不同施肥措施提高南方黄泥田供钾能力及钾素平衡的作用

【目的】基于连续 30 年南方低产黄泥田培肥定位试验,研究土壤全钾、速效钾、缓效钾含量与钾素盈亏特性,明确钾肥投入量与产量的关系,以期为黄泥田钾素肥力定向培育及水稻钾肥施用提供科学依据。 【方法】定位监测不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥 + 牛粪 (NPKM)、化肥 + 全部稻草还田 (NPKS) 四种施肥处理代表性年份耕层土壤钾素含量动态变化,分析各形态钾素间及与有机碳含量的关系,并于相邻集中年份 2010、2011、2013、2014 年采集植株样品以评价土壤钾素水平、土壤钾素盈亏、植株养分对钾肥投入量的响应。 【结果】30 年施肥处理下,土壤全钾含量平均较 CK 增加 2.2%～5.0%,且双季稻年份不同处理差异较单季稻年份大,速效钾含量历年平均较 CK 增加 43.9%～102.4%,以 NPKS 增加最为明显,而不同处理的土壤缓效钾含量无明显差异。土壤速效钾含量与全钾呈显著正相关,土壤全钾、速效钾含量与有机碳均呈极显著正相关。各施肥处理提高了收获期植株钾含量与累积量。NPKS 处理每年盈余钾素 (K₂O) 101.1 kg/hm2,其余处理每年亏缺幅度为 –89.4～–18.6 kg/hm2。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量相互间呈极显著正相关,可推算出外源钾肥 (K₂O) 每年投入量达到 161.8 kg/hm2 时,土壤钾素处于持平状态,其对应的土壤速效钾含量为 95.3 mg/kg。钾肥用量、速效钾含量、土壤钾素盈亏量及籽粒钾含量均与植株产量呈显著正相关。 【结论】水稻增产效果与土壤钾肥投入量、速效钾含量及钾素盈亏量有关。黄泥田土壤速效钾较缓效钾、全钾更直接反映生产力水平。长期施肥提高了黄泥田土壤全钾与速效钾含量,NPK 化肥加秸秆还田对增加土壤钾素盈余与提升速效钾效果要明显优于单施 NPK 化肥或 NPK 肥配合粪肥。     

栽培方式与钾互作对食用向日葵产量、品质和钾素利用率的影响

  【目的】  研究阴山北麓旱作区不同栽培方式下钾肥施用量对食用向日葵钾肥效应、产量性状、钾素吸收利用、油分品质和土壤–植物系统钾素平衡的影响，为向日葵上钾肥的科学施用提供理论依据。  【方法】  2014—2016年在内蒙古阴山北麓旱作区以食用向日葵 (3638C) 为研究对象，采用田间定位试验方法，裂区设计，主因素为3种栽培方式:平作雨养种植 (R)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和全覆膜垄膜沟植滴灌 (I)。副因素为4个施钾水平:0、48、84和120 kg/hm2，表示为K₀、K₄₈、K₈₄和K₁₂₀。研究水钾互作对食用向日葵籽粒产量、产量性状、钾素吸收、钾肥利用效率、油分品质及土壤钾素平衡等的影响。  【结果】  栽培方式是影响向日葵籽实产量、花盘直径、千粒重、出仁率、钾素吸收量和钾肥利用效率的主要因素，3个栽培处理表现为全覆膜垄膜沟植滴灌 (I) > 全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) > 平作雨养种植 (R)。全覆膜垄膜沟植滴灌 (I) 条件下，随着施钾量的增加，产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收量也增加，推荐施钾量 (K₂O) 为120 kg/hm2时，产量、花盘直径、千粒重、出仁率和钾素吸收量最高；全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下，推荐施钾量 (K₂O) 为84 kg/hm2时，产量最高；平作雨养 (R) 条件下各施钾处理之间的产量、花盘直径、千粒重差异不显著。钾肥利用率和农学效率随着施钾量的增加而降低。栽培方式对籽实含油率影响较小，水分条件的改善有利于亚油酸含量的增加。随着钾肥用量的增加向日葵籽实的含油率也相应增加，主要是增加了亚油酸的含量。全覆膜垄膜沟植滴灌 (I) 条件下，推荐施钾 (K₂O) 量为120 kg/hm2时，土壤–植物系统的钾素基本平衡；全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 条件下，推荐施钾 (K₂O) 量为84 kg/hm2时，土壤–植物系统的钾素基本平衡；平作雨养 (R) 条件下，推荐施钾 (K₂O) 量为48 kg/hm2时，土壤–植物系统的钾素基本平衡。  【结论】  在内蒙古阴山北麓旱作区，全覆膜垄膜沟植滴灌 (I)、全覆膜垄膜沟植集雨 (RC) 和平作雨养种植 (R) 的推荐施钾 (K₂O) 量分别以120、84、48 kg/hm2为宜，此时，土壤–植物系统的钾素基本平衡。增施钾肥可增加向日葵籽实的含油率，主要是增加了籽实的亚油酸含量。     

5年定位试验条件下钾肥用量对双季稻产量和施钾效应的影响

通过5年定位试验（2008~2012年）, 研究不同钾肥施用量对水稻产量、植株钾素含量、钾素积累量、钾肥利用率、土壤钾素含量、钾素平衡和钾肥经济效益的影响。试验施钾量（K2O）从低到高设K0（不施钾）、K1（早稻84 kg/hm2、晚稻105 kg/hm2）、K2（早稻120kg/hm2、晚稻 150 kg/hm2）、K3（早稻156kg/hm2、晚稻195 kg/hm2）和K4（早稻192kg/hm2、晚稻 240kg/hm2）5个处理。5年的试验结果表明, 施钾能显著提高早、晚稻产量,在一定施钾量范围内,水稻产量随施钾量的增加而增加;施钾能促进水稻植株对钾素的吸收和积累,尤其是稻草对钾素的吸收和积累;早、晚稻的钾肥农学效应均以K2处理最高（早稻3.12 kg/kg、晚稻3.70 kg/kg）;钾肥利用率以K1处理最高（早稻41.2%、晚稻76.4%）,并随施钾量提高而降低;不同施钾量对土壤钾素含量有明显影响,土壤速效钾、缓效钾和土壤全钾均随施钾量的增加而增加,且不同处理间土壤速效钾含量差异达极显著水平（P＜0.01）;连续种植5年10季水稻后,K0、K1和K2处理的土壤钾素亏缺（K 127.1kg/hm2、 58.3kg/hm2和10.8kg/hm2）,亏缺量随施钾量的增加而降低; K3和K4处理的土壤钾素盈余（48.0 kg/hm2 和109.2kg/hm2）,盈余量随施钾量的增加而增加。在经济效益上,早、晚稻产投比均以K2处理最高（早稻1.04、晚稻1.27）。综合考虑施钾的增产效应、经济效益和土壤钾素养分平衡等因素,建议该双季稻区早稻施钾量在K2O 120~156 kg/hm2、晚稻施钾量在K2O 150~195kg/hm2范围内较为适宜。     

枸溶性钾肥的水稻肥效

通过盆栽试验研究了5种钾肥[粉碎性钾矿粉(K1)、全部枸溶性钾肥(K2)、含25%水溶性钾的枸溶性钾肥(K3)、含50%水溶性钾的枸溶性钾肥(K4)和硫酸钾(K5),施钾量均为K2O 150 mg/kg]及其施用量(0.5K2、K2、1.5K2和2K2,施钾量分别为K2O 75、150、225和300 mg/kg)和配施(0.5K2+0.5K5)对水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量的影响。研究结果表明,与不施钾相比,施钾肥处理(除K1外)均显著提高水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量。在相同施钾量下,随着肥料水溶性钾比例的增加,水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量表现为先上升后下降的趋势,其中水稻产量、钾素吸收量以及土壤速效钾含量以K4(分别为240.90 g/盆、2.60 g/盆、75.4 mg/kg)和K3(分别为234.86 g/盆、2.24 g/盆、73.9 mg/kg)处理最高。与水溶性钾肥(K5)处理相比,K4和K3处理均显著提高了水稻产量、钾素吸收量和土壤速效钾含量,分别提高了9.35%和6.61%、40.43%和21.26%、22.01%和19.58%(P0.05)。水稻产量、钾素吸收量及土壤速效钾含量随同一种枸溶性钾肥(K2)施用量的增加而增加,以2K2最高。综合结果表明,在相同施钾量下,含25%~50%水溶性钾的枸溶性钾肥(K4和K3)对水稻的增产效果最佳,而全部枸溶性钾肥在2倍施钾量下可获得相同增产效果。     

钾肥对杂交水稻养分积累以及生理效率的影响

在浙江省金华市进行连续4年水稻钾肥田间试验,以研究钾肥对杂交水稻氮磷钾养分吸收和利用效率的影响。结果表明,钾肥可促进氮磷养分从水稻的茎叶部位向穗输送,增加水稻产量。同不施钾处理比较,施钾处理杂交稻氮的平均吸收总量增加7.1～9.3kg/hm2,磷增加0.9～1.1kg/hm2,钾增加38.3～56.6kg/hm2;氮和磷养分的利用效率无显著提高,而钾素的利用效率明显降低26.3%～28.9%。在养分的吸收和利用效率方面,杂交稻较常规稻表现出明显的生理优势。分析土壤交换性钾和缓效钾含量的年动态变化得出,杂交稻较常规稻消耗土壤中更多的缓效钾,施钾处理下的测试土壤速效钾含量逐年下降,而土壤缓效钾含量却有逐年上升的趋势。     

沿江平原稻麦轮作系统维持钾素平衡和作物高产的钾肥运筹研究

在安徽沿江平原的稻麦轮作试验结果表明,施用钾肥可明显增加稻麦产量,但过多施用钾肥,产量呈现下降;除最高施钾处理外,水稻的钾肥效率也随施钾量的增加而提高,小麦则呈现相反的趋势。稻麦施钾收益差异与钾肥效率变化趋势一致;水稻和小麦地上部钾吸收量随着施钾量的增加,也呈上升趋势。水稻和小麦各处理籽粒氮、磷吸收量均高于秸秆,而秸秆钾吸收量明显高于籽粒;随着钾肥投入的增加,水稻和小麦钾吸收量也明显呈上升趋势,水稻收获后各处理钾素均出现亏缺,但随着施钾量的提高,钾素亏缺程度减轻;小麦施钾(K2O)117 kg/hm2以上时,农田钾素出现相应盈余。水稻或稻麦合计,钾肥利用率均随着施钾量增多呈明显下降趋势。从保证稻麦高产高效,维持土壤钾素肥力考虑,水稻施钾(K2O)156 kg/hm2、小麦施钾117 kg/hm2可作为类似生产条件农区的钾肥推荐用量。     

吉林春玉米氮磷钾养分需求与利用效率研究

【目的】 明确吉林春玉米的氮、磷、钾养分需求和利用效率,为区域春玉米的高效合理施肥提供技术参数。 【方法】 整理2005—2013年国家测土配方施肥项目在吉林省开展的680个 “3414”田间试验,选取N₀P₀K₀、N₀P₂K₂、N₂P₀K₂、N₂P₂K₂和N₂P₂K₀ 5个处理,研究氮、磷、钾肥对春玉米籽粒产量、植株养分吸收量的影响,明确产量、养分吸收量与土壤基础养分供应能力的关系,评估春玉米的氮、磷、钾养分需求量和利用效率。 【结果】 吉林春玉米在氮磷钾配施处理 (N₂P₂K₂) 获得最高的籽粒产量和植株养分吸收量,平均产量达9.6 t/hm2,玉米氮、磷、钾养分平均吸收量分别为N 190.8 kg/hm2、P₂O₅ 87.0 kg/hm2和K₂O 215.1 kg/hm2。与不施肥处理相比,氮磷钾配施处理平均增产42.5%,植株氮、磷、钾养分吸收量平均分别提高57.5%、64.2%和49.5%。在其他养分充分供应基础上,增施氮、磷、钾肥平均分别增加吸收N 57.2 kg/hm2 (42.9%)、P₂O₅ 19.2 kg/hm2 (28.4%) 和K₂O 32.1 kg/hm2 (17.5%)。以缺素处理植株养分吸收量表征土壤养分基础供应能力,发现氮磷钾配施处理玉米产量和养分吸收量均随土壤基础养分供应能力的提高而逐渐上升,变化趋势均符合显著的对数关系。经测算,吉林春玉米氮磷钾配施处理生产百公斤籽粒平均需吸收N 1.98 kg、P₂O₅ 0.90 kg和K₂O 2.24 kg,比例为1∶0.45∶1.13。减氮、减磷和减钾处理的百公斤籽粒氮、磷、钾素需求量平均分别为N 1.69 kg、P₂O₅ 0.79 kg和K₂O 2.11 kg,与氮磷钾配施处理相比均显著下降,而且试验点间变异也明显增大。目前,吉林春玉米生产中氮、磷、钾肥的平均养分回收利用效率分别为33.7%、27.5%和45.3%,而平均生理利用效率分别为28.8、52.8和28.3 kg/kg。 【结论】 吉林春玉米对肥料养分的依存度较高,合理施肥是保持高产高效的重要前提。      

东北春玉米滴灌施肥的适宜种植密度和施钾量研究

  【目的】  适宜的种植密度和施肥量是实现春玉米高产和高肥料利用效率的重要因素。研究东北半干旱区滴灌水肥一体化条件下种植密度和施钾量对春玉米产量、效益、养分转运及吸收利用的影响,为进一步挖掘东北玉米产量潜力提供科学依据。  【方法】  田间试验于2018—2019年在吉林省半干旱区乾安县赞字乡父字村进行,供试玉米品种为‘富民985’。试验采用完全区组设计,设置60000、75000、90000株/hm2 3个种植密度(分别记作D1、D2和D3)和0、60、90、120、150 kg/hm2 和5个施钾(K₂O)量(分别记作K0、K1、K2、K3和K4)。分析玉米氮磷钾积累、分配与转运特征及产量、效益和钾素利用率。  【结果】  同一施钾量下,玉米产量和效益均以D2密度下最高,该密度下两年的玉米平均产量较D1和D3密度下分别提高了8.1%和5.3%,效益分别提高了10.3%和9.4%。在这3个密度下,玉米产量均随施钾量的增加而增加。D1密度下,当K₂O量≥90 kg/hm2时,产量和效益的增幅不再明显;而D2和D3密度下,当K₂O量≥120 kg/hm2 时,产量和效益增幅不再明显。随施钾量的增加,不同种植密度下钾素吸收利用率、农学利用率和偏生产力均呈下降趋势,但同一钾量下的钾素利用率均以D2密度下的处理最高。种植密度和施钾量对玉米吐丝前后氮、磷、钾素累积量有显著的交互作用,D2K3处理促进了吐丝前氮、磷、钾养分的积累及向籽粒的转运,提高了吐丝后氮、磷、钾同化量及对籽粒的贡献率,进而提高了籽粒氮、磷、钾积累量。相关分析结果表明,玉米吐丝前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈极显著正相关(r=0.636～0.971),其中吐丝后的相关性高于吐丝前。  【结论】  在东北半干旱区,滴灌水肥一体化条件下,密度和钾肥互作显著影响玉米产量、养分吸收、转运和钾素利用率。最佳密度和施钾量组合是75000 株/hm2配合K₂O 120 kg/hm2。     

减氮控磷稳钾施肥对水稻产量及养分积累的影响

氮、 磷用量偏大,钾肥用量不足不仅影响水稻的正常生长发育,而且导致养分利用率偏低。本文通过田间试验,研究减量施用氮、 磷肥,稳定钾肥投入对水稻产量、 养分积累量和肥料利用率的影响。试验设14个处理,每个处理重复2次。结果表明,氮钾、 磷钾、 氮磷钾配施处理的水稻秸秆生物量和籽粒产量均显著高于不施肥处理（P0.05）; 减氮控磷稳钾处理（N 225 kg/hm2、 P2O5 60 kg/hm2、 K2O 90 kg/hm2）与常规施肥处理相比（N 300 kg/hm2、 P2O5 150 kg/hm2、 K2O 60 kg/hm2）能显著增加水稻秸秆生物量（P0.05）,明显提高千粒重和籽粒产量; 试验还得出,减氮控磷稳钾处理分蘖期地上部氮、 钾含量和秸秆氮、 钾含量显著高于常规施肥处理（P0.05）; 收获期地上部氮、 钾的积累量和氮、 磷的表观利用率显著大于常规施肥处理（P0.05）。适当减少氮、 磷用量, 增加钾肥用量能改善氮、 钾营养状况,促进地上部干物质的积累,提高籽粒产量和氮、 磷表观利用率。N 196.2 kg/hm2、 P2O5 46.5 kg/hm2、 K2O 90 kg/hm2的配施方案具有实际推广应用价值。     

不同类型生态区稻-稻种植制度中钾肥效应及钾素平衡研究

研究了在丘陵生态区和洞庭湖生态区稻-稻种植制度中钾肥对水稻产量和钾肥效应及钾素平衡的影响。结果表明,在施钾量为0、112.5、150和187.5K2O kg hm-2的条件下,在丘陵生态区红黄泥田上,150K2O kg hm-2的施钾水平已达到较高的产量;洞庭湖生态区的紫潮泥田中缓效钾与速效钾含量均较高,目前施钾效应不明显。两种类型生态区土壤上施用氮肥的增产效果明显地大于施用钾肥。丘陵生态区红黄泥田上的3个施钾处理两季水稻吸收来自肥料钾的百分数比例均高于洞庭湖生态区的紫潮泥田。丘陵生态区红黄泥田上的3个施钾处理早稻钾素利用率平均为35.0%,晚稻为51.8%;洞庭湖生态区紫潮泥的3个施钾处理早稻钾素利用率平均为27.1%,晚稻为42.6%。肥料氮的利用率随钾肥施用量的增加而提高,这一趋势在晚稻上更为明显。在每季水稻施钾量为112.5、150、187.5 K2Okg hm-2的条件下,钾素平衡出现亏缺。在早稻施氮量165N kg hm-2(丘陵生态区),150N kg hm-2(洞庭湖生态区)和晚稻施氮量180N kg hm-2的条件下,两种类型生态区土壤上的氮素平衡中氮均出现盈余,且氮素盈余量随钾肥用量的增加而下降。     

薯麦轮作体系钾肥全部施于薯季提高甘薯和周年产量

【目的】 薯麦轮作是我国甘薯种植的主要模式,施钾对甘薯、小麦都有较好的增产效果。本文研究了薯麦轮作中钾肥最佳运筹方案,以便更好地发挥钾肥效益。 【方法】 在江苏省农业科学院位于南京的六合基地连续进行了三年田间定位试验,在周年钾肥投入总量K₂O 270 kg/hm2的前提下,设置5个甘薯 (S) /小麦 (W) 钾肥分配量处理,分别为 S0W270、S90W180、S135W135、S180W90、S270W0,重复三次。调查了产量、产量组成和生物量分配,测定了吸钾量、钾生理效率和钾表观平衡。 【结果】 钾肥分配量显著影响甘薯的块根产量、单株薯数、单个薯重、冠根比、吸钾量和钾生理效率,而对小麦产量、有效穗数、穗粒数、千粒重、草谷比、吸钾量、钾收获指数和钾生理效率均无显著影响。甘薯产量和周年产量均以钾肥全部施于薯季的S270W0处理最高,全部分配于麦季的S0W270处理次之,S270W0的甘薯产量和周年产量比薯麦两季分配的S90W180、S135W135、S180W90处理提高20.7%～24.5% (P < 0.05) 和17.8%～20.9% ( P < 0.01),S0W270的分别提高了9.9%～13.4% ( P > 0.05) 和8.2%～11.0% ( P > 0.05)。S270W0处理的单株薯数和单个薯重分别比钾肥施两季的处理高5.2%～10.4%和8.5%～30.6% ( P < 0.01),是其产量增加的主要原因;S0W270处理的单株薯数比 这三个处理高18.9%～24.8% ( P < 0.001),但单薯重低于其他处理,较高的单株薯数是该处理甘薯增产的主要原因。S180W90和S270W0处理甘薯整株吸钾量比S90W180和S0W270高出9.7%～16.1% ( P < 0.05)。随薯季施钾量增加,甘薯冠根比先增后减 ( P < 0.001)、钾生理效率先减后增 ( P < 0.01)、钾收获指数和商品率变化较小 ( P > 0.05)。甘薯吸钾量平均为K ₂O 228.0 kg/hm2,是小麦的2.3倍;钾收获指数平均为0.55,是小麦的5.5倍。薯蔓中储存的钾占甘薯吸钾量的46.6%,薯蔓还田可满足小麦对钾的需求;麦秸中贮存的钾占小麦吸钾量的91.0%,麦秸还田只能满足甘薯吸钾量的39.5%。本研究施钾量下,秸秆不还田,甘薯和小麦年均携出土壤的钾达K₂O 327.9 kg/hm2,年末土壤速效钾呈快速下降,三个轮作周期后土壤速效钾降低49.2%;秸秆和薯蔓完全还田条件下,薯麦轮作施钾量为K₂O 134.3 kg/hm2时即可保持土壤钾素平衡。 【结论】 薯麦轮作中,以钾肥单施于甘薯上,可显著增加单株薯数和单个薯重,增加甘薯产量和周年产量。全部钾肥施于甘薯上,薯蔓还田可以满足小麦的钾素营养。麦秸和薯蔓完全还田条件下,可适当减少钾肥的投入,年施K₂O 134.3 kg/hm2时即可保持钾素平衡。供试地区土壤和管理条件下,钾肥的管理模式建议为“秸秆还田 + 适宜施钾量 + 钾肥全部施于薯季”。      

小麦根际解钾微生物与土壤钾含量、钾素利用率及根系活力的关系

  【目的】  探讨肥料施用方式和施钾量对土壤不同形态钾含量及小麦根系活力的影响,以期为提高土壤钾素利用效率提供技术支持。  【方法】  2018—2020年连续两年,采用裂裂区设计,主区为肥料 (A):设20%有机肥 (鸡粪)+80%氮肥 (A1),100%氮肥 (A2) 2个水平;副区为施钾量 (B):设不施钾 (B1)、减量施钾80 kg/hm2 (B2)、常规施钾120 kg/hm2 (B3)、增施钾肥160 kg/hm2 (B4) 4个水平;副副区为小麦品种 (C):西农979 (C1)、豫农202 (C2)。分别在冬前、返青、拔节、开花、灌浆、成熟时,调查分析根际解钾微生物数量、土壤不同形态钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率。  【结果】  联合方差分析结果表明,有机肥、施钾量、品种及年份对根际解钾微生物数量、土壤速效钾含量、小麦根系活力、钾素利用效率和产量的影响均达5%或1%显著水平。在小麦全生育期内,与单施化肥相比,有机肥和化肥配施条件下根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力显著提高,缓效钾和矿物钾含量降低;随施钾量提高,根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力、钾素利用效率提高,而施钾量过大时则有所降低;有机肥和常规施钾量配施处理的根际解钾微生物数量、速效钾含量、根系活力较其他处理显著提高,而缓效钾和矿物钾含量降低幅度最大。有机肥和钾肥配施较单施化肥处理的钾素利用效率提高2.24%,与不施钾相比,在两年中常规施钾植株钾素利用效率提高幅度最高可达75.15%,且有机肥和常规施钾配施处理下钾素利用效率提高幅度最大达4.66%。相关分析结果表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与小麦根系活力、土壤速效钾、缓效钾或矿物钾含量呈显著或极显著正相关。  【结论】  有机肥和化肥配施可增加土壤根际解钾微生物数量,提高土壤速效钾含量而降低缓效钾和矿物钾含量。钾肥减施条件下,采用有机无机肥配施模式有利于提高土壤钾素利用率,增强小麦根系活力,本研究条件下,黄淮平原典型麦田的施钾策略是有机无机肥配施,K₂O施用量以120 kg/hm2为宜。     

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。     

基于设施番茄生产效益的最佳灌水量和控释氯化钾用量组合

  【目的】  水、肥是影响作物生产效益的两个重要因素,过量施肥是导致设施栽培土壤盐渍危害的主要原因。为获得番茄优质高产并降低钾肥投入量,我们探究了灌水与控释氯化钾的适宜用量组合。  【方法】  盆栽试验在设施大棚内进行,供试番茄品种为‘罗拉’。设置常规灌溉 (W₁₀₀) 下不施钾肥 (CK) 和施用全量普通氯化钾 (K₂O 0.95 g/kg,CF) 2个对照;设置3个控释氯化钾水平,分别为常规K₂O施用量的100% (K₁₀₀)、80% (K₈₀,K₂O 0.76 g/kg) 和60% (K₆₀,K₂O 0.57 g/kg);设置3个灌水梯度,分别为田间持水量的90%～100% (W₁₀₀)、72%～80% (W₈₀)、54%～60% (W₆₀),共11个处理。在番茄主要生育期,测定了叶片光合效率和土壤pH、电导率(EC)值,调查了果实产量和品质。  【结果】   K₈₀处理的平均果实产量和水分利用效率显著高于K₁₀₀ 处理,K₁₀₀处理又显著高于K₆₀处理,且K₈₀较K₁₀₀和K₆₀处理的总吸钾量 (植株和果实) 提高了3.4%～7.8%,Vc含量增加了3.4%～3.9%,可溶性糖含量增加了2.2%～6.5%,可溶性固形物含量增加了3.5%～7.4%,净光合速率提高了4.3%～10.9%,气孔导度提高了6.5%～11.9%,蒸腾速率提高了3.6%～9.5%。W₈₀处理的平均产量较W₁₀₀和W₆₀处理显著增加9.8%～16.0%,钾肥利用效率提高了6.3～7.1个百分点,Vc含量增加了6.8%～24.0%,可溶性糖含量增加了5.6%～8.8%,可溶性固形物含量增加了6.6%～9.2%,净光合速率提高了4.1%～10.3%,蒸腾速率提高了8.4%～16.6%,开花期、果实膨大期和成熟期的SPAD值分别增加了4.8%～12.0%、1.7%～9.4%和4.6%～14.5%,土壤pH提高了0.9%～2.1%,电导率下降了4.9%～8.2%。在9个水钾组合处理中,除K₆₀W₁₀₀和K₆₀W₆₀处理外的其他处理均获得了显著高于CK和CF的产量及水分利用效率,K₈₀W₈₀处理的产量、品质最高,水、钾利用效率也处于较高水平。  【结论】  灌水与控释氯化钾对提高番茄的产量品质和光合效率有显著的正交互作用,二者最佳的用量组合是减少灌溉量至72%～80% (W₈₀)与减少20%的K₂O投入量并一次性基施,可提升番茄的光合效率,同时提高了土壤pH,降低了EC值,因而增加了番茄产量、品质,提高了水分和钾肥利用效率。     

基于西瓜产量的推荐施肥量及化肥减施潜力分析

  【目的】  针对不同区域西瓜主产区养分管理存在的问题,查清不同区域西瓜不同产量水平下养分需求量,提出化肥减施增效的关键技术措施,为西瓜产业绿色持续发展提供理论依据和技术支撑。  【方法】  基于多点肥料试验数据及收集文献中西瓜产量和养分吸收数据,分析单位经济产量养分需求量。实地调研22个西瓜主产省、市及自治区主产地种植大户西瓜产量、有机肥、化肥施用种类和量及施肥和灌水方式,结合《中国统计年鉴(2020)》中各地西瓜产量水平,依据不同区域西瓜目标产量养分需求量、土壤肥力水平调整系数,文献推荐施肥量及田间试验验证,综合确定不同产量水平下推荐施肥量,评估不同区域化肥减施潜力。  【结果】  不同省、市、自治区西瓜平均产量为11.9～58.8 t/hm2,化肥N、P₂O₅及K₂O投入量平均分别为190.7～380.7、162.9～349.5及62.7～492.5 kg/hm2;南方省市区平均产量为32.1 t/hm2,化肥N、P₂O₅及K₂O投入量平均分别为250.2、217.0及236.9 kg/hm2;北方省市区产量平均45.6 t/hm2,化肥N、P₂O₅及K₂O投入量平均分别为264.1、245.8及291.9 kg/hm2。生产1 t西瓜N、P₂O₅及K₂O需求量分别为2.0、0.83、3.3 kg。产量水平30～40、40～50、50～60、60～70及70～95 t/hm2时推荐合理的化肥施N量分别为90～120、110～150、130～170、150～205、170～230 kg/hm2,P₂O₅施用量分别为45～65、55～75、65～85、70～95、80～110 kg/hm2,K₂O施用量分别为110～150、125～170、150～205、170～230、185～250 kg/hm2。不同地区农户平均施用氮、磷、钾化肥量分别是推荐量的1.3～3.0、1.9～5.5、0.3～2.5倍,氮、磷、钾化肥的减施潜力分别为22.7%～66.5%、47.8%～81.7%、–187.1%～59.4%,平均分别为43.0%、68.7%、12.2%;全国西瓜主产区化肥氮磷养分投入均普遍过量,钾养分过量和不足并存,氮磷钾养分投入中磷肥比例偏高,南方地区化肥减施潜力大于北方。  【结论】  不同区域西瓜产量水平、施肥现状和存在的主要问题不同,生产中亟待集成优化并建立与气候、栽培季节、栽培模式相匹配的综合技术模式,应在西瓜目标产量推荐施肥总量控制下根据不同生育期养分需求合理施肥运筹;同时需考虑有机肥投入可提供的有效养分量,针对性集成水肥一体化精准管理、有机肥合理替代、测土配方施肥等关键技术,建立模式并配套技术规程,规模化示范推广,实现西瓜化肥减施增效及产业绿色可持续健康发展的目标。     

长期不同施肥对红壤性水稻土磷素及水稻磷营养的影响

【目的】合理的土壤磷素管理对作物生产和环境保护具有重要意义。南方双季稻田土壤磷素特征及磷素吸收信息相对缺乏,本文利用江西省稻田土壤质量演变定位监测试验为平台,系统分析长期不同施肥措施下土壤全磷、磷活化系数及水稻磷素吸收量的变化特征和全磷与磷盈亏的响应关系等,为指导磷肥合理施用提供重要科学依据。【方法】从1984年开始在江西省南昌市进行长期定位试验,设置8个处理,分别为不施肥对照(CK),PK、NP、NK、NPK、70%化肥氮+30%有机肥氮(70F+30M)、50%化肥氮+50%有机肥氮(50F+50M)、30%化肥氮+70%有机肥氮(30F+70M)。早稻施用纯N、P2O5和K2O量分别为150、60和150 kg/hm^2,晚稻分别为180、60和150 kg/hm^2。早、晚稻施用的氮、磷、钾化肥均分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾,有机肥分别为紫云英(N、P2O5、K2O含量分别为0.30%、0.08%、0.23%)和腐熟猪粪(N、P2O5、K2O含量分别为0.45%、0.19%、0.60%)。除30F+70M处理,其余处理均为等氮磷钾设计。于1984-2012年每年早、晚稻收获期采集秸秆和稻谷计产,并于晚稻收获后,测定土壤全磷和有效磷含量。分析土壤全磷、磷活化系数(PAC)及早、晚稻磷素吸收量随种植年限的变化规律,研究土壤全磷含量与磷累积盈亏的响应关系。【结果】经29年连续试验,NK处理土壤全磷含量以每年4.6 mg/kg的速度下降,而含磷化肥处理土壤全磷含量升高速率为3.3~19.4 mg/(kg·a)。有机无机配施处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)升高速率平均为16.1 mg/(kg·a),是施NPK肥处理的4.89倍。施磷土壤全磷含量平均增至1.07 g/kg (2010-2012平均值),较初始值提高了1.18倍。不施磷肥处理土壤磷活化系数(PCA)由试验初始的4.24%下降至2.5%左右,施磷肥处理则均显著升高,其中有机无机配施处理平均升高至8.51%,平均年升高速率是施NPK处理的2.89倍。早、晚稻磷素吸收量,施磷肥(PK、NP和NPK)和化肥配施有机肥处理(70F+30M、50F+50M和30F+70M)均显著高于CK,提高幅度分别为29.9%~124%和28.6%~103%,均衡施肥(NPK、70F+30M、50F+50M和30F+70M)磷素吸收量显著高于不均衡施肥(PK和NP)处理,前者平均分别较后两者提高了38.7%和32.9%。早、晚稻产量与磷素吸收量呈极显著线性正相关关系,每吸收磷(P) 1 kg,早稻和晚稻产量分别可提高115和106 kg/hm^2。不施肥(CK)条件下,土壤全磷变化与累积磷盈亏间无显著相关关系,施NK肥处理土壤中每亏缺磷100 kg/hm^2,土壤全磷含量降低6.0 mg/kg,施化学磷肥的3个处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均提高9.3 mg/kg,而3个有机–无机配施处理,土壤中每盈余磷100 kg/hm^2,平均增加63.3 mg/kg,是无机磷肥的6.78倍。【结论】无论是单施化学磷肥,还是有机无机配施均有效提高土壤全磷含量及磷活化系数,且在等磷量投入条件下,有机无机配施较单施化肥的效果更优。建议减少中国南部红壤性稻田土壤的总磷输入量和提高有机肥施用比例,以改善粮食生产和保护环境。     

我国水稻秸秆钾资源分布及其还田对土壤钾平衡的重要性

  【目的】  我国钾肥资源不足但秸秆资源丰富,有待科学高效循环利用。本研究估算了我国水稻秸秆钾养分的量和空间分布特征,为利用水稻秸秆还田保持土壤钾素平衡提供参考。  【方法】  本研究基于《中国农村统计年鉴》和其他文献资料数据,结合草谷比法对我国各省份不同季别水稻秸秆钾资源量及还田情景下的土壤钾输入量进行测算。  【结果】  2019年我国水稻秸秆钾(K₂O)养分总产量为493.9万t,其中早稻、晚稻和中晚稻秸秆钾养分量的占比分别为13.1%、14.6%和72.4%。不同稻区的水稻秸秆钾资源量占总量的比例为:长江中游(33.4%)?长江下游(21.7%)?西南(15.3%)?东北(13.1%)?华南(12.8%)?华北(3.7%)。早稻和晚稻秸秆钾养分主要源自湖南(25.2%和24.7%)、江西(23.8%和24.4%)、广东(18.6%和19.5%)及广西(17.2%和14.8%)。中晚稻秸秆钾养分资源在主产省区间的分布表现为:江苏(14.3%)?黑龙江(12.9%)?湖北(12.2%)?四川(10.7%)?安徽(10.5%)?湖南(8.8%)。在双季稻主产省区湖南、江西、广东和广西,早稻秸秆还田可向土壤输入钾量分别为148.7、140.6、143.9和145.0 kg/hm2,早稻籽粒钾的携出量分别为25.6、24.2、24.8和25.0 kg/hm2;晚稻秸秆还田可向土壤输入钾量分别为153.4、145.3、146.3和131.1 kg/hm2,晚稻籽粒钾的携出量分别为30.3、28.7、28.9和25.9 kg/hm2;不施钾肥条件下,4个省区双季稻体系秸秆不还田的土壤钾素周年亏缺量分别为357.9、338.8、343.9和327.0 kg/hm2,秸秆还田后的土壤钾素周年亏缺量分别降至55.9、52.9、53.6和50.8 kg/hm2。中晚稻主产区为东北、长江下游、长江中游和西南稻区,中晚稻秸秆钾养分资源量分别为125.8、203.8、201.1和189.0 kg/hm2,相应的籽粒钾携出量分别为32.6、29.4、29.0和27.3 kg/hm2,说明如果秸秆全部还田,可以提高土壤钾素盈余。  【结论】  我国70%以上的水稻秸秆钾养分资源来自于中晚稻,50%以上的水稻秸秆钾养分资源分布在长江中游和长江下游稻区。早稻和晚稻秸秆还田可以大大降低土壤钾素亏缺,而中晚稻秸秆全部还田则可以提升土壤钾素的年盈余量。     

春玉米连作体系高产栽培模式优化研究

【目的】 通过探讨春玉米土壤物理性状、根系动态变化、产量等对不同农学管理模式的响应,为优化玉米高产高效栽培技术提供理论依据。 【方法】 以先玉335为供试品种,进行了三年大田定位试验,对种植密度、肥料施用、土壤耕作三项关键技术进行优化组合。设计了4种模式:1) 按照当地农户习惯,种植密度5.0万株/hm2,一次性施用化肥N 225、P₂O₅ 82.5、K₂O 67.5 kg/hm2,灭茬旋耕 (CK);2) 种植增密至6.0万株/hm2,化肥用量为N 195、P₂O₅ 75、K₂O 82.5 kg/hm2,氮肥分两次施用,播前和拔节期分别施78和117 kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm2及中微肥60 kg/hm2,灭茬旋耕 (Opt-1);3) 种植密度7.0万株/hm2,施化肥量为N 300、P₂O₅ 120、K₂O 120 kg/hm2,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用120、120、60 kg/hm2,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用96和24 kg/hm2,基施有机肥15000 kg/hm2及中微肥150 kg/hm2,拔节期深松 (Opt-2);4) 施化肥N225、P₂O₅ 90、K₂O 90 kg/hm2,氮肥分三次施用,播前、拔节和抽雄期分别施用90、90、45 kg/hm2,磷肥和钾肥分两次施用,播前和拔节分别施用72和18 kg/hm2,有机肥、中微肥和种植密度同Opt-2(Opt-3)。调查了产量构成、氮素吸收、0—60 cm土壤物理性状和根系动态变化。 【结果】 产量主要是依靠收获穗数的增加来实现,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理下的产量分别较CK高12.1%、15.3%和13.9%。与Opt-3处理相比,Opt-2处理氮肥用量增加33.3%,吸氮量仅增加6.9%,且多集中于茎叶,产量未增加。Opt-2、Opt-3处理在拔节期深松后,吐丝期和乳熟期固相比例有所下降,尤以乳熟期较为显著,平均各土层分别降低了8.8%和7.4%,进而增加了0—40 cm耕层土壤的通透性。Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在0—10 cm土层根长、根重和根表面积均显著高于CK,在30—40 cm土层Opt-2、Opt-3处理的根长和根表面积比CK分别增加36.6%、44.6%和34.9%、37.1%;与CK相比,Opt-1、Opt-2、Opt-3处理在玉米吐丝期0—60 cm土壤硝态氮残留量分别减少45.7%、31.0%、23.2%,且处理间差异显著。Opt-2和Opt-3处理在12展叶期进行深松追肥后促进了硝态氮的下移。 【结论】 通过增密、调肥、深松三项技术措施的集成优化,提高了0—40 cm耕层土壤的通气性,促进了玉米根系下扎且充分生长,吸收利用了0—60 cm土层中的硝态氮,进而显著增加了产量和肥料利用率。通过调整施肥量,补充有机肥和中微量元素,氮磷钾肥分两次施用并结合拔节期深松,其产量和吸氮量较目前常规栽培模式增幅分别为13.9%和9.5%,是较优的栽培技术模式。      

秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留

  【目的】  研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米一年两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。  【方法】  依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位培肥试验,选取不施肥对照 (CK)、常规氮磷钾化肥 (NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分 (SOR) 3个处理。调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率;分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380 cm土层剖面的分布积累量。  【结果】  与2007年试验开始时相比,2020年CK处理0—20 cm土层土壤养分(除速效钾外)含量显著下降,而NPK和SOR处理不同程度地提高了土壤养分含量。与NPK处理相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%～16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%～20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK处理相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年 (2015和2017年) 及5年平均分别显著提高了35.3%和10.1%,水分利用效率在干旱年、平水年 (2016年) 及5年均值分别显著提高了42.7%、12.3%和18.5%,周年产量和水分利用效率在干旱年分别显著提高了20.5%和23.5%;冬小麦产量在不同降水年型下均未显著降低,但水分利用效率在平水年 (2015—2016、2016—2017、2019—2020) 及5年均值较NPK处理分别显著降低了9.8%和7.9%。NPK处理的硝态氮总累积量为732 kg/hm2,其中68.2%积累在100—230 cm土层;SOR处理的硝态氮总累积量为833 kg/hm2,其中74.8%积累在80—200 cm土层。与NPK处理相比,SOR处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,在200—230、260—290、320—350和350—380 cm土层分别显著降低了54.9%、21.1%、25.0%、57.9%。  【结论】  无论降雨多寡,秸秆和有机肥配合替代1/3氮磷钾肥均未降低冬小麦产量,但显著提高了干旱年夏玉米及周年产量及水分利用效率,并提高了0—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,提高了0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量,同时较常规氮磷钾处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,是旱作麦玉两熟区兼顾产量、效率和环境的施肥模式。