长期不同施肥措施下华北潮土土壤有机碳的固存变化

为揭示小麦秸秆还田及施肥对潮土土壤有机碳演变的影响,以指导华北潮土培肥增产。在辛集马兰设置22 a潮土长期定位试验(1992-2014年,试验包含4个处理,NP:不施钾+秸秆不还田; NPK:平衡施肥+秸秆不还田;NPS:不施钾+小麦秸秆还田; NPKS:平衡施肥+小麦秸秆还田),研究不同施肥措施下试验年限、碳投入、碳平衡与土壤有机碳含量的响应关系。结果表明:所有处理表层(0～20 cm)土壤有机碳含量随时间均呈增加趋势,NP、NPK、NPS、NPKS增加速率分别为0. 06,0. 17,0. 25,0. 34 g/(kg. a),且22 a后各处理土壤有机碳储量均增加,分别增加为2. 2,6. 2,5. 9,8. 9 t/hm~2,固碳速率分别为0. 10,0. 28,0. 27,0. 40 t/(hm~2·a)。土壤有机碳储量变化与累积碳投入变化量呈线性相关关系(y=0. 091x-0. 241,R~2=0. 360*),在小麦秸秆还田下,维持初始有机碳水平的累积碳投入量为2. 65 t/hm~2,固碳效率为9. 1%。通过边界线分析可知,小麦和玉米生产中稳产高产最低土壤有机碳含量分别为9. 47,9. 04 g/kg,未达到此值时土壤有机碳含量每增加1 g/kg,小麦籽粒产量增加167. 5 kg/hm~2,玉米籽粒产量增加678. 5kg/hm~2。秸秆还田和平衡施肥是华北潮土有机碳含量提升和土壤碳库保育的重要手段,连续秸秆还田和平衡施肥对保证该区域粮食生产高产稳产有重要作用。     

不同施肥方式对河北省小麦产量及肥料贡献率的影响

通过总结2006-2013年河北省测土配方项目田间示范数据,分析了配方施肥（PF）与农户常规施肥（RF）对小麦产量及肥料贡献率的影响,为明确当前生产条件下河北省小麦产区施肥效果及肥料的合理施用提供依据。结果表明：河北省小麦施肥后增产效果显著,其中RF处理增产40.8%,PF处理增产54.8%,并且PF较RF可节肥9.36%、节本8.37%。PF与RF的平均肥料贡献率分别为35.0%和28.9%,平均差值为6.1%,且二者的肥料贡献率均与不施肥处理产量（土壤供肥能力）呈显著线性负相关关系,2条线斜率相近,这说明不同施肥方式肥料贡献率与土壤供肥能力的响应效果相差不大。不施肥处理产量每提高1 000kg/hm ²,PF和RF的肥料贡献率分别降低8.4%和8.2%,PF的肥料贡献率整体较RF高7.2%。在河北省小麦生产中应大力推广配方施肥、平衡施肥,提高肥料贡献率,并且应提高基础地力,以减少对肥料的依赖,实现减肥增效。     

河北省不同生态区农田土壤肥力现状及变化特征

河北省第二次土壤普查距今已近30年,经过多年的耕作施肥,河北省农田土壤肥力发生了明显的变化,为了更好的对河北省不同生态区农田土壤资源进行管理,需要对河北省肥力现状和变化特征进行充分了解,以实现耕地保育与生态环境协调发展的目标。通过对2009~2014年河北省测土配方施肥项目中获取的45698个土壤样品的测试数据分析,并与第二次土壤普查数据结果对比,以明确河北省不同生态区农田土壤肥力现状与变化特征。结果表明:河北省农田土壤pH平均为7.8,有机质含量平均为17.0 g kg~(-1),有效磷平均含量为24.4 mg kg~(-1),速效钾平均含量在137.1 mg kg~(-1)。河北省不同生态区土壤pH差异明显,燕山丘陵区有明显酸化趋势;土壤有机质含量自西北向东南方向逐渐降低,有效磷和速效钾含量呈明显的地带性分布,在不同生态区间有明显差异。与第二次土壤普查结果相比,河北省不同生态区的土壤有机质和有效磷含量均大幅度增加,速效钾含量略有增加,但在不同生态区间变化趋势不一致,而土壤则有酸化的趋势,这种变化与各生态区的自然生态状况和农业管理有紧密的关系。建议河北省应加强对主要生态区的土壤肥力的长期定位观测,以明确土壤肥力演变规律与发展方向。在生产上推广应用测土配方施肥技术,增加有机肥施用并推进秸秆还田技术在不同作物体系的应用,以实现河北省农田土壤肥力与作物生产能力的同步稳定提升。     

不同材质地膜对花生产量及土壤中增塑剂含量的影响

2013年在位于山东省胶州市的青岛农业大学试验田中,应用3种不同材质地膜(分别为普通白膜、黑色地膜、生物可降解地膜)覆盖种植花生,对其产量及土壤中增塑剂含量进行研究。产量结果表明,普通白膜处理>生物可降解地膜处理>黑色地膜处理,与普通白膜相比,黑色地膜、生物可降解地膜处理花生产量分别减少17%,9%;通过气相色谱测定土壤中6种美国国家环保署(EPA)优控增塑剂的总含量,生物可降解地膜处理最高,黑色地膜处理次之,白色地膜处理最少,差异明显,其中DMP,DEHP,BBP在生物可降解地膜覆盖土壤中含量最高,表明生物可降解地膜的使用存在一定的环境风险。3种地膜覆盖土壤中DEP,DMP,DBP含量均已超过美国土壤污染物控制标准。     

河北省低平原区近16年来农田施肥量、作物产量和养分效率的变化特征

为阐明近16年来河北省低平原区农田养分管理措施对作物产量和养分效率的影响,提高农田养分管理技术水平,对1998~2014年在河北省开展的6个土壤肥力定位监测试验进行了统计分析。结果发现,河北省低平原区小麦氮、磷、钾肥施用量一直维持在较高的水平,年平均施用量分别为315.2、199.5和173.2 kg/hm~2。玉米施肥量逐年增加,2014年氮、磷、钾施用量分别为247.0、69.8和128.5 kg/hm~2。小麦、玉米施肥区产量分别较1998年提升了40.7%和72.4%,小麦无肥区没有明显增产,玉米无肥区产量提高了36.1%。施肥量增加对小麦产量没有明显的影响,但对玉米产量增加有显著的促进作用,其中氮素是影响玉米产量的最主要因素。小麦的氮肥偏生产力和农学效率因施肥量较高在过去16年间没有明显的变化,而玉米则随时间和施肥量的增加呈下降趋势。土壤基础地力对小麦、玉米产量的贡献率呈逐年下降的趋势。     

太行山前平原农田基础地力对夏玉米产量的影响及培肥目标

太行山前平原是河北省重要的夏玉米产区,对2005～2013年在河北省开展的测土配方施肥项目的“3414”试验数据以及山区平原农田基础地力对玉米产量、基础地力贡献率和产量反应进行了分析,并利用边界线分析方法对土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾对基础产量的响应进行了评价,确定了太行山前平原农田土壤培肥目标。研究结果发现,太行山前平原夏玉米基础地力产量分布在3222～9672 kg/hm²之间,平均值为6210 kg/hm²,基础地力对玉米产量的贡献率分布范围在32.2%～99.7%之间,平均值为71.7%,在太行山前平原夏玉米基础地力产量范围内,基础地力产量与施肥产量和基础地力贡献率呈显著线性正相关关系,基础地力产量每增加1000 kg/hm²,配方施肥产量则增加585 kg/hm²,基础地力贡献率也提高6.5%。氮磷钾肥的施肥产量反应分别为1614、909和802 kg/hm²,边界线分析方法确定山区平原土壤培肥目标下限是土壤有机质14.3 g/kg,土壤全氮1.20 g/kg,有效磷20.2 mg/kg,速效钾121.9 mg/kg,提高土壤有效磷和速效钾含量对缩减由土壤肥力差异引起的产量差最为明显,是河北省太行山前平原的重点培肥方向。     

河北平原夏玉米农田土壤磷、钾养分丰缺指标和培肥目标

利用2005-2015年测土配方施肥数据分析了河北平原农田土壤有效磷、速效钾含量对夏玉米产量的影响,建立了磷钾养分丰缺指标,并利用边界线分析方法评价了土壤磷钾肥力对夏玉米产量差的影响.结果表明:河北平原农田土壤有效磷、速效钾养分对夏玉米产量的贡献率分别为85.4％和88.8％,建立的土壤磷、钾肥力丰缺指标的缺乏、低、中、高和极高含量分别为:土壤有效磷含量＜12.0、12.0～16.0、16.1～22.0、22.1～30.0、＞30.0 mg/kg,土壤速效钾含量＜86、86～100、101～114、115～131、＞131 mg/kg.河北平原区影响夏玉米产量的土壤有效磷含量临界值为26.9 mg/kg,土壤速效钾含量临界值为112 mg/kg,在生产中要培肥土壤使土壤有效磷和速效钾含量高于此临界值,以减少土壤肥力对作物产量的影响.     

基于Hybrid-Maize模型的河北省山前平原夏玉米产量潜力评价

应用Hybrid-Maize模型分析1984～2017年气候变化对山前平原区20世纪80年代品种与当前主栽品种产量潜力的影响。结果表明,20世纪80年代品种的产量潜力平均为10 890 kg/hm2,目前主栽品种的产量潜力平均为16 220 kg/hm2,较20世纪80年代品种提升了48.9%。在此期间,研究区域气温呈增加趋势,温度每升高1℃,20世纪80年代玉米品种和当前品种的产量潜力分别下降638、591 kg/hm2。夏玉米品种的生育期太阳辐射总量从1984～1994年呈下降趋势,1994～2017年呈波动维持的状况,太阳辐射每下降100 MJ/m2,20世纪80年代品种产量潜力下降330 kg/hm2,当前主栽品种下降480 kg/hm2。降雨量呈增加趋势,但玉米产量与降雨量间没有显著相关关系。生产上可以通过选用长生育期、耐高温品种等方式减少气候变化对产量潜力的影响。总体来看,当前品种的产量潜力更容易受到气候变化的影响。     

基于Nufer模型的京津冀农牧系统氮素平衡状况及化学氮肥减施潜力分析

  【目的】   明确京津冀地区农牧系统氮素流动及平衡特征，解析化学氮肥减施潜力，从而为该地区化肥零增长和农业绿色发展提供依据。   【方法】   通过收集文献数据及2017年统计数据，采用Nufer (nutrient flows in food chain, environment and resources use) 模型，以“农田–畜牧”系统为研究对象，量化京津冀地区农牧系统氮素流动特征及利用效率，并针对输入输出平衡施氮和增加畜禽粪便还田量替代化肥两种措施，通过情景分析评估该地区化学氮肥减施潜力。   【结果】   京津冀地区农田系统和畜牧系统氮素输入量分别为296.1万t和133.6万t，农牧系统氮素总体输入量为306.6万t，其中化学氮肥是最大的输入项，占总输入量的62.5%。农田系统、畜牧系统氮素利用率分别为40.6%和25.0%，农牧系统整体氮素利用率为33.8%，农牧系统氮素循环再利用率为55.2%，生产单位氮含量食物产品所需氮素投入量为3.0 kg/kg。在该地区，土壤氮素累积量为51.2万t (占总输入量的16.7%)，环境排放总量为140.4万t (占总输入量的45.8%)。环境排放中，氨挥发 (包括农田和畜禽粪便氨挥发)和畜禽粪便水体排放与堆置为占比最大的两种损失途径，分别占总氮投入量的21.0%和9.5%。氮素土壤累积和畜禽粪便水体排放与堆置为两种最易调控的损失途径。通过输入输出平衡降低氮素土壤累积量，此地区有40%的氮肥减施潜力，此时，农牧系统氮素总投入量为230.0万t，农田和农牧系统氮素利用率分别较当前增加14.1和11.3个百分点；继续优化氮素管理，增加部分畜禽粪便还田量 (减少水体排放与堆置部分) 以替代化肥，则该地区有50%的氮肥减施潜力，且在此状态下，农牧系统氮素总投入量为210.8万t，较当前降低31.2%，农田系统和农牧系统氮素利用率分别增加15.3和15.4个百分点，氮素环境排放量降低36.2%，氮素循环再利用率增加20.0%，食物氮代价降低33.3%。   【结论】   化学氮肥施用量大，农牧分离是京津冀地区农牧系统氮素利用效率低的主要原因。在农牧系统氮素管理中，通过平衡作物生产中的氮素投入，系统氮素投入的减少潜力为40%。如果能进一步合理利用有机资源，增加畜禽粪便还田率，化学氮肥减施的总潜力可达50%，并可提高氮素利用效率，有效降低氮素的环境排放总量。