稻秸还田提高我国南方典型稻田冬绿肥产量和养分积累

  【目的】  提高冬绿肥的产量和养分积累量有利于轮作系统中主作物的高产稳产和光、温、养分资源的高效循环利用。研究稻秸还田对冬季豆科绿肥生长和养分积累及土壤性状的影响,为稻田豆科绿肥的高产栽培及稻秸资源化利用提供指导。  【方法】  在广西、四川和安徽,分别以盐渍水稻土、紫色土和黄棕壤为供试土壤,进行相同处理的豆科绿肥盆栽试验,供试品种均为当地主栽品种。稻秸添加量设 3个水平:0、3000、6000 kg/hm2 (S0、S1、S2),每个稻秸添加水平下设两个施氮水平:0和45 kg/hm2 (N0、N45),共包括6个处理。于豆科绿肥盛花期采集植株和土壤样品,测定鲜草产量和土壤理化性状。  【结果】  与稻秸不还田且不施氮肥处理(RS0N0)相比,盐渍水稻土、紫色土和黄棕壤上稻秸还田与氮肥配施处理的绿肥鲜草产量分别提高了63.0%～66.0%、35.2%～53.8%和103.6%～117.1%,植株氮累积量分别提高了19.1%～41.5%、43.7%～67.2%和65.1%～70.5%,磷累积量分别提高了12.1%～68.9%、31.4%～57.3%和37.9%～45.3%,钾累积量分别提高了22.0%～58.7%、30.7%～35.0%和89.2%～102.9%。在盐渍水稻土、紫色土,稻秸还田(S1、S2)均可提高绿肥鲜草产量和氮磷钾养分积累量,配合施氮没有进一步提高鲜草产量和氮磷钾养分积累量;而在黄棕壤与秸秆半量还田相比,稻秸全量还田降低了绿肥产量,但在一定程度上增加了绿肥地上部养分积累量,稻秸还田配合施用氮肥则显著增加了绿肥的产量和地上部养分积累量。盐渍水稻土稻秸还田与氮肥配施处理(RS1N45和RS2N45)提高了土壤有效磷含量;黄棕壤土壤有效磷含量、土壤速效钾含量随稻秸添加量增加先下降后上升,与不施肥对照相比,3种土壤上稻秸与氮肥配施处理均显著提高了土壤无机氮含量。偏最小二乘法路径模型分析表明,稻秸还田及土壤类型对豆科绿肥鲜草产量和地上部氮、磷、钾的累积量均有极显著正影响(P < 0.01),氮肥处理仅对豆科绿肥鲜草产量有极显著正影响(P < 0.01)。  【结论】  稻秸还田不同程度地促进了豆科绿肥对土壤速效养分的吸收,提高了豆科绿肥鲜草产量和地上部氮磷钾累积量。在肥力较高的盐渍水稻土和紫色土上,稻秸全量还田可显著增加豆科绿肥的鲜草产量,维持土壤有效养分,无需配合施用氮肥。在肥力较低的黄棕壤上,全量还田(6000 kg/hm2)需配施氮肥才可充分发挥稻秸还田的增产效果,缓解土壤中有效养分含量的下降。     

稻草和紫云英联合还田下施氮水平对水稻产量及土壤氮素形态的影响

  【目的】  紫云英和稻草联合还田时其有机成分的分解和释放具有互补性。研究紫云英和稻草联合还田条件下水稻的适宜施氮水平，为稻田绿肥和稻草联合还田后优化养分管理提供依据。  【方法】  两年定位试验位于江汉平原稻区，在稻草全量还田基础上，设置冬季种植并翻压紫云英和冬闲两种模式。水稻季氮肥处理设不施氮 (N0) 和常规施氮量 (N 165 kg/hm2) 的50% (N50)、100% (N100) 和150% (N150) 共4个水平，以不施氮、冬闲和稻草不还田作为空白对照，共9个处理。测定水稻籽粒产量、氮含量及累积量，分析耕层土壤无机氮及有机氮组分。  【结果】  在稻草和紫云英联合还田条件下，减少常规氮肥量的50% (SMN50) 获得的稻谷产量较稻草单独还田的SN50处理高21%～23%，与联合还田或稻草单独还田下的SMN100、SMN150、SN100、SN150处理之间没有显著差异。稻草和紫云英联合还田的SMN0、SMN50、SMN100处理的稻谷氮累积量均显著高于对应的稻草单独还田处理 (SN0、SN50、SN100)，增幅分别为65%、27%和22%。水稻收获后各处理间土壤全氮、非酸解性氮含量差异不显著，酸解性氮含量有差异，在N150处理下，稻草单独还田处理 (SN150) 的土壤酸解性氮含量显著高于稻草和紫云英联合还田处理 (SMN150)；在酸解性氮组分中，SN150处理的未知酸解态氮成分的含量显著高于稻草单独还田的其他处理及所有稻草和紫云英联合还田处理。  【结论】  减少常规施氮量的50%情况下，与稻草单独还田处理相比，稻草和紫云英联合还田可显著增加稻谷氮素累积量、提高水稻产量，而保持常规施氮量和提高施氮量不能增加水稻的氮素吸收和产量；紫云英与稻草联合还田可以改善土壤氮素的有效性，显著降低高施氮量下稻草单独还田带来的酸解性氮组分中未知态氮的残留量。     

养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响

  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度，对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材，于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上，设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理，以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期，测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量，分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高，较N0处理两年平均增产24.7%，施氮量0～300 kg/hm2范围内，甜瓜产量随施氮水平的增加而增加，超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降；在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优，商品率、经济效益最高，施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成；氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低，但N225和N300处理差异不显著，果实吸氮量在N300处理时最高，N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理；0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加，2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%～55.3%，2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%～69.9%；0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加，甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%；甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出，甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2，最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2，产量增加886.5 kg/hm2，增幅为2.1%；土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2，增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质，还是氮素收获指数，NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时，主要增加茎叶干物质量，但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下，土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加，且向下淋洗明显，试验的第一年主要积累在0—100 cm土层，第二年则下移至100—200 cm土层，环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时，氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此，在生态脆弱区，限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要，也是实现环境可持续的要求。     

基于养分专家系统推荐施肥的北方马铃薯适宜氮肥用量研究

  【目的】  通过分析我国北方一作区马铃薯产量、氮素利用率、土壤氮素平衡等指标,研究该区适宜施氮量,并对养分专家系统(Nutrient Expert, NE)推荐施氮量的合理性进行验证,以期为马铃薯氮肥推荐提供科学、轻简的方法。  【方法】  于2017—2020年在甘肃省、黑龙江省和内蒙古自治区3个试验点,分别开展了4年马铃薯田间定位试验。以上3个试验点基于NE的推荐施氮量分别为180～186、180和178～240 kg/hm2。甘肃试验点设4个氮肥量级处理,黑龙江设6个氮肥量级处理,内蒙古设5个氮肥量级处理。测定各处理马铃薯块茎产量、氮素吸收量、氮肥利用率、土壤无机氮含量和脲酶活性以及土壤表观氮素平衡,并进一步建立施氮量与产量和经济效益的经验模型,提出不同试验点马铃薯适宜氮肥用量。  【结果】  马铃薯块茎产量随施氮量增加呈“先增加后降低”的趋势,两者关系用一元二次曲线模型拟合结果显著。甘肃、黑龙江和内蒙古试验点产量和氮素吸收量均以NE处理最高,其4年平均产量分别为32.5、37.9和35.5 t/hm2,与不施氮处理相比,分别提高了48.4%、71.5%和63.6%,当施氮量超过NE处理后产量显著降低。土壤无机氮含量随施氮量增加而显著提高,脲酶活性随施氮量的增加呈“先增加后降低”的趋势,且各试验点NE处理均能获得较高的土壤无机氮含量和脲酶活性。氮肥累积回收率和累积农学效率均随施氮量增加而显著降低,甘肃、黑龙江和内蒙古3个试验点NE处理4年氮肥累积回收率分别为39.2%、55.1%和53.1%,农学效率分别为57.9、87.6和68.3 kg/kg,相比于最高施氮量处理,氮肥累积回收率分别显著提高了12.5、21.8和21.3个百分点,农学效率分别显著提高了27.0、37.2和30.4 kg/kg。氮素表观平衡与施氮量呈显著正相关,NE处理4年累计的氮素投入与支出趋近平衡。一元二次曲线模型回归分析表明,甘肃、黑龙江和内蒙古试验点最高产量施氮量分别为186、199和231 kg/hm2,经济最佳施氮量分别为165、188和214 kg/hm2。  【结论】  养分专家系统推荐施氮量能够在满足马铃薯高产的同时,达到较高的氮肥利用率和经济收益,并通过减少土壤氮素盈余降低氮素损失风险,证实养分专家系统推荐施肥在北方一作区可以促进马铃薯氮肥高效利用,是可行的氮素推荐施肥方法。     

紫云英与尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用率的影响

【目的】 了解化肥氮钾用量减少条件下不同比例紫云英与普通化肥尿素或控释尿素配施对双季稻产量及氮钾利用效率的影响,旨在为南方双季稻种植区制定科学减肥增效策略提供依据。 【方法】 通过连续 6 年定位田间小区试验,除对照不施肥外,试验的其他 5 个处理早稻施肥量均为 N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 120 kg/hm2,氮素以尿素、控释尿素、紫云英按处理比例配合和施用。分析了双季稻产量,植株氮、钾养分吸收积累、利用效率及土壤氮、钾养分含量。 【结果】 与 (CF100) 处理相比,早稻翻压紫云英鲜草 17145 kg/hm2 时,早、晚稻均减施氮 40%、减施钾 21% 条件下,氮肥采用尿素处理 (CF60 + A40) 或控释尿素处理 (CRU60 + A40) 以及早稻翻压紫云英鲜草 25715 kg/hm2,早、晚稻均减施 60% 氮、32% 钾条件下,氮肥采用控释尿素处理 (CRU40 + A60) 有利于早晚稻及全年产量的提高,其中以 CRU60 + A40 处理增产效果最佳。CF60 + A40 和 CRU60 + A40 处理早晚稻的稻谷、稻草和植株氮素及钾素积累量均较 CF100 提高,其中 CRU60 + A40 处理提高效果最明显。紫云英与尿素或控释尿素配施提高了早晚稻氮、钾养分利用效率,CF60 + A40、CF40 + A60、CRU60 + A40 和 CRU40 + A60 处理的氮肥和钾肥回收利用率、氮肥和钾肥农学效率以及氮肥和钾肥偏生产力均高于 CF100 处理。在紫云英替代和肥料等量施用条件下,施用控释尿素处理比施用尿素处理有利于提高养分利用效率。6 年 12 季水稻种植后,紫云英与尿素或控释尿素配施处理的土壤全氮、碱解氮和速效钾含量均较 CF100 处理有所提高。 【结论】 综合考虑作物产量效应、养分高效利用及土壤肥力维持,在该区域双季稻种植体系中早稻可用紫云英替代 40% 氮肥、20% 钾肥,晚稻减施 40% 氮肥、20% 钾肥,氮肥品种采用控释尿素或尿素均可,采用控释尿素有进一步提高早稻紫云英的替代比例和晚稻氮钾肥减施比例潜力。      

氮磷钾配施对紫云英鲜草产量、养分含量的影响

采用部分"3414"肥料效应试验设计方案进行田间试验,研究了氮、磷、钾配施对紫云英性状指标、鲜草产量及植株养分含量的影响,并筛选出适宜的氮、磷、钾肥用量。结果表明,施肥处理比不施肥处理,株高、茎粗、分枝、根瘤数、单株重和鲜草产量最大增幅分别为13.50%、42.34%、18.75%、18.18%、87.07%和33.22%。与不施肥处理相比,9个施肥处理紫云英鲜草产量平均增产9 591.9 kg/hm2,提高了13.50%。处理7(N0P3K2)即高量磷和中量钾配施的鲜草产量最高,达到94 641.6 kg/hm2,与不施肥处理相比,增产了33.22%。处理7对紫云英植株养分含量(N、P、K)的累积最大,与不施肥处理相比,N、P、K养分含量分别提高了16.53%、34.40%、24.47%。可见,增施磷钾肥是提高当前肥力水平下紫云英产量与植株养分累积的有效途径。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,对翻压紫云英作绿肥,减少化肥施用量,有重要的生态环境效益。     

不同供氮水平对夏玉米养分累积、转运及产量的影响

通过田间小区试验,研究了高肥力土壤上施N.125、250、375.kg/hm2对夏玉米生物量、子粒产量、N、P、K养分累积动态、及氮肥表观利用率、养分转运的影响。结果表明,不同施氮量只影响夏玉米不同生育时期养分的阶段累积量,而对累积趋势基本无影响。植株生物量及N、P、K养分累积量随生育期的延长而增加,且它们的累积趋势相似,都呈S型曲线。各处理的子粒产量在7000～7700.kg/hm2之间,只有N250处理增产达显著水平;氮肥表观利用率在10%～18%之间,随施氮量的增加略有降低。施氮可提高子粒中的氮素累积量,而对磷的累积量影响不大。随着施氮量的增加,氮素的转运量、转运效率及其在子粒中的比例都降低,磷的转运与氮表现出类似的趋势。综合考虑产量、氮肥利用率、养分转运及环境污染等因素,该地区夏玉米的推荐施氮量应控制在125.kg/hm2以内。     

确定经济合理施氮量的新方法:基于施氮量与稻米产量效应函数

  【目的】  探究实现水稻高产、优质和氮肥高效的密度与施氮量协同组合。  【方法】  于2018—2019年,在黑龙江省五常市龙凤山乡辉煌村进行田间试验。采用裂区试验方法,以‘五优稻4号’为供试品种。以密度为主区,设置15穴/m2 (D1)和24穴/m2 (D2);以施氮量为副区,设施氮(N）量为0、75、105、135 kg/hm2 4个水平,分别表示为N0、N75、N105、N135处理。在水稻成熟期,测定了植株地上部干物重、稻谷产量、精米产量、精米率、蛋白质含量、直链淀粉含量、食味值等指标;比较了稻谷产量与精米产量确定的施氮量差异。  【结果】  在D1、D2两个密度下,随着施氮量的增加,稻谷产量、地上部干物重、精米产量都呈先升高后降低的趋势,均在N105达到最大值。除D1密度下N105处理的稻谷产量与N135处理差异不显著外,其余均显著高于其他处理,而N135处理的稻谷产量与N75处理无显著差异,但2018年地上部干物重却显著高于N75处理。随着施氮量的提高,精米蛋白质含量呈现增加趋势,精米率和食味值却呈降低趋势。与N0相比,N135处理精米蛋白质含量平均提高了7.58%,精米率和食味值分别平均降低了8.81%和10.24%。N105处理的氮素回收率显著高于N75和N135处理,农学效率、氮肥生理利用率和偏生产力均显著高于N135处理。D2密度下精米蛋白质含量低于D1密度处理,而精米率和食味品质高于D1密度处理,D2密度下的稻谷产量、氮积累量和精米产量均高于D1密度处理,氮积累量和氮肥偏生产力比D1处理平均提高了40.35%和 40.31%,两个密度间氮肥回收率、农学效率和氮肥生理利用率无明显差异。农户直接出售优质米使经济效益提高了7428元/hm2,D2密度使经济效益额外增加了4229元/hm2。施氮量与稻谷产量、精米产量均呈二次曲线关系,依据施氮量与稻谷产量效应函数,确定经济最佳施氮量为96.4～123.7 kg/hm2;依据施氮量与精米产量效应函数,确定的适宜施氮量为76.2～105.9 kg/hm2。  【结论】  适度密植(24穴/m2)有利于稻谷产量、氮素吸收量的提高,而不影响食味值和精米率。在本试验水稻适宜密植条件下,基于施氮量和精米产量效应函数确定的适宜施氮量为76.2～105.9 kg/hm2,该施氮量的确定方法有利于协同实现稻米高产优质和氮肥减施增效。     

施氮量对砂姜黑土区花生生长、干物质和氮素累积的影响

采用田间小区试验方法研究了砂姜黑土区不同氮肥用量对花生生长、干物质和氮素累积的影响。结果表明,施氮可促进花生生长和各生育期的干物质和氮素累积。当施氮量为135 kg/hm2时,花生的产量和利润均达到最大值。随着施氮量的增加,花生各生育期干物质和氮素累积总量表现为先增加后降低的趋势,均在施用氮135kg/hm2时(N135)达到最高。与不施氮肥处理相比,花生成熟期N135处理的干物质、氮素累积总量和产量分别增加48.4%、25.7%和42.9%。     

氮磷钾肥用量及基追比例对山药产量及养分利用的影响

  【目的】  本研究通过分析氮、磷、钾施用量及分次施用比例对冀中平原棒山药产量、养分累积特征和养分利用效率的影响，以明确棒山药的最佳养分管理方式。  【方法】  田间试验分别在河北保定随东村和西孟尝村进行，供试山药品种为当地主栽品种棒山药。在随东村进行了氮磷钾3因素4水平完全随机试验，4个施N水平为0、225、300、450 kg/hm2 (基追比均为3∶7)，4个施P₂O₅水平为0、75、150、300 kg/hm2 (均基施)，4个施K₂O水平为0、225、300、450 kg/hm2 (基追比均为4∶6)，分析山药产量及不同生长阶段地上、地下部氮磷钾累积量。在西孟尝村进行了基施不同氮、磷量和钾肥的基追比例试验，4个基施氮(N)水平为0、60、90、120 kg/hm2，除对照外追施量均为240 kg/hm2；4个基施P₂O₅水平为0、150、225、300 kg/hm2；4个钾肥基追 (追肥分别于根茎膨大初期和盛期) 比例为0∶0∶0、5∶2∶2、5∶4∶0、9∶0∶0，K₂O施用总量均为270 kg/hm2。收获期测定山药茎、叶、零余子和根茎的生物量和氮磷钾累积量。  【结果】  1) 氮肥基追比例相同时，总施N 300 kg/hm2的山药产量和氮累积量显著高于施N 225 kg/hm2，表观利用率、农学效率和偏生产力则显著高于N 450 kg/hm2处理；追施氮量相同时，基施纯N 90 kg/hm2的全株氮、钾累积量显著高于基施纯N 60 kg/hm2，但两者山药产量、地下部氮磷钾累积量及养分利用效率均无明显差异。2) 不同施磷水平下，P₂O₅ 150 kg/hm2处理的山药产量和氮磷钾累积量显著高于P₂O₅ 75 kg/hm2处理，增产7.9%；当施P₂O₅量超过150 kg/hm2时，山药产量不再增加；但施P₂O₅ 225 kg/hm2的地上部氮磷累积量以及全株氮累积量均显著高于施P₂O₅ 150 kg/hm2，两者的表观利用率也没有明显差异。3) 不同供钾水平下，总施K₂O 300 kg/hm2的山药产量和氮磷钾累积量显著高于K₂O 225 kg/hm2处理，表观利用率、农学效率和偏生产力则显著高于K₂O 450 kg/hm2处理；总施K₂O量为270 kg/hm2时，基追分施处理的山药产量、氮磷钾累积量和养分利用效率均优于一次性基施。  【结论】  适量增施氮磷钾肥有利于山药增产和养分吸收，但过量施肥并不会增加产量且降低养分利用效率。结合适种山药的土壤性质和山药养分需求特性，从保证山药产量、实现养分累积和利用效率最大化，同时兼顾维持土壤肥力角度考虑，传统水肥管理方式下最佳氮磷钾养分管理的推荐模式为:基施纯N 60～90 kg/hm2，追施N 210～270 kg/hm2，追肥分别于甩条发棵期、根茎膨大初期和盛期进行；一次性基施P₂O₅ 150～225 kg/hm2；总施K₂O 270～300 kg/hm2，基肥K₂O 120～150 kg/hm2，其余在根茎膨大初期追施一次或者于根茎膨大初期和盛期等量各追施一次。     

豫南紫云英水稻轮作区减施不同比例氮肥对水稻养分吸收和转运的影响

  【目的】  研究水稻–紫云英轮作体系中,翻压紫云英并减施氮肥对不同生育期水稻养分吸收、转运特征,以及对土壤养分状况的影响,为豫南稻区紫云英–水稻轮作模式氮肥的科学管理提供理论依据。  【方法】  长期定位试验位于河南信阳,始于2008年。试验设置不施肥对照(CK)、常规施肥(N100),以及种植并翻压紫云英条件下,氮肥为常规处理用量的100% (GN100)、80% (GN80)、60% (GN60)、40% (GN40),共6个处理。测定了水稻产量、关键生育期生物量、氮磷钾养分吸收量、土壤基础养分含量,分析了水稻养分吸收及土壤养分供应对水稻产量的影响。  【结果】  与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100处理水稻产量无显著差异,GN40和GN60处理氮肥农学效率分别增加213.41%和113.70%,GN40、GN60和GN80处理氮肥偏生产力分别增加162.17%、75.69%、34.39%。与N100处理相比,GN100和GN80处理抽穗期秸秆生物量分别增加17.22%和41.06%,成熟期秸秆生物量分别增加28.22%和20.92%。与N100处理相比,GN60、GN80和GN100处理成熟期稻谷氮吸收量分别增加31.34%、31.79%和20.13%,GN60、GN80成熟期稻谷磷吸收量分别增加14.23%和14.61%,GN80处理成熟期稻谷钾吸收量增加10.64%。与N100处理相比,GN60处理氮转运量增加12.54 kg/hm2;GN40、GN60和GN80处理磷转运量分别显著增加11.32、23.02和18.09 kg/hm2,磷转运率分别增加35.92、41.22和39.91个百分点,磷对稻谷转运贡献率分别增加39.36、74.60和57.93个百分点。与N100处理相比,GN40、GN60、GN80和GN100能充分满足水稻生长过程中对土壤无机氮需求;GN60、GN80处理分蘖期、拔节期和抽穗期土壤有效磷含量显著降低;GN40、GN60、GN80和GN100处理分蘖期、抽穗期和成熟期土壤速效钾含量显著降低。随机森林分析结果表明各生育期土壤有效磷含量和水稻分蘖期氮、磷、钾吸收量对水稻产量形成有较大的贡献。线性回归分析表明,分蘖期和抽穗期土壤养分含量以及各生育期地上部氮、磷、钾吸收量与稻谷产量呈显著正相关。  【结论】  在我国豫南紫云英–水稻轮作区,翻压紫云英配合氮肥减施40%,能够培育土壤碳、氮库,满足土壤氮素供应,促进水稻对磷、钾养分的吸收和积累,增加籽粒氮、磷、钾养分转运量,提高氮肥农学效率和偏生产力,实现水稻增产稳产。     

长期有机培肥提高红壤性水稻土生物学特性及水稻产量的微生物学机制

  【目的】  依托位于江西红壤研究所的有机肥长期定位试验，探究长期施用紫云英、猪粪和秸秆还田对土壤微生物量、酶活性和产量的影响，阐明土壤微生物学特性对土壤肥力的生物指示功能，揭示影响作物产量和微生物学特性的关键环境因子。  【方法】  长期定位试验始于1981年，选取的6个处理分别为:CK (不施肥)、NPK (单施化肥)、M1 (早稻施绿肥)、M2 (早稻加倍施绿肥)、M3 (早稻施绿肥+晚稻施猪粪) 和M4 (早稻施绿肥+晚稻秸秆还田)，此外，有机处理 (M1、M2、M3和M4) 在施用有机物料的基础上，每季还补充一定量化肥（N 69 kg/hm2、P₂O₅ 30 kg/hm2、K₂O 67.5 kg/hm2）。于每季收获后测定水稻产量。2018 年早稻收获后，采集耕层 (0—20 cm)土壤，测定土壤化学指标、微生物量碳氮、脲酶及其他参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性。  【结果】  1) 2009—2018年间，长期施肥处理明显提高了水稻产量，其中M3处理的产量最高，其次为M2处理，二者均明显高于NPK处理；2) 土壤微生物量及酶活性均以有机处理 (M1、M2、M3和M4) 较高，其中M3处理土壤微生物量碳含量及各类土壤酶活性最高，M2处理土壤微生物量氮含量最高。有机处理较CK和NPK处理提高了土壤微生物熵。此外，微生物量碳氮和土壤酶活性与有机碳、全氮间存在显著或极显著相关关系；3) 有机碳与土壤微生物量 (0.895)、碳循环相关酶活性 (0.903)、氮循环相关酶活性 (0.854) 及水稻产量 (0.827) 呈显著正影响 (P < 0.05)；土壤pH与土壤碳循环相关酶活性 (0.378) 和氮循环相关酶活性 (0.365) 呈显著正影响 (P < 0.05)，对水稻产量 (0.211) 也表现为正影响，但不显著 (P > 0.05)。相较于pH，土壤有机碳含量在提高水稻产量、改善土壤微生物学特性上发挥了更为重要的作用。  【结论】  土壤微生物量碳氮和参与土壤碳、氮、磷和硫循环的胞外酶活性均可作为土壤微生物学指标表征土壤肥力的变化。土壤有机碳含量是提高作物产量、调控土壤微生物量和酶活性的关键因子。在供试条件下，长期实行早稻施绿肥+晚稻施猪粪的有机培肥，是提高土壤微生物量及酶活性并提高水稻产量的最佳选择。     

紫云英与水稻秸秆联合还田下双季稻田土壤氮磷平衡状况及化肥减施策略

  【目的】  稻草还田和冬种绿肥是维持稻田地力和化肥替代的重要方式。通过分析“紫云英–早稻–晚稻”模式各作物季和轮作周年农田土壤养分的平衡,为科学减施化肥提供依据。  【方法】  微区定位试验在湖南酸性红黄泥和碱性紫潮泥稻田进行了2年。两土壤试验处理一致,包括稻田冬闲 (FRR)、冬种紫云英 (MvRR) 及紫云英与水稻秸秆联合还田 (MvRR+ St) 3个处理。调查分析了土壤氮磷养分含量,紫云英和双季稻的生物量、氮磷含量及积累量,计算了稻田土壤的表观氮、磷平衡。  【结果】  两种典型稻田土壤上,紫云英生物量和氮、磷养分含量及积累量均表现为MvRR+St大于MvRR (P > 0.05)。与MvRR相比,MvRR+St未显著影响早、晚稻产量及水稻植株氮、磷积累量,但显著提高了稻田土壤速效磷含量,红黄泥和紫潮泥土壤速效磷含量较MvRR处理分别提高了29.7%和20.9% (P < 0.05)。在本研究氮、磷投入水平下,MvRR+St处理轮作周年和早稻季土壤氮、磷均盈余,晚稻季土壤氮亏缺、磷略有盈余且轮作周年和早稻季的紫潮泥盈余量均大于红黄泥。轮作周年氮、磷总盈余量在红黄泥田分别为43.32、31.57 kg/hm2,在紫潮泥田分别为70.28、33.96 kg/hm2;早稻季在红黄泥分别为88.06、21.26 kg/hm2,在紫潮泥分别为134.04、27.95 kg/hm2;晚稻季红黄泥和紫潮泥土壤氮亏缺量分别为29.70、30.02 kg/hm2。【 【结论】 】 在本研究氮、磷投入水平下,紫云英与水稻秸秆联合还田在两种典型水稻土上均没有进一步提升水稻产量,但轮作周年土壤总氮、磷量为盈余,土壤磷素处于积累状态。土壤氮、磷盈余主要发生在早稻季,而晚稻季土壤氮亏缺、磷基本平衡。因此,紫云英与双季稻秸秆联合还田条件下,应减少早稻季化肥氮、磷投入量,适当提高晚稻氮肥投入量,最终实现双季稻周年氮磷总投入量的适当降低。     

长期秸秆还田提升稻麦轮作系统土壤供钾容量和强度

[目的]农作物秸秆中含有丰富的钾素,秸秆还田不仅为植物生长提供钾素,还可以补充农田土壤钾库容.本研究利用动力学模型,评估长期秸秆还田对土壤供钾能力的影响.[方法]基于稻麦轮作制长期秸秆还田定位试验,设置4个处理:秸秆不还田、不施肥(CK);不施肥、每季秸秆还田量为6000 kg/hm2(RS);施化肥、秸秆不还田(NP...     

长期施用化肥和稻草对红壤性水稻土非交换性钾释放动力学的影响

研究了长期定位施肥试验中连续27年(1981-2007)施用化肥和稻草对红壤性水稻土非交换性钾释放特征及其动力学的影响.本试验选择了其中5个处理:CK(不施肥)、NP(施氮、磷肥)、NPK(施氮、磷、钾肥)、NP+RS(施氮、磷肥和稻草)和NPK+RS(施氮、磷、钾肥和稻草).结果表明,长期施用钾肥和稻草的条件下,各处理土壤中非交换性钾的释放均存在2个不同的阶段:即第一阶段(1～14 h)表现为直线上升阶段,第二阶段(14～796 h)为缓慢增长阶段.5个处理中,长期不施钾处理(CK和NP)的土壤非交换性钾累积释放量较低,分别为62.22和56.12 mg/kg,长期施钾处理(NPK、NP+RS和NPK+RS)的土壤非交换性钾累积释放量较高,分别为67.52、64.41和75.33 mg/kg.施稻草处理(NPK+RS和NP+RS)的土壤非交换性钾释放量明显高于相应不施稻草处理(NPK和NP)的土壤,这可能与长期施用稻草促使土壤矿物钾中的一部分向非交换性钾转化有关.用抛物线扩散、零级反应、一级反应和Elovich方程模拟土壤非交换性钾的释放动力学结果表明,Elovich方程能比较好地模拟5个处理土壤非交换性钾的释放动力学.分段直线方程能更好地描述土壤非交换性钾释放的机制.     

适宜施氮量提高棉花氮磷钾养分积累和皮棉产量

  【目的】  棉花是喜磷喜钾作物,适宜的施氮量不仅可以保证棉花的营养生长,还会促进磷、钾的吸收。为此我们研究了中熟和中早熟棉花品种的适宜施氮量。  【方法】  田间试验于2019—2020年在河南安阳开展。试验采用裂区设计,主区设7个施氮量:0、60、120、180、240、300、360 kg/hm2,依次记为N0、N60、N120、N180、N240、N300、N360;副区为黄河流域两个主栽棉花品种冀棉228 (中熟)和鲁棉研28号(中早熟)。在棉花采收期,测定了棉花地上部生物量、产量及氮、磷、钾含量,计算氮、磷、钾累积量和皮棉生产效率。  【结果】  与N0相比,中熟品种冀棉228地上部生物量在施氮0～240 kg/hm2范围内,随施氮量的增加显著增加,施氮量超过240 kg/hm2后生物量不再显著增加;而中早熟品种鲁棉研28号地上部生物量在施氮量超过180 kg/hm2后,就不再显著增加。施氮显著增加了冀棉228和鲁棉研28号地上部的氮、磷、钾累积量,冀棉228分别增加了37.5%、23.5%、29.2%,鲁棉研28号分别增加了47.2%、34.0%、35.5%。鲁棉研28号提高的幅度大于冀棉228。棉花氮、磷、钾积累量的增加65.9%～82.4%是由于地上部生物量的增加,17.6%～34.1%是由于地上部氮、磷、钾含量的增加。冀棉228的单株成铃数和鲁棉研28号的单铃重均随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,通过线性加平台模拟得到的两个品种的最高产量施氮量分别为180和188 kg/hm2,对应的皮棉产量分别为1661和1538 kg/hm2。氮、磷、钾皮棉生产效率均随施氮量增加而显著降低。磷素、钾素皮棉生产效率与氮素皮棉生产效率呈正相关。产量收获指数与氮、磷、钾的累积量显著负相关,而与氮、磷、钾收获指数间呈显著正相关,可作为肥料利用效率的间接选择指标。  【结论】  适宜的施氮量可有效提高棉花地上部生物量和氮、磷、钾含量,二者的增加共同提高了棉铃和地上部的氮磷钾累积量,生物量增加对提高氮磷钾积累量的贡献率为65.9%～82.4%,氮、磷、钾含量增加的贡献率为17.6%～34.1%。氮素皮棉生产效率与磷素、钾素的皮棉生产效率呈正相关。综上,氮素吸收可促进棉花对磷、钾素的吸收,本试验条件下,冀棉228和鲁棉研28号皮棉产量和氮磷钾吸收利用率均较高的施氮量分别为180和188 kg/hm2。     

磷钾肥施用量和方法对弱筋小麦籽粒产量和蛋白质含量及养分吸收利用的影响

【目的】研究不同磷、钾肥施用量和施用方法对稻茬小麦籽粒产量、蛋白质含量和氮、磷、钾素吸收与利用的影响,为稻茬小麦增产增效提供参考。【方法】2020—2021年在江苏仪征市进行小麦田间试验,种植制度为稻麦轮作,供试小麦品种为弱筋型‘宁麦33’,该地块稻麦秸秆长期全部还田。试验采用裂区设计,主区为磷肥,分别设置3个一次基施磷(P) 0、72和144 kg/hm²处理(分别为P0、P1、P2)和1个基施与拔节期追施磷(P)各72 kg/hm²处理(P3);钾为副区,设置3个一次基施钾(K) 0、72和144 kg/hm²处理(K0、K1、K2)和1个基施与拔节期施钾(K)各72 kg/hm²处理(K3)。小麦收获后,调查生物量与籽粒产量,分析植株和籽粒中氮磷钾含量和籽粒蛋白质含量。【结果】施磷、钾肥对植株氮、磷、钾养分积累量、养分利用效率、籽粒产量和蛋白质含量有显著效应和交互效应,适量的磷、钾肥(72 kg/hm²)配施有助于量质效协同提升,而过量施用(144kg/hm^2<...     

长期不同施肥模式下南方典型农田磷肥回收率变化

【目的】 通过比较南方典型农田不同土壤类型、不同施肥模式下的土壤供磷能力、磷肥回收率,揭示长期施肥下磷肥回收率时空变化特征,为区域内磷肥的合理施用提供科学依据。 【方法】 基于重庆北碚紫色土 (始于1991)、湖南望城 (始于1981) 和江西进贤 (始于1981) 红壤性水稻土长期施肥定位试验。选取不施肥 (CK)、单施稻草、厩肥 (M)、施化学氮钾肥 (NK)、施化学氮钾肥+猪粪 (NKM)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、施氮磷钾肥+厩肥、猪粪 (NPKM) 或稻草 (NPKS) 等不同施肥处理,分析长期不同施肥下作物吸磷量、磷肥回收率和磷肥累积回收率的动态变化,探讨不同施肥下作物磷肥回收率的变化特征。 【结果】 长期不施磷肥,土壤自然供磷量显著下降,北碚紫色土 (21年)、望城 (23年) 和进贤 (27年) 红壤性水稻土的年下降速率分别为0.60、0.48和0.63 kg/hm2。各试验点不同处理作物历年平均吸磷量的大小顺序为NPK、NPKS和NPKM > NP、NKM > CK或NK ( P < 0.05)。NPK配施猪粪,与配施厩肥或秸秆配施相比较,其作物吸磷量更高。3个试验点磷肥回收率随着施肥年限增加而提高。NPK处理磷肥回收率每年增加0.15%～1.94%, NPKM和NPKS处理磷肥回收率每年增加0.07%～1.60%。NPK处理磷肥累积回收率在37.8%～61.5%之间,NPKM和NPKS处理,其磷肥累积回收率较NPK处理降低了3.0%～34.3%。 【结论】 土壤的磷素自然供给量随作物种植年限增加而显著下降。磷肥的施用能够显著提高作物的吸磷量,NPK平衡施用的吸磷量显著高于化肥偏施;氮肥投入量每增加100 kg/hm2,作物吸磷量增加5 kg/hm2。各试验点磷肥回收率随施肥年限的增加而提高。NPK配施有机肥相比较NPK,降低了磷肥的累积回收率。磷肥施用量每增加 P 10 kg /hm2,磷肥回收率下降约0.9%。NPK与猪粪配合施用的情况下,可以考虑通过适当提高化学氮肥用量、减少化学磷肥投入的措施,从而提高磷肥回收率。