科研产出
控释掺混肥对沿江单季稻产量及磷流失风险的影响
《安徽农业大学学报 》 2023 CSCD
摘要：控释掺混肥作为一种高效的新型肥料被广泛用于大田生产。为阐明不同用量控释掺混肥对单季稻产量、磷素利用效率和田面水磷流失风险的影响，以水环境敏感的沿江地区单季稻-休闲的种植模式为对象，研究不施肥(CK)、常规施肥(NPK，总磷量108 kg·hm-2)、控释掺混肥减磷30%(CMF1)、控释掺混肥减磷40%(CMF2)和控释掺混肥减磷50%(CMF3)对沿江单季稻产量、磷素吸收利用和田面水磷形态浓度的影响。结果表明，CMF1、CMF2和CMF3处理均不会对水稻产量造成减产，并能减少单季稻田生态系统磷素盈余量，其中以CMF3处理效果最佳。与NPK处理相比，CMF1、CMF2和CMF3显著减少田面水中总磷、可溶性总磷和颗粒态磷的浓度，田面水总磷降低的比例分别为38.6%、47.9%和50.4%，可溶性总磷降低的比例为42.6%、45.9%和50.8%，颗粒态磷降低的比例为32.4%、58.6%和43.8%，且CMF1和CMF3处理减少了可溶性总磷和磷酸盐的占比，增加了颗粒态磷和可溶性有机磷的占比，改变了田面水磷素分布形态。整体而言，一次性施用控释掺混肥能在保障水稻产量的情况下，节本增收，减少稻田磷盈余量，从而降低田面水磷素浓度，对减少农田磷素流失和农业非点源磷污染防控具有显著效果，其中以CMF2综合经济效益最好，适宜在沿江单季稻区推广应用。
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基于无人机高光谱遥感的冬小麦全氮含量反演
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：氮素是作物生长发育必需的营养元素之一,作物的全氮含量是表征其氮素状况的主要指标.田块尺度的冬小麦全氮含量空间分布监测可以辅助其精准定量追肥,减少环境污染.无人机高光谱遥感具有分辨率高、时效性高、成本低等优势,可为作物长势信息反演提供重要数据源.XGBoost(extreme gradient boosting)作为一种新兴集成学习算法,运行效率高,泛化能力强,可以有效的应用于构建冬小麦全氮含量遥感反演模型,预测田块尺度冬小麦全氮含量空间分布.以农业部蒙城砂姜黑土生态环境站内拔节期冬小麦为研究对象,开展以下工作:(1)以低空无人机搭载高光谱成像仪获取冬小麦拔节期冠层成像光谱影像,结合地面采样数据,获取126个样点全氮含量数据;(2)分析拔节期冬小麦冠层光谱特征,并根据Person相关系数分析176个波段的光谱反射率与全氮含量之间的相关性;(3)构建基于XGBoost算法的不同土壤肥力条件下拔节期冬小麦全氮含量无人机高光谱反演模型.结果表明:(1)176个波段(400~1000 nm)的光谱反射率与冬小麦全氮含量之间具有较强的相关性,除了735.5 nm外其他波段光谱反射率与全氮含量之间的相关系数均大于0.5;(2)基于XGBoost算法构建的拔节期冬小麦全氮含量无人机高光谱遥感反演模型具有较高的反演精度(R2=0.76,RMSE=2.68);(3)基于XGBoost算法的冬小麦全氮含量反演模型可以获取不同土壤肥力条件下田块尺度的全氮含量空间分布图,总体上呈现较为显著的空间差异.该研究可为冬小麦精准定量追肥提供一定的科学依据,也为发展无人机高光谱遥感的精准农业应用提供了参考.
关键词： 冬小麦全氮含量 无人机高光谱 XGBoost 遥感反演
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砂姜黑土区小麦玉米轮作制下有机肥适宜替代比例研究
《中国农学通报 》 2022 CSCD
摘要：以砂姜黑土区小麦玉米轮作制为研究对象,探讨不同有机肥替代化肥比例对小麦、玉米产量和土壤物理、化学性质的影响,为砂姜黑土区有机肥合理施用提供理论依据.2012-2020年,在安徽省蒙城县开展了定位试验,试验设置不施氮肥对照(CK)、常量化肥(F)、在常量化肥基础上有机肥氮替代20%化肥氮(F0.8M0.2)、在常量化肥基础上有机肥氮替代40%化肥氮(F0.6M0.4)、在常量化肥基础上有机肥氮替代60%化肥氮(F0.4M06)、在常量化肥基础上有机肥氮替代80%化肥氮(F0.2M0.8)、有机肥氮替代100%化肥氮(M)等7个处理,小区面积30 m2,重复3次.结果表明:有机肥替代比例为20%时,小麦多年平均产量增加1.8%,玉米上有机肥替代比例为40%时,多年平均产量增加0.2%,随有机肥替代化肥比例的增加,作物产量有降低趋势.回归分析表明,小麦上有机肥替代比例为10.4%、玉米上为25.6%时可获得最高小麦、玉米产量.随着试验年限的延长,高比例有机替代处理小麦、玉米相对产量逐渐提高.有机肥替代化肥能提高土壤pH,能降低土壤容重.有机肥替代化肥可以提高土壤有机质和全氮含量,随着有机肥替代比例的增加,土壤有机质和全氮含量呈上升趋势;有机肥替代化肥对土壤有效磷和速效钾含量的影响受磷钾素投入量、作物产量、土壤中磷钾素的有效性等因素综合影响.砂姜黑土区小麦玉米轮作下,小麦季适宜的有机替代比例为20%,玉米上为40%,高于这一比例,小麦、玉米产量下降,随着试验年限的延长,有机肥残效迭加效应增加;有机肥替代部分化肥可以改善土壤生态环境,提高土壤有机质和全氮含量,提高土壤肥力水平;有机肥替代化肥作物的产量效应受有机肥替代比例、试验持续年限等众多因素的影响,只有通过连续多年的定位研究,才能得出适合区域的有机肥氮替代化肥氮的最佳比例.
关键词： 砂姜黑土 小麦/玉米轮作 作物产量 物理性质 化学性质 土壤肥力
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长期施肥对砂姜黑土可溶性碳淋溶的影响
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究施肥对砂姜黑土可溶性碳淋溶的影响,对有机肥的可持续利用有重要意义.该研究依托33 a的长期试验,分析常规施肥(MF)、化肥+低量小麦秸秆(MFL)、化肥+高量小麦秸秆(MFH)、化肥+猪粪(MFP)和化肥+牛粪(MFC)等施肥方式对土壤剖面(0~60 cm)理化性质、微生物性状、可溶性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)和可溶性无机碳(Dissolved Inorganic Carbon,DIC)含量与分布的影响,探寻可持续的有机肥利用方式.结果表明,长期增施有机肥后0~60 cm剖面各土层有机碳、微生物量碳、氮均有不同程度提升,而对土壤全氮、容重和pH值的影响主要发生在0~20 cm表层.与MF处理相比,增施有机肥后0~20和>20~40 cm土层DOC含量均有显著(P<0.05)提高,而对>40~60 cm土层无显著影响.相对而言,0~60 cm各土层DIC的含量均有显著提升.长期增施有机肥后0~60 cm各土层DOC的UV280吸收值和芳香性指数分别较MF处理均有显著提高,其中以MFC处理最为显著,0~20、>20~40和>40~60 cm土层DOC的芳香性指数分别提高71.2%、153.3%和38.1%,这说明长期增施有机肥后土壤剖面DOC结构发生明显改变,芳香化合物含量提高,化合物结构变得更加复杂.逐步线性回归模型表明,土壤剖面DOC和DIC分布主要受pH值和微生物量碳的共同影响,且pH值的影响强度大于微生物量碳,而土壤剖面DOC化学结构受微生物量碳的影响.总体而言,外源有机物料投入的类型和数量是影响土壤剖面可溶性碳分布的重要措施,长期增施农家肥的碳淋失风险高于秸秆还田.
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小麦施用生物炭下化肥减施潜力研究
《安徽农业科学 》 2021
摘要：利用砂姜黑土区小麦玉米轮作制下开展的连续3年定位试验,分析了生物炭与化肥配施对小麦产量、产量要素、氮素吸收量、氮素回收率及土壤物理性状的影响,以期为砂姜黑土区小麦生物炭施用下化肥合理减量施用提供依据。结果表明,施肥仍是砂姜黑土区小麦高产的关键。在施氮量为225kg/hm2水平下,生物炭与化肥配施,减少10%的氮肥,小麦可以达到稳产以及略有增产的效果,氮肥减量达20%时,小麦产量略有下降,氮肥减量幅度达30%以上时,小麦产量显著下降。生物炭与化肥配施下减量施肥可以提高氮素回收率,随着试验年限增长,氮素回收率有增加趋势。与单施化肥相比,施用生物炭土壤容重下降0.04～0.06 g/cm3,降幅2.92%～4.38%,土壤田间持水量提高2.97～4.47百分点,增幅11.8%～17.8%,方差分析结果,差异均达显著水平。因此,在淮北砂姜黑土冬小麦种植上,配施生物炭30t/hm2,较常规施肥减少10%的氮肥、20%的磷钾肥,可以保障小麦增产稳产,提高氮肥回收率。
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沿江单季稻区控释掺混肥施用效应研究
《农业机械学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探寻沿江单季稻区高效环保的施氮方式,进行了不同用量控释掺混肥田间试验,分析单季稻休闲种植制度下不施肥（CK）、常规施肥（NPK,225 kg/hm2）、控释等氮（CRF1）、控释减氮15%（CRF2）和控释减氮25%（CRF3） 5种施肥方式对水稻氮素吸收、氮肥利用率、土壤氨氧化菌和田面水氮的影响。结果表明,与NPK处理相比,CRF1、CRF2和CRF3处理均不会造成水稻减产,其中CRF2处理水稻产量、植株地上部吸氮量、氮肥利用率和经济效益分别提高7.4%、10.7%、43.4%和27.2%;氨氧化古菌（Ammonia-oxidizing archaea,AOA）是稻田土壤氨氧化菌的优势菌（占73.5%～88.4%）,CRF1、CRF2和CRF3处理分别较NPK处理使AOA的比例降低了13.6%、9.9%和6.0%（p <0.05）,说明控释掺混肥可有效降低以AOA为主导的土壤氨氧化强度;与NPK处理相比,CRF2和CRF3处理可显著降低田面水总氮含量（降低比例分别为13.2%和24.9%）、可溶性总氮含量（10.6%和22.9%）和颗粒态氮含量（33.7%和40.6%）。总之,施用控释掺混肥可提高水稻产量、减弱土壤氨氧化强度、提高氮肥利用率和减少氮素流失风险,具有显著的经济和生态效益,其中以控释减氮15%（190 kg/hm2）效果最好,宜在沿江单季稻区广泛应用。
关键词： 单季稻 氮肥利用率 氨氧化微生物 田面水氮 控释掺混肥
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长期不同磷肥施用量对砂姜黑土真菌多样性、群落组成和种间关系的影响
《生态学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：以安徽蒙城砂姜黑土氮磷钾肥肥效长期定位试验为平台,选取P0(不施磷肥)、P1(P2O545 kg/hm2)和P2(P2O590 kg/hm2)3个磷肥施用梯度,采用现代高通量测序技术,探索长期施用磷肥对真菌多样性、群落组成和种间关系的影响.结果 发现真菌多样性随磷肥施入量增加而降低,且与全磷和有效磷均成显著负相关.磷肥施用导致真菌群落组成发生明显改变,冗余分析结果表明这与全磷和可溶性有机碳密切相关.P1和P2中子囊菌门和子囊菌纲显著升高,而被孢霉菌门和被孢霉菌纲则显著降低.在属水平上,施磷处理中腐生营养型真菌显著升高,而病原型和共生型真菌显著降低:其中P0中Sagenomella、Simplicillium、Magnaporthiopsis、Schizothecium和Nigrospora等5个属相对丰度最高;P1中Plenodomus、Penicillium和Arthrobotrys相对丰度最高;P2中Cyphellophora、Zopfiella、Guehomyces、Mortierella和Mucor等5个属相对丰度最高.网络分析发现施磷后真菌网络复杂度和稳定性升高,物种间正相关关系增加,负相关关系减少.因此在砂姜黑土区长期施用磷肥可降低真菌多样性,增加土壤中腐生营养型真菌、减少共生或病原菌数量,同时提高物种间网络复杂度和稳定性.以上结果表明磷肥施用对促进土壤养分循环,控制植物病害、维持地下生态系统稳定性具有重要作用.
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长期三水平磷肥施用梯度对砂姜黑土细菌群落结构和酶活性的影响
《土壤学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：磷素缺乏是砂姜黑土区作物生产的重要限制因子,然而不同磷肥施用量如何影响微生物群落结构尚不清楚。以安徽蒙城氮磷钾肥肥效长期定位试验为平台,选取P0(不施磷肥)、P1(P2O545 kg·hm~(–2))和P2(P2O590kg·hm~(–2))三个磷肥施用梯度,明确土壤理化性质、土壤酶活性及细菌群落结构之间关系。研究表明长期施用磷肥显著提升土壤肥力:与P0相比,P2处理土壤有机碳、可溶性有机碳、全磷、有效磷和铵态氮分别增长10.33%、31.36%、40.00%、384.19%和79.49%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)是砂姜黑土中的优势菌,相对丰度分别为40.16%、19.75%和14.91%。长期施用磷肥可显著提高细菌多样性,改变细菌群落结构:P1和P2处理中的香农指数分别较P0处理提高2.49%和4.52%;具有溶磷作用的3个门(放线菌门、浮霉菌门(Planctomycetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes))和3个属(Terracoccus、Flavisolibacter和Arthrobacter)相对丰度随磷肥施入而显著升高,而一些寡营养型细菌(绿弯菌门(Chloroflexi)和疣微菌门(Verrucomicrobia))、具有反硝化作用(Kaistobacter和Rhodanobacter)和固氮作用(Bradyrhizobium和Burkholderia)的细菌相对丰度则在P2处理中显著降低。主坐标和多元回归树分析表明可溶性有机碳和全磷是导致不同磷肥处理中细菌群落结构差异的主要因素。b-葡糖苷酶、蛋白酶和脱氢酶等活性均随磷肥施入量增加而显著升高,酸性磷酸酶活性则没有显著变化。上述四种酶活性均与拟杆菌门、Flavisolibacter属等在施磷处理中富集的微生物成显著正相关。以上结果表明长期施用磷肥导致的土壤理化性质变化驱动土壤细菌群落变化,从而提高与碳氮循环转化相关微生物活性,其中可溶性有机碳和全磷是导致细菌群落结构改变的关键理化因子。
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长期施肥对砂姜黑土丛枝菌根真菌群落的影响
《应用生态学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：在农业生态系统中,丛枝菌根真菌(AM真菌)与很多作物的根系都存在互惠互利的共生关系,与作物的生长和健康密切相关,同时,这类特殊的真菌群落也会受到施肥等农业措施的影响.本研究依托长期定位试验4个试验处理(不施肥、单施化肥、化肥配施秸秆、化肥配施粪肥),研究砂姜黑土AM真菌群落对不同施肥措施的响应及其影响因素,探索不同处理AM真菌指示种的存在.结果表明:砂姜黑土中的主要AM真菌类群为原囊霉科、多孢囊霉科、巨孢囊霉科、近明球囊霉科、球囊霉科和类球囊霉科;其中类球囊霉属在化肥和有机物料配施中具有显著指示作用.与对照相比,长期单施化肥显著改变AM真菌群落结构并降低其多样性,配施秸秆处理进一步降低AM真菌群落多样性,而配施粪肥明显缓解因施用化肥而造成的多样性减少现象.检验发现,导致AM真菌群落变化最主要的影响因素是土壤pH和可溶性碳.总之,长期不同有机物料和化肥配施对砂姜黑土AM真菌群落结构和多样性会产生不同影响,其中化肥配施粪肥更有利于土壤AM真菌群落多样性的维持.
关键词： 砂姜黑土 施肥管理 有机物料 丛枝菌根真菌群落 高通量测序
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控释氮肥对夏玉米产量及氮肥利用效率的影响（英文）
《Agricultural Science & Technology 》 2017
摘要：通过2016年在安徽颍上县布置田间小区试验,设不施氮肥(CK)、农民习惯施氮(CN)、100%N量控释氮肥(CRN_1)、60%N量控释氮肥+40%N量普通氮肥(CRN_2)、85%N量控释氮肥(CRN_3)和70%N量控释氮肥(CRN4)6个处理,研究了控释氮肥用量及与普通氮肥配施对夏玉米产量及氮肥效率的影响。结果表明,适量施用控释氮肥均能提高玉米产量和产值,CRN_2较CN显著增产13.74%,CRN_1增产4.84%,CRN_3与CN产量相当。控释氮肥通过提高玉米穗粒数来提高产量。氮肥表观利用率以CRN_2最高,CRN_1次之,均显著高于CN。农学效率CRN_2显著高于CN,CRN_1高于CN,生理效率CRN_2高于CN。偏生产力控释氮肥处理均高于CN。氮肥效益以CRN_2最高,比CN增收758元/hm~2。综合产量、氮肥利用率和氮肥效益指标考虑,夏玉米种植上以控释氮肥配施普通氮肥效益最佳,其次为100%N量控释氮肥一次性施用,减氮15%施用控释氮肥不减产。
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