美国艾奥瓦州测土配方施肥现状与启示

一、农业基本情况艾奥瓦州位于美国的中北部,东部有密西西比河,西部有密苏里河和大苏克斯河,是两河冲积平原,地形相当平坦,西北部偏高,东南部偏低,常年平均温度9.4℃,降水量900mm左右。由于地形和气候原因,农业相当发达,是美国主要的农业生产州之一。2004年农业收入为126亿美元     

我国玉米施肥存在问题及建议

玉米是我国主要粮食作物之一，如何在农业产业结构调整中，稳定玉米总产量，降低生产成本，提高生产效益，合理施肥起着重要作用。 2000年 9 月，我们组织有关专家对玉米主产区的黑、吉、辽、内蒙古、鲁、晋、陕、冀、豫 9省、自治区进行了考察，总结了玉米施肥存在的问题，并提出了合理化施肥建议。 1 玉米施肥现状与存在的主要问题 1.1 生产成本高，效益低，增产不增收据调查，玉米生产中普遍存在投入成本高，经济效益低的问题。玉米销售价格一直偏低，而玉米生长需肥量大，亩肥料投入成本在 45～ 90元之间，平均 60元，约占玉米生产农资总投入成本的 60％～ 70％。据双城市调查，每公斤玉米的生产成本平均在 0.46元，亩效益一般为 80～ 100元，还不算人工。 1.2 种植面积下降，品种结构不合理 9省、自治区 2000年玉米种植面积比 1999年下降了 15％～ 18％，玉米单产未相应提高，总产下降。种植品种单一，商品性不高。特用玉米、“三高”玉米生产效益较好，但由于育种条件、市场信息及生产栽培技术等的限制，发展速度不快，仅有个别地区种植面积较大。 1.3 盲目施肥现象严重，养分投入不平衡，肥料利用率低农民盲目施肥现象普遍存在，主要根据往年习惯和肥料市场价格来施肥。有些地区多年来一直采用二铵配尿素的习惯施肥模式，有些地区氮、磷用量偏高，亩施纯氮达 20 kg以上，忽视了钾肥和微肥的使用。同时，施肥方法不合理，施肥机具不配套，氮肥深施技术没得到大面积推广。氮、磷、钾比例不合理，造成土壤养分失衡，地力下降，肥料利用率不高，投入增加，效益降低，影响玉米产量和品质的提高。调查发现，近年来，土壤速效钾下降 20 mg/kg左右，土壤钾素亏缺；连年大量施用磷酸二铵，土壤磷素出现明显积累，有效磷含量普遍上升 10 mg/kg，使施用磷肥的效益明显降低。与此同时，中、微量元素缺乏症状越来越明显，表现为普遍缺锌，部分地区出现缺硼、硫症状。 1.4 有机肥料投入减少，土壤保水、保肥能力下降各地有机肥料施用量急剧减少，出现大面积的“卫生田”，农民过分依赖化肥，不愿意再花费气力积造农家肥，仅有的有机肥料都是投入到经济作物上。有机肥料施用量的减少，造成了土壤物理性质的恶化，土壤耕性、保水、保肥性能降低，对自然灾害的抵抗能力下降。 1999年北方地区普遍干旱，不施用有机肥料的耕地旱灾明显严重。 1.5 缺少深耕深翻，耕层普遍较浅有许多地区长期以来使用小型农机具作业，很少使用大型深耕深松机具，致使耕层普遍在 15 cm左右或者更浅，活土层薄，土壤通透性明显降低，保水保肥能力差，土壤对水、肥的调节能力很低，不利于玉米高产优质。此外，肥料市场品种单一，质量参差不齐，管理混乱；农业劳动力文化程度普遍不高，在施肥上还存在很大的盲目性；农技推广部门基础设施薄弱、手段落后等，影响了科学施肥工作的开展。     

中国主要旱作粮食耕地土壤钾素的时空演变特征

以小麦和玉米等旱作粮食为主的旱地是我国重要的耕地类型,其对国家粮食安全和稳定发挥着极其重要的作用。基于全国耕地质量监测数据库,分析了1988—2007年和2008—2018年间全国及不同区域主要旱作粮食耕地的钾肥投入量、土壤速效钾和缓效钾的时空演变规律,并探讨了土壤速效钾与缓效钾的量化关系。结果表明,1988—2018年全国主要旱作粮食耕地的化肥钾、秸秆钾和总钾的年均投入量（K2O）均保持在较为稳定的水平,年均投入量分别为125 kg?hm-2?a-1、148 kg?hm-2?a-1和273 kg?hm-2?a-1。在不同区域间均呈现出华北和东北的钾肥投入量显著高于其他区域的趋势。与1988—2007年相比,2008—2018年东北、华北、华东和西南的总钾年均投入量增加了4.22%~23.8%,而西北则略有降低。在1988—2018年,全国主要旱作粮食耕地土壤速效钾和缓效钾分别为139 mg?kg-1和665 mg?kg-1,与1988—2007年相比,2008—2018年的土壤速效钾和缓效钾分别提高了15.1%和6.72%。在不同区域间,土壤速效钾以西北和东北较高（大于150 mg?kg-1）,而华北和华东较低（136~149 mg?kg-1）,西南最低（116 mg?kg-1）,与1988—2007年相比,2008—2018年华北、华东、西北和西南的土壤速效钾分别提高了15.7%、17.7%、4.16%和34.5%,土壤缓效钾分别增加了8.95%、2.15%、5.71%和4.19%,而东北则略有降低。线性方程表明,随着土壤速效钾的提高,2008—2018年土壤缓效钾的增加量（14.2 mg?kg-1）明显高于1988—2007年（7.23 mg?kg-1）,同时,不同区域间的拟合方程也表明,随着土壤速效钾的增加,1988—2018年东北、华东和西北的土壤缓效钾增加量明显高于华北。因此,在全国耕地质量监测平台上,与1988—2007年相比,2008—2018年全国和大部分区域主要旱作粮食耕地的土壤速效钾和缓效钾均显著增加。土壤速效钾与缓效钾的线性关系为快速估算缓效钾含量提供了技术参考,但不同试验阶段和区域内拟合方程存在差异,建议不同区域应因地制宜,综合土壤速效钾和缓效钾含量精准划分土壤供钾能力等级,从而为实现藏钾于地的目标奠定基础。     

提升耕地质量 夯实农业基础

该文根据我国耕地资源利用的现状．系统阐述了全国范围和部分区域耕地质量存在的突出问题．站在保障国家粮食安全、农产品安全和农业可持续发展要求的角度．综合分析了加强耕地质量建设管理的必要性,有针对性地提出加强耕地质量建设的具体对策和措施。     

西部地区紫色土近30年来土壤肥力与生产力演变趋势分析

【目的】 紫色土在我国分布范围广泛,面积约1889 × 104 hm2,近年来紫色土面临着土壤肥力和质量下降等问题。本研究以我国西部地区的8个紫色土长期定位试验监测点为对象,对近30年来紫色土的养分和生产力数据进行分析,以期探明农民长期常规施肥管理模式下紫色土肥力的演变特征,为土壤养分的管理和可持续利用提供科学性的指导。 【方法】 利用时间趋势分析和中值分析的方法,分别总结了紫色土土壤有机质 (SOM)、全氮 (TN)、有效磷 (AP)、速效钾 (AK)、pH、碳氮比以及小麦、玉米、甘薯产量在不同监测阶段的演变特征和总体变化趋势,分析了紫色土常规施肥管理模式下土壤养分和作物产量的变化趋势;运用主成分分析和冗余分析方法,分别对上述6个肥力因子和三种作物产量进行分析,探究了紫色土土壤肥力的主要贡献因子和紫色土作物产量的主要影响因子。 【结果】 与初始监测阶段相比,29年常规施肥下紫色土有机质和全氮含量无显著变化,但有效磷和速效钾含量均以不同程度增加。土壤有效磷含量在 2011—2016 监测阶段的平均值为15.34 mg/kg,比初始监测阶段 (6.10 mg/kg) 显著提高了151.4%;土壤速效钾含量在 2011—2016 年的平均值比初始监测阶段 (1988—1992年) 增加了17.23 mg/kg (提高了23.1%)。29年常规施肥管理模式下紫色土pH呈现显著的下降趋势,比初始监测阶段降低了0.24个单位。主成分分析结果表明,紫色土土壤肥力的两个决定因子是土壤有效磷和速效钾,主要障碍因素是较低的土壤全氮和有机质含量。冗余分析结果表明,影响紫色土整体作物产量的主要环境因子分别为土壤pH、有效磷和有机质含量。对小麦产量影响最大的肥力因子为土壤pH,对玉米产量影响最大的肥力因子为土壤有效磷,对甘薯产量影响最大的肥力因子为土壤速效钾。 【结论】 近29年来,在常规施肥管理模式下土壤有效磷和有效钾含量显著上升,一方面提高了玉米、甘薯生产力,但却导致了养分的不平衡,紫色土全氮含量和pH出现了下降,导致小麦产量出现下降风险。紫色土肥力的障碍因子是较低的土壤全氮和有机质含量。所以农民常规施肥不利于紫色土的培肥,应该注重平衡施肥,增施有机肥,在提高土壤磷和钾有效性的同时,保持土壤全氮和有机质的平衡。      

氮肥运筹方式对油菜产量、氮肥利用率及氮素淋失的影响

通过盆栽模拟试验研究了不同氮肥运筹方式对油菜产量、氮肥利用率、氮素淋失及氮素平衡的影响。试验设5个处理:不施氮肥(CK),氮肥全部基施(TJ),氮肥60%基施、40%做越冬肥追施(TJD),氮肥60%基施、40%做薹肥追施(TJT),氮肥60%基施、20%做越冬肥、20%做薹肥追施(TJDT)。研究结果表明,氮肥分期施用可明显增加油菜产量,提高氮肥利用率,其中以TJDT处理效果最佳,与TJ处理相比,TJDT处理的产量、氮肥农学利用率及表观利用率分别提高了17.6%、2.1kg·kg-1氮和4.9%。同时,TJDT处理的氮素淋失量也最小。氮素平衡计算结果表明,不同时期追施氮肥对氮素平衡影响不大,但是均比氮肥集中做基肥施用(TJ)的表观损失明显减小。尽管油菜收获后,各施氮处理土壤氮素均有盈余,但分期施肥盈余量明显高于TJ。研究表明在油菜生产中,氮肥分期施用既能提高油菜籽的产量和氮肥的利用效率,又可获得较好的环境效应。     

中国稻田土壤有效磷时空演变特征及其对磷平衡的响应

以农业农村部始于1988年的全国稻田土壤监测数据库为基础,将稻作区划分为东北、长江三角洲(简称"长三角")、长江中游、华南和西南五个区域,分析近30 a各稻作区土壤有效磷含量、磷肥回收率及农学效率和磷素的表观平衡,揭示各区域间稻田土壤磷素时间演变和空间差异特征,为稻田土壤磷素科学管理提供理论依据.结果表明,全国主要稻作...     

中国农田小麦和玉米产量时空演变及驱动因素

探究中国小麦和玉米产量的时空变化特征和关键驱动因素,为粮食安全战略决策提供理论依据。基于农业农村部近30年（825个点位,1988－2019年）全国农田监测数据,分析了小麦和玉米产量的时空变化特征,利用逐步回归和随机森林模型探究施肥、气候和土壤属性对产量变化的影响,最后通过偏最小二乘法探究各指标影响产量变化的主要调控路径。结果表明,近30年,小麦、玉米单作和二者轮作下平均产量分别为5.05、9.05、6.01和7.08 t/hm2,相应的变异系数为36.6%、26.2%、32.1%和28.0%,相应作物产量随时间的增加速率分别为100、159、46和98 kg/(hm2·a)（P<0.05）。同其他作物轮作下的小麦产量、变异系数和变化速率分别为5.29 t/hm2、28.6%和67 kg/(hm2·a)（P<0.001）。高产玉米主要分布在西北（单作）和华北地区（与小麦轮作）;高产小麦主要分布在同玉米轮作下的长江下游和华北地区。西南地区小麦和玉米产量最低。除了西南和长江中游地区小麦玉米轮作下的小麦产量随监测时间延长呈负增长,其他各区域及全国尺度上的产量均呈正增长。逐步回归结果表明：氮肥对小麦和玉米产量的调控作用均达到极显著水平（P<0.01）,而土壤pH的调控作用均未达到极显著水平。针对不同区域而言,随机森林结果显示：除了气候和氮肥的重要性以外,有机质在大部分区域（尤其是西南地区）对产量变化的重要性较大,而钾肥对华北和西北地区的玉米产量变化的重要性较大。通过偏最小二乘法分析发现,土壤属性、肥料投入和气候三者对产量调控的总效应分别为47.6%、29.4%和23.0%,气候主要是通过影响土壤属性和施肥进而调控作物产量。近30年中国小麦和玉米产量整体上呈不断增加趋势,但是西南和长江中游地区小麦玉米轮作下小麦产量随时间呈降低趋势,需引起重视。土壤性质对小麦和玉米产量变化的影响高于施肥和气候,除了氮肥是调控各区域作物产量的关键因素以外,华北、东北和西北地区在种植玉米时还应当重视钾肥合理的投入,而西南地区应当将提升土壤有机质和有效磷含量作为实现高产稳产的主要措施。     

中国不同区域油菜氮磷钾肥增产效果

【目的】研究中国油菜氮、磷、钾肥增产效果,明确不同区域油菜施肥效果概况和区域特点,为区域推荐施肥提供理论基础。【方法】总结2005—2010年中国2 106个油菜田间试验数据,通过计算获得最高产量时氮、磷、钾肥的增产量、增产率和农学利用率,分析各油菜区域施用化肥的增产效果。【结果】中国油菜施用氮肥增产量和增产率均值分别为1 044 kg•hm-2和87.4%,主要分布在500—1 500 kg•hm-2和5%—100%范围内,99%的试验有增产效果;磷肥增产量和增产率均值分别为634 kg•hm-2和39.9%,主要分布在200—1 000 kg•hm-2和5%—40%范围内,94%的试验有增产效果;钾肥增产量和增产率均值分别为420 kg•hm-2和22.9%,主要分布在100—600 kg•hm-2和10%—40%范围内,88%的试验有增产效果。每千克氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）平均增收油菜籽6.2、7.8和5.4 kg。长江下游冬油菜区氮、磷肥的增产效果最好,增产率均值分别为128.8%和51.3%,长江中游冬油菜区钾肥增产效果最好,增产率均值为24.6%,春油菜区氮磷钾肥施用增产效果较低,增产率均值分别为42.6%、31.6%和21.3%。【结论】中国油菜施用化肥增产效果显著,具体表现为氮肥＞磷肥＞钾肥,氮素是影响油菜产量的主要养分因素。春油菜区氮磷钾肥增产效果较差,长江下游冬油菜区氮、磷肥增产效果最好,长江中游冬油菜区钾肥增产效果最好。部分试验施用肥料不增产或肥料用量不合理,需要进一步改进施肥量,实现油菜施肥高产高效。     

越冬期干旱胁迫对油菜施肥效果的影响

利用田间试验研究了越冬期自然干旱胁迫和适时灌溉条件下,油菜施用氮、磷、钾和硼肥的效果。结果表明,干旱胁迫条件下,油菜的生长发育受到明显抑制,子粒产量比适时灌溉条件显著降低;而且不同施肥处理间的减幅差异较大,其顺序为:不施硼处理(-B)不施钾处理(-K)不施氮处理(-N)≈不施磷处理(-P)NPKB配施处理,表明平衡施肥能够有效提高油菜的抗旱性。试验结果还显示,无论是在干旱胁迫还是适时灌溉条件下,施用肥料均显著促进了油菜的生长发育,表现为增施氮肥效果最好,而磷、钾和硼肥在干旱条件下相对增产效果明显高于灌溉条件;同时施肥与灌溉之间存在着一定的正交互作用。因此,在干旱而缺乏灌溉的情况下,油菜的高产更加依赖于肥料的施用。