汾渭平原农户冬小麦氮磷养分投入调查与分析

为明确汾渭平原农户冬小麦施肥现状，并指导农户合理施肥，在汾渭平原冬小麦种植区选取22个区/县，连续2年进行农户冬小麦产量及氮、磷养分投入调查。结果表明，汾河平原和渭河平原农户冬小麦平均产量分别为6 949和6 442 kg·hm^-2，其中中等产量水平（5 500 kg·hm^-2）以上的农户超过80%。汾河平原农户冬小麦N和P₂O₅的平均投入量分别为272.6和139.1 kg·hm^-2，施氮不足、适中和过量的农户分别占11.84%、23.68%和64.47%，施磷不足、适中和过量的农户分别占14.03%、7.89%和78.07%。渭河平原农户N和P₂O₅的平均投入量分别为196.3和147.2 kg·hm^-2，施氮不足、适中和过量的农户分别占 28.63%、31.97%和39.40%，施磷不足、适中和过量的农户分别占5.95%、14.50%和79.56%。汾河平原农户冬小麦氮肥基肥和追肥比例分别为60.3%和39.7%，而渭河平原农户冬小麦氮肥基肥和追肥比例分别为 97.3%和2.7%。此外，汾河平原农户冬小麦N、P₂O₅的平均偏生产力分别为30.4和59.6 kg·kg^-1，渭河平原农户冬小麦N、P₂O₅的平均偏生产力分别为38.4和56.1 kg·kg^-1。总之，在汾渭平原农户冬小麦种植过程中，氮、磷肥过量施用依然严重，导致肥料利用率低，因此，未来需进一步加强对农民的宣传培训，使其科学合理施肥，促进农业绿色发展。     

氮肥减量施用对我国三大粮食作物产量的影响

【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系,明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文,按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下（肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等）的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上,氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量,氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量,但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量,减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg^-1时,氮肥减施水稻产量（6.5 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.3 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.4 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1.5 g·kg^-1时,氮肥减施玉米产量（8.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。土壤有机质含量>30 g·kg^-1时,氮肥减施的水稻产量（6.9 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.7 t·hm^-2）;在土壤有机质含量为10—20 g·kg^-1以及>20 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.6 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.9 t·hm^-2）;一年两熟制氮肥减施玉米产量（8.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。在普通肥料的基础上,氮肥减施小麦产量（6.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.1 t·hm^-2）。在旱作条件下,氮肥减施的小麦产量（5.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.6 t·hm^-2）。【结论】在常规施氮量的基础上减少30%氮肥施用量可以维持我国三大作物的产量;不同的土壤性质和管理措施,减氮后作物的产量存在一定的变异性。因此,氮肥减施需要根据土壤肥力状况的管理措施进行调整,从而实现高产高效。     

钾钠离子添加对土土壤团聚体和有机碳矿化的影响

  【目的】  评价单价阳离子对团聚体稳定性和土壤有机碳矿化的影响,为有机肥尤其是粪肥的科学施用提供理论依据。  【方法】  采用恒温培养法,研究了不同钾、钠离子浓度下土壤团聚体的稳定性。供试土壤为土。试验中设置K+梯度分别为120、200、280、370、540 mg/kg;Na+梯度分别为90、180、270 mg/kg;并设置在K+ 370 mg/kg浓度下,添加Na+ 0、90、180、270 mg/kg的各处理;并以不添加钾钠离子的处理为对照。土壤在70%田间持水量下培养,定期取样,直到培养105天结束。监测土壤有机碳的矿化动态,以双库指数模型模拟有机碳的矿化特征,湿筛法测定团聚体稳定性。  【结果】  所有处理中2～0.25 mm和 >2 mm团聚体的比例均显著高于0.25～0.053 mm团聚体和<0.053 mm粉粘粒,分别占总量的42.0%～52.7%和26.0%~38.9%。添加K+、Na+以及同时添加K+和Na+总体上降低了>2 mm团聚体比例,增加了2～0.25 mm团聚体和< 0.053 mm粉黏粒组分比例,从而降低了团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),钾钠共同作用效果更明显。K+ 120 mg/kg和Na+ 180 mg/kg两个处理显著降低了有机碳累积矿化量,其余单独添加K+或Na+的处理均无显著影响。钾钠共同处理的土壤有机碳累积矿化量随Na+浓度的增大而减小,降幅为1.2%～22.3%。双库指数模型能较好的模拟有机碳的矿化动态。拟合结果表明,所有处理均增加了来源于活性碳库有机碳的矿化量(Ca),降低了除K+540 mg/kg处理外其他处理源于惰性碳库有机碳的矿化量(Cs),且均降低了活性碳库的矿化速率常数(Ka)。同时,所有处理均增加了Ca占总有机碳矿化量的比例(Ra),而降低了Cs的占比(Rs)。冗余分析(RDA)表明,有机碳累积矿化量与GMD显著正相关,与土壤结构稳定性阳离子比值(CROSS)、钠吸附比(SAR)和可交换性钠百分比(ESP)显著负相关。  【结论】  钾、钠离子的累积显著影响了土壤团聚体组成,降低了团聚体MWD和GMD,抑制了惰性有机碳的矿化,提高了活性有机碳的矿化量,这可能是施用钾肥很难提高土壤有机质含量的一个原因。     

黄土高原南部地膜覆盖小麦产量及水分利用效应分析

综合评价地膜覆盖的产量以及水分利用效应，有利于干旱半干旱地区合理利用地膜覆盖技术。本研究收集1997─2017年间黄土高原南部地膜覆盖小麦产量及水分利用已发表文章的数据，分析地膜覆盖对小麦产量、水分利用及水分利用效率的影响，同时利用边界函数方法求得区域小麦潜在蒸腾效率。研究表明，与不覆膜相比，半膜覆盖平均增产率为29%（-21%～97%），全膜覆盖平均增产率为34%（-14%～153%）。半膜与全膜覆盖间小麦产量相似，无显著差异。半膜与全膜覆盖小麦蒸散量较不覆膜显著增加，但两种覆膜措施蒸散量差异不显著。黄土高原南部覆膜条件下小麦潜在蒸腾效率为22.5 kg·hm^-2·mm^-1，最低土壤蒸发量为35 mm；不覆膜小麦潜在蒸腾效率为18.5 kg·hm^-2·mm^-1，最低土壤蒸发量为54.4 mm。半膜覆盖与全膜覆盖较不覆膜显著增加了小麦水分利用效率，半膜覆盖水分利用效率平均增加24%（-21%～84%），全膜覆盖平均增加率为31%（-15%～152%）。半膜与全膜覆盖间水分利用效率也相似。覆膜显著增加小麦产量及水分利用效率与其降低土壤蒸发量及提高小麦潜在蒸腾效率有关。基于半膜覆盖与全膜覆盖对小麦产量、蒸散量及水分利用效率具有等效性，考虑到地膜的环境污染与经济成本因素，黄土高原南部小麦栽培推荐半膜覆盖。     

水肥管理及生物炭施用对作物产量和磷效率及磷淋失的影响

为探讨中国北方褐土区典型种植模式——冬小麦-夏玉米体系水分优化、养分优化以及生物炭施用对作物产量、磷效率和磷素淋失的影响,2016—2019年于陕西杨凌土(黄土母质,自然褐土发育)区进行田间渗漏池试验,设计习惯水肥(CP1、CP2, CP1处理渗漏池深为120～150 cm, CP2处理渗漏池深为100 cm)、灌水优化(CP1-W)、养分优化(CP1-F)、水分养分优化(OPT)、习惯水肥+生物炭(CP2+B)以及水分养分优化+生物炭(OPT+B)7个处理,研究作物产量、磷肥偏生产力和磷素淋失的响应。结果表明,CP1-W、CP1-F和OPT处理3年平均冬小麦、夏玉米及作物总产量均与CP1处理无显著差异。CP1-F和OPT处理较CP1处理均显著增加磷肥偏生产力,平均增幅分别为69.3%和56.4%。与CP1处理相比, CP1-W和CP1-F均没有显著影响各形态磷的淋失量,而OPT处理的颗粒磷淋失量显著减少58.4%。施用生物炭对3年平均作物总产量无显著影响,而在CP2+B处理磷肥偏生产力显著提高43.6%;在OPT+B处理磷肥偏生产力无显著变化。CP2+B处理各形态磷素的淋失量均与CP2处理相似, OPT+B处理第1年可溶性有机磷、颗粒磷和总磷淋失量较OPT处理分别显著降低60.0%、57.1%和62.4%,但后两年OPT+B处理总磷淋失量却显著增加。综合3年的结果发现,在不同条件下施用生物炭对各形态磷素淋失均无显著影响。上述结果表明,褐土区在农户水肥的基础上合理降低水肥用量,可以提高磷肥利用率,降低磷素淋失量,保障作物产量;而施用冬小麦秸秆生物炭对作物产量、磷素淋失无显著影响,对磷肥偏生产力的影响结果不一致,有待进一步研究。     

地膜覆盖条件下黄土高原玉米产量及水分利用效应分析

【目的】综合评价地膜覆盖玉米的产量以及水分利用效应,为黄土高原地区玉米生产合理利用地膜覆盖技术提供指导。【方法】本文在中国知网（CNKI）,Web of Science与EI Compondex文献数据库,收集了从2000—2017年间已发表的黄土高原地膜覆盖玉米产量及水分利用文章数据,综合分析了地膜覆盖对玉米产量、水分利用及水分利用效率的影响。【结果】黄土高原半膜覆盖平均产量为9 348 kg·hm^-2,较对照产量7 059 kg·hm^-2增产33%,全膜覆盖平均产量为9 191 kg·hm^-2,较对照产量5 910 kg·hm^-2增产56%,半膜覆盖或者全膜覆盖均显著提高了玉米产量,但是全膜覆盖和半膜覆盖之间玉米产量相近,没有显著差异。另外,半膜覆盖海拔高度超过630 m时或全膜覆盖海拔高度超过900 m时,玉米增产率随海拔高度的增加而呈增加的趋势,可能与覆膜提高土壤温度有关。半膜覆盖平均蒸散量为385 mm,较对照蒸散量389 mm减少1.0%,全膜覆盖平均蒸散量为366 mm,较对照蒸散量357 mm增加2.8%,半膜覆盖玉米蒸散量较不覆膜有所减少,但是全膜覆盖显著增加了玉米蒸散量,不过2种覆膜措施的蒸散量之间差异不显著。半膜覆盖平均水分利用效率为17.3 kg·hm^-2·mm^-1,较对照水分利用效率13.2 kg·hm^-2·mm^-1增加31%,全膜覆盖平均水分利用效率为17.5 kg·hm^-2·mm^-1,较对照水分利用效率11.7 kg·hm^-2·mm^-1增加50%,半膜覆盖与全膜覆盖均显著提高了玉米水分利用效率,但是全膜覆盖和半膜覆盖之间玉米水分利用效率相似,没有显著差异。覆膜显著增加玉米产量及水分利用效率与其降低土壤无效蒸发量（57 mm）,提高玉米潜在的蒸腾效率有关（11.2 kg·hm^-2·mm^-1）。【结论】在区域尺度上半膜覆盖与全膜覆盖对玉米产量、蒸散量及水分利用效率具有等效性,考虑到地膜的环境污染与经济成本等因素,推荐黄土高原玉米栽培选用半膜覆盖。