不同氮肥类型和用量对小麦产量和加工品质的影响

  【目的】   分析不同用量有机肥氮和化肥氮对小麦籽粒产量和品质的影响,为提升小麦品质提供科学施肥依据。   【方法】   不同氮肥类型长期定位试验位于山东陵县,始于2006年。肥料分为有机肥氮和化肥氮两大类,用量均设定为0、60、120、180、240、300、360、420、500、600 kg/hm2。2018年取样测定小麦产量和籽粒品质指标,运用多元统计分析方法评价了长期施用不同量有机肥氮和化肥氮对济麦22产量和品质的影响。   【结果】   氮肥类型对小麦籽粒容重、出粉率两个磨粉品质指标无显著影响,氮肥用量对籽粒容重、出粉率影响显著,施氮量越高,容重越低,出粉率越高。氮肥类型和用量对营养品质和加工品质影响显著。施氮量低于300 kg/hm2时,有机肥氮处理小麦的蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、面团吸水率、面团形成时间均小于化肥氮处理;施氮量高于300 kg/hm2,有机肥氮和化肥氮处理的小麦品质指标差异较小。相关性分析表明,蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值与大多数品质指标存在显著的相关性。主成分分析表明,蛋白质含量因子对品质变异的贡献率为57%,显著大于其他主成分因子。品质指标综合分析表明,无论有机肥氮还是化肥氮,施氮量越大品质综合得分越高,相同施氮量下化肥氮处理小麦的品质综合得分大于有机肥氮处理,且施氮量越大差距越小。综合产量和籽粒品质的聚类分析表明,19个施肥处理可分为4类:第一类为不施氮和施有机肥氮60 kg/hm2 处理,为低产低质型;第二类为有机肥氮120 kg/hm2和化肥氮60 kg/hm2处理,为低产中质型;第三类为有机肥氮180、240 kg/hm2和化肥氮120 kg/hm2处理,为中产中质型;第四类为有机肥氮 ≥ 300 kg/hm2和化肥氮 ≥ 180 kg/hm2的处理,为高产高质型。   【结论】   氮肥类型对小麦籽粒产量和品质的影响与用量有关,有机肥氮低于300 kg/hm2或化肥氮低于180 kg/hm2,产量和品质均较差,且有机肥氮处理的小麦产量和籽粒品质低于化肥氮处理,有机肥氮用量 ≥ 300 kg/hm2或化肥氮用量 ≥ 180 kg/hm2时,可确保高产优质。     

有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性

【目的】有机无机肥配施可显著提高土壤微生物活性,改善土壤养分供应状况。深入理解不同氮肥用量配施有机肥下土壤的生物化学性状,为充分发挥肥料效益,实现冬小麦高产稳产提供科学施肥依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在黄土高原南部半湿润易旱区连续三年进行了田间定位试验。采用裂区试验,设置5个氮肥用量 (N 0、75、150、225、300 kg/hm2),配施或不施有机肥 (30 t/hm2)。在冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期,取0—20 cm土层样品,采用常规方法测定土壤养分和酶活性。在收获期,调查了冬小麦籽粒产量。【结果】1) 冬小麦产量以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理最高,且有机无机肥配施与单施化肥处理相比能够在减少19.1%的氮肥用量条件下,保证冬小麦产量稳产高产,此外在天气不理想的状况下,冬小麦的净收益也能保持在较高水平。2)在冬小麦的整个生育期,有机无机肥配施处理可显著提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、硝态氮含量以及土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,与单施化肥处理相比分别增加18.2%、27.4%、149.3%、31.4%、27.6%、4.0%、4.7%、1.5%,但对过氧化氢酶活性无明显促进作用,且除了脲酶以施氮量N 300 kg/hm2配施有机肥的活性最高,其余指标均以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理效果最佳。3) 施氮量、有机肥、冬小麦生育期显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,施氮量和有机肥的交互效应显著影响碱性磷酸酶活性,施氮量和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,有机肥和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,施氮量、有机肥和冬小麦生育期三者的交互效应显著影响土壤蔗糖酶活性。4) 相关分析表明,土壤碱性磷酸酶与有机质间、脲酶与速效钾之间均未达显著相关水平,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶与有机质、全氮、有效磷、速效钾均呈显著或极显著正相关。【结论】土壤养分、酶活性和冬小麦产量之间密切相关,在施用有机肥30 t/hm2的基础上配施氮肥N 150 kg/hm2,有利于增强黄土高原南部半湿润易旱区冬小麦土壤生态系统的可持续性。     

长期不同施肥对黄潮土区冬小麦产量及土壤养分的影响

【目的】分析长期施肥方式下小麦产量的变化规律,以探明黄潮土区小麦产量稳定性对不同施肥方式的响应机制,为黄潮土区合理施肥的管理及其土壤生态系统的改善提供依据。【方法】以 35 年长期定位试验为研究平台,设 5 种施肥方式:不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、氮磷钾配施 (NPK)、单施有机肥 (M)、有机无机配施 (MNPK),测定小麦的平均产量及土壤养分状况。【结果】小麦产量和肥料贡献率以有机无机配施 (MNPK) 最高,平均产量为 6393 kg/hm2;其次为 NPK 处理,与当年不施肥处理相比,产量提高了 374.2%;单施有机肥增产幅度位居第三;单施氮肥处理增产效果最低。单施氮肥处理小麦产量变异系数 (CV) 偏高 (26.72%～38.72%)、可持续性产量指数 (SYI) 偏低 (0.32～0.51),产量稳定性最低,MNPK 处理的CV 最低 (4.86%～7.76%)、SYI 最高 (0.79～0.89),产量稳定性最高,而单施有机肥处理 (CV = 5.44%～15.87%,SYI = 0.60～0.87) 的产量稳定性和生产可持续性不及 NPK 处理 (CV = 5.72%～9.67%,SYI = 0.75～0.83)。施用有机肥显著提高土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,其中 MNPK 处理 35 年土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾平均含量分别较 CK 处理提高 1.20、1.18、16.13、0.95 倍,增加幅度最为显著。通过相关分析可得,小麦产量与土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量呈极显著正相关关系 (P < 0.01)。【结论】施肥处理均可有效提高黄潮土区小麦产量,以有机无机配施增产效果最佳,最有利于促进小麦产量稳定性、提高产量可持续性指数,提升土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量。因此,有机无机配施的施肥方式最为合理,有利于保持黄潮土养分均衡,促进农田生产力稳定。     

不同有机肥与化肥配施对氮素利用率和土壤肥力的影响

【目的】不同类型畜禽粪便有机肥在成分和性质上存在明显差异，本文研究了华北地区主要有机肥与化肥以不同比例配施后，对作物氮素吸收利用及土壤养分的影响，以期为本地区有机肥的科学利用提供理论依据和数据支撑。【方法】在华北平原冬小麦–夏玉米种植区进行田间试验。以推荐养分施用量 (每季作物N 225 kg/hm2) 为基础，设置了1个常规单施化肥处理 (CF)，12个鸡粪、猪粪和牛粪氮分别与化肥氮配比处理 (有机肥氮素占比25%、50%、75%、100%)，化肥及3种有机肥的加倍单施处理，同时设1个不施肥处理为对照，共18个处理。分析了作物的氮素吸收量、氮素利用效率，测定了0—20、20—40 cm土层土壤氮、磷、钾含量。【结果】常规施肥量下，单施鸡粪、猪粪、牛粪处理的氮素收获指数 (NHI) 均与化肥处理相当，平均为79.06%；单施牛粪处理的氮素生理利用率 (NPE) 为64.42 kg/kg，显著高于化肥处理；而单施鸡粪、猪粪处理的NPE与化肥处理相当，平均为55.14 kg/kg。与常规施肥量相比，加倍施用鸡粪、猪粪和化肥处理的显著降低NHI值和NPE值，而加倍牛粪处理的NHI与NPE值没有降低。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥配施的处理间NHI与NPE值均未表现出显著性差异，且与单施化肥的处理相当。常规施氮量下，单施猪粪、鸡粪处理的氮素偏生产力 (PFP) 和回收率 (NRE) 接近，均值为分别39.67 kg/kg和41.85%，达到了单施化肥处理的水平，而牛粪处理的氮素PFP以及NRE仅为29.08 kg/kg和15.6%，显著低于化肥、鸡粪和猪粪处理。与常规施氮量相比，加倍施用牛粪、鸡粪、猪粪和化肥处理的氮素的PFP值平均降低了49.1%，氮肥NRE值平均降低了23.2%。牛粪、鸡粪、猪粪与化肥各配施比例处理的氮素PFP和NRE值均达到了单施化肥的水平。与单施化肥相比，单施有机肥以及有机无机配施没有明显提高土壤全氮含量，但显著提高有效磷和速效钾含量，单施鸡粪、猪粪处理土壤表层有效磷含量分别是单施化肥处理的5.82和7.06倍。【结论】推荐施肥量下，鸡粪或猪粪单独施用或配施少量化肥氮，牛粪配施75%左右的化肥氮可实现与化肥相当的氮素利用效率，同时提升土壤肥力。在实际生产中应根据有机肥特性调节有机肥与化肥配施比例，实现有机肥的科学利用。     

稻草及氮调控对紫云英 (Astragalus sinicus L.) 生长和土壤性状的影响

  【目的】   研究不同用量稻草与氮肥配施对紫云英生长及土壤养分的影响,为优化紫云英高产栽培措施和解决秸秆资源化利用难题提供理论依据,进而实现紫云英–水稻轮作体系中的稻田氮肥减施和作物增产。   【方法】   设置稻草和氮肥双因素盆栽试验,3个稻草添加量 (RS) 分别为0 (RS0)、3000 kg/hm2 (RS1)、6000 kg/hm2 (RS2),4个施氮量 (N) 分别为0 (N0)、45 kg/hm2 (N45)、90 kg/hm2 (N90)、135 kg/hm2 (N135),共12个处理。测定紫云英鲜草产量及地上部氮、磷、钾累积量,分析土壤基础理化性状、微生物量碳、可溶性有机碳含量及6种与碳、氮、磷循环相关的土壤酶 (β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酶) 活性,探讨紫云英生长与土壤性状的关系。   【结果】   添加稻草和施用氮肥均显著提高紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量,与N0RS0处理相比,两者配施显著提高紫云英鲜草产量57.5%~323.8%;在N45、N90、N135水平下紫云英鲜草产量和地上部氮、磷、钾累积量均以RS2处理最高。紫云英地上部当季氮素回收率以N45RS1处理最高,与N90和N135施氮水平下各处理无显著差异。偏最小二乘法路径模型结果表明,相对稻草处理,氮肥处理对紫云英鲜草产量和养分累积量有更强的正效应。添加稻草和施用氮肥显著提高土壤酶活性,其中土壤亮氨酸氨基肽酶活性在4个施氮水平下均随稻草量的增加先上升后下降,另外5种土壤酶活性在N0、N45、N135水平下均以RS2处理最高,在N90水平下以RS1处理最高。聚合增强树分析表明,土壤速效钾含量和乙酰氨基葡萄糖苷酶活性对紫云英鲜草产量的贡献程度最大,贡献率分别为52.6%和30.0%。   【结论】   适量的稻草添加并配施氮肥可以显著提高紫云英鲜草产量、养分累积量和土壤酶活性,促进紫云英养分吸收,为紫云英高产创造条件。添加稻草可显著提高紫云英养分累积量和土壤速效养分含量,施氮对紫云英地上部氮磷钾养分累积量亦有显著影响。在本研究条件下,根据紫云英产量和养分吸收特征,并结合稻草资源化利用的目的,稻草6000 kg/hm2、氮肥45～90 kg/hm2为较适宜的施肥配比,具体施氮量可根据当地土壤肥力调整。     

长期单施不同量化肥和有机肥后盐化潮土pH和EC的变化

【目的】研究长期单施不同量有机肥和化肥对华北平原盐化潮土区土壤pH和EC的影响,以期为本地区科学实施有机肥替代化肥提供数据支撑和理论依据。【方法】本研究以始于2006年的长期定位试验为研究平台,在冬小麦–夏玉米一年两熟种植制度下,有机肥和化肥处理均设置10个氮水平,N 0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2,共计19个处理,监测了连续施用不同量化肥和有机肥10年共20季作物后潮土的EC和pH值。【结果】单施化肥N 60、120、180、240 kg/hm2的土壤EC分别为232、280、220和258 μS/cm,与不施肥处理CK的243 μS/cm差异不显著 (P > 0.05);化肥氮量为N 300、360、420、500和600 kg/hm2处理,土壤EC分别为320、403、513、516和570 μS/cm,显著高于CK和N 60～240 kg/hm2处理 (P < 0.05)。10年20季播种作物后,不施肥处理土壤pH基本在7.97上下波动,化肥处理N从60增加到600 kg/hm2,土壤pH分别为7.96、7.89、7.88、7.85、7.83、7.72、7.53、7.51和7.42,随着肥料用量的增加呈显著降低趋势 (P < 0.05)。肥料类型对黄淮海地区盐化潮土土壤EC和pH存在显著影响。化肥氮量为N 60、120、180、240 kg/hm2处理与有机肥氮量N 60、120、180、240处理土壤EC和pH类似,分别相差为9.90、–15.9、26.4、1.76 μS/cm和 –0.04、0、0.03、0.02,差异均未达显著水平,但随着肥料投入量的增加,差距越来越明显,且与施肥量呈显著线性相关 (P < 0.05)。化肥N 300、360、420、500、600 kg/hm2处理比同量有机肥氮处理的土壤EC值分别高42.1、90.5、195、110、188 μS/cm,土壤pH分别低0.08、0.09、0.18、0.18、0.14个单位,差异达显著水平 (P < 0.05)。【结论】在华北盐化潮土上,化肥和有机肥氮投入量不超过240 kg/hm2范围内,连续施用10年20季作物后,均未发现对土壤EC值和pH有不利影响,施化肥和有机肥的土壤EC值和pH差异不显著。然而,氮投入量超过300 kg/hm2后,等养分化肥土壤EC值显著高于有机肥,pH显著低于有机肥。因此,要提高盐化潮土的养分投入,应控制化肥用量,依靠有机肥投入,维持土壤pH和土壤EC的稳定。     

长期不同施肥措施下黑土作物产量与养分平衡特征

为了明确长期不同施肥措施下黑土作物产量及养分平衡特征,利用开始于1979年的哈尔滨黑土肥力长期定位试验,以小麦-大豆-玉米轮作(3a)为一个周期,选取对照(不施肥,记作CK)、常量氮磷钾化肥配施(小麦施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为75、150 kg/hm2,玉米施N、P2O5量分别为150、75 kg/hm2,K2O共施75 kg/hm2,记作NPK)、常量有机肥(施肥18 600 kg/hm2,记作M)、常量化肥有机肥配施(化肥施量同NPK,有机肥施量同M,记作MNPK)和二倍量氮磷化肥有机肥配施(小麦施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,大豆施N、P2O5量分别为150、300 kg/hm2,、玉米施N、P2O5量分别为300、150 kg/hm2,有机肥共37 200 kg/hm2,记作M2N2P2)5个处理,研究了不同作物的平均产量、产量年际变化和土壤养分表观平衡。结果表明:1)较CK,长期平衡施用化肥或化肥配施有机肥提高了作物产量,多年平均增产率分别在82.5%~91.6%(小麦)和35.6%~40.9%(玉米)之间。长期不同施肥措施增产效果表现为M2N2P2MNPKNPKM,有机无机肥配施与单施化肥处理间作物产量差异不显著。2)长期不施肥处理小麦和玉米产量随试验年限推移呈下降趋势,降幅分别为13.93和42.61 kg/(hm2·a),大豆则以7.409 kg/(hm2·a)的速率增加。施肥处理小麦、大豆和玉米产量随试验年限的增加呈总体上升的趋势。3)在该试验条件下,长期施用常量化肥处理(NPK)和常量化肥有机肥配施处理(MNPK)土壤氮亏缺量分别为29.7和17.5 kg/hm2,磷盈余量分别为33.4和61.2 kg/hm2。各处理土壤中钾素均表现为亏缺,亏缺量在30.4~73.0 kg/hm2之间。MNPK处理氮、钾供应状况有所改善,较NPK处理分别增加12.2和27.6 kg/hm2。4)作物产量与土壤有机质、碱解氮、有效磷、降雨量、生育期日平均气温呈显著正相关关系(P0.05)。5)在黑土小麦-大豆-玉米典型轮作制度下,基于土壤养分平衡特征提出"稳氮、减磷和增钾"的施肥策略。该研究为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据。     

过量施用氮磷和有机肥对大白菜产量和氮磷吸收的影响

采用田间肥料试验研究过量施用氮、磷和有机肥对大白菜产量和吸收氮、磷养分的影响.结果表明,与不施氮肥比较,N用量225 kg/hm2,大白菜增产102.4%;与不施磷肥比较,P2O5用量180 kg/hm2,大白菜增产21.5%;施用有机肥大白菜产量显著增加.N用量225、450、675 kg/hm2,P2O5用量180、360、540、720 kg/hm2各处理间,大白菜产量均无显著差异.过量施用氮、磷和有机肥,大白菜奢侈吸收氮、磷养分.依据土壤氮、磷收支平衡,N、P2O5、有机肥用量分别为225 kg/hm2、180 kg/hm2、150 t/hm2,基本上可满足大白菜对养分的需求,在此基础上过量施用氮、磷和有机肥均导致氮和磷养分的浪费.     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化,及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化,为旱地小麦合理施用氮肥,保持土壤肥力,提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验,2015—2017连续3年取样,研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量,小麦氮磷钾素吸收利用,籽粒氮、磷、钾含量,地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比,长期施氮小麦平均增产67.1%,生物量提高52.0%,收获指数提高9.5%;穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%,千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加,磷含量降低,钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg;有效磷含量随施氮量增加而降低,速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量,研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2,施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2,播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

长江流域冬小麦氮磷钾肥增产效应及其影响因素

  【目的】  分析长江流域施用氮、磷、钾肥对小麦产量的增产效应及主要影响因素的贡献率,旨在明确不同条件下施用氮、磷、钾肥对小麦产量的影响,为优化长江流域的小麦养分管理提供科技支撑。  【方法】  数据来源于国际植物营养研究所在我国长江流域开展的小麦田间试验,以及在中国知网通过检索到的有关施肥增产效应的文献,检索关键词为“冬小麦”、“冬小麦 + 产量”、“冬小麦产量 + 肥料利用率”,符合Meta分析标准的氮、磷和钾数据分别有724、624和658组。以不施某种养分处理为对照,以反应比作为该养分的增产效应值,采用Meta分析方法,定量分析施用氮、磷、钾肥对小麦产量变化的贡献,并分别分析施肥水平、基础地力水平、种植区域、土壤有机质、pH及土壤养分对产量效应的影响。  【结果】  与不施氮、磷或钾肥处理相比,长江流域冬小麦施用氮、磷和钾肥分别可显著增加小麦产量66.0%、17.9%和10.0%,以氮肥增产效应最高。基础地力对氮、磷、钾肥的增产效应均具有显著影响,氮、磷、钾肥均在低肥力土壤 (产量< 2.0 t/hm2) 上的增产率最高,分别为134.2%、30.0%和12.1%,氮、磷肥的增产效应与基础地力呈负相关关系。长江流域不同种植区域冬小麦氮、磷、钾肥的增产效应差异显著,以重庆市的氮效应最高,为136.1% [ln(R) = 0.859],以浙江省的磷效应最高,为39.1% [ln(R) = 0.330],贵州省的钾效应最高,为19.1% [ln(R) = 0.175]。氮、磷、钾肥均在酸性土壤的增产效果最好,增产效应随着土壤pH升高呈降低趋势,增产率分别为95.2%、29.4%和14.0%。土壤有机质含量对磷效应影响显著,对氮和钾效应影响不显著。当土壤全磷 > 1.0 g/kg、全钾 > 20.0 g/kg、碱解氮 < 80.0 mg/kg、速效磷 > 25.0 mg/kg及速效钾 < 90.0 mg/kg时,施氮增产效应最显著;在土壤全磷 < 0.7 g/kg和土壤速效磷 < 15.0 mg/kg时,施磷增产效应最显著;在土壤速效钾 < 90.0 mg/kg时,施钾增产效应最显著。  【结论】  长江流域冬小麦施用氮、磷、钾肥的增产率分别为66.0%、17.9%和10.0%,氮肥仍是影响长江流域冬小麦增产的最重要养分因子。基础地力决定着施肥效应,产量 < 2.0 t/hm2的土壤施肥的增产潜力最高。土壤肥力因素中,pH、有机质和矿质养分含量应作为肥料投入的依据。     

连续三年不同有机肥替代率对小麦产量及土壤养分的影响

  【目的】  探究不同有机肥替代化肥比例对土壤养分含量、植株养分吸收量、肥料利用率以及作物产量的影响，为实现作物高产稳产、土壤培肥提供科学施肥方案。  【方法】  2018—2020年，以新春38号小麦为供试作物，在新疆石河子大学农学院连续进行了3年定点大田试验，试验土壤为灰漠土。试验设置不施肥 (CK)，常规施化肥 (CF) 和以有机肥分别替代化肥氮磷投入量的6%、12%、18%、24%，共6个处理。有机肥全部基施，追施氮磷养分量不变，小麦收获后秸秆全部还田。于2020年，在6个小麦生育期取植株样，分析氮、磷含量和干物质积累量，在收获期测定产量和产量构成因素。同时取0—20 cm土壤样品，分析速效氮、磷和有机质含量。  【结果】  连续3年施用不同量有机肥后，土壤速效氮、磷、钾养分和有机质含量均随有机肥替代比例的增加而增加，有机肥替代率18%和24%处理的土壤速效养分和有机质含量在灌浆期和收获期显著高于对照和CF。小麦扬花期、灌浆期和收获期的干物质积累量和养分积累量均随有机肥替代率提高而增加，有机肥替代率18%和24%处理显著高于CF处理。氮磷肥料利用率、偏生产力和农学利用效率同样有所提高，有机肥替代率18%处理和24%处理高于其他处理。有机肥替代率6%、12%和24%处理的小麦穗数、千粒重、产量与CF相比差异不显著，而有机肥替代率18%显著高于CF。  【结论】  连续使用有机肥替代部分化肥可增加小麦生育后期土壤中速效养分含量，提高肥料利用率，最终实现稳产甚至显著增产。有机肥替代化肥的比例不能过低，本试验条件下，有机氮磷替代率为18%～24%时，可在实现作物高产稳产的同时，增加土壤速效养分含量、提高肥料利用率，但小麦产量受有机肥替代比例的影响较小。从肥料低投入高回报的角度，推荐有机肥替代18%的化肥氮磷养分较为可行。     

长期有机培肥黑土有机碳、全氮及玉米产量稳定性的变化特征

【目的】探讨东北黑土区长期有机培肥对土壤有机碳、全氮含量及产量稳定性的影响,为优化黑土培肥技术及玉米稳产高效提供指导。【方法】以38年长期定位试验为研究平台,选择6个施肥处理:不施肥 (CK),氮磷钾配施 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2,NPK),常量有机肥 (有机肥30 t/hm2,折纯N 150 kg/hm2、P₂O₅ 135 kg/hm2、K₂O 45 kg/hm2,M₂),常量有机肥配施氮磷钾肥 (M₂NPK),高量有机肥 (有机肥60 t/hm2,M₄),高量有机肥配施氮磷钾肥 (M₄NPK)。测定耕层土壤有机碳、全氮含量及玉米籽粒产量。【结果】玉米籽粒产量以M₄NPK处理最高,平均产量为9637 kg/hm2,其次是M₂NPK处理,平均产量为9422 kg/hm2,CK处理产量最低,平均产量为3551 kg/hm2,且显著低于其他各处理。前10年试验施用有机肥可显著提升土壤基础地力,降低玉米籽粒产量对化肥的依赖,M₂与M₄处理的籽粒产量与NPK处理均无显著差异。之后至2017年,单施有机肥处理玉米产量较NPK处理平均提高3.8%。拟合方程表明,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。在培肥30年后,肥料对籽粒产量贡献率开始下降。有机无机配施处理下,玉米产量变异系数较低,平均为19.3%,产量可持续性指数SYI为0.58,达到稳定水平。土壤有机碳含量随施肥年限在不同施肥处理间差异逐步变大,且在10年后出现显著差异,增施有机肥后,土壤有机碳显著增加,以M₄NPK和M₄处理最高;土壤全氮与土壤有机碳呈显著正相关 (r = 0.826**),土壤有机碳每升高1 g/kg,土壤全氮含量增加0.086 g/kg。施用有机肥,玉米籽粒产量与土壤有机碳、土壤全氮含量显著正相关,表明长期有机培肥对实现玉米高产稳产具有重要贡献。【结论】在供试黑土条件下,单施有机肥在一段时间内主要提高土壤有机碳含量,有机碳达到一定水平后才可以提高产量。有机肥配合氮磷钾化肥可以快速有效提高土壤有机碳和全氮含量,提高玉米产量。本试验条件下,有机无机配合施用的土壤有机碳年增加量为0.35～0.47 g/kg,全氮含量增加46.3%～84.2%,玉米产量稳定系数 (SYI = 0.58) 达到较高水平。土壤基础地力的提高可减少玉米产量对外源肥料的依赖,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。因此,有机肥配施化肥是黑土区保证玉米稳产高产、不断提升土壤肥力、保障黑土资源可持续利用的重要措施。     

基于最佳经济效益的冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥氮替代率的长期演变

【目的】 探索长期不同有机无机肥配施方式下,小麦、玉米周年产量、经济效益及有机肥料氮和化肥氮配比变化规律,为小麦–玉米轮作体系氮肥资源管理提供技术支撑。 【方法】 长期定位田间试验(2007—2017年)在山东德州进行,种植方式为冬小麦–夏玉米轮作,2007—2009年小麦品种为烟农19、玉米品种为浚单20,2010—2017年小麦品种为济麦22、玉米品种为郑丹958。试验设4 个有机肥(牛粪)氮用量(N 0、45、120、240 kg/hm2)和6个化肥氮用量(N 0、45、90、120、180、240 kg/hm2),完全区组设计,三次重复。化肥氮50%用作基肥,50%在小麦拔节或玉米大喇叭口期做追肥。有机肥或只在冬小麦基施,或分为两份,分别在冬小麦、夏玉米基施。磷、钾肥(P₂O₅ 300 kg/hm2、K₂O 300 kg/hm2)在小麦或玉米播种前一次性基施。小麦、玉米收获期测产,采集植株样品。根据每年小麦、玉米总产出效益计算最经济的有机肥氮与化肥氮配比,分析有机肥氮与化肥氮配比随时间的演变规律。 【结果】 1)关于10年小麦和玉米周年平均产量,单施化肥、单施有机肥处理均低于化肥有机肥配施处理。氮用量低于180 kg/hm2的单施化肥处理小麦和玉米周年产量都随着时间的推移逐年下降,氮用量高于180 kg/hm2 的处理产量基本保持稳定;有机肥料氮配合化肥氮,随着时间推移产量逐年升高。2)最大产值目标下,10年来有机肥氮的比例从60%左右下降到50%,有机肥氮和化肥氮的配比接近于1∶1;最佳经济效益目标下(边际产投比5∶1),当有机肥氮和化肥氮等价格时,最佳有机肥氮的比例从2007、2008的0%上升到2017年的50%左右;按实际肥料价格(有机肥氮是化肥氮的2倍)计算的最佳有机肥料氮比例,2007—2009年的最佳有机肥氮比例为0%,以后逐年上升,2017年提高到30%左右。 【结论】 长期定位试验结果表明,有机肥氮与化肥氮配施能获得比化肥氮或有机肥氮单施更高的产量和经济效益。按照有机氮的价格是化肥氮的2倍计算,有机无机肥配合施用时间越长,实现最佳经济效益目标的有机肥氮占的比例越高,在本试验条件下,有机无机配施10年后,有机肥氮的最高比例为34%。      

长期施肥褐土有效磷对磷盈亏的响应

【目的】研究长期施肥条件下土壤磷素供应能力、累积状况与土壤有效磷变化速率,阐明土壤磷素累积与土壤有效磷的响应关系,为黄土高原旱作农业区科学施用磷肥提供理论依据。【方法】以农业部寿阳旱作农业示范区褐土肥力与肥料长期定位试验为研究平台,选择试验中9个处理进行研究分析,分别为不施肥处理(CK)、4个单施无机肥水平处理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N-4P_4),3个有机无机肥配施水平处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3、N-4P-2M_2)单施有机肥处理(N_0P_0M-6)。以5年一个周期测定土壤0-20 cm有效磷含量,明确土壤有效磷的变化规律。计算玉米收获后植株生物量以及测定磷含量得出作物携出量与磷素年累积量,分析不同施肥处理下土壤磷素盈亏与土壤有效磷的变化特征。【结果】长期不施用磷肥情况下,土壤磷素一直处于亏缺状态,有效磷年均下降速率为0.02mg/(kg·a)。单施无机肥后,随着磷肥投入量的增加,土壤有效磷随之增加,N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N_4P_4处理年均增速分别为1.04、1.08、1.70和2.13 mg/(kg·a)。有机无机配施处理土壤有效磷普遍高于单施化学磷肥处理含量,N_2P_1M-1、N_3P_2M-3、N_4P_2M_2处理年均升高速率分别达1.70、3.73和4.72 mg/(kg·a)。单施高量有机肥N_0P_0M_6处理土壤中有效磷增速最高,年均升高5.63 mg/(kg·a)。长期不施肥导致土壤磷素亏欠,土壤中每亏缺P 100 kg/hm~2,土壤中有效磷含量平均降低0.5 mg/kg。施用无机肥条件下,土壤每累积P 100 kg/hm~2,土壤中有效磷含量可以平均提高4.3 mg/kg。有机无机配施有协同作用,其土壤P每累积100 kg/hm~2,土壤有效磷含量平均提高9.1 mg/kg。N_2P_1M_1处理为推荐施肥处理,即每年投入P_2O_5 65 kg/hm~2,后土壤有效磷增加最多,土壤每累积P100 kg/hm2,土壤中有效磷含量平均提高17.1 mg/kg。【结论】土壤有效磷随土壤磷素盈余而变化,同时与磷素投入量密切相关,当P_2O_5;每年投入量为37.5~65 kg/hm~2时基本可以满足作物生长需求磷肥当季利用率较高,磷素在土壤中累积量较少。当P_2O_5;每年投入量达到112 kg/hm~2,后会造成磷素在土壤中大量累积不仅作物产量对磷肥几乎没有响应还会对农田环境产生危害。     

长期不同施肥对红壤性水稻土磷素及水稻磷营养的影响

【目的】合理的土壤磷素管理对作物生产和环境保护具有重要意义。南方双季稻田土壤磷素特征及磷素吸收信息相对缺乏,本文利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤全磷、磷活化系数及水稻磷素吸收量的变化特征和全磷与磷盈亏的响应关系等,为指导磷肥合理施用提供重要科学依据。【方法】从1984年开始在江西省南昌市进行长期定位试验,设置8个处理,分别为不施肥对照(CK),PK、NP、NK、NPK、70%化肥氮+30%有机肥氮(70F+30M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50F+50M)、30%化肥氮+70%有机肥氮(30F+70M)。早稻施用纯N、P2O5和K2O量分别为150、60和150 kg/hm^2,晚稻分别为180、60和150 kg/hm^2。早、晚稻施用的氮、磷、钾化肥均分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,有机肥分别为紫云英(N、P2O5、K2O含量分别为0.30%、0.08%、0.23%)和腐熟猪粪(N、P2O5、K2O含量分别为0.45%、0.19%、0.60%)。除30F+70M处理,其余处理均为等氮磷钾设计。于1984-2012年每年早、晚稻收获期采集秸秆和稻谷计产,并于晚稻收获后,测定土壤全磷和有效磷含量。分析土壤全磷、磷活化系数(PAC)及早、晚稻磷素吸收量随种植年限的变化规律,研究土壤全磷含量与磷累积盈亏的响应关系。【结果】经29年连续试验,NK处理土壤全磷含量以每年4.6 mg/kg的速度下降,而含磷化肥处理土壤全磷含量升高速率为3.3~19.4 mg/(kg·a)。有机无机配施处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)升高速率平均为16.1 mg/(kg·a),是施NPK肥处理的4.89倍。施磷土壤全磷含量平均增至1.07 g/kg (2010-2012平均值),较初始值提高了1.18倍。不施磷肥处理土壤磷活化系数(PCA)由试验初始的4.24%下降至2.5%左右,施磷肥处理则均显著升高,其中有机无机配施处理平均升高至8.51%,平均年升高速率是施NPK处理的2.89倍。早、晚稻磷素吸收量,施磷肥(PK、NP和NPK)和化肥配施有机肥处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)均显著高于CK,提高幅度分别为29.9%~124%和28.6%~103%,均衡施肥(NPK、70F+30M、50F+50M和30F+70M)磷素吸收量显著高于不均衡施肥(PK和NP)处理,前者平均分别较后两者提高了38.7%和32.9%。早、晚稻产量与磷素吸收量呈极显著线性正相关关系,每吸收磷(P) 1 kg,早稻和晚稻产量分别可提高115和106 kg/hm^2。不施肥(CK)条件下,土壤全磷变化与累积磷盈亏间无显著相关关系,施NK肥处理土壤中每亏缺磷100 kg/hm^2,土壤全磷含量降低6.0 mg/kg,施化学磷肥的3个处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均提高9.3 mg/kg,而3个有机–无机配施处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均增加63.3 mg/kg,是无机磷肥的6.78倍。【结论】无论是单施化学磷肥,还是有机无机配施均有效提高土壤全磷含量及磷活化系数,且在等磷量投入条件下,有机无机配施较单施化肥的效果更优。建议减少中国南部红壤性稻田土壤的总磷输入量和提高有机肥施用比例,以改善粮食生产和保护环境。     

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。