典型黑土农田化肥氮素的优化管理

在松嫩平原典型黑土农田,通过不同施氮水平的田间试验,研究了旱田主要作物对氮素的肥料效应,得出玉米、小麦氮肥与产量的数学模型。玉米施氮量141kg/hm^2,可达到最高产量;小麦施氮量131kg/hm^2可达到最高量。但在目前肥料与产品价格的比例下,经济合理施肥量,玉米施氮量111kg/hm^2小麦施氮量90kg/hm^2,可稳定获得较高的施肥利润。通过对氮素平衡盈亏状况的分析与评价,认为黑土农田氮素平衡有44％以下的赤字,并不影响作物产量,是允许范围内的赤字。     

黑土区大豆-春玉米轮作氮磷钾对春玉米的效应

通过田间试验,建立了黑土区大豆-春玉米轮作条件下春玉米的肥料效应函数,得到该条件下春玉米的最大利润产量为11408.7 kg hm-2,氮、磷、钾肥料的推荐施肥量分别为N 167.0 kg hm-2、P2O5 45.0 kg hm-2、K2O 37.5 kg hm-2,N∶P2O5∶K2O=1∶0.27∶0.22。结果还表明,氮肥对玉米的增产作用远大于磷钾肥。该试验结果可以为东北黑土区大豆-春玉米轮作条件下春玉米的平衡施肥提供参考依据。     

沿淮地区氮磷肥配合对水稻产量和肥料利用效率的影响

在沿淮变性土区开展了氮磷配合对水稻产量和肥料利用效率影响的田间试验。结果表明,施氮增产28.9%～62.2%,施磷增产4.3%～4.7%,氮磷配合有利于产量和肥料利用效率的提高。通过数学模拟,获得氮磷肥的效应方程,并计算出最大经济施肥量,氮肥为269.5kg hm-2,磷肥为90.4kg hm-2。     

小麦/玉米套作条件下氮、磷配施的肥料效应研究

针对内蒙古河套灌区农业面源污染的现状,本研究以内蒙古河套灌区常规作物小麦和玉米为供试材料,采取"3414"部分实施方案,对氮、磷肥的施用效应及养分交互作用进行了研究,探讨进一步削减当地农业生产过程中的肥料用量的施肥技术。结果表明:小麦/玉米套作条件下,作物产量与氮、磷肥施用量之间满足二次型回归模型,氮肥、磷肥及氮磷交互效应对产量产生显著影响,氮磷交互作用氮磷。在施肥水平较低时,氮、磷肥表现出较好的协同促进作用,在达到产量的极限值后,则表现为无效及拮抗作用;中氮中磷处理能够较好地满足作物生长发育过程中对氮和磷的需求,提高作物对氮、磷的利用率。但随着施肥量的进一步增加,作物植株吸肥量也随之增加,施肥效益降低,肥料利用率持续下降。通过对氮、磷单因素及二因素肥料效应的分析,对施肥水平做进一步优化,得出小麦最佳施氮量为167.67~196.61 kg·hm-2,最佳施磷量为130.43~186.64 kg·hm-2;玉米最佳施氮量为222.10~299.14 kg·hm-2,最佳施磷量为156.14~188.00 kg·hm-2。这将为进一步削减氮、磷配施量,改善当地土壤养分平衡,减轻农业面源污染提供一定的指导作用。     

氮素供应对强筋小麦产量和品质的影响

选择淮北地区两种土壤类型进行田间试验,研究氮素供应对强筋小麦的产量和品质的影响。结果表明,在一定的施氮范围内,施氮量与产量呈二次曲线关系,与品质呈直线相关关系。在对照产量为6092.15 kg hm-2的砂姜黑土,151kg hm-2的施氮量可获得最高产量7219.6 kg hm-2,蛋白质含量15.504%,湿面筋含量36.077%;174 kg hm-2的施氮量可获得最优品质,产量为7192.94 kg hm-2,蛋白质含量15.721%,湿面筋含量37.125%。对照产量为4457.4 kg hm-2的两合土,施氮量在174 kg hm-2时,可获得最优品质。经效益概算知,兼顾高产、优质、高效的施氮量是最优品质施氮量。     

我国北方玉米施肥产量效应和经济效益分析

【目的】因土壤类型、养分管理措施不同导致施肥后作物的增产效应不同,由此影响经济效益。通过研究当前我国北方玉米产区氮、磷、钾施用对玉米的增产效应和经济效益,分析给定施肥效应、肥料和玉米价格情况下玉米的经济效益变化,为我国北方玉米科学施肥和经济施肥提供一定的借鉴意义。【方法】2010 2012年在我国北方七省玉米种植区开展373个田间试验。试验设置基于产量反应和农学效率的推荐施肥(Nutrient Expert,简称NE),在此基础上设置减素处理包括不施氮、不施磷和不施钾处理,以农民习惯施肥为对照。依据产量和试验期间玉米和肥料价格计算了肥料氮、磷、钾施用的产投比。【结果】玉米各试验点产量效应变异很大,黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山东和山西各点的施氮产量效应分别为3040、2314、2324、981、2139、1184和1244 kg/hm2,施磷产量效应分别为1463、1216、1425、635、944、376和620 kg/hm2,施钾产量效应分别为1454、1063、1532、877、910、383和592 kg/hm2。氮、磷、钾素产量效应变化范围分别为341 7900 kg/hm2,11 5381 kg/hm2以及94097 kg/hm2,依次平均为1889、954和973 kg/hm2,表明不施氮对产量影响最大、其次为钾,不施磷对产量影响最小。经济效益分析结果表明,施用氮、磷和钾平均产投比(VCR)分别为2.8、7.8和4.6,即投入单位金额的氮、磷和钾养分可分别获得2.8、7.8和4.6倍的收益。预测不同肥料价格和玉米价格下的VCR表明,随着施肥增产效应的增加,即使施肥量增加,VCR也增加。收益多少随增产效应、施肥量、肥料和玉米价格而变化。采用专家系统推荐的N-P2O5-K2O用量(157-56-67 kg/hm2)获得的籽粒产量为10255 kg/hm2、经济效益为18903 yuan/hm2,同样地点农民习惯施肥N-P2O5-K2O(225-61-47 kg/hm2)获得的产量和经济效益分别为9996 kg/hm2和18154元/hm2。专家系统推荐施肥多获益748 yuan/hm2,其中1/3来自节约的肥料,2/3来自增产带来的效益。【结论】我国北方玉米产区玉米的增产效应以氮最高,其次是钾,磷最小。依据肥料价格因素,单位氮磷钾养分收益磷最高,其次是钾,最低是氮。依据玉米价格和肥料价格综合考虑,基于NE专家系统的推荐N-P2O5-K2O用量(157-56-67 kg/hm2)是北方各地获得高产和高收益的施肥用量。     

基于土壤氮素平衡的氮肥推荐方法——以水稻为例

基于土壤氮素平衡提出了一种新的氮肥推荐方法——氮素归还指数法,并以水稻为例介绍了其实施过程。经江苏省太湖地区和里下河地区45个水稻田块的举例推荐,用肥料效应函数法推荐的最佳经济施氮量(OENR)、氮素归还指数法推荐的氮素归还施氮量(RNR)和理论施氮量法推荐的理论施氮量(TNR)分别平均为N 246.8±42.5、216.9±27.3和176.9±22.3 kg hm-2。氮素归还指数法可不经过田间试验实现以目标产量为唯一变量的氮肥推荐,但在区域氮素净损失率能否保持相对稳定、长期实施氮素归还施氮量能否使土壤不致产生氮素盈余等方面仍需进一步研究。     

氮磷等比与以磷定氮条件下玉米的最大施肥量研究

以前的研究已认识到种植玉米的土壤具有平衡与不平衡的土壤养分供应类型,因而其高产施肥需要相应的养分配比。本研究以养分平衡供应的山西石灰性褐土为对象,按照同步增加氮磷用量和以磷定氮等两种施肥量确定方法设置氮磷施肥量,探讨高产玉米的最大施肥量和最佳施肥比例。研究表明,氮磷等比施肥下玉米最大施氮量较以磷定氮增大46 kg hm-2,产量增加738 kg hm-2;而玉米最佳施氮量较以磷定氮增加39 kg hm-2,产量增加723 kg hm-2。氮磷等比施肥下最佳施氮量氮素的增产效益极大。试验说明氮磷施用比例是影响玉米最大施氮量及其肥效的重要因素。在供试的氮磷养分平衡供应条件下同步增加氮磷用量可以得到两者统一的玉米高产最佳施肥量点。本研究提出,根据土壤养分平衡供应特征调整施肥养分比例可能是作物高产施肥且提高肥料利用率的途径。     

基于BP神经网络的玉米种植密度和施肥量优化

为解决利用回归模型进行作物种植密度和施肥量优化时存在的拟合精度差和准确性低等问题,该文提出一种基于BP神经网络的优化方法。以玉米作物为研究对象,选取种植密度、施氮量、施磷量、施钾量为试验因素,玉米产量为影响指标,设计4因素5水平正交旋转试验方案进行田间试验,获取不同种植密度和施肥量水平下的玉米产量。利用BP神经网络模型对试验数据进行函数拟合,拟合后运用该文提出的优化方法获得试验条件下红星农场德美亚1号玉米最佳种植密度9.32×10~4株/hm~2、施N量139.5 kg/hm~2、施P_2O_5量85.4 kg/hm~2、施K_2O量70.8 kg/hm~2,该参数组合下玉米的最优产量为16 308.53 kg/hm~2,高于二次回归模型优化得到的最高产量16 009.00 kg/hm~2。以BP神经网络优化结果在试验区进行验证试验,获得试验方案下玉米产量为15 948.3 kg/hm~2,试验与优化结果相对误差仅为-2.21%,表明该优化方法拟合函数精度高,优化结果准确,为解决农业生产领域中类似优化问题提供了一种可靠方法。     

吉林省不同生态区玉米施氮效果与氮肥利用效率差异

整理2005—2013年吉林省"3414"田间试验,选取不施氮和推荐施氮处理数据,研究不同生态区玉米的氮肥施用效果和肥料利用效率现状,探讨区域差异及其影响因素。结果显示,吉林省不同生态区的玉米产量水平差异显著,总体上以中部半湿润平原区最高,其次是东部湿润山区,西部半干旱平原区相对较低。不同生态区玉米施氮效果也存在差异,其中东部最高,施氮的平均增产量与增产率分别为2.44 t hm-2和38.4%,其次为中部(2.40 t hm-2,34.3%),西部则显著偏低(2.21 t hm-2,33.4%)。相比中、西部地区,东部地区玉米的氮肥利用效率显著较高,其平均氮肥农学利用率、偏生产力和肥料贡献率分别为16.6 kg kg-1、65.9 kg kg-1和25.0%。随不施氮处理产量的提高,各生态区施氮处理产量均呈上升趋势而氮肥贡献率呈下降趋势,其中,西部地区的相对变幅较中、东部地区更为明显。可见,应根据区域气候环境条件和施氮响应特征对氮肥进行合理的配置与施用,建议吉林中部地区以维持作物需求为标准适当减少施氮量,东部地区可适度增加施氮量并配合栽培措施以消减光温资源不足对产量的限制,而西部地区应在培肥地力基础上推广高效节水用水技术,发挥水氮耦合效应以促进高产高效。     

冬小麦-夏玉米轮作制度下腐植酸氮肥去向与平衡

为促进新型肥料的应用,减少环境污染,提高玉米、小麦产量,通过同位素示踪技术研究新型腐植酸氮肥对玉米和小麦产量、氮肥吸收利用、氮肥在土壤中分布、氮肥损失以及土壤氮素盈亏的影响。结果表明:脲基活化腐植酸氮肥和常规掺混腐殖酸氮肥可显著增加玉米和小麦产量,提高氮肥利用率,增加氮肥残留量,减少氮肥损失,增加土壤氮素盈余,增加土壤氮素矿化,增加作物对土壤氮素的吸收,其中脲基活化腐植酸作用效果更加明显。脲基活化腐植酸氮肥和常规掺混腐殖酸氮肥与普通尿素相比,玉米产量分别增加20.6%和9.8%,小麦产量分别增加50.5%和19.2%;玉米季氮肥利用率分别提高5.8%和3.4%,小麦季分别增加22.7%和8.6%;玉米季氮肥损失率分别减少18.3%和10.9%,小麦季分别减少20.2%和6.3%;玉米季氮肥残留率分别增加12.5%和7.5%,小麦季分别减少2.7%和2.2%。施用腐植酸氮肥能改善氮素在土壤中的分布,满足作物根系需肥特性。     

长期定位试验氮肥效应边际成本分析与最佳氮肥推荐

回归反应实际氮肥与产量效应的函数,并通过合理分析边际成本组成计算出适宜的氮肥最佳施用量,是肥料效应函数法氮肥施肥推荐的关键.以13年长期定位试验为平台,化肥氮处理分别为0、45、90、120、180、240 kg/hm2,利用2015 ～ 2017年平均产量,建立长期试验的氮肥产量效应函数,求最佳氮肥推荐量.计算的边际...     

Analysis of Yield Response Variability to Nitrogen Fertilization in Experiments Performed in the Argentine Pampas

Abstract

Nitrogen (N) fertilization has become a common practice in corn and wheat crops in the Argentine Pampas during the past decade. In this region, great environmental variability determines erratic responses to fertilization. The quantity of data necessary for defining yield response models to N has not been investigated, and the relative yield transformation, combined with the total nutrient approach, has been widespread when analyzing fertilizer response results. The objectives were to determine the minimum data set necessary for fitting average yield functions suitable for fertilizer recommendation at regional scale and to investigate the consequences of using relative yield on N response functions when the total nutrient approach is used. Published results from two extensive fertilization networks, one with corn and the other with wheat, were used. Data were aggregated at different levels, because one single experiment to the entire network results, and yield response functions to N were fitted. Yield models tended to stability when a set of around 100 or more data points, generated in experiments performed across different sites and years, were used for fitting models with both crops. This amount of data was generated by performing 20 experiments in the corn network and 35 in the wheat network. Relative yield transformation allowed us to obtain models with lower dispersion than yield, but in the case of corn a biased model was generated that leads to underestimating fertilizer requirements. In wheat, similar fertilizer recommendations were produced from yield or relative yield functions. Response variability to fertilization must be addressed in the experimental area by increasing the amount of data used, rather than by applying the relative yield transformation.     

降雨量和氮素对黑土区春玉米产量的影响

为了研究在田间旱作农业条件下主要生长因子对玉米产量的影响,采用同一品种春玉米、同一“3414”肥料试验设计方案,在土壤有效氮量中等,有效磷、钾含量均较高的黑土上进行了连续3年的玉米田间试验.结果表明,影响玉米产量的3个主要因素分别是玉米生育期降雨量、氮肥施用量和土壤氮素水平.玉米生育期降雨量对产量的影响最大,生育期降雨量越大,玉米产量越高,二者之间呈正相关关系.只有在生育期降雨大于280 mm的情况下,施用氮肥才有较为明显的增产效果,低于此值,氮肥增产效果不明显.与不施肥相比,施用氮、磷、钾肥平均增加水分利用效率24.3％.玉米产量与播前土壤碱解氮之间旱正比,高水平的土壤碱解氮有利于玉米产量的提高.     

Some alternative functional forms for estimating economically optimal nitrogen fertilizer rates

Abstract

Estimation of economically optimal nitrogen (N) fertilizer rates involves fitting some production functions to crop yield data obtained at different N fertilizer rates. Most common production functions that have been used in previous N fertilizer response studies are quadratic and square root. In this paper, we employ two alternative production functions, namely Cobb‐Douglas and transcendental, for estimating economically optimal N fertilizer rates. Although these production functions are quite popular in production economics literature, they have not been used in N fertilizer response studies. The two functions were used to estimate economically efficient N fertilizer rates for corn (Zea mays L.). Estimation involves corn yield data obtained from six site‐years in New Jersey during the period 1992–1995. Each site‐year had 10 rates of fertilizer N applied as sidedress. The results obtained by the two functions were compared with those obtained for quadratic and square root models. Economically optimal mean rate for each model was computed assuming that average profits are maximized over observed site‐years. Mean economically optimal N rates for the four models at a common fertilizer‐to‐corn price ratio ranged from 184 kg N ha^‐1 for the transcendental to 344 kg N ha^‐1 for the Cobb‐Douglas functions. Statistical analyses indicate that the transcendental model is a better predictor of economically optimal N fertilizer rates than the other three models.     

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.     

复混缓释专用肥不同用量对玉米生长发育及肥料利用效率的影响

为筛选出玉米覆膜栽培条件最佳缓释专用肥用量,促进轻简化高效施肥技术推广,试验设缓释专用肥不同用量900 kg·hm-2(ZF900)、1 200 kg·hm-2(ZF1200)和1 500 kg·hm-2(ZF1500)、测土配方推荐组合(OPT)和不施肥处理(CK)5个处理,通过大田试验研究了玉米复混缓释专用肥料不同...     

玉米行间定点扎穴深施追肥机的设计与试验

为解决玉米生长中后期追肥机械化水平低且追肥困难的问题,结合追肥农艺要求,设计了一种玉米行间定点扎穴深施追肥机,能够在行距为600 mm的玉米行间进行追肥作业,1次完成2行玉米追肥。该机采用植株位置探测机构和棘轮离合机构确定扎穴深施追肥的位置,采用水平位移补偿装置和曲柄连杆机构共同控制扎穴施肥机构的运动轨迹,实现玉米定点扎穴深施追肥与扎穴施肥机构在入土排肥过程中垂直运动,满足零速排肥要求,减少肥料滚动。该文采用理论计算与经验设计,对凸轮、探测杆等关键零部件进行了参数设计,采用MATLAB软件对扎穴器尖部运动轨迹进行了仿真分析。追肥机田间追肥性能试验结果表明,排肥轴含肥腔长度为20 mm时的穴追肥量为2.3 g,总排肥量稳定性变异系数为3.2%,平均追肥深度和平均追肥距离分别为91.3和127.5 mm,追肥深度合格率和追肥距离合格率分别为88.3%和96.7%,漏追率为2.7%,相关指标均达到技术要求。该研究为应用于玉米中后期行间精确追肥机械的设计提供了参考。     

Enhancing Corn Production Through the Use of Starter Fertilizer in the Northern Great Plains

Abstract

The northern portion of the Great Plains has environmental conditions that require unique management practices to ensure optimum corn (Zea mays L.) yield and quality. The objective was to investigate the effect of starter fertilizer on corn yield and quality under different soil management. A field experiment was established within a 2‐year corn/soybean [Glycine max (L.) Merrill] rotation. Whole‐plot treatments were tillage with split‐plot treatments of starter fertilizer. Starter fertilizer treatments consisted of two nitrogen (N) sources, each at four rates, all contained phosphorus (P) and potassium (K). An additional treatment of no starter fertilizer was also incorporated into the experiment. There was a significant increase in yield with application of starter‐N for all years except 2002. The most dramatic yield increase was obtained with the comparison between the no starter (no N, P, or K) treatment and the P and K treatment (no N+P and K). Starter fertilizer with only P and K also increased yield, oil production, and N removal in all years compared with no starter fertilizer treatment. Application of starter fertilizer can have a significant positive impact on yield and quality of corn grown in the northern Great Plains.     

张掖市地膜玉米产量和经济效益模型的研究

本文对张掖市的地膜玉米采用了通用旋转回归设计方法，研究了密度、氮、磷三因子对地膜玉米产量和经济效益的影响以及因子间的配合关系。根据试验资料，建立了三元二次回归产量和经济效益模型，与实际资料拟合好，达到了极显著水准。并通过对模型的分析，明确了当前生产条件下以高产高效为目标时，各因子适宜用量，明确了三因子在增产增收中的作用是氮肥大于密度，密度大于磷肥。