红壤旱地早熟型马铃薯高产与氮素高效的最优施氮量研究

  【目的】  研究不同施氮量下马铃薯的干物质积累、产量、氮肥吸收利用，结合土壤中无机氮在不同土层含量的变化，确定马铃薯产量和氮效率最优、环境风险最低的氮肥施用水平。  【方法】  试验于2018—2019年在南方典型红壤区旱地进行，供试品种荷兰15号为特早熟型马铃薯。设置N 0、60、120、150、180、210、240 kg/hm2，共7个氮肥水平。于成熟期，调查块茎产量和总干物质积累量测定氮素含量，同时取0—20、20—40、40—60 cm土层样品，分析铵态氮与硝态氮含量。  【结果】  施氮量显著影响红壤旱地马铃薯产量、干物质积累与氮肥吸收利用。马铃薯块茎产量随施氮量增加先增加后降低，均以施N 180 kg/hm2处理最高，达26250 kg/hm2 (2018年) 和27915 kg/hm2 (2019年)；秸秆氮素积累量随施氮量的增加显著增加，而块茎氮素积累量随施氮量增加先增加后降低，以施N 180 kg/hm2处理最高，为97.65 kg/hm2 (2018年) 和101.09 kg/hm2 (2019年)。氮素收获指数以N150 kg/hm2处理最高，而氮肥农学利用率和氮素回收率均以N180 kg/hm2处理最高，氮肥偏生产力则随施氮量的增加而显著降低。施氮显著提高土壤中的无机氮含量，不同施氮量对无机氮的含量和分布影响不同。施N 150 kg/hm2和N 180 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在0—20 cm土层，且施N 180 kg/hm2处理的铵态氮含量显著高于施N150 kg/hm2处理，施N 150 kg/hm2处理又显著高于其他处理；而N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理增加的铵态氮主要分布在20—60 cm 土层，其铵态氮含量显著高于其他处理；在施N 0—180 kg/hm2范围内对土层中的硝态氮含量影响较小，施N 210 kg/hm2和N 240 kg/hm2处理显著增加了20—60 cm土层硝态氮含量。从无机氮总量看，施N 180 kg/hm2处理可显著增加0—20 cm土层的无机氮总量，而施N 210 kg/hm2处理和N 240 kg/hm2处理则显著提高了20—60 cm土层的无机氮含量。  【结论】  极早熟型马铃薯适宜的氮肥用量范围较窄，过低或者过高施氮都会显著降低其经济产量、氮素收获指数和农学效率。在红壤条件下，施N 180 kg/hm2可以显著增加0—20 cm土层中的铵态氮和无机氮含量，而不会增加20 cm以下土层的无机氮含量，超过此用氮量，则会显著增加土壤无机氮的向下迁移。因此，红壤旱地极早熟型马铃薯品种的适宜施氮水平为N 180 kg/hm2。     

滴灌施氮对高垄覆膜马铃薯产量、氮素吸收及土壤硝态氮累积的影响

通过田间试验研究了高垄覆膜滴灌条件下施氮量（N 0、90、180、270、360 kg/hm2）对马铃薯产量、土壤硝态氮积累、氮素平衡及氮肥利用率的影响。结果表明,N180处理的马铃薯块茎产量最高。马铃薯收获期各处理硝态氮含量为表层土（020cm）最高,且在0120 cm剖面呈现降低的趋势;各处理040 cm土层硝态氮积累量占0120cm土层硝态氮积累总量的47.74%～53.17%。施氮量与马铃薯吸氮量、土壤硝态氮残留量、氮素表观损失量呈显著正相关,马铃薯吸氮量、硝态氮残留量和氮素表观损失量分别占增加纯氮的37.93%、45.99%和16.08%。马铃薯块茎吸氮量和收获指数随着施氮量的增加有增加的趋势;氮肥吸收利用率、氮肥农学利用效率、氮肥生理利用效率均以N 90处理最高,分别为67.97%、68.06 kg/kg和154.92 kg/kg。在内蒙古阴山北麓马铃薯主产区,覆膜滴灌施氮量应控制在90～180 kg/hm2。     

氮肥用量对膜下滴灌冬马铃薯产量和经济效益的影响

通过田间试验研究不同氮肥用量对膜下滴灌冬马铃薯生长、产量和经济效益的影响,通过分析马铃薯产量、经济与农学效益随氮肥用量的变化趋势提出冬马铃薯生产上适宜的氮肥用量范围。结果表明,膜下滴灌条件下,马铃薯生育期随氮肥用量的增加逐渐延长,马铃薯叶面积指数、单株结薯数、单株薯重和块茎产量随氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,均在345 kg/hm~2施氮量时最高,且株高和大薯重高于其他处理。施氮量在0～420 kg/hm~2时对马铃薯出苗率影响不大,而施氮量达495 kg/hm~2时出苗率和块茎产量显著降低;施氮效益、施氮纯收入、氮肥产投比和农学效率在施氮量195～345 kg/hm~2时均随氮肥用量的增加而增加,超过345 kg/hm~2施氮量时逐渐下降,施氮量为495 kg/hm~2时显著降低。马铃薯产量对氮肥用量的反应通过二次多项式模型分析得出,马铃薯最高产量施氮量和经济最佳施氮量分别为341.7、327.1 kg/hm~2,而最高产量与经济最佳产量二者相差不大。因此,在本试验条件下,膜下滴灌冬马铃薯适宜的氮肥用量应该控制在270～327.1 kg/hm~2之间,可获得较高的产量和经济效益。     

氮肥运筹对水稻农学效应和氮素利用的影响

通过田间试验,以不同氮肥量级为参照,结合关键生育期叶片叶绿素含量（SPAD值）指导氮肥施用,以探明潜江地区水稻关键生育期的氮肥适宜用量。结果表明,在施N 90～180kg/hm2间水稻产量差异不显著,当超过N 180 kg/hm2,产量降低。根据水稻产量（y）和施氮量（x）拟合得出一元二次关系式:y = -0.0728x2 + 22.335x + 6811.5,R2 = 0.9442。结合当年水稻价格肥料投入费用等计算出水稻的经济效益（Y）和施氮量（X）之间的函数式:y = -0.134x2 + 37.097x + 12533-M,R2 = 0.9331;由此得出经济效益最大时水稻的施氮量是N 138 kg/hm2。该施氮量下水稻的氮肥表观利用率,农学利用率和氮肥偏生产力可保持在40.9%,11.5 kg/ kg和63.2 kg/ kg,与完全依据SPAD值指导关键生育期的氮肥施用量相近似（N 140 kg/hm2）,保证了水稻最大的经济效益,同时也保持了较高的氮肥利用率,降低氮素表观损失。     

新疆石河子地区玉米产量及氮素平衡的施氮量阈值研究

【目的】合理施用氮肥不仅会提高肥料利用率,还会降低氮素面源污染的风险。通过2年田间肥料定位试验,研究北疆灰漠土区不同氮肥用量下,土壤无机氮积累量、 氮素平衡和玉米产量间的相互关系,为氮肥合理施用提供依据。【方法】研究采用肥料田间定位试验,小区试验于2011-2012年开展,设计6个氮肥（N）用量水平: 0、 225、 300、 375、 450、 600 kg/hm2,分别以N0、 N225、 N300、 N375、 N450、 N600表示,其中300 kg/hm2为当地玉米农田氮肥推荐用量,磷肥（P2O5）施用量为75 kg/hm2,钾肥（K2O）施用量为37.5 kg/hm2。【结果】 1）施用氮肥增加了土壤硝态氮和铵态氮残留量,硝态氮主要残留于060 cm土层,铵态氮主要分布在020 cm土层深度。2011年试验中,土壤无机氮残留量随氮肥用量增加而显著增加,与对照相比,施氮处理无机氮残留量增幅为12%~102%,与施氮量呈指数增长关系。2012年氮肥用量对土壤无机氮残留量的影响与2011年相似。2）施氮量 225 kg/hm2时,0100 cm土层深度土壤无机氮积累量降低,表现为负积累效应,N0和N225处理下2012年土壤无机氮积累量分别较2011年降低165%和170%; 施氮量高于 300 kg/hm2时,土壤无机氮积累量显著增加,表现为富集现象,其中,N375、 N450和N600处理下2012年土壤无机氮积累量分别较2011年增加17%、 388%、 170%。土壤无机氮积累量与施氮量显著呈二次抛物线关系,2011年回归方程为y=0.0001x2 + 0.1013x－22.537（R2 = 0.9288）,无机氮无积累时施氮量为187 kg/hm2; 2012年为 y = 0.0003x2 + 0.1417x - 52.78（R2 = 0.9583）,无机氮无积累时施氮量为245 kg/hm2。土壤氮素表观损失量和氮素盈余量的增加幅度随氮肥用量增加而显著加大。3）氮肥投入可提高玉米产量,产量与施氮量呈显著的二次抛物线或线性加平台的关系,施氮量高于300 kg/hm2时,玉米产量与最高产量差异不显著; 产量与无机氮积累量呈二次抛物线形关系,当土壤无机氮达到平衡时,玉米产量显著低于最高产量,当玉米产量达到最大时,土壤无机氮有一定积累。氮肥利用率则随氮肥用量增加呈指数关系显著降低。施氮量270 kg/hm2为产量与氮肥利用率的交点,施氮量340 kg/hm2 是土壤无机氮残留量与氮肥利用率的交点。【结论】利用产量效应、 环境效应与肥料效应函数的交点确定氮肥投入阈值,是较为优化的方法。合理的氮肥投入不仅能获得玉米高产,降低氮素面源污染风险,还能获得较高的氮肥利用率。因此,施氮量260340 kg/hm2为本研究区玉米高产与环境友好的氮肥投入阈值。     

氮肥用量对不同冬马铃薯品种产量及氮肥利用率的影响

通过田间试验研究氮肥用量对 2个不同品种马铃薯产量、经济效益和氮肥利用率的影响,通过分析马铃薯产量、经济效益与氮肥利用率随氮肥用量的变化趋势,提出冬马铃薯生产上适宜的氮肥用量。结果表明:施氮显著增加了马铃薯产量,施氮处理较未施氮处理增产 32.9%～ 117.2%;马铃薯的单株结薯数、单株薯重、块茎产量、施氮纯增收和氮肥贡献率均随氮肥用量的增加呈先增加后降低,均在 N 345处理下达最大值,而氮肥产投比、农学效率和偏生产力均随氮肥用量的增加而降低,在相同施氮处理下云薯 902的施氮纯增收、产投比、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和贡献率均高于合作 88;马铃薯产量对氮肥用量的反应通过二次多项式模型分析得出,云薯 902的氮肥效应回归方程为:Y=-0.272N 2+182.15N+27987( F=124.15**,R2=0.988 1**),合作 88的氮肥效应回归方程为: Y=-0.2 168N2+119.28N+28807( F=24.09**,R2=0.941 4**)。马铃薯不同品种间的产量、经济效益、氮肥利用率存在差异,且不同品种间的最佳施氮量和生产等量鲜薯的氮肥需要量也不同,云薯 902和合作 88两品种的最佳施氮量分别为 329.6和 268.5 kg/hm²,生产 1 t鲜薯的氮肥需要量分别为 5.64和 5.94 kg。因此,在兼顾产量、效益及氮素利用率等因素下,建议云薯 902的适宜氮肥用量为 270～ 329.6 kg/hm²,合作 88的适宜氮肥用量为 195～ 268.5 kg/hm²。     

水氮耦合对膜下滴灌马铃薯产量、品质及水分利用的影响

该文通过田间试验,研究在西北旱区对膜下滴灌条件下水氮耦合效应及其对马铃薯产量、品质和水分利用效率的影响,从而确定马铃薯适宜的水氮用量,以求达到节水、节肥和高产优质的目的。试验设置2个土壤湿润比水平:40%(P1)和70%(P2),5个施氮水平:90(N1)、135(N2)、180(N3)、225(N4)、270kg/hm2(N5),共10个处理。试验结果表明:相同水分条件下,马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、耗水量、产量和水分利用效率都随施氮量的增加而呈抛物线趋势变化,块茎蛋白质含量随施氮量的增加呈增加趋势。相同氮肥条件下,湿润比P2处理的马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、块茎蛋白质含量均高于湿润比P1,湿润比P2处理的耗水量比湿润比处理P1高11%,湿润比P2处理的产量比湿润比处理P1高5%,但是湿润比P1处理的水分利用效率比湿润比P2处理高5.4%。其中,P2N3处理的马铃薯单株块茎质量、块茎维生素C含量表现最好,P1N5处理的马铃薯块茎蛋白质含量最高,P2N2处理的马铃薯块茎淀粉含量和产量表现最优,产量最高为54187kg/hm2,P1N2处理的水分利用效率最高为12.86kg/m3。P2N3处理的马铃薯高产优质,且水分利用效率较高,是西北旱区膜下滴灌条件下马铃薯生产中适宜的水氮组合。     

吉林省中部黑土区秸秆全量深翻还田条件下春玉米氮肥适宜用量研究

  【目的】  基于多年玉米秸秆全量深翻还田试验,探究吉林省中部黑土区春玉米氮肥适宜用量及群体氮素累积与分配特征。  【方法】  本试验于2017—2019年在吉林省公主岭市进行,为双因素田间试验。主因素为施氮水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 (N300)、360 (N360) kg/hm2;副因素为品种,分别为富民985 (Fumin 985)和翔玉211 (Xiangyu 211)。测定不同生育时期玉米各器官干物质积累量、吸氮量及产量构成。  【结果】  增施氮肥对玉米产量影响显著,年份、处理、品种对产量的影响具有明显的交互作用。N0处理的产量随着年限的增加而逐年递减,2018年和2019年相比于2017年产量分别降低10.9%和26.2%;各处理间差异也逐渐增大,2017年N180处理比N0处理产量增加23.2%,到2019年N180处理比N0处理产量增加55.1%;品种间比较,2017—2019年翔玉211产量均高于富民985产量,并且翔玉211适宜施氮量略高于富民985适宜施氮量。春玉米干物质积累量随着施氮水平的提高呈现先上升后降低的趋势,不同氮肥处理的茎、叶干物质积累量和氮积累量均于吐丝期至乳熟期达到最大值,成熟期N180处理的茎、叶、籽粒干物质积累量最高;不同施氮水平下,花后氮积累量分配比例呈现先升后降的趋势。不同施氮水平下,秸秆理论带入全氮养分量差异明显,且不同施氮水平的氮还田量随着秸秆还田年限的增加而逐渐上升,2017年,N300处理下氮还田量最高,为68.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加155.0%、15.2%;2019年,N240处理下氮还田量最高,为109.9 kg/hm2,较N0、N360处理分别增加156.7%、33.4%。本研究以2017和2019年数据拟合方程,计算得出秸秆全量深翻还田后玉米最佳经济产量为13028 kg/hm2,适宜氮肥用量为162 kg/hm2。  【结论】  在吉林中部黑土区,多年连续秸秆全量深翻还田条件下,虽然年际条件、品种对产量有显著影响,氮肥依然是玉米高产稳产的重要因素,适宜的氮肥用量有利于提高吐丝至乳熟期玉米的干物质积累。本试验条件下保持产量水平12～13 t/hm2的氮肥适宜用量为160～165 kg/hm2。     

施氮量对棉花功能叶片生理特性、氮素利用效率及产量的影响

【目的】黄河流域棉区是我国三大棉区之一,氮肥管理在棉花生产中至关重要,氮肥供应不足或过量会影响棉花的皮棉产量和纤维品质,过量施氮可能导致棉花营养生长过旺,产量下降,也会造成不必要的浪费及棉田环境污染,氮肥供应不足会导致棉花生物量较小,皮棉产量降低,纤维品质下降。本文通过3年不同氮肥用量的田间小区定位试验,研究施氮量对棉花功能叶生理特性、氮素利用效率及籽棉产量的影响,旨在探讨黄河流域棉区华北平原亚区中等肥力棉田适宜施氮量,揭示棉花氮素高效利用的相关机理。【方法】田间试验于2011 2013年在河南安阳县中棉所试验农场进行,供试田块为多年连作棉田,土壤为壤质潮土,2011年播种前0—20 cm土层土壤有机质、全氮、速效氮(N)、速效磷(P)、速效钾(K)含量分别为11.24 g/kg、0.82 g/kg、77.43 mg/kg、16.69 mg/kg、129.82 mg/kg。以转Bt+Cp TI中熟棉花品种中棉所79为材料,采用随机区组设计,重复4次,设置0、90、180、270、360、450 kg/hm26个施氮水平,氮肥底施和初花期追施各半,磷(P2O5)、钾(K2O)全部底施,施用量均为120kg/hm2。试验小区长10 m,宽4.8米,每小区6行棉花,种植密度57500 plant/hm2。2011年4月17日播种,2012年4月25日播种,2013年5月3日播种。2013年研究了施氮量对初花期棉花功能叶光合速率、不同生育期棉花群体叶面积指数(LAI)、不同生育期棉花功能叶叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响,2012、2013年研究了施氮量对棉花氮素内在利用率、氮肥农学利用率、氮素生理利用率、氮肥回收率及籽棉产量的影响。【结果】随施氮量的增加,不同生育期棉花群体LAI、功能叶叶绿素含量、GS活性、初花期棉花功能叶净光合速率呈增加的趋势,而功能叶MDA含量呈下降趋势。施氮量270、360 kg/hm2处理棉花在盛铃期群体LAI较适宜,吐絮期棉花功能叶能维持较高的生理活性,可为棉花高产提供物质保障。棉花氮素积累量、籽棉产量与施氮量间均呈二次曲线关系,棉花氮肥农学利用率和氮素内在利用率随施氮量增加显著下降,施氮量超过180 kg/hm2时氮素生理利用率下降,施氮量为270 kg/hm2时氮肥回收率高于其他处理。施氮量360 kg/hm2时,籽棉平均产量最高,显著高于施氮量为0、90 kg/hm2的处理,但与施氮量180、270、450 kg/hm2处理间差异不显著。棉花3年籽棉平均产量(Y)与施氮量(N)的效应方程为Y=3143.8036+4.2057N-0.006220N2(R2=0.9805,P=0.002717);棉花的最高产量施氮量为338.1 kg/hm2,经济最佳施氮量为299.7 kg/hm2。【结论】黄河流域棉区华北平原亚区中等肥力棉田施氮量超过270 kg/hm2时,棉花氮肥农学利用率、氮素内在利用率、氮素生理利用率、氮肥回收率开始下降,该区棉田推荐经济施氮量299.7 kg/hm2。     

不同氮肥类型和用量对小麦产量和加工品质的影响

  【目的】   分析不同用量有机肥氮和化肥氮对小麦籽粒产量和品质的影响,为提升小麦品质提供科学施肥依据。   【方法】   不同氮肥类型长期定位试验位于山东陵县,始于2006年。肥料分为有机肥氮和化肥氮两大类,用量均设定为0、60、120、180、240、300、360、420、500、600 kg/hm2。2018年取样测定小麦产量和籽粒品质指标,运用多元统计分析方法评价了长期施用不同量有机肥氮和化肥氮对济麦22产量和品质的影响。   【结果】   氮肥类型对小麦籽粒容重、出粉率两个磨粉品质指标无显著影响,氮肥用量对籽粒容重、出粉率影响显著,施氮量越高,容重越低,出粉率越高。氮肥类型和用量对营养品质和加工品质影响显著。施氮量低于300 kg/hm2时,有机肥氮处理小麦的蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、面团吸水率、面团形成时间均小于化肥氮处理;施氮量高于300 kg/hm2,有机肥氮和化肥氮处理的小麦品质指标差异较小。相关性分析表明,蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值与大多数品质指标存在显著的相关性。主成分分析表明,蛋白质含量因子对品质变异的贡献率为57%,显著大于其他主成分因子。品质指标综合分析表明,无论有机肥氮还是化肥氮,施氮量越大品质综合得分越高,相同施氮量下化肥氮处理小麦的品质综合得分大于有机肥氮处理,且施氮量越大差距越小。综合产量和籽粒品质的聚类分析表明,19个施肥处理可分为4类:第一类为不施氮和施有机肥氮60 kg/hm2 处理,为低产低质型;第二类为有机肥氮120 kg/hm2和化肥氮60 kg/hm2处理,为低产中质型;第三类为有机肥氮180、240 kg/hm2和化肥氮120 kg/hm2处理,为中产中质型;第四类为有机肥氮 ≥ 300 kg/hm2和化肥氮 ≥ 180 kg/hm2的处理,为高产高质型。   【结论】   氮肥类型对小麦籽粒产量和品质的影响与用量有关,有机肥氮低于300 kg/hm2或化肥氮低于180 kg/hm2,产量和品质均较差,且有机肥氮处理的小麦产量和籽粒品质低于化肥氮处理,有机肥氮用量 ≥ 300 kg/hm2或化肥氮用量 ≥ 180 kg/hm2时,可确保高产优质。     

氮肥施用量对甘薯产量和品质性状的影响

【目的】氮是影响作物产量和品质性状的重要因素,合理施氮是提高作物产量和改善品质的主要途径。研究施氮量对甘薯块根产量形成、营养品质和淀粉糊化特性的影响,对于明确江苏徐淮地区甘薯种植的适宜施氮量具有重要意义。【方法】本文选用淀粉型甘薯品种徐薯22和兼用型甘薯品种徐薯28为试验材料,设置5个施氮水平0、60、120、180、240 kg/hm2。调查了甘薯不同生育期的叶面积指数、光合势、干物质积累和产量构成要素,采用分光光度法测定了块根主要营养品质指标,利用Tech-master型RVA快速测定淀粉谱粘滞特性,分析明确施氮量对块根主要品质指标和淀粉糊化特征值的影响。【结果】施氮N 60 kg/hm2增加了各生育期甘薯的叶面积,提高了甘薯的光合势,显著增加了块根产量(徐薯28增产16.38%,徐薯22增产9.31%),过量施氮(N 240 kg/hm2)则产量降低。施氮并未显著降低块根中的淀粉和直链淀粉含量,但明显增加了可溶性糖和蔗糖含量。施氮显著提高最高粘度、最低粘度、最终粘度和消减值。相关分析显示,直链淀粉含量与最高粘度值和崩解值呈极显著或显著负相关(相关系数分别为-0.90**和-0.71*);直链淀粉含量与消减值呈显著正相关(相关系数为0.73*)。【结论】综合考虑甘薯的产量和品质,在本实验条件下甘薯较为适宜的氮肥用量约为60 kg/hm2。     

土壤N2O排放量和小麦、玉米效益俱佳的吡啶喷涂尿素适宜用量研究

【目的】 粮田过量施用氮肥造成土壤向大气排放N₂O增多,土壤氮素表观损失提高,为实现粮田安全生产,研究吡啶喷涂尿素对冬小麦/夏玉米轮作系统内土壤N₂O排放和氮素表观损失、籽粒产量和净收益的影响。【方法】 按照1.1‰的比例将2-氯-6-三氯甲基吡啶喷涂在尿素表面制成吡啶喷涂尿素,进行了玉米、小麦田间试验。在磷、钾养分用量相同的条件下,设置4个吡啶喷涂尿素施用水平,玉米分别为0、180、270和360 kg/hm2,小麦分别为0、150、225和300 kg/hm2,调查作物产量和施肥效益;在2茬作物生长期间采用静态箱法收集气体,测定土壤N₂O排放量和排放强度。【结果】 各处理玉米和小麦季基肥和追肥后均出现显著的N₂O排放峰,土壤N₂O排放、氮素表观损失、N₂O排放强度等均随施氮量增加而增加。玉米季,吡啶喷涂尿素用量270和360 kg/hm2间无显著差异,2处理玉米分别较不施氮肥净增收5208.0和5425.4 yuan/hm2;小麦吡啶喷涂尿素用量为225 kg/hm2时,籽粒产量和净收益均最大。整个轮作季,与N₃处理（玉米和小麦季分别施用吡啶喷涂尿素360和300 kg/hm2）相比,N₂（玉米和小麦季分别施用吡啶喷涂尿素270和225 kg/hm2）处理的作物产量相当,但土壤N₂O排放量减少1.51 kg/hm2,土壤氮素表观损失减少39.4 kg/hm2,施氮肥量减少165 kg/hm2,净增收提高405.3 yuan/hm2。【结论】 玉米-小麦轮作季吡啶喷涂尿素用量分别为270和225 kg/hm2时增产增收,且土壤N₂O排放和氮素表观损失较少。     

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。     

不同施氮水平下水稻的养分吸收、转运及土壤氮素平衡

【目的】为解决东北地区水稻合理施用氮肥问题,系统研究了不同施氮水平条件下,东北水稻产量及构成因素、养分吸收、转运、氮肥利用效率及土壤氮素平衡的变化,并探讨各养分间及其与产量间的关系,为东北地区水稻合理施氮提供理论基础。【方法】于2012~2013年在吉林省松原市前郭县红光农场,选用当地主栽水稻品种富优135和吉粳511为材料,设置施N 0、60、120、180和240 kg/hm25个水平。于水稻返青期、分蘖期、抽穗期、灌浆期及成熟期采集植株样本,分为茎鞘、叶片和籽粒三部分,测定氮、磷、钾含量,计算水稻主要生育期植株养分吸收、转运、氮素利用特性的相关参数及各养分吸收、转运与产量间的关系。水稻移栽前和收获后采集0—100 cm土壤样品,每20 cm为一层(共5层),测定铵态氮、硝态氮含量,并根据各层土壤容重计算0—100 cm土体无机氮积累量,分析土壤氮素平衡状况。【结果】施氮量60~180 kg/hm2范围内,水稻产量随着施氮水平的提高而增加,氮肥用量超过180 kg/hm2水稻产量下降。结合当年水稻和肥料价格,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合方程,得出最高产量氮肥用量分别为212.8 kg/hm2和220.6 kg/hm2,施氮范围在202.2~231.6 kg/hm2之间,最佳经济产量氮肥用量分别为203.0和209.1 kg/hm2,施氮范围在192.9~219.6 kg/hm2之间。施用氮肥可显著提高水稻主要生育期氮、磷、钾吸收量,且能提高水稻抽穗期氮、磷、钾养分向籽粒的转运,施氮量180 kg/hm2处理抽穗期各养分累积量与籽粒转运量呈正比,当氮肥用量超过180 kg/hm2后,氮、磷、钾养分向籽粒转运出现负效应。氮素农学利用率和偏生产力随着施氮水平的提高而显著下降,氮肥当季回收率以施氮量180 kg/hm2处理最高。相关分析表明,水稻主要生育期氮、磷、钾的吸收、转运与产量间均存在显著或极显著的正相关性,其中灌浆期氮、磷、钾的吸收状况与产量间的相关系数最大。施用氮肥可显著提高收获后0—100 cm土壤中残留无机氮(Nmin),氮素表观损失量随施氮水平的提高而增加。【结论】适宜的氮肥用量可显著提高水稻产量,各生育时期养分吸收总量,提高水稻生育后期秸秆中氮、磷、钾向籽粒的转运量,并能降低土壤氮素表观损失量。综合考虑提高水稻产量、效益、氮肥当季回收率及维持土壤氮素平衡等因素,在本试验条件下,施氮范围在192.9~219.6 kg/hm2。     

京郊设施黄瓜氮素施用量的优化运筹研究

【目的】京郊设施蔬菜黄瓜普遍存在氮素施用量高,利用效率较低,土壤残留多,黄瓜果实硝酸盐含量较高等问题。研究产量高、品质优且土壤氮素残留水平合理的氮肥施用量,可为优化施肥、提高生产和环境效益提供科学依据。【方法】采用设施蔬菜田间小区试验法,以金胚98黄瓜为试材,在施用商品有机肥15 t/hm2的条件下,设置5个不同施氮水平,分别为0、120、240、360、480 kg/hm2,调查了黄瓜产量、品质、氮素残留、经济效益,分析不同施氮条件下土壤的氮素平衡。【结果】与不施氮处理相比,氮素增加后各处理黄瓜产量显著提高,并随施氮量的增加呈先增加后降低趋势,当施氮量为360 kg/hm2时,产量最高;氮素残留量随施氮量的增加呈上升趋势;黄瓜硝酸盐含量随施氮量的增加而增加,并在施氮量480 kg/hm2时,黄瓜硝酸盐含量超标;可溶性糖含量随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,在施氮量为360 kg/hm2时,可溶性糖含量最高;黄瓜氮素含量随着施氮量的增加都有所增加,施N 240、360、480 kg/hm2处理较不施氮处理差异显著（P < 0.05）,在N 480 kg/hm2处理下氮素含量较N 360 kg/hm2处理有所降低;氮肥的施入对磷、钾含量无显著影响（P>0.05）;不同施氮情况下氮素利用率在4.9%~24.9%之间,氮素残留率在24.5%~58.0%之间,当施氮量为240 kg/hm2时氮素利用率最高,残留率最低;随着施氮量的增加,氮的表观损失量增加,但当施氮量为360 kg/hm2时,氮的表观损失量较施氮量为240 kg/hm2有略微减少。【结论】综合考虑土壤环境和产量之间的关系,在温室土壤无机氮含量为35.2 mg/kg和基施商品有机肥15 t/hm2的试验条件下推荐341.7 kg/hm2为最佳施氮量,可获得最高产量78.4 t/hm2;当施氮量为329.6 kg/hm2时,是获取最佳经济效益的推荐施氮量。     

典型黑土不同施氮量对马铃薯产量和氮素利用率的影响

  【目的】  我国马铃薯生产中养分不平衡施用问题严重，过量施氮不利于农业可持续发展和生态环境保护。在养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 推荐施肥量基础上，研究不同施氮量对马铃薯产量、养分吸收和氮肥利用率的影响，为马铃薯推荐施肥提供科学依据。  【方法】  于2017―2018年，分别在黑龙江克山县不同地块进行2个田间试验，在NE系统推荐施肥量 (N₁₈₀) 的基础上，设减施推荐施氮量的50% (N₉₀)、25% (N₁₃₅) 和增施25% (N₂₂₅)、50% (N₂₇₀) 4个处理，并以不施氮肥的处理作对照 (N₀)。测定马铃薯产量、养分吸收量、肥料利用率等指标。  【结果】  017和2018年马铃薯产量均以NE系统推荐的N₁₈₀处理最高，较N₀处理两年平均增产40.4%。N₉₀和N₁₃₅处理低施氮水平 (≤ 180 kg/hm2) 下，随着施氮量的增加，马铃薯产量也明显增加，当施氮量超过NE系统推荐的施肥量 (180 kg/hm2) 后，继续增施氮肥对产量增加无明显作用。与N₀处理相比，两年N₁₈₀处理的块茎、秸秆和全株氮素吸收量平均增幅分别为49.8%、58.2%和52.0%，磷素吸收量平均增幅为36.3%、52.2%和39.8%，钾素吸收量平均增幅为26.4%、46.8%和31.3%，生产1 t块茎 (鲜重) 所需要的氮、磷、钾养分分别为4.6、1.1和5.8 kg。N₁₈₀处理的产量和氮磷钾养分吸收量均为最高，氮素农学效率和回收率与N₉₀和N₁₃₅处理差异不显著。  【结论】  在不超过马铃薯氮素需求条件下，增加氮肥投入可显著增加马铃薯产量和氮素吸收量，NE系统能够指导马铃薯科学施肥，保障马铃薯产量，提高氮肥利用效率。     

综合产量和土壤N2O排放的马铃薯施氮量分析

施氮可提高作物产量,但同时也增加温室气体N_2O的土壤排放量。研究施氮量与产量和土壤N_2O排放的关系,对保障作物产量并兼顾环境效应的农业生产实践具有重要指导意义。该研究设置N0(0)、N1(67.5 kg/hm~2)、N2(125 kg/hm~2)、N3(187.5 kg/hm~2)4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放进行田间原位测定,研究施氮量对马铃薯产量、土壤N_2O排放的影响,分析综合产量与土壤N_2O排放的合理施氮量。结果表明:施氮显著增加马铃薯产量和土壤N_2O累积排放量,较不施氮(N0)处理,N1、N2和N3处理马铃薯产量增加78.5%、93.1%和95.6%;生育期N1、N2和N3处理马铃薯土壤N_2O累积排放量分别是N0处理的2.3、4.4和6.7倍。同时,随施氮量增加,N_2O排放系数、硝态氮强度和单产N_2O排放量均显著增加。在低氮处理(N0、N1)时,土壤N_2O排放通量与土壤温度、湿度显著正相关,而在高氮水平时,土壤N_2O排放通量与土壤硝态氮含量显著正相关。施氮67.5 kg/hm~2可确保研究区马铃薯产量并有效降低土壤N_2O排放。