不同降水年型施氮量对冬小麦水氮资源利用效率的调控

  【目的】  研究不同降水年型氮肥用量引起的小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率的变化,为黄土高原旱地冬小麦精准施肥提供理论依据。  【方法】  于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验,种植制度为冬小麦后夏休闲,一年一熟。3个试验年降水量分别属于正常、干旱和湿润年型。试验设施氮量 0、120、150、180、210 kg/hm2 5个处理,分析了小麦耗水量、氮素吸收与利用、产量形成及不同降水年型间的差异。  【结果】  不同降水年型旱地小麦生育期总耗水量均以N 180 kg/hm2最高,且丰水年和欠水年耗水变化率以施N 150～180 kg/hm2最高,平水年则以施N 120～150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量,显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量及花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量。不同降水年型花前植株氮素运转量、成熟期的植株氮素积累量变化率均以N 120～150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2产量显著提高了8.4%～35.6%,平水年施N 150 kg/hm2产量显著提高8.9%～33.7%,欠水年施N 150 kg/hm2产量显著提高13.4%～48.9%;不同降水年型产量变化率以施N 120～150 kg/hm2最高,且施氮量增加到N 180 kg/hm2时在丰水年仍可增产。丰水年施N 150～180 kg/hm2肥效最高,达14.9 kg/kg,平水年和欠水年均施N 120～150 kg/hm2肥效最高,分别达18.0和15.2 kg/kg;丰水年施N 180 kg/hm2、平水年和欠水年施N 150 kg/hm2均可获得较高的水、氮利用效率和氮肥表观利用率。此外,不同降水年型增加施氮量条件下,产量、水分利用效率均与花前植株氮素运转量呈显著相关关系。  【结论】  综合考虑氮肥用量氮肥变化量对耗水量、氮素运转量及产量等变化率的影响,丰水年施N 180 kg/hm2,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2可提高产量、水氮利用效率和氮肥表观利用率,该施氮量为该区域的推荐施肥量。     

不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖对马铃薯耗水特征及产量的影响

为探索不同降水年型下耕作结合秸秆覆盖措施对旱作马铃薯生育期土壤贮水量、作物耗水特征和产量形成的影响,连续3年在旱作区秋作物收获后通过设置不同耕作方式(免耕、深松、翻耕)结合秸秆覆盖进行大田试验研究。结果表明,经过3年耕作覆盖处理后,免耕、深松结合秸秆覆盖能显著降低0—40 cm层土壤容重,提高土壤有机质含量。保护性耕作结合秸秆覆盖措施可显著提高马铃薯生育期0—200 cm层土壤贮水量,相对欠水年和欠水年马铃薯全生育期土壤贮水量均以深松覆秸秆处理最高,分别较翻耕不覆盖显著提高15.80%和20.80%,平水年以免耕覆秸秆处理最高,较翻耕不覆盖显著提高14.78%。其中以深松覆秸秆处理对相对欠水年生长前期0—60 cm土层和中期120—200 cm土层、平水年前期20—100 cm土层及欠水年生育期0—80 cm土层土壤蓄水效果最佳。深松或免耕覆盖秸秆处理可显著降低马铃薯生长前期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,显著提高生长中后期阶段耗水量、耗水模系数和耗水强度,尤其在欠水年效果较好。与翻耕不覆盖相比,深松覆秸秆处理更有利于增加马铃薯干物质量,尤其在欠水年生长中期增加地上部干物质量和在平水...     

秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留

  【目的】  研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米一年两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。  【方法】  依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位培肥试验,选取不施肥对照 (CK)、常规氮磷钾化肥 (NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分 (SOR) 3个处理。调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率;分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380 cm土层剖面的分布积累量。  【结果】  与2007年试验开始时相比,2020年CK处理0—20 cm土层土壤养分(除速效钾外)含量显著下降,而NPK和SOR处理不同程度地提高了土壤养分含量。与NPK处理相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%～16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%～20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK处理相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年 (2015和2017年) 及5年平均分别显著提高了35.3%和10.1%,水分利用效率在干旱年、平水年 (2016年) 及5年均值分别显著提高了42.7%、12.3%和18.5%,周年产量和水分利用效率在干旱年分别显著提高了20.5%和23.5%;冬小麦产量在不同降水年型下均未显著降低,但水分利用效率在平水年 (2015—2016、2016—2017、2019—2020) 及5年均值较NPK处理分别显著降低了9.8%和7.9%。NPK处理的硝态氮总累积量为732 kg/hm2,其中68.2%积累在100—230 cm土层;SOR处理的硝态氮总累积量为833 kg/hm2,其中74.8%积累在80—200 cm土层。与NPK处理相比,SOR处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,在200—230、260—290、320—350和350—380 cm土层分别显著降低了54.9%、21.1%、25.0%、57.9%。  【结论】  无论降雨多寡,秸秆和有机肥配合替代1/3氮磷钾肥均未降低冬小麦产量,但显著提高了干旱年夏玉米及周年产量及水分利用效率,并提高了0—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,提高了0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量,同时较常规氮磷钾处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,是旱作麦玉两熟区兼顾产量、效率和环境的施肥模式。     

红壤旱地早熟型马铃薯高产与氮素高效的最优施氮量研究

  【目的】  研究不同施氮量下马铃薯的干物质积累、产量、氮肥吸收利用,结合土壤中无机氮在不同土层含量的变化,确定马铃薯产量和氮效率最优、环境风险最低的氮肥施用水平。  【方法】  试验于2018—2019年在南方典型红壤区旱地进行,供试品种荷兰15号为特早熟型马铃薯。设置N 0、60、120、150、180、210、240 kg/hm2,共7个氮肥水平。于成熟期,调查块茎产量和总干物质积累量测定氮素含量,同时取0—20、20—40、40—60 cm土层样品,分析铵态氮与硝态氮含量。  【结果】  施氮量显著影响红壤旱地马铃薯产量、干物质积累与氮肥吸收利用。马铃薯块茎产量随施氮量增加先增加后降低,均以施N 180 kg/hm2处理最高,达26250 kg/hm2 (2018年) 和27915 kg/hm2 (2019年);秸秆氮素积累量随施氮量的增加显著增加,而块茎氮素积累量随施氮量增加先增加后降低,以施N 180 kg/hm2处理最高,为97.65 kg/hm2 (2018年) 和101.09 kg/hm2 (2019年)。氮素收获指数以N150 kg/hm2处理最高,而氮肥农学利用率和氮素回收率均以N180 kg/hm2处理最高,氮肥偏生产力则随施氮量的增加而显著降低。施氮显著提高土壤中的无机氮含量,不同施氮量对无机氮的含量和分布影响不同。施N 150 kg/hm2和N 180 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在0—20 cm土层,且施N 180 kg/hm2处理的铵态氮含量显著高于施N150 kg/hm2处理,施N 150 kg/hm2处理又显著高于其他处理;而N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在20—60 cm 土层,其铵态氮含量显著高于其他处理;在施N 0—180 kg/hm2范围内对土层中的硝态氮含量影响较小,施N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理显著增加了20—60 cm土层硝态氮含量。从无机氮总量看,施N 180 kg/hm2处理可显著增加0—20 cm土层的无机氮总量,而施N 210 kg/hm2处理和N 240 kg/hm2处理则显著提高了20—60 cm土层的无机氮含量。  【结论】  极早熟型马铃薯适宜的氮肥用量范围较窄,过低或者过高施氮都会显著降低其经济产量、氮素收获指数和农学效率。在红壤条件下,施N 180 kg/hm2可以显著增加0—20 cm土层中的铵态氮和无机氮含量,而不会增加20 cm以下土层的无机氮含量,超过此用氮量,则会显著增加土壤无机氮的向下迁移。因此,红壤旱地极早熟型马铃薯品种的适宜施氮水平为N 180 kg/hm2。     

轮耕对宁南旱区土壤理化性状和旱地小麦产量的影响

为了探索免耕/深松隔年轮耕对土壤理化性状及冬小麦产量的影响,2007年至2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松与连年翻耕3种耕作模式,对土壤容重、团聚体、养分及小麦产量等进行了研究。结果表明:与传统耕作相比,免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松模式显著(p<0.05)降低土壤容重,改善了土壤的孔隙状况;两种轮耕模式可显著(p<0.05)增加0～40 cm各土层2～0.25 mm水稳性团聚体的含量。3种耕作方式比较,深松/免耕/深松模式最能有效增加0～40 cm土壤有机质和0～20 cm土层全氮含量;免耕/深松/免耕和深松/免耕/深松处理较传统耕作显著增加0～40 cm土层碱解氮和有效磷含量、20～40 cm土壤速效钾含量,改善了土壤的养分状况。试验期间,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松模式3年平均小麦籽粒产量较传统耕作显著增加,分别增产9.59%和10.69%(p<0.05),以深松/免耕/深松处理增产效果最佳。     

宁南旱区不同草粮轮作方式中前茬对春小麦产量和土壤性状的影响

2003-2005年在宁南旱区将10年生苜蓿耕翻后进行了9种轮作方式的试验,研究不同轮作方式中前茬对第三年春小麦产量、土壤养分、pH值和酶活性的影响。结果表明,不同轮作方式下的第三年春小麦产量及土壤养分、pH值、酶活性各指标间差异性达到显著水平。0-60 cm土层有机质、全氮、碱解氮和速效钾平均含量均下降,降幅分别为0.05~2.24 g/kg,0.019~0.325 g/kg,0.118~12.280 mg/kg和8.87~166.88 mg/kg,pH值下降0.03~0.31。前一二年轮作作物对水肥料的消耗有叠加效应,且随耕作年限递减。轮作第一年作物对养分的消耗是主要的,而且作物种类不同,消耗量不同。第一年为春小麦的轮作方式对土壤氮素和磷素消耗最少,为谷子时次之,为马铃薯时最多。谷子是喜钾作物,前茬有谷子参与时对土壤速效钾消耗最多,有马铃薯时次之,有春小麦时最少。3种类型作物搭配组合的轮作方式,土壤有机质和速效磷含量降低最多。轮作方式中马铃薯和谷子产量高,耗水量大,导致土壤盐碱性保持较高水平。作物连作导致土壤脲酶活性降幅较大,马铃薯连作使碱性磷酸酶活性降低,禾本科作物连作的土壤蔗糖酶活性较高。     

黄土高原旱地小麦施肥对产量及水肥利用效率的影响

在长期定位试验的基础上,研究了黄土高原旱地不同施肥对小麦产量、土壤养分和水分的变化及其利用效率的影响。结果表明,单施有机肥(M)增产效果较好,产量达5265.0 kg/hm2;有机肥和化肥配施(NPM)小麦产量最高,达5898.8 kg/hm2。NPM配施小麦总吸氮量最大,比单施氮肥(N)增加了131.4 kg/hm2;NPM配施的氮肥利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥生理利用率分别为67.0%、49.16 kg/kg、36.97 kg/kg、73.11kg/kg;在不同施肥体系中其变化趋势基本一致,均为:NNPNMNPM,处理间差异显著。土壤养分含量变化看出,单施氮肥土壤全氮、碱解氮与不施肥(CK)的差异不显著;有机肥可显著提高土壤速效钾的含量;NPM配施土壤耗水量最大为558.3 mm,水分利用率最高为31.5 kg/(hm2.mm),随着耗水量增加的同时,土壤出现干燥化趋势。     

辽西褐土区高产土壤理化性质及影响玉米产量的主要因子

  【目的】  土壤耕层结构与肥力水平是影响玉米生长及其产量的重要因素。厘清辽西褐土区不同产量玉米田的土壤结构与肥力水平及其与玉米产量之间的关系,进而提出土壤合理耕层构建的评价指标,最终为该地区玉米产量的提高提供理论基础。  【方法】  本研究在辽西褐土区选取不同产量玉米田共56块,将其分为产量 < 6000、6000～9000和 > 9000 kg/hm2 3个水平,分析调查土壤耕层与犁底层厚度、紧实度、容重、孔隙度、有机质、有效磷、速效钾、碱解氮含量和玉米根系生长状况。采用预测变量重要性分析方法明确影响玉米产量的主要因素,提出辽西褐土区玉米高产所需的土壤耕层结构与肥力特征。  【结果】  玉米产量随土壤耕层厚度增加而增加,随犁底层厚度增加而减小。不同产量玉米田的紧实度、容重和孔隙度在0—10 cm土层差异不大,而在10 cm—犁底层和犁底层差异较大,即产量 > 9000 kg/hm2玉米田的各项结构指标均优于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。土壤有机质、有效磷、速效钾和碱解氮等肥力状况在产量 > 9000 kg/hm2玉米田同样优于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。不同产量地块的玉米根系生长情况出现明显差异。产量> 9000 kg/hm2玉米田的根干重和根长均明显高于产量 < 9000 kg/hm2玉米田。分土层来看,所有玉米田的根系都主要分布在0—20 cm土层,产量 < 6000、6000～9000和 > 9000 kg/hm2玉米田在0—20 cm土层的根干重分别占0—40 cm总量的83.3%、79.8%和81.1%,根长分别占83.0%、74.6%和71.7%。这不但说明根系对水分和养分的吸收主要集中在0—20 cm土层,同时也表明产量 > 9000 kg/hm2玉米田在20—40 cm土层的根系分布仍然比产量 < 9000 kg/hm2玉米田要丰富。所有结构性质与肥力因素中,耕层厚度和有效磷含量是影响辽西玉米高产的最重要因素。  【结论】  辽西褐土区高产玉米田具有以下特征:耕层厚度18～26 cm,平均23 cm;紧实度低于1000 kPa;耕层土壤容重处于1.14～1.39 g/cm3,平均1.27 g/cm3;耕层土壤总孔隙度为47.4%～58.5%,平均52.2%,毛管孔隙度平均33.5%,通气孔隙度平均18.7%;耕层土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为14.8 g/kg、34.7 mg/kg、21.2 mg/kg、159.9 mg/kg。提高土壤有效磷含量、增加耕层厚度是培肥中低产田最迫切的任务。     

耕作方式对麦田土壤水分消耗和硝态氮淋溶的影响

以高产冬小麦品种济麦22为材料,设置条旋耕、深松＋条旋耕、旋耕、深松＋旋耕和翻耕5种耕作方式处理,研究耕作方式对小麦各生育阶段土壤水分消耗和硝态氮淋溶的影响。结果表明：（1）深松＋条旋耕处理小麦各生育时期棵间蒸发量、播种至拔节阶段0-40cm土层土壤贮水消耗量和农田日耗水量显著低于旋耕、深松＋旋耕和翻耕处理的;开花至成熟阶段60-120cm土层土壤贮水消耗量、农田日耗水量和灌浆后期旗叶水势显著高于其他处理的。（2）深松＋条旋耕处理成熟期0-80cm土层土壤硝态氮含量与深松＋旋耕处理的无显著差异,均低于其他处理的;80-120cm土层土壤硝态氮含量低于深松＋旋耕处理的。（3）深松＋条旋耕处理籽粒产量与深松＋旋耕处理的无显著差异,均高于其他处理的,水分利用效率最高,是本试验条件下的高产高水分利用效率处理。     

我国苹果园施肥现状、土壤剖面氮磷分布特征及减肥增效技术

  【目的】  全面认知我国苹果园施肥现状,明确苹果园土壤剖面氮磷分布特征,探究减肥增效和地力提升的果园管理技术,为我国苹果产业高质量发展提供理论依据和技术支撑。  【方法】  基于文献资料,制定我国苹果合理化肥施用量;采用实地调查和文献数据相结合的方法,明确和评价我国苹果主产区化肥施用现状;通过田间采样与室内分析,明晰灌区和非灌区苹果园土壤硝态氮和Olsen-P剖面变化特征;基于文献资料,集成苹果园减肥增效、地力提升和优质高产的管理技术。  【结果】  我国苹果园化肥合理施用量为N 150～420 kg/hm2、P₂O₅ 90～330 kg/hm2和K₂O 120～420 kg/hm2。目前我国苹果园化肥平均施用量分别为N 905 kg/hm2、P₂O₅ 570 kg/hm2和K₂O 675 kg/hm2,氮、磷、钾过量施肥现象普遍且较为严重;施肥结构上,重化肥轻有机肥现象明显,有机肥养分占比仅7.0%。旱作体系下,8年生苹果园土壤与农田相比,0—600 cm土壤剖面硝态氮含量差异不显著,25年生苹果园土壤在20—500 cm土层硝态氮含量显著高于农田,且在120 cm土层出现215 mg/kg的硝态氮峰值;灌区25年生苹果园0—800 cm土壤剖面硝态氮含量均高于100 mg/kg,在380 cm土层出现265 mg/kg的硝态氮峰值,且140—600 cm土层硝态氮含量显著高于旱作25年生苹果园土壤。土壤Olsen-P含量整体表现为0—100 cm土层下降、100—400 cm土层增加和400—600 cm土层基本稳定的趋势;旱作体系下,土壤Olsen-P含量在0—60 cm土层表现为25年生苹果园土壤 > 8年生苹果园土壤 ≈ 农田土壤,而在60—600 cm土层Olsen-P含量差异不显著;灌区25年生苹果园在60—120 cm土层土壤Olsen-P含量高于旱作25年生苹果园,且在80—100 cm土层出现一个14.5 mg/kg的峰值,460—560 cm土层也表现为灌溉果园的Olsen-P含量高于雨养果园的趋势。水肥一体化和推荐施肥是现实苹果园减肥增效的关键技术,有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭是提高苹果园肥料利用效率及土壤肥力的重要途径。  【结论】  我国苹果园过量施肥和不平衡施肥问题严重;高量施肥背景下长期苹果种植导致土壤深层剖面硝态氮和有效磷累积,无效化风险高,且灌溉加剧了氮、磷的淋溶风险;水肥一体化和苹果养分专家系统等推荐施肥,以及有机无机肥配施、果园生草、施用生物炭等是实现我国苹果园减肥增效和地力提升的关键技术,在今后苹果园管理方面,应加强不同生态区适宜的综合技术研究。     

滴灌条件下减量施钾对香蕉产量及土壤钾素平衡的影响

  【目的】  香蕉生长快,需要及时充足的水肥供应,特别是钾素的供应。研究滴灌条件下减量施钾对香蕉产量品质、钾肥利用率、钾素平衡及经济效益等的影响,为制定适合香蕉生产的水肥一体化施肥方案提供依据。  【方法】  2016—2018年,在福建漳州进行了为期3年的田间定位试验。在施用等量氮磷肥的基础上,以不施钾肥(K₀)和常规灌溉施钾1400 kg/hm2 (K₁)为对照,在滴灌条件下,设置施用常规施钾量的40% (K_0.4)、60% (K_0.6)和80% (K_0.8) 3个减施钾肥处理。在收获期测定香蕉产量和品质,计算土壤钾素平衡。  【结果】  与K₁处理相比,K_0.4处理香蕉植株茎围、果指围、每梳果数、产量均显著降低,但不影响口感品质;K_0.6处理对香蕉生长、结果数和果实外形、每梳果数、产量均没有显著影响,果实品质没有下降;K_0.8处理促进了香蕉生长、结果性状和产量,并提高了果指围和单株果重,没有降低营养品质。4个施钾处理的净收益依次为K_0.8 (54179.4元/hm2) > K_0.6 (46663.7元/hm2) > K₁ (42538.1元/hm2) > K_0.4 (36808.1元/hm2),K_0.8处理净收益显著高于K₁和K_0.6处理,K_0.6处理显著高于K₁处理,K_0.4处理则显著低于K₁处理(P < 0.05)。连续种植3年香蕉后,K_0.8处理与常规K₁处理的土壤速效钾、缓效钾和全量钾素含量未达显著差异水平,K_0.4处理的土壤钾素亏缺 93.3 kg/hm2,K₁、K_0.6和K_0.8处理的土壤钾素分别盈余了501.9、8.9和220.4 kg/hm2。  【结论】  综合考虑滴灌条件下增产效应、经济效益和土壤钾素养分平衡,福建香蕉果园采用滴灌及减少常规钾肥用量的20%较为适宜。     

长期不同施肥模式下赤红壤旱地花生–甘薯轮作体系产量稳定性研究

  【目的】  研究不同施肥模式下赤红壤旱地花生–甘薯轮作体系中两种作物产量的稳定性，以优化作物养分管理。  【方法】  化肥定位试验和化肥配施有机肥定位试验在闽东南典型赤红壤旱地分别连续进行了15和13年，种植制度均为花生–甘薯轮作。化肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及在推荐施肥基础上不施氮、磷、钾的处理，以不施肥为对照；化肥有机肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及以商品有机肥、猪粪和稻草替代1/3推荐施氮量处理，以不施肥为对照。根据历年花生和甘薯产量，计算了产量的可持续性指数和变异系数，构建一元灰色线性模型，计算了不同施肥模式的长期趋势产量。  【结果】  长期化肥定位试验中，推荐施肥处理的花生和甘薯产量均值显著高于其它5个处理；在长期有机无机肥配合试验中，3个有机无机肥配施处理的产量均高于推荐施肥处理。花生和甘薯化肥推荐施肥的产量可持续指数 (SYI) 分别为0.729 ± 0.019和0.501 ± 0.028，化肥配施猪粪花生的SYI为0.689 ± 0.013，显著高于推荐施肥和化肥配施稻草处理，与配施商品有机肥处理差异不显著；化肥配施稻草甘薯的SYI为0.514 ± 0.029，显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理，与化肥配施猪粪处理的差异不显著。一元灰色线性模型显示，推荐施肥处理的花生和甘薯趋势产量均值分别为3780和19408 kg/hm2，均显著高于其他化肥处理。化肥配施猪粪的花生趋势产量均值为3492 kg/hm2，在95%置信区间，显著高于推荐施肥和其余两个有机无机肥配施处理；化肥配施稻草处理甘薯的趋势产量均值为17567 kg/hm2，显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理，与化肥配施猪粪处理没有显著差异。产量可持续性指数较变异系数可更加有效地区分不同处理之间的产量波动差异，与产量的绝对高低没有关系。  【结论】  化肥推荐施肥有利于提高赤红壤旱地轮作体系中花生和甘薯的产量；猪粪或商品有机肥替代1/3的化肥氮均可提高花生产量的稳定性和增产潜力，而稻草或猪粪替代1/3的化肥氮对甘薯产量及其稳定性最为有利。     

免耕或深松结合秸秆覆盖提升土壤碳氮水含量和马铃薯产量的协同效应

【目的】研究不同耕作方式结合秸秆覆盖措施对土壤有机碳、全氮、水含量及马铃薯产量的影响,以探明耕作结合秸秆覆盖措施的增产机理,为宁南旱作节水农业发展提供技术和理论参考。【方法】于2014—2016年开展田间定位试验,设置6个处理：免耕+秸秆覆盖(NS)、免耕+不覆盖(NN)、深松+秸秆覆盖(SS)、深松+不覆盖(SN)、传统耕作+秸秆覆盖(CS)、传统耕作+不覆盖(CN)。在2016年马铃薯收获期取样测定了0—40cm土层土壤有机碳与全氮含量,播种、现蕾、块茎形成和块茎膨大期测定了0—200 cm土层土壤蓄水量,苗期、现蕾、块茎形成、块茎膨大以及收获期测定了地上部生物量,成熟期调查了产量。【结果】同一耕作措施下,覆盖秸秆较不覆盖能显著提高0—40 cm土层土壤碳、氮含量,提高马铃薯播种期、现蕾期、块茎形成期和块茎膨大期0—200 cm土层土壤蓄水量。以CN处理为对照,0—20 cm土层土壤碳、氮含量的提高幅度以SS处理最高,增幅分别为29.9%和24.7%,20—40 cm土层则以NS处理最高,增幅分别为52.4%和27.4%(P<0.05);播种期土壤蓄水量2014年(干旱年)以...     

覆膜和密度对宁南旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响

以庄薯3号为供试材料,采用大田试验,研究覆膜对不同栽培密度条件下土壤储水量、马铃薯产量构成、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:地膜覆盖可明显提高0—40,40—100 cm土壤储水量,提高了马铃薯块茎产量（25.2%）和水分利用效率（28.0%）;不论覆膜与否,适宜的马铃薯密度可提高马铃薯产量和水分利用效率,趋势为6.0万株/hm² > 7.5万株/hm² > 4.5万株/hm²,但地膜覆盖优于裸地。因此,在宁南旱地马铃薯覆膜栽培条件下密度为6.0万株/hm²时,能有效减少土壤水分消耗,同时实现马铃薯高产。     

利于小麦—玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的耕作方式研究

【目的】干旱缺水是陕西渭北旱塬粮食生产的主要矛盾。该区长期采用单一土壤耕作方法,造成土壤质地紧实,蓄水纳墒和提供营养的能力变差,直接影响粮食作物产量的提高。本文通过多年不同轮耕方式定位试验研究,旨在探讨免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式对旱地冬小麦春玉米轮作田土壤理化性状和作物产量的影响。【方法】以平衡施肥（每公顷基施N 150 kg、P2O5 120 kg和K2O 90 kg）为主处理,免耕、深松和翻耕3种耕作方式组成免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种土壤轮耕模式为副处理,以连年免耕、连年深松和连年翻耕为对照,进行为期连续 4 年（2007~2011年）的土壤轮耕结合平衡施肥定位试验,详细探讨了不同土壤处理模式对土壤的理化性状和作物产量的影响。【结果】在四年试验中,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕模式下的040 cm土壤容重较连年免耕分别降低4.50%、6.45%和3.57%,深松/翻耕较连年深松无差异,而较连年翻耕降低1.78%。深松/翻耕较对照组040 cm土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾分别增加0.27%~15.60%、3.14%~8.61%、3.76%~24.32%、15.62%~25.17%、10.90%~14.43%、8.61%~15.53%,翻耕/免耕较连年翻耕仅有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量提高。各处理的040 cm土壤0.25 mm水稳性团聚体含量依次为连免免/深连深深/翻翻/免连翻,连免显著高于（P0.05）其他处理1.1~2.5倍。冬小麦和春玉米籽粒产量有3年表现为深松/翻耕＞免耕/深松＞翻耕/免耕,2009年在免耕/深松轮耕模式下春玉米产量显著高于深松/翻耕模式。其余免耕/深松较连年免耕增产12.05%（P0.05）,深松/翻耕较连年免耕增产18.15%（P0.05）、较连年深松增产4.55%（P0.05）,较连年翻耕增产11.22%（P0.05）,比免耕/深松和翻耕/免耕分别增产5.44%（P0.05）和14.57%（P0.05）;而翻耕/免耕则在各方面的效应下降,增产效果降低,较连年翻耕减产2.92%（P0.05）。总之,以免耕/深松和深松/翻耕轮耕模式可创造良好的土壤耕层结构,增加水稳性团聚体,降低耕层及耕层以下土壤容重,提高土壤养分,促进作物生长发育。其中以深松/翻耕轮耕模式的效果较为明显,增产效果更突出。【结论】在渭北旱塬干旱少雨的生态环境下,深松/翻耕土壤耕作模式可以显著改善土壤的理化性状,提高土壤水性团聚体,降低土壤容重,释放土壤养分,从而提高作物产量,是陕西省渭北旱塬及类似地区冬小麦、春玉米一年一熟制作物轮作模式最佳的土壤轮耕模式,其次是免耕/深松轮耕模式。     

施用高量堆肥污泥提高小麦–玉米轮作模式下酸性水稻土pH和碳组分活性

  【目的】  污泥堆肥农用是污泥资源化的主要途径,明确不同用量堆肥污泥对旱作条件下酸性水稻土有机、无机碳组分及pH的影响,可为堆肥污泥的农用提供科学依据。  【方法】  以酸性水稻土为供试土壤,连续进行了2年小麦–玉米轮作盆栽试验。参照GB4284—2018农用污泥施用标准,设置0 (CK)、3.75、7.50、37.50和75.00 t/hm2共5个污泥施用量处理,每年10月份种植冬小麦前称取相应量污泥,与盆栽土壤均匀混合后装盆,连续种植冬小麦和夏玉米两季作物。分别在小麦、玉米收获后采集耕层土壤,分析水稻土中有机、无机碳组分和pH,以及上述参数之间存在的相关关系。  【结果】  供试污泥堆肥用量处理下,土壤pH随污泥施用量的增加而升高,污泥用量35.70 t/hm2处理的4个生长季土壤pH较CK分别显著升高了0.21、0.51、0.40和0.70个单位 (P < 0.05)。污泥堆肥农用提高了酸性水稻土中有机碳 (SOC)、易氧化有机碳 (ROC)、可溶性有机碳 (DOC) 和腐殖质碳 (HSC) 含量,同时也提高了碳酸钙 (CC) 和活性碳酸钙 (ACC) 含量,且增加幅度随污泥施用量的增加而上升。污泥用量为75.00 t/hm2时,土壤各有机碳组分和无机碳组分均显著高于CK (P < 0.05);污泥施用量 ≥ 7.50 t/hm2时,土壤ROC、DOC含量均显著高于CK (P < 0.05);污泥用量 ≥ 3.75 t/hm2时,土壤碳酸钙含量均显著高于CK (P < 0.05)。碳库管理指数在污泥施用量 ≥ 7.50 t/hm2时显著增加 (P < 0.05)。碳酸钙含量和pH在酸性水稻土上呈显著正相关关系 (P < 0.05);有机碳和无机碳含量之间也呈显著正相关关系 (P < 0.05)。  【结论】  施用37.50～75.00 t/hm2生活堆肥污泥可在短期甚至当季显著增加旱作酸性水稻土中有机和无机碳总量和活性有机碳含量,提高土壤pH,是改善旱作酸性水稻土质量的有效手段。综合之前对堆肥污泥农用重金属积累、微生物多样性及养分淋失风险的研究,长期施用堆肥污泥对土壤环境的影响尚需进一步研究。     

我国马铃薯产量和化肥利用率区域特征研究

【目的】本研究汇总马铃薯(Solanum tuberosum L.)田间试验数据,分析中国马铃薯产区施用氮、磷和钾肥的马铃薯产量(可获得产量、产量反应和相对产量)及肥料利用率特征,以期为优化马铃薯养分管理奠定理论基础。【方法】本试验数据来源于:1)国际植物营养研究所(International Plant Nutrition Institute, IPNI)1992—2012年间在我国马铃薯主产区开展的117个田间试验;2)采用字段或字段组合(马铃薯,马铃薯+产量,马铃薯+利用率,等)在中国知网数据库(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)检索的2000—2016年间407篇马铃薯田间试验中文文献。将我国马铃薯种植区分为东北(NE)、西北(NW)、华北(NC)、长江中下游(MLYR)、东南(SE)和西南(SW)产区。试验处理包括氮磷钾肥优化处理(OPT)、不施氮(OPT-N)处理、不施磷(OPT-P)处理和不施钾(OPT-K)处理,研究我国马铃薯不同种植区优化施肥下马铃薯可获得产量,氮、磷和钾肥产量反应,相对产量,农学效率,偏生产力和养分回收率特征。【结果】我国马铃薯施用氮、磷和钾产量反应平均分别为8.6、5.9和6.6 t/hm^2,氮素是马铃薯产量的首要限制因子,东北地区产量及施氮产量反应平均值显著高于其他地区(P <0.05)。马铃薯施氮、磷、钾相对产量平均值分别为71.0%、79.4%、77.2%,其中,华北地区施氮相对产量平均值最高,东南地区施磷相对产量平均值最高,西北地区施钾相对产量平均值最高。马铃薯氮、磷和钾肥用量平均分别为N 164.2 kg/hm^2、P_2O_5 100.3 kg/hm^2和K_2O 188.0 kg/hm2,东南地区氮和钾肥用量平均值显著高于其他地区(P <0.05),东北地区施氮量和施钾量较低,东北、西南和西北施磷量高于其他地区,长江中下游施磷量最低。马铃薯氮、磷和钾素农学效率平均值分别为52.2 kg/kg N、58.5 kg/kg P_2O_5和42.3 kg/kgK_2O,东北地区氮和钾素农学效率平均值显著高于其他地区(P <0.05)。马铃薯氮、磷和钾素偏生产力平均值分别为205.7 kg/kg N、339.0 kg/kg P_2O_5和209.2 kg/kg K_2O,东北地区氮和钾素偏生产力平均值分别显著(P <0.05)高于其他地区。马铃薯氮、磷和钾素养分回收率平均值分别为36.4%、18.5%和27.6%,东南地区磷素回收率平均值显著高于其它地区(P <0.05)。【结论】我国马铃薯不同产区产量、施肥量和肥料利用率差异较大,氮素是马铃薯产量的第一限制因子,华北地区氮素、东南地区磷素和西北地区钾素土壤基础养分供应能力相对较高,不同地区马铃薯需要因地制宜,制定有针对性的马铃薯优化施肥方案。     

生物炭对夏玉米农田土壤有效养分垂直分布及作物利用的影响

生物炭具有改良耕层土壤理化性质和保水保肥的功效。针对华北地区农田养分利用效率低的问题,采用田间试验方法,研究了生物炭不同施用量对夏玉米生长关键期0~100 cm土壤有效态氮、磷、钾垂直分布特征及其对作物养分吸收利用的影响。试验设B0F(0 t/hm²生物炭+化肥)、B5F(5 t/hm²生物炭+化肥)、B10F(10 t/hm²生物炭+化肥)和B20F(20 t/hm²生物炭+化肥)4个处理。结果表明:在施用化肥一致的情况下,随着生物炭施用量增加,土壤有效态氮、磷、钾含量总体表现为B5F>B10F>B20F>B0F,且在抽雄期高于成熟期。在垂直分布上,各处理有效态养分含量在0~20 cm最高,随土层加深而逐渐降低,40~60 cm土层出现累积峰。夏玉米成熟期0~100 cm土壤硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾的累积量于B5F处理达到最高,分别为51.9、52.2、121.2和1184.3 kg/hm²。夏玉米抽雄期和成熟期地上部生物量和氮磷累积量均在B5F处理达到最大值,与B0F相比,分别显著提高24.5%、58.2%、42.5%和13.5%、44.3%、40.8%,产量在B5F达到最大值9940.6 kg/hm²。不同水平生物炭与无机肥配施均可提升土壤有效养分供应的能力,但仅在适量(本研究条件下为5 t/hm²)施用生物炭的条件下才能有效促进夏玉米对土壤养分的吸收和高效利用,进而显著提高夏玉米产量。     

减氮条件下砂壤质潮土区小麦–玉米轮作体系氨挥发特征及排放系数

  【目的】  氮肥施用量影响农田氨挥发量和氮肥利用效率。研究减量施氮后土壤的氨挥发特征及排放系数,为科学评估化肥减施对环境的影响提供依据。  【方法】  选取华北砂壤质潮土农田,进行小麦–玉米轮作周年土壤氨挥发监测研究。试验包括不施氮磷钾化肥 (CK)、常规施氮肥 (N)、优化施肥 (OPT)、减量优化 (LOPT) 和优化加有机肥 (mOPT) 5个施肥处理。小麦季常规、优化和减量优化处理施氮量分别为315、225和135 kg/hm2,玉米季分别为330、240和150 kg/hm2。试验采用密闭海绵法,在小麦、玉米基肥和追肥后,定期取样测定不同处理的氨挥发量,并计算氨排放系数。  【结果】  不同施氮量下,供试农田玉米季土壤氨挥发总量在12.8～20.4 kg/hm2,占总施氮量的5.9%～8.5%;小麦季氨挥发总量在6.8～12.0 kg/hm2,占总施氮量的3.3%～5.0%,玉米季氨总挥发量明显高于小麦季。4个施氮处理相比,N和LOPT处理的氨排放系数较高,小麦季分别为3.8%和5.0%,玉米季分别为6.2%和8.5%,而OPT和mOPT处理的氨排放系数相对较低,小麦季分别为3.6%和3.3%,玉米季均为5.9%。除此之外,OPT和mOPT处理小麦和玉米产量显著高于N和LOPT处理(P<0.05),说明过量或过少施氮不利于砂壤质潮土作物产量的提高,适当添加有机肥不仅增产还可以降低氨挥发量。对不同施氮量进行拟合,发现潮土小麦和玉米季常规施氮量处理的氨挥发量在施肥后均呈极显著指数增加趋势 (P<0.01)。  【结论】  华北砂壤质潮土区小麦–玉米轮作体系中,玉米追肥期的氨挥发量高于基肥期,小麦基肥期的氨挥发量高于追肥期,玉米季的总氨挥发量高于小麦季。优化氮肥施用不论是否配合有机肥,均可显著降低小麦季和玉米季的氨挥发量和氨排放系数,提高两季作物的产量,而过量减施氮肥虽然减少了氨挥发量,但大大增加了氨排放系数。