长期定位施肥对旱作塿土小麦产量、养分效率及养分平衡的影响

本文以20年塿土冬小麦-夏休闲轮作体系长期肥料定位试验为平台,探讨小麦产量、肥料利用效率及养分平衡对长期不同施肥模式的响应。试验包括7种施肥模式:不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷钾(NPK)、有机肥与氮磷钾化肥配施(MNPK)。结果表明,同时施入氮肥和磷肥处理的小麦产量上升趋势显著,年均增产幅度为219~265 kg hm-2。施氮肥处理土壤氮素盈余,施磷肥处理土壤磷素盈余。以N和NK氮素盈余最多,年均盈余分别为88 kg hm-2和66 kg hm-2,MNPK土壤磷素盈余达到107 kg hm-2。同时施入氮磷肥处理(NP、NPK)显著提高了氮(磷)肥的累积表观利用率、农学效率和偏生产力,MNPK仅显著提高了氮肥的累积表观利用率、农学效率和偏生产力。除了PK和MNPK外的其它处理,土壤钾素均呈亏缺状态,以NP亏缺最严重,达到103 kg hm-2a-1。施钾肥对钾肥累积表观利用率、钾肥农学效率以及钾肥偏生产力均没有明显影响。20年后,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量均以MNPK最高。旱作塿土合理的施肥措施为氮磷配合或有机肥配合氮肥。     

湘东稻—油轮作区氮磷利用效率对化肥减施的响应

为提高湘东稻—油轮作高产田区化肥减施下肥料周年利用效率和作物周年产量,利用2015年布置的稻—油轮作田间定位试验,研究了不同施肥处理(不施肥(T1)、常规施肥(T2)、80%常规施肥N+20%有机肥N(T3)、70%常规施肥N+30%有机肥N(T4)、在T4的基础上减N 20%+N肥增效剂(T5)、在T4的基础上减P 20%+P素活化剂(T6)、在T4的基础上减NP 20%+N肥增效剂+P素活化剂(T7))下水稻和油菜的周年产量、氮磷养分周年利用效率、土壤碱解氮以及有效磷含量周年变化。结果表明,与T2处理相比,T3和T4的作物周年籽粒产量和周年总生物量、氮素周年养分利用效率和磷素周年养分利用效率平均分别高2.6%和4.8%、17.6%和34.7%,T6和T7处理平均分别高出T4处理1.2%和3.2%、2.5%和11.8%,其中,T4、T6、T7处理的增加效果最明显,其周年籽粒产量和周年总生物量、氮素周年养分利用效率和磷素周年养分利用效率平均高出T2处理5.2%和9.6%、27.8%和60.2%,且T4、T6、T7处理的土壤氮磷供应规律更符合作物的养分吸收规律。综上,T4、T6、T7处理在稻—油轮作体系中化肥减施增效技术效果较明显,以T7处理为最佳。本研究为湘东稻—油轮作高产田区化肥减施增效集成技术的应用提供了理论支持和实践基础。     

稻-麦轮作体系不同施肥模式对氮肥利用效率和土壤有效养分平衡的影响

土壤肥力和养分利用效率是保障可持续粮食生产的基础。通过田间试验研究了稻—麦轮作体系下不同施肥模式氮肥利用效率和土壤有效养分的变化,结果表明:在减少养分总投入量的条件下,有机肥部分替代化肥处理(RF-OM和RF-S处理)水稻地上部总生物量显著高于LRF处理(P<0.05),与FP处理差异不大;小麦秸秆生物量与FP和LRF处理差异均不显著,籽粒生物量及地上部总生物量与LRF处理相差不大。水稻收获期RF-OM处理地上部主要器官含氮量与LRF处理差异不显著,氮素积累总量显著高于LRF处理(P<0.05);小麦收获期RF-OM和RF-S处理秸秆、籽粒含氮量和氮素积累量与LRF处理均无显著差异。收获期RF-OM和RF-S处理水稻糙米和稻壳、小麦秸秆和籽粒含磷量及磷素积累量与FP和LRF处理差异都不大;水稻秸秆、稻壳及小麦秸秆含钾量和钾素积累量均显著高于FP和LRF处理(P<0.05)。有机肥部分替代化肥处理水稻、小麦氮肥农学利用率、氮肥表观回收率和氮肥偏生产力与FP和LRF处理相比均显著提高(P<0.05),氮素籽粒生产效率也高于FP和LRF处理,甚至达到显著水平(P<0.05)。试验表明,水稻、小麦收获期增钾处理(RF-OM和RF-S处理)土壤速效钾、缓效钾含量显著高于FP和LRF处理(P<0.05),水稻收获期土壤碱解氮和小麦收获期土壤有效磷含量与LRF处理差异不大,同时,经1个稻—麦轮作周期后,4个施肥处理土壤有效养分(碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾)含量均高于供试土壤。有机肥部分替代化肥能显著提高稻麦氮肥利用效率,有利于土壤有效养分平衡,并显著提高土壤速效钾和缓效钾养分含量,是适宜的稻麦化肥减量和稳产增效施用技术。     

有机无机复混肥料对水稻产量及养分吸收利用的影响

为了提高水稻肥料利用率,减少化肥施用量,研究有机无机复混肥的施用效果,设置不施肥(CK)、常规施肥(普通复合肥,氮肥分次施用)(FFP)、等养分有机无机复混肥(一次性施肥)(T1)、等养分有机无机复混肥(氮肥分次施用)(T2)、90% 养分有机无机复混肥(氮肥分次施用)(T3)、80% 养分有机无机复混肥(氮肥分次施用)(T4)共6 个处理,研究有机、无机肥配施对水稻产量及氮磷吸收利用的影响。各处理花后干物质积累量对籽粒贡献率(62.7% ～ 68.5%)均高于干物质转运量对籽粒贡献率(31.5% ～ 37.3%);各处理的实际产量表现为T2>T1>FFP>T3>T4>CK,与FFP 处理相比,T2 和T1 处理增产6.6% 和2.2%,T3 和FFP 处理产量无显著差异;成熟期各处理水稻植株地上部氮素和磷素吸收积累量在籽粒部分占比达到65% 和70% 以上,与FFP 处理相比,T1 处理氮磷肥吸收利用率、氮磷肥农学利用率和氮磷肥偏生产力分别增加了8.9% 和12.9%、0.9% 和3.2%、0.9 和3.2 kg·kg-1,T2 处理氮磷肥吸收利用率、氮磷肥农学利用率和氮磷肥偏生产力分别增加了1.6% 和1.6%、2.6% 和9.6%、2.6 和9.6 kg·kg-1,T3 和T4 处理与FFP 处理差异不显著。有机、无机肥配施能提高氮磷养分吸收利用率,在氮磷钾总养分相同的情况下,一次性施用有机无机复混肥更有利于提高水稻氮磷吸收,在氮肥分次施用情况下,有机无机复混肥增产效果更明显,适当减肥不会降低水稻产量,还可以减少稻田养分残留。     

化肥氮减量配施生物炭和菜籽饼对玉米-白菜养分吸收、氮素利用及产量的影响

为探究化肥氮减量20%配施生物炭和菜籽饼在贵州黄壤区轮作玉米-白菜生产中的增产增效作用,采用盆栽试验,研究了不施肥(CK)、常规化肥(CF)、化肥氮减量20%配施生物炭(RF+B)、化肥氮减量20%配施菜籽饼(RF+O)及化肥氮减量20%配施生物炭和菜籽饼(RF+BO)对玉米和白菜干物质量、养分吸收量、氮素利用效率及产量的影响。结果表明:3种配施处理中RF+BO处理的总体效果最佳,RF+BO处理能满足玉米和白菜生育期养分的需求,有效提高氮、磷、钾养分的吸收量,与CF处理相比,其玉米氮、磷和钾养分吸收量分别提高27.59%、37.21%和30.34%,白菜氮、磷和钾养分吸收量分别提高26.64%、35.56%和33.44%;RF+BO处理有利于提高玉米和白菜当季氮素利用效率,就氮肥贡献率、农学效率、偏生产力和氮素表观利用率而言,与CF处理相比,玉米季分别提高1.64%、9.88%、8.36%和26.21%,白菜季分别提高2.99%、35.70%、33.71%和31.78%;增产效果显著,玉米和白菜较CF处理分别增产9.72%和39.26%。综上,化肥氮减量20%配施生物炭和菜籽饼可为贵州黄壤区玉米-白菜的化肥减量增效施肥技术提供理论依据。     

基于养分专家系统的侧深施肥技术对宁夏引黄灌区水稻产量与养分利用的影响

为了寻求合理施用肥料与改善水稻养分利用的有效措施,通过2016—2018年在宁夏引黄灌区开展的8组田间试验,研究基于养分专家系统的侧深施肥技术(NE-SD)对水稻产量与养分利用率的影响。结果表明:与农民习惯施肥(FP)处理相比,养分专家系统(NE)处理在减氮24.85%、减磷24.78%、增钾90.71%的基础上,稻谷增产4.71%;氮素、磷素、钾素累积量分别增加2.24%,4.40%,15.09%;氮肥、磷肥、钾肥利用率分别增加9.84,8.78,1.99个百分点;氮肥、磷肥、钾肥农学效率分别增加4.73,7.69,1.54 kg/kg。基于养分专家系统的侧深施肥技术,能够深化4R养分管理方法,表现出较好的应用效果。与FP处理相比,NE-SD处理稻谷增产7.53%;氮素、磷素、钾素累积量分别增加3.92%,7.87%,18.74%;氮肥、磷肥、钾肥利用率分别增加11.09,11.32,5.82个百分点;氮肥、磷肥、钾肥农学效率分别增加5.87,11.31,3.54 kg/kg。因此,在宁夏引黄灌区,NE推荐施肥与NE推荐施肥的基础上,采用侧深施肥技术2种施肥方法均能在减少肥料投入的基础上,增加稻谷产量,增加水稻养分累积量,提高养分利用率,降低土壤氮素、磷素盈余。     

有机肥替代部分化肥对半干旱区马铃薯产量、水分和 氮素利用率的影响

探讨有机肥等氮替代化肥在旱地马铃薯生产中的增产增效作用,为化肥减量、资源高效利用提供理论依据。于2020—2021年,以单施化肥（CF）为对照,研究了不同有机肥氮替代25%(T1)、50%(T2)、75%(T3)和100%(T4)的化肥氮,对马铃薯产量、水分利用效率和氮素利用率的影响。结果表明,与CF处理相比,T1、T2处理能够提高马铃薯产量和单株薯重、商品薯重等产量构成因素,增加马铃薯水分利用效率、氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥利用率。与CF处理相比,T1和T2处理马铃薯产量、水分利用效率分别提高5.5%和5.4%、4.1%和4.2%,氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥利用率分别提高5.5%和5.4%、12.6%和12.5%、12.1%和8.3%。综合产量、水分利用效率、氮素利用率和曲线拟合分析,在西北半干旱区全膜覆盖垄播种植条件下,有机肥等氮替代36%～46%的化肥氮是实现马铃薯高效种植的最佳施肥比例。     

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。     

不同有机物施用对油菜-红薯轮作模式下养分吸收利用的影响

探讨不同有机物施用对土壤肥力与作物养分吸收利用的影响,以达到农田培肥和提升作物养分利用效率的目的。2015年在江西省红壤研究所布置田间施肥试验,设置不施肥(CK)、常量化肥(CF)、减量化肥(RF)、全量化肥配施秸秆(CFR)、减量化肥配施秸秆(RFR)、全量化肥配施生物黑炭(CFB)、减量化肥配施生物黑炭(RFB)、减量化肥配施猪粪(RFP)、减量化肥配施蚓粪(RFV)9种不同施肥处理,研究全量化肥和减施40%化肥条件下配施不同有机物对土壤肥力及作物养分利用效率的影响。结果表明:施用有机物的各处理油菜籽粒和红薯产量较CF处理都有所增加,其中以RFP和RFV处理增产效果最为显著,其增幅分别为76.69%,75.01%和84.73%,69.72%;有机物的施用提升了土壤中有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾含量,在连续施肥下,土壤养分水平进一步提升;在红薯和油菜季,不论全量化肥还是减量40%化肥,配施有机物处理相比CF处理均不同程度提高了氮肥、钾肥的表观利用率和偏生产力,其中红薯季RFP处理提升效果最佳,分别达到43.22%,48.55%和22.00,21.45kg/kg,但其磷肥表观利用率和磷肥偏生产力较低,仅为1.91%和3.25kg/kg;油菜季RFV处理的肥料贡献率最高,达到80.41%,但其农学效率较低,为0.67kg/kg。因此,有机物的施用可以达到土壤培肥、增加作物产量和提高作物肥料养分利用率的目的,对于农业生产有重要意义。     

长期绿肥与氮肥减量配施对水稻产量和土壤养分含量的影响

为探明湘南双季稻区绿肥还田下的氮肥适宜施用量,设计了始于2008年冬季开展的长期田间定位试验(2009-2017),研究绿肥与氮肥减量配施对双季稻的产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力以及2017年稻田耕层土壤养分含量的影响。共设计6个施肥处理:不施氮肥空白对照、仅紫云英、习惯施肥、紫云英与100%无机氮配施、紫云英与80%无机氮配施、紫云英与60%无机氮配施。结果表明:与习惯施氮量相比,绿肥结合习惯施肥以及绿肥与化肥氮减量20%~40%配施均能保持甚至提高2009-2017年稻谷周年产量,显著提高早、晚稻氮肥偏生产力和氮肥农学效率。绿肥与化肥氮减40%时,产量变异系数最低和产量可持续指数最高。试验9 a后,与2008年相比,稻田土壤有机质和全氮含量呈上升趋势。与习惯施肥相比,绿肥与化肥氮减量20%~40%能维持土壤磷素与钾素的供给。综合考虑,紫云英还田下,化肥氮减施40%仍能获得高产稳产,且氮肥利用率最高,产量稳定性最好,并可缓慢提高土壤肥力,是湘南双季稻种植区较好的施肥模式。