不同施肥措施对冬小麦灌浆期氮素吸收分配的影响

以黄淮海平原国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站为平台,研究了长期不施肥(CK)、氮钾配施(NK)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施有机肥(MNPK)或秸秆(SNPK)5种施肥措施对灌浆期冬小麦吸收利用氮素的影响.研究结果表明,在等氮量条件下,施氮量为N 165 kg/hm2时,NPK、MNPK、SNPK处理有利于小麦在灌浆阶段维持田间较高的群体数和干物质的积累量;其中MNPK、SNPK处理较NPK处理有利于小麦灌浆阶段在茎、鞘器官的生长和干物质积累.在氮素吸收方面,NPK、MNPK、SNPK处理有利小麦灌浆期茎、叶、鞘、穗等器官对氮素的吸收、分配和累积.与CK处理相比,施无机氮、有机氮分别为N 49.5、115.5 kg/hm2时,MNPK、SNPK处理可以延长灌浆高峰期7天左右;而施无机氮为165 kg/hm2时,与CK处理相比,NPK、NK处理可以延长14天左右.在花后1 ～ 14天,MNPK、SNPK处理在茎、穗部位氮素吸收累积量要高于NPK处理,其中穗部差异分别达到P≤0.05显著水平、P≤0.01极显著水平;在花后21 ～ 35天,NPK处理在叶、籽粒部位氮素吸收累积量要高于MNPK、SNPK处理,其中叶部差异均达到P≤0.05显著水平或P≤0.01极显著水平.此外,在灌浆期MNPK处理在穗部氮素累积量要高于SNPK处理.总之,在本试验条件下,无机有机肥配施应适当加大无机氮肥的供应量以弥补小麦灌浆中后期起氮肥供应不足的现象.     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。     

不同有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响

【目的】探讨本地区主要类型有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响,为不同类型有机肥的科学施用提供理论依据。【方法】2014年10月—2015年9月在山东省中国农业科学院禹城试验基地进行了冬小麦–夏玉米田间小区试验,供试小麦品种为‘济麦22’,玉米品种为‘郑单958’。在常规施氮量 (N 225 kg/季) 基础上,设化肥 (CF)、鸡粪 (CHM)、猪粪 (PM) 和牛粪 (CM) 单施以及化肥分别与3种有机肥配施处理 (化肥氮分别占25%、50%、75%),13个处理;加倍施氮量下,有机肥和化肥单施 (DCF、DCHM、CPM、DCM) 4个处理;1个不施肥处理 (CK),共计18个处理。测定了小麦和玉米产量、N₂O排放通量和NH₃挥发通量。【结果】常规施氮量 (N 225 kg/hm2) 下,单施鸡粪或猪粪的小麦、玉米产量与化肥相当,单施牛粪比化肥处理减产。分别与CF、CHM、PM、CM相比,DCF、DCHM、DPM处理无增产效果,DCM处理玉米表现为增产。猪粪和鸡粪与化肥各配施比例处理的小麦、玉米产量间无显著差异,且均与单施化肥处理相当;牛粪与化肥配施处理的小麦产量随化肥配施比例的提高而提高,玉米产量各配施比例处理间无显著差异。CF处理周年NH₃挥发量为39.63 kg/hm2,是单施有机肥处理的37～53倍;单施化肥处理的NH₃排放系数接近9%左右,单施有机肥处理的NH₃排放系数只有0.2%左右。有机肥与化肥配施的处理周年NH₃挥发总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到75%时,周年NH₃挥发总量与单施化肥处理相当。CF处理的周年N₂O排放总量为2.85 kg/hm2,高于单施有机肥处理,三种有机肥N₂O周年排放量由大到小依次为猪粪 (2.51 kg/hm2)>鸡粪 (1.91 kg/hm2)>牛粪 (1.85 kg/hm2) 处理;加倍施用化肥和有机肥的N₂O排放量平均为常规施氮量的1.5倍以上。有机肥与化肥配施的处理周年N₂O排放总量随化肥配施比例增加而明显增加,当化肥配施比例达到50%时,周年N₂O排放总量达到或超过了单施化肥处理。CF处理N₂O排放系数为0.4%左右,有机肥处理N₂O排放系数为0.3%左右。有机肥处理的NH₃挥发和N₂O排放主要发生在小麦季,化肥处理主要发生在玉米季。加倍施肥均会明显增加NH₃挥发总量和N₂O排放总量,但不影响二者的排放系数。【结论】不同粪肥与化肥配施对作物产量、田间N₂O排放和NH₃挥发的影响有明显差异。推荐施肥量下,鸡粪或猪粪不配施或配施少量化肥 (< 50%) ,牛粪配施75%左右的化肥可实现与化肥相当的作物产量,同时减少农田氮肥气态损失。     

等氮条件下长期有机无机配施对春玉米的氮素吸收利用和土壤无机氮的影响

【目的】研究等氮量投入条件下,长期使用不同有机物料替代无机肥的适宜比例对玉米氮养分累积、运移和氮肥利用效率和产量的影响,可以为吉林黑土区春玉米高效施肥,维持并提高土壤肥力提供理论依据。【方法】以国家(公主岭)黑土肥力与肥料效益长期定位试验为研究平台,玉米品种郑单958为供试作物,设5个不同处理,即:不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷钾化肥(NPK)、粪肥+NPK(MNPK)、秸秆还田+NPK(SNPK)。在玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽丝期、灌浆期和成熟期采集地上部植株样品,分析玉米植株不同部位的氮含量和累积量以及运移比例,计算氮肥利用效率。【结果】在玉米各生育时期,MNPK处理氮素累积量均高于NPK和SNPK处理;拔节期至大喇叭口期氮素累积量为19.67~86.44 kg/hm2,其中MNPK氮素累积量达到86.44 kg/hm2,为氮素累积量增加最多、吸收速率最快的时期;在成熟期,MNPK、NPK、SNPK、N和CK处理植株氮素总累积量分别达到286.2、276.2、249.4、151.7和63.6 kg/hm2,SNPK处理氮素累积量略低于NPK处理,MNPK显著高于NPK和SNPK(P0.05)。MNPK、SNPK、NPK和N处理中,叶和茎鞘总氮素转移量分别为99.0、79.7、87.2和41.8 kg/hm2,总的转移氮素对籽粒的贡献率分别为51.0%、47.7%、47.2%和43.4%,以MNPK处理的总氮素转移量和转移氮素对籽粒贡献率最高,与其他处理差异显著。在各处理中,MNPK、NPK和SNPK三个处理的氮肥偏生产力(PFP)均大于60kg/kg,以MNPK最高,达到65.4 kg/kg。与化肥NPK处理比较,SNPK氮素偏生产力和收获指数差异不显著。MNPK处理土壤无机氮的含量在玉米整个生育期一直高于化肥NPK处理,并在玉米大喇叭口期达到最高,达到60.83 mg/kg,并与其他处理差异显著。【结论】长期有机无机配合施用,不仅能有效调节氮素积累和转运,还能提高氮肥利用效率。在适宜氮用量为165 kg/hm2时,以农家肥氮替代70%,或秸秆氮替代30%化肥氮素,既减少化肥氮投入,又增加了土壤供氮能力,因此,有机肥氮替代部分化肥氮是吉林省黑土区春玉米氮素管理的有效途径之一。     

黄土高原黑垆土施肥的作物累积产量及土壤肥力贡献

施肥的作物产量和土壤肥力贡献是评价施肥是否科学的关键参数,为了给黄土高原黑垆土区施肥及农业可持续发展提供科学的决策依据,通过设置在黄土高原黑垆上的长期定位试验系统研究了不同施肥的作物产量和土壤肥力贡献。试验设不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、秸秆与氮磷配施(SNP)、单施有机肥(M)和有机肥与氮磷配施(MNP)6个处理。结果表明,所有处理玉米和小麦累积产量与种植年限显著正相关。MNP、SNP、NP、M4处理玉米年均产量分别为8 856、7 089、7 226、7 043 kg·hm~(-2),小麦年均产量分别为4 916、3 747、4 132、3868kg·hm~(-2),均显著高于对照(CK)。SNP、M和MNP处理玉米和小麦产量与NP处理相近或高于NP处理。氮肥、磷肥的作物累积产量贡献量与种植年限分别呈二次凹函数和凸函数关系。氮磷配施(NP)、秸秆还田的作物累积产量贡献量则与种植年限显著正相关,其年均玉米产量贡献量分别为3408、2191kg·hm~(-2),小麦产量贡献量分别为429、206kg·hm~(-2)。长期施用有机肥及秸秆还田可显著增加土壤有机质和全氮含量。长期施磷肥土壤有效磷含量显著增加,而长期施用有机肥土壤有效磷和速效钾含量均显著增加。总体而言,黄土高原黑垆土区长期平衡施用化肥、施用有机肥、秸秆与化肥配合施用及有机肥与化肥配合施用均可增加作物产量,提升土壤肥力质量,适宜化肥施用量为N 90kg·hm~(-2)、P_2O_5 75 kg·hm~(-2),秸秆还田可隔年施磷。     

化肥氮用量对日光温室黄瓜产量、抗病性及土壤硝态氮的影响

在河北省高邑县后哨营黄瓜集约化种植区采用小区试验方法,在菜农基施玉米秸秆30 t/hm2(N、P2O5和K2O携入量分别为208.4、62.8和361.6 kg/hm2)基础上,研究不同化肥氮用量对日光温室冬春茬黄瓜产量、抗病性及根层0～40 cm土壤硝态氮含量的影响。结果表明,30 t/hm2玉米秸秆配施450 kg/hm2化肥N模式的黄瓜产量、经济效益、化肥氮农学利用率达最高,分别为169.74 t/hm2、33.05万元/hm2、39.2 kg/kg;较农民习惯施肥节N 61.4%、节P2O532.2%和节K2O 33.9%,增产34.9%、增收40.8%;本试验条件下,基施秸秆30 t/hm2的基础上,配施化肥N的适宜用量为370～450 kg/hm2;采收期适宜黄瓜产量建成的根层(0～40 cm)土壤硝态氮需求农学阈值为N 105.9 kg/hm2。农民习惯施肥量严重超出黄瓜养分需求量,土壤NPK比例失调,黄瓜抗病能力下降,习惯施肥区较化肥N用量450～750 kg/hm2各处理黄瓜采收期病+死株率增加了39.7～49.2个百分点,而且根层土壤硝态氮出现显著积累并存在淋失风险。     

长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:MMNPK1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPKNPKNKNPN、CKPK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPKNPK、MNPNK、PK、NCK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数0.6,变异系数0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量"减肥"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。     

氮磷钾肥对紫云英产量及养分积累的影响

通过田间试验,研究了NPK肥对紫云英生长、产量及养分积累的影响.结果表明,NPK配施能促进紫云英生长,显著提高产量和养分积累量.NPK处理(施N 75 kg/hm2 、P2O5 60 kg/hm2和K2O 60 kg/hm2)的紫云英茎数、株高和每茎复叶数分别是不施肥处理的3.77、1.81和1.60倍,是施PK处理的2.19、1.23和1.16倍,是施NK处理的2.11、1.16和1.11倍,是施NP处理的1.44、1.19和1.16倍.NPK配施的鲜草产量分别比不施肥、PK配施、NK配施及NP配施处理增加26.47、14.22、7.18和10.74 t/hm2.不同施肥处理都能使紫云英的养分积累量显著提高,其中NPK配施处理的紫云英地上部N、P2O5、K2O和C的积累量最大,分别是不施肥处理的3.66、3.27、2.85和2.80倍.试验结果说明,合理施用N、P、K肥能明显促进紫云英的生长,提高产量和养分积累量,有利于提高紫云英种植效益.     

长期有机培肥黑土有机碳、全氮及玉米产量稳定性的变化特征

【目的】探讨东北黑土区长期有机培肥对土壤有机碳、全氮含量及产量稳定性的影响,为优化黑土培肥技术及玉米稳产高效提供指导。【方法】以38年长期定位试验为研究平台,选择6个施肥处理:不施肥 (CK),氮磷钾配施 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2,NPK),常量有机肥 (有机肥30 t/hm2,折纯N 150 kg/hm2、P₂O₅ 135 kg/hm2、K₂O 45 kg/hm2,M₂),常量有机肥配施氮磷钾肥 (M₂NPK),高量有机肥 (有机肥60 t/hm2,M₄),高量有机肥配施氮磷钾肥 (M₄NPK)。测定耕层土壤有机碳、全氮含量及玉米籽粒产量。【结果】玉米籽粒产量以M₄NPK处理最高,平均产量为9637 kg/hm2,其次是M₂NPK处理,平均产量为9422 kg/hm2,CK处理产量最低,平均产量为3551 kg/hm2,且显著低于其他各处理。前10年试验施用有机肥可显著提升土壤基础地力,降低玉米籽粒产量对化肥的依赖,M₂与M₄处理的籽粒产量与NPK处理均无显著差异。之后至2017年,单施有机肥处理玉米产量较NPK处理平均提高3.8%。拟合方程表明,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。在培肥30年后,肥料对籽粒产量贡献率开始下降。有机无机配施处理下,玉米产量变异系数较低,平均为19.3%,产量可持续性指数SYI为0.58,达到稳定水平。土壤有机碳含量随施肥年限在不同施肥处理间差异逐步变大,且在10年后出现显著差异,增施有机肥后,土壤有机碳显著增加,以M₄NPK和M₄处理最高;土壤全氮与土壤有机碳呈显著正相关 (r = 0.826**),土壤有机碳每升高1 g/kg,土壤全氮含量增加0.086 g/kg。施用有机肥,玉米籽粒产量与土壤有机碳、土壤全氮含量显著正相关,表明长期有机培肥对实现玉米高产稳产具有重要贡献。【结论】在供试黑土条件下,单施有机肥在一段时间内主要提高土壤有机碳含量,有机碳达到一定水平后才可以提高产量。有机肥配合氮磷钾化肥可以快速有效提高土壤有机碳和全氮含量,提高玉米产量。本试验条件下,有机无机配合施用的土壤有机碳年增加量为0.35～0.47 g/kg,全氮含量增加46.3%～84.2%,玉米产量稳定系数 (SYI = 0.58) 达到较高水平。土壤基础地力的提高可减少玉米产量对外源肥料的依赖,地力产量每增加1000 kg/hm2,肥料贡献率降低9.2%～12.2%。因此,有机肥配施化肥是黑土区保证玉米稳产高产、不断提升土壤肥力、保障黑土资源可持续利用的重要措施。     

塿土冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥替代化肥比例研究

【目的】 有机肥替代部分化肥是实现我国化肥零增长目标的重要措施之一。探讨特定环境条件下有机肥替代化肥比例的作物产量效应及氮效率,可为合理利用有机肥资源提供科学依据。 【方法】 通过两年不同有机无机配施比例探讨陕西关中塿土冬小麦–夏玉米轮作体系产量及氮效率的响应。试验设对照不施肥 (CK)、氮磷钾100%由化肥提供 (NPK)、75%NPK + 25%有机肥氮 (25%M)、50%NPK + 50%有机肥氮 (50%M)、25%NPK + 75%有机肥氮 (75%M) 和全部氮由有机肥提供 (100%M),共6个处理。 【结果】 与对照相比,各施肥处理均能不同程度地提高小麦、玉米产量及其总产量。在不同有机无机配比的处理中,随着有机氮替代比例的增加产量表现为先增加后降低的趋势,75%M处理的作物产量最高。不同施肥处理,两个轮作年氮回收率的变化范围分别为35%～43%和38%～61%;氮农学效率的范围分别为12.3～18.3 kg/kg和17～24 kg/kg;氮偏生产力范围分别为41.4～46.5 kg/kg和44～51 kg/kg;氮生理效率范围分别为31～47 kg/kg和34～46 kg/kg。总体而言,75%M处理的氮效率高于其它处理。小麦–玉米轮作两年之后,施肥处理0—100 cm土层硝态氮残留量为11～133 kg/hm2,以NPK处理最高。氮平衡结果显示,50%M、75%M和100%M均有一定的氮素盈余,盈余量为33～120 kg/hm2,其中以100%M处理的盈余量最大。25%M和NPK处理有一定亏缺,分别为N 19.6 kg/hm2和40.3 kg/hm2。另外,两个轮作年的年均经济收益大小为75%M > 50%M > 25%M > NPK > 100%M,其中75%M处理的年收益最高为19906元/hm 2,100%M处理的年收益最低为16634元/hm2。 【结论】 经过小麦–玉米两个轮作年,有机肥替代75%化肥氮可以提高作物产量和氮效率,增加年经济效益,同时有效减少土壤硝态氮的残留量。      

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。     

小麦?大豆?玉米轮作体系长期不同施肥黑土磷素平衡及有效性

【目的】 黑土具有肥力高、养分供应能力强等特点,研究长期施肥措施下黑土磷素的平衡及其有效性变化,为黑土区磷肥的科学施用和管理提供理论依据。 【方法】 以黑龙江哈尔滨 (1979—2015年) 长期肥料定位试验为平台,试验包括10个处理,即,不施肥 (CK)、氮肥 (N)、磷肥 (P)、氮磷肥 (NP)、氮磷钾肥 (NPK)、有机肥 (M)、有机肥 + 氮肥 (MN)、有机肥 + 磷肥 (MP)、有机肥 + 氮磷肥 (MNP) 和有机肥 + 氮磷钾肥 (MNPK),分析了土壤全磷、有效磷的变化特征和土壤磷素盈亏状况。 【结果】 长期施用磷肥处理 (P、NP、NPK、MP、MNP和MNPK) 的黑土全磷、有效磷含量增加;不施磷肥处理 (CK、N、M和MN),土壤全磷、有效磷含量随施肥年限的延长而降低。不施磷肥处理的土壤磷素活化系数 (PAC) 总体呈年际下降趋势,施肥处理为上升趋势;有机肥与磷肥配施处理的PAC整体高于单施化学磷肥处理。在土壤盈余条件下,土壤全磷每盈余100 kg/hm2,P、NP、NPK、MP、MNP 和MNPK 处理土壤中Olsen-P分别提高1.56、1.45、1.69、0.63、0.53和0.96 mg/kg,而M和MN处理的土壤Olsen-P分别降低1.38和1.24 mg/kg。在土壤磷素亏缺状况下,每亏缺磷100 kg/hm2,CK、N处理有效磷分别减少1.83和1.46 mg/kg。 【结论】 施用磷肥及磷肥与有机肥配施可维持黑土的磷盈余,增加磷的有效性。单施氮肥和有机肥 (马粪) 会导致土壤磷的亏缺,降低土壤有效磷的含量。与单施化肥相比,有机肥磷肥配合施用能够更加有效地增加磷素活化系数。      

长期不同施肥紫色水稻土磷的盈亏及有效性

【目的】 研究长期施肥条件下土壤全磷、有效磷 (Olsen-P) 对磷素盈亏的响应,为西南紫色水稻土区科学施用磷肥提供依据。 【方法】 以四川遂宁34年 (1982—2015年) 长期肥料定位试验为平台,试验设8个处理,即不施肥 (CK)、氮肥 (N)、氮磷肥 (NP)、氮磷钾肥 (NPK)、有机肥 (M)、有机肥 + 氮肥 (MN)、有机肥 + 氮磷肥 (MNP) 和有机肥 + 氮磷钾肥 (MNPK),分析了土壤磷素盈亏与全磷、Olsen-P的变化特征。 【结果】 不施磷肥 (CK和N) 作物每年从土壤中带走磷约13.22 kg/hm2,且维持在较低的变化水平;单施有机磷肥处理 (M与MN) 作物携出磷量比不施磷肥提高了约1.73倍,磷素携出量呈增加趋势;施用磷肥 (NP、NPK、MNP和MNPK) 作物携出磷量在41.71～45.62 kg/hm2之间,吸磷量随时间呈下降趋势。不施磷肥土壤磷素常年处于亏缺状态,施磷土壤磷素年均盈余量为8.76～88.79 kg/hm2,有机无机磷肥配施磷盈余量大于单施有机肥和单施无机磷肥,随施肥年限的延续磷盈余量呈上升趋势。土壤中磷含量随磷盈亏而变化,施用无机磷肥或有机无机磷肥配施土壤全磷和Olsen-P增量与磷盈亏呈显著正相关,而不施磷或单施有机磷这种响应关系不明显;土壤每盈余磷100 kg/hm2,NP、NPK、MNP和MNPK处理土壤中全磷分别增加0.14、0.16、0.015和0.018 g/kg,Olsen-P分别提高15.76、17.19、1.96和1.85 mg/kg。 【结论】 土壤磷素有效性随土壤磷素盈亏而变化,与加入磷素形态密切相关,西南紫色水稻土单施无机磷肥提升土壤磷含量的速率大于施用有机肥。      

长期不同施肥对水稻干物质和磷素积累与转运的影响

【目的】磷是制约黄壤生产力的重要限制因子,提高作物的磷效率是农业科学研究的热点之一。探讨不同施肥模式对水稻干物质和磷素积累与转运的影响,为黄壤稻田合理施用磷肥提供理论依据。【方法】依托22年的黄壤(水田)长期定位试验,选取其中6种施肥模式:不施肥(CK);不施磷肥(NK);平衡施用化肥(NPK);单施有机肥(M);1/2有机肥替代1/2 NP (0.5 MNP);有机肥化肥配施(MNPK)。除CK和MNPK外,NK、NPK、M、1/2 MN处理为等氮量165 kg/hm^2,施磷量依次为P2O5 0、82.5、79.4、81.0 kg/hm^2,MNPK施N330 kg/hm^2、P2O5 161.9 kg/hm^2。于水稻分蘖期、开花期及成熟期,采集水稻植株样品,分析比较各处理水稻产量、干物质和磷素积累与转移特征、磷肥吸收利用效率的差异。【结果】水稻产量、干物质和磷素积累量大小顺序均表现为MNPK> M> 0.5 MNP> NPK> CK> NK。磷素积累快速增长开始(t1)和结束(t2)时间均较干物质积累提前2~8 d和5~20 d,且磷素积累快速增长持续时间(Δt)也较干物质缩短了4~12 d,表明磷素快速吸收较干物质早,且持续时间短。处理NK、NPK、0.5 MNP、MNPK干物质最大增长速率(Vm)出现时间(t0)以及t1、t2分别比CK和M处理滞后5~10 d、1~4 d、6~16 d,Δt延长了1~14 d。各处理干物质和磷素积累的Vm均表现为M、MNPK> 0.5 MNP、CK> NPK> NK。水稻籽粒干物质积累量主要来源于花后干物质积累,磷素积累量则主要来源于花前磷素积累向籽粒的转运,各处理花后干物质积累率为29.5%~43.4%,施用化肥各处理显著高于CK和M处理,各处理花前磷素积累率为60.5%~85.6%,大小为CK> NPK、M> NK、0.5 MNP、MNPK。与NPK处理相比,M和0.5 MNP处理磷肥吸收效率、磷肥偏生产力、磷肥利用率分别显著提高了0.43kg/kg、48.9 kg/kg、40.8个百分点和0.26 kg/kg、32.2 kg/kg、25.3个百分点。【结论】黄壤地区水稻栽培中长期缺磷不利于花后干物质的积累,也不利于花前磷素的积累,严重制约水稻产量和磷吸收量的提高。在氮磷钾投入平衡前提下,长期单施有机肥可促进花前干物质和磷素的积累及其向籽粒的转运,但不利于花后干物质和磷素的积累,长期单施化肥可延长干物质和磷素积累的快速增长持续时间,但最大增长速率较小,而长期有机无机配施均较有利于促进水稻花前和花后干物质和磷素的积累,水稻产量和磷肥利用率均较高,是最合理的施肥方式。     

有机肥替代部分无机肥对华北农田土壤理化特性、酶活性及作物产量的影响

以华北平原农田土壤为研究对象,2012~2015年连续4年研究了有机肥替代部分无机肥对土壤中养分含量、土壤酶活性和作物产量的影响。结果表明：1)0.3M处理(70％无机肥＋3000 kg/hm2有机肥)和0.5 M处理(50％无机肥＋6000 kg/hm2有机肥)与NPK处理(单施无机肥)相比都提高了土壤中全氮、有效磷、速效钾含量,且0.5 M高于0.3 M,说明有机肥替代无机肥的比例越高,土壤中全氮、有效磷、速效钾含量就越高。2)土壤中脲酶活性大小顺序NPK>0.3 M>0.5 M>CK,蔗糖酶活性和过氧化氢酶活性为0.5 M>0.3 M>NPK,说明有机肥可以显著提高蔗糖酶和过氧化氢酶活性。3)小麦4年累计产量0.3 M处理比NPK处理提高5.95％,0.5 M处理比NPK处理降低0.94％,;玉米4年累计产量则是0.3 M比NPK处理降低1.27％,0.5 M处理比NPK处理降低2.00％。综上所述,本研究表明,有机肥替代30％无机肥处理能够保证粮食产量,有机肥替代50％无机肥处理更能提高土壤肥力。     

施入~(15)N标记氮肥在长期不同培肥土壤的残留及其利用

采用盆栽试验和短期矿化培养相结合的方法,研究了施入15N标记氮肥(+N)及其与秸秆配施(+1/2N+1/2S)在3种长期(19年)不同培肥土壤(即:No-F,长期不施肥土壤;NPK,长期施用NPK化肥土壤;MNPK,长期有机无机肥配施土壤)中的残留及其矿化和作物吸收特性。结果表明,第一季小麦收获后,+1/2N+1/2S处理下三供试土壤和+N处理下的NPK和MNPK土壤残留肥料氮(残留15N)中有82.6%~95.1%以有机态存,而+N处理下No-F土壤残留15N有47.7%以矿质态存在。经过28 d矿化培养后,与NPK土壤相比,MNPK土壤氮素净矿化量显著增加,增幅为39%~49%;NPK和MNPK土壤残留肥料氮(残留15N)矿化量为1.23~1.90 mg kg-1,占总残留15N的2.78%~5.53%,均显著高于No-F土壤。与+N处理相比,+1/2N+1/2S处理显著提高了3供试土壤氮素净矿化量,但两施肥处理对NPK和MNPK土壤残留15N矿化量无显著影响。+N处理下No-F土壤残留15N的利用率为20%,显著高于NPK(9%)和MNPK(12%)土壤。两种施肥处理下,MNPK土壤残留15N的利用率均显著高于NPK土壤。短期培养期间土壤氮素矿化量和第二季小麦生育期作物吸氮量呈显著性正相关,而残留15N矿化量和第二季小麦吸收残留15N量间无显著性相关关系。长期有机无机配施可以提高土壤残留肥料氮的矿化量及有效性。     

Effect of long-term fertilization on 15N uptake and retention in soil

We did a pot experiment with three different fertilized soils (no fertilizer (No-F), inorganic fertilizer nitrogen, phosphorus and potassium (NPK), manure plus inorganic fertilizer (MNPK)) from a 19-year fertilizer trial. Three N treatments, (1) no N, (2) 100 mg/kg urea-¹⁵N (N), (3) 50 mg/kg urea-¹⁵N + 50 mg/kg corn straw-N (1/2N + 1/2S), were applied to each soil. The residual soil from the same treatments was used to grow second wheat crop. The MNPK soil had significantly higher nitrogen use efficiency (NUE) in the first growing season, and lower N loss than the NPK, and No-F soils. The 1/2N + 1/2S treatment decreased NUE on each soil, even though the MNPK soil still had highest NUE and lowest N loss. The residual ¹⁵N use efficiency (RNUE) in 1/2N + 1/2S treatment of MNPK soil was higher than NPK and No-F soils. We concluded that long-term application of manure plus inorganic fertilizer increased NUE and decreased N loss.     

应用DNDC模型分析东北黑土有机碳演变规律及其与作物产量之间的协同关系

【目的】探索长期不同施肥方式下土壤有机碳的动态变化及其与作物产量之间的耦合关系,以期为东北地区黑土耕地资源的持续利用与管理提供科学依据。 【方法】基于黑土区国家土壤肥力与肥料效益监测网站公主岭监测基地的23年长期定位试验数据,选取不施肥（CK）、单施氮磷钾肥（NPK）、无机肥配施低量有机肥（NPKM1）、1.5倍的无机肥配施低量有机肥[1.5（NPK）M1]、无机肥配施高量有机肥（NPKM2）和无机肥配施秸秆（NPKS）6个处理进行土壤有机碳和产量的分析,将数据用于DNDC模型验证,并对6种施肥处理在未来气候下（40 a）黑土有机碳的演变进行模拟。 【结果】试验监测结果表明:从1990~2012年的土壤有机碳数据分析得出,长期不施肥土壤有机碳从12.49 g/kg以年均0.69%的速率下降,有机无机配施可以提升土壤有机碳含量。DNDC验证结果如下:DNDC验证土壤有机碳时各处理的相对均方根误差（RMSE）为14.98%~37.91%,验证作物产量时各处理的RMSE为8.28%~11.19%,说明模型能够基本反映长期不同施肥下的作物产量和土壤有机碳的变化。未来气候下的模拟结果表明:CK和NPK处理土壤有机碳在未来40年里分别下降16.67%和11.21%。而3个化肥有机肥配施处理在未来40年呈稳定增长态势,NPKM1、1.5（NPK）M1和NPKM2处理的土壤有机碳将分别增加13.65%、15.74%和15.84%,以1.5（NPK）M1增势最为显著。NPKS处理的有机碳相对初始略有增加。当施氮量从160 kg/hm2增至320 kg/hm2时,土壤有机碳每增加1.00 g/kg,作物产量的增加量从44.48 kg/hm2下降至15.95 kg/hm2。 【结论】从长期实测数据的分析和DNDC模型模拟得出,实施秸秆还田和有机肥配施无机肥能有效持续增加SOC含量,并能获得较高的作物产量。在施氮量160~320 kg/hm2水平下,作物产量随着土壤有机碳含量的增加而升高,且土壤有机碳含量对产量的提升幅度随着施氮量的升高而降低。     

黑土有机氮肥替代率演变及其对土壤有机碳的响应

【目的】 探索长期有机培肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力的量化关系,为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。 【方法】 本研究依托公主岭黑土肥力长期试验的32年定位观测数据,选取其中的4个处理即不施肥 (CK)、单施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施常量有机肥[30 t/(hm2·a),M1]和单施高量有机肥[60 t/(hm2·a),M2],试验用化肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾,年施用N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2。分别测定作物产量、植株含氮量以及土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有机碳含量。基于作物氮素养分吸收量,探讨长期高产条件下施用不同量有机肥其替代率的变化特征,在分析高产条件下有机肥替代率与土壤肥力的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。 【结果】 基于作物氮素养分吸收量,长期高产条件下高量有机肥处理 (M2) 的有机肥替代率高于常量有机肥处理 (M1),且高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关 (P < 0.01);通径分析和多元逐步回归分析结果表明,土壤有机碳含量对高产条件下有机肥替代率有显著正效应,是决定高产条件下有机肥替代率差异的主要土壤肥力要素,决定了高产条件下有机肥替代率70%的变异。长期施用常量和高量有机肥处理 (M1和M2),黑土土壤有机碳含量显著增加 ( P < 0.01);土壤有机碳含量与高产条件下有机肥替代率非线性相关,并达到了极显著水平 ( P < 0.01)。 【结论】 化肥氮的有机氮替代率70%取决于土壤有机碳含量的高低。长期施用有机肥能显著提高土壤有机碳含量,在提升土壤肥力的同时,提升了有机氮对玉米吸收的贡献,减少了对化肥氮的依赖。黑土土壤有机碳含量达到24.89 g/kg时,有机肥对化肥的替代率趋近95%,达到最大值。