水稻长期钾肥效率和土壤钾素平衡

研究水稻长期施肥土壤自然供钾力、钾肥效率和土壤钾素表观平衡,为农田钾素的可持续性管理提供理论依据。设置不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、平衡施肥(NPK)和有机肥配施无机肥(MNPK)4个处理,利用9 a水稻定位试验数据,分析水稻地上部生物量、产量及籽粒和秸秆中钾含量对不同施肥处理的响应,研究水稻生长期土壤和环境钾素供应状况、钾肥效率和土壤钾素表观平衡等。结果表明,9 a不施肥的水稻平均每年可生产籽粒9.46 t•hm^-2,相当于NPK的77.8%,因此,施肥对水稻产量提高的贡献率为22.2%,而钾肥的增产贡献率不到1%。水稻吸收的钾绝大部分储存在秸秆中,籽粒仅占 29.8%。在平衡施肥条件下,每吸收1 kg钾素,可生产籽粒51.1 kg。由于作物对养分的不断吸收,造成土壤(CK)每年亏钾 167.7 kg•hm^-2,NP处理加速土壤钾素亏缺(220 kg•hm^-2),在年平均施钾(K2O)52.35 kg•hm^-2的条件下,NPK处理土壤每年仍亏缺176.3 kg•hm^-2,钾素表观利用率为30.9%,MNPK表观利用率可提高到36.2%。     

施氮肥对水稻-冬小麦轮作体系作物产量和氮肥效率的影响

研究氮肥施用对水稻-冬小麦一年两熟轮作体系作物的籽粒产量、 氮素吸收和利用的影响.结果表明,不施肥水稻和冬小麦的籽粒产量平均只有6510和675 kg·hm-2,施肥显著提高了作物的产量.氮肥的增产贡献率为46.9％.而且旱季高于水季.在不施肥条件下,水稻和冬小麦地上部吸氮量分别为98和18 kg·hm-2.施肥显著提...     

稻田不同供钾能力条件下秸秆还田替代钾肥效果

【目的】研究稻田不同土壤供钾能力条件下,秸秆还田配施钾肥对水稻产量、地上部钾素累积量以及钾肥利用率的影响,为秸秆还田水稻钾肥合理施用提供科学依据。【方法】2011-2012年在鄂中、江汉平原和鄂东地区的10个县（市）选择不同供钾水平田块布置水稻试验。根据湖北省第二次土壤普查制定的速效钾分级标准,本文将土壤速效钾含量＞150 mg•kg-1的试验点如钟祥和宜城归为高钾供应能力土壤（1级水平）,简称为高钾土壤,标记为High-K;土壤速效钾含量100-150 mg•kg-1的试验点如团风、仙桃、洪湖和枝江归为中钾供应能力土壤（2级水平）,简称为中钾土壤,标记为Middle-K;土壤速效钾含量＜100 mg•kg-1的试验点如麻城、广水、鄂州和蕲春归为低钾土壤,标记为Low-K。试验共设6个处理,分别为：（1）CK（-K）;（2）+K;（3）+S;（4）S+1/3K;（5）S+2/3K;（6）S+K,其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,以此来考查当前推荐钾肥用量（K2O 75 kg•hm-2）对水稻的增产效果以及轮作模式下麦秆或油菜秸秆还田钾素对钾肥的替代作用。【结果】结果显示CK处理（-K）,高钾、中钾和低钾土壤的稻谷产量分别为8 372、8 710和7 767 kg•hm-2,施钾和秸秆还田均可以不同程度地增加水稻产量和地上部钾素累积量。与CK相比,高钾、中钾和低钾土壤均以秸秆还田配施钾肥处理的增产效果最显著,增产量分别为633、1 098和814 kg•hm-2,增幅分别为7.7%、12.6%和12.5%;地上部钾素累积吸收增量分别为40.2、56.5和49.3 kg•hm-2,增幅分别为15.9%、21.3%和36.8%。在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田会造成高钾土壤的钾肥吸收利用率下降,但可明显提高中钾和低钾土壤的钾肥吸收利用率;同时秸秆还田也会显著降低高钾土壤的钾肥农学利用率,但对中钾和低钾土壤的钾肥农学利用率没有明显影响。同钾肥利用率相比,钾素利用率均有所降低,但中钾土壤和低钾土壤的钾素利用率要显著高于高钾土壤的钾素利用率。通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、地上部钾素累积增幅的相关性分析得出高钾土壤和中钾土壤的推荐钾肥用量偏高。根据线性加平台肥效模型拟合得出,在秸秆还田条件下,高钾土壤田块（速效钾含量＞150 mg•kg-1）适宜钾肥用量平均为38.2 kg•hm-2,比推荐用量减少49.1%;中钾土壤田块（速效钾含量100-150 mg•kg-1）适宜钾肥用量平均为60.0 kg•hm-2,比推荐用量减少20.0%;而低钾土壤田块（速效钾含量＜100 mg•kg-1）,增产效果显著,推荐钾肥用量不足。【结论】因此,短期秸秆还田条件下,高钾和中钾土壤田块,秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用;而低钾供应田块推荐用量略显不足,增施钾肥仍有较大的增产空间。     

渭北旱地冬小麦监控施氮技术的优化

【目的】氮素是限制旱地小麦增产的主要养分因子,不合理施氮不仅难以增加小麦产量,还会造成土壤剖面硝态氮累积、氮素损失增大和氮素利用效率降低。优化氮肥用量推荐方法、解决旱地小麦不合理施氮问题,对旱地小麦可持续生产有重要意义。【方法】基于平衡土壤氮素携出,以稳定作物产量、培肥土壤和调控硝态氮残留为目标,对现有的土壤硝态氮监控施氮方案（施氮量=作物目标产量需氮量+肥料氮素损失量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-环境氮素投入量-秸秆还田带入氮素量-种子带入氮素量-生长季土壤氮素矿化量-收获/播前1 m土壤硝态氮）进一步优化,得出公式：施氮量=作物目标产量需氮量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-收获/播前1 m土壤硝态氮。应用这一方法在西北典型旱地冬小麦种植区渭北旱塬两年6县30个地块布置田间试验。【结果】在该区域由于不合理施氮或没有规范的氮肥推荐方法,不同试验地播种前1 m土壤累积硝态氮积累量变化较大,介于34.2-708.4 kg•hm-2,平均为165.2 kg•hm-2,其中有17块在小麦播种前超过110 kg•hm-2。优化后的监控施氮技术确定的小麦氮肥用量介于30.0-247.3 kg•hm-2,平均为128.4 kg•hm-2,较农户习惯氮肥用量（171.6 kg•hm-2）减少25.2%。监控施肥和农户习惯施肥的小麦籽粒产量平均分别为5 658和5 489 kg•hm-2,籽粒氮含量为20.8和20.3 g•kg-1,两者均无显著性差异。监控施肥能够显著提高氮素利用率和氮肥偏生产力,较农户习惯施肥分别提高24.0%（由46.3%提高到57.3%）和130.1%（由34.9 kg•kg-1提高到80.3 kg•kg-1）。收获时,农户习惯施肥0-100 cm土层的硝态氮残留量介于17.4-203.4 kg•hm-2,地块间变幅大,平均为70.6 kg•hm-2;而监控施肥介于15.6-113.9 kg•hm-2,平均为51.4 kg•hm-2,稍低于预期的55 kg•hm-2的目标。在降水较多的夏闲期,优化的监控施氮技术可使0-100 cm土层的硝态氮淋失减少47.9%。【结论】优化后的旱地冬小麦监控施氮技术可以方便地确定和有效调控氮肥用量,稳定小麦籽粒产量,提高氮素利用效率和氮肥偏生产力,降低土壤硝态氮残留和淋溶。     

鄂东南区水稻-油菜轮作制中钾肥效应及钾素平衡研究

利用大田试验研究了鄂东南丘陵生态区水稻-油菜轮作制中钾肥的施用对水稻和油菜的产量及农田钾素平衡的影响。结果表明,施钾量为150 kg/hm2时,水稻和油菜产量均达到最高,与不施钾相比,水稻增产1 495 kg/hm2,增产率为27.4%;油菜增产159 kg/hm2,增产率为10.3%。增施钾肥增加作物养分吸收量,钾肥用量187.5 kg/hm2时,钾吸收量为349.1 kg/hm2,氮吸收量为205.1 kg/hm2。水稻-油菜轮作中增施钾肥缓解了土壤钾素亏缺程度,且施高量钾(187.5 kg/hm2)的处理农田钾素出现少量盈余;氮素均出现盈余。     

小麦秸秆还田条件下钾肥减量对水稻产量及养分利用的影响

利用长江中下游稻麦轮作定位试验，研究小麦秸秆还田条件下，钾肥减量施用对土壤钾素含量、水稻产量和钾素累积量以及钾肥利用率的影响，为小麦秸秆还田后水稻钾肥合理施用提供科学依据。试验共设5个处理，分别为：秸秆还田+配方施肥（K_100%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量10%（K_90%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量20%（K_80%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量30%（K_70%），秸秆还田+配方施肥不施钾肥（K₀）。采集3年水稻不同生育期植株和土壤样品，分析土壤钾素动态变化和水稻钾素吸收富集规律，并统计水稻产量和经济效益。3年试验结果表明，与K_100%相比，K_90%处理的土壤全钾和速效钾含量分别提高了3.13%和6.38%，水稻钾素总累积量和净累积量平均提高1.55%和5.13%，水稻平均增产2.19%；K_80%和K_70%处理的土壤全钾和速效钾含量分别平均减少12.58%~15.31%和4.26%~10.64%，水稻钾素总累积量平均减少了7.49%~13.62%，水稻净累积量平均增加了0.48%~1.78%，K_80%处理的水稻产量平均增加2.32%，而K_70%处理的水稻产量则平均降低了6.43%。与K_100%相比，钾肥减量（K_90%、K_80%、K_70%）能够显著增加水稻钾肥农学效率（15.51%~24.53%）、偏生产力（17.96%~25.40%）和钾素吸收利用率（17.53%~55.36%）（P<0.05）。当钾肥减量大于20%时，经济效益呈下降趋势。小麦秸秆还田条件下，与配方施肥相比（K_100%），钾肥减量10%对土壤速效钾含量影响不显著，但能够提高水稻钾素累积量；钾肥减量20%~30%会降低土壤速效钾含量以及水稻钾素累积量，提高水稻钾素净累积量；钾肥减量10%~20%对水稻产量影响不显著，但可以增加钾肥农学效率、偏生产力和钾肥吸收利用率及经济效益。     

秸秆还田条件下不同供钾能力土壤水稻、油菜、小麦钾肥减量研究

【目的】研究不同供钾能力土壤在秸秆还田条件下钾肥减量施用对水稻、油菜、小麦的产量、钾素吸收量及钾肥利用率的影响,计算秸秆还田条件下3种作物的钾肥适宜用量,为秸秆还田条件下钾肥资源的合理利用及农田钾素养分管理和调控提供理论依据。【方法】2013—2015年在湖北省38个县(市)的水稻、油菜及小麦3种作物上开展秸秆还田钾肥减量施用田间试验。试验设置6个处理,分别为(1)对照,不施钾(CK);(2)施用全量化学钾肥(+K);(3)秸秆还田处理(+S);(4)秸秆还田配施50%钾肥(S+1/2K);(5)秸秆还田配施75%钾肥(S+3/4K);(6)秸秆还田配施全量钾肥(S+K)。参考不施钾肥处理的作物相对产量(即CK处理产量/+K处理产量)将土壤供钾能力分为高、中、低3个水平。【结果】不同供钾水平土壤施钾和秸秆还田均能不同程度增加水稻、油菜和小麦的产量和地上部钾素吸收量。其中,高供钾能力的土壤水稻、油菜和小麦仅通过上季作物秸秆全量还田即可满足作物高产的钾素需求;中等供钾能力的土壤3种作物可在秸秆还田条件下减少50%钾肥用量;而低供钾能力的土壤,秸秆还田条件下水稻季可减少25%钾肥用量,油菜和小麦季可减少50%钾肥用量。从土壤钾素表观平衡来看,秸秆还田可缓解土壤钾素亏缺,其中油菜季平均盈余量为14.1—152.6kg K_2O·hm~(-2),小麦季平均盈余量为25.5—95.9 kg K_2O·hm~(-2),水稻季则仍表现为钾素亏缺。在考虑秸秆钾素投入量的情况下,通过一元二次方程和线性加平台方程拟合秸秆还田条件下钾肥用量与作物产量之间的关系,以+K处理产量为标准得到秸秆还田条件下的适宜钾肥用量。结果表明,在前茬作物秸秆全量还田的条件下,供钾能力为中、高等水平的土壤3种作物钾肥适宜施用量为20—33 kg K_2O·hm~(-2),油菜钾肥施用量低于水稻和小麦;而供钾能力低的土壤上,秸秆还田土壤钾肥适宜施用量为45—49 kg K_2O·hm~(-2),油菜钾肥推荐用量高于水稻和小麦。与目前钾肥经济施用量60 kg K_2O·hm~(-2)相比,3种作物在供钾能力为中、高等水平的土壤通过秸秆还田可节省钾肥45.0%—66.7%,供钾能力低的土壤也可节省钾肥18.3%—25.0%。【结论】秸秆还田条件下水稻、油菜及小麦可以在减少18.3%—66.7%钾肥用量的同时保证作物产量,钾肥施用量减少的比例应根据土壤供钾水平进行调整。     

冬小麦-玉米轮作体系中钾肥利用率与钾肥资源优化管理——长期定位试验

长期定位试验表明:施钾肥能提高作物对钾素的吸收利用率,但不能提高冬小麦和玉米的农学效率.长期不施钾土壤钾素耗竭严重,土壤速效钾下降明显,氮磷钾化肥长期配施,土壤钾素仍有60;的亏缺,但对作物高产没有明显影响;长期配施有机肥土壤钾素实际盈余4.75;～61;,根据钾素允许平衡盈亏率-104;指标,这种盈余是不合理的,势必造成资源浪费及潜在环境风险,从养分资源优化管理的角度看,钾肥施用量应以补充土壤钾库消耗为标准.     

长期施钾对草甸土钾素动态变化及产量的影响

采用定位方法研究连年施用钾肥对草甸土土壤钾素动态变化及产量的影响，红兴隆草甸土钾素含量较高，施钾对大豆和小麦有一定的增产效果，但增产幅度不大，施钾肥结合秸秆还田对增加作物产量，提高钾肥利用率有积极作用，施钾肥和秸秆还田明显缓解土壤耕层速效钾和缓效钾含量的下降，对维持土壤钾素平衡具有重要意义。     

江汉平原区水稻-油菜轮作制中氮钾肥效应及氮钾养分平衡研究

利用大田试验研究了江汉平原生态区水稻-油菜轮作制中钾肥的施用对水稻和油菜的产量及农田钾素平衡的影响。结果表明,施钾量为187.5 kg/hm2时,水稻和油菜产量均达到最高,与不施钾相比,水稻增产3 007 kg/hm2,增产率为45.4%;油菜增产757 kg/hm2,增产率为40.4%。增施氮、钾肥增加作物养分吸收量,钾肥用量187.5 kg/hm2时,钾吸收量为553.3 kg/hm2,氮吸收量为279.9 kg/hm2。水稻-油菜轮作中所有处理钾素养分平衡均出现亏缺,但增施钾肥缓解了土壤钾素亏缺程度;所有处理氮素均出现不同程度的盈余。     

平衡施肥对大棚茄子-水稻轮作土壤中作物生产和土壤养分的影响

通过田间试验研究平衡施肥对长期大棚茄子-水稻轮作制中2季作物生长和土壤养分的影响。结果表明:N是现阶段土壤的主要养分限制因子,P、K则不成为土壤养分限制因子,连续2季不施用P、K对作物产量、养分含量和吸收量无显著影响;轮作周期内最佳施肥量处理(OPT)的地上部N总累积量为314.2kg.hm-2,其中土壤N供应量分别占大棚茄子季和水稻季N累积量的63.0%和72.9%,N肥的当季利用率仅为10.85%和24.9%;2季地上部P2O5和K2O的总累积量分别为159.5和543.9kg.hm-2,土壤P和K的供应量均超过了90%,P肥和K肥的2季总表观利用率分别为11.5%和8.6%;减少总施N量和N肥后移至水稻季的施肥措施均可增加作物地上部养分累积量,大棚茄子季和水稻季的适宜施N量分别是450和150kg.hm-2,可比常规施肥量分别减少55%和33.3%;水旱轮作可有效地消耗土壤养分,但大棚茄子长期高量施肥累积的养分仍有向下层土壤迁移的趋势。     

花椰菜氮磷钾平衡施肥和阶段施氮效应函数的建立及在配方施肥中的应用

 【目的】建立越冬花椰菜氮磷钾平衡施肥效应和阶段施氮效应函数模型,用于计算推荐施肥量,为花椰菜不同生产目标的测土配方施肥提供理论依据。【方法】以越冬中熟花椰菜品种‘120天’为材料,通过“311-A”拟饱和最优回归设计和单形格子设计,分别开展氮磷钾平衡施肥效应和阶段施氮肥效应的田间试验研究,建立花椰菜氮磷钾平衡施肥的产量、外观成品率和与营养品质有关的硫苷含量效应函数模型,以及阶段施氮肥的产量效应函数模型。在不同地块土壤养分分析基础上,将施肥效应函数模型运用于花椰菜测土配方施肥。【结果】花椰菜产量、外观成品率与氮磷钾肥料施用量码值之间回归关系极显著并存在高度的相关关系。寻优得到最高产量的氮磷钾优化施肥组合为N 372.83、P2O5 89.65、K2O 201.41 kg•hm-2,其最高产量为19 089.25 kg•hm-2,进一步通过频率分析寻优,获得最高产量下基肥、前期追肥、后期追肥的较优施氮比例为0.4313﹕0.2427﹕0.3260。寻优得到最高出口成品率的氮磷钾优化施肥组合为N 434.20、P2O5 90.11、K2O 213.92 kg•hm-2,其最高成品率为84.95%。通过对4-甲基亚磺酰丁基硫苷含量效应函数模型模拟及主效分析,花球中4-甲基亚磺酰丁基硫苷含量主要受氮肥含量的影响,施氮量为394.62 kg•hm-2时,4-甲基亚磺酰丁基硫苷的含量达到极大值。结合施肥模型,在分析土样养分含量基础上,运用推荐施肥量计算函数,完成30份地块不同生产目标的氮、磷、钾施肥量推荐。结果表明,生产目标和土壤基础肥力不同,施肥模型推荐的最优施肥量均有差异。以追求最高产量下不同地块的施肥推荐为例,氮、磷、钾最大推荐施肥量比最小推荐量分别高7.92%、10.21%和68.39%。【结论】建立施肥效应函数模型,结合测土配方施肥的推荐施肥量计算函数,可以对花椰菜不同生产目标下的地块进行施肥推荐。     

Long-term effect of fertilizer application on rice yield,potassium uptake in plants,and potassium balance in double rice cropping system

A 27 years field experiment was conducted on a Fe-Accumli Stagnic Anthrosol to evaluate the effects of long-term application of fertilizer, pig manure (PM), and rice straw (RS) on rice yield, uptake, and usage efficiency of potassium, soil K pools, and the nonexchangeable K release under the double rice cropping system in South Central China. Common cropping pattern in the study was early rice-late rice-fallow (winter). The field treatments included CK (no fertilizer applied), NP, NK, NPK, and NK + PM, NP + RS, NPK + RS. The pig manure and rice straw was applied in both the early rice and late rice cropping season. The ranking order of 27 years average annual grain yield were the CK<NK<NP<NK + PM<NP + RS<NPK<NPK + RS treatments. The negative yield change trends were observed in the CK and NP and NK treatments of unbalanced nutrient application in the case of omitted-K and P-omitted. The positive yield change trends were observed in balanced applications of NPK and combined application of fertilizer (NPK) with pig manure (NK + PM) or rice straw (NP + RS and NPK + RS). The application of K fertilizer (NPK) increased grain yield by 56.7 kg·hm⁻²·a⁻¹ over that obtained with no K application (NP). The combined application of pig manure with fertilizer (NK + PM) increased by 82.2 kg·hm⁻² per year compared with fertilizer application alone (NK). The combined application of rice straw with fertilizer (NP + RS and NPK + RS) increased on the average of 34.4 kg·hm⁻² per year compared with fertilizer application alone (NP and NPK). In all fertilizer, pig manure and rice straw combinations, K uptake change trends in rice plants of the early rice was positive except for CK and NP treatments. The results showed that the total removal of K by the rice plants exceeded the amounts of total K applied to the soil in all treatments, which showed a negative K balance. This ranged from 106.3 kg·hm⁻²·a⁻¹ in CK treatment to 289.6 kg·hm⁻²·a⁻¹ in the NPK + RS treatment. Continuous annual application of 199.2 K kg·hm⁻² to rice resulted in an accumulation (58 kg·hm⁻²) of exchangeable K (1 mol NH₄OAc extractable K) in 0–45 cm soil depth over the study period, despite the higher average annual uptake of K by the system (225.7 kg·hm⁻²). However, nonexchangeable K increased substantially from 1090 kg·hm⁻² to 1113 kg·hm⁻² and 1140 kg·hm⁻² in the 0–45 cm soil layer in NPK + RS and NPK treatments after 27 years of the continuous double rice cropping system, respectively. Thus, long-term rational application of K fertilizer may increase sustainable K fertility of the continuous double rice cropped system.     

长期施用含氯化肥对稻-麦轮作体系土壤生物肥力的影响

【目的】氯是植物必需的微量营养元素,但是含氯化肥（氯化钾和氯化铵）中氯离子含量和盐指数都较高,关于长期施用含氯化肥对土壤肥力影响的研究较少,尤其对土壤生物肥力的影响未见报道。论文旨在明确长期施用含氯化肥土壤微生物群落结构和酶活性的变化,探明含氯化肥对土壤生物肥力的影响机理,为含氯化肥的科学施用和土壤肥力的保育提供依据。【方法】利用已开展22年的紫色土肥力与肥料效益长期定位试验,采集含氯处理（含氯化肥配合稻草还田,(NPK)Cl+S）与不含氯处理（NPK+S）、以及不施肥对照（CK）和单施化肥（NPK）的土壤,采用磷脂脂肪酸法（PLFA）研究土壤微生物群落结构,并分析含氯化肥对土壤微生物量、种类及土壤酶活性和作物产量的影响。【结果】长期施用含氯化肥显著降低了土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性,与等养分的不含氯处理（NPK+S）相比,含氯化肥(NPK)Cl+S稻季土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶的活性分别降低为不含氯处理（NPK+S）的35.7%、18.0%、69.8%,麦季土壤分别降低为不含氯处理的31.6%、24.5%、75.6%。主成分分析表明,脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶作为土壤生物活性的综合评价指标优于酸性和中性磷酸酶、硝酸盐还原酶。PLFA分析表明,含氯处理微生物量和种类最低,比等养分不含氯处理PLFA生物量降低24.7%,比对照降低43.2%;施用含氯化肥显著影响了土壤微生物的组成及数量,G+细菌显著降低,对真菌和放线菌影响较小;微生物种群量的减少与含氯处理土壤pH降低和酶活性下降有关。长期施用含氯化肥作物产量有降低的趋势,含氯处理比等养分的不含氯处理水稻季产量和周年产量22年平均下降6.8%、3.3%。【结论】长期施用双氯化肥（氯化钾和氯化铵）引起了土壤微生物群落结构改变及土壤生物活性降低,并表现出一定的减产趋势。建议不要长期施用双氯化肥,尤其要避免长期施用氯离子含量高的氯化铵。     

施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响

【目的】在黄淮冬麦区,研究施氮量对旱地小麦氮素利用规律的影响,为该区旱地小麦合理的氮肥运筹提供理论依据。【方法】于2009-2010和2010-2011两个小麦生长季,在大田条件下设置6个施氮量处理（0、90、120、150、180和210 kg•hm-2）,研究施氮量对旱地小麦氮素吸收转运和土壤硝态氮含量的影响。【结果】在150 kg•hm-2及以下的处理增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量显著增加;在150 kg•hm-2基础上增加施氮量,小麦各生育时期植株氮素积累量、开花前吸收氮素向籽粒的转运量和开花后氮素吸收量与150 kg•hm-2处理无显著差异,成熟期籽粒氮素积累量及分配比例降低,营养器官氮素积累量及分配比例升高。施氮量为180 kg•hm-2和210 kg•hm-2,成熟期0-140 cm土层土壤硝态氮含量显著高于150 kg•hm-2处理,深层土壤硝态氮含量增加。施氮150 kg•hm-2处理小麦籽粒产量最高,氮素利用效率和氮肥生产效率较高。【结论】本试验条件下,施氮量为150 kg•hm-2,是兼顾产量和氮肥利用效率的适宜施氮量。     

水稻-油菜轮作条件下磷肥效应研究

【目的】采用田间裂区试验研究不同磷肥用量对水稻-油菜轮作体系中作物产量、磷素吸收量以及磷肥当季利用率和残留利用率的影响,评估水稻季不同磷肥用量对油菜的后效大小,探讨周年轮作内磷肥的分配,为水稻-油菜周年轮作体系下油菜季磷肥管理提供科学依据。【方法】采用水稻-油菜周年轮作田间试验,前季水稻包含4个不同的磷肥水平,分别为P0（0 kg P2O5•hm-2）、P30（30 kg P2O5•hm-2）、P60（60 kg P2O5•hm-2）和P90（90 kg P2O5•hm-2）,后季油菜在水稻季试验基础上采用裂区试验,每个小区裂区为施磷（60 kg P2O5•hm-2）和不施磷（0 kg P2O5•hm-2）2个副区,研究不同施磷条件下水稻-油菜轮作体系中作物产量、磷素吸收量、磷肥当季利用率和残留利用率,以及水稻季不同磷肥用量对后季油菜产量和磷素吸收量的影响,并引入“后效磷量”的概念评估水稻季磷肥后效。【结果】水稻季施磷60 kg P2O5•hm-2时水稻产量最高,磷肥当季利用率最大,分别为9 694 kg•hm-2和19.2%,施磷不足或者过量均会降低油菜的产量和磷肥当季利用率。与油菜季不施磷处理相比,油菜当季施磷60 kg P2O5•hm-2显著增加油菜干物质量765-1 195 kg•hm-2,其中油菜籽增产427-503 kg•hm-2;油菜产量和磷素吸收量也受到水稻季磷肥用量的影响,水稻季施用磷肥后季油菜干物质量显著增加212-816 kg•hm-2,其中油菜籽粒增产136-409 kg•hm-2,磷素吸收量增加0.4-4.9 kg•hm-2。水稻季残留在土壤中磷肥可以供后季油菜吸收利用,增加油菜当季磷肥的农学效率和磷肥贡献率,具有明显的后效。水稻季磷肥当季利用率16.3%-19.2%,残留利用率为5.4%-7.3%,累积利用率为21.8%-25.6%,磷肥的后效与磷肥用量显著正相关,水稻季磷肥后效相当于油菜当季施磷2-9 kg P2O5•hm-2的增产效果。水稻季磷肥后效也受到油菜季磷肥用量的影响,油菜季施磷处理水稻磷肥对油菜磷素吸收增加作用低于油菜季不施磷处理。【结论】在水稻-油菜轮作体系中,合理的施用磷肥能明显提高两季作物的产量、养分吸收量和肥料利用率,水稻季施用的磷肥残留在土壤中可以被后季作物吸收利用,显著地增加油菜的产量和磷素吸收量,对后季油菜具有明显的后效,其后效的大小与施磷量显著正相关。因此在水旱轮作体系中,在兼顾“重旱轻水”的磷肥管理策略下,油菜季应该充分考虑前茬作物水稻季磷肥后效的基础上进行优化磷肥管理。     

长期施肥下淮北砂姜黑土区小麦产量稳定性研究

【目的】分析长期施肥条件下小麦产量的变化规律,试图探明淮北小麦产量稳定性对不同施肥模式的响应机制,为淮北砂姜黑土合理施肥管理、改善农田生态系统质量提供依据。【方法】以安徽杨柳长期定位试验为研究平台,通过研究小麦的平均产量、产量年际波动及土壤养分状况对5种施肥模式（不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥与化肥配施（等氮）、有机肥与化肥配施（高氮））的响应,比较不同施肥条件下淮北砂姜黑土区小麦产量稳定性的优劣,并以此评判施肥的合理性。【结果】淮北砂姜黑土区长期不施肥的小麦产量总体呈下降趋势,年下降量为5.81 kg•hm-2;而长期施肥的小麦产量随时间呈锯齿状波动并总体上升的趋势,其中有机肥与化肥配施（高氮）处理（HMNPK）的产量趋势线最高,但其增产优势逐年减弱,有机肥与化肥配施（等氮）处理（MNPK）以9.75 kg•hm-2的年增长量缩短与其的差距;单施化肥处理（NPK）的小麦产量趋势线在试验前期高于单施有机肥（M）,但在22年后有被M处理赶超的趋势。从32年小麦平均产量来看,与不施肥相比,有机肥与化肥配施（高氮与等氮）的增产幅度最大,平均产量分别达5 544.3和5 200.6 kg•hm-2;NPK次之,比当年不施肥处理产量提高了614.6%,M增产幅度最低,但与NPK差异并不明显。砂姜黑土地力贡献率在试验前10年持续降低,降至10%左右趋于稳定,而肥料对小麦产量的贡献率则是在前10年持续增加至80%-90%便维持动态平衡。长期不施肥易导致小麦产量变异系数（CV）偏高、可持续性产量指数（SYI）偏低,产量稳定性最低;施肥处理中HMNPK和MNPK处理的CV最低、SYI最高,产量稳定性最高,而M处理的产量稳定性和可持续性不及NPK。与长期不施肥相比,施肥可明显提高淮北砂姜黑土全氮、有机质、有效磷和速效钾的含量,其中有机肥的施入显著提高了土壤全氮和有机质含量,而有效磷含量与化肥的投入相关,处理M土壤速效钾含量较高,但与其他施肥处理差异不显著;通过相关性分析可知全氮、有机质、有效磷含量与小麦产量呈极显著正相关关系（P＜0.01）。【结论】施肥可有效提高淮北小麦产量,且产量随时间呈锯齿状波动;有机肥与化肥配施（高氮和等氮）的增产效果最佳,但高氮与等氮水平间的产量差随种植年限的增长而逐渐缩短;在试验开始前一阶段单施化肥的增产效果优于单施有机肥处理,但在22年后有被赶超的趋势。与长期不施肥相比,有机肥与化肥配施的施肥模式更有利于促进小麦产量稳定性和生产可持续性的提高,其次为单施化肥,单施有机肥最低。施肥可有效提高砂姜黑土养分含量,其中有机肥对有机质、全氮及速效钾含量的提高作用较强,而化肥则对有效磷含量提高作用较强,且小麦产量与全氮、有机质和有效磷均呈极显著正相关关系。因此,安徽淮北砂姜黑土区有机肥与化肥配施为最佳施肥模式,土壤养分供应较均衡,小麦产量幅度最大且稳定性最佳,农田生态系统质量最优。     

水稻-油菜轮作条件下氮肥效应及其后效

【目的】从周年轮作的角度分析了氮肥施用对水稻-油菜轮作体系中作物产量、氮素吸收量、肥料利用率的影响以及水稻季施用氮肥在油菜季的后效特点,比较和明确不同施肥处理下水稻-油菜轮作体系经济效益的差异。【方法】2010-2011年在湖北省洪湖市布置前茬水稻不同氮肥用量以及后茬油菜裂区施氮和不施氮两个副区的田间试验,研究了不同施氮条件下水稻和油菜的产量、氮素吸收量和氮肥利用率。根据试验结果分析稻油轮作系统氮肥后效及经济效应。【结果】由于氮肥用量和分配的不同,作物产量、氮肥利用率和经济效应表现出明显地差异,水稻季施氮165 kgN•hm-2产量最高,氮肥利用率最大;水稻季施用的氮肥具有明显的后效,显著增加油菜产量107-644 kg•hm-2,氮素吸收量增加3.9-35.2 kg•hm-2,相当于油菜季施氮5-33 kgN•hm-2的增产效果。氮肥的后效与施氮量成正比,虽然水稻季高氮处理增加氮肥后效,但是降低了水稻产量、当季氮肥利用率以及经济效益。本试验条件下,水稻季和油菜季施氮量均为165 kgN•hm-2时,经济效益最高。【结论】合理的氮肥施用能明显提高水稻和油菜的产量,在整个周年水旱轮作中水稻季氮肥具有一定的后效,油菜生长季应该在充分考虑前茬水稻氮肥后效的基础上进行优化推荐施用。     

水稻油菜轮作下稻草还田和钾肥对土壤团聚体及钾素分布的影响

目的 通过田间定位试验探究水稻-油菜轮作和水稻-冬闲模式下不同施肥措施对稻田土壤团聚体特性及团聚体钾素分布的影响,为我国南方水旱轮作区钾素资源可持续利用提供依据。方法 利用始于2016年不同轮作模式钾肥定位试验,选取CK（F）（不施肥和冬闲）、NPK（F）（氮磷钾肥和冬闲）、NPK（R）（氮磷钾肥和冬种油菜）、NPK（SR+R）（氮磷钾肥配稻草还田和冬种油菜）、NP50%K（SR+R）（氮磷减钾50%配稻草还田和冬种油菜）5个处理,在试验第3年（2019年）于油菜收获后取0—20 cm土层土样,分析土壤团聚体组分以及团聚体组分中交换性钾和非交换性钾含量变化,并进一步探讨土壤团聚体稳定性及团聚体组分中钾素的分布规律。结果 （1）所有处理均以<0.053 mm团聚体组分最高。与NPK（F）相比,NPK（R）处理提高了1—2、0.5—1、0.25—0.5 mm团聚体的比例,增幅为26.2%—82.6%,土壤团聚体的稳定性增加,>0.25 mm团聚体组分比例、平均重量直径（MWD）和平均几何直径（GMD）显著提高了30.6%、31.2%和82.0%。水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了>2 mm团聚体比例,增幅为69.7%。（2）所有处理土壤各团聚体组分中交换性钾含量随团聚体粒级的减小逐渐降低,水稻-油菜轮作模式下,稻草还田配施化肥（NPK（SR+R））比施化肥处理（NPK（R））显著提高了所有粒级团聚体组分的交换性钾含量,增幅为22.2%—46.0%。相比较NPK（SR+R）,减钾处理（NP50%K（SR+R））显著降低了>0.5 mm团聚体中交换性钾的含量,降幅为19.4%—20.6%。与水稻-冬闲下的化肥处理（NPK（F））相比,水稻-油菜轮作下3个施肥处理均降低了团聚体中的非交换性钾含量。（3）所有处理以<0.053 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率最高。水稻-油菜轮作（NPK（R））比水稻-冬闲（NPK（F））显著提高了1—2和0.5—1 mm团聚体中钾对全土钾的贡献率,增幅分别为82.6%、52.1%（交换性钾）和105.5%、36.9%（非交换性钾）。结论 水稻-油菜轮作可提高MWD、GMD、大团聚体比例和大团聚体中钾对全土钾的贡献率,改善土壤结构。在该轮作模式下稻草还田配施化肥可提高所有粒级团聚体中交换性钾含量,改善稻田土壤钾素供应,但水稻-油菜轮作因需钾量高而降低了团聚体中的非交换性钾含量,应适当增加钾肥投入。     

不同植物轮作提取深层土壤累积硝态氮的效果

【目的】利用不同植物轮作,通过生物修复耗竭深层土壤剖面的累积硝态氮,从而控制集约化粮田过量施氮造成的硝酸盐淋洗。【方法】通过田间试验,比较小麦-玉米轮作、休闲-玉米、小麦-休闲、紫花苜蓿连作、紫花苜蓿+苇状羊茅间作、黑麦-苋菜轮作、黑麦-高丹草轮作、黑麦-甜高粱轮作对土壤剖面硝态氮累积和淋洗的降低效果。【结果】紫花苜蓿、高丹草、黑麦1-2 m土体根系占0-2 m土体总根系的比例最高;黑麦-苋菜、黑麦-高丹草和黑麦-甜高粱处理具有较高的年吸氮量（330-390 kgN•hm-2）;与小麦-玉米传统轮作相比,夏季休闲增加了土壤硝态氮淋洗。经过1年的田间试验,5个修复植物处理0-1 m、1-2 m的硝态氮累积量分别降低124.3和81.2 kgN•hm-2,其中苋菜、甜高粱、高丹草对深层土壤中硝态氮的消减作用较大;甜高粱、高丹草、苋菜种植下1 m处土壤溶液中硝态氮浓度一直处于最低水平,平均仅8.6 mg•L-1。【结论】在本试验条件下,黑麦-高丹草轮作是一年内提取深层土壤累积硝态氮效果最好的种植模式。