1、P2、P3处理分别增加了21.2%、72.2%、132.1%。与6年前相比，连续处理6年后各处理有效磷含量的变幅扩大至-24.6%—201.6%。磷活化系数(PAC)由有效磷及全磷含量决定，其变化趋势总体上与有效磷一致。减施磷肥主要造成了H2O-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi含量显著减少，对Residual-P没有显著影响，其中NaOH-Pi是导致土壤全磷含量变化的主要磷形态，NaHCO3-Pi是土壤磷素活化过程中最关键的磷组分。不同磷肥处理解磷微生物丰度存在差异。冗余分析结果表明，类诺卡氏菌属(Nocardioides)、分支杆菌属(Mycobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、生丝微菌属(Hyphomicrobium)以及根瘤菌属(Rhizobium)与各形态磷均呈正相关，其中生丝微菌属与NaHCO3-Pi及NaOH-Pi相关性均较高。【结论】减施磷肥显著改变了土壤磷库组成，土壤有效磷及全磷含量变化主要受NaHCO3-Pi以及NaOH-Pi含量变化的影响。连续减施磷肥6年后各处理土壤解磷微生物丰度存在显著差异，其中生丝微菌属是参与本试验区域磷素转化的关键微生物。连续6年减施1/3磷肥(施磷肥60 kg·hm-2)能有效减少本试验区域土壤缓效态磷积累的同时维持较高的有效磷水平。

关键词：减施磷肥磷组分解磷微生物磷素变化磷有效性

套作大豆根际解磷菌的筛选及其对土壤磷素利用率的影响

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套作大豆根际解磷菌的筛选及其对土壤磷素利用率的影响

作者：王文静四川农业大学

学位级别：硕士

磷元素在土壤中的存在形式多种多样,磷酸根离子易被土壤中的钙、铝、铁、锰等元素固定和沉淀,转化为溶解度较低的含磷化合物,造成磷肥在土壤中的当季利用率较低。由于近年来磷肥的大量施用,农田土壤中残留的磷通过土壤侵蚀、地表径流和... 详细信息

磷元素在土壤中的存在形式多种多样,磷酸根离子易被土壤中的钙、铝、铁、锰等元素固定和沉淀,转化为溶解度较低的含磷化合物,造成磷肥在土壤中的当季利用率较低。由于近年来磷肥的大量施用,农田土壤中残留的磷通过土壤侵蚀、地表径流和地下水淋溶等途径流入水体,从而导致水体富营养化等面源污染,对生态环境及农业可持续发展造成极大威胁。本研究以雅安、崇州、仁寿等试验基地玉米/大豆套作田间试验为平台,以套作大豆为研究对象,筛选鉴定大豆根际解磷菌。在玉米/大豆套作系统植物-土壤-微生物共同作用下,验证其溶磷效果,进一步深入研究大豆根际解磷菌的促植物生长机制。在保证作物生长的同时,力图通过施加解磷菌剂提高土壤磷素利用率,从而减少磷肥的施用,促进农田土壤磷素高效利用。采用盆栽试验,设置了不施磷(P0)、低磷(LP)和高磷(HP)三个磷水平,研究了加菌和不加菌共12个处理下解磷菌对植株表型特征和土壤磷素有效性的影响。主要结果如下:(1)从以雅安、崇州、仁寿三地套作大豆根际土壤中共分离出44株具有溶磷能力的解磷菌,从中筛选出9株溶磷效果较强的菌株进行进一步研究。在含有难溶磷Ca(PO)的NBRIP液体培养基中培养5 d后测量上清液中水溶性磷含量,Y7、Y9、R7和C9菌株上清液中水溶性磷含量较高,分别为380.96μg·m L、388.62μg·m L、374.48μg·m L、381.30μg·m L。(2)16S r DNA序列鉴定细菌结果证明菌株Y5属于新鞘氨醇杆菌属,菌株Y7属于小坂菌属,菌株Y9、R1、R7和R9属于芽孢杆菌属,菌株C8属于肠杆菌属,菌株C9属于劳尔氏菌属,菌株C10属于假单胞菌属。菌株的生理生化特征检测结果显示部分细菌能够分泌一些胞外酶如过氧化氢酶、水解酶、色氨酸酶、尿素酶和蛋白酶。(3)菌株的生物学特征检测结果显示各菌株还有分泌吲哚乙酸(IAA)、产铁载体和分泌有机酸等促生特性。其中,菌株Y9,C9和C10的IAA分泌量大大高于其他菌株,分别为26.17μg·m L、23.87μg·m L、24.88μg·m L。菌株C8的铁载体生产活性最高,为64.5个单位,菌株R9的铁载体生产活性最低,为11.29个单位。高效液相色谱法结果显示菌株主要分泌草酸、丙二酸、乙酸、柠檬酸和琥珀酸,其中以丙二酸含量最多。菌株R7分泌的丙二酸含量高达10470.92 mg·L。(4)种子发芽试验测定了玉米种子在光照培养箱中培养4 d后的发芽率和生根率,结果显示空白处理的发芽率为63.3%,而菌液处理的实验组发芽率在70%以上。接种不同菌株的玉米种子的出根数量没有显著差异。玉米盆栽试验验证了解磷菌良好的促进植物生长效果,施加解磷菌剂处理的玉米植株株高、茎粗和生物量都有显著提高。(5)解磷菌可以改变土壤磷素组分,消耗土壤中的Na HCO-Po、Na OH-Po和Residual-Pt,使不同形态的有机磷向无机磷形态转化,增加土壤中HO-Pi、Na HCO-Pi和Na OH-Pi的含量,从而增加土壤有效磷含量,提高植株磷累积量,实现土壤磷素利用率的提升。低磷水平下的磷素表观利用率高于高磷水平,LP处理的磷素表观利用率的平均值是HP处理的3.46倍。因此,在实际农业生产活动中,可配合施加解磷菌剂减少磷肥施用,改善土壤磷素累积带来的环境问题。综上所述,套作大豆根际土壤中分离出的解磷菌能将土壤中的难溶性磷转化分解为有效磷,进而提高土壤有效磷水平,促进玉米植株对磷素的吸收利用,在源头上减少磷肥的投入,实现农业生产的可持续发展。

关键词：套作大豆解磷菌促植物生长磷素利用率减施磷肥