深松35 cm可改善潮棕壤理化性质并提高小麦和玉米产量

【目的】我国传统耕作深度一般为20 cm,长期不变的翻耕深度降低耕层厚度,增加了犁底层厚度,影响作物的生长。研究小麦—玉米一年两季的种植模式下深松耕作的效果,为大田耕作管理提供技术支持。【方法】田间试验在山东烟台潮棕壤上进行。设计4个耕作处理,分别为常规翻耕20 cm (CK)、深松30 cm、深松35 cm、深松40 cm。小麦播种前进行耕作处理,所有处理均结合耕作一次性基施腐殖酸复合肥 (N–P₂O₅–K₂O=18–10–12) 1125 kg/hm2。玉米免耕,在拔节期追施一次化肥。于小麦、玉米收获期取0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm及30—40 cm土层土壤样品,测定土壤速效养分含量与土壤容重,计算三相比,并调查小麦、玉米产量。【结果】与CK相比,深松30 cm、35 cm、40 cm小麦季分别增产10.9%、15.3%和15.5%,玉米季分别增产12.0%、14.9%和9.4%(P < 0.05);10—40 cm土层土壤容重降低了0.03～0.18 g/cm3。其中,小麦季0—10 cm土层中CK处理土壤容重显著低于各深松处理,深松35 cm处理0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重显著高于其他各处理;玉米季0—10 cm与10—20 cm土层土壤容重最低的处理为深松35 cm,且显著低于其他处理。小麦季深松30 cm处理各土层土壤三相比 (R值) 在13.2～15.9之间,总体最小,玉米季则以深松40 cm三相比值总体最小,在6.03～8.81之间。深松处理增加了20—40 cm土层有效养分含量,其中深松35 cm处理的20—40 cm土层有效磷和速效氮含量增加最为明显,分别为0.56～37.4 mg/kg与31.9～77.8 mg/kg;速效钾各土层的增加则以深松30 cm最为显著,为24.3～100 mg/kg;有机质含量以深松40 cm增加量最大,为0.95～0.69 g/kg。【结论】深松耕作可显著降低当季土壤容重,增加当季与下一季作物产量,提高土壤耕层以下20—40 cm土层的养分有效性,综合各机械能耗与耕作效果,以深松35 cm最佳。     

深松耕作和秸秆还田对农田土壤物理特性的影响

[目的]为了增加中国干旱半干旱地区农田土壤蓄水保墒能力。[方法]采用野外试验和室内分析相结合的方法研究了深松和深松结合秸秆还田耕作技术对晋中北部地区两种主要类型土壤物理特性的影响。[结果]深松可以打破土壤犁底层,显著降低黏土和壤土10—30cm土层范围内的土壤容重;调节土壤孔隙度,增加了黏土10—30cm土层范围内的土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度,同时增加壤土10—30cm土层土壤总孔隙度、毛管孔隙度和20—30cm土层土壤非毛管孔隙度;改善黏土和壤土20—30cm土层土壤固、液、气3相状况;深松结合连年秸秆还田进一步优化了壤土耕层环境,同时显著降低了玉米拔节期土壤地表结皮的厚度和紧实度。[结论]深松结合连年秸秆还田和深松耕作技术可以缓解土壤板结状况,增加降雨入渗。     

接触施用包膜控释肥对玉米产量、根系分布和土壤残留无机氮的影响

采用田间小区试验,研究了习惯施肥与接触施用包膜控释肥料对夏玉米生长、产量、根系分布和土壤无机氮残留的影响。结果表明,接触施用包膜控释肥料没有抑制玉米的出苗和幼苗生长;减氮1/3的控释肥处理(N 120kg/hm2)与习惯施肥处理(N180 kg/hm2)的玉米产量没有差异。在0—30 cm土层,与对照和习惯施肥处理相比,接触施用控释肥增加了距茎基部0—10 cm区域内玉米根长密度的分布,占总根长的59%~64%;玉米收获后,减量控释肥处理土壤剖面各个土层Nmin含量与对照相比无显著增加,习惯施肥和全量控释肥处理(N 180 kg/hm2)在60—90、90—120 cm土层的Nmin累积显著高于对照。综合考虑玉米生长、产量以及根系分布和氮素淋失风险,本试验条件下,接触施用控释肥N120 kg/hm2是夏玉米季较为理想的选择。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

  【目的】  研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据。  【方法】  田间定位试验连续进行了5年。试验设不施肥对照 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPK+ST)、化肥配施生物炭 (NPK+BR) 以及化肥配施堆肥 (NPK+CP) 5个处理,各有机物料每年均为等碳量投入 (C 3200 kg/hm2)。5年后,采集耕层 (0—20 cm) 和亚耕层 (20—40 cm) 土壤样品,测定土壤有机碳 (SOC)、活性有机碳 (LOC)、速效养分与酶活性,并结合年际间玉米产量变化进行综合评价。  【结果】  与NPK相比,NPK+BR处理显著增加了耕层及亚耕层SOC含量,增幅分别为28.2%和11.2%;NPK+CP和NPK+ST处理增加了耕层SOC含量,增幅分别为15.5%和7.6%,对亚耕层SOC含量影响不显著;配施有机物料处理显著增加了0—40 cm土层LOC含量,且NPK+CP和NPK+ST处理LOC含量在0—20 cm土层显著高于NPK+BR,增幅分别为13.2%和8.7%,各种有机物料处理LOC含量在20—40 cm土层差异不显著;3个配施有机物料处理均显著增加了0—20 cm土层有效磷含量,仅NPK+CP和NPK+BR处理显著提高了20—40 cm土层有效磷含量;配施有机物料处理对0—40 cm土层土壤速效氮和速效钾含量影响均不显著,但配施堆肥处理0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理。配施有机物料处理比NPK处理显著增加了0—40 cm土层土壤纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性。NPK+ST和NPK+BR处理比NPK+CP处理更利于提高耕层纤维素酶活性,NPK+ST处理耕层蔗糖酶活性显著高于NPK+BR和NPK+CP处理;配施有机物料处理亚耕层土壤纤维素酶和蔗糖酶活性差异不显著。NPK+ST和NPK+CP处理较NPK+BR处理显著提高了0—40 cm土层土壤磷酸酶活性。不同处理玉米产量在年际间波动变化,配施有机物料处理玉米产量高于NPK处理,NPK+CP和NPK+ST处理对玉米产量的提升在第一年即有明显效果,而NPK+BR处理对玉米产量的积极效果在4年后才表现出来。各处理平均玉米产量的高低表现为NPK+CP > NPK+ST > NPK+BR > NPK > CK。  【结论】  化肥配施生物炭对0—40 cm土层土壤有机碳的积累作用最突出,而配施秸秆和堆肥更利于提升土壤活性有机碳的含量。配施堆肥0—20 cm土层土壤速效氮含量显著高于配施秸秆和生物炭处理,三者0—20 cm土层土壤有效磷含量无显著差异,但配施堆肥和生物炭20—40 cm土层有效磷含量显著高于配施秸秆处理。配施秸秆或生物炭增强了0—40 cm土层土壤纤维素酶活性,而蔗糖酶和磷酸酶活性以配施秸秆和堆肥处理为最高。随着土壤肥力的提高,配施有机物料处理促进了玉米产量的提升,以配施堆肥处理对玉米平均产量的增加幅度最高。因此,对于基础肥力较高的黑土而言,生物炭还田可实现黑土有机碳的快速提升,而堆肥和秸秆直接还田对玉米产量的促进作用更为明显。     

4种典型土壤上玉米产量潜力的实现程度及其因素分析

土壤条件是否或在多大程度上限制了我国玉米产量潜力的实现是亟需回答的科学问题。本文选择我国4个玉米主产区的典型土壤(黑龙江黑土、陕西黑垆土、河南潮土和四川紫色土)进行了实证研究。结果表明:不同土壤条件下玉米产量潜力的实现程度不同,黑龙江852农场、陕西长武、河南温县与四川简阳4个试验点在设定的高产栽培管理条件下获得的产量分别为10.7 t.hm 2、14.1 t.hm 2、9.2 t.hm 2与6.7 t.hm 2,分别实现了当年光温水条件下该栽培体系产量潜力的92%、104%、84%与78%。相关分析表明,土壤容重与产量潜力实现程度呈显著负相关,根干重密度与产量潜力实现程度呈显著正相关。土壤物理(容重)与肥力(有机质含量)条件对玉米根系的生长和产量潜力的实现有显著影响。对土壤容重和有机质含量分析表明,黑龙江852农场黑土土壤容重适中,土壤有机质含量高,耕层有机质为69.3 g.kg 1,陕西长武黑垆土土壤容重最小,耕层容重为1.15 g.cm 3,土壤质地为壤质土,两地的土壤条件有利于根系生长,玉米根量较大,0～40 cm横向分布广泛,有利于产量潜力的实现,分别实现92%和104%产量潜力;河南温县潮土10 cm以下土壤容重大,尤其10～20cm的犁底层容重最大为1.53 g.cm 3,土壤有机质含量较低,四川简阳紫色土土壤有机质含量较低,整个土体容重较高,并且土壤黏重,两地的土壤性状不利于根系生长,分别实现了产量潜力的84%和78%。因此,应根据各主产区的土壤状况进行针对性的土壤改良与培肥,为实现玉米产量潜力与大面积均衡增产奠定基础。     

东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面肥力变化特征及验证

研究东北典型县域稻田不同肥力土壤剖面特征,阐明东北典型县域高肥力土壤的特征及中、低肥力土壤的关键障碍因素,为进一步提升该区域稻田肥力和水稻产量提供科学依据。在黑龙江省方正县7个乡镇采集了9个稻田不同肥力土壤剖面样,测定了耕层和犁底层厚度、土壤容重、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、硫离子(S2-)、锰离子(Mn2+)、阳离子交换量(CEC)、团聚体组分、微生物量碳/氮等指标,进行土壤综合肥力评价以及水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析,探究肥力差异的主控因子。结果表明,稻田不同肥力土壤剖面有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾、CEC、Mn2+含量随剖面土层深度增加逐渐降低,且均表现为高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤。方正县高肥力土壤(产量大于10000 kg/hm²)耕作层厚,容重低,耕作层有机质含量丰富,全氮含量高,全磷含量中等,且犁底层有机质、全氮和碱解氮含量高。中肥力土壤(产量介于7500～10000 kg/hm²)耕作层有机质含量高,全氮含量中等,全磷含量低。低肥力土壤(产量介于5500～7500 kg/hm²)耕作层薄,土壤S2-含量高,其他养分含量均低于高肥力土壤。高、中、低肥力土壤有效磷和速效钾养分达到丰富水平。高肥力土壤与中肥力土壤耕作层有机质、全氮、碱解氮、微生物量碳、0.25～0.053 mm团聚体含量和Mn2+差异显著,中肥力土壤与低肥力土壤耕作层除全磷和阳离子交换量外,其他指标无显著差异。高、中、低肥力土壤耕作层和犁底层土壤综合肥力指数分别为0.70和0.83、0.42和0.49、0.21和0.26。水稻产量与各土壤肥力指标的逐步回归分析表明,有机碳和全磷对产量的影响最大,耕作层微生物量氮和pH以及犁底层有效磷和全钾对产量影响较小。耕作层土壤有机碳和全磷对产量的影响最大,中、低肥力土壤有机碳和全磷养分供应不充足,全氮和碱解氮含量中等,低肥力土壤耕作层薄,因此,中、低肥力土壤建议采用增施有机肥和磷肥等措施,同时加强改良和培肥管理,以实现高肥力土壤的产量目标。     

深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质

  【目的】  小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄，直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上，研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响，以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量，并提升土壤肥力。  【方法】  试验于2012—2016年在华北平原南部濉溪县进行，供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验，设旋耕 (RT)、深耕 (DT)、旋耕 + 秸秆还田 (RTS)、深耕 + 秸秆还田 (DTS) 4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产；在第4季小麦收获后采集0—10和10—20 cm土层土样，分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。  【结果】  与旋耕 (RT) 相比，单纯深耕 (DT) 不能明显提高玉米和小麦产量，显著降低土壤总有机碳含量、0—10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量，并显著降低10—20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田 (DTS) 处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%，旋耕配合秸秆还田 (RTS) 处理分别增产7.55%和7.05%。在0—10 cm土层，DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值，提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量，RTS处理效果好于DTS处理；而在10—20 cm土层，DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量，效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例，在0—10 cm土层，以DTS处理效果最高，比RT处理增加23.09%，而在10—20 cm土层，以RTS处理效果最好，相比RT处理增加6.32%。  【结论】  在耕层薄化处理的土壤上，单纯深耕提升作物产量的效果不显著，也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升，还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量，秸秆还田配合旋耕能有效培肥0—10 cm土层土壤，但对10—20 cm土层土壤肥力改善效果有限；秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时，还改善了土壤养分状况，明显减弱了单纯深耕对10—20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。     

超高产栽培下磷肥运筹对春玉米根系特性的影响

以金山27为供试品种,研究了超高产栽培下不同施磷量（P2O5 0、100、150和200 kg/hm2）和施用方式（传统施磷和分层施磷）对春玉米根系特征及产量的影响。结果表明,根重、4060 cm土层根幅及根系活力均随施磷量的增加而增加,根系SOD和POD活性随施磷量的增加而提高,MDA含量则随施磷量的提高而降低。同一施磷水平下,分层施磷不仅能促进春玉米根重的增加和下层土壤中根条数的增多; 同时能延缓生育后期不同土层中根系活力下降,提高根系SOD和POD活性,降低MDA含量。在100 kg/hm2施磷量下,分层施磷较传统施磷增产7.1%,产量差异达到5%显著水平; 在150 kg/hm2和200 kg/hm2施磷量条件下,分层施磷与传统施磷的产量差异不显著。     

不同土壤耕作方式对东北风沙土区玉米田土壤质量及产量的影响

[目的]研究黑龙江省西部不同土壤耕作方式对玉米产量及土壤性状的影响,为该地区农业生产提供参考。[方法]比较常规耕作、旋耕、翻耕、深翻和超深翻耕作对玉米产量和土壤物理特性的影响。[结果]翻耕和超深翻耕作增加了土壤含水量和田间持水量,降低了耕层土壤渗透速率、土壤容重和土壤紧实度,但是增加犁底层土壤渗透速率、土壤容重和土壤紧实度。翻耕、深翻和超深翻处理耕层土壤三相结构距离(STPSD)和土壤结构指数(GSSI)较好;翻耕、深翻和超深翻处理显著降低犁底层土壤的GSSI,增加STPSD;旋耕处理没有显著影响犁底层土壤GSSI和STPSD。与常规耕作处理相比,翻耕和超深翻分别增加玉米产量7.6%和6.0%。翻耕比超深翻玉米产量高10.9%。深翻处理玉米产量为5.58t/hm2,比常规耕作减产8.1%。[结论]在不完全打破犁底层情况下,在黑龙江西部地区翻耕是比较理想的耕作方式。     

吉林玉米带现行耕作制度对黑土肥力退化的影响

该文从“体质”和“体型”两个方面探讨了吉林玉米带现行耕作制度对土壤肥力退化的影响。结果表明,现行的耕作制度下,土壤剖面中耕层与犁底层的界面为“波浪型”,而每年进行秋翻的玉米田,其耕层与梨底层的界面为“平面型”。“波浪型”犁底层的土壤容重、三相组成与“平面型”剖面相比有明显差异,而耕层中有机无机复合体及其有机碳分布特征无明显差异,与底层土壤有较大差异。但由于“平面型”剖面耕层的有效土量是“波浪型”有效土量的2倍,因此,在生产上“平面型”剖面土壤保水性能、玉米产量等多方面都普遍优于“波浪型”土壤。吉林玉米带黑土肥力退化的主要原因是耕层有效土量过少。     

提高滨海盐渍地区春玉米产量及改善土壤盐碱特性的综合管理措施

  【目的】  研究土壤改良、作物调控和土壤作物系统综合管理措施对玉米生长和土壤盐碱特性的影响,为滨海盐渍地区玉米生产和土壤改善提供理论和技术支撑。  【方法】  田间试验于2016年开始在山东省垦利区进行,土壤改良剂为脱硫石膏30 t/hm2加牛粪15 t/hm2,共设4个处理,其中两个处理为农户习惯使用土壤改良剂处理(ISM)和不使用土壤改良剂处理(FP),作物品种为‘郑单958’,播种密度为7.5×104株/hm2,N、P₂O₅、K₂O用量分别为280、90、60 kg/hm2;另外两个处理为综合作物管理使用土壤改良剂处理(ISCM)和不使用土壤改良剂处理(ICM),作物品种为‘登海618’,播种密度为9.0×104株/hm2,N、P₂O₅、K₂O用量分别为200、135、60 kg/hm2。于2020年春玉米收获后取0—60 cm土层土壤样品,每20 cm为一层,分析了钠离子、交换性钠百分率(ESP)、有机碳和全氮含量;调查了该年度春玉米产量和产量构成因素。  【结果】  相较于FP处理,ISM处理0—20 cm土层土壤交换性钠离子含量和ESP值分别显著降低17.1%和28.4%,土壤有机碳和全氮储量分别增加了7.2%和10.7%,玉米产量增加了8.0%;ICM处理成熟期玉米生物量累积提高了19.7%,氮肥偏生产力提高了61.7%,籽粒氮含量提高了6.2%,产量提高了15.5%;ISCM处理分别显著降低交换性钠离子含量和ESP值31.4%和41.1%,分别显著增加表层土壤有机碳和全氮储量15.8%和17.4%,地上部吸氮量提高了29.5%,氮肥偏生产力提高了66.2%,并获得了最高产量(11.24 t/hm2),较FP处理产量提高18.8%。  【结论】  在滨海盐渍地区,通过施用土壤改良剂、适当提高作物密度、调整氮磷钾肥比例和玉米品种,可显著增加土壤中有机碳和全氮储量,降低土壤交换性钠离子含量及碱化度,进而促进玉米干物质积累和氮素吸收,提高氮肥利用效率,实现滨海盐渍地区土壤质量与玉米产量的协同提升。     

施氮量对滴灌冬小麦–夏玉米周年产量及氮素利用效率的影响

  【目的】  当前华北平原冬小麦–夏玉米生产中,存在氮肥投入量大、氮肥利用效率低等问题,在滴灌水肥一体化条件下研究施氮量对冬小麦–夏玉米周年产量、氮素利用效率和土壤全氮含量、硝态氮残留的影响,以期为该地区小麦–玉米节肥、高产高效的栽培模式提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在青岛农业大学胶州现代农业示范园开展小麦、玉米滴灌施肥田间试验。设冬小麦/夏玉米生长季不施氮(N0)和施氮 150/150 kg/hm2 (N1)、210/225 kg/hm2 (N2) 和270/300 kg/hm2 (N3) 4个水平,以传统施肥方式和常规施氮量240/240 kg/hm2为对照(CK)。分析冬小麦和夏玉米产量、氮素吸收量和土壤氮素残留量。  【结果】  N2处理冬小麦、夏玉米产量最高,与N3处理无显著差异,但显著高于N0、N1和CK处理;N3处理冬小麦、夏玉米的干物质积累量、氮素吸收量最高,与N2处理差异较小,而显著高于N0、N1和CK处理。冬小麦、夏玉米氮肥偏生产力随着施氮量的提高而降低;冬小麦季氮素利用效率随着施氮量的提高而降低;夏玉米季,N2、N1和N0处理的氮素利用效率显著高于N3和CK处理,且N0、N1和N2处理间无显著差异;冬小麦、夏玉米氮肥农学利用率均随着施氮量的提高而降低,N2施氮水平下,氮素利用效率和氮肥农学利用率均表现较优。随着施氮量的增加,0—100 cm土层土壤全氮含量和硝态氮含量呈增加的趋势,全氮积累主要集中在0—40 cm土层,N3、N2和CK处理0—100 cm土层土壤全氮含量与N0和N1处理之间的差异随着轮作年数的增加而逐渐增大,N2处理较N3和CK处理有效抑制了硝态氮在表层土壤的积累和向深层土壤的迁移,降低了硝态氮淋失风险。  【结论】  冬小麦季施氮210 kg/hm2和夏玉米季施氮225 kg/hm2 (N2)可实现周年作物增产高效,提高氮素利用效率,显著降低硝态氮向深层土壤迁移,降低硝态氮淋失风险,是滴灌水肥一体化下华北平原麦玉周年轮作适宜的施氮量。     

内蒙古河套平原灌区玉米适宜耕作方式研究

【目的】浅旋耕是内蒙古河套灌区常用的耕作方式,长期采用浅旋耕导致耕层变浅、犁底层变硬、土壤保水保肥能力下降。本文探索了翻耕和深松对内蒙古河套平原灌区不同产量水平下玉米农田土壤肥力的作用,以明确适宜本地区长期可持续的耕作技术。【方法】本研究在巴彦淖尔市黄河沿岸进行。选择了长期引黄灌溉,且分别采用浅旋耕 (10—15 cm)、传统翻耕 (20—30 cm) 和深松 (30—35 cm) 3种耕作措施及低、中、高3个产量水平地块。在玉米收获后,采集0—20、20—35和35—50 cm土层样品,测定土壤容重、土壤固液气三相比、土壤水分含量和养分含量,调查玉米产量,分析传统翻耕和深松对不同产量水平地块土壤质量及玉米产量的作用效果,以及不同产量水平地块采用深松和传统翻耕的增产潜力。【结果】3个产量水平土壤上,深松和翻耕较浅旋耕处理的土壤含水量分别提高7.25%～32.11%、5.36%～21.91%,土壤容重降低5.23%～8.61%、0.69%～4.91%,土壤固液气三相比R值降低12.24%～89.97%、7.30%～57.74%,土壤全氮含量提高了17.88%～55.60%、9.81%～22.25%,土壤速效磷含量提高21.23%～41.26%、10.84%～22.04%,土壤速效钾含量提高36.85%～71.99%、6.01%～50.99%,土壤有机质含量提高28.85%～54.14%、14.63%～36.38%;深松的效果显著好于传统翻耕。低、中、高产量水平地块采用深松,玉米的增产潜力分别为29.56%、25.37%、16.13%,采用传统翻耕分别为22.75%、16.96%、16.55%,采用深松的增产潜力大于采用翻耕。【结论】内蒙古河套平原耕作措施由浅旋耕改为深松与传统翻耕,能显著改善低、中、高产肥力地块土壤的理化特性,并提高玉米产量,其中深松效果均好于传统翻耕。低肥力与中肥力水平下采取深松耕作效果最佳,高肥力水平下深松与传统翻耕均可。     

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。     

长期秸秆还田下基于东北水稻高产和钾素平衡的钾肥用量研究

  【目的】  通过5年定位试验，系统研究东北稻区秸秆还田条件下不同钾肥用量对水稻产量、钾素利用率和土壤供钾能力的影响，为秸秆还田下水稻钾肥合理施用提供科学依据。  【方法】  于2015—2019年在东北水稻主产区吉林省前郭县开展田间定位试验。共设6个钾肥用量 (K₂O) 处理，分别为0 (K0)、30 (K30)、60 (K60)、90 (K90)、120 (K120) 和150 kg/hm2 (K150)，水稻收获后，测定籽粒产量与生物产量、植株钾含量及0—20和20—40 cm土层土壤速效钾、缓效钾和全钾含量，并计算作物钾积累量、钾素利用效率和土壤-作物系统的钾素表观平衡状况。  【结果】  施钾可提高水稻籽粒产量和生物产量，与不施钾相比，平均增幅依次为7.6%～14.5%、6.3%～10.9%，以K60和K90处理籽粒产量和生物产量最高。不同施钾处理间收获指数没有显著差异。钾素表观回收率、农学利用率和偏生产力均随钾肥用量的增加而下降。K60、K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量高于K0和K30处理，全钾含量6个处理间没有显著差异。K90、K120和K150处理0—40 cm土壤速效钾和缓效钾含量间也没有显著差异。在5年试验中，K0和K30处理土壤钾素表观平衡均表现为亏缺，K60处理农田钾素投入量和输出量基本平衡，当钾肥用量增加至90 kg/hm2以上，农田钾素表观平衡呈现盈余状态，并随钾肥用量的增加显著增加。盈余率与钾肥用量、籽粒产量、土壤速效钾含量、钾素利用效率分别进行拟合得出，当盈余率为0时，钾肥用量为53.1 kg/hm2，籽粒产量为10035 kg/hm2，0—20和20—40 cm土壤速效钾含量分别为103.04和91.56 mg/kg，钾素表观回收率为40.4%，钾素农学利用率为21.2 kg/kg，钾素偏生产力为202.2 kg/kg。  【结论】  在秸秆还田条件下，施用钾肥对水稻依然有明显增产效果。年施K₂O 30 kg/hm2，土壤钾素处于亏缺状态；年施K₂O 60 kg/hm2增产效果最好，且土壤钾素处于基本平衡状态，土壤速效钾和缓效钾含量处于稳定状态；年施K₂O超过90 kg/hm2后，虽然钾盈余量增加，但对土壤速效钾和缓效钾含量没有进一步增加的效果，水稻产量甚至还有下降的趋势。以理论盈余率为0时钾肥用量的95%为置信区间，钾肥用量在50～56 kg/hm2范围内既可保证较高的水稻产量和钾素利用效率，又可维持土壤供钾能力，可作为东北稻区秸秆还田下水稻钾肥推荐用量。     

养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响

  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度，对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材，于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上，设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理，以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期，测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量，分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高，较N0处理两年平均增产24.7%，施氮量0～300 kg/hm2范围内，甜瓜产量随施氮水平的增加而增加，超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降；在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优，商品率、经济效益最高，施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成；氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低，但N225和N300处理差异不显著，果实吸氮量在N300处理时最高，N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理；0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加，2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%～55.3%，2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%～69.9%；0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加，甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%；甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出，甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2，最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2，产量增加886.5 kg/hm2，增幅为2.1%；土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2，增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质，还是氮素收获指数，NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时，主要增加茎叶干物质量，但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下，土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加，且向下淋洗明显，试验的第一年主要积累在0—100 cm土层，第二年则下移至100—200 cm土层，环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时，氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此，在生态脆弱区，限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要，也是实现环境可持续的要求。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征，对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年，设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量，施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理，小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加；施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定，处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05)，但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加，土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势，且施N量低于300 kg/hm2时，0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平，施氮量超过300 kg/hm2后，土壤硝态氮含量显著增加。另外，随着试验年限的延长，土壤硝态氮累积峰逐渐下移，2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区，冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2，在此氮肥用量下，长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产，又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

不同施肥量对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响

  【目的】  沟垄集雨种植是西北旱作农田广泛运用的高效节水栽培模式。研究不同施肥处理对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响,为优化施肥配置,进一步提升其增产效能提供科学依据。  【方法】  以玉米为供试作物,在宁夏回族自治区固原市进行了连续5年的田间定位施肥试验。试验玉米栽培采用集雨沟垄栽培技术,设置4个施肥水平处理:无肥对照 (CK),低肥 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2),中肥 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2),高肥 (N 450 kg/hm2,P₂O₅ 225 kg/hm2)。在玉米生长关键期,取0—200 cm深土壤不同层次的土壤样品,测定了土壤含水量、农田耗水量、水分利用效率,调查了玉米产量。  【结果】  无论缺水年、平水年还是丰水年,随施肥量的增加,农田耗水量、玉米干物质累积量均呈提高趋势,高、中、低水平施肥处理的农田耗水量较CK分别平均提高了8.8%、7.7%和5.3%,玉米干物质累积量分别显著 (P < 0.05) 提高了38.3%、35.8%和31.2%。在各年份,各处理土壤含水量从四叶期到抽雄吐丝期均随施肥量的增加呈降低的趋势,而在收获期,各施肥处理土壤含水量均显著 (P < 0.05) 低于CK,高、中、低水平施肥处理分别平均降低24.7%、24.2%和17.7%。综合来看,中肥处理5年平均籽粒产量最高 (11.4 t/hm2),产量变异系数最小 (12.9%)。在丰水年,低肥处理玉米产量及籽粒水分利用效率均高于高肥和中肥处理,而在平水年和干旱年,中肥处理可获得较高的籽粒产量和水分利用效率。  【结论】  在半干旱地区,施肥量对沟垄集雨种植模式春玉米产量及水分利用效率的影响受制于降雨量。在丰水年,较低的施肥量 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2) 即可获得理想产量和水分利用效率,而在平水年和干旱年,中量施肥水平 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2) 获得的产量和水分利用效率最高。高施肥量 (N 450 kg/hm2、P₂O₅ 225 kg/hm2) 会造成土壤水分的大量消耗。