有机无机肥配施对我国主要粮食作物产量和氮肥利用效率的影响

  【目的】  近年来，化肥的投入使我国作物单位面积产量的大幅提高，但是化肥的过量施用也导致了土壤及生态环境一系列的问题。此外，我国有机物料的种类与数量不断丰富，而循环利用率较低，因此，开展有机物料农田投入对作物增产和氮肥替代能力的研究十分重要。  【方法】  本研究基于文献查阅，收集并整理了我国三大粮食作物 (小麦、玉米、水稻) 在不同施肥处理 (不施肥对照、化肥、有机肥、有机无机肥配施) 下的相关试验数据 (试验年限 ≤ 5)，旨在比较不同施肥处理下三大粮食作物的产量差异，并明确化肥与有机无机肥配施处理下的氮肥用量及氮肥利用效率。  【结果】  化肥、有机肥和有机无机肥配施处理较对照分别增产58.7%、32.1%和61.8%；与化肥处理相比，有机肥处理的作物产量无显著变化，而有机无机肥配施处理显著提高作物产量 (7.4%)，且不同的作物类型均表现出相似的规律。对同时设置对照、化肥、有机肥、有机无机肥配施4个处理的试验数据进行统计分析表明，4个处理的作物平均产量分别为4778、7000、6009和7422 kg/hm2。与对照相比，施肥显著提高了作物产量，化肥和有机无机肥配施处理间无显著性差异，但均显著高于有机肥处理。同时，研究发现不同处理的作物产量会受到作物类型、有机物料种类的影响。从氮肥施用总量分析，有机无机肥配施处理的化肥氮用量在小麦、玉米试验中与化肥处理基本相等，在水稻试验中则显著降低。总体来看，有机无机肥配施的氮肥偏生产力较化肥处理平均显著提高了32.5%，在小麦、玉米、水稻上，氮素偏生产力由化肥处理的35.0、45.2、42.8 kg/kg分别增加到有机无机肥配施处理的45.2、60.6、56.4 kg/kg。不同有机物料替代化肥提高氮肥偏生产力的潜力不同，秸秆还田、农家肥与化肥配施处理中，化肥氮用量未发生显著变化，而氮肥偏生产力显著提高9.4%、71.7%；配施堆肥的化肥氮用量也无显著降低，氮肥偏生产力较化肥处理没有明显提高；配施沼渣的处理中，氮肥用量显著降低，氮肥偏生产力显著提高 90.3%。  【结论】  综合我国历年田间试验中有机无机肥配施和化肥处理的结果，表明适宜的化学氮肥投入是保证我国小麦、玉米和水稻产量的重要措施。在当前我国土壤肥力条件下，在不减少化肥氮用量的前提下配施有机物料，可以进一步增加产量，提高土壤肥力。在总氮量不变的情况下，以有机物料替代部分化肥氮可以保证粮食产量不降低，且可提高氮肥偏生产力。在有机物料中，粪肥和沼渣替代部分化肥的效果较好，而配合秸秆还田应注意维持化肥氮素的投入量。     

山东省粮食作物的化肥施用状况分析

在农户抽样调查数据的基础上,分析了山东省粮食作物上施用化肥的状况。通过对山东省不同地区2003年施肥状况调查并结合统计资料分析表明,粮食作物上施肥占化肥总投入的比例逐年在下降,但单位面积化肥投入量却稳步提高。在氮肥的品种构成中,低浓度的碳酸氢铵提供了46.8%的施氮量,仍占有重要地位。山东省粮食作物单位面积化肥平均用量为251.1 kg/hm2,其中小麦平均施肥量最高,达到277.6 kg/hm2;另外就施氮量来说,玉米施氮量最高,平均用量为175.2 kg/hm2;小麦施磷量最高,平均用量为97.6 kg/hm2;薯类施钾量最高,平均用量为55.7 kg/hm2。从施肥的氮磷比例来看,小麦上施用化肥的氮磷比例为1∶0.7,高于推荐施肥比例,玉米上施用化肥的氮磷比例为1∶0.25,低于推荐施肥比例。     

我国近20年主要粮食作物产量、进出口及化肥投入变化特征

为明确我国近年来主要粮食作物产量、进出口及化肥投入变化特征,基于中国统计年鉴数据,分析我国2000—2020年稻谷、小麦、玉米、豆类和薯类5种粮食作物的总产、单产、播种面积、进出口量及化肥投入的时空变化特征。结果表明：我国主要粮食产量在2003—2020年间连续17年递增,粮食总产的增加主要表现为东北、华北和西北农区玉米产量的增加。近20年5种粮食作物单产水平均呈上升趋势,以稻谷单产最高,但小麦单产提升幅度最高,为89.9%,稻谷单产提升幅度最低,为12.3%。与2000年相比,我国5种作物播种面积增加10.4%,总体上我国粮食播种面积和单产水平对粮食增产的贡献率分别为19.9%和80.1%。2000—2020年,我国稻谷、小麦、玉米和大豆4种作物进口量呈增加趋势,其中以大豆进口量最高,2020年占到4种粮食进口量的82.6%。我国化肥用量和施用强度均经历先增后减过程,峰值为2015年的6 022.6万t。我国化肥用量主要集中在华北农区和长江中下游农区,年均化肥用量占全国年均投入量(5 146.5万t)的55.1%,化肥施用强度则以东南农区和华北农区最大,分别较全国平均水平(322.6...     

近10年中国大陆主要粮食作物氮肥利用率分析

利用文献调研的方法,对中国知网和维普数据库公开发表的研究时间为2004年以来的中文氮肥效应研究相关文献及数据进行了统计分析。结果表明:目前三大粮食作物可获得的不施氮肥的基础产量可达到施氮条件下最高产量的67.9%~75.9%;根据施氮量与相对产量的回归方程,水稻、小麦、玉米的最高产量施氮量分别为246、250、274 kg hm-2。近10年我国氮肥表观利用率、农学效率有所提高,水稻、小麦、玉米氮肥表观利用率分别为39.0%、34.8%、29.1%,农学效率分别为12.7、9.2、11.1 kg kg-1;氮肥表观利用率较2001—2005年统计结果提高6.8百分点,基本达到20世纪80年代的平均水平(35%)。三大粮食作物的氮肥施用量与氮肥偏生产力的相关性均可以用幂指数方程拟合,且拟合效果均较好,水稻R2=0.848 9,小麦R2=0.657 5,玉米R2=0.791 7,偏生产力是现阶段评价氮肥料效应的适宜指标。综合考虑三大粮食作物的产量要求和氮肥利用率,本研究认为180~240 kg hm-2的施氮量是目前我国三大粮食作物较适宜的施氮量范围。这与国家农业部办公厅发布的《小麦、玉米、水稻三大粮食作物区域大配方与施肥建议》的推荐施氮量有较高的一致性。     

我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量及还田替代钾肥潜力

  【目的】  粮食作物秸秆中钾养分含量及其还田后的当季释放率均较高，调查我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量，为秸秆还田条件下农田钾素养分管理提供科学依据。  【方法】  基于最新统计数据和文献资料，采用草谷比法估算了我国不同省份和农区主要粮食作物秸秆的钾养分资源量，及其在还田条件下的钾肥替代潜力。  【结果】  2015—2017年在我国主要粮食作物种植区域，水稻、小麦和玉米秸秆的年均产量分别为23212万t、17083万t和39918万t，三大粮食作物秸秆主要分布于华北、长江中下游和东北农区，分别占全国总量的33.6%、25.4%和22.8%。水稻、小麦和玉米秸秆可以提供的年均钾养分资源量分别为529万t、216万t和568万t，长江中下游、华北和东北农区三大粮食作物秸秆钾养分资源量居于全国前列，分别占全国总量的30.4%、28.2%和22.0%。各省单位耕地面积水稻秸秆还田当季可提供的钾养分量均较高，为K₂O 115.0～209.5 kg/hm2。小麦秸秆还田替代钾肥潜力较大的省份有河南、河北、山东、安徽和江苏，占全国小麦总播种面积的71.1%，钾肥替代潜力为K₂O 82.3～97.1 kg/hm2。对玉米秸秆还田来说，其钾肥替代潜力为K₂O 67.2～170.7 kg/hm2。从全国范围来看，单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供钾养分量分别为 K₂O 152.6、82.4和124.4 kg/hm2。  【结论】  我国水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供的钾养分量分别为K₂O 449万t、193万t和479万t。我国单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季的钾肥替代潜力分别为K₂O 152.6、82.4和124.4 kg/hm2，充分利用秸秆资源，可基本满足我国粮食作物生产的钾素需求，维持土壤钾素平衡。     

中国农田氮肥投入和生产效率

过去40年,中国氮肥用量增加、氮肥效率下降引起了国内外普遍关注,但中国不同作物氮肥用量及其利用效率缺乏大样本数据研究。本文通过农户调查及文献资料,对1970~2009年,尤其是从2000到2009年,中国主要农作物施氮量(化肥氮)、产量、氮效率(氮肥偏生产力)进行了研究。与2000~2003年相比,2008~2009年粮食、蔬菜、果树平均氮肥用量增加,单产增加,氮效率提高。粮食、蔬菜、果树氮肥用量分别增加26、36、107 kg/hm~2,产量分别增加1 280、5 722、18 802 kg/hm~2,氮效率分别增加2.2、6.6、25.2 kg/hm~2。东北、华北和长江中下游三大粮食作物主产区的氮效率都显著提高,而西北、西南和华南等地没有提高。与2000~2003年相比,2008~2009年中国平均氮效率的上升主要是因为单产大幅提高,而非氮肥用量下降。中国粮食作物单产较低,而氮肥用量高,未来在稳定氮肥投入的情况下继续提高单产是增效的主要途径。中国蔬菜和果树氮投入量太高,应该加强管理降低氮肥用量。     

安徽省县域麦稻玉米秸秆时空分异特征与还田养分输入量测算

安徽省是国家重要商品粮生产基地,作为农业大省其粮食作物秸秆产量居于全国前列。明晰全省产粮大县主要粮食作物秸秆理论资源量和可收集资源量时空分布特征,并准确测算秸秆就地还田对土壤养分输入的贡献,可为秸秆全量化差异化利用策略优化及秸秆还田情景下的农田养分平衡调控提供决策依据。研究表明,2011-2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆资源总量呈现出稳步增长的态势,而不同作物秸秆产量年际变化趋势各异：小麦秸秆先升后稳,水稻秸秆波动不大,玉米秸秆逐年递增。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆理论资源量为3 878万t,其中小麦、水稻和玉米秸秆所占比例分别为47.3%、36.3%和16.4%。淮北区为小麦和玉米秸秆资源集中分布区,占比分别为73.0%和88.3%,水稻秸秆主要产自江淮区（41.7%）、皖西区（21.3%）及沿江区（19.7%）。主要粮食作物秸秆资源总量分布表现为淮北区（52.5%）?江淮区（24.3%）?皖西区（10.5%）?沿江区（9.1%）?皖南区（3.6%）。2019年全省产粮大县小麦、水稻和玉米秸秆可收集资源量分别为1 338万、1 041万和542万t,淮北区单位播种面积小麦和玉米秸秆可收集资源量分别为4 505～6 310和4 171～5 395 kg/hm2,江淮区、皖西区和沿江区单位播种面积水稻秸秆可收集资源量分别为4 487～5 326、4 570～5 028和4 329～5 778 kg/hm2。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）养分资源总量分别为25.3万、10.9万和90.1万t。在秸秆就地全量还田情景下,小麦玉米主产区（淮北区）小麦秸秆还田的氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）养分输入量分别为35.8～50.1、14.1～19.8和139.8～195.8 kg/hm2,玉米秸秆还田的养分输入量分别为42.7～55.2、16.9～21.8和93.4～120.9 kg/hm2;水稻主产区（江淮区、皖西区和沿江区）水稻秸秆还田的养分输入量分别为38.0～50.8、18.8～25.0和151.6～202.3 kg/hm2。研究结果对进一步提升安徽省产粮大县秸秆资源综合利用效率及推动农业绿色高质量发展具有重要的现实意义。     

秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥对旱地玉-麦产量、蛋白质含量和化肥利用效率影响

为研究长期秸秆还田和有机肥配合替代部分化肥对玉-麦一年两熟种植下产量、品质和化肥效率的影响,2015-2020年,依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、玉米小麦季均常规施用氮磷钾化肥(NPK)、秸秆还田和有机肥配合替代小麦季1/3氮磷钾化肥(SORF) 3个处理,研究2015—2020年玉-麦一年两熟种植下作物产量、化肥利用效率,2019—2020年玉米和小麦籽粒氮磷钾养分含量、蛋白质含量和蛋白质产量,以及2020年小麦籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明:(1)SORF处理玉米增产增效作用优于NPK处理,5年平均产量提高10.0%,但二者间小麦和周年产量差异未达显著水平(p>0.05)。(2)施肥显著提高玉米和小麦籽粒氮磷钾含量,其中SORF较NPK处理又显著增加籽粒氮含量,从而使玉米籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较NPK分别显著提高6.7%和17.8%,小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别显著提高8.0%和6.3%,周年蛋白质产量显著增加10.8%。(3)SORF和NPK处理较CK均可显著提高小麦籽粒中各蛋白质组分含量及谷醇比,协同提高小麦籽粒蛋白质含量和籽粒品质。SORF较NPK处理还可提高除球蛋白外的其他蛋白组分含量,但谷醇比的增幅不显著。(4)与NPK相比,SORF处理下玉米、小麦和周年的氮肥农学效率分别显著提高54.8%,31.2%和37.3%,氮肥偏生产力分别显著提高10.0%,45.6%和20.7%,小麦、周年的磷(钾)肥农学效率和偏生产力分别提高31.2%,77.3%和45.6%,55.7%。综合来看,秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥(SORF)不仅有利于提高玉米产量,玉米、小麦的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量,以及化肥农学效率和偏生产力,而且可提高小麦籽粒蛋白组分含量,是旱地玉-麦一年两熟区兼顾产量品质效率的施肥模式。     

基于最佳经济效益的冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥氮替代率的长期演变

【目的】 探索长期不同有机无机肥配施方式下,小麦、玉米周年产量、经济效益及有机肥料氮和化肥氮配比变化规律,为小麦–玉米轮作体系氮肥资源管理提供技术支撑。 【方法】 长期定位田间试验(2007—2017年)在山东德州进行,种植方式为冬小麦–夏玉米轮作,2007—2009年小麦品种为烟农19、玉米品种为浚单20,2010—2017年小麦品种为济麦22、玉米品种为郑丹958。试验设4 个有机肥(牛粪)氮用量(N 0、45、120、240 kg/hm2)和6个化肥氮用量(N 0、45、90、120、180、240 kg/hm2),完全区组设计,三次重复。化肥氮50%用作基肥,50%在小麦拔节或玉米大喇叭口期做追肥。有机肥或只在冬小麦基施,或分为两份,分别在冬小麦、夏玉米基施。磷、钾肥(P₂O₅ 300 kg/hm2、K₂O 300 kg/hm2)在小麦或玉米播种前一次性基施。小麦、玉米收获期测产,采集植株样品。根据每年小麦、玉米总产出效益计算最经济的有机肥氮与化肥氮配比,分析有机肥氮与化肥氮配比随时间的演变规律。 【结果】 1)关于10年小麦和玉米周年平均产量,单施化肥、单施有机肥处理均低于化肥有机肥配施处理。氮用量低于180 kg/hm2的单施化肥处理小麦和玉米周年产量都随着时间的推移逐年下降,氮用量高于180 kg/hm2 的处理产量基本保持稳定;有机肥料氮配合化肥氮,随着时间推移产量逐年升高。2)最大产值目标下,10年来有机肥氮的比例从60%左右下降到50%,有机肥氮和化肥氮的配比接近于1∶1;最佳经济效益目标下(边际产投比5∶1),当有机肥氮和化肥氮等价格时,最佳有机肥氮的比例从2007、2008的0%上升到2017年的50%左右;按实际肥料价格(有机肥氮是化肥氮的2倍)计算的最佳有机肥料氮比例,2007—2009年的最佳有机肥氮比例为0%,以后逐年上升,2017年提高到30%左右。 【结论】 长期定位试验结果表明,有机肥氮与化肥氮配施能获得比化肥氮或有机肥氮单施更高的产量和经济效益。按照有机氮的价格是化肥氮的2倍计算,有机无机肥配合施用时间越长,实现最佳经济效益目标的有机肥氮占的比例越高,在本试验条件下,有机无机配施10年后,有机肥氮的最高比例为34%。      

长期施肥下褐土生产力的演变及其影响因素

【目的】 土壤生产力提升和稳定是农业可持续发展的基础。研究过去30年间常规施肥条件下,褐土生产力的变化,厘清影响褐土生产力水平的主要因素,为褐土的培肥改良和生产力提升提供理论依据。 【方法】 基于全国28个长期定位试验点的褐土定位试验,分析了29年 (1988—2016) 不施肥和常规施肥两个处理的土壤肥力指标,并运用主成分分析方法分析了地力和施肥因素对产量的影响。 【结果】 1) 不施肥处理小麦和玉米产量均为先降低后缓慢升高,均值分别为3175和4056 kg/hm2;常规施肥处理小麦产量逐渐升高,玉米产量趋于平稳,均值分别为6124和7432 kg/hm2;小麦和玉米的增产量先升高后降低,均值分别为2901和3429 kg/hm2。施肥提高了作物产量的可持续性指数 (SYI),小麦和玉米SYI值分别为0.57和0.54,分别提高了54.82%和52.49%;降低了变异系数 (CV),小麦和玉米分别降低了44.70%和40.77%。2) 褐土区小麦季和玉米季地力贡献率分别为53.0%和54.2%,变异系数分别为41.2%和37.6%。肥料总量的农学效率,小麦先升高后降低,均值为6.36 kg/kg,玉米先降低后趋于平稳,均值为13.89 kg/kg。氮肥农学效率随施肥年数增加而降低。3) 主成分分析结果表明,影响小麦产量的5个主成分的累积贡献率为71.729%,影响玉米产量的4个主成分的累积贡献率为67.948%,对于两种作物,有机肥用量的影响最大,其次是土壤全氮和有机质含量。 【结论】 褐土区土壤生产力受有机肥用量和土壤全氮、有机质含量的影响最大,因此褐土区生产力的提高与地力的提升和肥料的科学施用密切相关。地力提升可以采取秸秆还田、施用有机肥等措施;肥料施用需要适当提高磷肥的比例,降低氮肥的比例,同时适当提高有机肥的比例。      

锌肥不同施用方式及施用量对我国主要粮食作物增产效果的影响

【目的】施用锌肥是改善作物缺锌、 提高产量和籽粒锌含量的重要措施。锌肥的施用效果受多种因素的影响,通过总结自70年代以来锌肥施用对我国主要粮食作物小麦、 玉米、 水稻产量的影响,分析不同年代、 锌肥施用方式、 锌肥用量对这三大作物产量影响的进程,探讨锌肥的适宜用量和施用方式。【方法】利用万方数据库、 中国知网,查阅了1970至2013年间,我国主要粮食作物水稻、 小麦和玉米锌肥施用相关的田间试验文献333篇,剔除文献中没有产量数据、 没有具体施肥相关信息如施肥量、 施肥方式等文献,有效样本数总计为1656个。采用相关分析、 方差分析等统计分析方法,Microsoft Excel 2010软件分析。【结果】锌肥增产效果受锌肥施用方式、 施用量、 年代的影响,具体结果如下, 1)锌肥施用方式土壤施用、 叶面喷施和种子处理在小麦上的平均增产率分别为11.3%、 10.0%和11.1%; 在玉米上的平均增产率分别为13.7%、 12.7%和12.1%; 水稻上的平均增产率分别为15.0%、 9.8%和9.7%。与叶面喷施和种子处理相比,无论是小麦、 玉米还是水稻,土施锌肥的增产效果最好。2)锌肥施用量小麦、 玉米和水稻的增产率随土施锌肥量增加而增加,当施锌量达到一定量后,随施肥用量的进一步增大,增产率有所降低。小麦、 玉米和水稻土施锌肥的合适用量分别为1545 kg /hm2、 2030 kg/hm2、 2030 kg/hm2。小麦增产率与喷施锌肥的浓度关系不明显,叶面喷施浓度在0.4%~0.5% ZnSO47H2O时增产效果最佳; 而玉米、 水稻增产率和叶面喷施锌肥的浓度变化趋势与土施锌肥变化趋势一致。过去40年玉米和水稻适宜喷施锌肥浓度分别是0.1%~0.3%、 0.2%~0.4% ZnSO47H2O。3)施肥年代随着年代的变化,不同作物施用锌肥的增产幅度不同。随着年代的推进,同一锌肥施用方式在小麦上增产率呈逐渐增高的趋势; 锌肥土施和叶面喷施在玉米上的增产率呈下降趋势; 锌肥土施在水稻上的增产率呈下降趋势,而叶面喷施在水稻的增产率呈先降低后增加的趋势; 种子处理方式在水稻和玉米上的增产率随年代的变化不明显。【结论】施用锌肥能有效提高小麦、 玉米和水稻的产量,但是其增产效果受锌肥施用方式、 施用量、 年代的影响。因此,今后在锌肥施用方面,农户应根据作物、 土壤、 环境等条件,选择恰当的施肥方式及锌肥用量,来提高锌肥的增产效果。     

不同栽培模式及施氮对半旱地冬小麦/夏玉米氮素累积、分配及氮肥利用率的影响

在陕西关中地区进行田间试验,研究了不同栽培模式、施氮量对夏玉米和冬小麦地上部分氮素的累积、分配和利用效率的影响。结果表明: 垄沟栽培模式显著增加了成熟期夏玉米的氮素累积总量及各个器官的氮素累积量,其余处理下成熟期夏玉米和冬小麦的氮素累积量差异未达显著水平; 不同栽培模式下,小麦的各器官除叶片的氮素累积量差异达显著外,其余器官的氮素累积量均未达到显著水平; 不同栽培模式下,小麦各器官对子粒氮素的贡献为垄沟常规覆草控水; 与不施氮肥相比较,施氮处理（N 120 kg/hm2和N 240 kg/hm2）显著增加了作物氮素累积量; 两个施氮肥水平相比,高氮处理显著提高氮素累积量,但小麦花后营养器官氮素向子粒转运和分配两个水平间无显著差异; 随着氮肥用量的增加,氮肥利用效率和氮肥农学效率均呈现降低趋势。     

河北低平原区冬小麦夏玉米产量提升的理论与技术研究

作为渤海粮仓主要增粮区的河北东部低平原中低产农田,冬小麦夏玉米的产量主要受制于土壤肥力水平低、淡水资源短缺和气候异常造成产量的大幅波动。通过选择适宜的品种、播期与收获期的合理搭配、优化的种植方式和配套的耕作与田间管理技术,提高作物生育期内对地上光热资源和地下水肥资源的利用潜力和效率,平抑气候变化带来不利影响,有着巨大的增产空间。该研究通过田间小区试验,结合示范区试验示范,研究了冬小麦与夏玉米生育期的优化、夏玉米种植方式调整、夏玉米深松播种、夏玉米增施钾肥与冬小麦增施磷肥及有机肥等措施对冬小麦、夏玉米产量的影响。主要研究结果如下:冬小麦适期晚播(不迟于10月15日),同时适当增加播量,不影响生育期群体构建和产量水平。早熟品种‘小偃81’提早进入灌浆期,受后期干热风的危害小,在不降低品质的同时粒重与产量稳定。夏玉米提早播10 d(6月10日与6月20日相比)平均增产17.2%,晚收获8 d(10月2日与9月24日相比)粒重增加19.5%。根据冬小麦和夏玉米的品种特性,合理搭配生育期,在实现冬小麦稳产提质的同时,使充分发挥夏玉米的产量潜力成为可能。改变夏玉米的种植方式,适当增加种植密度,明显地改善和提高了夏玉米产量,更为适宜的种植方式是40 cm与80 cm大小行种植和38 cm等行距种植,不适宜的是20 cm与100 cm大小行种植,更为适宜的种植方式下产量提高15%以上。长期旋耕机械压实了犁底层,通过夏玉米深松播种种植,产量提高达31.3%,后茬小麦增产5.6%,但连续深松没有明显的增产效果。夏玉米播种时增施钾肥产量提高2.6%。冬小麦增施磷肥产量提高7.4%,增施有机底肥增产6.8%,增施有机底肥和施磷肥产量提高8.8%,但无明显的累加效果。因此,通过适宜的品种选择与适期的生育期搭配、种植方式调整、适时深松打破犁底层的耕作措施、速效肥与有机肥合理施用等栽培和管理技术,可实现冬小麦夏玉米产量的逐步提高和稳定,充分利用玉米生长季丰富且集中的降水与光热资源,挖掘夏玉米产量,稳夏增秋的粮食增产模式更符合该地区未来发展需求。     

基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法在东北春玉米上应用的可行性研究

【目的】针对当前我国玉米生产中肥料不合理施用带来的肥料利用率低的现状,以及我国小农户经营、测土施肥实现困难等问题,建立基于产量反应和农学效率的玉米推荐施肥方法,玉米养分专家系统（Nutrient Expert for Hybrid Maize,NE）,研究其在东北春玉米上的应用效果。【方法】于2010~2014年共布置了193个田间试验,从产量、经济和环境方面在东北春玉米种植区对玉米养分专家系统进行校正和改进,包括肥料用量,产量,经济效益,氮（N）、磷（P）和钾（K）肥利用率和氮素损失等方面。试验包括5个处理,分别为农民习惯施肥（FP）,玉米养分专家系统的推荐施肥（NE）,以及基于NE处理的减氮、减磷和减钾处理。【结果】NE平衡了肥料用量,显著降低了氮肥和磷肥施用量,与FP相比分别降低了43.5（P < 0.001）和23.6 kg/hm2（P < 0.001）,降幅分别达到了21.0%和27.0%,但增加了钾肥用量（8.3 kg/hm2,P=0.001）。全部试验NE处理产量显著高于FP处理0.6 t/hm2,增产率为5.2%（P < 0.001）。5年平均经济效益（GRF）NE处理比FP处理增加1466 yuan/hm2,增幅为7.2%（P < 0.001）,其中1192 yuan/hm2是通过产量增加带来的,占总增加量的81.3%。NE处理的氮素农学效率（AEN）、氮素吸收利用率（REN）和氮素偏生产力（PFPN）比FP处理平均分别增加了5.8 kg/kg、11.0个百分点和16.8 kg/kg,增幅分别达到了53.8%、47.8%和29.6%;磷素农学效率（AEP）、磷素吸收利用率（REP）和磷素偏生产力（PFPP）平均分别增加了12.3 kg/kg、13.5个百分点和44.0 kg/kg,增幅分别达到了125.9%、87.5%和29.6%;钾素农学效率（AEK）和钾素吸收利用率（REK）平均分别增加了4.0 kg/kg和13.8个百分点,增幅分别达到了30.2%和36.1%,但钾素偏生产力（PFPK）降低了22.4 kg/kg。三年定位试验氮肥施用量NE处理比FP处理共减少102.8 kg/hm2,地上部氮素吸收量却增加了38.7 kg/hm2,氮素表观损失降低了78.5 kg/hm2,收获期土壤氮素残留降低了63.0 kg/hm2,但NE处理的三年平均产量达到了12.3 t/hm2,比FP处理平均高0.9 t/hm2。【结论】近5年,共193个田间试验结果证明,采用基于玉米产量反应和农学效率的推荐施肥方法不仅增加了产量和经济效益,提高了肥料利用率,而且降低了氮素损失,在实践上可以用于我国东北春玉米的施肥推荐。     

用15N示踪技术研究高产小麦、玉米的施氮规律

利用稳定性同位素15N示踪技术 ,探索小麦、玉米在高N施肥下的N素营养规律。结果表明 :小麦、玉米对追加15N化肥的吸收利用率为 2 8 42 %～ 46 2 8% ,向籽粒运转量为 5 4 %～68% ,追施N的有效期可连续 3茬作物 ,累计利用率为 5 2 0 7%～ 60 39%。在较高土壤肥力基础上 ,小麦、玉米年产量达 1 5 0 0 0kg hm2 ,小麦最佳氮肥施量为 1 5 0～ 1 87 5kg hm2 ,玉米为 30 0～375kg hm2 。     

氮肥分次施用比例对春玉米光合速率及产量的影响

为了探索河套灌区春玉米氮肥适宜分次施用比例,依照测土配方施肥技术原理,在全生育期施N 171kg/hm~2条件下,研究了播种前(基施)、拔节期、大喇叭口期分次施氮比例对春玉米光合速率、地上部干物质积累及产量的影响。结果表明,春玉米生育期内二次施氮可显著提高光合速率和产量;除基施外,最佳追肥时期为大喇叭口期。其中,氮肥基施和在大喇叭口期追肥比例为1∶2时春玉米可获得最高产量(13.42 t/hm~2),其光合速率最高值比同时期对照处理提高了34.11%,成熟期地上部干物质量比对照处理提高了31.47%,产量、穗粒数、千粒重也分别比对照处理提高了28.03%、15.84%、22.48%。综合考虑光合速率、地上部干物质量及产量,推荐河套灌区春玉米合理氮肥运筹方式为:基施氮肥57 kg/hm~2,大喇叭口期追施氮肥114 kg/hm~2。     

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。     

垄作对冬小麦、夏玉米产量和水分利用率的影响

试验于2005-2007年两年度在河南省浚县农业科学研究所试验田进行,设冬小麦、夏玉米一体化垄作和平作（对照）2个处理,重复2个周期。采用水分平衡法,研究了一体化垄作条件下冬小麦和夏玉米的产量和水分利用效率的变化。结果表明：冬小麦、夏玉米一体化垄作后,产量性状明显优于传统平作。垄作全年2季作物较平作增产9112～21688kg/hm2,增产幅度达45%～100%,其中,垄作冬小麦增产2425～5103kg/hm2,增产幅度为27%～59%,接续的夏玉米增产6687～16586kg/hm2,增产幅度达59%～128%;产量构成因素的变化表现为,冬小麦不育小穗数降低,成穗数增加,夏玉米果穗秃尖变短,2季作物的穗粒数和千粒重均增加。垄作节水效果显著,全年2季作物总耗水量降低61%～119%,水分利用效率提高113%～249%,其中垄作冬小麦耗水量降低92%～142%,水分利用效率提高132%～234%,接续的夏玉米耗水量降低37%～95%,水分利用效率提高103%～248%。