长期施肥条件下旱作农田土壤水分剖面分布特征

利用黄土高原旱地长期定位施肥试验,通过比较不同施肥方式和施肥量对土壤剖面水分分布的影响,研究了施肥与土壤水分的关系,并对深层土壤水分消耗引起的水分生态效应进行了分析。试验期间,0300.cm土壤水分虽在雨季得到降水补充,但是播种期的土壤贮水量仍处于亏缺状态。结果表明,不同施肥方式和施肥量的试验处理中,100300.cm土层作物耗水剧烈,土壤水分含量均较低。与对照相比,单施磷肥对作物利用土壤水分没有显著影响;单施氮肥和氮磷配施均促进了作物对下层土壤水分的利用。在相同的施氮量下,施用磷肥加大了作物对深层土壤水分的利用,100300.cm土层的土壤含水率在磷肥用量达到45.kg/hm2后不再随施磷量的增加而降低;在同样的施磷条件下,作物对下层土壤水分的利用随施氮量的增加而增加,当施氮量增加到90.kg/hm2后,100300cm土层的土壤含水率达到一个稳定的值。在同样的氮磷用量情况下,施钾对土壤水分没有显著影响。     

黄土高原氮磷肥水平对旱作冬小麦产量与氮素利用的影响

为了探求氮磷肥合理和高效利用的科学依据,以黄土高原中南部的旱地农田生态系统长期定位试验为基础,选取了不同施氮和施磷水平,探讨了不同降水年份,氮磷肥用量对作物产量、氮素吸收和利用等相关指标的影响。结果表明,平水年份施氮水平在0～45?kg/hm2和干旱年份在0～90?kg/hm2范围内作物产量和收获指数均随施氮水平的增加迅速提高,超过这个范围后则差异较小;施磷水平在0～45?kg/hm2之间产量增幅较大,干旱年份施磷量反而降低了收获指数;吸氮量随氮磷用量变化与产量有相似趋势;不同降水年份施氮水平对氮素收获指数均无显著影响,而施磷水平在干旱年份对氮素收获指数没有显著影响,平水年份则随施磷水平增加而有所提高;平水年份氮素利用效率随施氮水平的增加呈降低趋势,而干旱年份施氮水平对冬小麦氮素利用效率没有显著影响,施磷则在不同降水年份均比不施磷肥的处理提高了冬小麦的氮素利用效率,但较高的施磷水平之间差别较小。冬小麦产量和吸氮量之间有显著相关关系,干旱年份更接近二次曲线,氮素利用效率随吸氮量增加呈直线下降趋势。旱作农田氮磷配施及采用适中的氮磷肥用量可以促进作物对氮素的吸收,同时得到较高的氮素利用效率,从而使冬小麦获得较高的产量和较强抵御干旱的能力。     

冬小麦不同生育阶段水分利用对保水剂与氮肥的响应

为探明保水剂和氮肥及其配施后对冬小麦不同生育阶段水分利用的作用机理,通过大田试验,以不施保水剂和氮肥为对照,研究了保水剂(60 kg.hm 2)与氮肥[0、225 kg(N).hm 2、450 kg(N).hm 2]单施及其配施后对冬小麦不同生育阶段的土壤水分、干物质积累及水分利用的作用特征。结果表明:保水剂和氮肥的施用均提高了土壤剖面各层次的含水量及冬小麦干物质积累量、产量和水分利用效率。各处理中以单施450kg(N).hm 2氮肥、单施保水剂及保水剂与450 kg(N).hm 2氮肥配施处理土壤含水量较高。不施保水剂时,随施氮量的增加,冬小麦地上部干物质积累量显著提高。施用保水剂时,氮肥用量过高,干物质积累有所降低。拔节—收获期,保水剂与225 kg(N).hm 2氮肥配施处理冬小麦干物质积累量均较高,且到生育后期效果更明显。在播种—拔节期和孕穗—灌浆期,随氮肥用量的增加水分利用效率提高,且保水剂与氮肥配施处理增加幅度更大。而灌浆—收获期,高氮[450 kg(N).hm 2]和保水剂与225 kg(N).hm 2氮肥配施处理的水分利用效率提高幅度最大,分别较对照增加53.8%和57.8%。而最终产量与水分生产效率以60 kg.hm 2保水剂与225 kg(N).hm 2氮肥配施处理最高。说明氮肥用量适宜时,施用保水剂冬小麦产量和水分利用效率的提高幅度更大。     

不同施肥处理下麦田水分利用过程及其效率特征

通过田间试验(2010—2011年),就不同施肥处理下麦田水分利用过程及其效率特征进行研究。结果表明:施磷量为90kg/hm2条件下,配施氮量在0～135kg/hm2时,农田耗水率(农田耗水量占总的供水量的比率,ET/SW)和蒸腾比率(蒸腾量占农田耗水量的比率,T/ET)随配施氮量的增加逐渐提高,考虑蒸腾消耗的作物水分利用率(籽粒产量与蒸腾量的比值,Y/T)和降水利用效率(Y/P)在施氮量为180kg/hm2时达到最大。施氮量为90kg/hm2条件下,配施磷量在90～180kg/hm2时,各处理的农田水分消耗率、蒸腾比率几乎相同,但明显高于单施氮肥处理,只考虑蒸腾消耗的作物水分利用率随施磷量的增加逐渐提高,降水利用效率在施磷量为90kg/hm2时达到最大值。与不施肥处理相比,施磷量为90kg/hm2与施氮量为180kg/hm2处理的麦田,冬小麦从拔节期至成熟期的农田耗水量增加23.5%,蒸腾量增加186.8%;农田水分消耗率提高10.5%,作物蒸腾比率提高200%,作物水分利用效率(Y/ET)达到11.13kg/(hm2.mm),降水利用效率达到18.73kg/(hm2.mm)。     

长期施肥对黄土旱塬区土壤—植物系统中氮、磷养分的影响

对1984年建立的长期试验田,分析了2005年小麦产量、养分吸收及土壤养分变化。结果表明,单施磷肥增产25.6%,单施氮肥增产48.1%,其吸氮、磷量也相应增加,但收获指数显著低于对照;氮磷配施增产幅度为101.3%3～02.8%,养分吸收量增加显著,最佳施肥量为N2P2(N.90.kg/hm2、P.56.4.kg/hm2)。施肥明显改变了耕层土壤养分的含量,也影响了养分在土壤剖面的分布。氮磷配施是培肥土壤的有效途径,耕层土壤全磷增加了8.3%～45.2%,速效磷增加54.8%9～17.8%。中等施氮(N.90.kg/hm2)水平下,随着磷的增加,耕层土壤全磷累积和施磷量的关系为y=0.002x-0.112。速效磷含量增加和磷肥用量的关系为y=9.6537Ln(x)-35.371,施肥对60.cm以下磷素影响较小。     

有机无机肥配施对旱地冬小麦产量、水肥利用效率及土壤肥力的影响

在陕西渭北旱塬,为探寻适合当地冬小麦生产的合理有机无机肥配施比例,通过田间试验研究不同氮肥用量(0kg/hm2,75kg/hm2,150kg/hm2,225kg/hm2和300kg/hm2)与有机肥(30t/hm2猪粪)配施对冬小麦产量、氮肥利用效率、水分利用效率及土壤养分的影响。结果表明,有机无机肥配施能提升冬小麦产量,3a冬小麦产量最高值均出现在M+N225处理,比对照分别增产23.1%,49.7%和23.0%,比相同氮肥用量下的单施无机肥处理分别提升1.2%,12.7%,3.5%。经过3a连续种植,有机无机肥配施处理有土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾分别比试验前提升18.8%,22.2%,282.1%和15.1%。合理的有机无机肥配施比例能显著提升冬小麦水分和氮肥利用效率,但过量氮肥与有机肥配施会造成冬小麦减产,水分和氮肥利用效率显著降低,而且残留在土壤中的硝态氮含量显著增加。综上所述,在渭北旱塬地区小麦生产中,应在施用有机肥30t/hm2(折合纯氮240kg/hm2)的基础上配施75~150kg/hm2的氮肥。     

长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响*

在湖南祁阳典型红壤上进行不同施肥长期定位试验18年,观测了土壤pH、作物产量和氮、磷、钾养分吸收量的变化。结果表明,长期施用化学氮肥（单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施）红壤pH明显下降,其中以单施氮肥降幅最大,18年降低了1.5个单位; pH降低主要发生在施肥的前8～10年,当pH下降到4.5时,其下降速度趋于缓慢并相对稳定。施用有机肥（化学肥料配施有机肥和单施有机肥）,土壤pH保持稳定或较试验开始有所升高,以单施有机肥处理pH升幅最大,升高1.0个单位。不施肥和施用化学氮肥的作物产量随着施肥年限均显著降低,其中小麦产量平均每年下降11～104 kg/hm2,玉米产量平均每年下降 24～210 kg/hm2; 而施用有机肥的作物产量保持稳定或稳定增加,其中化学肥料配施有机肥的玉米产量平均每年增加 101 kg/hm2。施用化学氮肥处理（除氮磷钾配施处理的玉米外）作物产量和氮、磷、钾养分吸收量与土壤pH均存在极显著正相关。可见,pH降低是作物产量和氮、磷、钾养分吸收降低的主要原因之一; 而施用有机肥能改善红壤酸度,尤其是化学肥料配施有机肥能获得持续高产,是红壤区的最佳施肥模式。     

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。     

肥料配施对白菜型冬油菜产量及水分利用效率的影响

以白菜型冬油菜品种天油8号为指示品种,研究了有机肥与氮磷钾化肥不同配比对冬油菜产量及水分利用效率的影响。结果表明,施肥能明显提高冬油菜的产量和水分利用效率,有机肥与氮磷钾肥配施效果更显著。以施精鸡粪(干重)7 500 kg/hm2、尿素150 kg/hm2、普通过磷酸钙75 kg/hm2、硫酸钾75 kg/hm2处理的冬油菜越冬率为98.56%,较对照不施肥提高9.37%;折合产量为2 575.04 kg/hm2,较不施肥对照提高550.00%;水分利用效率为5.80 kg/(hm2·mm),较对照提高了504.17%。所有施有机肥的处理折合产量和水分利用效率均优于不施有机肥处理,说明有机肥和氮磷钾化肥配施是提高冬油菜产量和水分利用效率的最佳选择。     

高寒半干旱区春小麦田施肥效应

高寒半干旱区旱滩草甸栗钙土土壤贫磷少氮,增施氮磷肥显著提高春小麦产量,氮磷配合施用有机肥是提高春小麦产量的关键技术措施.单施无机肥时,N、P2O5经济最佳施用量分别为56.95kg/hm2和49.23kg/hm2,施有机肥22500kg/hm2时,N、P2O5则分别为30.34kg/hm2和26.02kg/hm2.氮磷配施使春小麦水分利用效率与降水利用效率分别较未施肥增大1.98～2.49kg/(mm·hm2)和3.00～3.84kg/(mm·hm2),低量有机肥22500kg/hm2与氮磷配施分别增大2.71～3.27kg/(mm·hm2)和3.67～4.70kg/(mm·hm2),高量有机肥45000kg/hm2与氮磷配施则分别增大3.08～3.73kg/(mm·hm2)和4.29～5.05kg/(mm·hm2).氮磷与有机肥配施是充分挖掘春小麦水分生产潜力的有效途径.     

水磷耦合对小麦耗水特性和子粒产量的影响

在低磷地力、沙质壤土条件下,选用强筋小麦品种济麦20,设置全生育期不灌水(W0),灌底墒水+拔节水+开花水,每次灌水30 mm （W1）、60 mm（W2）、90 mm （W3） 4个灌溉处理;每个灌溉处理下设置不施磷(P0)、施P2O5105 kg/hm2（P1）、210 kg/hm2（P2）3个施磷量处理,研究了水磷耦合对麦田耗水特性、产量及水分利用率的影响。结果表明,1）在同一磷素水平下,随灌水量增加,小麦总耗水量增大,降水量和土壤供水量占耗水量的比例降低。综合考虑耗水量、产量、收获指数、水分利用率等指标,最优处理为P1W2处理,其次为P1W1处理,其总耗水量分别为435.5 mm、366.0 mm,灌水量、降水量和土壤供水量占耗水量的比例分别为41.3%、39.3%、19.3%和24.6%、46.8%、28.6%;开花至成熟阶段的耗水量占小麦全生育期耗水量的36.9%～43.3%,此阶段两处理的日耗水量、耗水模系数分别为4.6 mm、3.6 mm和42.3%、39.3%。2）施用磷肥,各处理的干物质积累量增加,子粒产量表现为W2、W3W1W0,W2、W3处理之间差异不显著;与不施磷肥的处理比较,显著提高了土壤供水量占总耗水量的比例。3）收获指数和水分利用率均为W1W2W3,P2水平下W1、W2、W3处理的收获指数和水分利用率均低于P1水平。以上结果表明,在本试验条件下,施磷（P2O5）105 kg/hm2(P1)、灌水180 mm(W2)的处理获得高产和较高的水分利用率;施磷（P2O5）105 kg/hm2（P1）、灌水90 mm（W1）的处理获得较高的产量,水分利用率显著高于上述处理,耗水量则显著低于上述处理,可供生产中水资源不足的情况下参考。     

低土壤肥力下秸秆还田和施钾对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了研究我国华北平原低肥力土壤条件下秸秆还田和施钾肥对作物产量和钾素平衡的影响,于2008年10月～2011年10月在中国农业科学院高新技术园区国家测土施肥中心实验室试验基地（河北省廊坊市）,通过3年6季的定位试验,比较了施钾与秸秆还田的增产效应、钾素吸收利用和作物土壤系统的钾素平衡状况。结果表明:在氮、磷肥充足的情况下,施用钾肥（NPK）、秸秆还田（NP+St）和秸秆还田配施钾肥（NPK+St）,均有明显的增产效应,表现为NPK+StNPKNP+StNP;不同施钾措施在夏玉米上的增产效果优于冬小麦;同一作物秸秆还田结合施钾肥的增产效果最好,降低了年度间的产量变异系数,在获得高产的同时,年际间产量稳定,有利于稳产;施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米的钾素吸收总量; NPK+St、NPK、NP+St处理的钾素表观平衡系数分别为1.26,0.42,0.92。秸秆还田和施钾肥有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度,可维持土壤钾素肥力的稳定。     

低土壤肥力下施钾和秸秆还田对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了研究我国华北平原低肥力土壤条件下秸秆还田和施钾肥对作物产量和钾素平衡的影响,于2008年10月～2011年10月在中国农业科学院高新技术园区国家测土施肥中心实验室试验基地(河北省廊坊市),通过3年6季的定位试验,比较了施钾与秸秆还田的增产效应、钾素吸收利用和作物-土壤系统的钾素平衡状况。结果表明:在氮、磷肥充足的情况下,施用钾肥(NPK)、秸秆还田(NP+St)和秸秆还田配施钾肥(NPK+St),均有明显的增产效应,表现为NPK+St>NPK>NP+St>NP;不同施钾措施在夏玉米上的增产效果优于冬小麦;同一作物秸秆还田结合施钾肥的增产效果最好,降低了年度间的产量变异系数,在获得高产的同时,年际间产量稳定,有利于稳产;施钾肥和秸秆还田可显著提高小麦和玉米的钾素吸收总量;NPK+St、NPK、NP+St处理的钾素表观平衡系数分别为1.26、0.42、0.92。秸秆还田和施钾肥有利于钾素的收支平衡,减轻作物对土壤钾素的消耗,缓解土壤钾素肥力下降的程度,可维持土壤钾素肥力的稳定。     

施肥和地膜覆盖对黄土旱塬土壤理化性质和冬小麦产量的影响

【目的】研究黄土高原旱作农业区施肥等措施对耕层土壤理化性质和作物农艺性状的影响,为保持土壤适度生产力,选择适合黄土塬区可持续发展的新型增产措施提供理论基础。【方法】通过设在渭北旱塬的多年田间定位试验,选取不施肥空白对照、施氮磷肥、施氮磷钾肥、氮磷肥加生物炭、氮磷肥加生育期地膜半覆盖和氮磷肥加夏闲期地膜半覆盖共6个处理,所有处理均在冬小麦收获后和播种前进行翻耕。分析了不同处理耕层土壤理化性质、冬小麦产量及农艺指标。【结果】与对照相比,施氮磷肥显著提高了耕层土壤饱和导水率,降低耕层土壤紧实度,显著增加冬小麦生育期耗水量,提高水分利用效率和降雨利用效率,显著提高了耕层土壤中有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、全磷、有效磷等养分的含量,连续三年提高冬小麦的产量均在一倍左右。与氮磷肥处理相比,增施钾肥处理增加了冬小麦拔节期耕层土壤紧实度,却显著降低了收获期土壤容重、增加了总孔隙度,并显著提高了水分利用效率,在一定程度上增加了耕层土壤全氮、有机质含量,使冬小麦的叶面积指数显著增加,连续三年冬小麦平均产量达4500 kg/hm2;增施生物炭处理耕层土壤容重降至最低为1.16 g/cm3,增加了土壤总孔隙度,导致饱和导水率最大为0.049 cm/min,提高了水分利用效率;耕层土壤中的有机质、全氮、全磷、有效磷的含量有一定增加,冬小麦的产量有所提升;施氮磷肥基础上的生育期地膜半覆盖与夏闲期地膜半覆盖,均显著降低了耕层土壤饱和导水率,增加了土壤紧实度,提高了冬小麦水分利用效率,耕层土壤中有机质、铵态氮、速效钾的含量有所增加,全磷含量降低,土壤pH下降,除去受灾年份,冬小麦平均产量在4700～4800 kg/hm2之间。【结论】与对照相比,长期施用氮磷化肥显著提高冬小麦的产量,却导致土壤pH下降。在施氮磷肥的基础上增施生物炭,可以显著改善土壤物理化学性质,增加冬小麦产量,但其经济投入过高。在施氮磷肥的基础上,增施钾肥与生育期地膜半覆盖,改善了耕层土壤养分状况,有一定的经济效益,是适宜黄土塬区的冬小麦增产措施。     

有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响

为探讨黄淮海地区冬小麦水肥高效利用的合理施肥方式,于2013—2015年冬小麦生长季进行田间试验,以石麦15(SM15)为试验材料,以长期定位试验的大型水肥渗漏研究设施为平台,设计单施尿素(U)、单施有机肥(M)、尿素和有机肥(腐熟的牛粪)1∶1配施(U+M)3个施肥处理,以不施氮肥(CK)为对照,研究了有机无机肥配施对冬小麦耗水特性和干物质生产的影响。结果表明:U+M处理下冬小麦总耗水量最高,达548.46~556.72 mm,各生育阶段中,开花至成熟期的耗水量最高,该阶段耗水模系数达33.55%~42.38%,有利于满足小麦灌浆期对水分的需求;U+M处理能够增强土壤的持水能力,增加冬小麦对土壤贮水特别是深层贮水的消耗,降低了淋洗损失,整个生育期内U+M处理的水分淋洗体积最低,比CK、U和M处理分别降低66.79%,52.45%和37.61%,土壤贮水向灌浆阶段分配较多,增加了土壤贮水对籽粒产量的贡献率。U+M处理在两个生长季均获得最高干物质积累量,较U和M处理分别提高11.93%和23.33%,并且其籽粒干物质积累量和籽粒在植株干物质中的分配比例均显著高于其他处理。籽粒产量以U+M处理最高,U+M、U和M处理的籽粒产量分别较CK处理增产65.96%,49.44%和46.59%,U+M处理的产量水分利用效率和干物质水分利用效率均显著高于其他施肥处理。综上所述,在本试验条件下,化肥和有机肥(牛粪)1∶1配施能显著提高冬小麦籽粒产量和干物质积累量,改善冬小麦耗水特性,增加作物耗水量,且显著降低水分淋洗损失,增加灌浆阶段的水分供应,提高冬小麦的水分利用效率,是黄淮海地区小麦/玉米轮作体系下较为合理的施肥方式。     

砂质潮土长期施磷的农学效应及有效性演变

[目的]研究冬小麦–夏玉米轮作体系下砂质潮土长期施磷的作物产量效应、磷肥利用效率、土壤有效磷农学阈值及有效磷对土壤磷素盈亏的响应关系,为农田磷素养分管理提供依据.[方法]磷肥长期定位试验自2008年起在河北廊坊进行,种植制度为冬小麦–夏玉米轮作,供试土壤为砂质潮土,设置6个施磷(P2O5)水平(0、45、90、135、...     

黄土旱塬不同施肥水平下麦玉轮作的产量与土壤水分效应模拟研究

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原旱塬地1957―1998年期间不同施肥水平下麦玉轮作方式“春玉米→春玉米→冬小麦→冬小麦→冬小麦→冬小麦”的产量变化和土壤水分效应。模拟结果表明:1）无肥、低肥、中肥和高肥处理下,麦玉轮作方式的模拟产量均呈现波动性降低趋势,其平均值分别为1.573、3.272、3.877和4.318 t/hm2,其适宜的施肥量范围为N 90～120 kg/hm2、P 30～60 kg/hm2;2）4种施肥处理下,麦玉轮作田逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.5、10.3、12.3和12.0 mm,无肥、低肥和中肥处理间土壤有效含水量差异十分显著;3）在模拟初期（1957―1962）出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在模拟中后期（1975―1980,1993―1998）均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层分布于2―3和2―4 m土层,中肥和高肥肥处理均分布于2―5 m土层,表现出随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度逐渐加深。     

Saving Irrigation Water for Winter Wheat with Phosphorus Application in the North China Plain

Conserving irrigation water resources is a most important measure for sustainable wheat production in the North China Plain. In the present study, the effect of phosphorus (P) application for saving irrigation water was evaluated. The application of fertilizer P increased nitrogen and phosphorus uptake, shoot biomass, head number, seed number and, consequently, grain yield, and increased soil water use and seasonal evapo-transpiration. The lower the volume of irrigation water applied, the more obvious were these effects. When winter wheat was basally fertilized with 88.5 kg P₂O₅/ha and irrigated with 90 mm at the jointing stage, the highest fertilizer P use efficiency, apparent P recovery and net profit (due to irrigation and/or fertilizer P) were obtained. The results suggested that fertilizer P should be used for saving irrigation water resources in the North China Plain.