黑土区农田氮磷淋溶消减措施

黑土是我国重要的土壤资源,承载了全国50%以上的玉米产量。但过量的化肥施入和不合理的农业管理造成黑土土壤氮磷大量残留,氮磷淋溶风险增强。相关研究表明,尽管黑土区旱地农田氮磷淋溶损失相对较低,肥料残留效应仍致使其潜在淋溶风险增强。因此,本研究综合分析了环境因子和农业管理措施对黑土区农田氮磷淋溶特征的影响规律,明确了黑土氮磷淋溶消减措施,并针对玉米农田和蔬菜地提出消减策略。具体结果如下:施肥和降水是影响黑土农田氮磷淋溶的重要因素,灌溉是影响蔬菜地氮磷淋溶的关键农田管理措施;按需施肥、有机无机配施、避免雨热同期追肥、节水灌溉、免耕秸秆覆盖、不同作物轮作和添加生物炭等均是适合于当地气候和土壤条件的氮磷淋溶阻控措施。建议玉米农田采用一次性基肥施入,有机肥占比50%～70%,采用免耕秸秆覆盖技术;蔬菜地在常规施肥和灌溉频次下分别降低20%的施肥量和灌溉量,推荐蔬菜秋季收获后秸秆粉碎深埋等管理措施。本研究明确了黑土区农田氮磷淋溶消减策略,有助于实现黑土区农业绿色可持续发展和绿色生态环境的构建。     

降雨对吉林省黑土区雨养春玉米农田氮磷淋溶的影响

吉林省黑土区是我国玉米生产的重要基地,农业集约化程度较高,农业面源污染风险较大。因此,掌握吉林省黑土区降雨与农田氮磷淋溶的关系,对区域生态农业可持续发展意义重大。本研究基于吉林省4个面源污染监测点,于2016-2019年春玉米季对降雨情况、淋溶量、淋溶液氮磷浓度及淋溶强度等进行了动态监测,系统分析了吉林省黑土区自然降雨与农田氮磷淋溶的关系。结果表明:1)吉林省黑土区降雨年际间和监测点间差异较大,年际间波动在424～554mm,春玉米全生育期平均降雨量为475mm;不同监测点降雨量大小依次为通化(593～785 mm)公主岭(512～699 mm)梨树(305～434 mm)农安(197～342 mm)。2)淋溶量和降雨强度呈极显著正相关关系,降雨强度每增加10 mm·(24h)-1,淋溶量增加1.81mm。全生育期(4-10月)降雨量与淋溶次数、淋溶概率分别呈极显著和显著正相关,降雨量每增加100mm,淋溶次数约增加3次,淋溶概率上升6%。当全生育期降雨量超过74mm时,淋溶概率增加,可能引起淋溶;而当全生育期降雨量达到217mm时,淋溶次数增加,可以发生淋溶。产生淋溶的降雨等级一般以中雨(10～24.9 mm)和大雨(25～49.9 mm)为主。3)淋溶量和淋溶液总氮浓度呈极显著正相关,与总磷浓度无明显相关关系。4)总氮淋溶强度与降雨强度呈极显著正相关,降雨强度每增加10 mm·(24h)-1,总氮淋溶强度增加0.73kg·hm~(-2),而总磷淋溶强度与降雨强度无明显相关性。由此可见,吉林省黑土区农田在春玉米雨养条件下以氮素淋溶为主,且与降雨密切相关,应因地制宜采取农艺措施在源头上阻控农业面源污染的发生,为农业生态可持续发展提供有效途径。     

黑土区中部玉米和大豆肥料利用率研究

在土壤自然供肥能力不断下降的情况下,肥料的施用在支撑作物产量中起到了至关重要作用.化肥施用量大和土壤肥力降低导致了肥料利用率不高,关于培肥后土壤在优化平衡施肥后的肥料利用率还鲜有报道.本研究在黑土区中部选择了连续3年秸秆还田构建肥沃耕层后的地块,设置了优化平衡施肥处理(NPK),缺素处理(NP、PK和NK)开展肥料利用...     

长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势

【目的】依托中国东北典型农田设置的公主岭黑土长期培肥试验,研究长期培肥条件下黑土地区玉米产量和氮肥效应的时间演变趋势,阐明氮肥利用率和土壤养分之间的相关性,为指导我国建立长期培肥模式和提高氮肥利用率提供依据。【方法】本文选择不同有机肥用量(M0、M30和M60)下不施肥处理(CK)、施氮肥(N)、施磷钾肥(PK)和平衡施肥(NPK),共计12个处理,研究长期培肥对玉米的氮肥农学效率、氮肥当季利用率和氮肥累积利用率的影响。【结果】有机肥料和化肥(NPK)对玉米均具有显著增产效果,有机肥化肥配施可降低玉米产量的变异系数(CV)和提高可持续性指数(SYI)从而保证玉米的持续稳产高产。平衡施肥条件下的氮肥农学效率、当季利用率和累积利用率随着施肥年限的延长呈上升趋势并且达到显著或极显著水平;常量有机肥区和高量有机肥区的土壤肥力得到显著提升,氮肥效应随时间演变趋势分别为变化不显著和显著降低趋势。氮肥利用率与土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷和土壤速效钾呈显著负相关。【结论】在相对较高的肥力条件下,黑土地区玉米氮肥效应呈显著下降或变化不显著的趋势将为高肥力条件下有机肥部分替代化肥提供科学依据。     

氮磷肥对黑土玉米农田生态系统土壤微生物量碳、氮的影响

通过田间氮磷肥配施试验研究了氮磷配施对黑土玉米农田生态系统玉米不同生育时期微生物量碳、氮的影响。微生物量随玉米不同生育期的动态变化表明,氮磷肥对微生物量碳和微生物量氮的动态影响并不同步,微生物量碳和微生物量氮变化最显著的时期均是授粉期,但此时微生物量碳是最低的谷值,而微生物量氮是最高的峰值。不同氮磷配比对微生物量碳影响的回归分析表明,氮肥是影响微生物量碳的主导因素,无论是适量施用还是过量施用都是氮肥对微生物量碳的影响较大。不同氮磷配比对微生物量氮影响的回归分析表明,过量氮肥的施用减少了土壤微生物量氮的含量。磷肥无论高量和低量均能增加微生物量氮的含量,但随着施用量的增加对微生物量氮的正效应减小。氮磷配合施用可增加土壤的微生物量氮,由此可见无论单施氮肥还是单施磷肥,过量施用对微生物量氮的增加都是不利的,只有氮磷配合施用才是增加土壤微生物量氮的有效途径。     

黑土区玉米施用新型肥料的效果和环境效应

为明确新型肥料在黑土区春玉米上的一次性施用效果及其环境效应,通过开展田间试验,测定了不同新型肥料施用与常规施肥条件下玉米的产量、氮素吸收利用、氨挥发状况、土壤无机氮残留量,并估算了氧化亚氮量。结果表明:施氮肥处理的产量明显高于对照处理,增产幅度在34.9%~46.7%之间,不同氮肥处理间产量差异不明显,其中硅酸盐肥料处理的产量相对较高,为14 140kg/hm~2,硫包衣肥料处理的氮肥利用率最高为50.8%。常规施肥处理(底肥+追肥)的氨挥发累积量最高,占氮肥施用量的9.38%。新型肥料中,肥包肥、硅酸盐包膜肥料和控释肥料的氨挥发累积量相对较小,分别为28.8,28.7,28.6kg/km~2,比掺混肥料氨挥发累积量低23.2%,23.8%和24.5%。与掺混肥料相比,高塔工艺肥料、控释肥料、脲甲醛肥料玉米收获后0—100cm土层的无机氮积累量较低,分别为31.4,52.8,46.1kg/km~2。经估算,高塔工艺肥料处理N_2O排放量最高,为1.49kg/hm~2,稳定态肥料和硫包衣肥料处理相对较低,分别为1.45,1.44kg/hm~2。几种新型肥料中,稳定性肥料、硫包衣肥料、硅酸盐包膜肥料能有效降低氨挥发和N_2O排放,从而提高氮肥利用率。     

不同施肥措施对黑土区玉米氮效率及碳排放的影响

[目的]以东北黑土区玉米生产体系为研究对象,探究不同施肥措施对玉米籽粒产量、氮肥利用效率及碳排放的影响,以实现该地区粮食平稳增产的同时降低农业生产碳排放.[方法]在黑龙江典型黑土区进行了两年玉米田间试验,试验设5个处理:不施氮肥(CK);推荐施肥处理(RF);推荐施肥+有机氮替代20％化肥氮(MRF);推荐施肥+秸秆还...     

黑龙江省典型黑土区玉米优化施肥——以双城为例

为明确黑龙江省玉米主产区土壤养分限制因子,充分发挥土壤及肥料的增产潜力,达到玉米的高产高效,通过双城市5年的田间小区对比试验,研究了玉米对不同肥料的产量响应及肥料效应。结果表明,不施氮磷钾锌硫肥均降低玉米产量,不施氮肥、不施磷肥、不施钾肥、不施锌肥、不施硫肥的各减素处理较推荐施肥处理平均减产分别为27.7%、18.4%、17.6%、7.8%和9.7%。氮磷钾合理配施显著提高玉米产量、养分吸收、农学效率和肥料利用率。与农民习惯施肥处理相比,优化施肥处理玉米平均增产12.6%,增加氮磷钾养分吸收量分别为13.4 kg·hm-2、9.0 kg·hm-2和12.4 kg·hm-2;增加氮磷钾农学效率分别为6.5 kg·kg-1、17.5 kg·kg-1、7.0 kg·kg-1;提高氮磷钾肥利用率分别为8.1%、13.4%和9.5%。影响双城市玉米产量的主要土壤养分限制因子是氮,其次是钾和磷,潜在因子是锌和硫。与优化施肥相比,该地区玉米生产农民习惯施肥中,氮施用量略有不足,磷肥用量过高,钾肥用量过低,生产中应适当增加钾肥用量,否则长期种植玉米易造成土壤钾素的亏缺。图3,表5,参20。     

黑土区覆混耕作中玉米秸秆还田对土壤水分入渗性能的影响

覆盖混埋耕作主要通过联合整地机对秸秆进行切碎并均匀混入土壤,对降低风蚀水蚀、提高耕层土壤蓄水能力及构建优质种床具有重要作用。为探究覆混耕作中玉米秸秆对土壤水分入渗性能的影响,该研究利用Design Expert软件,根据Box-Behnken试验原理通过室内土柱模拟试验,以覆混耕作中秸秆混埋深度、秸秆混埋量、秸秆长度为影响因素,以渗水量为指标进行三因素三水平二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对土壤水分入渗性能的影响,并对影响因素进行了综合优化。试验结果表明：对渗水量影响主次顺序为秸秆混埋深度、秸秆长度、秸秆混埋量;当秸秆混埋深度为20 cm、秸秆混埋量为80%、秸秆长度为9 cm时,渗水量达到最优值0.249 L。利用优化后的参数进行试验验证,土壤渗水量为0.247 L。研究结果可为覆混耕作中联合整地机的作业参数调整提供参考和土壤水分入渗性能研究提供参考。     

氮肥种类和淹水胁迫对砂姜黑土区玉米苗期生长和养分吸收的影响

采用盆栽土培方法,比较0~14 d持续淹水胁迫条件下,不同形态的氮肥以及施氮、磷和钾肥对砂姜黑土区富钾低肥土壤上种植玉米苗期植株的地上部生物量、氮、磷和钾含量与累积量的影响。结果表明,在玉米3叶1心期(淹水胁迫处理前),施硝酸钾处理地上部的生物量明显高于除施硝酸铵处理以外的其它处理(P0.05)。在3个缺素处理中,不施钾处理地上部的生物量明显低于不施磷处理(P0.05),但与不施氮处理差异不显著。在淹水胁迫过程中,施肥和淹水胁迫的交互作用影响不显著,在淹水胁迫处理7 d时,施不同形态的氮肥以及施氮、磷和钾肥显著影响玉米地上部的生物量和氮累积量(P0.05),并极显著影响磷累积量和钾累积量(P0.01);淹水胁迫也显著降低了此时玉米植株地上部的氮累积量,并极显著降低其钾累积量(P0.01),且当胁迫处理延长至14 d时,淹水胁迫还引起生物量和磷累积量的显著下降(P0.05)。延长淹水胁迫持续时间,对生物量、氮累积量和钾累积量的肥效差异与胁迫的抑制效应分别呈现加大和增强的趋势。比较F值大小可知,在淹水胁迫处理7 d时,氮肥种类是玉米地上部生物量、氮和磷累积量变化的主要诱因;而当胁迫处理延长至14d时,淹水胁迫则上升为主要决定因子。与此不同,胁迫处理开始后,淹水胁迫始终是钾累积量变化的主要决定因子。在淹水胁迫条件下,尿素可能是有利于提高富钾低肥土壤苗期玉米耐淹水胁迫性的氮肥种类。     

长期施肥对黑土团聚化作用及碳、氮含量的影响

利用田间定位试验,研究了长期施用有机肥和化肥对黑土团聚化作用及碳、氮含量的影响。团聚体分级结果表明,小团聚体是土壤的主要组成部分,占土壤重量的48.86%~60.24%。长期施用有机肥可显著增加土壤中大团聚体的比例,提高土壤团聚体的稳定性;而化肥的施用则增加了土壤中微团聚体和粉+黏粒的含量,降低土壤团聚体的稳定性。施用有机肥能显著增加土壤有机碳和总氮的含量,而化肥只有与有机肥配施时才能显著增加土壤有机碳和总氮的含量。有机肥的施用能够降低土壤C/N,表明有机肥的施用更有利于土壤氮素水平的提高。     

黑土区小流域土壤速效磷空间分布模拟方法

为探索东北黑土小流域土壤AP空间分布模拟的最佳方法,综合考虑区域尺度、景观格局和采样方法等信息,选取两个典型黑土小流域(光荣和海沟河流域)作为研究对象,结合半变异分析、回归分析、主成分分析等方法,比较了不同空间插值方法(反距离权重法、径向基函数法、普通克里格、协同克里格、多元线性回归模型、地理加权回归模型、回归克里格和地理加权回归克里格)对AP空间模拟精度的影响。结果表明:(1)引入主成分分析后能够提高回归克里格和地理加权回归克里格方法的模拟精度(4.5%和2.4%);(2)地理加权回归克里格方法可以作为最优空间插值方法模拟黑土区小流域AP的空间分布格局。地理加权回归克里格方法相较于传统插值方法能在一定程度上提高黑土小流域土壤AP空间模拟精度,为小流域尺度黑土养分管理提供技术支撑。     

氮肥种类和用量对川西蒙山春茶产量和品质的影响

以四川雅安蒙山茶园土壤和四川省名山县当地选育的4年生蒙选131为试验材料,利用盆栽试验探讨了不同种类氮肥、用量对川西蒙山春茶产量和品质的影响。结果表明:三种类型氮肥均在0.50gkg-1土时增产效果最明显,其中,碳酸氢铵效果最好,能达到对照的2.91倍。三种类型氮肥对春茶茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸和可溶性糖含量都有较大影响,0.50gkg-1土的碳酸氢铵能显著降低春茶中的茶多酚含量,提高春茶中的游离氨基酸总量、咖啡碱和可溶性糖含量,是提高春茶产量和品质最理想的氮肥种类和用量。     

黑龙江春玉米最佳施氮方式的研究

以"乐玉一号"玉米品种为试验材料,探究了不施氮处理(T1)、100%基施尿素处理(T2)、基追比1∶1施尿素处理(T3)、37.5%尿素+62.5%控释尿素配施处理(T4)、70%尿素+30%有机无机复混肥配施处理(T5)、37.5%尿素+30%有机无机复混肥+32.5%控释尿素配施处理(T6)对土壤各养分利用、玉米氮磷钾养分吸收、玉米产量及其构成因素以及氮肥利用率的影响,从而找出了黑龙江省春玉米最佳施氮方式。除T1处理外,T6处理土壤中铵态氮、硝态氮含量在成熟期均最低;除拔节期外,3个时期T6处理玉米叶片、茎秆的氮积累量及干物质量均最高;其产量为11 428kg/hm²,增产率为24.82%,氮肥农学效率及氮肥偏生产力均最高。因此,黑龙江省春玉米生长所需的最佳施氮方式为37.5%尿素+30%有机无机复混肥+32.5%控释尿素配施。     

Adjusting Midseason Nitrogen Rate Using a Sensor-Based Optimization Algorithm to Increase Use Efficiency in Corn

ABSTRACT

This study was conducted to formulate an in-season nitrogen (N) fertilization optimization algorithm (NFOA) to estimate midseason N rates that maximize corn (Zea mays L.) growth and minimize fertilizer inputs. Treatments included: a zero kg N ha^?1; three treatments of 134 kg N ha^?1 fixed rate applied in split, preplant, or sidedress; two treatments of 67 kg N ha^?1 fixed rate preplant or sidedress applied; three NFOA-based midseason N rates (RI-NFOA, RICV-NFOA, flat-RICV-NFOA) with (67 kg N ha^?1) and without preplant N; and two resolutions (0.34 and 2.32 m²) tested for RICV-NFOA only. With the 67 kg N ha^?1 preplant application, midseason RI-NFOA-based N rates resulted in an N use efficiency (NUE) of 65% while the 134 kg N ha^?1 fixed rate split applied had 56% NUE. Using the RICV-NFOA, NUE and net returns to N fertilizer were higher when spatial variability was treated at 2.32 m² resolution.     

东北黑土活性有机碳、氮分布研究

通过对东北黑土区不同地点、不同层次的土壤样品的分析,探索活性有机碳(轻组有机C,N、颗粒有机C,N和易氧化有机C,N)在东北地区的分布情况。结果表明,随着纬度的增加,土壤活性有机C、N含量增加;随着深度的增加,土壤活性有机C、N含量减少。说明纬度低的地区,活性有机碳库转化较快,库容较小,而耕作措施相近的情况下,植物残体和根残体在有机C积累方面应予以重视。     

连续施氮对玉米产量稳定性及其增产潜力的调控

通过7年的定位试验(2007~2013年),研究不同施氮水平对辽北地区玉米产量稳定性、可持续性及其增产潜力的影响。试验氮肥用量从低到高共设N0(不施氮)、N_1(138 kg hm~(-2))、N_2(241.5 kg hm~(-2))、N_3(345 kg hm~(-2))4个水平。结果表明,施氮可以显著增加玉米产量,在一定范围内产量和产量稳定性随施氮量的增加而增加,其中N2处理的产量(平均产量9598.1kg hm~(-2))和增产率(70.7%)最高,年际间变异系数最小,相应的稳定性最高;N_3处理虽然施氮量比N_2处理增加43%,然而产量和产量的稳定性并没有显著提高。根据7年的平均产量研究结果得出肥料-产量效应函数,曲线符合报酬递减率,可知玉米增产潜力为1279.3 kg hm~(-2),由此说明辽北地区的玉米单产还有很大的增产空间。     

氮肥利用率测定规范化探讨

氮肥利用率是一个评价施氮产量效益和环境效应的重要指标,这个指标的计算和测定存在计算结果偏低和结果变异大的问题,希望通过研究提出规范、科学、合理的氮肥利用率测定方法。采用长期氮肥检测定位试验结果,分析空白对照和施肥处理小麦产量的逐年变化特征,应用常规差减法计算氮肥利用率,研究其年际间变化特点,提出测定氮肥利用率的规范的探讨。氮肥利用率测定规范:第一,空白对照吸收氮素达到相对稳定;第二,施肥处理作物吸收氮素量相对稳定;第三,必须采用稳定期内若干年的平均值。通过规范化的测定和计算,能够计算出比较合理的氮肥利用率参数,在施肥量120~180 kg N·hm-2范围内的氮肥利用率为69.2%~76.2%。建议氮肥利用率的测定遵循一定的测定规范,通过制定测定规范,测定出正确合理的氮肥利用率参数具有可比性,便于应用于科研和生产。     

不同施肥与生物质炭配施对水稻田面水氮磷流失及产量的影响

通过研究减氮施肥及施用生物质炭对田面水氮磷流失风险和水稻性状的影响,结果表明:不同施肥处理田面水总氮、溶解性氮、铵态氮浓度均在施肥后第2天达到最高,然后迅速下降,并于7d后趋于稳定,稳定后浓度分别是顶峰值的5.6％～16.3％,8.4％～23.7％和25.0％～46.1％;不同施肥处理田面水总磷浓度在施肥后第3天达到最高,而后迅速下降,一周后趋于稳定;可溶磷浓度在施肥后4～5 d内处于一个平稳的状态,而后平缓下降至施肥前水平.氮磷浓度在减氮(20％)施肥条件下与常规施肥相比均降低.减氮施肥对产量的影响不大,但减氮施肥结合生物质炭处理水稻产量与常规施肥相比提高了24.6％,达到7 391.5 kg/hm2;减氮施肥降低了氮素流失风险,但减氮施肥结合生物质炭处理则明显提高田面水中总磷的浓度,增加磷素流失的风险.在施肥后1周内是控制氮磷流失风险的最佳时期,此时若遇暴雨,将导致氮磷随径流大量流失.     

Corn (Zea mays L.) Grain and Stover Yield as Affected by Soil Residual Mineral Nitrogen

Evaluation of nitrogen (N) dynamic in soil using regression equations is important for proper determination of N fertilization. A 3-year field experiment was conducted to (1) develop the best-fitted regression model relating corn grain and stover yield to soil residual ammonium (NH₄)-N and nitrate (NO₃)-N for corn yield prediction and (2) evaluate how such a model can be beneficial to the health of ecosystem by predicting the appropriate rates of N fertilization for corn production. Soil NH₄-N and NO₃-N were determined at corn harvest at the depths of 0–30 and 30–60 cm. Nitrogen fertilizer rates and soil mineral N accounted for a maximum of 93% variation in corn grain yield. Soil mineral N enhanced corn yield more than N fertilizer. Totals of 63.1 and 14.1 kg/ha of soil residual NO₃-N and NH₄-N were found in the 0- to 60-cm depth, indicating the importance of performing soil N tests.