生态集约化管理提高东北春玉米产量和氮素利用率

  【目的】  针对我国春玉米生产中存在的肥料过量和不合理施用带来的生态环境问题,研究生态集约化养分管理对东北春玉米产量、氮素利用率和氮素平衡的影响,旨在指导氮肥科学施用,提高氮肥利用效率,减少氮素损失。  【方法】  2009—2017年在吉林省公主岭市开展9年长期定位试验,试验采用双因素裂区设计,主区为两种养分管理措施:生态集约化养分管理 (EI) 和农民习惯施肥 (FP);副区为3种施氮方式,不施氮肥处理 (N0)、3年中2年施氮肥处理 (N2/3) 和3年均施氮肥处理 (N3/3)。EI处理中P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 90 kg/hm2、S 30 kg/hm2和Zn 5 kg/hm2全部基施,每年N用量 2009—2014年为180 kg/hm2,2015—2017年为200 kg/hm2,其中基施、玉米拔节期追施和抽雄期追施的比例分别为1/4、1/2和1/4;FP处理N 251 kg/hm2、P₂O₅ 145 kg/hm2、K₂O 100 kg/hm2均一次性基施。调查了玉米产量、氮素吸收量、氮素累积吸收量以及土壤氮素平衡。  【结果】  在N0处理中,从2010年开始玉米产量和氮素吸收量呈现下降趋势。在N2/3处理中,不施氮年份的产量和氮素吸收量较低,而在随后一年施氮的情况下,产量和氮素吸收量又增加到N3/3处理的水平。在EI养分管理措施下,N3/3处理9年平均产量为11505 kg/hm2,而FP管理措施下N3/3的平均产量明显低于EI处理,为10764 kg/hm2。与FP处理相比,EI处理下氮素农学效率 (AE_N)、氮素回收率 (RE_N) 和氮素偏生产力 (PFP_N)分别提高了47.4%、39.6%和43.8%;EI处理的氮素残留量和氮素表观损失分别降低了49.2%和63.9%  【结论】  9年长期试验结果表明,通过优化施肥量和施肥时间,配合采用优良的玉米品种和种植密度,生态集约管理能在减少氮素投入的前提下,保持作物产量,提高植株氮素吸收量和养分利用率,减少土壤氮素残留和氮素损失。持续适宜的氮肥投入对于保障东北玉米高产和稳产至关重要。     

基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法在东北春玉米上应用的可行性研究

【目的】针对当前我国玉米生产中肥料不合理施用带来的肥料利用率低的现状,以及我国小农户经营、测土施肥实现困难等问题,建立基于产量反应和农学效率的玉米推荐施肥方法,玉米养分专家系统（Nutrient Expert for Hybrid Maize,NE）,研究其在东北春玉米上的应用效果。【方法】于2010~2014年共布置了193个田间试验,从产量、经济和环境方面在东北春玉米种植区对玉米养分专家系统进行校正和改进,包括肥料用量,产量,经济效益,氮（N）、磷（P）和钾（K）肥利用率和氮素损失等方面。试验包括5个处理,分别为农民习惯施肥（FP）,玉米养分专家系统的推荐施肥（NE）,以及基于NE处理的减氮、减磷和减钾处理。【结果】NE平衡了肥料用量,显著降低了氮肥和磷肥施用量,与FP相比分别降低了43.5（P < 0.001）和23.6 kg/hm2（P < 0.001）,降幅分别达到了21.0%和27.0%,但增加了钾肥用量（8.3 kg/hm2,P=0.001）。全部试验NE处理产量显著高于FP处理0.6 t/hm2,增产率为5.2%（P < 0.001）。5年平均经济效益（GRF）NE处理比FP处理增加1466 yuan/hm2,增幅为7.2%（P < 0.001）,其中1192 yuan/hm2是通过产量增加带来的,占总增加量的81.3%。NE处理的氮素农学效率（AEN）、氮素吸收利用率（REN）和氮素偏生产力（PFPN）比FP处理平均分别增加了5.8 kg/kg、11.0个百分点和16.8 kg/kg,增幅分别达到了53.8%、47.8%和29.6%;磷素农学效率（AEP）、磷素吸收利用率（REP）和磷素偏生产力（PFPP）平均分别增加了12.3 kg/kg、13.5个百分点和44.0 kg/kg,增幅分别达到了125.9%、87.5%和29.6%;钾素农学效率（AEK）和钾素吸收利用率（REK）平均分别增加了4.0 kg/kg和13.8个百分点,增幅分别达到了30.2%和36.1%,但钾素偏生产力（PFPK）降低了22.4 kg/kg。三年定位试验氮肥施用量NE处理比FP处理共减少102.8 kg/hm2,地上部氮素吸收量却增加了38.7 kg/hm2,氮素表观损失降低了78.5 kg/hm2,收获期土壤氮素残留降低了63.0 kg/hm2,但NE处理的三年平均产量达到了12.3 t/hm2,比FP处理平均高0.9 t/hm2。【结论】近5年,共193个田间试验结果证明,采用基于玉米产量反应和农学效率的推荐施肥方法不仅增加了产量和经济效益,提高了肥料利用率,而且降低了氮素损失,在实践上可以用于我国东北春玉米的施肥推荐。     

控释、常规尿素配施对雨养区春玉米产量及氮素利用的影响

为明确宁夏南部雨养种植区玉米合理施氮方式及用量,完善高产高效栽培技术,为干旱半干旱地区玉米高产栽培提供理论与技术支持,以先玉698为试验材料,设置2个氮肥种类(控释尿素和常规尿素,纯氮量都为225kg/hm2)和4个氮肥追施量及时期(T1常规尿素基施N150kg/hm2+小口期追施N75kg/hm2;T2控释尿素基施N75kg/hm2+常规尿素基施N75kg/hm2+小口期追施常规尿素N75kg/hm2;T3控释尿素基施N150kg/hm2+常规尿素基施N75kg/hm2;T4控释尿素基施N225kg/hm2),以不施氮肥为对照,比较研究不同处理对春玉米群体物质生产、氮素运移特性和产量的影响。结果表明,在施氮量相等条件下,控释尿素与普通尿素配合(T3)一次基施比习惯施肥(T1)显著增加了玉米的产量,产量增幅为12.63%,穗粒数和粒重的增加是玉米增产的主要原因。合理增加基肥中控释尿素比例能够显著增加玉米花后和全生育期干物质积累量,同时促进玉米营养器官和籽粒对氮的吸收累积。控释尿素基施有利于氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥贡献率的提高,其中以T3处理最好,氮肥农学利用率和氮肥对产量的贡献率分别比T2和T4高52.12%,22.96%和35.39%,20.53%。因此,建议在宁南山区玉米高产施肥管理中以控释尿素(全部氮肥量的2/3)与常规尿素(全部氮肥量的1/3)全部基施为宜。     

不同施氮水平对南方甜玉米氮素吸收利用的影响

【目的】探明南方鲜食玉米区高产条件下施氮量对甜玉米产量、氮素利用及其转运规律的影响。【方法】于2015年和2016年,选用国审甜玉米品种粤甜16为供试材料,设置N (0、100、150、200、250、300、450 kg/hm2) 7个施氮量处理进行连续2年的大田试验。在拔节期 (8片展开叶)、大喇叭口期 (12片展开叶)、雄穗开花期和乳熟收获期测定甜玉米植株及各器官干重、氮养分含量,研究分次施肥条件下,不同施氮量对甜玉米乳熟收获期植株体内的氮养分吸收积累与分配比例、氮收获指数和效率,以及对不同生育时期植株、叶片、茎鞘氮素积累的影响。【结果】在2个生长季,施氮量均显著影响甜玉米鲜穗产量、植株总氮素积累量、氮素收获指数、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力。随着施氮量 (0～450 kg/hm2) 的增加,鲜穗产量、植株氮素总积累量呈现先增加后保持上下小幅波动的趋势;氮肥农学效率先增加后下降;氮肥利用率、氮肥偏生产力持续下降。在施氮量为N 250 kg/hm2时,粤甜16的鲜穗产量、植株氮素总积累量达到或接近最高,两年平均值分别为17544 kg/hm2和145.6 kg/hm2;而氮肥农学效率达到最高值,两年平均值为48.4 kg/kg;氮素利用率和偏生产力两年平均值分别为28.5%、70.2 kg/kg,处于中间水平;鲜穗产量、植株氮素总积累量和氮肥农学效率均达到最大。施N 250 kg/hm2提高了茎鞘、叶片的氮素转运量和花后氮素同化量,氮素茎鞘转运、叶片转运和氮素花后同化对鲜穗的贡献率两年平均值分别为48.8%、10.2%、41.0%。甜玉米整株氮素积累随生育进程持续增加,乳熟期最高,日均最高积累速率在8展叶至12展叶期;叶片和茎鞘的氮素积累进程呈单峰曲线,在雄穗开花期达到峰值,日均最快积累速率分别在8展叶至12展叶、12展叶至雄穗开花期。施氮能提高各器官在各生育时期的氮素积累量和积累速率,但不改变氮素积累变化趋势。【结论】在本试验条件下,采用多次施肥,施N 250 kg/hm2可提高氮肥农学效率,有效调控开花前氮素转运及花后吸收同化,促进鲜穗氮素积累,实现甜玉米高产高效。     

不同缓控释氮肥对连作春玉米产量及氮肥去向的影响

在山西省连作春玉米区连续4年设置大田定位试验,设置不施氮肥(CK)、一次性基施尿素(CU1)、追施尿素(CU2)、树脂包膜尿素(PCU)、硫包衣尿素(SCU)、多酶金缓释尿素(MEU)6个施肥处理,研究施用缓控释氮肥对春玉米产量、氮肥去向及氮素平衡的影响,为春玉米氮素养分的科学管理技术提供参考。结果表明:(1)缓控释氮肥处理能够明显提高春玉米产量,促进氮素吸收。与CU1处理相比,SCU、MEU、PCU和CU2处理可分别提高春玉米产量17.51%,9.88%,9.62%,9.48%,同时氮肥农学利用效率分别提高7.5,4.2,4.1,4.1 kg/kg。(2)不同缓控释氮肥处理的作物吸收肥料氮以及肥料氮在0-100 cm土层残留量之间存在显著差异。SCU、MEU、PCU、CU2和CU1的氮肥表观利用率分别为36.1%,32.5%,26.5%,26.7%,19.5%,肥料氮在0-100 cm土层残留量分别占施氮量的28.5%,31.6%,35.7%,35.5%,39.1%。此外,与一次性基施尿素相比,缓控释氮肥能够显著降低肥料氮的损失,SCU、MEU、PCU和CU2分别降低了22.65%,18.81%,8.99%,8.47%。(3)综合分析不同氮肥处理的农田氮素平衡,SCU处理的春玉米吸氮量最高,为261.5 kg/hm^2,其次是MEU,为253.5 kg/hm^2。SCU的0-100 cm土层残留量在缓控释氮肥中最低,为124.1 kg/hm^2,MEU和PCU分别为131.04,140.09 kg/hm^2。SCU处理的氮表观损失量最低,为106.3 kg/hm^2,MEU和PCU分别为111.6,125.1 kg/hm^2。在山西省春玉米主产区土壤上,缓控释氮肥能够显著促进春玉米对氮素的吸收,减少氮素损失。硫包衣尿素和多酶金缓释尿素的效果相对较好。     

氮肥用量和耕作方式对春玉米产量、氮肥利用率及经济效益的影响

针对冀西北春玉米种植区氮肥用量和耕作方式对春玉米产量、氮肥利用效率及经济效益的影响进行研究,两年的试验结果表明,和常规耕作相比,免耕对春玉米产量无明显影响,通过建立的施氮量和春玉米产量的肥料效应方程,求得免耕1(玉米和大豆间作)春玉米的适宜氮用量为190～209kg/hm2,免耕2(玉米单作)春玉米的适宜氮用量为192～212 kg/hm2,常规耕作(玉米单作)春玉米的适宜氮用量为193～216 kg/hm2.随着施氮量的增加,春玉米的氮肥偏生产力逐渐降低,氮肥农学效率和氮肥回收利用率在施氮量为150 kg/hm2时最高,施氮量超过225 kg/hm2则显著降低.免耕1、免耕2、常规耕作适宜施氮水平的氮肥偏生产力分别为48.3～70.2、48.0～70.4和49.0～68.5 kg/kg,氮肥农学效率分别为15.2～20.5、15.2～21.1和16.4～18.6 kg/kg,氮肥回收利用率分别为32.5%～44.0%、32.5%～45.2%和35.1%～39.0%.和常规耕作相比,免耕可以较大幅度地提高经济效益,随着施氮量增加,春玉米和大豆的产量没有同步增加.     

膜下滴灌氮肥分期追施量对玉米氮效率及土壤氮素平衡的影响

【目的】 探讨膜下滴灌栽培模式下氮肥分期追施量对玉米产量、氮素吸收积累与分配、氮素在土壤中的残留特征、土壤–作物系统的氮素平衡以及氮肥利用效率的影响,为松嫩平原半干旱区精准、高效地实施玉米膜下滴灌施肥管理提供科学依据。 【方法】 于2015年和2016年,以玉米为供试作物,进行了大垄双行膜下滴灌田间试验。设置3个氮肥追施水平为90、120和150 kg/hm2,分别以T90、T120、T150表示,在叶龄指数为30% (拔节期)、60% (大喇叭口期) 和100% (吐丝期) 时追施。追施氮肥在三个时期的分配比例设为5∶5∶0 (A1)、3.3∶3.3∶3.3 (A2)、4∶5∶1 (A3)、3∶5∶2 (A4)、2∶5∶3 (A5),设置不施氮肥为对照 (CK)。调查分析了玉米产量、氮素吸收积累与分配、土壤中0—100 cm无机氮含量,计算了土壤–作物系统的氮素平衡以及氮肥利用效率。 【结果】 2015年、2016年两年试验结果表明,两年不同处理产量较对照增幅分别为13.88%～75.72%、13.73%～88.50%,其中T120A4处理玉米籽粒产量增幅最为明显,两年不同处理产量分别为11643、12952 kg/hm2,显著高于其它处理。同时其可有效调控玉米植株的氮素吸收积累与分配,使玉米营养器官氮素积累量在拔节后45、60、75天较其他处理分别增加3.23～50.49、4.61～40.70、2.65～25.48 kg/hm2,籽粒氮素积累量在拔节后75天较其他处理显著提高8.51%～74.90%。土壤-作物系统氮素平衡方面,T120A4处理植株氮素积累量显著高于其他处理5.58%～65.01%,玉米农田中0—100 cm土层无机氮残留总量为123.75 kg/hm2,0—60 cm土层无机氮残留比例为78.33%,均处中等水平,同时T120A4处理土壤-作物系统中的氮素盈余量与损失量分别为9.94、133.70 kg/hm2,均处最低水平,有效降低了氮素淋失的风险。T120A4处理氮肥偏生产力、农学利用率、表观利用率较其他处理增幅分别为8.66～31.53 kg/kg、11.76～26.28 kg/kg、3.54%～52.89%,且其氮素土壤依存率低于其他处理1.70%～32.64%,显著提高了玉米植株吸收来自肥料氮的比例。 【结论】 综合考虑玉米籽粒产量、氮素平衡和玉米氮素吸收与利用效率,在本试验条件下追施氮肥120 kg/hm2,在30%、60%、100%叶龄指数时期追氮量分配比例3∶5∶2是最佳的氮肥分期追施方式。      

黑龙江春玉米籽粒产量与氮素吸收变化特征

【目的】在高产玉米生产系统中,对氮素需求的过量评估,导致了氮素的过量施用和环境污染。东北春玉米种植区是我国重要的商品粮生产基地,仅黑龙江省玉米总产量就占到了全国的13.8%。在黑龙江省玉米面积迅速增加的情况下,在全省范围内收集整理施肥试验数据,分析品种、缓释氮肥试验数据,对揭示氮素需求与产量之间的关系具有重要意义。本研究的主要目的是量化黑龙江省籽粒产量和氮素需求之间的关系;评估产量增加时每吨籽粒吸氮量的变化;研究不同熟期品种籽粒产量和氮素吸收之间关系;分析缓释尿素产量和氮素吸收之间关系。【方法】采用调查方法,对2003~2012年黑龙江省不同地点的56个春玉米田间施肥试验中439个试验产量和成熟期数据进行了收集和整理,运用幂指数模型对成熟期产量和地上部总氮素吸收量之间的关系进行模拟。采用田间试验方法研究普通尿素和缓释尿素不同施肥方法对产量和农学性状的影响。试验以不施氮肥为对照,尿素100%基施、缓释尿素100% 基施、尿素40%基施60%追施、尿素40%缓释尿素60%基施5个处理,测产并分析计算收获指数、氮素收获指数。【结果】黑龙江玉米收获指数逐年提高,从2000年代的0.43增加到2010年代的0.48。56个试验的玉米平均产量为9.5 t/hm2,这一产量高于全国的平均产量5.3 t/hm2和世界平均产量4.5 t/hm2。每吨籽粒吸氮量平均为16.7 kg。将玉米产量分为6个范围:7、7~8、8~9、 9~10、10~11、11 t/hm2,每吨籽粒吸氮量平均值分别为18.3、18.3、16.8、17.0、16.4和15.3 kg。早熟品种每吨籽粒吸氮量高于晚熟品种。田间试验中尿素40%基施60%追施处理和40%尿素60%缓释尿素基施处理的每吨籽粒吸氮量显著高于尿素100%基施。【结论】黑龙江省玉米产量从2000年代的8.5 t/hm2 增长到2010年代的9.7 t/hm2,收获指数的提高是主要原因之一,收获指数的增加和籽粒中氮浓度的稀释是每吨籽粒吸氮量呈下降趋势的主要原因。在相同籽粒产量下,早熟品种籽粒和秸秆中的氮素浓度高于中、晚熟品种。追施氮肥处理和缓释氮肥与尿素基施处理的玉米籽粒和秸秆中的氮浓度更高。黑龙江省高产玉米生产系统中,产量的提高伴随着收获指数的提高和籽粒氮浓度的下降,而晚熟品种的种植面积扩大是导致这一现象的原因之一。     

氮肥施用对科尔沁地区粮饲兼用玉米氮素积累及氮效率的影响

针对科尔沁地区粮饲兼用玉米高产栽培中氮肥用量偏多的问题,研究氮肥施用对科尔沁地区粮饲兼用玉米氮素积累及氮效率的影响。2012~2013年两个玉米生长季,以"金山10"为试验材料,设5个施肥处理:不施氮肥(CK);低氮180 kg/hm2(L);推荐施氮量260 kg/hm2(R);氮肥配施有机肥,总施氮量260 kg/hm2(C);农民传统施氮270 kg/hm2(F)。结果表明:在5个施肥处理中,以氮肥配施有机肥处理玉米产量最高,该处理生物产量和经济产量分别比其它施肥处理增加了3.52%~62.77%和6.29%~56.02%。氮肥利用效率表现为CK处理最高,氮肥施用量高时氮肥利用效率低。氮肥配施有机肥处理氮肥回收效率、生理效率和农学效率高于其它施肥处理,该处理这3项指标和其它施肥处理间差异达到极显著水平(P0.01),该处理氮肥回收效率、生理效率和农学效率分别比低氮处理高10.70%~16.22%、2.81%~6.21%和5.16%~6.90%,比推荐施氮处理高3.44%~7.36%、1.62%~4.49%和3.42%~3.50%,比农民传统施氮处理高4.89%~8.60%、1.11%~5.70%和3.79%~4.49%。增施氮肥和氮肥配施有机肥提高了粮饲兼用玉米氮素积累量,后者氮素积累总量比其它施肥处理分别高1.88~11.42g/m2(2012年)和0.86~11.88 g/m2(2013年),比推荐施氮和农民传统施氮处理分别高0.89~1.71 g/m2和0.86~1.93 g/m2。科尔沁地区粮饲兼用玉米高产栽培中,氮肥配施有机肥有利于提高粮饲兼用玉米的产量,增加氮素积累量,是该地区比较合理的施肥方式,上述研究以期为科尔沁地区粮饲兼用玉米的合理施肥提供理论依据。     

土壤高残留氮条件下施氮对夏玉米氮素平衡、利用及产量的影响

土壤残留氮是不容忽视的土壤氮素资源.通过田间小区试验研究了土壤高残留氮下不同施氮量(0、80、160、240和320 kg/hm2)对夏玉米土壤硝态氮积累、氮素平衡、氮素利用及产量的影响,分析了夏玉米的经济效益.结果表明,土壤剖面硝态氮积累量随施氮量的增加而增加,且施氮处理硝态氮积累量显著高于不施氮处理;各施氮处理土壤硝态氮在0-60 cm土层含量最高,在0--180 cm剖面呈先减少后增加的变化趋势.不施氮处理夏玉米收获后土壤无机氮残留量高达378 kg/hm2,随施氮量的增加,无机氮残留和氮表观损失显著增加.作物吸氮量、氮表观损失量与总氮输入量呈显著正相关,总氮输入量每增加l kg作物吸氮量增加0.156 kg,而表观损失量增加0.369 kg,是作物吸氮量的2.4倍.高残留氮土壤应严格控制氮肥用量,以免造成氮素资源的大量浪费.夏玉米籽粒吸氮量随施氮量的增加呈增加的趋势,氮收获指数呈降低的趋势.氮肥农学效率、氮肥生理利用率、氮肥利用率和氮素利用率在施氮量80 kg/hm2时最高,随施氮量的增加降低;增施氮肥能降低高残留氮土壤中氮肥的增产效果和利用率.综合考虑产量、氮素利用和环境效应,N 80 kg/hm2是氮素高残留土壤上玉米的合理施氮量.     

基于土壤硝态氮测试的春玉米氮肥实时监控技术

为了实现作物产量和氮肥效率的协同提高,通过三年田间试验,建立了基于土壤硝态氮测试的春玉米氮肥实时监控技术。结果表明,与传统的习惯施肥相比,应用氮肥实时监控技术推荐的氮肥用量大幅减少,每年节约氮肥约60 kg/hm2。 由于氮肥供应与春玉米氮肥需求在时间和空间上的匹配,籽粒产量较习惯施肥增加了6.43%,氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮肥偏生产力均显著提高。可见,本研究建立的氮肥实时监控技术是合理的,且在春玉米上应用该技术可以实现氮肥用量降低、产量增加、氮肥效率提高及生态环境保护的协调一致。     

氮肥分配对冬小麦-夏玉米轮作产量和氮肥效率的影响

通过田间小区试验研究了控制氮肥总量(N 420 kg/hm2)条件下氮肥分配对冬小麦/夏玉米轮作体系内的作物生物量、产量、纯收益、农学效率及肥料利用率的影响,结果表明,氮肥在冬小麦/夏玉米轮作体系的分配量及比例显著影响冬小麦/夏玉米轮作的产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55％ (N 231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45％ (N 189 kg/hm2)时,获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其它分配方式均有所提高,是晋南地区冬小麦/夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例.就单季小麦而言,施N 189 kg/hm2可以获得较高的产量和较高的氮肥效率.值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦/夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均表现较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8％.     

不同氮肥运筹对玉米产量、效益及土壤硝态氮含量的影响

为了提高氮肥的增产效益,减少氮肥对环境的污染,在山东省桓台县小麦-玉米轮作区,研究了不同氮肥运筹对玉米产量、氮肥利用率、土壤硝态氮累积量、经济效益的影响。结果表明,与农民习惯(FP)相比,优化氮肥(OPT)、两种控释氮肥(CRF1和CRF2)措施通过改善产量构成要素均可使夏玉米的经济产量得到提高,并提高了氮肥利用率和农学效率,显著减少0~120 cm土体中硝态氮的残留,从而降低对地下水的硝酸盐污染。经济效益分析表明,OPT及CRF2两种措施,分别比农民习惯施肥增收1475.42元hm-2和1102.28元hm-2。综合经济效益与生态效益,施氮量减少30%的优化施肥和施氮量减少53%的控释氮肥措施均比农民习惯施肥更合理,是值得推荐的氮肥运筹方式。     

不同氮肥管理对吉林春玉米生长发育和养分吸收的影响

针对吉林春玉米氮肥施用中存在氮肥用量偏大,且具盲目性的现状,采用田间试验研究农民习惯施氮量和推荐施氮量下氮肥不同施用方式对春玉米干物质积累、子粒产量、氮素吸收和利用效率的影响。结果表明,推荐施氮量下,苗期和灌浆期春玉米干物质积累量显著高于习惯施肥,有机无机配合提高了春玉米干物质积累速率。施氮处理与不施氮相比均显著增加玉米子粒产量,增产11.2%～16.8%; 推荐施氮量下玉米子粒产量与习惯施氮量相当,但显著提高氮素的偏因子生产力和农学效率。在氮磷钾用量一致的基础上,用30%有机肥氮替代化肥氮与100%化肥氮处理的产量相当,对氮素利用效率也没有影响,并降低收获期土壤无机氮含量。说明合理施用氮肥不但能够维持玉米产量,还可减少氮肥投入,提高氮肥利用效率;有机肥部分替代化肥氮是吉林春玉米氮素管理的有效途径之一。     

综合农艺措施实现东北玉米生产和环境效益及土壤肥力的同步提升

  【目的】  东北春玉米生产中普遍存在种植密度偏低、肥料施用不合理、耕层质量差等问题,严重制约了玉米持续增产及养分效率的提升。研究综合农艺措施下玉米产量、植株氮素吸收与利用及土壤氮素平衡,为春玉米高效生产提供参考依据。  【方法】  2017—2019年,以玉米品种‘富民108’为供试材料,在吉林省农安县进行田间试验。整合密度、耕作方式、氮素施用量和施用时期等技术要素,设置了高产高效模式(HH)和超高产模式(SH),同时设置农户模式(FP)和基础地力模式(CK)作为对照;为计算肥料利用率及土壤氮素平衡,在FP、HH和SH模式下各自增设不施氮肥空白处理。在玉米6个生育期,取植株样品测定氮素含量和吸收量,同时取0—40 cm土壤样品测定铵态氮和硝态氮含量。在成熟期考种、测产。  【结果】  3年试验玉米籽粒产量均表现为SH>HH>FP (P<0.05),SH比HH、FP处理平均提高了8.76%、20.16%。氮素偏生产力(PFP_N) 3年均以HH处理最高,SH处理最低,HH比FP、SH处理平均分别提高37.92%、45.65%;氮素农学效率(AE_N)和氮素回收效率(RE_N)均表现为HH>SH>FP,HH处理的AE_N和RE_N分别比SH、FP处理提高了21.21%、35.72%和9.69%、63.56%。植株氮积累量在苗期至拔节期FP、HH、SH处理间无显著差异。生殖生长阶段(R1至R6)植株氮素积累量占氮素总积累量的比例为SH (36.21%)>HH (34.60%)>FP (29.75%)>CK (26.33%)。籽粒氮素积累量来自花后吸收的比例随着产量的增加而提高,SH、HH、FP、CK处理花后氮素吸收量的贡献率分别为48.43%、44.78%、40.40%、35.39%。0—20 cm、20—40 cm土层土壤无机氮含量在玉米开花期前均以FP处理最高,而开花期到成熟期以SH处理最高,与FP、HH处理相比,SH处理的0—20 cm 土层土壤无机氮含量平均分别提高了12.00%、4.05%,20—40 cm土层土壤无机氮含量分别提高了14.81%、4.93%。HH处理氮素表观损失量显著低于FP和SH处理,而土壤氮素盈余量均以FP处理最高,比HH、SH处理分别平均高了23.36%、5.25%。玉米净收益HH比FP、SH处理分别提高了14.38%、18.30%。  【结论】  高产高效模式显著提高了玉米氮素利用率,降低了土壤氮残留率和氮损失量,而超高产模式虽然使产量进一步显著增加,但降低了氮素利用效率,增加了土壤氮素残留与表观损失量。综合考虑产量、氮素利用率、经济效益及潜在环境风险,将种植密度由6.0万株/hm2提高至7.5万株/hm2,氮肥播前一次性基施改为减量分次施用,配套秋季深翻、夏季深松的高产高效模式,可以实现春玉米产量和氮效率的同步提高。     

Optimizing Fertilizer Nitrogen for Winter Wheat Production in Yangtze River Region in China

Excessive nitrogen (N) application has been considered as one of the reasons for restricting yield increases in rice-wheat rotation system in the Yangtze River area. From 2007 to 2009, field experiments were conducted to evaluate the effects of optimized N management on grain yield, nitrogen use efficiency (NUE) and N surplus of winter wheat in Jianghan Plain (Hubei province, China). Results indicated that grain yield and crop N uptake of treatments with reducing fertilizer N (N₁₃₅₍₂₎ for the first year and N₁₂₀₍₃₎ for the second season) did not significantly reduce yield compared to farmers’ practice (FP). Under the same amount of N application, three-time splitting improved grain yield and enhanced NUE as compared with two-time splitting. The optimized N treatment of N₁₃₅₍₂₎ and N₁₂₀₍₃₎ was observed with higher NUE parameters, i.e. recovery efficiency (RE_N), agronomic efficiency (AE_N) and partial factor productivity (PFP_N). Positive correlation between SPAD value and leaf N concentration provided the effective tool to evaluate N status during the growth season. The optimized N rate and top dressing frequency could reduce the residual N retained in the 0–20 cm soil layer after harvest, which could reduce the possibility of soil N loss to the environment. This paper provides insights into N management strategy based on farmers’ practices, which could be regarded as a guideline to improve agricultural management for wheat growth season.     

实时实地氮素管理对水稻产量和氮素吸收利用的影响

以扬两优6号和培两优3076水稻为材料,通过田间试验比较研究了基于SPAD值的氮素管理对水稻氮素吸收、产量和氮肥利用率的影响。结果表明,随着SPAD预设阈值的增加,氮肥用量增加,籽粒产量和氮素吸收也随之增加。实时氮素管理条件下,水稻扬两优6号和培两优3076均以SPAD值为41处理获得较高的籽粒产量和氮素利用率,该处理在籽粒产量不降低的同时节约了氮肥用量12. 8% ～33.3%;而实地氮素管理条件下,水稻扬两优6号和培两优3076均以SPAD值为39～41处理获得较高的籽粒产量和氮素利用率,该处理在籽粒产量不降低的同时节约了23.1%的氮肥用量。鉴于实地氮素管理在田间易于操作,因此建议采用39～41作为水稻关键生育期指导氮肥施用的SPAD阈值。     

Optimizing nitrogen management strategy under wheat straw incorporation for higher rice production and nitrogen use efficiency

Nitrogen (N) application plays an important role in rice production. Limited attention has already been paid to optimizing N fertilizer management strategy for higher grain yield and nitrogen use efficiency (NUE) of rice with crop residue incorporation. Field experiments were conducted with the objective to determine the response of several N application methods to rice production and to evaluate their NUE. Three N fertilizer application methods, i.e., local farmers' N fertilizer practice (FNP), modified farmers' N fertilizer practice (MNP), and increased the amount of N fertilizer practice (INP), were adopted with zero N application as control (CK). The results showed that, compared with that under FNP, grain yield was significantly higher under MFP, owing to signficantly enhanced total spikelets as a result of more panicles per unit area. Relative to FNP, MNP markedly increased nitrogen agronomic efficiency (AE_N), nitrogen recovery efficiency (RE_N), nitrogen physiological efficiency (PE_N) and nitrogen partial factor productivity (PFP_N), but AE_N, PE_N and PFP_N of INP were significantly lower. Further analysis showed that the number of tiller, leaf area index, aboveground biomass, SPAD value, plant N content and N uptake at the early vegetative stage were improved significantly under MNP compared to those under FNP, contributing to higher total aboveground biomass and total N uptake.