渭北典型大骨节病区居民膳食硒营养调查评价

为了解陕西省渭北黄土高原大骨节病区停止硒盐防治措施6年后居民硒营养水平,明确病区居民膳食硒摄入量是否达到人体需要量,比较现阶段大骨节病区与非病区人群膳食硒摄入量差异,为陕西省渭北大骨节病区居民保障其硒营养摄入状况和预防控制大骨节病提供参考依据,本研究采用分层整群随机抽样法,在渭北选择2个大骨节病典型县区(永寿县、麟游县),以位于陕西关中地区的非病区杨凌区作为对照,共9个自然村,270户常住居民作为调查对象。采用食物频率调查问卷收集成年居民的基本信息及过去1年食物摄入情况,食物硒含量采用文献检索数据,计算问卷区域居民每日硒摄入量。结果表明:非病区杨凌居民每日硒摄入量明显高于病区永寿县、麟游县,其值分别为61.8、25.0、35.0μg。日摄入硒较低的病区居民人均收入较杨凌低,膳食结构仍然以粮谷类食物为主,每日小麦(面粉)的摄入量较大,分别占所有食物的46%和37%,杨凌区为24%;但因3个县区土壤均低硒,小麦籽粒中硒含量极低,其对杨凌、永寿、麟游居民硒摄入量贡献值仅为7%、13%和12%。渭北大骨节病区居民膳食结构仍以粮谷类食物为主,非病区杨凌区居民膳食多样性优于病区,主食小麦的摄入量显著低于病区居民,动物性食物中鱼虾类、蛋类、乳类的摄入量是病区居民的1.62～5.4倍。杨凌区、永寿县、麟游县居民膳食硒摄入量虽高于人体最低膳食硒需要量,但病区居民膳食硒摄入量远未达到人体膳食硒适宜需要量,此差异与病区土壤和农产品低硒、膳食结构、居民经济收入关系密切。亟需强硒营养宣传、利用经济有效的农艺措施提高小麦硒含量、增加经济收入、完善膳食结构以提高该区域居民硒摄入量。     

北方麦区小麦产量与籽粒氮磷钾含量对监控施钾和土壤速效钾的响应

【目的】分析我国北方麦区监控施钾下小麦产量与养分吸收分配变化与土壤速效钾的关系,为节约钾资源,实现小麦丰产优质可持续发展提供理论依据。【方法】于2018—2020年在我国北方麦区43个地点进行田间试验,研究不同土壤速效钾水平下监控施钾对小麦产量、产量构成、籽粒氮磷钾含量及养分吸收分配的影响。【结果】北方麦区农户小麦施钾不足和过量问题同时存在。小麦产量随土壤速效钾含量升高显著增加,在土壤速效钾含量150—180 mg·kg^-1时,小麦产量达到最高,为6 340 kg·hm^-2。土壤速效钾过高并不能持续提高小麦产量,当土壤速效钾含量>180 mg·kg^-1时,小麦产量显著降低,平均为5 409 kg·hm^-2。与农户施肥相比,在土壤速效钾含量<90、90—120、120—150和>180 mg·kg^-1时采用监控施肥技术增加了钾肥用量,在速效钾含量150—180 mg·kg^-1时减少了钾肥用量,各土壤速效钾水平下采用监控施肥技术施用钾肥均提高了小麦产量,且在速效钾含量<90和>180 mg·kg^-1时显著增产。土壤有效磷含量>30 mg·kg^-1时,土壤速效钾含量120—150或>180 mg·kg^-1时,不施钾肥小麦产量有降低的趋势。土壤速效钾含量升高显著提高了小麦籽粒氮含量,农户施肥和监控施肥处理的籽粒氮磷钾含量无显著变化,速效钾含量>180 mg·kg^-1时不施钾肥的小麦籽粒磷钾含量显著降低。速效钾含量>150 mg·kg^-1时,监控施肥的钾肥偏生产力与钾肥吸收效率较农户施肥显著提高。【结论】在北方麦区,土壤速效钾含量150—180 mg·kg^-1时,合理施肥可使小麦产量达较高水平,但当土壤有效磷较高,超过30 mg·kg^-1时,不施钾肥小麦有减产风险。应根据土壤速效磷钾和小麦产量水平监控施肥,合理确定钾肥用量,实现北方麦区小麦丰产高效生产。     

基于养分专家系统的西北旱地冬小麦推荐施肥效应研究

  【目的】   本研究调查了养分专家系统 (Nutrient Expert, NE) 推荐施肥在西北旱地冬小麦生产上的应用效果,以明确该方法在西北旱地小麦推荐施肥中的可行性。   【方法】   在陕西渭北旱塬两年共布置15个田间试验,所有试验均设置两个处理:养分专家系统推荐施肥 (NE) 和农户习惯施肥 (FP)。在小麦成熟期采集小麦样品和0—100 cm土层土壤样品,测定植株氮磷钾养分含量和土壤硝态氮含量,调查分析小麦产量及其构成要素、经济效益和肥料偏生产力。   【结果】   NE推荐的N施用量平均为158 kg/hm2,较FP处理 (N 192 kg/hm2) 减少了18%;P₂O₅施用量平均为62 kg/hm2,较FP处理 (134 kg/hm2) 减少了54%;而K₂O用量为40 kg/hm2,较FP处理 (28 kg/hm2) 增加了43%。NE处理的冬小麦平均籽粒产量为5171 kg/hm2,与FP处理 (5111 kg/hm2) 籽粒产量接近,经济效益提高了7.8%,氮肥偏生产力提高25.1%,磷肥偏生产力提高了139.8%。与FP相比,NE处理的土壤0—100 cm土层硝态氮残留量无显著差异。   【结论】   相比农户习惯施肥,基于养分专家系统推荐的施肥方案减少了18%的氮肥和54%的磷肥用量,增加了43%的钾肥用量,冬小麦产量保持稳定,氮肥和磷肥的偏生产力和经济效益均显著提升,具有较好的化肥减施和增收效果,可在旱地冬小麦生产中推广应用。     

北方麦区土壤有效磷阈值及小麦产量、籽粒氮磷钾含量对监控施肥的响应

  【目的】  分析我国北方麦区不同土壤有效磷水平下,监控施肥后小麦籽粒产量与养分吸收利用变化,为保证减施磷肥后小麦的丰产、优质、绿色生产提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在我国北方麦区49个地点进行了田间试验。所有试验均设农户施肥(FF)、监控施肥(RF)和监控无磷(RF-P) 3个处理,监控施肥的磷(P₂O₅)肥用量较农户施肥平均减少60 kg/hm2,相当于减少了46%。在小麦成熟期调查了土壤不同磷素水平下,小麦产量、产量构成、籽粒氮磷钾含量,并计算了磷素养分吸收利用率;在小麦收获期,采样测定土壤有效氮磷钾含量。  【结果】  当土壤有效磷<15 mg/kg时,小麦产量最低,为5155 kg/hm2;当土壤有效磷在25～30 mg/kg时,产量达到最高,为7217 kg/hm2;有效磷过高并不能持续提高小麦产量,反而因穗数、千粒重低导致产量降低。土壤有效磷<15、15～20、20～25、25～30和>30 mg/kg时,监控施肥处理小麦产量与农户施肥处理相比差异虽然未达显著水平,但小麦的磷肥吸收效率与磷肥偏生产力平均分别为1.03和104.7 kg/kg,分别较农户处理显著提高了119.6%和112.2%,籽粒氮磷钾含量与农户施肥处理相比无显著差异。当土壤有效磷<15 mg/kg,或速效钾达171和200 mg/kg、有效磷为15～20和>30 mg/kg时,不施磷肥小麦显著减产;但土壤速效钾为147和158 mg/kg、有效磷在20～25和25～30 mg/kg时,不施磷肥不减产。土壤有效磷含量越高,小麦籽粒平均氮含量越低、磷含量越高,籽粒平均钾含量在有效磷为20～25 mg/kg时达到最高。  【结论】  在北方麦区,过高的土壤有效磷含量有降低小麦氮素营养的风险,适当降低磷肥用量在保证产量的同时,还可大幅提高磷肥的利用率。土壤有效磷维持在20～30 mg/kg时,减施或不施磷肥依然可以实现小麦高产,但若速效钾>170 mg/kg时不施磷肥小麦有减产风险。因此,应基于对小麦目标产量、籽粒养分含量和土壤有效磷钾的监控,确定合理的磷肥用量,实现北方麦区化肥减施,小麦稳产提质增效和绿色生产。     

基于最小数据集和模糊数学法的水旱轮作区土壤肥力质量评价

基于湖北省水旱轮作区133个土壤样点数据,利用主成分分析及参选指标相关关系法确定了该区域土壤肥力质量评价的最小数据集,分别为土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效硼、有效钼、有效锌。利用模糊数学隶属度函数法对该区域土壤肥力质量进行了评价,结果表明:湖北省水旱轮作区的赤壁、洪湖、荆州、麻城和沙洋5个市(区、县)的土壤肥力质量以中等(III)为主,差(Ⅳ)等级次之,其中赤壁市和沙洋县土壤肥力质量以良(II)等级的比例(12.5%和9.5%)大于其他县市,5个县市土壤肥力质量均无优(I)和很差(V)2个等级。     

基于小麦产量与籽粒锰含量的磷肥优化管理

【目的】通过研究我国北方八省区不同土壤有效磷水平和施磷量条件下小麦产量和籽粒锰含量的变化规律,为提高小麦产量、调控小麦锰营养水平和保障粮食安全生产提供依据。【方法】于2018—2019年在我国北方山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、内蒙古、黑龙江8个省区的34个地点布置田间试验,设置农户施肥、监控施肥和监控无磷3个处理,研究北方八省区小麦的产量和籽粒锰含量及不同土壤有效磷水平下监控施磷及不施磷对小麦产量和籽粒锰含量的影响。【结果】在我国北方八省区,小麦产量平均为6 066 kg·hm^-2,籽粒锰含量平均为42 mg·kg^-1。籽粒锰含量<32 mg·kg^-1的试验点占8.8%,>44 mg·kg^-1的占36.8%,籽粒锰含量偏高的问题应引起注意。随土壤有效磷含量增加,小麦产量和籽粒锰含量均显著提高,有效磷含量20—30 mg·kg^-1时小麦产量最高,有效磷含量>40 mg·kg^-1时籽粒锰含量最高。监控施肥与农户施肥处理相比,其磷肥用量平均降低了45.4%,但两者产量分别为6 358和6 222 kg·hm^-2,籽粒锰含量分别为42.8和43.6 mg·kg^-1,无显著差异。不同土壤有效磷水平下,监控施肥处理的小麦产量均无显著降低;土壤有效磷<10 mg·kg^-1时,不施磷肥降低了小麦籽粒锰含量,也降低了产量,而监控施肥仅降低了籽粒锰含量;其他土壤有效磷水平下,监控施肥均不降低籽粒锰含量。土壤有效锰含量亦随土壤有效磷含量的提高而升高,小麦籽粒锰含量与土壤有效锰含量呈显著正相关。【结论】为实现小麦高产和适宜的籽粒锰含量,土壤有效磷应维持在20—30 mg·kg^-1;采用监控施肥技术科学优化施磷,不会降低小麦产量,但当土壤有效磷含量<10 mg·kg^-1,不施磷肥虽能降低小麦籽粒锰含量,但存在小麦减产的风险。     

不同施氮水平对菜地土壤N_2O排放的影响

通过大田试验研究了不同施氮水平对蔬菜地土壤N2O排放的影响。试验设置5个氮水平[0（N0）、430（N1）、860（N2）、1290（N3）、1640（N4）kgN.hm-2],2a试验期间种植的蔬菜有辣椒、萝卜、菠菜和小白菜。结果表明,施氮显著影响N2O排放通量,各施氮水平土壤N2O排放通量范围分别为-8~39、0.4~157、12~626、8.5~982、16~1342μg.m-.2h-1;同时,氮肥施用显著提高了N2O排放总量,各施氮处理（N0、N1、N2、N3和N4）试验期间土壤N2O平均排放总量分别为0.48、1.35、4.49、7.83、10.57kgN.hm-2,土壤N2O排放系数范围是0.33%~1.13%,且施氮水平与土壤N2O排放总量间呈显著的指数函数关系;不同季节蔬菜地土壤N2O排放总量差异很大,其中最大的是辣椒,最小的是菠菜;此外,土壤N2O排放通量季节变化除受施氮水平影响外,还受土壤温度的影响,排放高峰出现在高温的夏季。     

基于土壤有机质含量推荐的旱地冬小麦施氮量研究

【目的】 当前国内已有的小麦氮肥用量推荐方法,尤其是基于测土进行的推荐施肥方法,都存在取样量大、测试工作量大和成本较高的问题,难以被农技推广工作者和小农户接纳与应用推广。为此,本文就一种至少2—3年有效的氮肥用量推荐方法进行研究。【方法】 以低有机质含量土壤维持或提高土壤肥力、高有机质土壤降低环境风险为目的,建立基于土壤有机质含量的旱地小麦施氮量推荐方法,施氮量（kg N·hm^-2）=目标产量需氮量（kg N·hm^-2）×施氮系数（N_f）。施氮系数（N_f）由表层土壤有机质含量高低确定。应用这一方法在渭北旱塬冬小麦种植区6县进行了3年田间试验。【结果】 基于有机质推荐氮肥施用量平均为161 kg N·hm^-2,比农户习惯施肥（平均为190 kg N·hm^-2）减少了15.3%;而相应的冬小麦平均籽粒产量为5 817 kg·hm^-2,比农户习惯施肥显著提高了9.0%。此外,与农户习惯施肥相比,基于有机质含量推荐施肥的经济效益增加了1 451元/hm²,提高19.3%,小麦收获期1 m土层的硝态氮残留降低了39 kg·hm^-2,显著降低28.3%。【结论】 基于土壤有机质含量推荐施肥降低了氮肥施用量并提高了冬小麦籽粒产量,增加了经济效益,降低了土壤硝态氮残留量和施肥的环境风险,可在旱地小麦区推广应用。     

长期施用化肥氮对黄土高原麦田N2O排放的影响

【目的】研究黄土高原旱地麦田土壤N_2O排放对长期不同氮肥用量的响应,探明旱地麦田N_2O排放规律及其主要影响因素,为该区域旱地麦田氮素管理和N_2O减排提供依据。【方法】在2004年10月开始的黄土高原旱地冬小麦氮肥长期田间定位试验(施磷(P2O5)100kg/hm~2)基础上,设置5个氮水平,氮肥(纯N)用量分别为0(N0)、80(N80)、160(N160)、240(N240)、320(N320)kg/hm~2,利用静态箱/气相色谱法于2014-2016年连续2年检测不同氮肥水平下麦田N_2O的排放特征,并分析了N_2O排放通量与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量及气温的关系。【结果】施用氮肥能显著提高旱地麦田N_2O的排放通量,施用氮肥后的50d内为N_2O排放高峰期,N80、N160、N240和N320处理的N_2O排放通量最高值分别是对照(36.20μg/(m~2·h))的2.5,3.2,4.9和6.4倍。小麦进入春季后(施肥后120d),因气温升高和降雨增加会出现多次N_2O排放高峰,而在成熟期(施肥后210d)N_2O排放通量相对较低。2个小麦生长季N80、N160、N240、N320处理的平均N_2O总排放量较对照(0.29kg/hm~2)分别增加1.6,2.8,4.3和6.1倍,排放系数为0.47%~0.59%,平均为0.55%。N_2O排放通量与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N含量和气温呈极显著正相关关系,且N_2O总排放量与施氮量呈显著线性关系。【结论】施用氮肥显著增加了黄土高原旱地麦田N_2O排放通量及总量,是该区域麦田N_2O排放的最主要驱动因子,气温和降水量也会在一定程度上影响N_2O排放。     

北方麦区小麦产量与蛋白质含量变化对土壤硝态氮的响应

【目的】分析我国北方麦区不同土壤硝态氮残留梯度下减施氮肥后小麦籽粒产量、蛋白质含量变化,为保证合理减施氮肥,有效降低麦田土壤硝态氮残留提供理论依据。【方法】于2018—2019年在我国北方麦区43个地点进行田间试验,研究不同硝态氮残留情况下氮肥减施对小麦产量、蛋白质含量、产量构成及氮素吸收利用的影响。【结果】与农户施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少55 kg·hm^-2（26%）,产量为5 885 kg·hm^-2,比农户施肥增产3.1%,籽粒蛋白质含量为132.4 g·kg^-1,与农户施肥相比无显著差异。当1 m土层硝态氮残留量<55 kg·hm^-2时,小麦产量最低,为4 252 kg·hm^-2,硝态氮残留在55—100 kg·hm^-2时,产量达到最高,为7 186 kg·hm^-2,硝态氮残留量过高并不能持续提高小麦产量;当土壤硝态氮残留量<100 kg·hm^-2时,不施氮肥小麦产量会显著降低,但采用监控施肥技术合理减施氮肥,无论土壤硝态氮残留多少,均不会减产。土壤硝态氮残留>300 kg·hm^-2时,小麦籽粒的蛋白质含量达到最高,平均为146.93 g·kg^-1;当土壤硝态氮残留量<200 kg·hm^-2时,不施氮肥会显著降低籽粒蛋白质含量,但通过监控土壤硝态氮合理减施氮肥,无论硝态氮残留高低,均不会降低籽粒蛋白质含量;硝态氮残留介于55—100 kg·hm^-2时,农户与监控施肥处理的小麦籽粒蛋白质含量分别为124.5和123.1 g·kg^-1。采用监控施肥技术,小麦氮肥吸收效率（地上部吸氮量/施氮量）与氮肥偏生产力分别为1.36 和45.7 kg·kg^-1,较农户施肥显著提高61.5%和57.1%。【结论】综合考虑维持北方麦区小麦较高的产量和蛋白质含量,收获期1 m土层硝态氮残留量应介于55—100 kg·hm^-2。基于小麦目标产量、籽粒蛋白质含量和土壤硝态氮监控,确定合理的氮肥用量,对实现小麦氮肥减施、绿色生产有重要意义。