我国主要麦区农户施肥评价及减肥潜力分析

【目的】明确我国主要麦区农户小麦施肥存在的问题及减肥潜力,为科学施肥、合理减肥提供依据。【方法】连续3年对我国主要麦区的小麦种植户进行施肥调研和取样,基于农户产量、养分需求量和土壤养分供应水平对其施肥状况和减肥潜力进行评价和分析。【结果】我国主要麦区农户小麦产量和生物量平均为6.0和13.2 t·hm ^-2,二者极显著线性相关。小麦产量与施肥量和土壤养分无显著相关。我国小麦氮（N）、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）肥用量平均分别为191.1、112.8和53.4 kg·hm ^-2,春麦区农户氮、磷和钾肥用量平均分别为171.7、108.9和10.6 kg·hm ^-2,旱作区分别为154.3、111.8和32.6 kg·hm ^-2,麦玉区分别为236.4、128.1和74.0 kg·hm ^-2,稻麦区分别为177.5、77.0和71.8 kg·hm ^-2。就施氮量而言,春麦区过量施氮的农户较少,为34%,其次是麦玉区、稻麦区和旱作区,分别为42%、55%和63%;产量较低的农户是氮肥减施的重点,减氮潜力最高达43.6%,平均需减氮2.3—135.5 kg·hm ^-2。过量施磷问题比较突出,各麦区施磷过量的农户分别占63%、87%、68%和57%,即使小麦高产时,仍有超过50%的农户施磷过量;各麦区不同产量等级的农户均需减施磷肥,减磷量平均为3.8—91.1 kg·hm ^-2,旱作区减磷潜力最大,达55.6%。施钾状况因麦区而异,在春麦区,主要问题是施钾不足,占84%,平均需增施钾肥22.8 kg·hm ^-2;旱作、麦玉和稻麦区,减钾潜力分别达43.2%、25.7%和56.0%;产量较低的农户是减钾的重点,平均需减钾31.7—45.9 kg·hm ^-2。【结论】我国农户施肥状况和减肥潜力因农户产量和麦区不同存在差异,中低产农户过量施肥问题较为严重,应注意根据产量适量减少施用氮、钾肥,所有农户均需警惕磷肥过量投入问题,其中旱作区氮、磷肥减施潜力最高,稻麦区减钾潜力最高。     

我国主要麦区主栽高产品种产量差异及其与 产量构成和氮磷钾吸收利用的关系

【目的】明确主栽高产品种产量差异与产量构成、氮磷钾吸收利用的关系,对于通过选育优良品种,进一步优化养分管理和栽培措施,缩小产量差,以指导我国主要麦区小麦的高产优质生产。【方法】于2016—2017年度在我国黄淮北片、黄淮南片和长江中下游3个主要冬麦区进行田间试验,种植各麦区主栽高产品种,研究高产小麦品种产量差异及其与干物质累积、产量构成和氮磷钾吸收利用之间的关系。【结果】黄淮北片、黄淮南片和长江中下游麦区籽粒产量均存在较大差异,分别介于7 751—8 702 kg·hm ^-2、7 302—8 413 kg·hm ^-2、5 554—到6 294 kg·hm ^-2。各麦区品种高产的原因不同,黄淮北片麦区,高产品种具有高的地上部生物量和收获指数,穗数也是高产的原因;黄淮南片麦区高的收获指数和穗粒数是高产的关键;长江中下游麦区高产的主要原因是高的收获指数和千粒重。黄淮北片麦区,高产品种有低的籽粒含氮量和需氮量以及高的氮生理效率;黄淮南片麦区,高产品种茎叶含磷量和需磷量较低,但磷生理效率和茎叶含钾量较高;长江中下游麦区,高产品种的籽粒含钾量低,籽粒含磷量和茎叶含磷钾量高,地上部氮磷吸收量高,磷生理效率低于而需磷量高于对照品种。【结论】总体来看,黄淮北片麦区鲁原118、黄淮南片濮麦168、长江中下游麦区华麦7号等具有较好的产量表现;在我国主要麦区,地上部生物量和收获指数仍是高产的关键,同时提高地上部养分吸收利用和养分收获指数,才能提高生理效率,降低养分需求量,实现小麦高产优质。     

基于产量的渭北旱地小麦施肥评价及减肥潜力分析

【目的】明确小农户经营模式下小麦施肥现状,为实现旱地小麦稳产增产和养分高效利用提供依据。【方法】通过连续5年对渭北旱地1 261个农户的养分管理调研,以维持旱地小麦可持续生产为出发点,基于小麦产量确定的养分需求量,评价农户施肥量,分析农户施肥的问题及减肥潜力。【结果】调研农户小麦籽粒产量介于750—9 000 kg·hm~(-2),平均4 243 kg·hm~(-2),属于低产(2 640 kg·hm~(-2)),偏低(2 640—3 780 kg·hm~(-2)),中产(3 780—4 920 kg·hm~(-2)),偏高(4 920—6 060 kg·hm~(-2)),高产(6 060 kg·hm~(-2))等级的农户依次占22.0%,22.2%,19.3%,22.8%,13.6%。农户氮肥用量介于33—454 kg N·hm~(-2),平均188 kg N·hm~(-2);磷肥介于0—435 kg P_2O_5·hm~(-2),平均125 kg P_2O_5·hm~(-2);钾肥介于0—201 kg K_2O·hm~(-2),平均19 kg K_2O·hm~(-2),农户的施氮、磷和钾量均与小麦产量无显著相关关系。从低产到高产,施氮过量(偏高+很高)的农户比例逐渐降低,由97.8%降低到18.0%;而施氮不足(偏低+很低)的农户逐渐增多,由0.7%增加到45.9%。与氮肥类似,随着产量水平提高,施磷过量的农户比例也逐渐降低,但降低幅度小,由99.3%仅降低到70.9%,即过量施磷普遍存在。与氮、磷不同,在各产量水平下至少有60%的农户施钾不足。因此,在低产、产量偏低水平,重点是施氮量偏高或很高的农户需减肥,减幅在24—144 kg N·hm~(-2)、28%—73%氮肥;在中产、偏高和高产水平,既有减肥,也有增肥,减肥的重点是施氮量偏高或很高的农户,减幅在50—181 kg N·hm~(-2)、26%—51%氮肥,增肥的重点是施氮量偏低或很低的农户,增幅在38—134 kg N hm~(-2)、41%—345%氮肥。针对农户普遍施磷过量的问题,在不同产量水平,施磷量偏高的农户应减少7—31 kg P_2O_5·hm~(-2)、23%—33%的磷肥投入;施磷很高的农户应减少85—118 kg P_2O_5·hm~(-2),61%—85%的磷肥投入。由于钾肥用量普遍不足,施钾很低或不施的农户首先应改变不施钾肥的习惯,根据不同产量水平施用钾肥13—50 kg K_2O·hm~(-2);施钾偏低的农户,应增加7—18 kg K_2O·hm~(-2)、35%—78%的钾肥。【结论】相比于传统的施肥评价中用统一的施肥量标准去评价不同产量水平的农户施肥,本文提出了基于产量的农户施肥评价和减肥潜力分析方法,适于目前中国小农户农田经营模式,可以客观、准确认识目前农户随意和过量施肥的问题,为进行有效调控施肥提供依据。     

我国主要麦区主栽高产品种产量差异及其与产量构成和氮磷钾吸收利用的关系

【目的】明确主栽高产品种产量差异与产量构成、氮磷钾吸收利用的关系,对于通过选育优良品种,进一步优化养分管理和栽培措施,缩小产量差,以指导我国主要麦区小麦的高产优质生产。【方法】于2016—2017年度在我国黄淮北片、黄淮南片和长江中下游3个主要冬麦区进行田间试验,种植各麦区主栽高产品种,研究高产小麦品种产量差异及其与干物质累积、产量构成和氮磷钾吸收利用之间的关系。【结果】黄淮北片、黄淮南片和长江中下游麦区籽粒产量均存在较大差异,分别介于7 751—8 702 kg·hm-2、7 302—8 413 kg·hm-2、5 554—到6 294 kg·hm-2。各麦区品种高产的原因不同,黄淮北片麦区,高产品种具有高的地上部生物量和收获指数,穗数也是高产的原因;黄淮南片麦区高的收获指数和穗粒数是高产的关键;长江中下游麦区高产的主要原因是高的收获指数和千粒重。黄淮北片麦区,高产品种有低的籽粒含氮量和需氮量以及高的氮生理效率;黄淮南片麦区,高产品种茎叶含磷量和需磷量较低,但磷生理效率和茎叶含钾量较高;长江中下游麦区,高产品种的籽粒含钾量低,籽粒含磷量和茎叶含磷钾量高,地上部氮磷吸收量高,磷生理效率低于而需磷量高于对照品种。【结论】总体来看,黄淮北片麦区鲁原118、黄淮南片濮麦168、长江中下游麦区华麦7号等具有较好的产量表现;在我国主要麦区,地上部生物量和收获指数仍是高产的关键,同时提高地上部养分吸收利用和养分收获指数,才能提高生理效率,降低养分需求量,实现小麦高产优质。     

陕西省粮食生产的减肥潜力及经济环境效益

【目的】农户经营是我国农业的主体,肥料资源的不合理应用是限制作物生产的重要因子。本研究旨在评估主产区农户粮食生产的减肥潜力及经济环境效益。【方法】2018年对陕西省各县(市、区)的主要农作物生产情况进行问卷调查,以三大粮食作物为研究对象,基于产量水平评价农户的施肥现状、减肥潜力、环境代价和经济效益。【结果】农户作物产量存在显著差异,小麦平均产量为4 573 kg·hm~(-2),高低产量相差2 619 kg·hm~(-2);玉米平均产量为7 319 kg·hm~(-2),高低产量相差5 388 kg·hm~(-2);水稻平均产量为8 340 kg·hm~(-2),高低产量相差2 893kg·hm~(-2)。小麦的氮磷钾肥用量分别为177 kg N·hm~(-2)、102 kg P2O5·hm~(-2)和37 kg K2O·hm~(-2);玉米分别为247 kg N·hm~(-2)、103 kg P2O5·hm~(-2)和47 kg K2O·hm~(-2);水稻分别为186 kg N·hm~(-2)、88 kg P2O5·hm~(-2)和64 kg K2O·hm~(-2)。3种作物产量与施肥量无显著相关。氮磷肥普遍过量施用、钾肥过量与不足并存,低产农户过量施肥问题严重。对于氮磷钾肥的减施潜力,小麦分别为41%、59%和59%;玉米分别为55%、73%和66%;水稻分别为38%、64%和58%。施用的肥料形态均表现氮以单质肥为主、复合肥为辅;磷钾以复合肥为主;有机肥养分供应量很低。肥料结构均表现为重基施轻追施,氮以基施为主、追施为辅;磷钾肥鲜有追施。生产1.0 t小麦、玉米和水稻的活性氮损失量分别为6.9、3.8和3.3 kg,低产组的活性氮损失强度比高产组分别高52%、85%和74%,降低损失的潜力分别介于16%—33%、31%—50%和4%—38%。小麦、玉米和水稻生产的经济效益分别为4 468、9 091和20 020元/hm~2,高产组比低产组分别高459%、128%和52%;减肥增效后总效益分别为4 919、9 905和20 543元/hm~2,高产组比低产组分别高290%、106%和48%。【结论】基于产量水平深入剖析了陕西省农户的生产行为,低中产组为化肥减量和收益提升的重点。农户氮磷钾肥减施潜力分别为45%、65%和61%;小麦、玉米和水稻因化肥减施而降低活性氮损失的潜力分别为26%、45%和18%;提高环境经济效益的潜力分别为10%、9%和3%。     

周年氮磷钾配施模式对砂姜黑土麦玉轮作体系籽粒产量和养分利用效率的影响

【目的】探讨周年不同氮磷钾配施对砂姜黑土麦玉轮作体系产量及养分利用效率的影响,明确适宜豫东南砂姜黑土麦玉一体化种植的氮磷钾配施模式。【方法】于2012—2014年连续两年在河南省周口市商水县典型砂姜黑土区设置氮磷钾不同配施大田定位试验,研究磷钾肥总用量不变、2种氮用量投入水平下麦玉两季磷钾配施模式对冬小麦-夏玉米轮作种植体系氮、磷、钾养分吸收利用及产量的调控效应。其中,氮肥设全年用量360.00kg·hm~(-2)和540.00 kg·hm~(-2)两个梯度,磷钾肥总量不变,设计4种配施方式,即麦季全磷玉米全钾(磷肥和钾肥分别全部施用于小麦季和玉米季)、麦季全磷玉米重钾(磷肥全部施用于小麦季,钾肥按麦玉两季42﹕58的比例分配)、麦季重磷玉米全钾(磷肥按麦玉两季64﹕36的比例分配,钾肥全部施用于玉米季)、麦季重磷玉米重钾(磷肥按麦玉两季64﹕36的比例分配,钾肥按麦玉两季42﹕58的比例分配)。【结果】高氮水平下麦玉两季磷钾肥分施能促进作物产量三要素的协调发展,显著提高冬小麦的穗数和夏玉米的穗长与行粒数,且两年度单季作物和全年籽粒产量均以麦季重磷且玉米季重钾P8处理最高,周年产量分别达21 274.2 kg·hm~(-2)和20 219.1 kg·hm~(-2)。砂姜黑土区冬小麦和夏玉米地上部养分含量大小均表现为氮钾磷。与低氮水平相比,高氮水平有利于提高植株地上部总氮、磷、钾的含量,然而氮素的偏生产力(NPFP)、吸收效率(NUPE)、利用效率(NUE)有所降低。磷钾肥分施不仅能促进冬小麦和夏玉米对氮素的吸收,还可有效防止元素的流失,提高作物对磷素和氮素的吸收和利用,显著提高磷钾两类元素的偏生产力(PFP)、吸收效率(UPE)。而磷钾全施在麦玉某一季作物上,由于磷肥易固定、钾肥易流失的原因,造成肥料后效减小,下茬作物因养分供给不平衡而影响作物对氮磷钾的吸收利用,致使产量降低。低氮水平下麦季重磷、玉米季重钾P4处理的氮磷钾养分利用较其他处理表现较优;高氮水平下麦季重磷、玉米季重钾P8处理的单季和周年氮素偏生产力及吸收效率均显著高于其他处理。【结论】综合考虑养分利用效率和籽粒产量,在本试验条件下,麦季重磷、玉米季重钾配施模式有利于养分效率和产量的同步提高,可作为豫东南砂姜黑土及相似生态类型区冬小麦-夏玉米轮作种植高产高效施肥的优选模式。     

华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征

【目的】明确华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征及其与籽粒产量的定量关系,为高产冬小麦实时养分管理提供理论依据和技术支撑。【方法】在适宜氮磷钾养分供应条件下,通过华北地区多年多点田间试验数据构建冬小麦氮磷钾养分需求特征大数据,量化该区冬小麦地上部氮磷钾养分吸收量与籽粒产量的关系,定量单位籽粒产量的氮磷钾养分需求量。【结果】在适宜施氮条件下,华北地区生产冬小麦籽粒的氮素需求量平均为24.3 kg·t~(-1),单位籽粒氮素需求量随着籽粒产量的提高而有所降低。当产量水平在4.5 t·hm~(-2)和6.0—7.5t·hm~(-2),籽粒氮素需求量从27.1 kg·t~(-1)降低到24.5 kg·t~(-1),这是由收获指数的升高和籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平在6.0—7.5 t·hm~(-2)和9.0—10.5 t·hm~(-2),籽粒氮素需求量从24.5 kg·t~(-1)降低到22.7 kg·t~(-1),这是由籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平10.5 t·hm~(-2),单位籽粒氮素需求量趋于稳定,不再变化。在适宜施磷条件下,生产冬小麦籽粒的磷素需求量平均为4.5 kg·t~(-1),单位籽粒磷素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平4.5 t·hm~(-2)的4.7 kg·t~(-1)下降到产量水平9.0 t·hm~(-2)的4.2 kg·t~(-1),这是由收获指数的升高和籽粒磷浓度的降低造成的。在适宜施钾条件下,生产冬小麦籽粒的钾素需求量平均为21.1 kg·t~(-1),单位籽粒钾素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平4.5 t·hm~(-2)的23.8 kg·t~(-1)下降到产量水平7.5 t·hm~(-2)的20.2 kg·t~(-1),这是由收获指数的升高和籽粒钾浓度的降低造成的。冬小麦在拔节至扬花阶段呈现最大的干物质累积与养分吸收速率。【结论】华北地区在适宜的氮磷钾养分供应条件下,冬小麦氮磷钾需求量随产量的提高而增加。随着产量的提高,冬小麦单位籽粒产量的氮素、磷素和钾素需求量下降,这种趋势主要是由收获指数的增加和籽粒氮、磷、钾浓度的降低造成的。对于不同产量水平的冬小麦,高产水平下冬小麦在拔节期后具有较高的干物质累积和养分吸收速率。     

宁夏引黄灌区春小麦氮磷钾需求及化肥减施潜力

【目的】明确宁夏引黄灌区春小麦氮、磷、钾肥的施用现状及需求情况,为合理施肥和科学减施化肥提供理论依据。【方法】通过农户调查和田间小区试验,分析宁夏引黄灌区春小麦产量水平及氮、磷、钾肥施用情况,阐明不同氮、磷、钾水平对春小麦产量构成及氮、磷、钾养分需求的影响。【结果】农户调查结果表明,宁夏引黄灌区春小麦产量平均为（6 985±867）kg·hm ^-2,偏高产及高产农户比例达82.7%;随着产量水平提高,氮、磷肥施用量和过量施肥量均呈降低趋势,钾肥施用量总体不足。平均来看,氮、磷、钾施用量分别为294、162和49 kg·hm ^-2;97.1%的农户氮肥投入过量,过量施氮量为69—114 kg·hm ^-2;20.5%的农户磷肥投入过量,过量施磷量为18—42 kg·hm ^-2;钾肥投入总体不足,比推荐施钾量少30—51 kg·hm ^-2。氮肥试验结果表明,当施氮量在120—240 kg·hm ^-2时,地上部生物量、籽粒产量、收获指数、穗粒数均显著增加,并在施氮量180 kg·hm ^-2时达到最高,此时籽粒吸氮量、吸磷量和吸钾量亦达到最大,分别为168.2、23.9和23.2 kg·hm ^-2;随施氮量增加,氮收获指数无显著变化,平均值为56.5%,磷收获指数呈增加趋势,钾收获指数表现为下降趋势。施氮180 kg·hm ^-2时,春小麦氮素需求量达45.8 kg·Mg ^-1,比对照增加19.6%;磷需求量从不施氮的6.0 kg·Mg ^-1显著降到高量施用氮肥（240 kg·hm ^-2）的5.3 kg·Mg ^-1,而钾需求量则从42.6 kg·Mg ^-1增加到49.7 kg·Mg ^-1。磷肥试验结果显示,施用磷肥时春小麦千粒重和收获指数明显增加,但地上部生物量和穗粒数均明显降低,因此籽粒产量无明显差异,平均为5 446 kg·hm ^-2。施用磷肥可显著提高籽粒吸氮量、氮素收获指数和氮素需求量,平均值分别为141.6 kg·hm ^-2、54.5%和25.9 kg·Mg ^-1,分别比不施磷肥提高28.6%、27.9%、26.2%;施用磷肥亦可促进磷素向籽粒转移并提高磷收获指数,籽粒吸磷量和磷收获指数分别比不施磷肥提高15.9%和15.2%,磷需求量呈增加趋势,但未达显著水平。 钾需求量随施磷量增加显著降低,从不施磷的68.1 kg·Mg ^-1降到施磷120 kg·hm ^-2的49.7 kg·Mg ^-1。钾肥试验结果发现,施钾量对生物量,籽粒产量,收获指数,每公顷穗数,籽粒氮、磷、钾含量均无显著影响,但高量施钾（75 kg·hm ^-2）可显著减少穗粒数,增加千粒重和氮、磷、钾收获指数,穗粒数比对照下降9.1%,千粒重比对照增加7.6%,氮、磷、钾收获指数分别可达57.2%、73.5%、7.3%。施钾60 kg·hm ^-2时,氮、磷、钾需求量均达最高,分别为55.3、5.5、57.6 kg·Mg ^-1,而高量施钾（75 kg·hm ^-2）时,氮和钾需求量显著降低20.6%和13.7%。可见适量施钾可提高氮、钾需求量,而高量施钾则降低氮、钾需求量。【结论】减少氮肥、调控磷肥、适当增加钾肥依然是宁夏引黄灌区春小麦化肥结构调整的主要方向。春小麦氮需求量为38.3—57.2 kg·Mg ^-1,在适量施用氮、磷、钾肥时可显著增加;磷需求量为5.1—6.0 kg·Mg ^-1,随氮肥用量增加而降低,对磷、钾肥无显著响应;钾需求量为42.6—68.1 kg·Mg ^-1,随施氮量增加呈升高趋势,随施磷量增加呈降低趋势,在高量施钾时显著降低。推荐氮肥适宜用量为120—180 kg·hm ^-2,比农户平均施氮量减少25%—60%;磷肥用量在48—96 kg·hm ^-2时,更有利于稳定春小麦产量并促进氮、磷向籽粒的转移,比农户平均用量减少40.7%—70.3%;钾肥用量在0—60 kg·hm ^-2时可稳产增质,在现有施肥水平上适量增加即可。     

陕西省粮食生产的减肥潜力及经济环境效益

【目的】农户经营是我国农业的主体,肥料资源的不合理应用是限制作物生产的重要因子。本研究旨在评估主产区农户粮食生产的减肥潜力及经济环境效益。【方法】2018年对陕西省各县（市、区）的主要农作物生产情况进行问卷调查,以三大粮食作物为研究对象,基于产量水平评价农户的施肥现状、减肥潜力、环境代价和经济效益。【结果】农户作物产量存在显著差异,小麦平均产量为4 573 kg·hm^-2,高低产量相差2 619 kg·hm^-2;玉米平均产量为7 319 kg·hm^-2,高低产量相差5 388 kg·hm^-2;水稻平均产量为8 340 kg·hm^-2,高低产量相差2 893 kg·hm^-2。小麦的氮磷钾肥用量分别为177 kg N·hm^-2、102 kg P₂O₅·hm^-2和37 kg K₂O·hm^-2;玉米分别为247 kg N·hm^-2、103 kg P₂O₅·hm^-2和47 kg K₂O·hm^-2;水稻分别为186 kg N·hm^-2、88 kg P₂O₅·hm^-2和64 kg K₂O·hm^-2。3种作物产量与施肥量无显著相关。氮磷肥普遍过量施用、钾肥过量与不足并存,低产农户过量施肥问题严重。对于氮磷钾肥的减施潜力,小麦分别为41%、59%和59%;玉米分别为55%、73%和66%;水稻分别为38%、64%和58%。施用的肥料形态均表现氮以单质肥为主、复合肥为辅;磷钾以复合肥为主;有机肥养分供应量很低。肥料结构均表现为重基施轻追施,氮以基施为主、追施为辅;磷钾肥鲜有追施。生产1.0 t小麦、玉米和水稻的活性氮损失量分别为6.9、3.8和3.3 kg,低产组的活性氮损失强度比高产组分别高52%、85%和74%,降低损失的潜力分别介于16%—33%、31%—50%和4%—38%。小麦、玉米和水稻生产的经济效益分别为4 468、9 091和20 020 元/hm²,高产组比低产组分别高459%、128%和52%;减肥增效后总效益分别为4 919、9 905和20 543 元/hm²,高产组比低产组分别高290%、106%和48%。【结论】基于产量水平深入剖析了陕西省农户的生产行为,低中产组为化肥减量和收益提升的重点。农户氮磷钾肥减施潜力分别为45%、65%和61%;小麦、玉米和水稻因化肥减施而降低活性氮损失的潜力分别为26%、45%和18%;提高环境经济效益的潜力分别为10%、9%和3%。     

养分专家推荐施肥对杭州湾南岸冬小麦产量、效益及养分利用效率的影响

为评价小麦养分专家系统(nutrient expert, NE)推荐施肥对冬小麦化肥减量效果、产量效应、经济效益和养分利用效率的影响,本文对杭州湾南岸冬小麦主要种植区的3个小麦试验进行分析,结果发现,小麦专家推荐施肥较农户习惯施肥量显著降低,氮、磷、钾肥分别降低了71.08、15.92、35.58 kg·hm^-2;小麦专家推荐施肥较农户习惯施肥平均增产80.0 kg·hm^-2,试验点氮、磷、钾养分内部效率平均为7.72、9.84、16.19 kg·kg^-1,氮、磷、钾肥偏生产力平均为39.83、17.83、58.75 kg·kg^-1,氮、磷、钾养分农学效率平均为7.72、9.84、16.19 kg·kg^-1,氮、磷、钾养分回收率平均为39.83%、17.83%、58.75%,均高于农户习惯施肥处理;小麦养分专家推荐施肥较农户习惯施肥的经济效益平均增加200.0元·hm^-2,增加了农户收入,提高了养分利用效率,可以在杭州湾南岸小麦主产区推广应用。     

中国不同麦区小麦籽粒硒的含量及调控

【目的】通过取样调查和田间叶喷硒肥试验,研究中国不同麦区小麦籽粒硒含量状况、硒含量的影响因素以及提高硒含量的农艺措施。【方法】分别于2008-2009、2009-2010、2010-2011年小麦季收集中国不同麦区73份春小麦和582份冬小麦共计655份田间小麦样品,调查籽粒产量并测定籽粒硒含量。于2010-2011年在14个省（市）的30个国家小麦产业技术体系综合试验站开展叶面喷施硒肥试验,设叶面喷施清水或0.017%亚硒酸钠2个处理,于拔节中、末期各喷施1次,完全随机区组设计,重复3次,测定拔节前植株样品的硒含量和收获后籽粒产量和硒含量。【结果】655份小麦籽粒样品平均硒含量为64.6 µg·kg^-1,远不能满足以小麦为主食人群对硒的营养需求,变幅为0-821.0 µg·kg^-1,春、冬小麦平均分别为67.5和64.2 µg·kg^-1。有63%缺硒,19%偏低,仅有8%富硒,未发现有小麦籽粒硒含量达到中毒水平。小麦籽粒硒含量在不同区域表现为北部高于南部、西部高于东部。各地的田间试验表明,叶面喷施亚硒酸钠对小麦籽粒产量没有显著影响,不喷硒和喷硒平均产量分别为6 650和6 649 kg·hm^-2。叶喷硒肥使籽粒硒含量显著提高,不喷硒时,籽粒硒含量平均为31.0 µg·kg^-1,喷硒116 g·hm^-2使籽粒硒含量平均增加到647.8 µg·kg^-1,达到了富硒水平,但没有达到中毒水平。每施用1.0 g Se·hm^-2,籽粒硒含量平均提高5.3 µg·kg^-1,施用51 g Se·hm^-2可将小麦籽粒硒含量从平均31.0 µg·kg^-1提高到300 µg·kg^-1以上。小麦籽粒硒含量不受产量的影响,但不喷硒时籽粒硒含量与0-20 cm土层土壤有效硒含量和拔节前植株硒含量分别呈显著和极显著正相关。土壤有效硒含量在6.3-30.7 µg·kg^-1每增加1.0 µg·kg^-1,不喷硒时籽粒硒含量平均增加2.1 µg·kg^-1,拔节前植株硒含量在0-147.2 µg·kg^-1每增加1.0 µg·kg^-1,不喷硒籽粒硒含量平均增加0.7 µg·kg^-1。喷硒后籽粒硒含量和硒强化指数均与拔节前植株硒含量极显著正相关。拔节前植株硒含量每增加1.0 µg·kg^-1,喷硒籽粒硒含量平均增加5.7 µg·kg^-1,籽粒硒强化指数平均增加0.043 μg·kg^-1（g·hm^-2）^-1。【结论】在农业生产中,通过拔节前土壤施硒提高土壤有效硒水平、在拔节中期或末期叶面喷施硒肥等,均可使植株累积较多的硒,并在灌浆期向籽粒转移,从而提高籽粒硒含量。     

河北省10000kg·hm~(-2)以上冬小麦产量构成及群个体生育特性

【目的】探索河北省小麦超高产水平从9 000 kg·hm-2向10 000 kg·hm-2突破的途径,明确河北省10 000kg·hm-2以上超高产小麦的产量结构特点和各个生育时期的群体、个体特征,以及适宜的生态条件,为进一步开展可稳定实现10 000 kg·hm-2以上产量的河北省小麦超高产栽培技术体系的研究提供理论依据。【方法】于2010—2014年4个小麦生长季,在高产大田设置不同品种、氮肥基追比和追氮时期处理,结合其他超高产栽培技术措施,进行小麦超高产攻关研究。将4个生长季籽粒产量9 000 kg·hm-2以上的处理分为9 000—9 500、9 500—10 000和10 000 kg·hm-2以上3个水平,分析小麦产量从9 000 kg·hm-2提高到10 000 kg·hm-2以上,产量结构和各个生育时期群个体性状的变化,并结合土壤肥力数据和气象数据分析实现10 000 kg·hm-2以上产量适宜的生态条件。【结果】通过3个产量水平处理的比较,河北省小麦产量从90 00 kg·hm-2提高到10 000 kg·hm-2以上,公顷穗数变化较小,穗粒数在30—35粒的概率较大,粒重显著提高。产量水平从9 000—9 500 kg·hm-2提高至9 500—10 000 kg·hm-2时,干物质积累量明显增加,进一步提高至10 000 kg·hm-2以上时收获指数有所提高。穗数800万/hm2、穗粒数在30—35粒、千粒重43 g以上、成熟期干物质积累量22 000 kg·hm-2、收获指数为0.46是河北省10 000 kg·hm-2以上超高产小麦比较理想的产量结构和调控指标。10 000 kg·hm-2以上产量水平的小麦旗叶和倒2叶叶面积均小于20 cm2,孕穗期叶面积指数为7.69—8.24,均低于9 000—9 500 kg·hm-2产量水平,但花后20 d叶面积指数在4以上,花后30 d在2以上,均高于后者。小麦产量从9 000 kg·hm-2到10 000 kg·hm-2以上,土壤基础肥力和施肥量变化较小,生育期降水量和灌水量也未增加,但小麦全生育时期特别是开花至成熟阶段的积温和光照时数均有所增加。【结论】河北省实现小麦产量从9 000 kg·hm-2到10 000 kg·hm-2的突破,公顷穗数的增产潜力较小,提高穗粒数和粒重应作为主攻方向。大小适中、后期衰老缓慢的高质量群体是实现10 000 kg·hm-2超高产的保证,较高的基础肥力以及积温和光照较好的年型是实现10 000 kg·hm-2超高产的基础。     

河南省小麦、玉米氮肥需求及节氮潜力

【目的】估算河南省小麦、玉米氮肥需求量和节氮潜力,为河南省及黄淮海区域实现化肥零增长提供依据。【方法】通过统计数据分析河南省小麦、玉米生产和氮肥消费情况及趋势;基于测土配方施肥项目“3414”多年多点试验分析河南省小麦（n=748）和玉米（n=624）氮素累积量及生产单位籽粒的氮素需求;采用肥料效应计算最高产量施氮量和经济最佳施氮量,并在此基础上计算河南省小麦、玉米氮肥需求总量,估算河南省小麦、玉米节氮潜力。【结果】河南省小麦、玉米氮肥总消费量持续增加,单质氮肥消费量呈下降趋势,复混氮肥数量增加。2015年全省小麦、玉米氮肥消费量分别为133.0×10⁴ t和60.9×10⁴ t。河南省小麦、玉米地上部氮素累积量平均为209.4和183.7 kg·hm^-2,每生产1 000 kg籽粒的氮素需求量平均为29.1和23.0 kg。肥料效应函数法计算的河南省小麦、玉米最高产量施氮量平均值分别为171.0 kg·hm^-2和202.5 kg·hm^-2;经济最佳施氮量平均分别为155.1和172.8 kg·hm^-2。全省小麦氮肥需求总量折纯氮为57.8×10⁴-67.7×10⁴ t,节氮潜力为21.8×10⁴-48.8×10⁴ t,节氮16.4%-36.7%;全省玉米氮肥需求总量为42.7×10⁴-67.7×10⁴ t,节氮潜力最高为18.2×10⁴ t,节氮30.0%。【结论】河南省小麦、玉米氮肥消费量与需求量持续增长,当前产量和管理水平下,实际消费量高于需求量;通过合理的氮肥管理,河南省小麦和玉米仍有很大的节氮潜力。     

麦田播娘蒿发生动态及其对小麦产量构成因素的影响

【目的】播娘蒿（Descurainia sophia）是中国冬小麦（Triticum aestivum）主产区发生最严重的阔叶杂草之一,严重威胁冬小麦生产安全。研究旨在明确冬小麦田播娘蒿的出苗规律、田间消长动态及不同密度播娘蒿对小麦产量构成的影响。【方法】于2013-2014年在山东省济南市选取播娘蒿发生严重的冬麦田,小麦播种前耕作方式为玉米秸秆还田浅旋耕,采用固定样方和随机样方取样的方法研究冬小麦田播娘蒿的出苗规律及在田间的消长动态。设置小麦播种量67.5、135.0、202.5 kg?hm^-2 3个密度处理,在不同小麦播种密度下,播娘蒿结合人工接种方法,分别控制为0、10、20、40、60、80、160、320、640和1 280株/m²不同密度处理,试验小区内播娘蒿分冬前、初春、返青期3次定苗。比较不同小麦播种量下不同密度播娘蒿对小麦产量及其构成的影响,应用Excel作图分析播娘蒿危害造成小麦的产量损失原因。【结果】小麦播后1周至11月中旬为麦田播娘蒿出苗高峰期,周平均气温在13.5-14.8℃,冬前出苗量占全年出苗总量的96.7%。3月下旬周平均气温上升至8.0℃左右,播娘蒿开始快速生长,4月上旬后平均株高开始超过小麦,5月中旬播娘蒿平均株高趋于稳定,达到115.6 cm,高出同期小麦43.4 cm。越冬期播娘蒿和小麦的平均单茎鲜重变化缓慢,4月上旬后,播娘蒿单株平均鲜重迅速增加,5月上旬达到最大值50.2 g,约为单茎小麦的4倍。播娘蒿对小麦产量的影响主要是通过抑制小麦的有效穗数和穗粒数而实现,对千粒重影响不显著。在小麦播种量为67.5 kg·hm^-2条件下,当播娘蒿株密度从0升至640株/m²时,小麦穗密度则从428.9万穗/hm²降至27.8万穗/hm²,减少了93.5%。小麦播种量在135.0 kg·hm^-2时,当播娘蒿株密度从0升至640株/m²时,小麦穗密度则从549.3万穗/hm²降至188.1万穗/hm²,减少了65.8%。小麦播种量在202.5 kg·hm^-2时,小麦穗密度从669.3万穗/hm²降至321.5万穗/hm²,减少了52.0%。当播娘蒿密度为320株/m²时,小麦67.5、135.0、202.5 kg·hm^-2 3种播种量下产量损失率分别为84.7%、71.9%、64.9%。小麦播种量为67.5和135.0 kg·hm^-2种植密度下,当播娘蒿密度为640株/m²时,小麦产量分别为2 396.3、1 680.2 kg·hm^-2,损失率分别高达97.5%、87.9%,濒临绝产。【结论】播娘蒿的出苗、株高和鲜重的变化与时间、温度密切相关,通过适时进行防除,能够有效控制播娘蒿的危害,适当密植能够减轻播娘蒿对小麦产量的影响。     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

深松蓄水和施磷对旱地小麦产量和水分利用效率的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦干旱缺水、肥料不合理施用的问题,探索旱地小麦休闲期深松蓄水和播前配施磷肥的最佳技术途径。【方法】于2012—2016年连续4年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验基地开展试验,主区为休闲期深松与对照2个耕作方式,副区为施磷(P_2O_5)0、75、150、225、300、375 kg·hm~(-2) 6个施磷量处理,以明确年际间休闲期深松和播前配施磷肥对旱地小麦产量和水分利用效率的影响。【结果】夏季休闲利于旱地麦田土壤水分恢复,可提高土壤蓄水效率20%—86%;休闲期深松较对照显著提高播种期3 m内土壤蓄水量24—90 mm;提高穗数1%—18%,提高产量3%—25%,提高2012—2013年水分利用效率4%—20%。施磷肥对土壤水分有一定影响,施磷量在0—225 kg·hm~(-2)范围内,旱地小麦生育期内0—300 cm土壤蓄水量以施磷量150 kg·hm~(-2)最低;施磷(4年定位试验)降低了生育期内0—300 cm土壤蓄水量,各处理间差异以第4年最显著。本试验中施磷肥的第3年和第4年的土壤水分未达平衡,施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥间的周年耗水量差异显著,说明长期施磷肥增加了作物对水分的消耗和利用,0—300 cm土壤蓄水量会降低。随施磷量(0—225 kg·hm~(-2))增加,旱地小麦4年平均产量和水分利用效率表现为先增加后降低的变化趋势,并且均以施磷量150 kg·hm~(-2)最高,产量各处理间差异显著,水分利用效率施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥处理间差异显著。此外,F测验显示年份对产量和水分利用效率影响最大,增产效果显示休闲期深松的增产效果高于磷肥的增产效果,最终4年定位试验形成的播前0—300 cm底墒414—546 mm配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒556—607 mm配施磷量75 kg·hm~(-2),穗数、产量、水分利用效率均较高。【结论】旱地麦田休闲期深松有利于蓄积休闲期降水,改善底墒;施磷增加了旱地小麦对土壤水分的消耗和利用,降低了生育期土壤水分,增加了周年耗水;休闲期深松每多蓄1 mm水分可增产2—31 kg·hm~(-2),在施磷量0—150 kg·hm~(-2)范围内每多施1 kg·hm~(-2)磷肥可增产2—13 kg·hm~(-2);播前0—300 cm底墒550 mm以下配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒550 mm以上配施磷量75 kg·hm~(-2)均可实现较高的产量和水分利用效率。     

深松蓄水增量播种对旱地小麦植株氮素吸收利用、产量及蛋白质含量的影响

【目的】明确旱地麦田休闲期深松的蓄水效果,探索旱地小麦构建合理群体的最适播量,有利于寻求产量与品质同步提升的最佳耕作及播种技术途径。【方法】于2012—2014年在山西闻喜县开展大田试验,以休闲期深松与否为主区,以67.5、90、112.5 kg·hm-2共3个播量为副区,测定休闲期土壤水分、冬前群体分蘖数、植株各器官干物质量及含氮率、产量及其构成因素,研究休闲期深松蓄水调节播量对植株氮素吸收和利用、产量及籽粒蛋白质含量的影响。【结果】休闲期深松较对照休闲期土壤蓄水效率提高60%以上。深松较对照冬前群体分蘖数、越冬期植株干物质量和氮素积累量、开花前叶片和颖壳+穗轴积累氮素的运转量、开花后氮素积累量均显著增加。深松条件下增加播量,冬前群体分蘖数及越冬期植株干物质积累量显著增加,开花前各器官积累氮素的运转量增加,开花前叶片、颖壳+穗轴积累氮素的运转对籽粒的贡献率提高,但播量90 kg·hm-2与112.5 kg·hm-2两处理间差异不显著。深松较对照穗数、穗粒数显著提高,两年度分别增产26%—66%、17%—34%;而籽粒蛋白质含量降低,但播量90 kg·hm-2时降低不显著。深松条件下增加播量,穗数、千粒重、产量提高,但播量90 kg·hm-2与112.5kg·hm-2两处理间差异不显著;籽粒蛋白质含量及其产量均以播量90 kg·hm-2较高。深松较对照水分利用效率显著提高,两年度分别提高13%—22%、9%—16%;氮素吸收效率、氮肥生产效率显著提高,播量67.5 kg·hm-2和90 kg·hm-2时的氮素利用效率显著提高。深松后水分利用效率以播量90 kg·hm-2较高,且与其他两处理间差异显著,深松条件下增加播量,氮素吸收效率显著提高,氮肥生产效率提高,但播量90 kg·hm-2与112.5 kg·hm-2两处理间的氮肥生产效率差异不显著。此外,休闲期深松配套不同播量处理,产量和籽粒蛋白质产量均与开花前各器官积累氮素的运转量显著或极显著相关,且降水多的年份,与开花前颖壳+穗轴积累氮素的运转量相关性较高。降水较多的年份较降水较少的年份开花后氮素的积累量与产量相关性较高。【结论】旱地小麦休闲期深松蓄水配套播量90 kg·hm-2有利于形成冬前壮苗;有利于开花期各器官氮素积累,促进开花前叶片和颖壳+穗轴中积累的氮素向籽粒转移;有利于形成有效穗数,构建合理群体,提高产量、水分利用效率、氮素吸收效率和氮肥生产效率,实现旱地小麦产量与籽粒蛋白质含量同步提升。     

基于养分专家系统的小麦-玉米推荐施肥效应研究

【目的】探求冬小麦-夏玉米轮作体系科学施肥技术。【方法】采用田间试验研究了小麦、玉米养分专家系统和国际农化服务中心（Agro Services International Inc,ASI）法推荐施肥对冬小麦-夏玉米轮作周期产量、经济效益、养分积累量、肥料利用效率及周年磷钾素平衡的影响。【结果】施肥显著增加冬小麦、夏玉米产量,新郑市航空港区和鹤壁轮作周年分别增产24.75%-65.26%和8.18%-35.53%,施氮分别增产31.14%和24.40%、施磷增产11.62%和9.42%、施钾增产11.52%和8.64%,施氮、磷和钾肥平均增收9 369、4 095和3 923元/hm²。养分专家系统推荐施肥较习惯施肥,植株氮、磷和钾积累量分别增加了7.87%、12.72%和4.79%,分别增产6.63%和4.63%,增收18.27%和20.48%,产投比为4.01,与ASI推荐施肥效果相当。基于养分专家系统推荐施肥的周年氮、磷和钾肥平均农学效率分别为10.99、10.67和10.69 kg·kg^-1,氮、磷和钾肥当季利用率分别为35.82%、22.30%和45.33%。冬小麦、夏玉米秸秆全量还田下,推荐磷钾肥量可实现周年磷钾素分别盈余49.6和71.5 kg·hm^-2。【结论】小麦（玉米）养分专家系统推荐施肥优化了氮磷钾肥配比,促进了冬小麦和夏玉米对氮、磷、钾养分的吸收利用,在冬小麦-夏玉米轮作体系中较习惯施肥具有增产增收效果,肥料利用效率较高,实现了周年磷钾素养分盈余,方便快捷,可在冬小麦-夏玉米轮作区推广应用。     

基于开花期卫星遥感数据的大田小麦估产方法比较

【目的】卫星遥感具有覆盖范围广、获取速度快、信息量大、动态性强等优势,能够及时准确地获取作物产量信息,反映作物产量空间变化趋势。遥感技术作物估产已成为现代农业生产中研究热点。通过改善遥感估产建模方法,以实现进一步提高大田作物遥感估产精度,为宏观了解不同区域作物产量形成情况及变化趋势提供直观、可靠的参考。【方法】论文结合2011—2012年江苏省大丰、兴化、姜堰、泰兴、仪征5个县区的定点观测试验,以国产卫星产品HJ-1A/1B影像为遥感数据,于小麦开花期开展大田定位观测区卫星遥感植被指数、关键生长指标与收获期单产间的定量分析。通过对产量与小麦生长指标以及植被指数进行定量关系分析,进一步增强遥感反演的机理性和重演性。将卫星遥感变量与小麦产量进行相关关系分析作为遥感估产的直接建模方法,间接建模方法则是选取与产量相关性较好的遥感变量以及与遥感变量相关性较好的主要苗情指标,利用筛选得到的敏感遥感变量,首先监测对应的小麦生长指标,结合该小麦生长指标与产量间的定量关系,进而建立间接估产模型,利用此模型进行小麦遥感间接估产。利用直接和间接建模方法,以相关性最高为原则,筛选估算产量的敏感卫星遥感变量。以2012年试验数据为建模样本,采用线性回归分析方法,分析小麦开花期苗情指标、产量与卫星遥感变量两两之间的相关性,分别构建以遥感植被指数为基础的大田小麦估产模型,与地面实测结果一起建立模型共同分析。以2011年试验数据为验证样本,选取评价指标拟合度(R2)和均方根误差(RMSE),对两类模型的估算精度进行验证和比较,以提高遥感反演的定量化水平和可信度。【结果】分别以差值植被指数(difference vegetation index,DVI)和比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)为基础的单因子直接估产模型的均方根误差(root mean square error,RMSE)为918 kg·hm-2和1 399.5 kg·hm-2,以DVI和RVI遥感变量构建双变量估产模型的RMSE为1 036.5 kg·hm-2,以归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和叶片氮积累量为基础构建的间接估产模型的RMSE为805.5 kg·hm-2,说明开花期HJ-1A/1B影像估算小麦区域产量是可行的,且精度较高;经比较,以NDVI和叶片氮积累量为基础的间接估产模型精度明显高于直接估产模型,相较于DVI直接估产模型RMSE降低了112.5 kg·hm-2,相较于RVI直接估产模型RMSE降低了594 kg·hm-2,相较于双因子模型RMSE降低了231 kg·hm-2。【结论】国产卫星HJ-1A/B可以较好满足估测小麦产量要求,且利用间接方法建立作物遥感估产模型要好于直接方法,研究结果为利用遥感技术更为准确估算大田小麦产量提供了一种新的途径。