黄土旱塬区玉米产量最优的有机肥与化肥配施组合研究

为揭示化肥减量、有机肥源替代化肥对黄土高原东部山西旱塬地玉米增容蓄水及增产效应,为旱地玉米增产增效及合理施肥、解决用地养地矛盾提供重要的理论依据。研究以金科玉3306为材料,采用3因素5水平二次通用旋转组合设计,于2018～2020年进行田间定位试验。设5个化肥用量,395.4、600、900、1200、1404.6 kg·hm-2;5个秸秆还田比例,32.95%、50%、75%、100%、117.05%;5个有机肥用量,2385、7500、15000、22500、27615 kg·hm-2;并以单施化肥(1200 kg·hm-2)作为对照。结果表明:随化肥用量增加,土壤容重不断增加。而施用有机肥和秸秆还田可使土壤容重降低,有利于土壤蓄水。随着施肥水平的增加,增施有机肥和提高秸秆还田量均可提高0～200 cm土层土壤的贮水量,但秸秆还田对提高0～200 cm土层土壤的贮水量大于有机肥施用。化肥配施秸秆还田、化肥配施有机肥均可使玉米增产,且增产大小为化肥配施有机肥>化肥配施秸秆还田。可见,有机肥配施可显著降低土壤容重,增加土壤贮水,提高作物产量和水分利用效率。研究提出了玉米化肥减量,有机肥和秸秆还田替代化肥的最优组合为化肥用量795～1061 kg·hm-2、秸秆还田比例69%～89%(即还田4399～5674 kg·hm-2)、有机肥量11723～18848 kg·hm-2,预期产量为13232 kg·hm-2。该产量较单施化肥对照(11729 kg·hm-2)增产12.8%,使化肥减施139～405 kg·hm-2。     

不同施氮量下玉米花生间作不同玉米行对土地当量比和产量贡献的研究

评价不同施氮量下玉米花生间作系统中作物种间互作对不同行玉米生长发育、干物质积累、产量及其构成因素的影响。于2019—2020年,利用长期定位微区试验,设置3个施氮量(N0:0 kg·hm-2、N150:150 kg·hm-2、N300:300 kg·hm-2)处理和2种种植模式(玉米花生间作:IM、玉米单作:SM),以玉米为研究对象,分析间作系统中不同行玉米竞争优势、土地当量比、干物质积累及产量对施氮量的响应。在间作系统中玉米的竞争能力显著强于花生,但毗邻花生带的玉米行(IM1)与远离行(IM2)间无显著差异。玉米花生间作土地当量比大于1,土地生产力提高15%～23%,具有间作优势;而随着施氮量增加,玉米竞争能力增强。间作显著增加了玉米产量,IM1产量较SM处理增幅为37.8%～65.3%,IM2较SM处理增幅26.4%～56.1%,2019年氮肥施用量为150 kg ·hm-2时玉米土地当量比表现出边行效应。玉米产量变化趋势为N150>N300>N0。施氮可增加玉米穗粒数和千粒重。间作通过影响成穗数和穗粒数来影响产量,而氮肥通过影响穗粒数来影响产量。间作玉米氮肥农学效率比单作玉米提高92.4%;N300的玉米氮肥农学效率比N150低60.4%。在玉米花生间作系统中,适宜施氮量(150 kg·hm-2)下间作可显著促进玉米生长发育、干物质积累,提高玉米产量和氮肥农学效率,表现出产量边行效应,但并没有表现出氮肥利用边行效应。     

控释/普通尿素配施对春玉米籽粒灌浆特性及产量的影响

为探究旱地春玉米籽粒灌浆特性及产量对控释尿素输入的响应,以‘先玉698’为供试材料,在相同氮肥条件下(施氮区纯N均为225 kg·hm-2),设置4种控释/普通尿素不同配比,以不施氮肥为对照(CK),比较普通尿素基施N 150 kg·hm-2+小口期追施N 75 kg·hm-2(T1)、控释尿素基施N 75kg·hm-2+普通尿素基施N 75 kg·hm-2+小口期追施N 75 kg·hm-2(T2)、控释尿素基施N 150 kg·hm-2+普通尿素基施N 75 kg·hm-2(T3)、控释尿素基施N 225 kg·hm-2(T4)对玉米生长发育及产量的影响。结果表明,控释尿素在玉米生育后期可以维持相对较高的叶面积指数(LAI)和SPAD值,延缓植株衰老。与单施普通尿素相比,控释尿素与普通尿素不同配比混施处理下,玉米籽粒灌浆过程中最大灌浆速率(Gmax)、籽粒灌浆速率最大时的生长量(Wmax)和灌浆持续期(T)均有明显提高。与CK相比,施氮区玉米籽粒的Gmax分别提高0.67%(T1)、7.39%(T2)、5.06%(T3)、7.38%(T4)。控释尿素和普通尿素配比施用,可以显著增加玉米穗粒数,降低秃尖率,进而增加玉米产量。不同配施条件下,T2的产量最高,为12.11 t·hm-2。施氮处理较CK分别增产12.43%、25.75%、19.03%、17.22%。综上,合理的氮肥配施(T2)有利于延缓植株衰老,优化籽粒灌浆进程。本研究对宁南山区氮素高效利用及玉米轻简化栽培具有重要意义。     

菜籽油枯有机无机复混肥对烤烟产质量及养分利用率的影响

探索添加300 g·kg^-1和400 g·kg^-1菜籽油枯制成的有机无机复混肥（以OR30和OR40表示）对烤烟生长、产质量及养分利用率的影响，为提高云南菜籽油枯资源的利用效率和提升烟叶品质提供科学依据。以烤烟品种K326为材料，采用大田试验，设置10个处理：T1，施化肥，即烟草专用复合肥 400 kg·hm^-2+过磷酸钙 362.5 kg·hm^-2 + 硫酸钾160 kg·hm^-2（纯氮60 kg·hm^-2），T2，施OR30 400 kg·hm^-2（等氮）；T3，施OR30 265 kg·hm^-2和硝酸钾 150 kg·hm^-2（等氮）；T4，施OR30 225 kg·hm^-2和硝酸钾 150 kg·hm^-2（减氮10%）；T5，施OR30 440 kg·hm^-2（增氮10%）；T6，施OR40 500 kg·hm^-2（等氮）；T7，施OR40 331.2 kg·hm^-2和硝酸钾 150 kg·hm^-2（等氮）；T8，施OR40 281.2 kg·hm^-2和硝酸钾 150 kg·hm^-2（减氮10%）；T9，施 OR40 550 kg·hm^-2（增氮10%）；T10，不施肥。结果表明，与化肥（T1）相比，T2、T3、T5、T7和T9促进烟株生长明显，叶面积和叶面积系数分别显著增加1.74%～4.51%、4.47%～19.11%；T4、T5、T7和T9的根鲜物质量、根干物质量和根体积较T1均显著增加。T2、T4、T5、T7和T9增产率为2.69%～7.46%，T2、T5和T9产值较T1分别显著提高10.99%～13.46%。T2、T4、T7和T9中部烟叶总糖、还原糖、氧化钾和水溶性氯含量升高，总氮、烟碱含量下降，烟叶化学成分更加协调。与T1相比，T2、T4、T5、T7和T9显著提高氮素表观利用率9.31%～25.17%，氮素生理利用率提高7.67%～22.32%；T2、T4和T9磷素表观利用率及生理利用率分别提高19.85%～28.05%和14.71%～21.39%；T2、T4、T5和T9分别增加钾素表观利用率及生理利用率8.55%～17.40%和9.06%～21.98%。综合分析表明，适量的油枯有机无机复混肥（T5和T9）或搭配追施硝酸钾（T4和T7）可促进烟株地上部和根部的生长，促进氮、磷、钾吸收，提高烟叶产质量。     

施氮模式对夏玉米氮肥利用和产量效益的影响

为了明确不同施氮模式对夏玉米物质生产、经济效益和氮肥利用的影响,设置4种施氮模式:N0(CK)、N1(基肥30+大口肥120+吐丝肥30)、N2(基肥60+大口肥120)、N3(基肥120+大口肥120+吐丝肥30),进行大田试验。结果表明,施氮能改善夏玉米产量因子、提高产量。氮肥适量后移显著改善穗部性状,N1与N0、N2处理相比穗粒数提高34.7和28.5粒,收获指数提高11.3%～17.1%,增加产量1590和60.6kg·hm-2。在同等施氮量下,氮肥部分后移能增加产量收入,但不能提高纯收益、产投比。夏玉米吐丝期施氮显著增加灌浆期干物质积累(N1、N3处理的干物质与N2相比分别提高2153和2319.4kg·hm-2),延缓吐丝后LAI的下降。施氮可以显著提高夏玉米花前花后生物量;氮肥部分后移到吐丝期可提高花后干物质积累。适当降低氮肥投入,每1kg氮多生产4.3kg玉米;氮肥用量相同,氮肥适当后移,每1kg氮多生产0.56kg玉米。因此,合理的施氮模式,不仅可以增玉米加产量,还可获得好的经济效益。     

基于Meta分析的关中平原冬小麦-夏玉米施氮/磷增产效应研究

为明确施用氮肥和磷肥对关中平原冬小麦/夏玉米产量的影响及其控制因素,以公开发表的试验数据为基础,采用Meta分析法定量分析了施氮及施磷条件下,试验年份、作物品种、生育期降水量、种植密度、施氮量、灌水量、土壤质地、施磷量以及施磷比例对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量的影响。结果表明,就试验年份来讲,2007年以后施氮的增产效果更为稳定,这可能与品种更替和农艺措施的变迁有关。与不施氮处理相比,施氮处理夏玉米品种为郑单958、生育期降水量≥350 mm、种植密度≥60000株·hm-2、灌水量≥75 mm、土壤质地为粘壤土、施氮量为151～210 kg·hm-2时,夏玉米增产率最大,分别为36.92%、34.00%、18.19%、42.37%、67.88%、47.96%。施氮能够显著增加冬小麦产量,冬小麦品种为小偃22,生育期降水>230 mm,灌水量为46～75 mm,土壤质地为粉砂质粘壤土、施氮量为90～150 kg·hm-2时施氮的增产率最大,分别为77.91%、79.63%、75.94%、52.06%、69.27%。施磷总量为90～150 kg·hm-2、夏玉米、冬小麦施磷比例为0∶1时(磷肥全部施于小麦季),冬小麦、夏玉米单季及轮作体系总产量均表现出最佳的增产效果。施氮量、灌水量、施磷量、施磷比例、作物品种、种植密度以及土壤质地是影响施肥增产效果的主要因素,分别控制在上述范围时可使施肥的增产效果得到充分发挥,这可作为关中平原氮/磷肥合理施用的依据。     

地膜覆盖与氮肥配施对玉米生长及氮素利用的影响

覆膜栽培是旱区农业常用的种植技术。为探究滴灌水肥一体条件下,覆盖生物降解膜后,配施氮肥对玉米生长和氮素利用的影响,从而减少农田残膜污染和过量施氮等问题。于2020和2021年在宁夏旱作节水灌溉区设置两类地膜[Ⅱ类环境生物降解膜(S)和普通地膜(P)]和4个氮素水平裂区试验,探究滴灌条件下降解膜覆盖配施氮肥对膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用的影响。结果表明:S与P覆盖下对滴灌玉米出苗率和出苗期影响效应一致,且在玉米苗期保温效果相当,无显著性差异;S覆盖下,随着施氮量的增加,滴灌玉米干物质累积量、氮素吸收利用、穗数、籽粒重和产量均表现为先增加后降低的趋势,在施氮量为240 kg·hm-2时最佳,且与P覆盖下无显著性差异,这表明生物降解地膜可替代普通地膜投入到农业生产中去;建立膜下滴灌玉米施氮量与产量、吸氮量、氮素利用效率的多元回归曲线得到S和P膜覆盖下的最大产量(13338、13806 kg·hm-2)对应的施氮量均为240 kg·hm-2,两种地膜覆盖下的最大产量较施氮量360 kg·hm-2(N3)时分别提高6.8%和6.1%,氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别提高63.8%、45.2%和 58.7%、59.8%。降解膜在促进作物出苗、前期增温、氮素吸收利用和产量等方面与普通地膜一致,施氮量为240 kg·hm-2时在促进作物干物质累积、氮素吸收利用和作物增产增效等方面达到最佳。因此,S覆盖下配施氮肥240 kg·hm-2可作为西北灌区滴灌玉米适宜的种植措施。     

不同施氮量及施氮方式对水稻田氨挥发及氮肥利用率的影响

施用缓控释氮肥是降低稻田土壤氨挥发损失的常用措施之一。将缓控释氮肥与速效氮肥配施,可以解决水稻对氮素的需求与降低氮素损失之间的矛盾。在保证水稻产量的前提下,以减少稻田氨挥发损失、提高氮肥利用效率以及降低环境污染为目的,采用大田裂区试验的方法,设置不施氮肥和施氮量分别为60(N60)、120(N120)、180(N180)、240(N240)kg·hm-2 5个施氮水平,以及氮肥一次性施用(SF)及氮肥一基二追(TF)2种施肥方式,研究不同氮肥用量及运筹模式对水稻田氨挥发、氮肥利用率以及水稻产量的影响:结果表明,氮肥施用方式和施氮量对水稻田氨挥发损失量影响显著,同一施氮方式下,稻田土壤氨挥发损失量随着施氮量增加而增加,SF各处理氨挥发损失量为14.46～23.74 kg·hm-2,TF各处理的氨挥发损失量则为23.3～47.74 kg·hm-2,SF氨挥发损失量比TF降低37.9%～50.3%;氮肥施用方式显著影响氮肥表观利用率和氮肥偏生产力,SF和TF的最大氮肥表观利用率均出现在N180,分别为50.02%和38.68%;低施氮量(N60)和高施氮量(N240)时,TF氮肥偏生产力高于SF,而施氮量为120(N120)kg·hm-2、180(N180)kg·hm-2时,SF比TF氮肥偏生产力分别高出3.32和5.58 kg·kg-1;施氮量极显著影响水稻的氮素吸收量和氮肥农学利用率;SF和TF的最高产量分别出现在N180和N240,且SF高于TF,两者相差465.3 kg·hm-2。缓控释氮肥与速效氮肥配施一次性施肥可以有效降低稻田氨挥发损失,同时提升氮肥表观利用率和偏生产力,且能在施氮量较低的情况下获得较高产量,在水稻氮肥管理上具有应用价值。     

氮磷肥不同配比对河套地区春小麦产量、品质及养分利用的影响

为河套灌区春小麦实现减肥、高产、高效、优质相统一的适宜施肥措施提供依据,在基施225 kg·hm-2生物有机肥条件下,以农户习惯施肥量即P2O5 241.9 kg·hm-2、N 370.5 kg·hm-2为基础逐级减施磷肥和氮肥,田间设置不同施磷量和施氮量两因素4水平完全随机区组试验,明确基施生物有机肥条件下,不同化肥施用量对小麦产量、肥料利用和籽粒品质的影响。结果表明,同等施磷水平下,产量、穗数、穗粒数、千粒重均随施氮量的减少呈先升高后降低的趋势;同等施氮水平下,产量及其构成因素随施磷量的减少也呈先升高后降低的趋势。同等施氮水平下,植株含氮率、吸氮量、氮肥表观利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和植株含磷率、吸磷量、磷肥农学效率随施磷量的减少表现为单峰曲线的变化趋势,而磷肥表观利用率和磷肥偏生产力则表现为逐渐升高的趋势;同等施磷水平下,各项氮肥利用效率指标和磷肥利用效率指标均随施氮量的减少表现为单峰曲线的变化趋势。同等施氮水平下,各项籽粒品质指标均随施磷量的减少呈现先升高后降低的趋势。同等施磷水平下,除吸水率呈逐渐下降的趋势外,其余品质指标均随施氮量的减少呈先升高后降低的趋势。当施磷量(P2O5)为158.23～166.07 kg·hm-2、施氮量(纯N)为274.93～287.36 kg·hm-2时,配施生物有机肥225 kg·hm-2,可兼顾小麦产量、肥料利用效率、籽粒品质同步提升,在此施肥模式下可减少施磷量31.35%～34.59%,减少施氮量22.42%～25.79%。     

不同培肥措施对银北灌区土壤盐碱特性、玉米生长及产量指标的影响

为探究银北灌区盐碱地不同培肥措施下的土壤盐碱特性和作物生长情况，通过3年定位试验开展了不同量化肥、秸秆、生物有机肥应用后对土壤盐碱特性、春玉米生长及产量指标的影响研究。结果表明:(1)玉米播前土壤表现为对照脱盐碱化现象最明显，而高量生物有机肥和高量化肥有增加耕层土壤盐分含量的趋势，秸秆还田在降低玉米生长前期耕层土壤pH值方面较显著；(2)高量秸秆还田在提高玉米株高和增加玉米茎粗方面优于施用生物有机肥和中低量化肥，玉米株高、茎粗随着有机肥和秸秆用量的增加而提高；(3)在增加玉米穗长、穗粗和穗粒重方面，单施化肥措施优于单施秸秆或生物有机肥；在增加玉米百粒重方面，秸秆还田与化肥措施效果相当；培肥第3年各处理玉米产量表现为:施用生物有机肥T4>T3>T2，施用秸秆T6>T7=T5，施用化肥T10>T9>T8，配施处理T11>T12，玉米产量随生物有机肥和化肥施用量的增加而提高，秸秆还田在提高玉米产量方面优于生物有机肥，而中量秸秆还田在提高玉米产量方面优于高量和低量秸秆还田。与施用化肥相比，试验区连续3年配施生物有机肥在提高玉米产量方面已表现出优势，而配施秸秆在提高玉米产量方面尚未发挥优势，秸秆还田相对生物有机肥在提高作物产量方面存在滞后效应。