根区施肥 ¾¾ 提高肥料养分利用率和减少面源污染的关键和必需措施

如何提高肥料利用率是当前农业发展和环境保护迫切需要解决的问题。本文对多种提高肥料利用率的方法进行了简评,对我国肥料养分利用率低的原因进行了分析。认为肥料向环境的迁移损失是肥料养分低效的根本原因,而土壤对肥料养分的吸附固定总体上不会导致肥料养分利用率下降。肥料养分当季利用率低主要因大部分肥料养分分布于根系不能高效吸收的土体范围而致。根据土壤中肥料养分迁移扩散能力有限、作物根系高效吸收养分的土体范围有限以及养分供应浓度（(强度）)直接决定养分吸收效率等研究结论,本文论述了根区施肥是未来大幅度提高肥料当季利用率的必然和关键措施。并对根区施肥进行了定义,提出了根区施肥的适用条件和未来需要研究的科学问题。     

包膜控释肥料在旱地农田的应用研究进展与展望

就国内外控释肥料在旱地农田中的应用效果、田间养分释放,以及高效施用做了综述,重点总结了控释肥料在不同作物上的增产效果和当前应用研究中存在的问题。施用控释肥料可以提高肥料利用率,减少氮素淋溶损失,并具有增加作物产量和改善蔬菜品质的优点,但控释肥料应用中也存在着养分在土壤中的转化和去向不明,养分释放与作物生长对应性差,忽视环境条件对养分释放影响等问题。并对今后高效施用控释肥的技术研究进行了展望。     

保水剂与肥料互作及保水缓/控释肥料研究展望

保水剂在农业上的作用日益重要,肥料与保水剂一体化使用是水肥调控的重要技术,是肥料研究的国际前沿。保水剂是吸水量超过自身重量数百倍以上的亲水性高聚物。保水剂一般分为天然的,合成的及半合成的。保水剂与肥料可以通过物理混合、包膜或化学合成三种方式结合为一体化的保水缓/控释肥料。保水剂具有吸水吸肥功能,保水剂可吸附大量中性分子,对阳离子养分也有较强吸附作用,对阴离子养分吸附弱。肥料种类与盐浓度影响保水剂的吸附作用与膨胀能力。保水缓/控释肥料在土壤中对肥料养分有延迟释放作用。保水缓/控释肥料可改善土壤持蓄水分和水肥交互作用,促进植物对养分的吸收和作物增产。保水缓/控释肥料发展方向是包膜和化成保水缓/控释肥料。保水缓/控释肥料湿润及养分控释机理研究也需要加强。     

保水缓/控释肥料的研究进展

肥料与保水剂复合一体化使用是水肥调控的重要技术，是肥料研究的国际前沿。该文主要对保水剂与化肥的复合方式与工艺，保水剂与肥料养分相互作用及其研究方法，以及保水及保水肥料应用的水肥效应方面的进展进行综述，并指出了保水缓/控释肥料研究存在的问题和今后努力的方向。保水剂与肥料可以通过物理混合(吸附或造粒)、包膜或化学合成3种方式结合为材料与功能复合一体化的保水缓/控释肥料，包膜和化学合成是高养分含量保水缓/控释肥料制备的先进工艺。肥料或盐影响保水剂的吸水膨胀及吸附作用，因肥料及盐的种类和离子电价而异。7 d溶解量法、土壤淋洗法及土壤培养法等是研究保水剂及保水缓释肥料养分吸附解吸的常用方法。保水剂或保水缓/控释肥料对一些养分的缓释作用报道基本一致，对土壤水分改善作用存在不一致的报道，与高盐含量和保水剂用量有关。保水缓/控释肥料今后发展方向应加强养分含量与吸水倍率指标标准、保水材料及其与肥料复合机制的创新、以及湿润及养分控释机理的研究，还应加强中试及产业化技术开发研究。     

我国肥料产业面临的挑战与发展机遇

本文从我国农业对肥料的需求入手,分析了我国肥料产业面临着种植业施肥目标、肥料供需环境、肥料施用方式的变化以及肥料负面作用受到人们重视的客观现实。厘清我国植物营养与施肥在不同时期的任务和目标,肥料产业存在的问题,对指导我国肥料产业健康发展具有重要的参考意义。建国以来直到上世纪末,粮食和农业初级产品短缺一直困扰着国民经济的发展,提高肥料投入来增加供给是肥料施用和养分高效的主要目的。随着我国经济的发展,肥料施用从单纯的提高产量到产量与环境并重,而且环境要求越来越严,农业生产迫切需要养分效率高、环境友好型的肥料。肥料生产由卖方市场向买方市场的根本性转变加剧了肥料企业间的不正当竞争。我国肥料产业发展中出现了过分炒作概念、无限延伸肥料功能、肥料概念把握不科学、行业浮躁、踏实精神不足等问题,肥料标准过细等也影响着我国肥料产业的创新与发展。我国经济的连续快速发展,农业资金投入的大幅增加和农村劳动力的转移,规模化种植的推广,对我国肥料从产品、剂型到施用技术都提出了新的要求,为产业的发展提供了新的机遇。生产养分浓度、养分比例和养分形态适应不同作物和土壤环境容量的肥料产品,适应简化施肥技术的缓控释肥,适应肥水一体化的全水溶肥料都要求肥料助剂的创新。     

水肥调控技术及其功能性肥料研究进展

综述水肥调控的有关技术,以及以高吸水性树脂 (super absorbent polymer,SAP) 为保水、缓/控释材料制备保水型缓/控释肥料的研究进展,为今后此类肥料的开发、应用提供依据。水分和养分是限制我国旱地农业可持续发展的主要因子,以肥调水,以水促肥,充分发挥水肥的协同效应是提高水肥利用率的关键。目前,水肥调控 (耦合) 技术的实施主要通过农艺措施和施肥灌溉技术来完成。近年来,随着SAP性能的不断改善和使用的普及,人们对SAP在吸水保水的同时,对土壤肥料养分的保持和缓释作用开始给予了重视,以SAP为保水、缓释材料的保水型缓/控释肥料的研究成为水肥调控研究的热点。SAP与一般聚合物不同之处是它具有高度亲水性,聚合物的骨架是一个适度交联的网状结构,进入树脂分子内的养分离子或分子可以以各种结合形式被暂时固定而延缓了养分的释放。土壤中可溶性盐对SAP吸水性能有重要影响,但尿素分子影响甚小。保水型缓/控释肥料可通过养分负载、复混或包膜等工艺制备。保水型缓/控释肥料是水肥调控 (耦合) 技术、化学制剂保水节水技术和肥料缓/控释技术的综合运用和物化的载体,兼具吸水、保水和养分缓/控释功能,实现水肥在同一时空条件下的一体化调控,同时提高水分和肥料的利用效率,在农业、林业、环境修复、生态工程等领域具有广阔的应用前景。未来工作是进一步寻求合适的SAP制造原料和工艺,降低成本;应用分子设计,改善SAP的结构,提高生物降解性,控制盐分的不利影响,提高肥料的吸水、保水和对养分的缓释性能;加强养分释放机理和不同于普通缓/控释肥料评价方法的研究。     

分根区交替灌溉对土壤水分养分条件及作物生长的影响

分根区交替灌溉技术可充分利用生物学特性,调节作物自身生理活动,降低作物耗水量,达到节约灌水量和提高水分利用效率的目的。综合国内外研究成果,从土壤水分、土壤养分(氮素)、作物生长、产量、品质等方面,论述了分根区交替灌溉提高农田水肥利用效率的机理及其对作物生长的影响,并对将来需要重点研究的方向作了展望,以期为进一步发展和丰富分根区交替灌溉理论和技术提供科学支撑。     

盆栽条件下不同氮磷钾养分配比的水溶性肥料对油菜产量、品质及养分吸收的影响

水溶性肥料的氮磷钾养分比例是影响作物产量与品质的关键因素。采用盆栽方法,研究了不同氮磷钾养分配比的水溶性肥料配方对油菜产量、品质、养分吸收及肥料回收率的影响。试验结果表明,与不施肥对照(清水)相比,水溶性肥料能将油菜的产量提高3.55~4.56倍。在不同养分配比中,配比T3(1∶0.4∶0.8)油菜产量最高,比传统配比T2(1∶0.5∶1)提高4.24%,硝酸盐含量比传统配比降低27.38%,肥料养分的回收率最高,为本次盆栽试验条件下的最佳水溶性肥料配比。     

肥料养分真实利用率计算与施肥策略

目前人们提到的我国肥料利用率数据都是基于常规公式获得的当季肥料表观利用率的计算结果,并由此认定我国肥料利用率比较低。本文提出养分真实利用率的计算方法,养分真实利用率是作物吸收的养分占种植作物消耗的养分比例。养分来源既包括施用的各种肥料养分,也包括土壤贮存的养分,其公式为:作物吸收的养分量/(施肥量-土壤养分的盈亏量)。养分真实利用率也可采用100%减去养分的损失率来计算,因各种途径未被作物吸收利用并离开耕层土壤的养分才是损失,而贮存在耕层土壤中的养分则不能算作损失。我国耕地土壤肥力的维持和作物吸收的养分都主要来自于各种肥料,因而养分真实利用率的计算公式,基本等同于肥料养分真实利用率的计算公式。利用这一新的公式,我国的肥料养分真实利用率无论是当季还是长期利用率都将远远高于当前文献报道的数据。新的算法获得的肥料养分利用率直接与肥料养分的损失率相对应,将有利于揭示肥料对粮食生产的实际贡献率和损失率,并推动土壤肥力的培育目标及施肥策略与养分损失率相对应,促进施肥技术向减少肥料损失的方向发展,而不是片面地提高目标不太明确却广泛使用的肥料表观利用率。未来大田作物的施肥量并不需要高度依赖测土施肥,而应主要依赖于作物生长对养分的消耗量和养分损失率来确定。     

西芹水肥一体化水溶肥比较试验初报

水溶肥是一种速效性肥料,水溶性好、无残渣,可以完全溶解于水,能被作物的根系和叶面直接吸收利用,采用水肥同施,以水带肥,实现了水肥一体化,而且肥效快,可解决西芹作物快速生长期的营养需求。推广使用水溶肥,同时要考虑水、肥、土壤、作物的协调作用,不同地区的土壤养分含量不同,不同作物对养分的需求也不同,所以既要考虑水肥的结合,还需要考虑环境的约束。     

以钙镁磷肥产品创新促进产业发展

钙镁磷肥是一种富含磷、钙、镁、硅等营养元素的碱性矿质肥料，可补充植物所需的微量元素，改良酸性土壤、有效减轻重金属污染和提升作物营养与品质。一直以来，钙镁磷肥仅被认为是低含量的磷肥，产销量从高峰时期的近千万吨，下降到近年来的百万吨左右，市场占有率仅为磷肥总量的1%左右，且售价不高，导致企业经营困难。本文从植物营养角度，分析了钙镁磷肥中养分的有效性，肯定了钙镁磷肥作为肥料的必要性；从钙镁磷肥的产业现状入手，用详实的数据分析了钙镁磷肥近年来的产量和市场情况；从产品技术改造方面提出了助推钙镁磷肥提质增效的思路。钙镁磷肥中除含有12%～20%的枸溶性磷外，所含的钙、镁、硅的有效性高于绝大多数工业炉渣。钙镁磷肥施入土壤后，开始时有效磷量较低，但随着时间的延长，有效磷量明显提高，在酸性土壤中肥效优于过磷酸钙。发展钙镁磷肥产业，不仅可充分利用我国的中低品位磷矿资源，还可以补充我国大面积酸性土壤中的盐基离子，提供水稻、甘蔗等需硅量大的作物的硅营养，是不可多得的兼具多元素营养与土壤改良功能的肥料产品。钙镁磷肥提质增效的思路包括:1) 在钙镁磷肥中添加植物所需的微量元素，使得钙镁磷肥从单一的肥料产品定位升级为具有调理土壤和调理植物的功能化产品；2) 产品外观由粉状改为颗粒状，以适应机械化施肥和掺混肥需求；3) 制定产品新标准，体现出钙镁磷肥产品优势；4) 加强钙镁磷肥多产品性状的施用方法研究。今后应基于技术创新、产品创新，并结合营销创新，助力钙镁磷肥产业转型升级，绿色健康发展。     

水钾耦合对褐土养分及花生养分累积的影响

为明确水钾耦合对土壤养分含量及花生养分吸收累积量的影响,以"花育25"为试验材料,采用水分(35%,50%,65%,80%的田间持水量)和钾肥(0,0.15,0.30,0.45g K_2O/kg)2因素4水平随机区组设计,通过遮雨棚盆栽试验探讨水钾耦合下褐土有机质、全量(全氮、全磷和全钾)和速效养分(碱解氮、有效磷和速效钾)含量的变化,以及花生植株养分累积量的差异。结果表明:钾肥用量增加会促进有效氮的吸收;在土壤水分缺乏时,水分胁迫低钾(W_1K_1)和轻度胁迫低钾(W_2K_1)两个处理在土壤全磷含量下降时有效磷含量不降反增,这表明施入少量钾肥有助于旱地磷的释放。施低钾K_1(135kg/hm~2)促进土壤速效钾的增加及土壤养分的平衡,较初始土壤提高0.43~0.59倍,且随钾肥用量的增加而不断升高。相同钾肥用量下,花生植株氮、磷和钾累积量随灌水量的增加均呈上升趋势;氮吸收量仅在水分胁迫时随着钾肥用量的增多而先增后减;除水分充足(W_4)外,在其他灌水处理下植株磷累积量随钾肥用量的增加均表现为先增后降;而钾累积量在各土壤水分下均随钾肥用量的增加呈现"低-高-低"的变化趋势,最高值均在中钾K_2(270kg/hm~2)处理。花生植株对营养元素的吸收累积与总生物产量和荚果产量相关性均达显著(p0.05)或极显著(p0.01)水平,总生物量与荚果产量呈极显著(p0.01)相关。综合考虑土壤养分的可持续供应、花生养分的累积和产量形成,建议土壤水分保持在65%FC,钾肥(K_2O)用量控制在135~270kg/hm~2为宜。     

南疆沙区成龄红枣水肥一体化滴灌的水肥适宜用量

为了研究南疆沙区漫灌改滴灌水肥管理对红枣产量及品质的影响,该文运用二元回归分析及归一化方法,以当地9 a成龄枣树为对象,寻求同时满足高效高产的水肥灌溉制度。以常规漫灌(CK:1 100 mm、900 kg/hm~2)为对照,设灌水和施肥(N∶P_2O_5∶K_2O=2∶1∶1.5)双因素进行小区试验,3个滴灌灌水量(W1:45%CK,W2:65%CK,W3:85%CK,100%)和3个施肥水平(F1:45%CK,F2:65%CK,F3:85%CK)。结果表明:灌水对红枣花期、膨大期土壤养分(全N、速效P、速效K)和灌溉水利用效率(iWUE)达到显著性水平(P0.05),施肥对红枣花期、膨大期土壤养分、肥料偏生产力(PFP)达到显著性水平(P0.05),水肥耦合效应对全生育期土壤养分、产量及品质指标均达到显著水平(P0.05);滴灌条件下W2F3处理产量最高,与CK无显著性差异(P0.05),iWUE、PFP分别在W1F3、W3F1处理最高,总糖、维生素C、总酸分别在W3F1、W3F3、W3F1处理最高,与W2F3无显著性差异(P0.05),对于净收益而言,W3F2与CK具有显著性差异(P0.05),相比于CK提高1.95%。通过对建立的滴灌水肥投入与红枣产量和品质关系模型分析,认为研究区滴灌红枣适宜的水肥投入范围分别为651～806 mm和708～810 kg/hm~2,其中N(311～345 kg/hm~2),P_2O_5(156～178 kg/hm~2),K_2O(233～267 kg/hm~2),研究结果可做为当地红枣滴灌节水、节肥的最佳水肥供应模式。     

设施葡萄智能化水肥管理体系研究

当前设施葡萄栽培中水肥盲目投入问题严重,因为缺乏灌溉决策标准导致农户实际生产中难以合理应用水肥一体化技术.利用基于NB-IoT网络传输的固态电阻传感器设备对设施葡萄根系土壤水分进行实时监测,建立了基于土壤水分张力的设施葡萄灌溉决策指标,并依托水肥一体化设备实现自动灌溉.研究结果表明:智能灌溉与施肥结合的综合管理比农户常...     

控制性分根区灌溉对玉米根区水氮迁移和利用的影响

为探索灌水方式对根区水氮迁移和利用的影响,对盆栽玉米采用3种灌水方式（常规、交替、固定）和4个氮素水平,研究了不同根区湿润方式对玉米根区水氮迁移动态和利用的影响。结果表明：施氮后盆内土壤硝态氮含量和施氮量呈正相关,交替灌溉根区两侧土壤硝态氮分布均匀,固定灌溉根区干燥侧土壤硝态氮累积量明显大于湿润侧。交替灌溉上层土壤硝态氮残留量和常规灌溉同一层次上的残留量相当,下层的残留量比常规灌溉的大。交替灌溉的根冠比最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。交替灌溉的水分利用效率是常规灌溉的0.99～1.11倍,而灌水量是常规灌溉的0.75倍,节水效果明显。同一氮肥水平下,交替灌溉的单位干物质全氮吸收量最大,固定灌溉的次之,常规灌溉的最小。     

Growth and nutrient content of poinsettia (Euphorbia pulcherrima Willd. ex Klotz) in a soilless growth medium containing sewage sludge pellet fertilizer

The effectiveness sewage sludge pellet fertilizer (SPF) as a nutrient source for containerized poinsettia (Euphorbia pulcherrima Willd. ex Klotz) was determined by comparing the growth and nutrient element content of ‘Eckespoint Celebrate 2’ plants grown with SPF in the growth medium versus plants fertilized with conventional water‐soluble fertilizer (WSF). Plants were grown in 1.6‐L pots of soilless growth medium with SPF incorporated at planting at the rates of 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, or 3.0 gm nitrogen (N) pot^‐1. Sludge pellet fertilizer plants received either no WSF or a dilute solution of 2ON‐4.3P‐16.6 potassium (K) (50 mg N L^‐1) twice a week. Control plants had no SPF and were fertilized with WSF at 250 mg N L^‐1 twice a week. At the end of the experiment plant growth measurements were made, leaves were analyzed for their nutrient element content, and growth medium was analyzed for pH and electrical conductivity (EC). Plants grown with SPF, with or without dilute WSF, were of commercially acceptable quality, but were somewhat smaller than the control plants. Plants growing with SPF alone and no WSF developed a chlorosis suggestive of N deficiency which was largely prevented by the application of WSF. Foliar analysis revealed that N in the leaves of plants receiving SPF alone was at the critical level for deficiency established for poinsettia. In treatments where dilute WSF was applied, the N content of the leaves was within the normal range. The foliar levels of all other nutrients fell within the normal ranges established for poinsettia in all SPF treatments. In addition to N deficiency, high growth medium EC at planting and low EC by the end of the experiment might also explain the inhibition of growth with SPF versus the WSF control. Results of this study suggest that poinsettia can be successfully grown using SPF as the sole source of nutrition, however the best growth is possible only when a dilute solution of N‐containing WSF is applied on a regular basis.     

绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响

绿肥还田是影响农田土壤有机质的重要手段,为探索绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响,采用常耕和粉垄栽培水稻,以不施肥、单一施用化肥、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥共4种施肥处理,系统开展粉垄耕作稻田土壤活性有机碳研究。结果表明:(1)粉垄耕作减少了稻田土壤总有机碳含量,提高绿肥还田量有助于粉垄稻田土壤总有机碳的提高,双倍绿肥还田下提高25.6%～60.1%,而单倍绿肥还田有助于剖面各层土壤总有机碳积累;(2)绿肥还田增加了粉垄稻田土壤活性有机碳含量,提高了土壤固碳水平;随着绿肥还田量的增加可有效提高粉垄稻田土壤碳库管理指数,粉垄条件下单倍绿肥还田低、中、高活性有机碳分别增加了28.4%～47.9%、37.3%～49.9%、30.1%～49.6%,而双倍绿肥还田时分别增加47.8%～64.3%、40.0%～61.3%、29.6%～59.7%;(3)粉垄耕作下的稻田土壤总有机碳和碳库管理指数在孕穗期及其之后,随生长时期呈线性变化规律,决定系数R~2高达0.999。绿肥还田下粉垄稻田土壤非活性有机碳占比随土层厚度的增加呈缓慢降低趋势,决定系数R~2达0.998～0.999,对土壤活性有机碳的纵向迁移和变化的潜在激发利用效率规律明显。可见,绿肥还田能有效增加粉垄稻田土壤有机碳储量和活性有机碳的稳定性,对调控稻田土壤碳库及改善土壤质量具有重要的促进作用。     

休闲稻田消解沼液生态效应及其对水稻安全生产影响研究

为研究利用休闲稻田消解沼液生态效应及对后季水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,在浙江省嘉兴市脱潜潴育型水稻土青紫泥田上,进行4年定位田间试验,考察了休闲季灌施不同用量沼液对水稻产量、稻谷、土壤中有害重金属含量差异以及土壤中养分含量的变化,提出休闲稻田沼液消解安全容量。研究结果表明：休闲稻田灌施沼液可有效消解单一水稻轮作制地区沼气工程冬春季产生的沼液,每公顷休闲稻田每年安全消纳沼液3000t,后季水稻可在不施化学氮、钾肥,减半施用磷肥的基础上获得与全化肥处理相近或略高的产量;休闲季灌施沼液对土壤肥力有明显改善作用,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾都明显高于不灌沼液处理,但除土壤速效钾和缓效钾外,各种养分含量年度递增趋势并不明显,没有出现养分过度累积导致的富营养化;与全化肥处理相比,休闲季灌施沼液后土壤及稻谷中有害重金属含量没有明显增加;综合沼液灌溉对产量、土壤质量、稻谷安全品质监测结果,在水稻生产安全、土壤可持续利用的目标下,确定休闲稻田沼液安全消解容量为N1500kg·hm-2。     

我国化肥减量增效的驱动因素探究

  【目的】  过量施用化肥一直是我国农业面临的突出问题。近些年，随着多种化肥减量措施的实施，我国在2016 首次实现化肥的零增长，并在2017、2018两年实现了化肥用量的持续减量，这一目标的实现对我国及全球养分管理意义重大。本研究通过对化肥减量的技术、政策、市场、服务体系等驱动因素进行深入剖析，以期揭示我国化肥减量的综合机制。  【结果】  近15年 (2005—2020年) 来，测土配方施肥、机械化施肥、水肥一体化、秸秆还田、有机肥资源化利用以及栽培等技术的发展是我国化肥减量的主要技术途径。有机肥还田、秸秆还田比例的增加，在一定程度上替代了化肥的施用。其中，2010—2019年我国实现畜禽粪便养分还田1700万t，秸秆氮磷钾养分还田近1800万t。与此同时，多重化肥减量政策的推行为我国实现化肥减量提供了制度保障，如《关于推进化肥行业转型发展的指导意见》促进了产品创新，《到2020年化肥零增长行动方案》、《畜禽粪污资源化利用行动方案 (2017—2020年) 》以及《农业绿色发展五大行动》提高了农业生产的节肥意识并促进了节肥增效技术的应用。消费者对高品质作物的需求以及经营规模的扩大等市场需求也强力助推化肥的减量增效。其中，高品质农产品需求量的不断增加，以及在农产品价格不稳定的情况下优质农产品的价格优势，加上尿素、二铵等化肥价格的上涨也促使农产品向高品质转变，与此同时大规模的土地流转伴随机械化的普及也降低了小农户施肥的随意性和盲目性。此外，政府、企业以及科研单位3个服务主体农化服务的不断完善和发展，更是推进了化肥减量“最后一公里”的实施。目前超过70%的肥料企业都在做培训、试验示范等农化服务工作，政府主导的十年测土配方施肥已经让1/3的农户施肥趋于合理水平，基于中国农业大学的科技小院模式也使得中国23个省区主要粮食作物增产10.8%～11.5%，氮肥用量减少14.7%～18.1%。  【结论】  我国已经提前实现了2020年化肥零增长的目标，其中技术、政策和服务体系都起到了不可替代的作用，这表明我国农业生产已经步入了新的阶段，但是目前我国化肥施用不合理现象仍然突出，实现化肥科学施用仍有很长的路要走。