塿土冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥替代化肥比例研究

【目的】 有机肥替代部分化肥是实现我国化肥零增长目标的重要措施之一。探讨特定环境条件下有机肥替代化肥比例的作物产量效应及氮效率,可为合理利用有机肥资源提供科学依据。 【方法】 通过两年不同有机无机配施比例探讨陕西关中塿土冬小麦–夏玉米轮作体系产量及氮效率的响应。试验设对照不施肥 (CK)、氮磷钾100%由化肥提供 (NPK)、75%NPK + 25%有机肥氮 (25%M)、50%NPK + 50%有机肥氮 (50%M)、25%NPK + 75%有机肥氮 (75%M) 和全部氮由有机肥提供 (100%M),共6个处理。 【结果】 与对照相比,各施肥处理均能不同程度地提高小麦、玉米产量及其总产量。在不同有机无机配比的处理中,随着有机氮替代比例的增加产量表现为先增加后降低的趋势,75%M处理的作物产量最高。不同施肥处理,两个轮作年氮回收率的变化范围分别为35%～43%和38%～61%;氮农学效率的范围分别为12.3～18.3 kg/kg和17～24 kg/kg;氮偏生产力范围分别为41.4～46.5 kg/kg和44～51 kg/kg;氮生理效率范围分别为31～47 kg/kg和34～46 kg/kg。总体而言,75%M处理的氮效率高于其它处理。小麦–玉米轮作两年之后,施肥处理0—100 cm土层硝态氮残留量为11～133 kg/hm2,以NPK处理最高。氮平衡结果显示,50%M、75%M和100%M均有一定的氮素盈余,盈余量为33～120 kg/hm2,其中以100%M处理的盈余量最大。25%M和NPK处理有一定亏缺,分别为N 19.6 kg/hm2和40.3 kg/hm2。另外,两个轮作年的年均经济收益大小为75%M > 50%M > 25%M > NPK > 100%M,其中75%M处理的年收益最高为19906元/hm 2,100%M处理的年收益最低为16634元/hm2。 【结论】 经过小麦–玉米两个轮作年,有机肥替代75%化肥氮可以提高作物产量和氮效率,增加年经济效益,同时有效减少土壤硝态氮的残留量。      

适宜有机肥氮替代化肥氮比例提高甜瓜养分吸收、产量和品质

  【目的】  新疆有丰富的有机肥养分资源,我们研究了不同有机肥替代化肥比例对甜瓜氮磷钾养分吸收、积累及产量和品质的影响。  【方法】  2016和2017年连续进行了两年田间试验,供试甜瓜品种为‘黄皮9818’。试验设置不施氮肥(CK)、单施化肥(CF),和以100%、75%、50%、25%羊粪有机肥氮替代化肥氮素6个处理,对照除不施氮肥外,磷钾肥同其他处理,其他处理的氮磷钾养分投入量相同。在甜瓜主要生育期,取样分析了氮磷钾积累量,成熟期测定了甜瓜产量和可溶性固形物含量。  【结果】  与单施化肥相比,施用100%有机肥氮降低了甜瓜各生育期的氮磷钾积累量;施用75%有机肥氮降低了果实膨大期前的氮磷钾阶段积累量,但总积累量没有明显降低;施用25%和50%有机肥氮,除伸蔓期外,氮磷钾阶段积累量没有显著降低,总积累量甚至明显高于单施化肥处理。从阶段氮磷钾吸收量占全生育期的比例看,施25%～50%有机肥氮增加了伸蔓期—花果期磷钾积累量的占比和果实膨大期—成熟期氮素吸收量的占比,比单施化肥处理更能满合甜瓜对氮磷钾养分吸积累的需求。施25%～50%有机肥氮处理甜瓜产量和可溶性糖含量与单施化肥处理相比没有显著差异,而施用75%～100%有机肥氮与单施化肥处理相比显著降低了甜瓜产量。  【结论】  在新疆甜瓜生产中,有机肥氮超过总氮量的75%不能满足甜瓜对氮磷钾养分的吸收和积累需求,会不同程度地降低甜瓜产量和品质。施用25%～50%的有机肥氮(羊粪)替代化肥氮,其对养分的供应与甜瓜氮磷钾养分的吸收积累规律吻合,既可保证甜瓜营养生长期对磷钾的需要,又可促进果实膨大期后对氮素的吸收积累,进而提高甜瓜产量和品质。     

东北棕壤长期不同施肥处理轮作大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征

【目的】在玉米–玉米–大豆轮作体系下,基于棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对东北地区大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积的影响,为该地区合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】棕壤肥料长期定位田间试验始于1979年,包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量厩肥(M1)及其与化肥配施(M1N和M1NPK)、高量厩肥(M2)及其与化肥配施(M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。39年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。【结果】高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107、2979和314.2 k g/h m^2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮素收获指数最高,均为63.5%,而氮素生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度的增加而降低。与播前相比,大豆收获期单施氮肥处理的0―100 cm土层硝态氮积累量显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。低量厩肥配施化肥处理收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量远低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均降低了79.2%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。【结论】在东北棕壤地区玉米–玉米–大豆轮作体系下,玉米季低量厩肥(13.5 t/hm^2)与氮磷钾化肥配合施用时,大豆季仅施氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还可降低大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。     

有机肥部分替代化肥氮对叶菜产量和环境效应的影响

针对叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的最佳替代比例及对经济效益和环境效应综合评价较缺乏等问题,本研究采用田间试验,对包心菜和小青菜进行等氮水平下不同比例有机肥替代化肥处理,包括:纯化肥氮(0M),25%、50%、75%和100%有机肥替代化肥(25%M、50%M、75%M和100%M),研究不同处理下蔬菜产量、经济效益、土壤氨挥发和氧化亚氮排放。结果表明, 25%M处理下包心菜和小青菜产量均达最高,且与0M处理相比包心菜和小青菜的产量分别增加15.0%(P0.05)和16.3%(P0.05)。25%M比0M处理经济效益分别增加11.7%和5.4%,但在50%M、75%M和100%M处理下经济效益为负增长。25%M处理下,氨挥发累积排放量在包心菜和小青菜季分别为42.1kg·hm~(-2)和12.9kg·hm~(-2),比0M处理分别降低23.4%(P0.05)和41.6%(P0.05); 0M和25%M处理间氧化亚氮累积排放量无显著差异, 25%M处理在包心菜和小青菜季的氧化亚氮累积排放量分别为0.74 kg·hm~(-2)和3.06 kg·hm~(-2);与25%M处理相比, 50%M、75%M和100%M处理下氧化亚氮排放分别增加33.7%～60.8%(P0.05)、50.0%～134.3%(P0.05)和56.8%～185.6%(P0.05)。基于此,提出叶菜类蔬菜有机肥氮替代化肥氮的适宜替代比例在25%左右时可实现最佳的增效减排效果。     

有机肥替代化肥不同比例对黑土土壤微生物学性质及春麦产量品质的影响

有机肥替代化肥对于提高土壤质量、改善农村和农业生产环境具有十分重要的现实意义。研究通过分析有机肥不同比例替代化肥对黑土土壤微生物生物量碳氮、土壤酶活性以及春麦籽粒产量品质等方面的影响,探讨该地区适宜的有机肥替代化肥减施比例。试验设置了不施肥(CK)、100%化肥(100%NPK)、25%有机肥+75%化肥(25%M)、50%有机肥+50%化肥(50%M)、100%有机肥(100%M)5个处理,有机替代无机比例以氮素用量计算,即有机氮替代化肥氮素的25%、50%、100%。于2019年8月春麦收获期采集土壤样品(0～20 cm)和小麦籽粒样品,测定分析了土壤生物肥力指标、小麦籽粒产量、品质等指标,并进行综合评价。结果表明,1)不同施肥处理之间土壤微生物生物量差异不同。25%M处理微生物生物量碳氮均达到最大值,与CK相比,其土壤微生物生物量碳氮分别提高了9.67%、28.64%,适量的有机无机肥料配合施用可以使土壤保持较高的微生物生物量。2)不同施肥处理对土壤酶活性有显著影响,与CK相比,各施肥处理土壤β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶以及亮氨酸氨基肽酶活性均有不同程度的提高,其中全量有机肥和25%有机替代施肥处理显著提高了土壤酶活性。3)在小麦籽粒产量方面,处理间差异显著,与CK相比,各施肥处理产量增加了0.82%～24.34%,100%NPK和25%M这2个处理籽粒产量最高,二者差异不显著。作物氮肥农学效率、氮肥偏生产力与小麦产量对不同施肥处理的响应一致。100%NPK处理小麦籽粒、面粉及面团品质最高,有机肥处理(25%M、50%M和100%M)提升了小麦籽粒品质和面团品质的大部分指标,依然达到了优质中筋或强筋小麦的标准。4)通过对各处理经济效益的分析,从粮食增产的角度出发,以25%M处理投入产出比最小,可以有效提高肥料资源利用率,增加小麦产量,优化农业资源配置。综合分析有机肥替代化肥不同比例的3个处理,25%M处理在改善土壤生物学活性、增加春麦产量和改善品质方面的效果良好,同时可以提高氮肥农学效率和氮肥偏生产力,增加经济效益。     

有机-无机肥不同配施比例对水稻氮素吸收利用率的影响

在等氮量替代条件下,以武运粳29号为供试材料,设置不施氮肥(M0)作为空白对照,单施化肥(M1),以及25%有机肥(M2)、50%有机肥(M3)、75%有机肥(M4)、100%有机肥(M5)替代化肥6个处理,研究有机-无机肥不同配施比例对水稻氮素吸收利用率的影响。结果表明:(1)在水稻生育前期,化肥施用比例高的处理土壤速效氮含量高;到水稻生育后期,有机肥替代比例高的处理土壤速效氮含量高。(2)50%有机肥替代化肥水稻产量最高。(3)50%有机肥替代化肥能够显著提高水稻的氮素累积量。(4)100%有机肥替代化肥处理水稻氮素籽粒生产效率最低,单施化肥处理水稻氮素籽粒生产效率最高。(5)50%有机肥替代化肥,在保证水稻高产的同时,显著增加水稻氮素累积量,并使水稻氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力均得到明显提高。说明提高水稻氮素吸收利用效率,在等氮量替代条件下,50%有机肥替代化肥是一种相对适宜的比例。     

化肥减施下有机替代对小麦产量和养分吸收利用的影响

  【目的】  探讨化肥减施和氮肥有机替代对小麦产量、养分积累、运转和吸收利用的影响，为国家化肥零增长战略提供理论依据。  【方法】  于2017—2019年，定位研究了常规施肥 (CF)、等氮量有机替代 (有机替代30%N， CF+M)、化肥减施 (N、P₂O₅、K₂O分别减施25%、30%和16.7%，CFR)、减施替代 (有机替代30%N，CFR+M) 和单施有机肥 (M) 对小麦产量及其构成、生物量、不同生育期植株氮磷钾积累量、花前植株养分运转及花后养分积累、养分吸收利用的影响。  【结果】  与CF相比，CFR和CF+M处理小麦产量、成穗数和穗粒数均没有显著变化，千粒重有增加趋势；CFR提高了小麦拔节—开花阶段氮、磷、钾吸收量及其比例，CF+M与CF处理间各生育阶段尤其是拔节期后吸氮、钾量差异均不显著，而CFR处理开花—成熟期的氮磷吸收量显著降低，CF+M处理降低了花前茎叶氮运转量及花后氮磷积累量，CF+M、CFR和CF 3个处理间氮积累量差异不显著；CF+M提高了花前茎叶氮磷运转量对籽粒氮磷贡献率及花后氮积累量对籽粒氮的贡献率。籽粒氮素积累与各生育阶段氮素积累量、花前期茎叶氮素运转量及花后氮素积累量间呈显著或极显著正相关，籽粒磷素积累量仅与花后磷素积累量显著正相关，籽粒钾素积累量与返青—拔节阶段钾素积累量显著正相关，与花前颖壳+穗轴钾素运转量显著负相关。CFR和CF+M较CF提高了氮吸收、利用效率和氮肥偏生产力，CF+M较CF提高了钾素利用效率，降低了钾素吸收和钾素偏生产力。  【结论】  本试验的两年间，不同程度地减少氮磷钾化肥投入量，或不减少总氮量投入 (以30%有机氮替代化肥氮) 有利于花前期营养器官积累的养分向籽粒运转及籽粒对氮养分的吸收利用，都可以维持小麦产量。在减施氮肥量25%的前提下，用30%或者100%的鸡粪替代化肥则降低小麦各生育期干物质和氮磷钾养分的积累和运转，最终降低小麦的产量。因此，进行有机替代需要进一步研究适宜的氮肥减施比例。     

有机肥及DMPP对蔬菜生产及硝态氮淋失的影响

研究在等氮条件下有机无机肥配施及添加硝化抑制剂DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸盐)对蔬菜产量、品质及土壤硝态氮淋失的影响,旨在为蔬菜安全生产和地下水环境质量保护提供理论依据。采用大型原状土柱系统,连续种植3季蔬菜(蕹菜、苋菜和萝卜),以施有机肥的氮素量占总氮施用量的质量分数为依据,设置8个施肥处理:不施肥(CK)、纯化肥(CF)、30%有机肥+70%无机肥(30%OM)、50%有机肥+50%无机肥(50%OM)、70%有机肥+30%无机肥(70%OM)、纯化肥+DMPP(CF+DMPP)、30%有机肥+70%无机肥+DMPP(30%OM+DMPP)和50%有机肥+50%无机肥+DMPP(50%OM+DMPP)。结果表明:1)随有机肥施用比例增大,蔬菜产量呈下降趋势,但施用比例不高于50%时产量下降不显著;随有机肥施用比例增大土壤硝态氮淋失量及蔬菜硝酸盐均降低,50%OM处理土壤淋失液硝态氮平均浓度及淋失量较CF处理显著降低了29.29%和25.39%,氮肥表观利用率及表观淋失率分别为22.60%和8.82%。2)硝化抑制剂DMPP对蔬菜产量和硝酸盐含量的影响与蔬菜种类和种植季候密切相关,降低土壤硝态氮淋失的效果为CF+DMPP30%OM+DMPP50%OM+DMPP,但DMPP的抑制效果会随有机肥的比例增加而降低。50%OM+DMPP处理氮肥表观淋失率和表观利用率分别为4.70%和26.26%。3)试验期间,3季蔬菜水分输入(降雨和灌溉)分别为总水分输入量的49.82%(蕹菜季)、23.03%(苋菜季)和27.15%(萝卜季);水分淋失量为总淋失量的46.75%(蕹菜季)、19.66%(苋菜季)和33.59%(萝卜季);硝态氮淋失量为总淋失量的73.77%(蕹菜季)、2.31%(苋菜季)和23.92%(萝卜季)。研究表明,50%OM+DMPP处理,是保证蔬菜产量品质,同时有效降低土壤硝态氮淋失量的最优处理;降雨和施肥措施是影响土壤硝态氮淋失的重要因素,合理配施有机肥及添加DMPP并根据蔬菜生长需肥特性进行施肥能有效应对连续降雨造成的硝态氮大量淋失。     

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

  【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 (G₁F₈₀)、22500 (G_1.5F₈₀)、30000 (G₂F₈₀)、37500 (G_2.5F₈₀) kg/hm2,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(F₁₀₀)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F₁₀₀相比,G₁F₈₀处理早稻产量显著增加11.64%;G₂F₈₀处理晚稻产量显著增加7.81%;G₁F₈₀、G_1.5F₈₀和G₂F₈₀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F₁₀₀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_2.5F₈₀处理土壤铵态氮含量均显著高于F₁₀₀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/hm2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/hm2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/hm2时效果最好。     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。     

不同有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响

【目的】探讨本地区主要类型有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响,为不同类型有机肥的科学施用提供理论依据。【方法】2014年10月—2015年9月在山东省中国农业科学院禹城试验基地进行了冬小麦–夏玉米田间小区试验,供试小麦品种为‘济麦22’,玉米品种为‘郑单958’。在常规施氮量 (N 225 kg/季) 基础上,设化肥 (CF)、鸡粪 (CHM)、猪粪 (PM) 和牛粪 (CM) 单施以及化肥分别与3种有机肥配施处理 (化肥氮分别占25%、50%、75%),13个处理;加倍施氮量下,有机肥和化肥单施 (DCF、DCHM、CPM、DCM) 4个处理;1个不施肥处理 (CK),共计18个处理。测定了小麦和玉米产量、N₂O排放通量和NH₃挥发通量。【结果】常规施氮量 (N 225 kg/hm2) 下,单施鸡粪或猪粪的小麦、玉米产量与化肥相当,单施牛粪比化肥处理减产。分别与CF、CHM、PM、CM相比,DCF、DCHM、DPM处理无增产效果,DCM处理玉米表现为增产。猪粪和鸡粪与化肥各配施比例处理的小麦、玉米产量间无显著差异,且均与单施化肥处理相当;牛粪与化肥配施处理的小麦产量随化肥配施比例的提高而提高,玉米产量各配施比例处理间无显著差异。CF处理周年NH₃挥发量为39.63 kg/hm2,是单施有机肥处理的37～53倍;单施化肥处理的NH₃排放系数接近9%左右,单施有机肥处理的NH₃排放系数只有0.2%左右。有机肥与化肥配施的处理周年NH₃挥发总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到75%时,周年NH₃挥发总量与单施化肥处理相当。CF处理的周年N₂O排放总量为2.85 kg/hm2,高于单施有机肥处理,三种有机肥N₂O周年排放量由大到小依次为猪粪 (2.51 kg/hm2)>鸡粪 (1.91 kg/hm2)>牛粪 (1.85 kg/hm2) 处理;加倍施用化肥和有机肥的N₂O排放量平均为常规施氮量的1.5倍以上。有机肥与化肥配施的处理周年N₂O排放总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到50%时,周年N₂O排放总量达到或超过了单施化肥处理。CF处理N₂O排放系数为0.4%左右,有机肥处理N₂O排放系数为0.3%左右。有机肥处理的NH₃挥发和N₂O排放主要发生在小麦季,化肥处理主要发生在玉米季。加倍施肥均会明显增加NH₃挥发总量和N₂O排放总量,但不影响二者的排放系数。【结论】不同粪肥与化肥配施对作物产量、田间N₂O排放和NH₃挥发的影响有明显差异。推荐施肥量下,鸡粪或猪粪不配施或配施少量化肥 (< 50%) ,牛粪配施75%左右的化肥可实现与化肥相当的作物产量,同时减少农田氮肥气态损失。     

好氧发酵猪粪部分替代化肥提高夏玉米氮素利用率和土壤肥力

  【目的】  化肥及畜禽粪便的不合理施用不仅影响作物增产，还严重威胁土壤健康和环境安全。探究不同发酵方式猪粪有机肥及有机肥替代化肥的比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳、氮含量的影响，为规模化养猪场粪便快速处理，及制定其与化肥的适宜配比提供理论依据。  【方法】  以‘先玉335’为供试材料，在中国农业大学丰宁动物试验基地进行田间试验。设置5个处理:不施肥 (CK)，100%化肥氮 (CF)，100%自然堆肥猪粪氮 (PM)，100%好氧发酵猪粪氮 (PC)，50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮 (FM)。分析猪粪不同发酵方式及有机氮替代比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳氮的影响。  【结果】  在等氮条件下，与CF处理相比，FM处理产量、穗粒数、千粒重均以FM处理最高，其中FM处理显著增产13.2%，PC、PM处理与CF处理差异均不显著。FM处理玉米氮素积累量最高，两年平均为304.6 kg/hm2，较CF处理氮素累积量显著提高15.5%；PC、PM处理与CF处理氮素积累量差异不显著。与CF 处理相比，FM处理的氮素当季回收率、氮素农学利用率和偏生产力两年平均分别显著提高85.9%、59.5%和13.2% (P < 0.05)，PC、PM处理与CF 处理之间无显著差异。在玉米拔节期和抽穗期，FM处理0—40 cm土壤无机氮含量均最高，与 CF 无显著差异；在成熟期，FM处理土壤无机氮含量较CF处理显著增加41.8%，而PC和PM处理与CF处理无显著差异。此外，施用有机肥可不同程度地增加土壤有机碳和全氮含量，与CF处理相比，PC和FM处理使有机碳含量分别显著提高13.3%和9.8%；FM处理土壤全氮含量显著提高33.4%。  【结论】  在等氮条件下与单施化肥相比，50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮配施不仅显著提高了夏玉米产量和氮素累积吸收量，还提升了土壤全氮和有机碳含量以及0—40 cm土层土壤无机氮含量。单独施用自然堆肥、好氧发酵猪粪及化肥在产量和氮素积累方面没有显著差异，但可增加土壤全氮和有机碳含量，有利于土壤培肥，而施用好氧发酵猪粪的效果又优于施用自然堆肥。     

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

【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...     

施肥对水旱轮作作物产量、土壤无机氮残留及氮素平衡的影响

2008~2010年在宁夏引黄灌区水稻-春小麦-春玉米轮作体系下,采用田间试验研究了不施肥(CK)、平衡施用化肥(NPK)、单施有机肥(M)、化肥+有机肥(NPK+M)和习惯施肥(CON)5个施肥措施对水旱轮作体系作物产量、土壤无机氮残留和氮素表观平衡的影响。结果表明,相对于CK处理,施肥都能提高水旱轮作作物籽粒和秸秆产量。水旱交替易造成旱作季残留的土壤无机氮(NO3--N)在水作季发生淋洗损失。由水稻改种春小麦后,施肥显著提高了0~100 cm各层土壤NO3--N累积量。在水稻、春小麦和春玉米季,NPK和NPK+M较CON处理的氮素表观损失量分别降低了19.8%~39.2%、90.6%~93.1%和19.8%~34.7%。单施有机肥(M)也会增加氮素表观损失风险,其在水稻、春小麦和春玉米季的损失量分别达209.4 kg hm-2、67.0 kg hm-2和198.8 kg hm-2。3年水旱轮作体系下,NPK和NPK+M较CON处理的氮素表观损失量分别降低了46.9%和33.3%。因此,在该水旱轮作体系下,平衡施用氮磷钾及有机无机配施都有利于提高作物产量和降低氮素表观损失。     

不同比例有机肥替代化肥对水稻产量和氮素利用率的影响

在江西双季稻区进行30 a的田间定位试验,比较不施氮肥(CK)、施用化肥(NPK)、等养分条件下70%化肥配合施用30%有机肥(70F+30M)、50%化肥配合施用50%有机肥(50F+50M)、30%化肥配合施用70%有机肥(30F+70M)施肥条件下水稻产量、氮素吸收、氮素利用率的变化。结果表明:与等养分量NPK处理相比,有机无机肥配施处理能显著提高30 a双季稻平均产量(P0.05),增产幅度在2.47%～5.73%,其中30F+70M处理产量最高,且不同比例有机无机肥配施处理之间有显著差异,30F+70M处理显著高于50F+50M处理(P0.05)。在不同时间段,不同有机无机肥配施处理产量表现不同,低量有机肥配施处理在试验前期具有明显的增产优势,高量有机肥配施处理在试验中后期增产效果明显。与等养分量NPK处理相比,有机无机肥配施处理30 a平均吸氮量无显著差异,不同施肥处理每生产1 t籽粒对氮素的需求不同,有机无机肥配施处理(20.57～20.94 kg)低于NPK处理(21.77 kg),其中30F+70M、70F+30M处理具有较高的氮素生产效率。有机无机肥配施处理30 a平均氮肥吸收利用率与等养分条件下NPK处理无显著差异,但氮肥生理利用率显著提高。有机无机肥配施能提高双季稻产量、氮素利用效率,不同肥力水平稻田应选择适合的比例,中低肥力水平稻田以30%有机肥配施较为合适,而高肥力水平稻田宜选择50%、70%有机肥配施较为合适。     

鸡粪与化肥配施对杨树根际土壤生物学特征及养分吸收的影响

通过盆栽试验研究鸡粪有机肥(M)与化肥(N)配施对杨树根际土壤的微生物数量、酶活性及养分吸收的影响。结果表明:与单施化肥相比,鸡粪有机肥与化肥配施可不同程度提高根际土壤中的微生物数量,以30%M+70%N处理效果最显著,其中细菌数量比CK,100%N,10%M+90%N和50%M+50%N处理分别提高了108.21%,32.36%,22.09%和10.44%;配施鸡粪有机肥可不同程度增强土壤脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性。30%M+70%N处理的酶活性显著高于其他4个处理;此外,鸡粪有机肥与化肥配施可显著提高根系的总吸收面积、活跃吸收面积和氮素利用率。其中30%M+70%N处理的氮素利用率为61.38%,分别比100%N,10%M+90%N和50%M+50%N处理提高了53.52%,26.53%和23.33%。与30%M+70%N处理相比,10%M+90%N和50%M+50%N处理对杨树根际土壤特征改善和养分吸收促进作用有所降低。综合分析认为,鸡粪有机肥与化肥以3∶7比例配施对杨树的根际区域生态环境改善和养分吸收作用效果最佳。     

设施大棚黄瓜–紫甘蓝轮作体系产量和土壤氮平衡对氮素调控剂的响应

  【目的】  研究脲酶抑制剂和硝化抑制剂对设施大棚蔬菜产量、土壤氮分布及土壤–蔬菜系统氮平衡的影响,为调控优化设施蔬菜生产中的氮素养分管理技术、减少氮素损失提供科学依据。  【方法】  供试蔬菜大棚位于河北省涿州市,种植年限8年,种植模式为黄瓜 (Cucumis sativus L.)–紫甘蓝 (Brassica oleracea L.) 轮作。试验设不施氮肥处理 (N₀) 和施氮肥处理;在相同施氮量下,再设施氮不施抑制剂 (N)、配施脲酶抑制剂 (N+UI)、配施硝化抑制剂 (N+NI) 和配施脲酶抑制剂+硝化抑制剂 (N+UI+NI) 4个处理。所有处理在黄瓜定植之前基施有机肥41500 kg/hm2,除N₀外,其他处理同时底施化肥N 56.3 kg/hm2。在试验开始一个月后每隔10～15天进行一次追肥,全生育期总计共施入化肥N 304 kg/hm2。紫甘蓝茬不再施用有机肥,只在定植前底施化肥N 135 kg/hm2 (N₀处理除外)。测定指标包括黄瓜、紫甘蓝产量和不同生育时期土壤硝态氮含量和收获季植株含氮量,分析作物吸氮量、氮素利用效率、土壤无机氮累积量和土壤-蔬菜系统的氮素平衡状况。  【结果】  与N处理相比,N₀处理黄瓜产量没有显著降低,但紫甘蓝产量显著下降了12.7 %;3个配施抑制剂处理 (N+UI、N+NI和N+UI+NI) 的黄瓜产量较N处理无显著增加,但吸氮量显著提高了7.6%～11.9%,氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮素收获指数分别显著提高34.5%～53.3%,13.5～22.5倍和1.5～3.6个百分点,其中N+UI+NI处理的农学效率和收获指数最高;3个配施抑制剂处理的紫甘蓝产量显著高于N处理,其中N+UI+NI又显著高于N+UI和N+NI,3个抑制剂处理紫甘蓝吸氮量和氮肥农学效率分别显著提高18.0%～21.4%和34.8%～68.3%。3个抑制剂处理的两茬累积氮素表观利用率和农学效率均显著高于N处理,分别显著提高了76.9%~94.2%和52.8%~98.3%,其中N+NI的累积表观氮素利用率最高,N+UI+NI农学效率最高。综合产量和氮素利用效率考虑,N+UI+NI的效果最优。配施抑制剂后,黄瓜、紫甘蓝各生育时期耕层土壤硝态氮含量显著提高,至紫甘蓝收获期,0—100 cm剖面的硝态氮累积量显著增加215.1%～275.2%,氮素盈余量显著下降15.1%～17.8%,但其氮素盈余率仍维持在35.5%～37.1%。  【结论】  由于连续的高氮投入,导致种植多年的蔬菜大棚土壤氮素供应水平较高,当季施用氮肥以及配施氮抑制剂的增产效应不明显。但在适宜的氮素肥力水平下,氮肥配施脲酶/硝化抑制剂可显著提高蔬菜产量和氮素利用效率,增加经济效益,同时显著降低土壤氮素盈余率,并将氮素有效保存在100 cm以内的土层中。然而,菜田土壤累积的大量氮素在大水漫灌时可能发生淋溶损失,因此在多年连作的土壤肥力水平较高的设施蔬菜生产中,氮肥的优化施用与调控技术仍值得进一步研究。     

长期不同比例有机肥-化肥配施下红壤性水稻土氮素矿化特征

土壤有机氮的矿化是土壤氮素肥力的重要指标之一,也是影响作物产量至关重要的因素。以33年长期定位试验为依托,对红壤性双季稻田土壤氮累积、矿化动力学特征等进行系统研究。定位试验始于1984年,选取其中5个施肥处理:不施肥(CK),施氮磷钾肥(NPK),施50%化肥+50%有机肥(50F+50M),施30%化肥+70%有机肥(30F+70M),施70%化肥+30%有机肥(70F+30M),于2017年早稻种植前采集耕层(0～20 cm)土壤样品,采用淹水密闭间歇淋洗法,对土壤氮矿化量和速率进行测定,并采用一级动力学方程拟合土壤氮矿化势(N_0)、矿化速率常数(k)等。结果表明,长期施肥显著提高土壤有机碳、全氮、碱解氮含量,以有机无机肥配施提升效果最为显著,且随有机肥投入量增加而递增,30F+70M处理较NPK处理显著提高铵态氮、硝态氮及总矿质氮含量,分别提高了47.0%、64.6%和49.7%。连续施肥33年后,施肥显著提高了土壤净矿化速率和土壤矿化氮释放量,排序为30F+70M50F+50M70F+30MNPKCK,配施有机肥较施化肥处理显著提高了土壤矿化氮累积释放量和土壤氮素矿化率,分别是化肥处理的2.70和1.41倍。长期施肥均显著提高了土壤氮素矿化势(N_0),提高幅度为65.9%～196.0%,配施30%有机肥(70F+30M)较施化肥处理(NPK)可显著增加水稻土氮素矿化势,降低氮矿化速率常数。土壤有机质、全氮、碱解氮及铵态氮含量显著影响N_0、N_0/N、累积矿化量及矿化率,土壤氮矿化速率常数(k)与C/N呈现极显著负相关。长期化学氮肥与低比例有机肥配施,使水稻土供氮缓慢而持久,在水稻的生长发育过程中能够不断地补充氮素。     

尿素施肥方式对水稻增产增效和土壤氮素损失的影响

【目的】探讨尿素施用量、基施比例和方法对水稻产量、吸氮量和氮肥利用率的影响,以及肥料氮的去向,为制定科学合理的施氮措施提供理论依据。【方法】水稻季田间试验于2019年和2020年在江苏太湖地区开展。供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),二者用量均为施氮量的1%。试验共设6个处理：1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm² (当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm² (RNB);4)尿素N 225 kg/hm²,50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP (RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。表施氮肥处理基肥∶分蘖肥∶孕穗肥为4∶3∶3;深施氮肥处理基肥∶孕穗肥为7∶3。2020年在处理小区内设置了¹⁵N示踪微区试验。调查了水稻产量、吸氮量、氮肥利...     

基于长期定位试验的水稻土氮素剖面分布及养分供应特性研究

基于已持续26年的水稻土长期定位试验,研究了长期施肥对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,不同施肥方式下土壤氮素矿化曲线和硝化强度变化,以及累积矿化量与有效积温的关系,结果表明:(1)长期施肥使土壤表层氮素累积量明显增加,土壤剖面含氮量分布曲线呈"S"形。0-20 cm土层,施有机肥处理的含氮量普遍高于施化肥处理,20-30 cm土层,化肥氮 磷处理(CNP)、化肥氮 磷 钾处理(CNPK)、秸秆 化肥氮处理(CRN)和不施肥对照C0的含氮量高于有机肥 氮 磷处理(MNP)、有机肥 氮 磷 钾处理(MNPK)、秸秆 有机肥 氮处理(MRN)和仅施有机肥处理(M0),而40-50 cm土层含氮量差异较小;(2)土壤矿化曲线在前期差异明显,7 d后的矿化量普遍达最大,28 d后趋于稳定,施有机肥处理7 d后的矿化量明显高于施化肥处理。土壤累积矿化量与有效积温的关系符合有效积温方程式,矿化常数K和n值反映了施有机肥土壤氮素的矿化潜力较大,而施化肥土壤的矿化过程达稳定状态需更长时间;(3)长期施肥使土壤的硝化强度明显提高,施有机肥处理普遍高于施化肥处理。MNPK最高,比C0提高了6.44倍,秸秆还田处理CRN高于CNP和CNPK;(4)施有机肥或秸秆使表层土C/N值有降低趋势。0-10 cm表层土壤的C/N值,CNPK>MNPK,C0>M0,而秸秆还田处理MRN的C/N值最低。20-50cm土层,施有机肥处理的C/N普遍高于化肥处理,施化肥土壤下层的有机质分解程度较高。