發(fā)表快的農(nóng)業(yè)核心期刊推薦及范文
發(fā)表快的農(nóng)業(yè)核心期刊推薦《雜交水稻》是國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心和湖南雜交水稻研究中心主辦、對(duì)國內(nèi)外公開發(fā)行、專門報(bào)道雜交水稻的技術(shù)類科技期刊。以廣大從事雜交水稻研 究、開發(fā)、經(jīng)營、推廣和生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的人員，包括大中專院校、科研機(jī)構(gòu)、種子生產(chǎn)和經(jīng)營部門、推廣部門及生產(chǎn)單位的有關(guān)人員為主要讀者對(duì)象。
1.引言
高投入、高產(chǎn)出和高效率為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要特征。為保證高產(chǎn)，需要向耕地持續(xù)投入大量化肥[1]。但是，濫施化肥不但不能有效增產(chǎn)反而會(huì)導(dǎo)致土壤理化性狀改變，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。以氮肥為例，我國是世界上最大的氮肥生產(chǎn)與消費(fèi)國[2]，早在1998年我國農(nóng)業(yè)化學(xué)氮肥施用量就已突破2.47×107t，占世界同期氮肥用量的29.7%[3]。目前，我國化肥平均施用量達(dá)434.3kg•hm-2，是國際化肥安全施用上限(225kg•hm-2)的1.93倍，但利用率僅為40%左右,其余60%的化肥貢獻(xiàn)給了土壤和地下水[4]。農(nóng)產(chǎn)種植成本大幅上升、品質(zhì)下降及種地效益下降等負(fù)面問題的出現(xiàn)，也給化肥農(nóng)業(yè)帶來挑戰(zhàn)。大量化肥引起生態(tài)環(huán)境惡化，已經(jīng)成為全球生態(tài)問題，受到廣泛關(guān)注[5]。具有“長效肥料”之稱的有機(jī)肥,具有養(yǎng)分齊全、平衡、穩(wěn)肥性好、后效長的優(yōu)點(diǎn)[6]。長期施用有機(jī)肥可改良土壤團(tuán)塊結(jié)構(gòu)；提高土壤有機(jī)質(zhì)含量；改善土壤理化性質(zhì)；增加土壤生物多樣性；減少土壤對(duì)氮磷鉀的固定，顯著提高土壤肥力。有機(jī)肥中的碳水化合物，在分解過程中釋放出熱量，有利于提高地溫，改良土壤耕性，延長土壤適耕期[7，8]。有機(jī)肥亦是我國傳統(tǒng)的農(nóng)家肥料，50年代初，全國有機(jī)肥料占總用肥量的99%以上，近年來，由于化肥的大量使用，有機(jī)肥占總用肥的比例下降到30%以下[7]，導(dǎo)致耕地越種越瘦。
針對(duì)化肥和農(nóng)藥給生態(tài)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品所帶來的諸多問題，國內(nèi)外學(xué)者提出了許多替代模式，尋求農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的新途徑，其共同特點(diǎn)是保護(hù)環(huán)境，減少化肥、農(nóng)藥的施用，最大限度地依靠有機(jī)肥來培肥土壤，保持肥力，持續(xù)供給農(nóng)作物養(yǎng)分[9]。但是，在中國具體應(yīng)用成功的例子依然較少，其原因是對(duì)有機(jī)肥使用效果缺乏系統(tǒng)的試驗(yàn)證據(jù)。如何盡可能多地將農(nóng)業(yè)和生活有機(jī)質(zhì)廢物投入再循環(huán)，在保障糧食安全的同時(shí)，減少化肥用量，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是本研究的切入點(diǎn)。本研究的科學(xué)假設(shè)是，如果秸稈中的養(yǎng)分通過動(dòng)物過腹還田，糧食帶走的養(yǎng)分不能有效還田，可通過增施化肥解決，按照糧食與秸稈比例為1:1計(jì)算，與現(xiàn)行的化肥施用量相比，僅施加一半的化肥即可保證糧食產(chǎn)量不下降，甚至因改造了土壤理化和生物性質(zhì)，產(chǎn)量還可略有提高。本研究通過常規(guī)玉米在大田條件下試驗(yàn)，增加有機(jī)肥減少化肥用量，并保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、安全糧食生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。
2.材料和方法
2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)于2005年10月~2007年11月在山東省泰安市山東農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米科技園(E117°9′，N36°9′)進(jìn)行，試驗(yàn)地所在區(qū)域?yàn)榕瘻貛Т箨懶园霛駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫13℃，平均降水量675.3毫米,年均日照時(shí)數(shù)2527.9小時(shí)，年日照百分率58.3%，年內(nèi)無霜期200多天。
采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，有機(jī)肥用量為主區(qū)，肥料梯度依次為0（M1）,75（M2）,150（M3）t•hm–2；化肥處理為副區(qū)，化肥用量（單位kg•hm–2）為，F(xiàn)1(N84;P2O528;K2O67)、F2(N168;P2O556;K2O134)、F3(N336;P2O5112;K2O268)，共9個(gè)處理，栽植小區(qū)面積為27m2，小區(qū)之間設(shè)50cm寬保護(hù)行，3次重復(fù)。供試材料為普通玉米(ZeamaysL.)鄭單958，行距67cm、株距25cm，種植密度為60000株•hm–2，開溝穴播，每穴2粒，播種深度為5cm，其它管理措施同常規(guī)大田。
考慮到今后發(fā)展秸稈畜牧業(yè)“過腹還田”，有機(jī)肥采用半熟的牛糞�；手械蕿槟蛩丶傲姿岫@（(NH4)2HPO4），磷肥為磷酸二銨（(NH4)2HPO4），鉀肥為硫酸鉀(K2SO4)。氮肥分兩次施用，播種前基施總量的1/3，大口期施2/3，有機(jī)肥及磷、鉀肥播種前一次性基施。兩年試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)基本一致，表現(xiàn)出很好的重復(fù)性。本文以2006~2007年度試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2.2葉面積指數(shù)
葉面積指數(shù)的測(cè)定采用葉面積指數(shù)法[10]，測(cè)量每片葉的葉長（L），以葉片最寬處的寬度作為葉寬(W)，計(jì)算單株葉面積(LA)、葉面積指數(shù)(LAI)：單株葉面積(LA)=∑L×W×0.75葉面積指數(shù)(LAI)=單株葉面積×單位土地面積株數(shù)/單位土地面積
2.3生物量及干物質(zhì)分配
在玉米關(guān)鍵生育時(shí)期取樣，大喇叭口期分莖稈和葉片兩部分，抽雄期分莖稈、葉片、苞葉和穗軸四部分，成熟期分莖稈、葉片、穗軸、苞葉、籽粒五部分，于干燥箱105℃殺青30min后，80℃烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)積累量。
2.4數(shù)據(jù)分析
本試驗(yàn)分9個(gè)小區(qū)3次重復(fù)。數(shù)據(jù)分析采用MicrosoftExcel2000和DPS7.5統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和差異性檢驗(yàn)，多重比較運(yùn)用LSD法。采用SigmaPlot10.0繪制圖形。當(dāng)P<0.05時(shí)，視各處理之間的差異為顯著。
3.結(jié)果
3.1葉面積指數(shù)的動(dòng)態(tài)變化
由表1可以看出，有機(jī)肥處理的玉米葉面積指數(shù)顯著高于不施有機(jī)肥處理組，其中大喇叭口期和成熟其均以M3（150t•hm–2）處理最高，分別高出平均值7%和8%。不施有機(jī)肥時(shí)，抽雄期和成熟期葉面積指數(shù)均以F2處理略高，分別高出平均值3%和5%，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)不顯著。有機(jī)肥施用量M2（75t•hm–2）水平下，F(xiàn)1和F3處理的葉面積指數(shù)極顯著高于F2處理，3個(gè)時(shí)期F2處理的葉面積指數(shù)分別較均值低6%、19%和7%。隨著生育期延長，玉米葉面積指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，即使如此，在有機(jī)肥施用量為75t•hm-2的條件下，正�；视昧縁處理的玉米葉面積指數(shù)依然表現(xiàn)最大。有機(jī)肥M3水平下，葉面積指數(shù)以F1處理最高，但隨生育進(jìn)程推進(jìn)，從抽雄至成熟期的葉面積指數(shù)以F2處理的變化幅度最小，為4.6~4.8，而F1和F3的變化幅度分別為4.9~5.7和4.6~5.2。
3.2干物質(zhì)積累量動(dòng)態(tài)變化
表2顯示，有機(jī)肥施用量M1處理下的玉米單株干物質(zhì)積累量顯著低于M1和M2處理。在M1水平下，大喇叭口期干物質(zhì)積累量以F3為最高，F(xiàn)2與F3處理無顯著差異；抽雄期化肥處理間的干物質(zhì)積累量差異表現(xiàn)為F1>F3>F2；成熟期化肥處理間的干物質(zhì)積累量差異表現(xiàn)為F1>F3>F2，差異達(dá)極顯著水平。M2水平下，大喇叭口期和抽雄期化肥處理間的差異表現(xiàn)一致，F(xiàn)2>F3>F1；成熟期干物質(zhì)積累量F2與F3處理之間無顯著差異，但極顯著高于F1處理（P<0.0001），說明在有機(jī)肥用量為75kg·hm-2時(shí)，常規(guī)化肥用量減半不會(huì)降低成熟期的干物質(zhì)積累。M3水平下，大喇叭口期和抽雄期干物質(zhì)積累以F3處理最高，較該條件下均值分別高出4%和6%；成熟期干物質(zhì)量F2與F3無顯著差異，但顯著高于F1處理；且成熟期M3與M2條件下的干物質(zhì)無顯著差異(P>0.05)，說明有機(jī)肥施用量達(dá)到M3水平對(duì)干物質(zhì)積累量無顯著影響，高于M2有機(jī)肥水平的有機(jī)肥為無效投入。
3.3干物質(zhì)在不同器官中的分配
由圖1可以看出，成熟期葉片干物質(zhì)分配量隨有機(jī)肥施用量的增加而增加。不施有機(jī)肥時(shí)，F(xiàn)1處理的葉片干物質(zhì)分配量高于其它兩個(gè)處理；有機(jī)肥M2水平下，干物質(zhì)分配量F1與F2處理之間無顯著差異，但顯著高于F3處理；有機(jī)肥M3水平下，F(xiàn)2的干物質(zhì)分配量顯著高于F1、F3處理。不同配施比較發(fā)現(xiàn)，以M3F2處理的葉片干物質(zhì)分配量最高，其余依次為M2F2、M2F1、M2F3、M3F2、M3F3>M1F1>M1F2、M1F3。
圖1成熟期干物質(zhì)在各器官中的分配量
Fig.1.Amountofdrymatterdistributionindifferentorgansatmaturity不施有機(jī)肥的M1處理中，玉米莖干物質(zhì)分配量顯著低于施有機(jī)肥的M2和M3處理。有機(jī)肥M1水平下，分配到莖中的干物質(zhì)隨化肥施用量的增加而降低；有機(jī)肥M2水平下，莖干物質(zhì)分配量在化肥處理間的差異表現(xiàn)為F3>F1>F2；而在有機(jī)肥施用量M3水平下，F(xiàn)1處理的莖干物質(zhì)分配量顯著低于F2和F3處理，但F2與F3處理之間無顯著差異。不同配施處理比較，M2F3、M3F2和M3F3無顯著差異，但高于其它處理；其次為M2F1和M3F1處理，M2F2與M1F1處理無顯著差異，M1F2處理較低，M1F3最低。苞葉+穗軸的干物質(zhì)分配量在M1、M2、M3水平下分別為49.9g·stalk-1、51.4g·stalk-1、54.8g·stalk-1。M1水平下，苞葉+穗軸的干物質(zhì)分配量F1>F3>F2；M2水平下，苞葉+穗軸的干物質(zhì)分配量隨化肥用量的增加呈遞增趨勢(shì)；M3水平下，F(xiàn)3處理獲得了最高的干物質(zhì)分配量，F(xiàn)1與F2處理無顯著差異。不同配施處理間比較，處理間差異表現(xiàn)為M1F1、M2F3、M3F3>M3F1、M3F2、M2F2>M1F3>M2F1>M1F2(P<0.001)。
單株籽粒干物重以有機(jī)肥M1處理最低，M2與M3之間無顯著差異。有機(jī)肥施用量M1水平下，F(xiàn)1與F3處理無顯著差異，但顯著高于F2處理；M2水平下，M2F2>M2F1、M2F3；M3水平下，M3F2>M3F1、M3F3。不同配施處理間比較，處理間籽粒干物重差異表現(xiàn)為M2F2、M3F2>M2F1、M2F3、M3F1、M3F3、M1F1、M1F3>M1F2。說明不施有機(jī)肥時(shí)，不施化肥和正�；视昧烤谧蚜８晌镏氐奶岣�，而化肥用量為正常用量一半的處理對(duì)籽粒干物重?zé)o顯著影響；在有機(jī)肥用量75t·hm-2和150t·hm-2條件下，化肥用量降低到正常用量一半的處理獲得了最高的籽粒干物重；但增加有機(jī)肥用量一倍對(duì)籽粒干物重?zé)o顯著影響。
3.4不同器官干物質(zhì)分配量的相關(guān)性分析
表3顯示，葉片干物質(zhì)分配量與莖桿的干物質(zhì)分配量呈極顯著正相關(guān)；葉片、莖干物質(zhì)分配量與單株總干物質(zhì)積累量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.91和0.92；苞葉+穗軸和籽粒的干物質(zhì)分配量與單株總干物質(zhì)積累量呈顯著正相關(guān)；籽粒干物質(zhì)分配量與葉片的干物質(zhì)分配量呈顯著正相關(guān)。說明在試驗(yàn)條件下，鄭單958的籽粒產(chǎn)量主要取決于光合光能器官葉片的干物質(zhì)分配量，植株總重則主要決定于葉片和莖桿的干物質(zhì)分配量，其次取決于籽粒和苞葉+穗軸的干物質(zhì)分配量。
3.5不同處理玉米籽粒產(chǎn)量的差異
由圖2可以看出，不施有機(jī)肥時(shí)，籽粒產(chǎn)量以F2處理最低；在M2和M3水平下，則以F2處理的籽粒產(chǎn)量最高，分別為1288.4kg·hm-2和12491.4kg·hm-2。但總的看來，施有機(jī)肥條件下化肥用量為常規(guī)用量的一半時(shí)產(chǎn)量最高。以上說明有機(jī)肥用量為75kg·hm-2即可獲得玉米高產(chǎn)，有機(jī)肥用量再增加至150kg·hm-2對(duì)產(chǎn)量無益，增加的75kg·hm-2有機(jī)肥為無效投入。
4.討論
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)化肥的長期依賴，將制約農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。改良耕地質(zhì)量的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)定位在“減化肥、增糞肥”。提高光合產(chǎn)物的循環(huán)利用可有效提高“糧食”產(chǎn)量，這不僅沒有環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而且解決了棘手的鄉(xiāng)村環(huán)境問題和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題[11]。理論上，秸稈中含有的物質(zhì)和能量與糧食不相上下，關(guān)鍵一環(huán)是通過牲畜轉(zhuǎn)換，即生態(tài)學(xué)上的初級(jí)生產(chǎn)和次級(jí)生產(chǎn)鏈接。如果通過一定的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)秸稈“過腹還田”，如加工成微儲(chǔ)秸草[12]為牲畜提供飼料，進(jìn)而增加有機(jī)肥，地會(huì)越種越肥，化肥用量必然下降，對(duì)水的需求也將減少，從而大大降低種植業(yè)成本[13]。有人在水稻上研究表明適當(dāng)減少氮肥用量可一定程度上提高產(chǎn)量[14]，但是通過嚴(yán)格試驗(yàn)檢驗(yàn)上述科學(xué)假說的研究工作較少報(bào)道。本文研究發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)肥施用量75t·hm-2前提下，在目前基礎(chǔ)上減少一半化肥用量，玉米籽粒產(chǎn)量仍高于施常規(guī)化肥量的籽粒產(chǎn)量（圖2），但當(dāng)有機(jī)肥施用量增加至150t·hm-2時(shí)，籽粒產(chǎn)量無顯著增加，化肥利用率大幅度降低，這說明糧食生產(chǎn)中減少化肥投放量的空間很大。
據(jù)初步估計(jì)，如將全國50%的秸稈利用起來，可增加牛糞32.8億～38.3億噸，折合2835萬～3310萬噸硫酸胺。如果堅(jiān)持不懈地用有機(jī)肥養(yǎng)地，減少化肥用量，則一些溫帶和濕潤地區(qū)的鹽堿地、丘陵地帶等中低產(chǎn)田可變?yōu)楦弋a(chǎn)田或中產(chǎn)田，這樣，我國糧食生產(chǎn)的壓力就大為減小了。目前我國農(nóng)民每公頃耕地肥料投入比歐洲農(nóng)民多208元，但糧食生產(chǎn)能力只相當(dāng)于歐洲國家的60%～70%。由于不合理施肥，國家每年浪費(fèi)性化肥投入高達(dá)1400億元。事實(shí)上，中國農(nóng)民使用的化肥中，60%左右沒有利用并對(duì)環(huán)境造成危害[15]。有人研究發(fā)現(xiàn)[16]，由于長年過量施肥，每公頃氮(N)盈余127kg，損失267kg，其中氨揮發(fā)和淋洗的氮損失分別高達(dá)143kg和102kg,，對(duì)環(huán)境安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。本研究表明，有機(jī)肥施用量M1處理下的玉米單株干物質(zhì)積累量低于M1和M2處理；在有機(jī)肥用量為75kg·hm-2時(shí)，常規(guī)化肥用量減半不會(huì)降低玉米成熟期的干物質(zhì)積累，大喇叭口期和抽雄期的干物質(zhì)均以F2處理的最高，成熟期F2與F3無顯著差異（P>0.05）；當(dāng)有機(jī)肥用量由75t·hm-2增至150t·hm-2時(shí)，干物質(zhì)積累量并無顯著變化，說明有機(jī)肥施用超過一定量會(huì)出現(xiàn)報(bào)酬遞減現(xiàn)象。長期施用有機(jī)肥可改良土壤理化性質(zhì)、提高土壤生物活性。施用有機(jī)肥后，耕層的土壤容重降低，總孔隙度和土壤吸附力增加[17]。Witter[18]通過30年的大田試驗(yàn)研究表明，長期施用有機(jī)肥或有機(jī)料等提高土壤微生物量。另外，長期使用有機(jī)肥可大大提高土壤中的細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量[19]。本研究中M2F2處理之所以獲得最高產(chǎn)量可能與這種有機(jī)肥和化肥配施組合可以改善土壤，促進(jìn)玉米對(duì)土壤營養(yǎng)元素的吸收有關(guān)，具體機(jī)理有待進(jìn)一步研究。源-庫關(guān)系是作物生理生態(tài)學(xué)中最重要的問題之一，它把群體光能利用和作物產(chǎn)量緊密聯(lián)系起來，眾多學(xué)者進(jìn)行了大量研究[20-26]。在玉米源-庫關(guān)系方面，由于試驗(yàn)環(huán)境條件、供試品種、產(chǎn)量水平、種植方式、處理方法以及分析角度等方面的差異，形成了不同看法，如源限制說[20,21]、庫限制說[19]、源庫共同限制說[23]、品種差異說[21-24]、環(huán)境差異說[21-23]等。有研究表明高產(chǎn)玉米產(chǎn)量的形成是其源庫協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果[26]。結(jié)合不同器官干物質(zhì)分配結(jié)果(圖1)，我們不難看出，籽粒產(chǎn)量最高的M2F2處理的葉片干物質(zhì)分配量并不是最高，這似與表1中所表明的葉片干物質(zhì)分配量與籽粒產(chǎn)量顯著正相關(guān)不吻合。其原因可能存在于，M2F2處理不同玉米器官的干物質(zhì)分配比例適中，實(shí)現(xiàn)了源、庫、流協(xié)調(diào)統(tǒng)一，有利于光合產(chǎn)物向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得理想的籽粒產(chǎn)量。
5.結(jié)論
本研究通過嚴(yán)格的控制試驗(yàn)證實(shí)，在田間狀態(tài)下增施有機(jī)肥可以有效地降低化肥用量，減少環(huán)境污染，提高作物產(chǎn)量。在有機(jī)肥用量達(dá)到75t·hm-2時(shí)，在常規(guī)化肥施用量基礎(chǔ)上減少一半化肥用量依然獲得最高的玉米籽粒產(chǎn)量。有機(jī)肥增產(chǎn)很可能與有機(jī)肥改良土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤生物多樣性和促進(jìn)作物源、庫、流協(xié)調(diào)發(fā)育有關(guān)。
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