华北地区冬小麦生产中磷素利用特征研究

目前,中国农业集约化过程中普遍存在着化肥,特别是磷肥利用效率不高、土壤残留磷量较大的问题,这造成了磷肥资源的浪费以及由淋溶和径流造成的面源污染。笔者通过文献查阅,收集和筛选了自1980年以来中国公开发表的小麦田间试验论文,对华北平原及山西和陕西等地区小麦田间试验数据进行分析,对小麦生产和磷肥利用特征进行统计分析。本研究获得了冬小麦籽粒与秸秆产量的回归方程,以及施磷量与籽粒和秸秆含磷量的回归方程。在施磷为61 kg P₂O₅/hm ²时,冬小麦-土壤系统表现为磷素表观平衡;随着磷肥数量增加,磷素表观盈亏量呈线性增加。在当前华北地区常规磷肥(102 kg P₂O₅/hm ²)水平下,冬小麦一季在土壤中磷肥累积量约为25.7 kg P₂O₅/hm ²。华北地区冬小麦磷肥平均利用效率为(14.7±7.6)%,氮肥增加有利于提高磷肥利用效率。整体上,冬小麦对磷酸二铵的利用效率高于过磷酸钙,有机肥和化肥配施有利于提高磷肥利用效率,‘郑麦9023’的磷肥利用效率较高。所以选择合适的磷肥品种,通过合理的氮肥水平以及有机肥与化肥配施,能够提高华北地区的冬小麦磷肥利用效率。这对于该地区提高磷肥利用效率、降低磷肥损失和土壤污染风险,具有重要参考价值。     

长期施肥对山东潮土磷盈亏及农学阈值的影响

为了揭示长期施肥对山东潮土磷素盈亏、农学阈值的影响,以冬小麦-夏玉米轮作为研究对象,通过33 a长期定位施肥试验研究土壤磷素盈亏、土壤有效磷对磷素盈亏响应,明确土壤有效磷农学阈值;试验采用裂区设计,包括单施化肥和有机无机肥配施两大主处理。结果表明,不施磷和只施有机肥处理磷素亏缺量分别为23.27～29.20 kg/(hm~2·a),12.10～22.27 kg/(hm~2·a);单施磷肥和有机无机磷肥配施磷盈余量分别为68.34～85.99 kg/(hm~2·a),88.84～107.64 kg/(hm~2·a)。单施化肥和有机无机肥配施两大主处理每盈余100 kg/hm~2磷素,土壤有效磷分别增加0.76,1.46 mg/kg,有机无机肥配施处理有效磷对磷盈亏的增幅响应更大。单施化肥处理中小麦和玉米的有效磷农学阈值分别为12.60,8.90 mg/kg,有机无机肥配施处理中作物产量和土壤有效磷含量关系不明显。长期耕作下,不施磷肥和单施有机肥处理需增施磷肥或增加有机肥量来增加土壤磷素;施磷处理中可适当减少施磷量来调控土壤磷盈亏;根据农学阈值和有效磷转化率合理确定施磷量。     

不同农业废弃物还田对玉米氮素吸收利用及氮平衡的影响

为研究秸秆、牛粪和鸡粪不同还田量对玉米氮素吸收积累、氮素利用率及氮平衡的影响。通过探讨不同农业废弃物还田对土壤-玉米系统的氮素表观平衡,为农业废弃物与化肥合理配施,提高氮素吸收利用效率、减少氮素损失提供理论依据和技术支撑。在等养分量(N240kg/hm²,P2O5154kg/hm²,K2O197kg/hm²)的条件下,进行田间小区试验。研究结果表明：适量的秸秆、牛粪和鸡粪还田与单施化肥相比均可显著提高玉米籽粒、茎叶和植株的氮素吸收积累量,其中25%鸡粪有机氮还田配施75%化肥氮（S10处理）玉米籽粒、茎叶和植株的氮素吸收积累量最高,分别为129.4、98.4、227.8kg/hm²。农业废弃物与化肥配施能有效降低氮素表观损失,其中S10处理氮素表观损失最低为37.7kg/hm²。适宜的秸秆、牛粪和鸡粪还田量能明显的提高氮肥表观利用率,在秸秆还田处理中,75%秸秆粉碎还田配施化肥N191.2kg/hm²(S4)氮肥表观利用率最高为44.7%比单施化肥(S1)高4.3%;在牛粪还田处理中,25%牛粪有机氮还田配施75%化肥氮(S6)的氮肥表观利用率最高为51.2%,比单施化肥处理高10.8%;在鸡粪还田处理中,25%鸡粪有机氮还田配施75%化肥氮(S10)的氮肥表观利用率最高达56.84%。比单施化肥处理高16.5%。因此,综合玉米的氮素吸收量、氮素损失量以及氮素利用率等因素,最佳还田方式为25%鸡粪有机氮还田配施75%化肥氮(S10)。     

吉林省半干旱区膜下滴灌施磷管理对玉米产量、生长及土壤磷素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区磷肥施用量大且利用率低下的问题，研究膜下滴灌模式下不同磷肥用量对玉米生长、产量及土壤磷素平衡的影响，研究结果可为该模式下磷肥高效利用提供最佳策略。2014—2015年在吉林省半干旱区开展了玉米膜下滴灌田间试验，共设置0、40、70、100、130 kg/hm2 5个磷肥用量，在拔节期、大口期、吐丝期和灌浆期，随滴灌进行追肥。测定了不同处理玉米干物质积累量、磷素营养、产量及磷肥利用率。结果表明：施磷显著影响玉米的产量，在0~100 kg/hm2施磷范围内，玉米的产量均随施磷量的增加而增加，当施磷量达到130 kg/hm2时，玉米产量开始下降。利用线性加平台模型拟合玉米产量和施磷量的关系得出，2014、2015年获得最高产量的最佳施磷量分别为78.51 kg/hm2和77.84 kg/hm2，两年平均为78.18 kg/hm2。施磷也显著增加玉米的干物质积累量和吸磷量，玉米的干物质积累量和吸磷量均随施磷量的增加呈现先增加后降低趋势。施磷处理条件下土壤每年均有不同程度的磷素盈余，回归分析表明，施磷量与土壤磷素表观盈余量呈极显著的线性正相关关系，依据该方程求得，2014和2015年土壤磷素持平时施磷量分别为89.03 kg/hm2和62.20 kg/hm2，两年平均为75.61 kg/hm2。施磷对玉米磷肥利用效率有显著的影响，随磷肥用量的增加，磷肥偏生产力、磷肥农学效率呈显著下降趋势，P100处理的磷肥当季回收效率两年均与P40处理无显著性差异，而显著高于其他处理。综合考虑玉米产量、干物质积累量、磷肥利用率及土壤磷素表观平衡，吉林省半干旱区膜下滴灌玉米的最佳施磷量范围75.61~78.18 kg/hm2，可提高产量，并能维持土壤磷素表观平衡，保证磷肥的高效利用。     

吉林省半干旱区膜下滴灌施磷管理对玉米生长与产量及土壤磷素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区磷肥施用量大且利用率低下的问题,研究膜下滴灌模式下不同磷肥用量对玉米生长、产量及土壤磷素平衡的影响,研究结果可为该模式下磷肥高效利用提供最佳策略。2014—2015年在吉林省半干旱区开展了玉米膜下滴灌田间试验,共设置0、40、70、100、130 kg/hm~25个磷肥用量,在拔节期、大口期、吐丝期和灌浆期,随滴灌进行追肥。测定了不同处理玉米干物质积累量、磷素营养、产量及磷肥利用率。结果表明:施磷显著影响玉米的产量,在0～100 kg/hm~2施磷范围内,玉米的产量均随施磷量的增加而增加,当施磷量达到130 kg/hm~2时,玉米产量开始下降。利用线性加平台模型拟合玉米产量和施磷量的关系得出,2014、2015年获得最高产量的最佳施磷量分别为78.51 kg/hm~2和77.84 kg/hm~2,两年平均为78.18 kg/hm~2。施磷也显著增加玉米的干物质积累量和吸磷量,玉米的干物质积累量和吸磷量均随施磷量的增加呈现先增加后降低趋势。施磷处理条件下土壤每年均有不同程度的磷素盈余,回归分析表明,施磷量与土壤磷素表观盈余量呈极显著的线性正相关关系,依据该方程求得,2014和2015年土壤磷素持平时施磷量分别为89.03 kg/hm~2和62.20 kg/hm~2,两年平均为75.61 kg/hm~2。施磷对玉米磷肥利用效率有显著的影响,随磷肥用量的增加,磷肥偏生产力、磷肥农学效率呈显著下降趋势,P100处理的磷肥当季回收效率两年均与P40处理无显著性差异,而显著高于其他处理。综合考虑玉米产量、干物质积累量、磷肥利用率及土壤磷素表观平衡,吉林省半干旱区膜下滴灌玉米的最佳施磷量范围75.61～78.18 kg/hm~2,可提高产量,并能维持土壤磷素表观平衡,保证磷肥的高效利用。     

长期小麦秸秆还田对壤质潮土磷素含量及磷盈亏的影响

明确长期小麦秸秆还田壤质潮土土壤中磷素演变特征,可为潮土区土壤磷素管理和磷肥高效施用提供理论依据。利用壤质潮土长期定位试验（1992-2015年）,比较单施化肥处理（NP、NPK）和小麦秸秆还田配施化肥处理（NPS、NPKS）土壤有效磷、全磷含量变化,量化土壤磷盈亏和累积磷盈亏,并解析土壤有效磷变化量与累积磷盈亏之间的关系。结果表明,长期施用磷肥和小麦秸秆还田显著提高了土壤有效磷和全磷含量,提升了磷活化系数（PAC）,其年增量分别为0.68~0.78mg/kg、0.0031~0.0047g/kg和0.07%~0.09%,且小麦秸秆还田对土壤有效磷含量的增加速率有抑制作用,对全磷含量的增加有促进作用,但效应不显著。小麦秸秆还田增加土壤磷盈余。在土壤磷盈余时,土壤每盈余100kg/hm²磷,有效磷增加9.7~10.0mg/kg,小麦秸秆还田对其影响不大;在土壤磷亏缺时,土壤每亏缺100kg/hm²磷,秸秆不还田土壤有效磷含量降低12.6mg/kg,小麦秸秆还田土壤降低1.95mg/kg,小麦秸秆还田对土壤有效磷含量的维持有缓冲作用。小麦秸秆配施磷肥是提高和维持壤质潮土土壤磷素水平、增强土壤供磷潜力的重要措施。     

磷肥种类和用量对土壤磷素有效性和棉花产量的影响

田间试验研究了两种磷肥不同用量对土壤磷素、棉花全生育期磷素的有效性以及棉花产量的影响。结果表明:增施磷肥能增加棉田土壤速效磷、全磷含量、磷素活化系数以及棉花产量,土壤速效磷和磷素活化系数平均比对照处理增加302%和180%。同时,也能增加棉花对磷素的吸收和干物质的积累。但过量施用磷肥并不能显著增加棉花产量、吸磷量和干物质积累量。棉花对磷素的吸收和干物质积累以施磷量150kg.hm-2最优。两种磷肥比较显示,重过磷酸钙对棉田速效磷含量和磷素活化系数的贡献高于磷酸二铵,分别比磷酸二铵高244%和325%。     

配施矿物质质有机肥及化肥减量对玉米水肥资源利用率的影响

采用单因素试验设计,在大田栽培条件下研究了配施矿物质有机肥及化肥减量对玉米产量构成及水、肥资源利用率的影响。结果表明,配施矿物质有机肥可以显著的提高玉米的产量、水分利用效率和氮肥、磷肥利用率。在配施矿物质有机肥的条件下,化肥施量较当地最佳施肥水平减量15%和30%时,玉米产量分别达到13948 kg/hm2 、12782 kg/hm2,水分利用效率分别达到1.74 kg/m3、1.62 kg/m3,氮肥利用率分别达到35.97%、30.04%,磷肥利用率分别达到25.93%、21.55%。其中,在当地最佳施肥水平下减量15%并配施矿物质有机肥与当地最佳施肥水平处理的玉米产量没有显著性差异。表明在合理配施矿物质有机肥的条件下,将当前的化肥施量降低15%以内在生产实践中是可行的。     

减磷加炭对北疆春小麦磷素利用及产量的影响

本试验探讨不同施肥模式对小麦磷素积累与转运及产量的影响,为合理减磷加炭、提高磷肥利用率提供理论参考。本试验磷肥（P₂O₅）设4个水平,生物炭设3个水平。比较不同施肥模式下小麦磷素积累分配、磷素利用率、产量与磷肥利用率等指标的差异。结果表明：在减量施磷15%(102 kg/hm²)配施生物炭22.5 t/hm²(P3B2)处理下各指标综合效果最好,在该处理下春小麦干物质量最高,为4.07 g/株,较对照增加8.24%,该处理下植株磷含量增加,且主要分配在穗部,较对照增加6.21%;茎部磷素转移在磷肥配施低炭时增幅最高,磷肥配施高量生物炭时增幅最低;叶部磷素转移在磷肥与生物炭配施时对植株叶部磷素的影响大于单施磷肥。本试验条件下,施磷102 kg/hm²同时施加生物炭22.5 t/hm²对提高茎、叶对籽粒的贡献率有明显的促进作用,提升了磷素利用效率与磷素生理效率,并且达到最好的增产效果,为北疆灌区磷肥减施增效提供理论依据。     

长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究

通过北京昌平"国家褐潮土土壤肥力和肥料效益监测基地"的长期定位试验(1991-2004年),研究了褐潮土条件下长期施肥对土壤有机质状况的影响,与对照不施肥或单施氮肥比较,氮磷长期配合施用极显著增加冬小麦和夏玉米的生物产量和籽粒产量,冬小麦增产4倍以上,夏玉米增产1倍以上;单施氮肥、或磷钾配合、或氮钾配合增产效果均不明显;氮磷长期配合施用各处理比较,冬小麦和夏玉米产量均表现NPK 有机肥或秸杆＞NPK＞NP.氮磷钾配合施用有机肥耕层土壤有机质含量明显高于单施化肥;与对照不施肥比较,NPK 秸秆以及NPK 有机肥土壤有机质含量分别增加7.90%和14.56%,氮磷钾配合和氮磷配合分别比对照增加6.51%和5.89%,而单施氮肥仅增加2.56%.可见NPK平衡施用及其配施有机肥对增加作物产量和土壤有机质含量具有重要作用.     

华北麦玉轮作农田减量统筹施磷研究*

为了探究当前中国土壤磷库普遍盈余情况下磷肥的合理减量措施，以华北地区典型冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象，引入周年磷肥利用率的概念，综合研究减量统筹施磷措施对不同土壤磷含量地块的冬小麦、夏玉米、以及周年磷肥利用效率、产量的影响。结果表明，在高磷土壤上，减量统筹施磷措施的周年磷肥利用率可从7%提高到16.6%，周年磷养分偏生产力从66提高到130kg/kg，磷肥农学效率从5.5提高到8.9 kg/kg；在中磷土壤上，周年磷肥利用率从11.4%提高到23.8%，周年磷养分偏生产力从57 kg/kg提高到112 kg/kg，磷肥农学效率从10.8提高到20 kg/kg。可见华北地区当前土壤普遍磷盈余情况下，减量统筹施磷可大幅提高磷肥利用效率，且保障冬小麦、夏玉米两茬作物不减产。     

秸秆还田与生物炭配施对麦-玉轮作体系产量和氮素利用率的影响

通过探究秸秆还田与生物炭配施对麦-玉轮作体系产量和氮素利用率的影响,为黄褐土粮食生产科学施肥提供指导。本研究选取不施肥(CK)、单施生物炭(B)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)、化肥配施生物炭(NPKB)和化肥配施生物炭和秸秆处理(NPKBS),分析不同处理对作物产量、养分含量和氮肥利用率的影响。结果表明：秸秆与生物炭配施化肥均可显著提高作物穗粒数、产量、土壤全氮、碱解氮、植株籽粒氮积累量;秸秆与生物炭配施化肥均可以显著提高氮素利用率,且小麦利用率高于玉米,真实利用率较当季利用率提高了17.72%~37.43%,其中化肥配施生物炭和秸秆效果最好。综上,化肥配施生物炭和秸秆可以显著提高作物产量,提高氮素真实利用率。     

追肥时期与肥料种类对夏玉米产量及水肥利用率的影响

旨在探明晋南小麦玉米一年两熟制下夏玉米合理追肥时期和追肥种类。采用裂裂区设计,研究了追肥时期（拔节期和喇叭口期）和追肥种类（尿素 磷酸二铵,仅追尿素）对不同夏玉米品种产量及水肥利用效率的影响。结果表明,主区、裂区和再裂区的产量方差分析均达极显著水平,穗粒数和百粒重是影响夏玉米产量的主要因素。4 个夏玉米品种平均产量、氮肥表观利用率均为‘先玉335’＞‘强盛51’＞‘临玉3 号’＞‘浚单20’,籽粒水分利用效率为‘强盛51’＞‘先玉335’＞‘临玉3 号’＞‘浚单20’。对于高产夏玉米品种‘先玉335’和‘强盛51’,拔节期追施尿素和磷酸二铵产量及水肥利用率均高于单追尿素;大喇叭口期追施尿素产量及水肥利用率则高于尿素和磷酸二铵配施。因此,晋南小麦玉米一年两熟制下,拔节期一次性追肥应选用尿素和磷酸二铵配施,大喇叭口期一次性追肥应选用尿素单施,可获得夏玉米高产高效。     

基于磷肥施用深度的夏玉米根层调控提高土壤氮素吸收利用

良好的根系构型能够促进作物高效获取土壤养分。基于磷肥施用深度的根层调控技术可以优化夏玉米根系的时空分布并促进其与土壤水分、养分供应的空间匹配性,为通过玉米根系挖潜实现节肥增效提供理论与技术支撑。本试验以不施磷肥处理为对照(CK),设置距离地表-5 cm (P5)、-10 cm (P10)、-15 cm (P15)和-20 cm (P20)深度施用磷肥处理,分析各处理对夏玉米根系分布、植株生长及产量形成、氮素吸收、积累与转运的影响。结果表明,磷肥适当深施显著促进夏玉米根系生长,根干重、根长密度、根系表面积和根体积均显著增加,整体表现为P15P10P20P5CK。随着磷肥施用深度的增加,深层玉米根系显著增加。P15和P20处理根干重所占比重,在20～40cm土层分别为12.3%和12.1%;在40～60 cm土层分别为6.7%和6.9%。根系分布深度的增加促进了对土壤氮素的吸收,深施磷肥处理各土层中尤其是20cm以下土层土壤氮素含量显著降低。根系分布的优化同时促进了植株氮素积累与转运, P15处理较P5处理氮素吸收效率、氮积累量、转运量及氮肥偏生产力2年平均分别提高14.5 kg kg–1、19.2%、48.9%和6.4kgkg–1,籽粒产量2年平均增产16.4%。在本试验条件下,磷肥集中施用在-15cm处理,能显著促进夏玉米深层土壤根系的生长,扩大根系养分利用空间,增加根系对深层土壤氮素的吸收,促进植株氮素积累及转运,提高其生产力,最终提高产量。     

土壤深松下磷肥施用深度对夏玉米根系分布及磷素吸收利用效率的影响

采用大田试验与土柱试验相结合的方式,设置距离地表-5 cm (P5)、-10 cm (P10)、-15 cm (P15)和-20 cm(P20)施用磷肥处理,以不施磷肥为对照(CK),研究磷肥施用深度对夏玉米根系分布、干物质积累与产量形成及磷肥吸收和利用效率的影响。结果表明,磷肥施用深度显著影响夏玉米根系干重及根长,表现为P15P10P20P5CK。与常规磷肥施用深度(P5)处理相比,P15处理玉米籽粒产量两年平均提高23.1%,根干重及总根长两年平均提高13.1%、22.9%; P15、P20处理均增加了-20 cm以下土层的根干重比例及根长比例,土柱试验分别达到35.4%和36.4%、58.7%和59.3%,大田试验根干重两年均达到19.0%,根长比重分别达到39.8%和39.9%。根系分布的优化促进了植株磷素积累与转运, P10、P15、P20处理较P5处理磷积累量2年平均提高10.6%、25.2%和14.7%,磷转运量平均提高46.9%、76.6%和57.6%,籽粒产量相应增加12.9%、23.1%和10.6%。P15比P5处理的磷肥偏生产力、农学利用效率和表观利用效率两年平均值分别提高19.1 kg kg~(–1)、19.1 kg kg~(–1)和25.2%。磷肥深施能够增加深层土壤根系的分布比例,提高植株对磷肥的吸收、利用效率,显著提高夏玉米产量,在本试验条件下以磷肥集中施用在-15 cm处效果最好。     

缺磷型稻田土壤施磷增产效应及土壤磷素肥力状况的研究

在不同缺磷土壤上进行定位试验,研究磷肥效应和土壤磷素的供应状况。试验在红黄泥和河沙泥两种土壤上进行,包括不施肥(CK)、氮钾肥(NK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥加稻草还田(NPK+RS)4个处理。结果表明,施磷能够提高水稻的产量,平均增产率表现为严重缺磷土壤高于中度缺磷土壤、早稻高于晚稻、磷肥与稻草配合施用高于单施磷肥处理;中度缺磷和严重缺磷土壤上施用磷肥能够显著的提高作物产量,尤其在早稻上效果更明显;中度缺磷土壤上施用磷肥早稻平均增产6.3 %,晚稻平均增产6.１%;在严重缺磷土壤上施用磷肥,早稻平均增产达到17.9 %,晚稻平均增产达到10.5 %;磷肥与稻草配合施用的水稻产量提高幅度略高于施用磷肥处理;土壤连续施用磷肥和磷肥与稻草配合施用能够提高土壤有效磷含量,且磷肥与稻草配合施用效果最佳。中度缺磷土壤磷肥与稻草配合施用处理连续两年试验后,土壤有效磷平均上升50.4%,严重缺磷土壤连续两年磷肥与稻草配合施用处理连续两年试验后,土壤有效磷平均上升91.4%。在中度和严重缺磷土壤上施用磷肥或磷肥与稻草配合施用有利于提高水稻产量、磷素吸收量和土壤的供磷能力。     

不同密氮模式下高产玉米品种籽粒产量与氮素利用特性研究

为给玉米高产高效栽培提供科学依据,在大田试验条件下,选用郑单958和先玉335为材料,在每个品种下设置2个种植密度(6.75,8.25万株/hm~2)和4个施氮水平(0,180,240,300 kg/hm~2),研究了种植密度和施氮水平下2个高产玉米品种籽粒产量和氮素吸收利用特性。结果表明:在相同密度水平下,2个玉米品种籽粒产量、氮素积累量和蛋白质产量均随施氮量增加总体呈现增加趋势,氮素利用效率则降低;在相同施氮水平下,2个玉米品种籽粒产量、氮素积累量和蛋白质产量均随密度的增加总体呈现增加趋势,氮素利用效率则降低。在不同密氮组合下,先玉335的籽粒产量、氮素积累量、蛋白质产量及氮素利用效率均高于郑单958。本研究条件下,2个玉米品种在密度为8.25万株/hm~2,施氮量为240 kg/hm~2组合下,均可以同步协调实现籽粒产量、蛋白质产量和氮素利用效率的协调统一。     

氮肥后移对超高产夏玉米产量及氮素吸收和利用的影响

采用田间试验研究了氮肥后移对超高产夏玉米产量、氮素吸收积累和氮肥效率的影响,旨在了解超高产夏玉米(≥ 12 000 kg hm^-2)的氮素吸收和转运特性,为实现夏玉米超高产合理施肥提供依据。结果表明,夏玉米施氮显著增产,增产幅度为9.62%~15.95%,氮肥后移比习惯施氮增产2.27%~5.33%。超高产夏玉米吐丝后氮素吸收积累量占总积累量的40.30%~47.78%,保证后期氮素养分充足供应对于夏玉米达到超高产水平至关重要;氮肥后移可促进超高产夏玉米后期的氮素吸收积累,降低夏玉米茎和叶片氮素的转运率,显著增强灌浆期夏玉米穗位叶硝酸还原酶活性,提高灌浆期叶片游离氨基酸含量,增加蛋白质产量;氮肥后移比习惯施氮的氮肥利用率提高1.88%~9.70%、农学效率提高0.96~2.21 kg kg^-1,以“30%苗肥+30%大喇叭口肥+40%吐丝肥”方式施用氮肥的产量和氮肥利用效率最佳。