氮肥及其与秸秆配施在不同肥力土壤的固持及供应

【目的】在有机物料和无机氮肥的配施条件下,研究氮素在土壤中的固持与释放过程,以期达到土壤供氮与作物需氮相一致的目的。【方法】以长期定位试验不同施肥处理土壤（不施肥,NF;施用氮磷钾化肥,NPK;厩肥与化肥配施,MNPK）为研究对象,采用盆栽试验研究化学氮肥及其与秸秆配施在不同肥力土壤中的固持与供应。【结果】与未施氮肥（对照）相比,单施尿素对NF处理土壤小麦籽粒产量无显著影响,而显著提高了NPK和MNPK处理土壤小麦籽粒产量;MNPK处理土壤氮肥利用率（67%）显著高于NPK（56%）和NF（19%）处理土壤。与施用氮肥处理相比,秸秆与尿素配施显著降低了小麦产量和氮素利用率,但MNPK处理土壤小麦产量及氮肥利用率（11%）仍显著高于NPK处理（7%）;秸秆与尿素配施降低了当季小麦对施入氮素的吸收利用,小麦收获时不同施肥处理土壤有79%-88%施入的氮素未被吸收利用。【结论】有机肥与化肥长期配施在协调土壤氮素供应,提高作物产量及氮肥利用率方面具有突出作用。     

东北三省农田化肥氮地下淋溶污染等级评估

本研究以我国东北三省（黑龙江、吉林、辽宁）为研究对象,统计了东北36个市级行政单元的化肥施用情况,分析了东北三省近10年的化肥施用趋势,并利用地理信息系统揭示了化肥施用空间特征。在此基础上,利用氮地下淋溶流失系数估算了农田化肥氮地下淋溶流失量,量化了东北三省各行政单元的氮地下淋溶流失强度。结果表明,近10年我国东北化肥施用量呈上升趋势,吉林省化肥施用强度最高,其次是辽宁省和黑龙江省;氮地下淋溶流失强度的平均值为0.314 4 kg·hm^-2·a^-1,氮地下淋溶高流失强度区主要集中在吉林省的长春市、四平市等地区,原因在于吉林省化肥施用量较高,同时玉米产量高,而玉米相对于其他作物,其氮肥施用量和氮素地下淋溶流失系数均处于较高水平。本研究相关方法可用于区域尺度上的农田氮地下淋溶估算,同时研究结果为我国农田面源污染防控和氮素管理提供了数据支持。     

轮作体系下麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量和氮素吸收的影响

为了研究麦/油-稻轮作体系麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量、氮素吸收和氮肥偏生产力的影响,于2017—2018年开展麦-稻轮作和油-稻轮作的田间试验,在麦/油季设置常规施氮(小麦,N 150 kg·hm^-2;油菜,N 180 kg·hm^-2)、减量施氮(小麦,N 120 kg·hm^-2;油菜,N 150 kg·hm^-2)2个处理,在水稻季N 150 kg·hm^-2用量基础上设置3个运筹M1~M3,基肥、分蘖肥、穗肥的用量比分别为2∶2∶6、3∶3∶4和4∶4∶2。结果表明:在麦-稻轮作体系下,小麦季减量施氮小麦产量、地上部生物量和地上部氮素吸收量分别显著(P<0.05)降低15.36%、14.21%和17.14%,小麦氮肥偏生产力显著(P<0.05)增加5.79%。小麦季常规施肥处理下,M3运筹的水稻产量最高,而减量施氮处理下,M2运筹的水稻产量、地上部氮素吸收量和氮肥偏生产力最高。在油-稻轮作体系下,油菜季减量施氮显著(P<0.05)降低了油菜的产量和地上部氮素吸收量,降幅分别为14.28%和16.76%。无论油菜季减氮与否,M3运筹的水稻产量、地上部生物量和氮肥偏生产力均最高。     

耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响

【目的】明确旱地小麦增产提质和环境友好协同的耕作与氮肥组合模式。【方法】2016—2017年（欠水年）和2017—2018年（丰水年）,在豫西典型旱地小麦种植区设置夏闲季深松（ST,麦收后2周左右并隔年进行）和翻耕（PT,传统的7月底8月初等雨连年进行）2种耕作方式为主处理和小麦播种前施氮0（N0）、120 kg·hm^-2（N120）、180 kg·hm^-2（N180）和240 kg·hm^-2（N240）4个氮肥用量为副处理的二因素裂区田间定位试验,研究其对旱地小麦产量、籽粒蛋白质含量及其产量、植株氮素吸收利用和收获期0—200 cm土层硝态氮残留的影响。【结果】降水年型、耕作方式和氮肥用量及后二者互作对旱地小麦拔节后氮素积累量、籽粒产量、蛋白质产量、氮效率和土壤硝态氮残留量均有显著影响。深松与翻耕相比,显著提高了拔节后植株氮素积累量、花前氮素转运量及N240下的氮收获指数,不同氮肥处理的平均氮肥吸收效率、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力分别显著提高8.6%—15.3%、23.9%—86.5%、8.1%—26.1%和9.1%—20.3%,最终在不降低籽粒蛋白质含量的同时,使产量在欠水年和丰水年分别提高11.9%和12.4%,蛋白质产量提高12.4%和13.5%,收获期0—200 cm土层硝态氮残留量降低11.9%和25.4%。相同耕作方式下,随着氮肥用量的增加,植株氮素积累量、花前氮素转运量、花后氮素对籽粒的贡献率、籽粒蛋白质含量和收获期土壤硝态氮残留量显著增加,花前氮素对籽粒的贡献率、氮素籽粒生产效率、氮肥吸收效率和氮肥偏生产力逐渐降低,氮肥农学效率、氮肥利用率、籽粒产量和蛋白质产量的变化因降水年型和耕作方式而异。从互作效应看,两年中STN240处理的植株氮素积累量最高,其产量和蛋白质产量（除欠水年与ST180处理外）、蛋白质含量（除丰水年与PTN240处理外）均显著高于其他处理,氮肥利用率及其丰水年的氮肥农学效率不低于或显著高于翻耕下的所有施氮处理,收获期的土壤硝态氮残留量较PT240处理降低16.4%。从整体效应看,翻耕配施氮肥180 kg·hm^-2可获得最高的籽粒产量以及较优的蛋白质产量、氮肥农学效率和氮肥利用率;深松配施氮肥240 kg·hm^-2可通过深松提高氮效率并降低土壤硝态氮残留,通过增加氮肥用量提高蛋白质含量,最终使产量和蛋白质产量较其他处理分别提高2.6%—45.0%和7.3%—81.4%。【结论】深松有利于提高旱地小麦产量、蛋白质产量和氮效率,降低土壤硝态氮残留,但其适宜的氮肥用量高于翻耕。翻耕配施氮肥180 kg·hm^-2是兼顾高产高效,深松配施氮肥240 kg·hm^-2是兼顾高产优质高效和低硝态氮残留的耕作与氮肥组合。     

化肥有机肥配合对水稻产量和氮素利用的影响

通过对不同施肥下水稻产量和氮肥利用率连续4年的定位观测研究,结果表明:在红壤丘陵区稻田上,土壤氮素来源以施肥带入为主,占土壤氮素总收入95%以上,氮素带出以作物吸收和氨挥发损失为主要途径;水稻对氮素吸收利用与氮素形态关系密切,早稻对无机氮吸收利用好于有机氮,晚稻对有机氮利用优于无机氮;对水稻4年产量统计分析,单施有机肥(M)处理与化肥(NPK)处理具有同等的产量效果,但有机肥料处理提高土壤有机质含量,提升了土壤生产力;单施有机肥(M)处理氮肥利用率达37.8%,化肥有机肥配施(NPKM)处理氮肥利用率为35.1%,而单施化肥(NPK)处理氮肥利用率仅为25.7%.     

氮肥运筹对秸秆全量还田双季稻氮产量及氮素吸收利用的影响

以南方双季稻系统为研究对象,研究稻草全量还田条件下不同氮肥运筹策略对早稻及晚稻产量和氮素吸收利用的影响。结果表明:稻草全量还田条件下,与当地习惯施氮量相比,氮肥减施(早稻约18%,晚稻约15%)并不显著影响早稻及晚稻的产量;与当地农民习惯施氮量相比,氮肥减施处理可提高晚稻的氮素积累。在施氮量相同的情况下,氮肥适当后移有利于早稻及晚稻对氮素的吸收。早稻及晚稻减氮施肥处理的氮肥利用率均高于习惯施肥处理,氮肥后移有利于早稻及晚稻氮肥利用率的提高。稻草全量还田条件下,适当减氮并加大追肥比例既能稳定双季稻产量,又能促进稻株氮素吸收,提高氮肥利用率。使用秸秆促腐菌剂可进一步提高水稻对氮素的吸收利用。     

减氮配施炭基肥对棉田土壤养分、氮素利用率及产量的影响

针对新疆覆膜滴灌棉田生产中土壤有机质含量低和氮肥利用率不高问题,研究氮肥减量下炭基肥对棉田土壤养分、棉花产量和氮素利用效率的影响。试验于2018年在新疆石河子121团炮台土壤改良试验站进行,设置不施氮肥（T1）、减氮施肥（T2）、施炭基肥（T3）、常规施肥（T4）4个处理。结果表明：施肥处理显著提高土壤全氮、碱解氮、有效磷含量,T3处理土壤全氮、有机质、碱解氮、有效磷含量最高。不同施肥处理对棉花产量和产量构成有显著影响,同等施氮量下,T3较T2处理产量提高5.2%;从棉花单株结铃数和单铃质量可以看出,T3＞T4＞T2>T1,与产量变化趋势相同。通过氮素投入量、氮素吸收量、产量以及干物质累积量分析棉花氮素利用率和氮肥产量贡献率发现,T3处理棉田氮吸收量最高,氮素利用率为55.1%,氮肥产量贡献率为31.9%,其次为T4和T2处理。综上,在新疆覆膜滴灌棉田采用炭基肥方式(T3)进行氮肥减施15%可保持棉田产量稳定提高氮素利用效率的目标,该研究结果可为新疆棉花化肥减施增效提供数据支撑。     

秋闲期秸秆覆盖与减氮优化根系分布提高冬小麦产量及水氮利用效率

【目的】冬春干旱频发和氮的过度施用限制了西南丘陵旱地雨养农业区小麦的产量与可持续发展,探讨秋闲期秸秆覆盖与氮肥减施对旱地小麦根系分布、产量及水氮吸收利用的影响,为优化四川旱地小麦耕作制度和绿色高质高效生产提供依据。【方法】试验于2016–2018年在四川省仁寿县四川农业大学试验基地进行,采用裂区设计,在夏玉米收获后,以秋闲期秸秆粉碎覆盖（SM）和不覆盖（NM）为主区,以不施氮（N₀：0）、减氮（RN：120 kg N·hm^-2）和常规施氮（CN：180 kg N·hm^-2）为裂区,研究分析土壤含水量、根长、根系分布、小麦产量、耗水量（ET）、水分利用效率（WUE）和氮素利用情况。【结果】与不覆盖相比,秋闲期秸秆覆盖显著提高播种至孕穗期0—10 cm和10—20 cm土层含水量及播种时与拔节期0―100cm土层土壤贮水量,秸秆覆盖的保墒效应可持续至孕穗开花阶段;覆盖显著促进小麦拔节期和开花期耕层根系生长,尤其是0—10 cm土层根系直径增加、根长密度显著提高;覆盖下小麦总耗水量、WUE、氮素吸收量、播种至拔节期氮素积累速率、拔节至开花期氮素积累速率、氮素籽粒生产效率（NUEg）、氮肥农学效率（AEN）和氮肥偏生产力（NPFP）两年均值较不覆盖分别提高11.4%、71.8%、73.1%、119.0%、100.0%、3.6%、264.7%和78.2%;覆盖下氮肥回收效率（REN）较不覆盖增加44.4个百分点。覆盖后冬小麦有效穗数、穗粒数和产量两年均值较不覆盖分别提高31.8%、44.4%和92.9%。秸秆覆盖效应大于施氮量效应。与常规施氮量相比,减氮处理未显著降低0—10 cm土层根长密度、耗水量、水分利用效率与籽粒产量;覆盖结合减氮显著提高群体氮素籽粒生产效率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮肥回收效率。【结论】秋闲期秸秆覆盖提高播种至拔节期土壤水分含量和储量,促进拔节期小麦根系在表层土壤中的生长,进而促进氮素吸收利用、提高冬小麦产量与水肥利用效率;秋闲期覆盖结合120 kg·hm^-2施氮量是适宜四川旱地冬小麦的减氮增效高产栽培技术模式。     

不同施氮量对设施甜瓜生长发育、养分吸收利用的影响

【目的】 研究不同施氮量对设施甜瓜生长发育和养分吸收利用的影响,为设施甜瓜生产确定氮肥最佳施用量、提高化肥利用率和化肥减施增效提供参考。【方法】 以新疆吐鲁番地方品种西开心甜瓜为试材,在设施条件下以不施氮肥和常规施肥为对照,分析不同施氮量处理对甜瓜生长发育及氮素吸收利用的影响。【结果】 以施入一定磷钾肥为基础,植株主蔓和茎粗生长在生育期内表现为为“慢-快-慢”3个阶段的“S”型生长曲线,主蔓长度与施氮量成正比,随着施氮量的增加,植株茎粗、果实纵径、横径及氮素吸收量均表现为先增加后减小的趋势,优化施肥与常规施肥相比,氮素吸收率提高32.79%,氮肥利用率提高11.63%。氮素过量施用会导致氮肥对产量贡献率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮肥生理利用率和氮产投比都降低。【结论】 在保证甜瓜产量和品质的基础上,以优化施肥为基础,配方施肥,增施有机肥,根据甜瓜生长结果需肥规律,氮磷钾肥科学合理配施,实现氮肥的高效利用,提高氮肥利用率,减施化肥和农药,降低生产成本。     

东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征

【目的】玉米的总产量在我国三大主粮作物中最高,位居世界第二位。东北三省玉米种植面积占全国的39%,而资源投入相对较低。本研究旨在明确东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征。【方法】基于生命周期评价（life cycle assessment）方法,采用适用于东北三省玉米生产的活性氮损失模型,定量化评价东北三省2007—2016年玉米生产系统的资源投入（肥料、农药和柴油等）及其相关的活性氮损失和温室气体排放等环境风险。【结果】东北三省玉米生产资源投入在时空尺度上均存在较大差异。吉林省玉米生产的平均总施肥量为400 kg·hm^-2,单产为7 065 kg·hm^-2,平均单位面积温室气体（GHG）排放量为2 965 kg CO₂ eq·hm^-2,均为三省最高,而碳、氮足迹较低,平均单位面积活性氮（Nr）损失量为中间水平且年际间变化不大。辽宁省的平均氮肥投入量为198 kg·hm^-2,Nr损失量为20.8 kg N·hm^-2,碳、氮足迹为493 kg CO₂ eq·Mg^-1和3.53 kg N·Mg^-1,均为最高。单产为5 966 kg·hm^-2,处于中等水平,GHG排放量年际间变化不大。黑龙江省平均施氮量为149 kg·hm^-2,单产水平为5 318 kg·hm^-2,Nr损失量和GHG排放量等均为三省最低,碳、氮足迹均处于中等水平。时间尺度上,2008—2015年东北三省玉米种植面积逐年增大,累积增加了5.73 Mhm²。2015年东北三省玉米产量最高,达91.2 Mt（百万吨）;2007—2016年玉米平均总产量占全国的32%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占13.9%、11.7%和6.7%;10年平均种植面积占全国的30%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占14.7%、9.3%和6.4%。东北三省玉米10年平均单产为6 116 kg·hm^-2,平均单产最高年份为2013年,为6 824 kg·hm^-2。2007—2016年10年间东北三省玉米生产的肥料投入整体呈上升趋势,氮肥稳中有降,磷钾肥逐年升高,2014—2016年3年肥料增长趋势大幅减缓,逐渐趋于稳定,10年间氮、磷、钾肥平均用量分别为177、101和70.2 kg·hm^-2。2007—2016年,东北玉米生产农药投入量呈现稳步上升趋势;柴油投入量前4年较为稳定,后逐渐上升。东北玉米生产10年间的平均农药用量为10.2 kg·hm^-2,平均柴油用量为94.6 L·hm^-2。10年间玉米生产（2007—2016）平均单位面积Nr损失量和GHG排放量分别为19.0 kg N·hm^-2和2 770 kg CO₂ eq·hm^-2。Nr损失量10年间较为稳定。2007—2008和2009—2011年玉米生产的平均GHG排放量呈下降趋势,2012—2016年呈稳定上升趋势,2016年达到最高的3 045 kg CO₂ eq·hm^-2。氮肥田间施用产生的氨挥发是玉米生产中活性氮损失的主要途径,硝酸盐淋洗损失次之,而氧化亚氮排放占比最低。温室气体的主要排放环节为肥料生产运输与田间施用。10年间,东北玉米生产的平均氮足迹和碳足迹分别为3.16 kg N·Mg^-1和459 kg CO₂ eq·Mg^-1。【结论】东北三省玉米生产的资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,吉林省的平均肥料投入量比黑龙江省高124 kg·hm^-2,GHG排放量高524 kg CO₂ eq·hm^-2;在时间尺度上,10年间东北三省玉米生产的氮肥投入量为170—182 kg·hm^-2,Nr损失量变化范围为18.4—19.4 kg N·hm^-2,为我国玉米主产区中较低的氮肥投入与损失量。玉米生产碳、氮足迹的高低主要取决于资源投入（尤其是氮肥投入）与单产水平之间的平衡。东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征分析有助于明确现阶段限制因素与主控因子,为优化养分管理实现粮食安全和碳减排的双赢提供理论支撑。     

东北地区农牧系统氮、磷养分流动特征

【目的】东北地区是中国重要的商品粮基地及畜牧产品生产地,农牧产品大量生产影响养分流动的趋势,而不同地区的养分流动又存在一定差异,明确不同地区农牧系统养分流动特征,揭示其存在的问题,并针对不同的流动特征提出合理的优化策略,为区域农牧系统氮、磷养分的管理提供理论依据。【方法】通过整理1984-2014年统计资料数据和查阅相关文献参数,利用NUFER模型（nutrient flows in food chain, environment and resources use）,以东北地区3个省份的农牧系统为研究对象,估算各省域农牧系统中氮、磷养分的流量、损失量,并对各省域氮、磷养分的循环利用情况、损失途径及利用率作出综合评价,探究东北地区氮、磷养分在农牧生产系统中变化趋势及特征。【结果】1984年吉林、辽宁、黑龙江地区农牧系统氮素总输入量分别为669、746、716 Gg;磷素总输入量分别为121、222、169 Gg,至2014年氮素输入量增长至1 899、1 572、2 256 Gg;磷素输入量达到471、393、769 Gg,氮、磷养分的投入量表现为黑龙江＞吉林＞辽宁。氮素养分损失率吉林地区最高,磷素养分损失率辽宁地区最高。氮、磷养分循环再利用方面,吉林地区的循环利用率最高,辽宁地区最低。近30年,吉林、辽宁、黑龙江地区农田生产系统氮素养分利用率分别下降10%、11%、32%;磷素养分利用率分别下降16%、2%、23%。畜禽生产系统中,氮素养分的利用率分别增加3%、11%、10%,磷素养分利用率分别增加0.8%、1.9%、3.2%。农牧结合生产系统氮素养分利用率分别由1984年的26%、36%、52%降至2014年的13%、21%、22%,整体表现为黑龙江＞辽宁＞吉林;磷素养分利用率由1984年的25%、25%、31%降至2014年的9%、14%、10%,表现为辽宁＞黑龙江＞吉林。【结论】1984-2014年,东北地区农牧系统氮、磷养分投入大幅增加,不同省域间表现出明显差异。黑龙江地区的氮、磷养分可利用总量均最高,而氮、磷养分的循环再利用率则表现为吉林地区最高。东北地区农牧结合系统中,黑龙江地区氮素利用率高于其他地区,辽宁地区的磷素利用率高于吉林和黑龙江地区。吉林和辽宁地区的氮、磷养分损失率分别高于其他地区。因此,需要针对不同地区的养分流动特征提出农牧管理方面合理化建议,为东北地区的农牧业可持续发展提供依据。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅰ.科技进步增产理论、模型及其应用

粮食增产趋势及增产原因是国家制定宏观农业政策和措施的依据。科技进步增产理论是指:气候是波动的,科技是持续进步的,它是粮食多年持续增产的主要驱动力;科技进步增产预测模型是多年平均单产移动的回归方程。全国和东北三省粮食增产潜力案例分析结果表明:科技进步单产加速时间最早的是辽宁省,最晚的是黑龙江省;与全国相比,吉林省和辽宁省科技进步贡献率高于全国平均水平,黑龙江省低于全国平均水平,吉林省最高。本文初步得出以下结论:科技进步增产理论科学、模型实用、预测结果准确。     

长期施钾对东北春玉米产量和土壤钾素状况的影响

 【目的】为探明长期施钾对大田玉米产量和耕层土壤钾素状况的影响。【方法】本文通过在东北三省的代表性土壤上连续13年的定位施钾试验进行研究。【结果】东北3个定位试验点在施用氮磷肥基础上长期施钾对玉米产量的影响差异较大，辽宁13年间（1993～2005）施钾效应不稳定，吉林自第3年（1995年）开始施钾显著增产，黑龙江自定位开始施钾显著增产；辽、吉、黑3点长期施钾条件下作物产量13年平均分别增加9.9%～10.3%、12.6%～13.6%和17.5%～21.7%。辽宁、吉林两点施K2O 112.5 kg•ha-1时土壤-作物系统内钾素处于较明显的亏缺状况，而施K2O 225.0 kg•ha-1时3个定位点钾素均有较多的盈余。长期施钾均能显著增加土壤速效钾含量，且土壤速效钾含量随施钾量的增加而增加，而长期施钾对3个定位点缓效钾含量的影响有所不同。【结论】基于产量、效益和土壤钾素状况，3点的适宜钾（K2O）用量为112.5 kg•ha-1左右。     

东北三省典型春玉米土壤剖面氮库变化及平衡特征

【目的】研究了东北三省典型春玉米种植区在0-90 cm土壤剖面土壤氮素的变化及平衡特征,试图了解东北三省典型春玉米种植区传统农民习惯施肥措施下土壤氮素的固持潜力。【方法】于2012年春玉米全生育期定点跟踪了黑龙江、吉林和辽宁省各17户,总计51户农民习惯处理,测定了0-30、30-60、60-90 cm土层中全氮（TN）、矿质氮（NO₃-N、NH₄-N）、颗粒有机氮（PON）、微生物生物量氮（SMBN）和可溶性有机氮（DON）以及春玉米产量,并计算了春玉米播种前和收获后的氮素平衡。【结果】黑龙江、吉林、辽宁典型春玉米种植区0-90 cm整个土壤剖面TN储量分别为357.9、286.9、218.1 kg·hm^-2,且各省土壤TN储量平均值均达显著性水平（P＜0.05）。黑龙江、吉林、辽宁0-30 cm表层土壤TN含量平均值分别为1.4、1.0、0.7 g·kg^-1,且各省TN含量均达显著性水平（P＜0.05）;在30-60 cm、60-90 cm土层TN含量平均值分别为0.9、0.6、0.4 g·kg^-1和0.6、0.4、0.3 g·kg^-1,黑龙江各土层土壤剖面TN含量平均值显著高于辽宁（P＜0.05）。0-30 cm土层中,随着纬度的降低,黑龙江、吉林、辽宁三省PON、PON/TN、SMBN/TN呈增加趋势,而SMBN含量则呈降低趋势,PON、PON/TN和SMBN含量平均值三省间均达显著水平（P＜0.05）,黑龙江与辽宁SMBN/TN平均值达显著水平（P＜0.05）;在30-60 cm土层,黑龙江、吉林和辽宁PON/TN随着纬度的降低而升高,且三省间PON/TN平均值达显著水平（P＜0.05）,黑龙江PON显著低于吉林、辽宁两省（P＜0.05）,黑龙江DON显著高于吉林和辽宁,吉林DON/TN平均值显著低于辽宁（P＜0.05）;在60-90 cm土层,吉林SMBN、SMBN/TN的平均值显著高于黑龙江、辽宁（P＜0.05）,黑龙江DON/TN平均值显著低于吉林、辽宁（P＜0.05）。各省土壤全氮及各活性氮库随着土层深度的增加总体呈下降趋势。0-30 cm土层,辽宁NO3-N含量平均值显著低于黑龙江、吉林（P＜0.05）;在30-60 cm、60-90 cm土层吉林NO₃-N含量平均值显著高于黑龙江、辽宁（P＜0.05）。吉林施肥量最高,因此吉林氮素平衡显著高于黑龙江、辽宁（P＜0.05）,且吉林表现为氮素盈余,黑龙江和辽宁基本上处于氮素平衡状态。2012年黑龙江、吉林、辽宁玉米产量平均值分别为11.9、11.3和10.8 t·hm^-2,黑龙江玉米产量显著高于吉林、辽宁（P＜0.05）。【结论】东北三省间土壤活性氮库消长规律与土壤全氮并不完全一致,东北三省产量维持在11 t·hm^-2左右,吉林省典型春玉米种植区氮素危害环境的风险较大。     

近50年东北地区气候生长期的变化

利用东北地区70个气象观测站点1960~2010年逐日的地面观测资料,对东北地区近50年的农业气候生长期的变化趋势和空间分布进行了分析。结果表明：近50年,辽宁、吉林、黑龙江三省平均年气候生长期随着纬度的增加依次减少,分别为221.80、197.75、182.19 d;辽宁、吉林、黑龙江三省的气候生长期都出现了增长的趋...     

基于农户施肥和土壤肥力的黑龙江水稻减肥潜力分析

【目的】 黑龙江稻田面积320多万公顷,为全国稻田面积最大的省份,10多年来水稻产量一直徘徊在7 000 kg·hm ^-2,也是我国稻田化肥用量（纯N 约150 kg·hm ^-2）最低的省份。在化肥零增长的背景条件下,黑龙江是否存在节肥潜力有待研究。 【方法】 调查水稻主产区农户施肥情况。2005年调查区域为五常、方正、木兰、宁安、庆安、铁力、尚志、阿城;2008年调查区域为密山、虎林、庆安、五常、宁安、方正、萝北、桦川、富锦和尚志;2015年调查区域为五常、方正、宁安、虎林和庆安。每个地点随机选择一个乡,每个乡随机选择2或者3个村,每村调查10户,共638户。2009—2010年,采集了黑龙江水稻主产区8万多个土壤样品,测定0—20 cm土层速效磷、速效钾养分含量。采用理论适宜施氮量法估算黑龙江稻田氮肥用量;依据作物养分需求量和稻田土壤养分状况,采用磷钾衡量监控方法,估算稻田磷、钾肥适宜施用量,在此基础上分析黑龙江省水稻减肥潜力。【结果】 2005、2008和2015年黑龙江水稻平均产量分别为6 427、7 593和7 142 kg·hm ^-2 ,3年平均产量为7 104 kg·hm ^-2。农户间产量差异较大,高低相差近5 000 kg·hm ^-2。稻田N、P₂O₅和K₂O用量平均分别为141.0、56.6和51.6 kg·hm ^-2,N、P₂O₅和K₂O用量高低相差均超过300 kg·hm ^-2,农户间施肥变异较大,盲目施肥问题突出。稻田土壤速效磷和速效钾的含量分别约为26和138 mg·kg ^-1。速效磷的变异超过了40%,不同区域间土壤肥力差异较大。70%以上的样品速效磷、速效钾含量处于较高水平。要达到7 500 kg·hm ^-2的产量水平,对应的理论适宜N用量为105 kg·hm ^-2,只有20%的农户实现了高产氮素高效,有70%的农户具有节肥潜力,可以节氮超过26%。通过节肥,每千克氮素生产的粮食可由50 kg提高到70 kg。按照目前的产量和土壤养分状况,稻田P₂O₅和K₂O适宜用量分别为41.6和35.9 kg·hm ^-2,可以减量约30%。调研农户中,具有节磷和节钾潜力的农户分别约占总体的71%和72%,处于低产低效的农户均占总体的30%,节肥潜力最大。 【结论】 黑龙江作为全国施肥量最低的省份,有约70%的农户处于高产不高效或者低产低效水平,过量施肥问题突出,节肥潜力20%以上。     

1949-2016年我国粮食主产区旱灾变化趋势分析

采用趋势线法、Mann-Kendall（M-K）趋势检验法及Mann-Kendall（M-K）突变检验法对1949-2016年我国粮食主产区旱灾变化趋势进行分析,以期为降低粮食主产区旱灾风险及灾害损失的措施制定提供理论依据。结果表明：1）除江苏省外,干旱发生率均高于60%,干旱受灾率和成灾率的变异系数均在50%以上。2）东北地区各省干旱受灾率和成灾率均呈现增加趋势且通过M-K趋势检验,增加趋势显著;长江流域的湖北和四川省干旱受灾率呈增加趋势,江西和湖南省干旱受灾率呈减少趋势,但均未通过M-K趋势检验,变化趋势不显著;上述长江流域四省干旱成灾率均呈增加趋势,但只有湖北和四川省通过M-K趋势检验,增加趋势显著;黄淮海地区除江苏省干旱受灾率呈微弱线性增加趋势外,其他各省干旱受灾率均呈减少趋势,但只有安徽省通过M-K趋势检验,表现出显著的减少趋势;黄淮海五省成灾率均呈增加趋势,但只有河北和江苏省通过M-K趋势检验,增加趋势显著。3）M-K突变检验结果表明,安徽省旱灾受灾率变化突变点为2002年,之后呈减少趋势;东北三省及内蒙古自治区干旱受灾率变化突变点分别为1977、1970、1983和1977年,之后干旱受灾率呈增加趋势;各省区干旱成灾率突变点如下：东北地区的黑龙江、吉林和辽宁省及内蒙古自治区分别为1988、1977、1981和1984年,黄淮海地区的河北和江苏省分别为1961和1978年,长江中下游地区的湖北和四川省分别为1986和1975年,各省区干旱成灾率在突变点之后均呈增加趋势。综上,粮食主产区干旱灾害发生率普遍较高且年际变化大,东北地区旱灾影响范围、规模以及致灾程度均呈显著增加趋势;黄淮海地区的河北和江苏省以及长江中下游地区的湖北和四川省虽然干旱影响范围和规模没有表现出显著的变化趋势,但是旱灾的致灾程度却表现出显著的增加趋势;干旱受灾率显著期普遍发生在2000年后;干旱成灾率增加趋势显著期普遍发生在20世纪90年代末-2010年前后。     

基于GIS的吉林省水稻种植区施氮效果及减排潜力分析

【目的】研究不同水稻种植区施氮效果差异,旨在加强氮肥精准养分管理,提高作物产量和肥料效率,从而减少农田氮排放。【方法】通过对2005—2013年吉林省测土配方施肥田间试验中不施氮肥处理(N0P2K2)及3个氮梯度(0.5N_2P_2K_2)、(N_2P_2K_2)、(1.5N_2P_2K_2)处理进行分析,研究不同水稻种植区的产量、氮肥施用效果及氮肥农学利用率,探讨各区域施氮效果及减排潜力。【结果】吉林省各地区水稻产量差异显著,西部地区最高,东部地区最低。在不施氮肥条件下西部地区平均产量可达7.6 t·hm-2,其与中部地区和东部地区的平均产量差可达到2.1和2.2 t·hm-2。施用氮肥后,中部和东部地区最低增产率29.8%(最高59.5%)显著高于西部地区12.6%(最高29.4%)。中部和东部的氮肥利用效率分别为12.2—19.7和12.5—19.5 kg·kg-1,远高于西部地区的8.8—13.1 kg·kg-1。采用最大经济收益法MRTN方法建立氮肥用量与净收益间的函数关系,从而计算各地区最佳施氮量。西部地区、中部地区和东部地区的最佳施氮量分别为114.9、128.9和134.1 kg·hm-2,与推荐施肥相比可减少25.6、18.3和5.3kg·hm-2。在产量没有显著差异的条件下,各地区均可减少氮肥施用量,尤其是西部和中部地区。通过节氮成本和粮食收入核算发现,各地区均可增加经济效益,其中中部地区农民增收显著。在保证产量条件下,采用最佳施肥量,吉林省西部、中部和东部每年可减少氮投入量分别为4 378、7 064和604 t;减少氮排放98.2、158.6和13.6 t。【结论】吉林省西部地区应控制氮肥施用;中部地区为全省减排重点区域;东部地区目前施肥量适中,可以配合其他管理模式消减自然因素的限制,从而提高水稻产量。