辽河三角洲水稻化肥减施潜力分析与验证

在化肥零增长的背景下,减少化肥用量已经成为我国农业生产的重点。作为单产最高的北方粳稻主产区之一,辽河三角洲化肥减施潜力及对产量的影响有待研究。采用线性加平台函数计算辽河三角洲稻作区氮肥推荐用量;依据作物养分需求量和稻田土壤养分状况,采用磷钾衡量监控方法,估算稻田磷、钾肥适宜施用量;对比240个农户习惯施肥调查结果,分析辽宁省水稻生产化肥减肥潜力。依据8年定位试验结果,对比推荐施肥和习惯施肥对土壤氮库及水稻产量的影响,验证化肥减施时效性。辽河三角洲稻作区目标产量为10000 kg·hm~(-2)时的N、P_2O_5和K_2O的推荐用量分别为234、111和101 kg·hm~(-2);农户N、P_2O_5和K_2O习惯用量平均为271.5、117.0和96.1 kg·hm~(-2),82.1%的农户氮肥效率较低;分别有21.7%、9.6%和7.1%的农户氮肥、磷肥和钾肥减施潜力较大,氮肥和磷肥减施空间分别为13.7%和5.1%,钾肥需要适量补充;在略增产或减产1%以内的情况下,推荐施肥较习惯施肥降低了氮肥用量15.15%～21.15%,0～20 cm土壤全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均无显著变化,矿质氮含量增加了4.63%～19.24%。辽河三角洲稻作区农民习惯施肥量差异较大,盲目施肥现象依然存在,氮肥过量施用问题突出,可减施13.7%,磷肥可减施5.1%,钾肥需要适量补充。推荐施氮量具有年际间波动变化的特点,能够对土壤氮库进行有效补充,可以实现稳产。     

长期定位氮肥减施对水稻产量和氮素吸收利用的影响

在农业绿色发展的大背景下,我国肥料用量持续下降,提前实现了“到2020年化肥使用零增长”的目标。但长期降低肥料用量后,是否会对作物产量造成影响,需要进一步研究。本文基于8年的田间定位试验,以水稻为研究对象,设置N0（不施氮）、N160（氮肥用量160 kg/hm²）、N210（氮肥用量210 kg/hm²）、N260（氮肥用量260 kg/hm²,农民习惯施肥）、N315（氮肥用量315 kg/hm²）等5个施氮水平,研究长期氮肥减施对水稻产量和氮素吸收利用的影响。结果表明,与N260处理相比,N160处理产量逐年下降,且差异达显著水平;N210处理减产0.69%~1.34%,N315处理增产0.23%~0.26%或减产0.05%~1.92%,差异均未达到显著水平。可见,氮肥过量或不足,水稻产量均存在下降的风险。相关分析表明,施氮量为237.39 kg/hm²时,籽粒吸氮量最高;施氮量低于232.64 kg/hm²时,氮素收获指数保持在70.31%;施氮量为230.73 kg/hm²时,氮肥当季回收利用率最高为38.89%;施氮量为227.63 kg/hm²时,氮肥农学效率最高为15.56 kg/kg。减少氮肥用量后,氮肥偏生产力和生理利用率均有所提高。土壤供氮占水稻吸氮量的53.36%以上,施氮量低于225.95 kg/hm²时,存在消耗土壤氮库的风险。综合考虑产量和多年平均肥料利用率等数据,试验区适宜的氮肥用量为225.95~232.64 kg/hm²,可实现长期稳产增效。     

基于秸秆还田条件下辽北地区适宜耕作方式及施肥量研究

通过两年田间小区试验,在秸秆还田条件下,设不同耕作方式(旋耕、翻压和免耕)和还田周期(连年和隔年),研究不同秸秆还田模式和施肥量对土壤理化性质和玉米产量的影响。结果表明,与常规种植不还田相比,翻压还田处理显著降低耕层土壤容重,免耕还田处理显著增加耕层土壤含水率,秸秆还田提高土壤有机质、氮、磷、钾养分含量。连年翻压还田处理玉米穗部性状最优,子粒产量最高;其次为免耕还田处理,旋耕还田处理不利于玉米产量的提高。在同等氮肥施用水平下,秸秆还田处理使玉米产量显著提高,在此基础上增加氮肥投入量并未带来显著增产效应。相同秸秆还田条件下,减施50%钾肥处理的玉米子粒产量无显著变化。在辽北地区,秸秆还田配合翻压、免耕耕作措施能够改善土壤理化形状,有利于玉米稳产高产,连年翻压还田对玉米增产效应最理想,且秸秆还田配合适宜的化肥减量措施不仅能保证作物产量,可降低养分流失污染环境的风险。     

辽河平原稻区化肥农药绿色替代减施技术模式

辽河平原是辽宁省水稻主产区,近些年随着品种改良和高产栽培技术的应用,该地区水稻生产水平有所提高,但仍存在着施肥过量、施肥方式不合理、灌排水粗放、农药滥用等问题,并由此带来了生态环境污染及稻米质量安全等问题。为实现水稻绿色种植生产及稻米质量安全,通过关键技术筛选、集成与示范,构建了水稻化肥农药绿色替代减施技术模式。该技术模式规定了水稻秸秆还田替代化学钾肥、有机肥等氮替代化学氮肥、稻瘟病生物农药防治、二化螟生物防控等技术要求,以期为辽河平原稻区水稻绿色种植及可持续生产提供技术支撑。     

稻蟹联合种养对稻田生态环境的影响

在稻蟹种养模式下,采用田间试验方法系统研究了稻蟹联合种养对水稻田生态环境和经济效益的影响。结果表明,与常规施肥(FP)相比,氮肥减量配合环保型聚天门冬氨酸肥料可显著降低水稻田面水中NH_4~+-N和NO_3~--N含量,对稻田阔叶杂草具有很好的控草效果,水稻产量略有提高。稻蟹联合种养生态模式可减少无机化肥和农药的施用量,因此实施扶持稻田联合种养结合循环农业模式策略,是改善稻区农业生态环境的重要途径,具有显著的经济效益和生态效益。     

聚天门冬氨酸/盐对水稻田面水氮素变化及养分利用的影响

为探究聚天门冬氨酸/盐(PASP)对稻田氮素流失及水稻养分利用的调控作用,本研究以普通聚天门冬氨酸钙/锌盐和改性聚天门冬氨酸钙/锌盐为供试材料,在干旱棚条件下,通过水稻桶栽试验研究了PASP对水稻田面水氮浓度变化和水稻生长、氮磷钾养分吸收及土壤养分的影响。结果表明,与常规尿素对照处理相比,各聚天门冬氨酸/盐处理降低了田面水氮素浓度,尤其在施肥后第3 d和第5 d,铵态氮和硝态氮浓度显著降低了16.8%～44.7%和20.4%～42.8%。聚天门冬氨酸/盐的施用有利于水稻生长及产量提高,水稻株高、有效穗数、秸秆产量和籽粒产量以及氮、磷、钾养分吸收量均表现出增加趋势,其中改性聚天门冬氨酸钙盐处理显著增加了水稻株高(12.0%)、有效穗数(13.8%)、秸秆产量(9.26%)及籽粒氮含量(8.32%),氮肥表观利用率提高了8.4%,但差异不显著。聚天门冬氨酸/盐处理土壤氮含量也有所增加,尤其是NH4+-N含量显著增加,但土壤有效磷和速效钾含量受影响不大。综合水稻产量、养分吸收利用以及田面水氮素流失风险,改性聚天门冬氨酸/盐处理效果优于普通聚天门冬氨酸/盐,且改性聚天门冬氨酸钙盐处理最好。田间应用效果有待进一步验证。     

机插秧同步侧深施肥对水稻产量形成及经济效益的影响

  目的  为研究水稻机插秧同步侧深施肥技术节肥增产增效的作用,改进水稻生产的养分管理方式。  方法  2019年和2020年分别在盘锦和辽阳开展大田试验,采用完全随机区组试验设计,设置不施氮肥、农民习惯施肥、侧深施减氮肥等处理,测定水稻产量及其构成因素、分析氮素利用效率和经济效益。  结果  盘锦和辽阳不同年份机插秧同步侧深施肥技术对水稻产量及经济效益的影响一致,施氮量分别比当地习惯施肥降低17.08%和17.09%,仍可获得最高（目标）产量,经济效益分别增加了1232 ~ 1440 元 hm?2和581 ~ 799 元 hm?2,处理间差异达到显著水平。减少氮肥用量后仍能获得较高产量,水稻氮肥吸收利用率（NRE）、氮肥农学效率（NAE）和偏生产力（NPFP）显著提高,与当地习惯施肥相比盘锦和辽阳减施氮肥处理NRE分别提高8.41 ~ 21.19%和10.44 ~ 15.77%,NAE分别增加2.23 ~ 3.57 kg kg?1和0.10 ~ 2.23 kg kg?1,NPFP也显著高于当地习惯施肥。  结论  在水稻稳产条件下,与当地习惯施肥相比,机插秧同步侧深施肥能够减少约17%氮肥用量,降低人工成本600 元 hm?2,节约肥料投入成本3.16% ~ 4.53%,经济效益增加556 ~ 1370 元 hm?2。     

辽河平原区玉米旱田氮磷流失特征研究

采用田间试验方法,2016～2017年原位监测不同试验处理下地表径流与地下淋溶水分和氮磷流失过程。结果表明,径流和淋溶流失均集中发生于6～8月,且流失水量与降雨密切相关。氮磷在径流和淋溶水中均以可溶态为主（径流水中磷除外）,且淋溶水氮浓度高于径流,径流水磷浓度高于淋溶。氮流失负荷在两年监测中均表现为淋溶高于径流,磷流失负荷在2016年（丰水年）以径流居多,在2017年（枯水年）淋溶和径流贡献相差不多。与常规处理（CF）和优化施肥处理（OF）相比,优化施肥+秸秆还田处理（OFS）降低了径流和淋溶水量,在2016年OFS处理径流水量显著降低20.3%和14.9%。径流和淋溶水总氮、可溶性总氮、硝态氮和铵态氮平均浓度总体表现为CF > OF > OFS,总磷和可溶性总磷平均浓度在不同处理之间差异较小。与CF处理相比,OF和OFS处理均能降低氮磷流失负荷,OFS处理显著降低了径流氮磷负荷。研究表明,试验区旱田养分流失以氮淋溶为主,优化施肥结合秸秆还田措施有利于降低氮磷流失风险。