利用15N示踪研究不同肥力土壤棉花氮肥减施的产量与环境效应

【目的】华北平原棉区中等肥力棉田经济最佳施氮量为300 kg/hm2左右,这一结果仅从产量效应得出,未充分考虑棉花对氮肥的回收利用和土壤中氮肥的残留。探讨低肥力土壤施氮量及施氮比例对棉花产量及氮肥利用率的影响,以及低、中、高肥力土壤条件下等量施氮效应,旨在为棉花减氮增效提供理论依据。【方法】田间试验选择了高 (S1)、中 (S2)、低 (S3) 三个肥力水平的地块,其全氮含量分别为0.83、0.74、0.60 g/kg。低肥力地块设置低氮 (N1 113 kg/hm2)、中氮 (N2 225 kg/hm2)、高氮 (N3 338 kg/hm2) 3个氮肥用量;中肥力和高肥力地块设低氮量处理,氮肥两次追施在苗期与初花期进行,氮肥比例为1∶2;此外,设置低肥力土壤低氮量,氮肥追施在苗期与初花期进行,氮肥分配比例为1∶1。在吐絮70%时采集棉株和土壤样品,用15N技术分析了棉株氮素吸收来源、籽棉产量、棉株氮肥回收率和土壤氮肥残留率。【结果】低氮处理,土壤肥力对棉花籽棉产量无显著影响,随土壤肥力提升,棉株吸收氮素来源于肥料的比例下降,相对增加了对土壤氮素的吸收。棉花植株15N回收率随施氮量增加显著下降,随土壤肥力提高呈下降趋势,低肥力土壤与中肥力土壤间棉花植株15N回收率差异不显著,但显著高于高肥力土壤。高肥力土壤15N残留率高于低肥力土壤和中肥力土壤。15N损失率随施氮量和土壤肥力提高显著增加。低土壤肥力低氮量条件下氮肥分配比例1∶2处理籽棉产量高于1∶1处理。低肥力土壤条件下,中氮处理籽棉15N积累量相对高于高氮和低氮处理,籽棉产量较优。【结论】在较低土壤肥力条件下,施氮225 kg/hm2籽棉产量和氮回收率均优于施氮338 kg/hm2,氮肥损失率较低,减氮增效是可行的。高肥力土壤条件下减少氮肥投入可减少肥料的浪费。     

不同氮肥管理措施在华北平原冬小麦上的应用效果

在河北省衡水和辛集试验点,采用田间试验研究了氮肥不同用量和不同基追比对冬小麦生长、产量和土壤氮素变化的影响。结果表明,衡水试验点的土壤本底供氮量能满足小麦返青前的正常生长,施氮肥对小麦增产无效,但与施基肥处理相比,不施基肥、仅在拔节和孕穗期2:1分次追肥显著提高了氮肥利用率。在辛集,不施基肥显著影响小麦返青前的生长,施N 60 kg /hm2能满足小麦拔节前的正常生长,不施基肥、仅在拔节后追肥不能消除前期氮缺乏对小麦生长和高产的影响;N 240 kg /hm2以基追比1:3施用时能获得较高的产量和氮肥利用率。冬小麦生育期田间氮肥表观损失主要来源于基肥,但中后期追肥比例过大也增加了收获后土壤的无机氮残留。由于土壤肥力和质地不同,相同氮肥管理方法下两试验点小麦的生长、产量和氮肥利用率的差异较大,因此,为达到作物高产和氮肥高效,对氮肥的同步调控应结合作物养分阶段需求、土壤养分供应特征和土壤肥力、质地的区域分异特征分区进行。     

不同土壤肥力水平下施氮对甘薯产量与氮肥利用率的影响

为探明不同土壤肥力条件下施用氮肥对甘薯产量和氮肥利用率的影响,选取鲜食型甘薯品种烟薯25号为试验材料,采用大田试验,研究了施氮对不同土壤肥力下甘薯产量及产量构成因素、干物质积累规律和氮肥利用率的影响。结果表明:不施氮条件下,甘薯蔓数、最大蔓长度、叶面积指数和产量均表现为高肥力中肥力低肥力(P0.05)。3种土壤肥力条件下,增施氮肥均能显著增加甘薯蔓数、最大蔓长度和叶面积指数(P0.05),但对最大蔓节间数影响不显著。高肥力、中肥力和低肥力地块分别在施氮量为50,100,150kg/hm~2时获得最高产量,分别较不施氮处理(N0)增产16.06%,29.63%和33.33%。与地力条件无关,增施氮肥均能提高甘薯地上部干物质累积量。中、低土壤肥力条件下,甘薯氮累积量随施氮量增加逐渐增加,而高土壤肥力条件下呈先增加后降低的趋势;高肥力地块氮肥利用率随施氮量增加而逐渐降低,中肥力地块先增加后逐渐降低,在100kg/hm~2时氮肥利用率最高,低肥力地块逐渐增加。综合产量和氮肥利用率,可知高肥力、中肥力和低肥力地块甘薯适宜施氮量分别为50,100,150kg/hm~2。     

控释氮肥对土壤酶活性与土壤养分利用的影响

为探明控释氮肥施用对土壤环境和土壤肥力的影响,通过小麦盆栽试验研究不同施氮量控释氮肥和普通尿素对小麦土壤酶活性、土壤养分利用及产量的影响。结果表明,推荐施氮量及减氮30%控释氮肥施用显著提高土壤酶活性和无机氮含量;推荐施氮量控释氮肥和普通尿素处理土壤有效磷含量显著降低;减氮50%控释氮肥处理土壤速效钾含量显著降低;土壤酶之间及土壤酶与土壤养分之间表现出显著的相关性。推荐施氮量控释氮肥处理较等氮量普通尿素处理籽粒产量显著提高14.06%,但减氮30%及减氮50%控释氮肥处理与推荐施氮量普通尿素处理籽粒产量差异不显著。推荐施氮量控释氮肥处理较其他施氮处理氮、磷、钾吸收总量分别显著增加20.83%~37.63%,32.86%~55.00%和11.20%~21.82%。推荐施氮量、减氮30%及减氮50%控释肥处理较推荐施氮量普通尿素处理氮素利用率分别显著提高40.42%,46.05%和65.73%。控释氮肥施用有利于提高土壤酶活性、土壤养分利用及小麦籽粒产量,是优化农业施肥管理的有效措施。     

小麦玉米一体化氮肥运筹对小麦产量和氮素利用的影响

【目的】 综合研究氮肥的产量效应、氮肥利用率以及土壤–作物体系中的氮素平衡,始终是评价氮肥合理施用与否的关键。本试验在小麦、玉米一体化施氮肥条件下研究了周年氮肥用量及其分配比例对小麦产量与氮素利用的影响。 【方法】 试验采用裂区设计,主区为2个小麦品种新麦21和宛麦20,裂区设小麦–玉米两熟制周年3个氮肥用量300、450和600 kg/hm2,次裂区设小麦、玉米作物间3个氮肥分配比例4∶6、5∶5、6∶4,3年定位研究不同施氮量下产量、氮肥利用效率和0—100 cm土壤硝态氮的变化。 【结果】 氮肥用量和分配比例对两个品种产量及产量构成因素均有显著影响,新麦21在年施氮量450 kg/hm2且分配比例为5∶5、6∶4和年施氮量600 kg/hm2,且分配比例为4∶6时产量较高,处理间差异不显著。宛麦20在年施氮量450 kg/hm2,且分配比例为5∶5、6∶4时产量较高,处理间差异不显著。年氮肥用量600 kg/hm2,且分配比例为4∶6和年施氮量450 kg/hm2,且分配比例为4∶6、5∶5时全年产量较高,处理间差异不显著。通径分析表明,成穗数对新麦21产量影响最大,穗粒数对宛麦20产量影响最大。新麦21、宛麦20氮肥利用率最佳的处理分别为年施氮量450 kg/hm2,且分配比例5∶5和年施氮量600 kg/hm2且分配比例为4∶6。年氮肥用量450 kg/hm2,且分配比例为5∶5时0—100 cm土层硝态氮含量增加不明显;除年氮肥用量300 kg/hm2处理,其他处理土层硝态氮均有不同程度的增加。 【结论】 综合考虑周年产量和氮素利用,本试验条件下周年施氮肥450 kg/hm2,小麦、玉米为5∶5分配比例有利于作物全年高产高效。      

兼顾产量和氮肥利用效率的间作体系小麦最适施氮量分析

探究小麦蚕豆间作体系下的小麦最适氮肥施用量,建立作物产量和氮肥利用效率协同提高的间作体系氮肥管理策略。通过2年的田间定位试验,在N 0、90、180、270 kg/hm² 4个小麦施氮水平下,研究了小麦蚕豆间作体系的产量效应、氮肥利用效率、兼顾产量与氮肥利用效率的小麦最适施氮量和推荐阈值,探讨了间作提高小麦产量和氮肥利用效率的关键土壤因子效应。结果表明,在4个施氮水平下,与单作小麦相比,间作小麦产量平均增加22.12%,产量可持续性指数平均增加3.68%,土地当量比平均为1.13,氮肥表观利用率平均增加18.44%,氮肥农学利用率平均增加9.64%,氮肥偏生产力平均增加21.14%。回归分析结果表明,小麦间作最高产量施氮量较单作平均减少3.28%,增产18.76%。以小麦相对产量的85%～90%作为氮肥施用量的推荐范围,小麦单作氮肥推荐阈值为101～128 kg/hm²,间作小麦氮肥推荐阈值为90～117 kg/hm²,小麦间作较单作施氮量减少9.40%～12.22%,小麦产量增加18.20%。综合小麦产量和氮肥利用效率的关系,单作小麦最适施氮量为133 kg/hm²,间作小麦最适施氮量为106 kg/hm²时可兼顾提高小麦产量和氮肥利用效率,保证小麦增产及氮肥减施增效。结构方程分析表明小麦间作中硝态氮是提高氮肥利用效率的关键土壤因子。     

施氮对小麦产量和氮素径流损失及氮肥投入阈值的研究

为明确巢湖流域小麦季氮肥投入阈值,在连续3年田间试验条件下,研究了(2012—2014年)不同氮肥水平下(N0、N1、N2、N3、N4、N5分别为0,157.5,210.0,262.5,310.0,420.0kg/hm~2)小麦产量、植株氮素积累量、氮肥利用率、土壤无机氮残留量(0—20cm)及氮素径流流失;同时,利用回归方程模型对其间的相关关系进行拟合。结果表明:(1)与不施氮肥相比,施用氮肥可不同程度提高小麦产量,其中以N3处理增加的比例最大,为64.8%。利用二次函数分析,当施用氮肥超过290.9kg/hm~2时,小麦产量下降。(2)植株氮素累积量和氮肥利用率随施氮量的增加均呈先上升后下降的趋势,当实际施氮量为296.6kg/hm~2时,小麦地上部植株氮素积累量最高;当施氮量为158.5kg/hm~2时,氮肥利用率最高。(3)随着施氮量的增加,土壤中无机氮的残留量(0—20cm)和氮素的径流损失逐渐升高,但是在310.0kg/hm~2之前累积量无显著变化,当施氮量达到420.0kg/hm~2时,土壤中无机氮的残留量及氮素的径流流失变化明显,累积量平均达67.0kg/hm~2,流失量平均达8.3kg/hm~2。因此,施氮量过高时,会增加土壤无机氮残留及氮素径流损失的风险,对环境造成污染。结合巢湖地区土壤肥力条件,综合考虑试验施肥处理、施氮量对小麦产量、植株氮素积累量、氮肥利用率、土壤无机氮残留量(0—20cm)及氮素径流流失因素,提出适宜巢湖地区的氮肥投入阈值为157.5~262.5kg/hm~2。     

氮肥用量对双季稻产量和氮肥利用率的影响

试验采用田间小区试验,设置7个氮肥用量(N 0、 60、 120、 180、 240、 300和360 kg/hm2),研究了江西省高产田、 中产田和低产田双季稻最佳施氮量,以及不同施氮水平对水稻产量、 氮肥贡献率、 土壤氮素依存率和氮肥利用率的影响。结果表明,低产田、 中产田和高产田分别在施氮量为120、 180和240 kg/hm2处理取得高产; 氮肥贡献率在低产田和中产田上大于高产田,且分别在施氮处理为N 120、 180和240 kg/hm2达到最大;土壤氮素依存率为高产田中产田低产田,且在一定范围内随着施氮量的增加,土壤氮素依存率逐渐降低; 氮肥吸收利用率为低产田中产田高产田,氮肥农学效率、 氮肥生理利用率和氮肥偏生产力低、 中、 高产田间差异不大。高、 中、 低产田氮肥农学利用率、 氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力随氮肥用量增加而降低,而氮肥生理利用率各施氮处理间变化不大。综合产量和氮肥利用率得出,低产田、 中产田和高产田双季稻适宜施氮量分别为N 120、 180和240 kg/hm2。     

北疆膜下滴灌机采棉氮肥效应研究

机采棉种植已成为新疆棉花的主要栽培模式,由于种植密度与滴灌制度的改变,急需对氮素的效应进行研究,以期科学合理指导机采棉的氮肥施用。采用大田试验,在养分投入比例(N∶P2O5∶K2O=1∶0.38∶0.3)一致的条件下,设置不同氮肥用量(0、180、220、270、315 kg/hm²),研究氮素对北疆膜下滴灌机采棉植株养分吸收利用、肥料利用率、棉田土壤养分变化和产量等的影响。结果表明:机采模式下,棉花的单株结铃数和籽棉产量随施氮量的增加而提高,氮肥显著提高单株铃数继而提升籽棉的产量,但施氮对棉花衣分无显著影响;地上部干物质量、植株养分吸收量与施氮量呈正比;百公斤籽棉需氮5.10 kg,磷1.37 kg,钾4.90 kg;籽棉氮、磷素积累量高于秸秆,钾素则表现为相反。机采棉滴施氮肥对表层(0~20 cm)土壤的养分含量影响最大。施氮270 kg/hm²时棉花的收获指数、肥料利用率最优,且养分能达到收支平衡。综合考虑产量、肥料利用率和棉田养分收支平衡等指标,建议北疆膜下滴灌机采棉优化氮肥用量为270 kg/hm²。     

优化氮肥用量和基追比例提高红壤性水稻土肥力和双季稻氮素的农学效应

【目的】 优化氮肥用量和基追比例是实现氮肥减施和提高肥料利用率的重要途径。本研究在南方典型双季稻种植区进行定位试验,通过对土壤肥力与氮素农学效益进行综合评价,以期提出适合当地土壤和水稻种植条件的氮肥减施模式。 【方法】 以南方典型红壤区双季稻种植体系为研究对象,于 2014～2015 连续进行了 4 季大田定位试验,设处理:1) 不施氮肥 (T1);2) 当地农民习惯施氮 (T2),早稻、晚稻各施 N 165 和 195 kg/hm2,基肥∶蘖肥∶穗肥比分别为 60∶40∶0、40∶30∶30;3) 在 T2 处理基础上减施氮肥 20% (T3),即早稻施 N 135 kg/hm2,晚稻施 N 165 kg/hm2,基肥∶蘖肥∶穗肥比均为 40∶30∶30,并以 20% 有机氮代替普通化肥氮。分析了成熟期水稻产量和植物样氮素含量,测定了 0—20 cm土壤微生物量碳、氮含量,土壤 pH、有机质、全氮、速效钾和有效磷等理化指标,计算了累计氮肥利用率和氮肥农学效率,分别利用内梅罗指数法和灰色关联度法综合评价了土壤肥力效应以及各施肥模式的综合效益。 【结果】 1) 各处理土壤综合肥力指数 (IFI) 值由高到低为 T3 > T2 > T1;与 T2 处理相比,优化氮肥用量和基追比例的 T3 处理 IFI 值提高 2.34%,土壤微生物量碳含量提高了 4.37%～25.39%,土壤微生物量氮含量提高了 17.85%～29.24% (P < 0.05)。2) 与 T2 处理相比,2014–2015 年 T3 处理累计氮肥农学效率显著提高了 29.66% (P < 0.05),累计氮肥表观利用率显著提高了 28.82% (P < 0.05);2014 年各处理水稻总产量无显著差异,2015 年水稻总产量 T3 处理比 T2 处理提高了 5.26%,两年水稻总产量,T3 处理提高了 2.38%。3) 对土壤养分指标、土壤微生物指标和氮素农学效率指标进行关联度分析,2014～2015 年 T3 处理关联度最大,分别为 0.9999 和 1.0000,在土壤肥力和氮肥农学效应综合评价中最优,表明优化氮肥用量和基追比例能够实现氮肥减施以及肥料利用率的提高。 【结论】 在当地农民习惯施氮的基础上减施 20% 化肥氮,以有机氮替代,并适当提高化肥氮在抽穗期的比例,能够保证土壤综合肥力的可持续性、氮素养分持续高效利用和水稻持续稳产。      

土壤地力和长期施肥对潮土区小麦和玉米产量演变趋势的影响

为潮土区合理施肥管理提供依据,对32个长期定位点、24年（1987～2010）不施肥和化肥配施秸秆（农民常规施肥）处理的小麦和玉米产量及其与土壤地力和施肥量间的关系进行了分析。结果表明:潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为51.4%和54.0%,变异系数分别为39.0%和41.2%。不施肥处理小麦和玉米产量每年分别下降4.1 kg/hm2和96.6 kg/hm2;常规施肥处理的小麦和玉米每年分别增产61.5 kg/hm2和26.8 kg/hm2。施化肥量与作物增产量（常规施肥产量－不施肥产量）呈显著正相关。通过通径分析进一步证明,施氮量对小麦产量具有显著直接作用。同时,磷肥对提高小麦和玉米的产量具有重要作用。总之,在农民习惯耕作施肥管理水平下,潮土区不施肥处理的产量下降缓慢（含品种对产量的贡献）,常规施肥区产量表现出缓慢增加的趋势。     

基于土壤氮素平衡的旱地冬小麦监控施氮

提高作物产量,平衡土壤氮素携出,培肥土壤,避免过多肥料氮残留造成淋溶,是旱地作物施氮的主要目标。本研究通过1 m土层硝态氮监控,从土壤氮素的输入和携出平衡计算氮肥用量,并在陕西永寿不同肥力水平的地块上连续2年布置田间试验进行验证。结果表明,与习惯施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少41.2%,籽粒平均增产17.0%,氮肥偏生产力平均增加188.3%,产投比平均提高28.9%。监控施肥处理在收获期1 m土层硝态氮残留量平均为37.0 kg/hm2,较习惯施肥（112.1 kg/hm2）降低66.9%。经过降雨集中的夏季休闲期后,监控施肥处理1 m土层的硝态氮平均增加15.4 kg/hm2,习惯施肥则减少27.4 kg/hm2。这说明通过对1 m土层硝态氮的监控,依据土壤养分平衡,计算旱地小麦氮肥用量,可以提高产量,有效减少氮肥投入,降低成本,增加农户收入,提高氮肥效率,减少旱地土壤硝态氮残留和淋溶。     

长期不同施肥下紫色土综合肥力演变及作物产量响应

为了综合评价长期不同施肥处理下紫色土肥力的变化趋势,寻求既能提高土壤肥力又能获得高产的紫色土科学施肥模式,该文以国家紫色土肥力与肥料效益监测基地长期定位试验数据为基础,运用内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价。结果表明,20 a间不同施肥处理土壤肥力发生了不同的变化趋势,长期不施肥(对照)与偏施化肥氮肥、氮钾肥土壤综合肥力指数(integrated fertility index,IFI)随着时间的推移逐渐下降,平衡施肥的氮磷钾、氮磷钾+牛粪、1.5倍氮磷钾+秸秆还田、氮磷钾+秸秆还田处理的IFI指数随着时间的变化有一定的波动,但相对于试验前都有不同程度的提高。各平衡施肥处理年均IFI值比对照分别提高34.5%,36.8%,52.3%,50.1%;通过IFI指数与各养分指标之间相关分析发现,土壤有机质、全磷、速效磷含量对紫色土土壤肥力的贡献较大;20 a产量变化趋势表明,平衡施肥产量明显高于偏施肥处理,其中长期秸秆还田配施NPK肥,增产效果最佳;相对产量与IFI指数呈S型曲线关系,紫色土IFI指数维持在1.63~2.01之间,可以实现相对最高产量;作物产量与土壤综合肥力指数二者之间呈显著的线性正相关关系,应用改良的内梅罗指数法计算的综合肥力指数能较好地反映土壤肥力状况。长期平衡施肥可以提高作物产量和土壤肥力,其中氮磷钾化肥配合秸秆还田是维持土壤肥力、实现作物高产的最佳培肥方式。     

Soil C and N dynamics and maize (Zea may L.) yield as affected by cropping systems and residue management in North-western Pakistan

This paper presents the results of irrigated rotation experiment, conducted in the North West Frontier Province (NWFP), Pakistan, during 1999–2002 to evaluate effects of residues retention, fertilizer N and legumes in crop rotation on yield of maize (Zea mays L.) and soil organic fertility. Chickpea (Cicer arietinum L) and wheat (Triticum aestivum L) were grown in the winters and mungbean (Vigna radiata) and maize in the summers. Immediately after grain harvest, above-ground residues of all crops were either completely removed (−residue), or spread across the plots and incorporated by chisel plough by disc harrow and rotavator (+residue). Fertlizer N rates were nil or 120 kg ha⁻¹ for wheat and nil or 160 kg ha⁻¹ for maize. Our results indicated that post-harvest incorporation of crop residues significantly (p < 0.05) increased the grain and stover yields of maize during both 2000 and 2001. On average, grain yield was increased by 23.7% and stover yield by 26.7% due to residue incorporation. Residue retention also enhanced N uptake by 28.3% in grain and 45.1% in stover of maize. The soil N fertility was improved by 29.2% due to residue retention. The maize grain and stover yields also responded significantly to the previous legume (chickpea) compared with the previous cereal (wheat) treatment. The legume treatment boosted grain yield of maize by 112% and stover yield by 133% with 64.4% increase in soil N fertility. Similarly, fertilizer N applied to previous wheat showed considerable carry over effect on grain (8.9%) and stover (40.7%) yields of the following maize. Application of fertilizer N to current maize substantially increased grain yield of maize by 110%, stover yield by 167% and soil N fertility by 9.8% over the nil N fertilizer treatment. We concluded from these experiments that returning of crop residues, application of fertilizer N and involvement of legumes in crop rotation greatly improves the N economy of the cropping systems and enhances crop productivity through additional N and other benefits in low N soils. The farmers who traditionally remove residues for fodder and fuel will require demonstration of the relative benefits of residues return to soil for sustainable crop productivity.     

川东北麦秆还田对水稻氮素吸收转运的影响

为合理利用秸秆,于2014和2015年两个水稻生长季,在大田条件下,以当地平均施肥量为标准,设置不同量的化肥配施秸秆处理,研究秸秆还田下水稻氮素吸收转运特征。结果表明:较纯化肥处理,秸秆替代一部分氮肥处理对水稻产量、地上部氮素积累量、氮素收获指数及氮肥生产效率无显著影响(P0.05);在不同程度上降低氮素在穗部的分配比例、营养器官吸收氮素向穗部转运量、转运率、转运氮对籽粒氮素贡献率;在不同程度上提高成熟期营养器官氮素积累量,显著提升抽穗后氮素吸收量及其对籽粒氮素贡献率(P0.05)。综合氮素吸收转运及利用效率,川东北稻麦轮作区水稻季在化肥减施30%基础上,麦秆还田量以6 000 kg/hm~2为宜。     

Soil nitrogen balance and nitrogen utilization of winter wheat affected by straw management and nitrogen application in the Yangtze river basin of China

Straw incorporation is a useful management practice in sustainable agricultural systems to improve soil fertility and to reduce air pollution from straw burning. A three-year field experiment was conducted under two rice straw managements and four nitrogen (N) application rates in Rugao, China during 2010–2013, to examine whether straw management practices integrated with fertilizer N applications affect crop yield, N balance and N use efficiency in the wheat season of rice-wheat cropping systems. The results showed that straw incorporation had positive effects on plant N uptake and grain yield. This may be attributed to the greater soil water content and lower amount of seasonal rainfall. However, straw incorporation resulted in lower soil inorganic N and more N surplus at the early growth stage. Grain yield had a significant relation with wheat N uptake from sowing to jointing and from jointing to anthesis with straw incorporation. Therefore, our results suggest that in adjusting the ratio of basal and topdressing N fertilizer, it is important for the supply of optimum N to the crop and to maintain grain production with straw incorporation.     

长期翻压绿肥河西绿洲灌区小麦的化肥减施潜力

【目的】研究长期翻压绿肥条件下减施化肥对小麦产量稳定性以及地力贡献的影响,为甘肃省河西绿洲灌区高效施肥和可持续发展提供理论依据。【方法】2009—2020年在河西绿洲灌区开展了12年的定位试验,供试作物为春小麦。试验处理包括不施肥对照(CK)、100%化肥(CF)以及翻压绿肥后化肥分别减量0%、10%、20%、30%、40%、100%。根据历年小麦产量,计算累积增产率、产量可持续性指数和变异系数;构建一元灰色线性模型,计算不同施肥长期趋势产量;计算累积土壤地力贡献率以及不同处理累积肥料贡献率。【结果】随着试验年限延长,除减施100%化肥处理外,各翻压绿肥处理肥料对小麦产量的累积贡献率均呈现增加的趋势,且处理间肥料对产量的贡献率无显著差异,2020年均达到60%左右。不施肥处理(CK)土壤地力对小麦产量的累积贡献率不断下降,从2009年的57.41%下降至2020年的34.24%。翻压绿肥基础上化肥减量40%以内,小麦12年平均产量高于100%化肥处理(CF)。一元灰色线性模型显示化肥减量40%以内,小麦产量变异系数随着化肥减施量的升高而不断升高,产量可持续指数则不断下降。化肥减量40%...     

长期施肥稻田土壤基础地力和养分利用效率变化特征

【目的】 研究长期不同施肥措施对土壤基础地力和氮磷钾养分吸收利用效率的影响,探明土壤基础地力和氮、磷、钾养分吸收利用效率的相互关系。 【方法】 采集双季水稻种植制度下 33 年长期定位施肥试验的不施肥 (CK)、施氮磷钾肥 (NPK) 和氮磷钾肥配施稻草 (NPKS) 3 个处理的土壤,设置施肥与不施肥盆栽试验,监测水稻产量、土壤基础地力产量和基础地力贡献率、水稻氮磷钾养分吸收量、氮磷钾养分利用效率,分析氮、磷、钾利用效率对土壤基础地力贡献率的响应。 【结果】 早晚稻土壤基础地力产量和基础地力贡献率三个处理土壤大小顺序均为 NPKS > NPK > CK,NPKS 处理土壤早晚稻两季平均基础地力产量和基础地力贡献率较 CK 处理土壤分别增加 113.8% 和 93.7%,NPK 处理分别增加 100.7% 和 81.9%。在同一施肥水平条件下,早、晚稻均以土壤基础地力较高的 NPKS 处理氮、磷、钾肥偏生产力,土壤养分依存率,氮、磷、钾素收获指数较高,氮、磷、钾肥回收利用率,肥料农学效率,肥料对产量的贡献率则较低。回归分析表明,氮、磷肥回收利用率,氮、磷、钾肥农学效率,氮、钾素生理利用率均随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著降低;氮、磷、钾肥偏生产力,氮、磷、钾素土壤依存率随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著提高。 【结论】 长期施氮磷钾肥或长期氮磷钾肥配施稻草均能提高土壤基础地力,以长期氮磷钾肥配施稻草的效果更显著。在较高基础地力土壤上生产,可以在保证作物高产稳产的情况下实现减量化施肥,实现农业生产的可持续性。      

Influence of crop residue management, cropping system and N fertilizer on soil N and C dynamics and sustainable wheat (Triticum aestivum L.) production

Management of N is the key for sustainable and profitable wheat production in a low N soil. We report results of irrigated crop rotation experiment, conducted in the North West Frontier Province (NWFP), Pakistan, during 1999–2002 to evaluate effects of residue retention, fertilizer N application and mung bean (Vigna radiata) on crop and N yields of wheat and soil organic fertility in a mung bean–wheat sequence. Treatments were (a) crop residue retained (+residue) or (b) removed (−residue), (c) 120 kg N ha⁻¹ applied to wheat, (d) 160 kg N ha⁻¹ to maize or (e) no nitrogen applied. The cropping system was rotation of wheat with maize or wheat with mung bean. The experiment was laid out in a spit plot design. Postharvest incorporation of crop residues significantly (p < 0.05) increased the grain and straw yields of wheat during both years. On average, crop residues incorporation increased the wheat grain yield by 1.31 times and straw yield by 1.39 times. The wheat crop also responded strongly to the previous legume (mung bean) in terms of enhanced grain yield by 2.09 times and straw yield by 2.16 times over the previous cereal (maize) treatment. Application of fertilizer N to previous maize exerted strong carry over effect on grain (1.32 times) and straw yield (1.38 times) of the following wheat. Application of N fertilizer to current wheat produced on average 1.59 times more grain and 1.77 times more straw yield over the 0 N kg ha⁻¹ treatment. The N uptake in wheat grain and straw was increased 1.31 and 1.64 times by residues treatment, 2.08 and 2.49 times by mung bean and 1.71 and 1.86 times by fertilizer N applied to wheat, respectively. The soil mineral N was increased 1.23 times by residues, 1.34 times by mung bean and 2.49 times by the application of fertilizer N to wheat. Similarly, the soil organic C was increased 1.04-fold by residues, 1.08 times by mung bean and 1.00 times by the application of fertilizer N. We concluded that retention of residues, application of fertilizer N and involvement of legumes in crop rotation greatly improves the N economy of the cropping system and enhances crop productivity in low N soils.     

长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程的影响

当前,如何合理施肥、提高作物产量、维持土壤肥力、并兼顾生态环境效应是农业研究的主要挑战之一。本文综述了长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程的影响,主要从土壤氮转化过程的初级转化速率角度综述肥料(有机肥和化学氮肥)对土壤氮素关键转化过程的影响。土壤氮素矿化-同化循环是自然界氮循环过程中两个至关重要的环节,是决定土壤供氮能力的重要因素。总体而言,长期施用氮肥,尤其是有机肥能显著提高初级矿化-同化周转速率;长期施肥可以刺激自养硝化作用,且有机肥的刺激作用更明显;施用化学氮肥和有机肥均能提高反硝化速率,且有机肥的刺激作用高于化学氮肥。有机肥一直被提倡和实践用来改善土壤肥力和提高土壤固碳能力,无论是单施有机肥还是有机-无机配施,均能有效地减轻硝酸盐污染,改善土壤肥力并提高作物产量。但是有机肥的施用并不是多多益善,有机肥过多施用也会增加氮损失的风险。因此,本文综述了长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程初级转化速率的影响,讨论了各个氮转化过程之间的联系,以期增强人们对长期施肥措施影响农田土壤氮素循环的理解,并为合理施用氮肥、提高氮肥利用率、减少与氮相关的环境污染提供理论依据。