我国主要麦区农户施肥评价及减肥潜力分析

【目的】明确我国主要麦区农户小麦施肥存在的问题及减肥潜力,为科学施肥、合理减肥提供依据。【方法】连续3年对我国主要麦区的小麦种植户进行施肥调研和取样,基于农户产量、养分需求量和土壤养分供应水平对其施肥状况和减肥潜力进行评价和分析。【结果】我国主要麦区农户小麦产量和生物量平均为6.0和13.2 t·hm ^-2,二者极显著线性相关。小麦产量与施肥量和土壤养分无显著相关。我国小麦氮（N）、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）肥用量平均分别为191.1、112.8和53.4 kg·hm ^-2,春麦区农户氮、磷和钾肥用量平均分别为171.7、108.9和10.6 kg·hm ^-2,旱作区分别为154.3、111.8和32.6 kg·hm ^-2,麦玉区分别为236.4、128.1和74.0 kg·hm ^-2,稻麦区分别为177.5、77.0和71.8 kg·hm ^-2。就施氮量而言,春麦区过量施氮的农户较少,为34%,其次是麦玉区、稻麦区和旱作区,分别为42%、55%和63%;产量较低的农户是氮肥减施的重点,减氮潜力最高达43.6%,平均需减氮2.3—135.5 kg·hm ^-2。过量施磷问题比较突出,各麦区施磷过量的农户分别占63%、87%、68%和57%,即使小麦高产时,仍有超过50%的农户施磷过量;各麦区不同产量等级的农户均需减施磷肥,减磷量平均为3.8—91.1 kg·hm ^-2,旱作区减磷潜力最大,达55.6%。施钾状况因麦区而异,在春麦区,主要问题是施钾不足,占84%,平均需增施钾肥22.8 kg·hm ^-2;旱作、麦玉和稻麦区,减钾潜力分别达43.2%、25.7%和56.0%;产量较低的农户是减钾的重点,平均需减钾31.7—45.9 kg·hm ^-2。【结论】我国农户施肥状况和减肥潜力因农户产量和麦区不同存在差异,中低产农户过量施肥问题较为严重,应注意根据产量适量减少施用氮、钾肥,所有农户均需警惕磷肥过量投入问题,其中旱作区氮、磷肥减施潜力最高,稻麦区减钾潜力最高。     

秸秆还田对冬小麦产量和氮、磷、钾吸收利用的影响

【目的】陕西关中平原是我国典型的冬小麦—夏玉米轮作区,冬小麦播种前将上季收获后的玉米秸秆还田是当地普遍采用的作物秸秆管理方式。本研究以优化秸秆还田条件的小麦养分资源管理,实现作物增产和肥料增效为目标,通过2年的田间定位试验,探索关中地区玉米秸秆还田条件下,冬小麦高产高效的最佳养分管理措施。【方法】试验于2011年10月至2013年5月在陕西省周至县终南镇进行,供试冬小麦品种为周麦23,夏玉米品种为郑单958。采用裂区设计,主处理为玉米秸秆全量还田(S1)和秸秆不还田(S0),副处理为5个不同氮肥施用水平(N 0、84、168、252和336 kg/hm2),种植作物为冬小麦。通过不同氮水平的回归分析,研究了玉米秸秆还田对后茬冬小麦的籽粒产量、生物量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收利用的影响。【结果】与玉米秸秆不还田相比,秸秆还田对冬小麦籽粒产量和收获期地上部氮、磷、钾养分吸收量的影响均表现出低氮降低、高氮增加的趋势。第一年和第二年在施氮量分别低于N 153和187 kg/hm2时,秸秆还田处理小麦减产,相反则增产,并且增产量随着氮肥用量的增加而增大;生物量与产量趋势一致,前后两年玉米秸秆还田与不还田条件下,冬小麦生物量相等时的氮肥用量分别为N 190和202 kg/hm2。在产量构成要素中,同一氮水平时,秸秆还田对小麦穗粒数和千粒重没有明显影响,而每公顷穗数却表现为低氮降低、高氮增加的趋势,所以秸秆还田后穗数增加是小麦增产的主要原因。同时,在玉米秸秆还田条件下,小麦地上部氮、磷、钾吸收量增加时,第一年的氮肥用量分别高于N 275、123和213kg/hm2,第二年分别高于N 200、165和241 kg/hm2,但氮、磷、钾的收获指数不随施氮量的增加而递增。而且过量施氮也会造成小麦籽粒磷含量的降低。【结论】在综合同一施氮水平时,秸秆还田后的冬小麦籽粒产量和地上部氮、磷、钾养分吸收利用的变化,建议在陕西关中平原的冬小麦—夏玉米轮作区域,氮肥用量应控制在N 150~200kg/hm2,以保证在玉米秸秆还田条件下小麦的增产和氮、磷、钾养分资源的高效合理利用。     

秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量及氮素调控的影响

以周麦23为供试材料,采用裂区设计的大田试验研究了关中地区秸秆还田配施不同氮肥水平对冬小麦产量及氮素调控的影响。结果表明：相较于单施氮肥处理,秸秆还田配施氮肥处理冬小麦产量在低施氮量处理时有降低的趋势,在高施氮量处理时有增加的趋势,但两者间的差异不显著;秸秆还田配施氮肥能有效提高冬小麦的氮素利用效率,冬小麦的氮肥表观利用率提高了1．6％～9．1％;秸秆还田措施配施适量的氮肥有降低冬小麦百公斤籽粒需氮量的趋势。综合考虑到生产成本及潜在环境污染的可能性因素,在秸秆还田条件下,试验地区冬小麦施氮量以252～321 kg·hm-2为宜。     

黄淮麦区小麦籽粒锌含量差异原因与调控

小麦高产优质生产对保障我国粮食安全和人们营养健康有重要意义。通过实地调研和取样分析,研究了黄淮麦区276个田块的小麦籽粒锌含量与产量和产量构成、施肥和土壤养分、作物锌吸收利用等参数的关系。结果表明,黄淮麦区缺锌和非缺锌土壤的比例分别为42%和58%,两种土壤上的小麦籽粒锌含量分别介于16~52和17~58 mg·kg^-1,分别有7%和9%样本的籽粒锌达到推荐值40 mg·kg^-1。缺锌田块,籽粒锌含量与磷肥用量（r = -0.273,P < 0.01）、0~20 cm土壤有效磷（r= -0.283,P < 0.01）显著负相关,高低籽粒锌组的磷肥用量分别为73和137 kg·hm^-2,土壤有效磷分别为13和20 mg·kg^-1,有效锌分别为0.8和0.7 mg·kg^-1,但籽粒产量低于非缺锌土壤（7 204 和7 857 kg·hm^-2）。非缺锌田块,籽粒锌含量与磷肥用量显著负相关（r= -0.181,P < 0.05）,与0~20 cm（r= 0.236,P< 0.01）和20~40 cm（r= 0.183,P < 0.05）土壤有效锌显著正相关,高低锌组的磷肥用量分别为112和145 kg·hm^-2,0~20 cm的土壤有效磷分别为29和30 mg·kg^-1,有效锌分别为3.3和2.2 mg·kg^-1。因此,在缺锌土壤上,应首先解决土壤缺锌问题,将有效锌提升至临界值1.0 mg·kg^-1以上,非缺锌土壤有效锌保持在3.0 mg·kg^-1以上,同时适当减少磷肥用量和降低土壤有效磷水平,以减少磷对小麦锌吸收的负面影响,维持黄淮麦区小麦高产并改善籽粒锌营养。     

秸秆还田措施下施氮量对冬小麦产量及养分吸收的影响

【目的】研究关中地区秸秆还田措施下不同施氮量对冬小麦产量及养分吸收的影响,为相同区域秸秆还田条件下冬小麦氮肥的优化管理提供科学依据。【方法】以"周麦23"为供试材料,进行一季以5个氮肥用量(0,84,168,252,336kg/hm2)为主处理、秸秆还田与否为副处理的田间裂区试验,分析不同氮肥用量对秸秆还田措施下小麦产量、产量构成要素及地上部养分吸收的影响。【结果】与单施氮肥处理相比,在低施氮量(<168kg/hm2)下,氮肥配合秸秆还田处理的冬小麦产量有降低趋势,在高施氮量(>252kg/hm2)下,氮肥配合秸秆还田处理的冬小麦产量呈增加趋势,但两者差异不显著;氮肥表观利用率和氮肥农学效率均呈现为相同施氮量下,秸秆还田处理高于秸秆不还田处理,分别提高了3.29%~24.46%和15.04%~30.05%。秸秆还田条件下,冬小麦籽粒、茎叶和颖壳中的氮素含量及茎叶和颖壳中的钾素含量均随着施氮量的增加而显著增加,而颖壳磷素含量随着施氮量的增加有降低趋势,籽粒中钾素含量受施氮量的影响差异不显著。相同施氮量下,与单施氮肥处理相比,氮肥配合秸秆还田处理籽粒的磷素及钾素含量均呈增加趋势,但差异不显著。【结论】氮肥配合秸秆还田能提高冬小麦氮素利用效率。秸秆还田配施适量的氮肥有提高冬小麦产量的趋势,秸秆还田后氮肥施用量应高于非秸秆还田的田块,但考虑到生产成本及潜在环境污染的可能性因素,在秸秆还田条件下,关中地区冬小麦施氮量不宜高于336kg/hm2。     

秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量及氮素调控的影响

以周麦23为供试材料,采用裂区设计的大田试验研究 了关中地区秸秆还田配施不同氮肥水平 对冬小麦产量及氮素调控的影响。结果表明：相较于单施氮肥处理,秸秆还田配施氮肥处理 冬小麦产量在低施氮量处理时有降低的趋势,在高施氮量处理时有增加的趋势,但两者间的 差异不显著;秸秆还田配施氮肥能有效提高冬小麦的氮素利用效率,冬小麦的氮肥表观利用 率提高了1.6%～9.1%;秸秆还田措施配施适量的氮肥有降低冬小麦百公斤籽粒需氮量的趋势 。综合考虑到生产成本及潜在环境污染的可能性因素,在秸秆还田条件下,试验地区冬小 麦施氮量以252～321 kg·hm^-2为宜。     

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。     

还田玉米秸秆氮释放对关中黄土供氮和冬小麦氮吸收的影响

【目的】在陕西关中冬小麦-夏玉米轮作区,研究还田玉米秸秆的氮释放对土壤供氮和冬小麦氮吸收的影响,为优化区域秸秆还田的小麦氮素管理提供理论依据。【方法】田间试验于2012年10月至2013年5月在陕西省周至县终南镇进行,冬小麦播种后,在小麦行间填埋装有风干玉米秸秆的尼龙网袋,采用网袋法与¹⁵N同位素交叉标记还田玉米秸秆和氮肥,在秸秆还田条件下,设置不施氮和施氮200 kg N·hm^-2两个处理,重复4次,定期取样测定网袋中剩余秸秆的氮素变化和收获期小麦不同器官的氮含量,研究小麦生长季还田玉米秸秆的氮素释放,秸秆氮和肥料氮的去向,及不同来源的氮素对小麦地上部氮吸收的贡献。【结果】残留在玉米秸秆中的总氮量从小麦播种到越冬前降低,此后到返青期上升,返青期后又逐渐下降。从播种至收获,不施氮和施氮量200 kg N·hm^-2时,秸秆自身氮素的释放量分别为19.7和18.3 kg·hm^-2,吸持的土壤氮为10.4和7.5 kg·hm^-2;吸持肥料氮（施氮时）为3.6 kg·hm^-2,因此秸秆向土壤净释放的氮素分别为9.4和7.2 kg·hm^-2。小麦收获期,不施氮和施氮200 kg N·hm^-2时分别有65.1%和67.7%的秸秆氮残留在未腐解的秸秆中,31.5%和30.4%随着秸秆腐解释放进入土壤或损失,小麦当季吸收利用的秸秆氮很少,分别为3.4%和1.9%。秸秆还田条件下,施氮量为200 kg N·hm^-2时,经吸收进入小麦地上部、残留于土壤及损失、被玉米秸秆吸持的肥料氮分别占施入土壤肥料氮总量的25.0%、73.2%和1.8%。土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献最大,肥料氮次之,秸秆氮的贡献最小,不施氮与施氮时,分别为98.3%和69.2%、0和30.1%,1.7%和0.6%。小麦吸收的土壤、肥料和秸秆氮素主要分配在小麦籽粒中,不施氮与施氮时分别为98.1%和68.8%、0和30.5%、1.9%和0.7%。【结论】在陕西关中冬小麦-夏玉米轮作区,种植一季小麦后,还田秸秆氮主要残留在田间未腐解的秸秆中,占65%以上;肥料氮以残留于土壤或损失为主,高于70%;土壤氮对小麦氮吸收的贡献最大,约为70%。     

黄土高原不同地点小麦籽粒矿质元素的含量差异

【目的】研究同一区域不同地点小麦籽粒养分含量差异与土壤养分供应和作物养分吸收利用之间的关系,为科学施肥和培肥土壤提供依据。【方法】于2017—2018年分别在陕西永寿和杨凌布置田间试验,在施N 180 kg·hm^-2、P₂O₅ 100 kg·hm^-2、K₂O 75 kg·hm^-2的条件下种植来自我国不同麦区的20个小麦品种,收获期取样测定籽粒产量、各器官养分及土壤养分含量,分析两地间土壤养分供应与籽粒大、中、微量元素含量差异的关系。【结果】永寿小麦籽粒氮和钾含量比杨凌低10.6%和6.7%,两地小麦磷含量无显著差异。永寿土壤氮磷供应能力、小麦氮磷钾吸收和向籽粒的转移均高于杨凌;但试验年份永寿的降水总量及其分布均比杨凌的更有利于小麦生长和产量形成,由此引起的产量增幅高于籽粒氮钾吸收量增幅、与磷吸收量增幅接近,产量稀释效应是导致两地间氮磷钾含量变化的主要原因。永寿小麦籽粒钙和镁含量比杨凌高19.0%和10.3%,两地硫含量无显著差异。永寿土壤交换性镁供应能力低于杨凌,交换性钙与杨凌无差异,但永寿土壤较低的pH、速效钾和较高的有效硫更有利于小麦钙镁硫的吸收和向籽粒的转移;与杨凌相比,永寿小麦籽粒钙镁吸收量增幅大于产量增幅、硫吸收量增幅与产量接近,这是两地籽粒钙镁硫含量变化的主要原因。永寿小麦籽粒铁、锰和铜含量比杨凌高9.3%、22.2%和12.7%,锌含量比杨凌低63.1%。永寿 0—20 cm土层有效铁锰含量与杨凌无差异,铜锌含量低于杨凌;但永寿小麦灌浆期比杨凌长,有利于小麦从土壤中吸收微量元素,而锌吸收被较高的有效磷抑制,导致永寿小麦铁锰铜吸收和向籽粒的转移高于杨凌而锌吸收和转移低于杨凌,这是两地籽粒铁锰铜含量变化的原因。【结论】在同一区域的不同地点,土壤养分供应和降水差异引起的产量与养分吸收增减幅度不同是籽粒养分含量变化的主要原因。与杨凌相比,永寿小麦籽粒氮含量低的主要原因是产量稀释效应;小麦磷和硫含量不降低的原因是土壤较高的有效磷和有效硫供应使得小麦磷、硫吸收量与产量以相近幅度增加;小麦籽粒钾、锌含量低的原因分别是土壤钾锌供应不足和磷锌拮抗;小麦钙镁含量的增加主要是因为较低的土壤pH和速效钾促进了钙镁吸收和转移;小麦籽粒铁锰铜含量的增加主要归因于较长的灌浆期增加了这些元素的吸收和向籽粒的转移。农业生产中应根据当地土壤养分供应和气候特点有针对性地调控施肥,使小麦养分吸收与产量变化相协调,在实现增产的同时提高籽粒矿质营养品质。     

施氮对秸秆还田冬小麦产量和水分利用率的影响

【目的】探讨玉米秸秆还田配施氮肥对关中灌区冬小麦产量和水分利用效率的影响,为该地区实现小麦高产提供理论依据。【方法】以"西农979"作为供试冬小麦品种,研究玉米秸秆还田条件下配施0,87.5,175,262.5,350kg/hm2氮肥以及秸秆不还田条件下施用175kg/hm2氮肥6个处理,对冬小麦产量、土壤贮水量和水分利用率的影响。【结果】在氮肥用量相等(175kg/hm2)的情况下,玉米秸秆还田配施氮肥处理的冬小麦有效穗数、穗粒数、千粒质量和产量较单施氮肥处理分别增加了39万穗/hm2,1.57,2.11g和1 200kg/hm2。6个处理中,玉米秸秆还田配施262.5kg/hm2氮肥处理的冬小麦产量和水分利用率最高,分别达到8 415kg/hm2和20.9kg/(hm2.mm)。各秸秆还田配施氮肥处理的水分利用率明显高于不施氮处理。在氮肥用量相同的情况下,玉米秸秆还田处理耗水量比秸秆不还田处理减少19.00mm。【结论】秸秆还田能提高冬小麦产量和水分利用率,在玉米秸秆还田条件下,关中平原冬小麦氮肥用量应控制在175～262.5kg/hm2。