稻-麦轮作条件下两种施肥模式对作物产量 和农田氮磷径流流失的比较研究

稻-麦轮作是太湖流域典型的集约化粮食作物种植体系，化肥用量大，氮磷流失控制广为关注。本文采用大区田间对比试验研究了习惯施肥（FP）和优化控制施肥（CM）两种施肥模式对作物产量及氮磷肥料偏生产力的影响，同时探讨了两种施肥模式下农田径流水中各形态氮、磷的特征和径流氮、磷损失的差异。结果表明优化控制施肥水稻和小麦地上部总生物量、籽粒产量、植株地上各部位养分（氮磷钾）含量及积累量与习惯施肥差异不显著（P>0.05）；优化控制施肥水稻和小麦的氮肥偏生产力显著大于习惯施肥（P<0.05），磷肥偏生产力也相似。稻季和麦季优化控制施肥径流水中各形态氮、磷浓度小于习惯施肥，甚至达到显著水平（P<0.05）；稻季、麦季和完整轮作期优化控制施肥总氮、总磷的累积流失量显著小于习惯施肥（P<0.05）。优化控制施肥模式不仅能保持水稻和小麦的籽粒产量，而且能显著减少稻-麦轮作体系的氮磷流失，可以在实际农业生产中加以推广和利用。     

不同施氮量和施氮方式对稻田氨挥发损失的影响

采用密闭室法研究苏南地区稻麦轮作体系中,不同施N量和施N方式对水稻和小麦生育期氨挥发损失的影响。结果表明,优化施肥能明显降低稻-麦轮作系统中的氨挥发损失,在整个稻麦轮作体系中,优化和习惯的氨挥发损失占N肥施用量的百分比分别为7．05％±1.37％和9．81％±0．38％。稻季与麦季的氨挥发损失差异显著。稻季氨挥发损失量与N肥施用量呈乘幂关系上升,麦季则呈正的线性关系。水稻施肥后氨挥发持续的时间短,主要发生在施肥后1周以内,麦季持续时间较长,在施肥后10天左右。稻季和麦季的基肥阶段是主要的氨挥发时期,占各自氨挥发损失N的50％左右。     

湖区小麦-玉米轮作模式下不同施肥措施调控氮磷养分流失研究

针对我国南水北调东线过水区南四湖富营养化问题,利用沿湖流域典型种植模式——小麦-玉米轮作体系,选择材料易获取的几种施肥措施,采用田间原位安装淋溶水采集器和地表水径流池收集水样,室内分析不同处理防控氮磷养分流失的效果。结果表明:各施肥措施在作物不同茬口均能降低氮磷养分的随水流失,不同模式防控养分流失效果有差异;氮径流损失中,硝态氮占主要比例,玉米季和小麦季分别为82.7%~86.4%和94.2%~96.5%,而淋溶途径中硝态氮比例略有下降;径流为氮损失的主要途径,玉米茬口氮损失比例占轮作周年的67.0%~71.4%;磷径流损失中可溶性磷和颗粒磷比例相当,而淋溶磷以可溶性磷为主;淋溶途径损失的磷养分比例稍高,仍以玉米茬口总磷损失为主,占54.4%~63.1%;防控氮磷流失结合周年作物产量,玉米上使用减量控释氮肥或优化施肥配合秸秆还田、小麦上优化施肥或使用减量控释氮肥是相对理想的养分运筹搭配模式。     

氮肥减施对稻-麦轮作体系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响

田间试验研究了稻-麦轮作体系中减施氮肥对作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响。结果表明,与当地习惯施肥(小麦:N 225 kg/hm2,基肥与分蘖肥各半;水稻:N 210 kg/hm2,基肥和分蘖肥为3∶2)相比,减氮20%～30%处理产量并没有降低,而氮肥当季利用率、氮素农学利用率以及氮素偏因子生产力则有所增加;而且,氮肥分次追施,能增加子粒产量,并减少氮肥成本。虽然减氮20%～30%处理0—40 cm土层无机氮含量较习惯施肥处理降低,但是并没有降低植株地上部对氮素的吸收。在小麦和水稻收获期,减施氮肥处理0—100 cm土壤无机氮残留量低于习惯施肥处理;且稻-麦轮作系统中氮的表观损失主要发生在水稻季。初步认为,在长江中下游平原稻-麦轮作体系氮素过量施用地区,第一个轮作周期减施氮肥20%～30%不仅不影响产量,而且可提高氮素利用率,有利于保护环境。     

不同施肥模式对菜—稻轮作农田土壤磷素径流损失与表观平衡的影响

采用田间小区定位试验(2015—2016年)研究了自然降雨条件下农户习惯性施肥(T1)、减量施肥(T2)及优化施肥(T3)不同施肥模式对太湖流域菜—稻轮作农田土壤磷素径流流失特征和磷素表观平衡的影响。结果表明:菜—轮作农田地表径流排水主要分布于强降雨(梅雨季、台风季)集中的水稻生长季,与降雨量呈显著线性正相关关系。磷素径流流失也集中在水稻季,各处理条件下,其流失量占周年流失总量的比例达74.75%~81.46%。农户习惯性施肥模式(T1)处理条件下,蔬菜季径流总磷平均浓度(0.55mg/L)显著高于水稻季(0.29mg/L),但磷素径流流失量(0.49kg/hm^2)却显著低于水稻季(2.13kg/hm^2)。减量施肥(T2)和优化施肥(T3)模式处理可显著降低蔬菜季、水稻季径流磷素浓度和菜—稻周年磷素径流流失量。较T1处理,T2和T3处理显著降低菜—稻周年TP径流流失量分别达22.48%和45.66%。菜—稻轮作农田土壤磷素盈余量呈现显著的施肥模式差异和季节差异,周年盈余量高达260.90kg/hm^2,且主要集中在蔬菜生长季(70.63%)。较T1处理,T2、T3处理显著降低周年磷素盈余量达38.47%~64.87%(P<0.05)。同时,虽然蔬菜产量在T2、T3处理下均显著下降,但较T2处理,T3处理对蔬菜、水稻及周年产量均无显著影响。可见,菜—稻轮作种植模式下,蔬菜季施用适量生物炭,稻季不施磷具有磷素减排、维持作物稳产和磷素表观平衡的协同效应。     

安徽省沿淮地区豆麦轮作农田径流氮、磷流失特征研究

通过淮南市的豆麦轮作试验来观察安徽省沿淮地区豆麦轮作模式下地表径流氮、磷流失的特点。安徽省沿淮地区降水地表径流系数为25％,麦季的氮肥流失率为1．21％,磷肥流失率为0．047％;豆季的氮肥流失率为3．39％,磷肥流失率为0．415％。氮的流失以硝态氮为主,磷的流失以颗粒态磷为主。麦季的氮、磷肥流失量都低于豆季,氮素7...     

巢湖流域麦稻轮作农田径流氮磷流失研究

采用田间径流池法,在巢湖流域麦稻轮作种植条件下,研究农田地表径流氮磷流失的特征。研究结果表明:麦稻轮作农田径流总氮流失量为45.27～101.38kg/hm2,总磷流失量为0.302～0.612kg/hm2。总氮的66%以上是在麦季流失的,总磷的89%以上是在稻季流失的。常规施肥条件下麦稻轮作农田氮肥流失率在6%左右,磷肥流失率在0.45%左右。水稻和小麦氮肥减施30%和磷肥减施50%能够减少氮磷的径流流失量,分别减少总氮径流流失量2.83kg/hm2,减少4.1%左右,减少总磷径流流失量0.055kg/hm2,减少10.7%以上。氮肥减施30%对第一年的作物产量没有造成较大减产,可以实现减量不减产的目标。     

稻麦轮作周年氮磷运筹对作物产量和土壤养分含量的影响

通过稻麦轮作两周年四季作物的田间小区试验,研究了氮磷减量及磷肥运筹对水稻、小麦产量和第二周年稻麦收获后土壤养分含量的影响。结果表明:在习惯施肥的基础上减少氮肥用量10.8%和磷肥25.0%,对第一周年小麦、水稻产量和第二周年小麦产量没有显著影响,却显著降低了第二周年水稻产量;氮磷减量处理显著降低了第二周年水稻收获后土壤有效磷的含量,而对土壤pH值、有机质、碱解氮和速效钾含量没有显著影响;在氮磷减量条件下,小麦、水稻两季均施用磷肥与小麦一季集中施用磷肥进行比较,二者之间两周年四季作物产量没有显著差异。据此,建议稻麦轮作区实施"氮肥适当减量、磷肥隔年集中施用在小麦季"的氮磷施肥原则,可以达到降低肥料用量和劳动力投入,同时保证产量的目的。     

稻麦两熟农田茬口衔接期养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下稻麦两熟农田"稻季-麦季-稻季"茬口衔接期养分径流流失规律。结果表明:麦季常规施肥条件下麦稻茬口衔接期径流水量达77.59m3/hm2,径流侵蚀泥沙量达48.30kg/hm2,麦季少免耕处理较常规施肥处理增加径流水量达41.41%;径流水氮磷浓度分别达2.22,0.46mg/L,径流侵蚀泥沙氮磷浓度分别达1.15,1.65g/kg;麦稻茬口衔接期氮素径流流失量达227.84g/hm2,以径流水流失为主,占氮素总径流流失量的75%以上;磷素径流流失量达115.57g/hm2,以径流侵蚀泥沙流失为主,占磷素径流流失总量59%以上;麦季秸秆还田、秸秆还田减肥处理减少麦稻茬口衔接期氮素和磷素径流流失量分别达6.04%～9.74%和5.73%～11.54%,而麦季少免耕处理则增加21.75%和13.42%。     

化肥减施及节水对潮土冬小麦夏玉米轮作农田氮和磷流失的影响

农田氮和磷的流失威胁水环境质量及人体健康,化肥减施和节水是减少氮和磷流失的有效手段。在河南省北部农区,采用2014年建设的田间渗漏池和径流池,综合研究了2018年不同施肥及节水对小麦玉米轮作农田氮、磷流失及作物产量的影响。设置常规施肥(CON)、优化减肥(JF)和优化减肥加节水(JFJS)3个处理,不同处理总氮淋失量为42.0～81.9 kg·hm-2,硝态氮淋失量为21.5～72.4 kg·hm-2,总磷淋失量为0.05～0.06 kg·hm-2。硝态氮淋溶量占总氮淋溶的比率为51.1%～88.4%。总氮淋失系数为7.9%～10.4%;总磷淋失系数为0.02%～0.04%。JF比CON处理降低硝态氮淋失63.8%,JFJS比JF处理可进一步降低17.9%硝态氮淋失,不同处理磷的淋溶损失没有显著性差异。玉米季是氮素淋失的关键时期,占整个小麦玉米轮作周期的91.8%～94.6%。一个小麦玉米轮作周期总氮径流损失量为0.14～0.20 kg·hm-2,总磷径流损失量为0.02～0.03 kg·hm-2,氮磷径流损失系数分别为0.02%～0.04%和0.01%～0.02%。小麦玉米的产量均表现为JFJS>JF>CON,CON处理吸氮量最高,不同处理产量和吸氮量没有显著性差异。本研究明确了潮土区小麦玉米轮作农田氮磷淋溶是氮磷流失的主要途径及其流失系数,减少常规高量施肥能够显著降低氮素淋失,在减肥的基础上节水能达到更好的效果。     

稻-麦轮作体系不同施肥模式对氮肥利用效率和土壤有效养分平衡的影响

土壤肥力和养分利用效率是保障可持续粮食生产的基础。通过田间试验研究了稻—麦轮作体系下不同施肥模式氮肥利用效率和土壤有效养分的变化,结果表明:在减少养分总投入量的条件下,有机肥部分替代化肥处理(RF-OM和RF-S处理)水稻地上部总生物量显著高于LRF处理(P<0.05),与FP处理差异不大;小麦秸秆生物量与FP和LRF处理差异均不显著,籽粒生物量及地上部总生物量与LRF处理相差不大。水稻收获期RF-OM处理地上部主要器官含氮量与LRF处理差异不显著,氮素积累总量显著高于LRF处理(P<0.05);小麦收获期RF-OM和RF-S处理秸秆、籽粒含氮量和氮素积累量与LRF处理均无显著差异。收获期RF-OM和RF-S处理水稻糙米和稻壳、小麦秸秆和籽粒含磷量及磷素积累量与FP和LRF处理差异都不大;水稻秸秆、稻壳及小麦秸秆含钾量和钾素积累量均显著高于FP和LRF处理(P<0.05)。有机肥部分替代化肥处理水稻、小麦氮肥农学利用率、氮肥表观回收率和氮肥偏生产力与FP和LRF处理相比均显著提高(P<0.05),氮素籽粒生产效率也高于FP和LRF处理,甚至达到显著水平(P<0.05)。试验表明,水稻、小麦收获期增钾处理(RF-OM和RF-S处理)土壤速效钾、缓效钾含量显著高于FP和LRF处理(P<0.05),水稻收获期土壤碱解氮和小麦收获期土壤有效磷含量与LRF处理差异不大,同时,经1个稻—麦轮作周期后,4个施肥处理土壤有效养分(碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾)含量均高于供试土壤。有机肥部分替代化肥能显著提高稻麦氮肥利用效率,有利于土壤有效养分平衡,并显著提高土壤速效钾和缓效钾养分含量,是适宜的稻麦化肥减量和稳产增效施用技术。     

施用包膜尿素对水稻生长和氮磷流失的影响

施用新型肥料是减少养分径流损失的重要途径。采用田间试验研究了施用包膜尿素对水稻生长和径流氮磷损失的影响,试验设置CK(习惯施肥)、PU1(减磷41%、减氮20%、施普通尿素)、PU2(PU1基础上减氮13%)、UR1(PU2基础上施包膜尿素)和UR2(UR1基础上减氮13%)5个处理。结果表明:PU1和UR1处理水稻氮磷含量与CK处理相近,PU1成熟期氮、磷总积累量比CK增加11.21,2.69kg/hm~2。PU1和UR1处理成熟期地上部生物量和籽粒产量高于CK处理,籽粒产量分别提高7.68%,5.77%。PU1、PU2、UR1和UR2处理径流总磷含量和累积流失量比CK处理低,减少13.18%~21.51%。施用包膜尿素(PU1、PU2)处理径流总氮、铵氮和硝氮含量低于施用普通尿素(CK、UR1、UR2)处理;稻田径流总氮、铵氮和硝氮累积流失量分别减少12.90%~26.91%,54.52%~49.38%和4.03%~15.95%,其中包膜尿素处理铵氮累积流失量显著(P0.05)小于普通尿素处理。施用包膜尿素和优化施肥能促进水稻对氮磷养分的吸收,提高水稻籽粒产量,显著减少稻田氮磷流失量,值得在水稻生产中推广应用。     

有机养分替代对小麦产量、土壤肥力及麦田氮磷径流流失的影响

为探讨不同有机肥替代率对小麦减肥增效及减少麦田氮磷流失的效果,在等氮有机养分替代条件下进行田间小区监测试验,设置8种不同处理,分别为空白对照(CK),常规施肥(CF),100%、50%、30%猪粪有机养分替代氮肥(M1、M2、M3)及100%、50%、30%秸秆有机养分替代氮肥(F1、F2、F3),研究有机肥替代率对小麦产量、麦田氮磷流失、肥料利用率和土壤肥力的影响。结果表明,100%有机养分替代处理与常规施肥处理相比小麦产量均显著降低,但减少了麦田氮径流流失,提高了土壤肥力。麦田不同处理下总氮流失量为21.90~33.66 kg·hm^-2,与常规施肥处理相比,不同比例猪粪、秸秆有机养分替代处理总氮流失量减少了8.44%~25.94%;总磷流失量为0.60~2.00 kg·hm^-2,100%有机养分替代处理相比于常规处理总磷流失量升高了24.64%~44.93%。不同处理下小麦氮、磷肥利用率分别为17%~35%、5%~19%,其中30%~50%猪粪有机养分替代处理下氮、磷肥利用率较高,而100%猪粪、秸秆有机养分替代氮、磷肥利用率较常规施肥处理均显著降低。有机养分替代能够缓解土壤酸化,使土壤pH值维持稳定,与常规施肥处理相比,有机养分替代处理下土壤肥力有所提高。综合不同比例猪粪、秸秆有机养分替代对小麦产量、土壤肥力及麦田氮磷径流流失的影响,30%~50%猪粪有机养分替代在保证小麦高产稳产的同时,能有效降低麦田氮径流流失量,且维持较低水平磷径流流失量,是一种适宜的资源有效利用、节肥增效的有机养分替代模式。本研究结果为小麦生产中合理利用养分资源、减少化肥投入、控制麦田氮磷径流流失提供了参考。     

南方丘陵地区生物黑炭和有机肥配施化肥的应用研究

研究生物黑炭和有机肥配施化肥对旱地作物种植和养分损失的影响,旨在进一步探索高温多雨的南方丘陵地区旱地作物合理施肥和高产高效种植以及资源优化利用的有效途径。采用田间小区试验,设置了5个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥+生物黑炭(CF+B)、有机无机肥配施(OF+CF)和有机无机肥配施且添加生物黑炭(OF+CF+B),探讨了生物黑炭和有机肥施用对春玉米产量、地表氮磷径流损失、作物氮磷肥料利用率的影响。结果表明:生物黑炭或有机肥的施用可显著增产8.2%~11.1%,但有机肥和生物黑炭结合施用增产效果最佳,增产率可高达13.7%。相比CF处理,CF+B处理可显著降低15.9%的氮素径流损失和24.2%磷素径流损失,显著提高26.3%和11.8%的地上部氮磷累积量;OF+CF处理可显著降低17.5%的氮素径流损失和25.0%磷素径流损失,提高36.5%(P0.05)和8.2%(P0.05)地上部氮磷累积量;OF+CF+B处理可显著降低33.3%的氮素径流损失和35.2%磷素径流损失,显著提高52.1%和29.0%地上部氮磷累积量,且氮磷肥料利用率最高,分别达49.1%和26.4%。OF+CF+B处理施肥方式一方面可促进春玉米旺盛生长,增加地表植被覆盖度和增强土壤的抗蚀性,显著降低了地表的径流体积;另一方面可以全面降低土壤氮磷养分溶解态和颗粒态的径流损失,培肥了地力。因此,从产量经济效益和环境效益方面综合来看,认为添加生物黑炭和有机肥部分替代化肥结合化肥施入土壤是最合理的施肥方式,值得在该区域进行推广和应用。     

施肥模式对双季稻产量、养分吸收及经济效益的影响

水旱轮作田间定位试验条件下研究了连续4年（20052008）不同施肥模式对双季稻产量、养分吸收及经济效益的影响。结果表明,氮磷钾肥配施能显著提高水稻产量,长期有机无机肥配施增产效果明显。定位4年后,有机无机肥配施处理早稻和晚稻平均产量分别比未施肥处理增产135%和130%。随着产量的增加,稻草与稻谷中氮、磷和钾养分吸收量呈增大的趋势,表明水稻植株养分吸收量与稻谷产量呈显著正相关。不同施肥模式显著影响水稻稻草、稻谷中的氮、磷、钾养分含量。氮磷钾肥配施处理,特别是有机无机肥配施处理稻谷的养分吸收量最高,在土壤中的氮、磷盈余也最少。肥料配施虽增加了支出,但提高了经济产出,其纯收益相对较高,以有机无机肥配施处理的纯收益最高。双季稻生产实践中,有机无机肥配施模式值得推荐且需合理增施磷、钾肥。     

持续秸秆还田减施化肥对水稻产量和氮磷流失的影响

[目的] 探究持续性秸秆还田减施化肥对水稻产量和氮磷随径流流失的影响,为当地农业资源循环再利用和防控农业面源污染提供科学依据。[方法] 在四川省广汉市开展连续3 a (2018—2020年)的田间小区试验,设置常规施肥处理(T₁)和秸秆还田+常规施肥减氮28.57%,减磷25.11%(T₂)2种施肥方式,分别测定了地表径流中氮磷浓度、流失量,水稻秸秆、籽粒的产量和氮磷吸收量、水稻收获时土壤养分。[结果] 随着秸秆还田年限的增加,T₂可达到显著的增产效果,其中2020年T₂比T₁增产16.93%。与T₁相比,T₂的总氮和硝态氮流失量分别增加6.25%～14.97%,6.99%～15.03%,可溶性总氮、总磷和可溶性总磷流失量分别降低0.94%～6.03%,4.66%～10.32%和5.77%～21.15%。土壤中全磷、速效磷、硝态氮和铵态氮含量的年际变化显著(p<0.05)。与T₁相比,T₂处理显著降低了土壤8.79%的全磷和30.56%的速效磷。[结论] 持续秸秆还田与减施化肥在保证作物产量的同时,减少了化肥投入量,降低了磷素的径流流失量,但增加了氮素径流流失的风险,在实际农业生产中应进一步优化处理。     

养分专家系统推荐施肥对苏北地区水稻产量和肥料利用率的影响

苏北地区水稻集约化种植体系中存在氮肥施用过量、施肥时期与肥料配比不合理、肥料利用率低等现象,是农民收益增加和农业可持续发展的限制因子。为科学、系统地指导苏北地区稻田施肥,提高水稻养分利用效率并降低环境风险,本研究基于地块土壤性状、产量目标及养分管理措施等信息,运行水稻养分专家系统(Nutrient Expert System, NE)进行施肥推荐,并通过田间试验比较了NE推荐施肥对苏北地区水稻产量、经济效益、养分吸收、肥料利用率的影响。试验共设置5个处理,分别为水稻养分专家系统推荐施肥(NE),基于NE处理的减氮(NE-N)、减磷(NE-P)和减钾(NE-K)处理,以及农民习惯施肥(FP)。结果表明:与FP处理相比, NE处理的氮、磷肥偏生产力分别提高44.77%和6.32%,其中氮肥偏生产力达到显著水平(P0.05);钾肥偏生产力显著降低33.55%(P0.05);氮肥、钾肥回收利用率显著提高4.91%、19.35%,磷肥回收利用率与FP处理基本相同。相比于FP处理,NE处理在减少氮肥投入,保证氮、磷、钾肥平衡施用的条件下,水稻增产2.23%,增收6.24%,但差异不显著;水稻植株籽粒中磷和钾积累量分别增加10.32%和51.63%,其中后者达显著水平(P0.05)。综上所述,水稻养分专家系统在苏北地区依据地块信息和智能化施肥系统,指导优化了氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了水稻对氮、磷、钾养分的吸收和利用,提高了肥料利用率,具有较好的增产增收效果,可以在苏北地区推广应用。     

化肥氮磷优化减施对水稻产量和田面水氮磷流失的影响

为探讨氮(N)、磷(P)减量对降低稻田养分地表径流损失风险的影响,以毛里湖稻区为研究对象,连续两年(2016—2017年)进行田间小区试验,研究化肥氮磷优化减施对水稻产量和生长期内田面水N、P动态变化特征及径流流失的影响。结果表明:常规施肥处理(CF)和有机替代20%化肥N处理(0.8FN+0.2ON)稻田田面水总氮(TN)、NH_4~+-N和总磷(TP)浓度在施肥后迅速达到峰值,之后逐渐下降。而控释氮肥减N处理能有效减缓N素释放速度,田面水N素流失量远低于CF处理,且磷肥减量处理TP流失量低于CF处理。与CF处理相比,控释氮肥减N 20%(0.8N)和控释氮肥+过磷酸钙减量20%(0.8NP)处理水稻两年平均分别增产5.55%、3.22%,N素累积量分别提高19.01%、13.66%,氮肥偏生产力分别显著提高31.94%、28.83%,氮肥农学利用率分别提高47.52%、33.75%,氮肥吸收利用率分别提高95.30%、73.31%。0.8NP处理较0.8N处理水稻磷肥偏生产力两年平均显著提高22.08%,而0.8FN+0.2ON处理较CF处理P素累积量和磷肥吸收利用率分别降低11.14%、36.04%。总体而言,控释氮肥与磷肥减量既保证高产稳产,又有效降低稻田施肥初期N、P径流损失风险。在综合考虑农业生产节本增效和控制农田面源污染的前提下,可采用控释氮肥减量的施肥模式。