长期定位施肥对潮土磷素下移及有效磷生态阈值的研究

研究长期施肥条件下磷素下移情况及其与0～20 cm土层有效磷含量的关系,明确有效磷生态阈值对作物产量和农业生态安全有重要的意义。试验基于"国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站" 30年定位试验,选取5个处理,即不施磷肥(NK)、施用氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾化肥和有机肥配施(MNPK)、MNPK处理施肥量的1.5倍(1.5NPKM)、氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施(SNPK),采集0～20、 20～40、40～60、60～80、80～100 cm土壤样品,分析有效磷含量,研究土壤有效磷垂直变化,并分析0～20 cm土层有效磷含量与磷素下移关系。结果表明,长期施用磷肥可提高有效磷含量,施磷量越高,有效磷含量增加越快;0～20 cm土层有效磷含量15.7～24.7 mg/kg,磷素下移慢,可下移到40～60 cm土层;而有效磷含量大于55.6 mg/kg时,磷素下移速度显著增加,下移到60～80 cm土层,并且下移量更大。综上,磷素下移的深度受耕层有效磷含量的影响,潮土区土壤有效磷生态阈值为25 mg/kg,既满足作物高产对养分的需要,又不对生态环境造成危害。0～20 cm土层有效磷含量为15～25 mg/kg时,控制磷的投入量;当0～20 cm土层有效磷含量超出25 mg/kg,减少磷的投入。     

保护性耕作对小麦-土壤系统综合效应研究

采用长期定位试验与短期田间试验相结合的方法,通过室内化验分析和数理统计,研究了河南省不同土壤类型区保护性耕作对土壤理化性质、土壤微生物生物量碳氮及小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和产量构成因素的影响。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作显著提高土壤有机质、碱解氮、有效磷及交换性钾含量,分别提高24.8%、14.3%、7.8%和24.8%;而对小麦增产效果并不显著。4种不同保护性耕作方式下,免耕、浅耕相比旋耕、深耕,提高小麦穗数15.0%～32.2%,提高穗粒数2.6%～12.6%,但4种处理间小麦千粒重及籽粒产量效果无显著差异;免耕、浅耕较旋耕、深耕可以一定程度上提高苗期和灌浆期土壤含水率、以及土壤碱解氮和有效磷,并显著提高小麦不同生育时期的土壤微生物生物量碳氮。免耕与浅耕是较为适宜河南省小麦生产及土壤可持续利用的保护性耕作方式。     

不同菌渣肥施用量对小麦产量及其构成因素的影响

为筛选适宜的菌渣肥配方,减轻农业副产物对环境的危害,提高农业生产的可持续性,以不施菌渣肥为对照(CK-JZ0),探讨了菌渣、牛粪不同体积配比的菌渣肥(JZA(纯菌渣)、JZB(菌渣/牛粪=0.5)、JZC(菌渣/牛粪=1)、JZD(菌渣/牛粪=2)在3 000(JZ1)、6 000(JZ2)、9 000(JZ3)kg/hm23个施用量水平上对小麦产量及其构成因素的影响。结果表明,采用菌渣和牛粪配合施用时,在施用量较低(3 000 kg/hm2)或两者配比不适宜(JZD)时对产量有抑制作用,在适宜的施用量(6 000 kg/hm2、9 000 kg/hm2)和适宜的配比(JZA、JZB、JZC)下才表现出较为明显的增产效果。与CK-JZ0相比,当菌渣和牛粪配合施用量为6 000 kg/hm2时,JZB处理对小麦株高、总干物质量、穗粒数以及JZA处理对小麦的穗粒数有连续稳定的促进作用,JZA处理平均较CK-JZ0增产4.7%;当菌渣和牛粪配合施用量为9 000 kg/hm2时,JZA、JZB、JZC处理对株高、穗长、穗粒数以及JZD处理对穗粒数有持续稳定的促进作用,其中JZB、JZC处理表现出稳定的增产效果,平均分别较CKJZ0增产6.7%、15.9%。     

粉垄耕作对潮土冬小麦生长及产量的影响初探

为探讨耕作方式对小麦产量的影响,研究了新型耕作方式——粉垄耕作对旱地潮土冬小麦生长和产量的影响,以期从农作制度的改进上破解粮食增产问题,保障国家粮食安全。设旋耕(12~16cm,CK)和粉垄耕作(FL1:20~30 cm,FL2:30~40 cm)3个处理。结果表明,粉垄耕作能够增加小麦的穗粒数和产量。FL1、FL2处理的群体数分别为730.6万茎/hm2、761.4万茎/hm2,分别比CK(683.9万茎/hm2)显著增加46.7万茎/hm2、77.5万茎/hm2。FL1、FL2处理的小麦穗粒数均为31.2粒,比CK(26.8粒)极显著增加4.4粒。FL1、FL2处理能增强旗叶的光合性能,小麦旗叶的SPAD值分别为51.3、46.7,均极显著高于CK(20.2)。FL1(8 137.6 kg/hm2)、FL2(8 481.2 kg/hm2)处理的小麦产量均显著高于CK(6 518.5 kg/hm2),分别比CK增产24.8%、30.1%。     

潮土小麦碳氮含量对长期不同施肥模式的响应

【目的】以潮土21年长期定位试验为基础,分析不同施肥模式下冬小麦不同生育期的地上部生物量、碳氮含量、碳氮比及碳氮积累量,探讨冬小麦碳氮含量对不同施肥模式的响应规律。【方法】试验包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)、施氮钾肥(NK)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)、施氮磷钾肥及玉米秸秆还田(NPKS)7个处理。在2011 2012年冬小麦生长季,分别采集越冬、拔节、灌浆、成熟四个生育时期地上部植株样品,利用Euro Vector EA3000型元素分析仪对小麦植株样品的全碳、全氮含量进行测定。【结果】NPK、NPKM和NPKS处理均能显著提高各生育期小麦地上部干重,其中NPKM处理小麦地上部干重在越冬、拔节、灌浆、成熟期分别比CK提高了111%、194%、238%、206%,除越冬期外,等量氮肥条件下,NPK、NPKM和NPKS 3个处理间小麦同一生育期地上部干重无显著差异,说明与氮磷钾配施相比,有机无机配施与秸秆还田这两种措施并不能显著提高小麦地上部生物量;小麦地上部碳含量受不同施肥影响很小,不同生育期小麦地上部碳含量平均值为410 g/kg;小麦成熟期地上部氮含量以N和NK处理最高,分别达到19.4和18.1 g/kg,其中N处理小麦地上部氮含量分别比NPKM和NPKS处理高52%和66%。随着生育期的推移,各处理小麦氮含量逐渐降低,总体表现为越冬期拔节期灌浆期≥成熟期;在整个生育期中各施肥处理碳含量基本保持不变而氮含量呈逐渐下降趋势,这就使得各施肥处理地上部分C/N比随生育期的推移呈逐渐增加趋势;不同施肥下小麦碳积累量差异性和地上部干物质重差异性规律一致,而不同施肥下地上部氮积累量差异性不同于干物质重的差异性,以NP处理最高,达545 kg/hm2,分别比NPKM和NPKS处理高61%和68%。【结论】施肥方式不能显著改变小麦碳含量但能影响氮含量,因此小麦生物量大小决定了其碳的积累量,相应地,C/N比大小则由氮含量决定。氮磷钾配施、有机无机配施及秸秆还田处理下,小麦具有较高的生物量从而具有较高的碳氮积累量,这有利于增加农田系统碳、氮积累,提升土壤碳、氮肥力。     

品种演替和土壤肥力对小麦产量和磷生理效率的影响

以25年来长期定位施肥试验构建不同土壤肥力梯度为平台,研究品种演替过程中籽粒产量和磷效率对土壤肥力的响应。结果表明,各施肥处理,随品种演替小麦籽粒产量呈显著增加趋势,其中郑麦0856的产量最高(8 157. 3kg·hm-2),郑麦7698次之,豫麦13的产量最低(5 915. 39 kg·hm-2);不施肥处理(CK)则下降。无论施肥或不施肥处理,100 kg小麦籽粒对磷素的需求量均随品种的演替呈上升趋势。此外,随品种演替,磷的生理效率呈先增加后降低的趋势,郑麦941 (172. 48 kg·kg-1)的磷生理效率最高,郑麦9023 (145. 79 kg·kg-1)、郑麦7698 (130. 51kg·kg-1)和郑麦0856 (147. 65 kg·kg-1)次之,三者之间差异不明显,豫麦13 (66. 71 kg·kg-1)的磷生理效率最低;同一品种,单施化肥处理(NPK)小麦磷生理效率显著高于其他施肥处理(MNPK、1. 5MNPK和SNPK)(豫麦13除外)。同时,品种演变明显提高了磷农学效率;但在施肥条件下,继续增施肥料和养分投入使豫麦13、郑麦941、郑麦7698和郑麦9023的磷农学效率降低;而郑麦0856的农学效率随着土壤肥力的增加而增加,与籽粒产量协同提升。因此,黄淮海地区小麦品种演替在土壤肥力养分充足时籽粒产量显著提高,磷效率也呈增加的趋势。     

潮土小麦和玉米Olsen-P农学阈值及其差异分析

【目的】磷农学阈值是指导不同作物磷肥用量并获取最佳经济产量的重要依据,然而,不同地区不同的耕作制度、土壤类型、作物种类、pH、温湿度条件下,作物的磷农学阈值不同。明确小麦–玉米轮作体系下,典型潮土区小麦和玉米的磷农学阈值,并分析其差异。【方法】本研究基于“国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站”25年的定位试验,选取氮、钾肥施用充足和磷肥用量不同的NK (不施磷肥)、NPK (施用氮磷钾化肥)、NPKM (氮磷钾化肥和有机肥配施)、1.5NPKM (高量氮磷钾化肥配施有机肥)、NPKS (氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施) 5个处理的试验数据,使用米切里西指数模型 (Mitscherlich exponential model) 拟合小麦和玉米的Olsen-P农学阈值,并通过对比不同土壤磷水平下两种作物的磷吸收利用特性,分析其阈值不同的原因。【结果】获得最大相对产量的95%时,潮土区小麦Olsen-P农学阈值为13.1 mg/kg,玉米Olsen-P农学阈值为7.5 mg/kg。玉米Olsen-P农学阈值低于小麦主要原因:1) 土壤磷水平较低时,小麦对磷缺乏更为敏感,而玉米可保持相对较强的吸磷能力,25年不施磷处理玉米吸磷量是小麦的1.4倍;2) 土壤Olsen-P含量达到玉米阈值,而未能达到小麦阈值时,可保障玉米籽粒、茎秆及小麦籽粒正常生长对磷的需求,但小麦茎秆磷浓度仅能达到相对最大磷浓度的68.9%,严重影响了小麦的正常生长和获取较高产量的能力;土壤Olsen-P含量提高到小麦阈值后,小麦茎秆磷浓度提高到相对最大磷浓度的80.5%以上,进而可保障小麦获得较高的产量;3) 土壤磷素养分充足时,小麦对磷的吸收量大于玉米,且主要是由于小麦茎秆磷浓度和吸磷量随土壤Olsen-P含量的增加而大幅度增加。【结论】小麦和玉米作为典型潮土区两种重要的粮食作物,Olsen-P农学阈值分别为13.1和7.5 mg/kg。由于两种作物的生理特性不同,小麦对磷素的吸收利用率较低,茎秆需要较高的土壤磷浓度维持正常生长,产量形成对磷养分需求更大。因此,小麦–玉米轮作体系下,小麦的磷农学阈值更高,小麦季所需土壤磷供应量大于玉米季。为增强磷肥利用效率,减少磷肥投入量和土壤中磷素的过量累积,玉米季磷肥使用量应适当小于小麦季。当土壤Olsen-P水平高于作物磷农学阈值后,减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响。     

长期定位施肥对潮土磷素形态和有效性的影响

研究长期定位施肥对潮土各形态磷含量变化及磷有效性的影响,为潮土合理施用磷肥提供理论依据。长期定位施肥试验开始于1990年,设CK（不施肥）、N2（单施尿素）、N2P（不施钾肥）、N2K（不施磷肥）、N1PK（低量氮肥和磷钾肥）、N2PK（平衡施肥）、N3PK（中高量施肥）、N4PK（高量氮肥和磷钾肥）、N2PKM（化肥和有机肥）、N2PKS（化肥和玉米秸秆还田）10个处理;采用Tiessen-Moir磷素分级法测定各施肥处理土壤不同形态磷含量,用常规方法测定有效磷、全磷含量,分析不同形态磷含量间的相关性。结果表明:经过28年定位施肥处理,N2PKM处理土壤各形态磷含量为盐酸态磷（HCl-P）> 残留态磷（Residual-P）> 氢氧化钠无机磷（NaOH-Pi）> 氢氧化钠有机磷（NaOH-Po）> 碳酸氢钠无机磷（NaHCO₃-Pi）> 水溶性磷（Resin-Pi）> 碳酸氢钠有机磷（NaHCO₃-Po）。在各施肥处理间,N2P、N1PK、N2PK、N3PK、N4PK、N2PKM、N2PKS处理土壤Resin-Pi、NaHCO₃-Pi和NaOH-Pi含量显著高于CK、N2、N2K处理,而处理间NaHCO₃-Po、NaOH-Po、HCl-P和Residual-P含量差异不显著。除NaOH-Po外,其它形态磷含量与供试土壤有效磷、全磷含量呈极显著相关,其中Resin-Pi对有效磷贡献最大,说明Resin-Pi是最有效的磷源。供试土壤条件下,合理配施化肥有机肥,可以激发磷素后效,使积累磷素向有效态转化,施用有机肥料能显著提高土壤中各磷组分含量,其中有机无机配施处理（N2PKM）提高程度高于单施化肥（N2PK),施用秸秆处理的各磷组分含量同样显著高于不施肥和化肥处理,且施用有机肥和秸秆处理(N2PKS）的中活性和中等活性磷均与土壤速效磷、全磷呈显著正相关,可在潮土上施用有机肥或秸秆处理,从而保持高比例的土壤有效磷库。     

不同种类重金属胁迫对两种小麦产量及构成因素的影响

以当前农业研究的热点领域——重金属污染为切入点,研究了大田Cd、Pb、As、Hg、Cr5种重金属胁迫对小麦(郑麦9023、小偃22)籽粒产量及构成因素的影响。结果表明重金属胁迫下,Cd、Pb、As、Hg、Cr重金属对产量三要素中单位面积群体穗数的影响最大,其次为穗粒数,对千粒重的影响最小;单位面积群体穗数对重金属Cr、Pb最为敏感,在旱田偏碱性的土壤上,Cr、Pb胁迫对小麦单位面积的群体穗数影响的临界含量分别约为187.5mg.kg-1和175mg.kg-1。对两个小麦品种的籽粒产量影响不同,郑麦9023籽粒产量依次为Cr2相似文献   

中国稻草还田技术研究进展

随着中国农业的发展,大量稻草被焚烧或者弃置,这不仅浪费了养分资源还造成环境污染。本文综述了稻草还田的方式方法,稻草还田对土壤性状及水稻产量的影响以及稻草还田对水稻氮素吸收和氮肥利用率的影响,以期待稻草还田技术可以进一步推广应用。