稻油轮作制下控释氮肥的施用效应

【目的】 研究稻油轮作方式,控释氮肥施用对作物产量、氮素吸收利用及经济效益的影响以及前茬施用控释氮肥对后茬作物的后效特点,明确稻油轮作制下控释氮肥施用最佳轮作周期,为稻油轮作体系控释氮肥的合理施用提供理论依据。 【方法】 2014—2015年在安徽省水旱轮作区开展稻油轮作方式控释氮肥田间试验。试验设前茬作物不施氮肥 (N0),前茬作物分次施用普通氮肥 (PU) 和一次基施控释氮肥 (CRU) 3个处理。后茬作物进行裂区试验,后两个处理设施氮和不施氮两个副区,施氮处理仍按前茬氮肥处理施用。分析了稻–油轮作方式和油–稻轮作方式控释氮肥施用对作物产量、氮素吸收、氮肥利用效率和经济效益的影响及前茬作物控释氮肥的施用后效。 【结果】 控释氮肥较普通氮肥周年产量、吸氮量、氮肥利用率、贡献率、农学效率、偏生产力和纯收入,在稻–油轮作方式后茬施氮条件下分别提高8.0%、31.0%、17.2个百分点、5.8个百分点、2.7 kg/kg、2.6 kg/kg、12.8%,后茬不施氮条件下分别提高5.9%、23.5%、19.1个百分点、4.9个百分点、3.3 kg/kg、3.3 kg/kg、10.9%;在油–稻轮作方式后茬施氮条件下分别提高15.6%、34.9%、21.8个百分点、11.5个百分点、4.4 kg/kg、4.5 kg/kg、17.1%,后茬不施氮条件下分别提高6.8%、22.2%、25.9个百分点、6.0个百分点、4.2 kg/kg、3.8 kg/kg、11.1%。前茬水稻季和油菜季施用控释氮肥当季氮肥利用率、残留利用率和累积利用率分别为36.1%、11.6%、47.7%和29.3%、14.1%、43.4%,均显著高于普通氮肥。控释氮肥前茬水稻季施用氮肥当季利用率和累积利用率高于油菜季施用。 【结论】 稻油轮作下,一次性施用控释氮肥较分次施用普通氮肥均可显著提高作物产量、吸氮量、氮肥利用效率和纯收入。控释氮肥于前茬水稻季施用效果优于油菜季施用,建议控释氮肥于稻–油轮作方式下施用。      

氮肥形态耦合促进马铃薯生长

为明确氮素形态耦合及土壤氮转化过程调控措施对作物氮肥利用率的影响,在田间试验条件下研究了不同铵态氮肥用量(纯氮 225.0、168.8和112.5 kg/hm² )± 硝化抑制剂、不同硝态氮肥用量(纯氮 225.0、168.8和112.5 kg/hm²)对马铃薯生长的影响。研究结果显示,与施用硝态氮肥相比,铵态氮肥的施用显著提高了马铃薯的产量和氮素吸收量;随铵态氮肥用量的提高,马铃薯产量具有增加的趋势,而不同硝态氮肥用量处理对马铃薯薯块产量无显著影响;铵态氮肥配施双氰胺(DCD)可以有效提高土壤铵态氮含量,增加马铃薯薯块产量(特别是大中薯产量)。马铃薯产量与土壤铵态氮含量呈显著正相关关系,与硝态氮含量没有明显关系。研究结果说明氮素形态耦合能够促进作物生长、提高作物氮肥利用率,对氮肥减量增效具有重要的指导意义。     

不同施肥处理对连续三季作物氮肥利用率及其分配与去向的影响

采用室外盆栽试验系统研究了不同施肥处理对连续3个生长季作物生长状况、标记^15N利用率及其分配与去向的影响。结果表明,高量氮肥的施用能显著提高作物的生长和产量,而化肥配施玉米秸秆在第1生长季表现为抑制,第2、第3生长季则相反。作物体内来自标记氮肥的含量和比例随生长季的增加显著下降,高量氮肥和玉米秸秆的施用能显著提高其含量和比例（P〈0.05）。标记氮肥在土壤中的残留率随作物生长季的增加而降低,而标记氮肥的累积作物利用率和总损失率随着生长季的增加而增加,经过连续3季作物的吸收利用,标记氮肥在土壤中的残留率、累积作物利用率和总损失率分别平均为15．82％、61．11％和23．07％。标记氮肥的作物利用率和损失率主要发生在第1生长季内,高量氮肥的施用降低了标记肥料氮在土壤中的残留率,增加了氮素损失率;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆能明显增加标记肥料氮在土壤和作物中的回收率,降低氮素损失率,提高比例为21．74％,从而说明在施肥当季,通过施入高C/N比有机物料玉米秸秆合理调节土壤中C源和N素营养的施用比例,可以达到增加氮肥在土壤中的残留率,提高氮肥利用率的目的。     

西南黄壤性水稻土长期不同施肥模式下作物产量及氮肥利用率演变特征

为了解西南黄壤性水稻土长期施肥效应,通过连续19年长期定位试验,分析了西南黄壤性水稻土单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、1/2有机肥和1/2化肥配施(0.5MNPK)、全量有机肥和全量化肥配施(MNPK)4种施肥模式对作物产量、氮肥利用率的影响及变化特征。结果表明:长期施用化肥或有机肥可显著增加作物产量,NPK、M、0.5MNPK、MNPK比CK分别显著增产56.2%、57.8%、65.0%、74.0%;各施肥处理氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥内部利用率(IE_N)、氮肥回收利用率(RE_N)、氮肥累积利用率(ARE_N)分别为10.9~20.7kg·kg~(-1)、44.7~53.8 kg·kg~(-1)、13.6%~19.6%、12.0%~16.9%,均以0.5MNPK最高,MNPK最低,高量氮肥施用导致氮肥利用率较低;长期单施化肥处理氮肥利用率随时间保持持平或呈下降趋势,施用有机肥的各处理氮肥利用率随时间呈显著上升趋势,尤其是氮肥累积利用率呈极显著上升趋势。长期施用有机肥尤其是有机无机配施作物产量稳定且氮肥利用率稳步提高。因此,常年高量施氮的黄壤性水稻土可适量减少氮肥用量,相应的进行有机无机肥料的合理配施是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。     

氮肥有效率的概念及意义——兼论对传统氮肥利用率的理解误区

自氮肥发明和施用以来,人们一直想通过氮肥利用率来度量氮肥施用效果。传统氮肥利用率是指当季作物吸收肥料氮占施用肥料氮的百分率,而没有反映氮肥对土壤氮消耗的补偿效应。由于概念和算法本身缺陷,加之对结果解析和理解不够,在文献和日常交流中产生了许多误区。为此,国内外研究者尝试了许多改进算法,虽涉及到氮肥在后茬作物上的残效,但并未触及到残留肥料氮对土壤氮消耗补偿效应这一核心问题。本文根据土壤-作物体系氮素主要流动通量,及肥料氮-土壤氮-作物吸氮"三氮"之间关系,提出了氮肥有效率的概念和算法,其核心是将残留肥料氮作为补偿土壤氮消耗的有效部分。文章分析了国内15N示踪试验资料,认为我国现有农田管理水平的氮肥有效率在50%~60%,损失率在40%~50%之间,损失率很高。采取改进氮肥和农艺管理措施,我国未来将氮肥有效率提高至70%~90%,是完全有可能的。氮肥有效率拓展了氮肥效应理念,在解析氮肥对作物增产、维持土壤氮肥力的真实效果,对环境的实质影响方面具有重要意义。     

气候-土壤-作物之间氮形态契合在氮肥管理中的关键作用

采用合理的作物养分管理措施对粮食安全保障、土壤与农业可持续发展和生态环境保护至关重要。正确的养分管理策略应是针对某一特定气候-土壤-作物条件选择特定的肥料品种、用量、施用时间和施用位置。然而,当前的氮肥管理措施大多未考虑作物氮形态喜好特性、土壤氮素转化特点以及气候条件等因素的影响,以致在实际生产中效果欠佳。本文提出最大化满足作物氮形态喜好,氮肥形态、土壤氮素转化特点以及气候条件高度契合才能显著提高氮肥利用率,同时降低施氮量、减少活性氮向环境的扩散;气候-土壤-作物之间氮形态契合程度也是引进新的作物或者实施新的施肥措施的重要依据。本文为因地制宜地制定农业减氮增效措施指出了另一个方向。     

主要农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用研究

氮肥在我国农业生产中发挥了重要作用 ,但氮肥的不合理施用也带来了一些负面影响 ,氮肥施用不合理、利用率低 ,不仅导致氮素的大量损失、造成了浪费 ,而且还对生态环境产生不良影响 ,使农田氮素成为重要的污染源之一 ,同时过量施用氮肥还严重影响了农产品品质。针对氮肥施用存在的问题 ,国内外已经开展了大量的基础研究。国家自然科学基金委员会多年来也资助了与农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用研究相关的一些课题 ,为进一步系统开展本领域的综合研究奠定了基础。 2 0 0 2年 ,国家基金委针对氮肥施用中存在的科学问题设立了题为主要农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用的重大项目 ,以期在国内外研究基础上 ,围绕农田生态系统氮素行为与氮肥高效利用 ,对我国主要农田生态系统中氮素的行为、作物高效利用氮肥的生理和遗传机制及调控作物高效利用氮肥的理论与方法等前沿科学问题开展跨学科的系统研究 ,为改变我国氮肥利用率低的局面提供理论依据。     

我国典型农田长期施肥的氮肥真实利用率及其演变特征

【目的】传统氮肥利用率是指当季作物吸收肥料氮占施用的肥料氮的比例,没有反映肥料氮在土壤中的残留及其利用情况。利用长期定位试验能反映土壤氮库变化的优势,分析不同施肥条件下作物的传统氮肥利用率(氮肥表观利用率)和真实利用率,揭示我国典型区域氮肥的真实利用和损失状况。【方法】本研究选用了两种旱地土壤(北京褐潮土和郑州轻壤质潮土)和两种水旱轮作土壤(重庆紫色土和武汉黄棕壤)上的长期定位试验(15~31年)在4种施肥处理,即不施肥(CK)、单施化肥氮(N)、化肥氮磷钾配施(NPK)和化肥氮磷钾与有机肥配施(NPKM)处理取样分析比较作物吸氮量、土壤全氮演变、年均氮肥表观利用率与真实利用率,并计算了不同施肥条件下的氮肥表观损失率与真实损失率。【结果】3个施肥处理,褐潮土、轻壤质潮土、紫色土和黄棕壤上的平均氮肥真实利用率为47.6%、56.6%、57.0%和56.3%,显著高于氮肥表观利用率(33.6%、42.1%、37.8%和25.8%)。这是因为NPK和NPKM处理的肥料氮在土壤氮库中的每年速率积累为N 6.26~37.3 mg/kg的。氮肥真实利用率在褐潮土和轻壤质潮土上比表观利用率高10.9%~17.5%在紫色土和黄棕壤上高18.6%~32.9%,说明传统氮肥利用率更为低估水田轮作下作物的真实利用率。NPK和NPKM处理,褐潮土和轻壤质潮土的氮肥表观利用率以每年1.76~2.49个百分点的速率显著上升,氮肥真实利用率以每年1.50~2.29个百分点的速率显著上升,说明华北旱地上化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加氮肥的利用率,减少氮肥的损失。黄棕壤上的氮肥真实利用率在显著增加而表观利用率没有显著增加,是由于NPK和NPKM处理的黄棕壤全氮含量以每年N17.5~37.3 mg/kg的速率在显著增加说明化肥均衡施用和化肥与有机肥配施可增加黄壤的氮库库容。【结论】目前我国农田氮肥利用率普遍被低估约20%尤其是在土壤全氮含量变化较大的水旱轮作农田。     

太湖地区高产稻田氮肥施用与作物吸收利用的研究

本讨论长期高量偏施氮素化肥的高产稻田氮肥施用与作物产量、作物对养分吸收利用之间的关系。研究结果表明：化学氮肥施用量（养分量，下同）３００ｋｇ／ｈａ·ｙｒ．，作物增产显，每公斤氮增产１３．５ｋｇ粮食，氮素利用率达４０．３％，省肥、经济、合理；施用量达４５０ｋｇ／ｈａ·ｙｒ．，作物产量增长甚微；施用量达６００ｋｇ／ｈａ·ｙｒ．，每公斤氮只增产７．２９ｋｇ粮食，氮肥利用率降至１７．２％，水稻茎秆中含     

氮肥利用率的问题与改进

传统差减法计算氮肥利用率变异较大,影响了氮肥利用率的应用,科学的氮肥利用率计算方法对氮肥的合理施用十分重要。本文概述了氮肥利用率50多年的研究过程,并划分为3个创新研究阶段,提出差减法计算氮肥利用率各个创新研究阶段的主要创新点。采用常规计算方法和定位试验研究资料计算了氮肥利用率,阐明常规计算方法计算的氮肥利用率结果存在的问题;归纳了氮肥利用率变异较大的主要原因:1)采用土壤氮素养分系统没有达到平衡或接近平衡的试验结果;2)常规计算方法仅考虑氮肥用量和作物吸收氮量,没有考虑土壤残留氮(或消耗土壤氮)。建立了2个氮肥利用率计算的新方法:1)土壤氮素养分系统平衡状态计算公式:氮肥利用率=(施肥作物吸收氮-报酬递减系数×对照作物吸收氮)/施肥氮;2)土壤氮素养分未达到平衡状态计算公式:氮肥利用率=(施肥作物吸收氮-报酬递减系数×对照作物吸收氮)/(施肥氮+施肥处理土壤氮素消耗量-对照处理土壤氮素消耗量)。