早稻氮磷钾施肥类别归属的贝叶斯判别方法研究

【目的】在测土配方施肥中,“测土”是实现合理施肥微观指导的关键技术手段。本研究针对高度分散经营的耕地代表性土样采集难、测试费用高、花费时间长等“测土”难题,探讨早稻氮磷钾施肥类别归属的统计模式识别技术。【方法】利用闽东南80个早稻氮磷钾田间肥效试验资料作为样本,采用欧氏距离–离差平方和法进行系统聚类分析,建立区域早稻施肥类别。在此基础上,根据田块氮磷钾施肥量及其产量结合地力信息等数量指标,应用贝叶斯判别准则探讨具体田块的施肥类别归属。【结果】在确保空白区产量和平衡施肥产量均值在两两施肥类别间具有统计显著差异的前提下,闽东南早稻最多可划分为6个氮磷钾施肥类别。多元统计检验表明,6个施肥类别的类内协方差矩阵差异不全相等,据此建立了各个施肥类别的贝叶斯判别函数。结果表明,原始试验数据标准化处理可大幅度提高判别准确性,监测样本的回代误判率和交叉误判率分别只有1.2% 和1.3%,预留6个试验点的84个处理的氮、磷、钾施肥量和产量试验资料的施肥类别归属的判别正确率达到81.0%。【结论】统计模式识别原理及其贝叶斯判别准则可用于早稻氮磷钾施肥类别归属决策,判别准确性能够满足推荐施肥的精度要求。     

旱地高产小麦品种籽粒含磷量差异与氮磷钾吸收利用的关系

【目的】研究旱地高产小麦品种籽粒含磷量差异,明确籽粒含磷量与农艺性状、营养品质的关系,以期为旱地小麦科学施肥与高产优质品种选育提供理论依据。 【方法】设置施肥 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 100 kg/hm2) 与不施肥两个处理,以123个小麦品种为试验材料,于2013—2016年在渭北旱塬连续三年进行田间试验,研究旱地高产小麦品种籽粒含磷量差异与生物量累积、产量构成及氮磷钾吸收利用的关系。 【结果】小麦籽粒产量每增加1000 kg/hm2,籽粒含磷量降低0.28 g/kg,两者呈显著负相关。高产品种的产量平均为6.9 t/hm2,品种间籽粒含磷量差异显著,介于2.5～3.7 g/kg,变幅为51.1%。高磷组和低磷组产量及构成要素差异均不显著,高磷组品种的籽粒含氮量显著高于低磷组,含钾量与低磷组无显著差异;高磷组的籽粒与营养器官氮磷吸收量均高于低磷组,向籽粒转移氮、磷的能力无显著差异,转移钾的能力却低于低磷组品种。施肥后,两组品种籽粒与营养器官氮、磷、钾吸收量均增加,高磷组品种的增幅高于低磷组;氮磷钾向籽粒转移的能力均降低,高磷组品种转移钾的能力降幅更大。 【结论】高产小麦品种中,高磷品种的籽粒含氮量与氮吸收量也更高,对施肥的响应也更显著。施肥后,高磷组的生物量与营养器官氮磷钾吸收量增幅均高于低磷组的,而养分收获指数降幅更大。因此,在选育高产小麦时,应选择籽粒含磷量适中的品种并提高养分收获指数。在小麦生产中,也要依据籽粒含磷量的高低,调整施肥方案,同步提高籽粒含氮量,实现旱地小麦高产优质。     

长期施肥稻田土壤基础地力和养分利用效率变化特征

【目的】 研究长期不同施肥措施对土壤基础地力和氮磷钾养分吸收利用效率的影响,探明土壤基础地力和氮、磷、钾养分吸收利用效率的相互关系。 【方法】 采集双季水稻种植制度下 33 年长期定位施肥试验的不施肥 (CK)、施氮磷钾肥 (NPK) 和氮磷钾肥配施稻草 (NPKS) 3 个处理的土壤,设置施肥与不施肥盆栽试验,监测水稻产量、土壤基础地力产量和基础地力贡献率、水稻氮磷钾养分吸收量、氮磷钾养分利用效率,分析氮、磷、钾利用效率对土壤基础地力贡献率的响应。 【结果】 早晚稻土壤基础地力产量和基础地力贡献率三个处理土壤大小顺序均为 NPKS > NPK > CK,NPKS 处理土壤早晚稻两季平均基础地力产量和基础地力贡献率较 CK 处理土壤分别增加 113.8% 和 93.7%,NPK 处理分别增加 100.7% 和 81.9%。在同一施肥水平条件下,早、晚稻均以土壤基础地力较高的 NPKS 处理氮、磷、钾肥偏生产力,土壤养分依存率,氮、磷、钾素收获指数较高,氮、磷、钾肥回收利用率,肥料农学效率,肥料对产量的贡献率则较低。回归分析表明,氮、磷肥回收利用率,氮、磷、钾肥农学效率,氮、钾素生理利用率均随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著降低;氮、磷、钾肥偏生产力,氮、磷、钾素土壤依存率随土壤基础地力贡献率的提高呈显著或极显著提高。 【结论】 长期施氮磷钾肥或长期氮磷钾肥配施稻草均能提高土壤基础地力,以长期氮磷钾肥配施稻草的效果更显著。在较高基础地力土壤上生产,可以在保证作物高产稳产的情况下实现减量化施肥,实现农业生产的可持续性。      

基于主成分和聚类分析的黑土肥力质量评价

【目的】 以吉林省农业科学院 (公主岭) 国家黑土长期定位试验基地为研究平台,定量评价不同施肥措施对土壤肥力质量的影响,为建立东北黑土区合理施肥模式和土壤肥力质量定量评价体系提供科学依据。 【方法】 通过主成分和聚类分析,综合评价了长期不同培肥措施的土壤肥力质量差异。以欧氏距离作为衡量不同处理肥力差异的大小,采用最短距离法对各定位施肥处理进行系统聚类。 【结果】 长期不同施肥处理的玉米产量与土壤酶活性、土壤全量养分、速效养分、有机质、微生物碳和微生物量氮都表现出显著或极显著正相关,与土壤pH值表现出负相关趋势。玉米产量与土壤硝态氮、铵态氮没有明显的相关性。土壤生物肥力与化学肥力呈极显著的正相关关系。土壤肥力质量排序为 1.5 (NPK + M1) > NPK + M2 > NPK + M1 > NPK + M1 (R) > NPK + S > NPK > CK,其中R表示轮作。不同培肥措施的土壤肥力质量可聚为4类, 1.5 (NPK + M1) 和CK单独聚为一类,分别为土壤肥力质量最好 (一等) 和最差 (四等); NPK + M2、NPK + M1、NPK + M1 (R) 三个处理聚为一类,土壤肥力质量为二等; NPK + S和NPK聚为一类,土壤肥力质量为三等。 【结论】 长期有机肥与化肥配施土壤肥力质量明显优于秸秆还田和单施化肥处理,秸秆还田的土壤肥力质量优于化肥单施。因此,应提倡长期有机无机肥配施以提高土壤肥力质量,实现农田的可持续利用。      

旱地高产小麦品种籽粒氮含量差异与氮磷钾吸收利用的关系

【目的】 调查高产小麦品种籽粒氮含量差异,探讨引起籽粒氮含量差异的主要农学和营养学因素,对于品种选育和优化养分管理,提高旱地小麦产量与营养品质有重要意义。 【方法】 于2013—2016年,以我国不同麦区的123个小麦品种为供试材料,在陕西渭北旱塬连续三年开展田间试验。设置施肥 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 100 kg/hm2) 和不施肥对照两个处理,收获后测产。在产量高于平均值的品种中,籽粒含氮量列前10名的定义为高氮品种,后10名的为低氮品种。分析了高产小麦品种植株和籽粒氮、磷、钾含量,干物质累积,产量构成及氮磷钾吸收利用的关系。 【结果】 小麦籽粒含氮量与产量呈极显著负相关,高产品种平均产量为6.9 t/hm2,籽粒产量每增加1000 kg/hm2,含氮量平均降低1.1 g/kg。高产品种间籽粒氮含量差异显著,高氮品种的籽粒含氮量平均分别为24.2 g/kg,低氮品种平均为19.4 g/kg,相差24.7%。两组品种的产量、生物量和产量构成因素差异均不显著,高氮品种的产量、生物量、收获指数、穗数和穗粒数对氮肥响应更敏感,施肥后分别显著增加70.0%、60.2%、9.8%、51.6%和14.3%,高氮品种营养器官含氮量较高,施肥后可显著增加150.0%;高、低氮品种籽粒的磷钾含量无显著差异,施肥后钾含量增加幅度均大于磷含量增加。高氮品种施肥后地上部氮、磷吸收量高于低氮品种,籽粒积累量增加幅度高于营养器官;籽粒钾吸收量无论施肥与否均显著低于低氮品种。施肥后,高氮品种地上部氮磷钾吸收量增幅高于低氮品种,营养器官的增幅高于籽粒。两类品种的氮磷收获指数无显著差异,但高氮品种的钾收获指数三年平均显著低于低氮品种。 【结论】 旱地土壤养分供应充足条件下,高产小麦高、低籽粒氮品种的产量、穗数、穗粒数和千粒重均无显著差异,但高籽粒氮品种对施肥响应更敏感。高产小麦品种间籽粒氮含量存在显著差异,高氮品种的籽粒含磷量高,含钾量低。施肥后,高氮品种的籽粒氮含量提高,磷、钾含量降低。高氮品种具有较高的地上部氮磷钾吸收量,但其向籽粒的转移能力并无优势。因此,在高产优质品种选育中,应进一步提升品种的氮磷钾收获指数,促进养分向籽粒分配,同时生产中需优化肥料投入,促进籽粒氮磷钾吸收与利用,实现产量和籽粒氮磷钾含量同步提高。      

秸秆还田结合氮肥运筹管理对白土稻田土壤理化性状的影响

【目的】 研究不同氮肥基追比例运筹方式下小麦秸秆直接还田对白土稻田理化性状和水稻产量的影响,为江淮低产白土改良培肥提供科学依据。 【方法】 采用两因素裂区试验,因素一为小麦秸秆 (S) 直接还田 (3000 kg/hm2)和小麦秸秆不还田;因素二为氮肥基肥-分蘖肥-穗肥施用比例。设 3 种基施:分蘖肥:穗肥比例 (80–0–20、60–20–20 和 40–30–30),共 6 个处理,分别为 N_80–0–20、N_80–0–20 + S、N_60–20–20、N_60–20–20 + S、N_40–30–30 和 N_40–30–30 + S。水稻收获期采集 0—20 cm 代表性土壤样品分析理化性状, 包括 pH、有机质、氮磷钾养分含量、阳离子交换量 (CEC)、团聚体结构和容重,测定水稻籽粒产量。 【结果】 与不还田相比,3 种氮肥运筹方式下,小麦秸秆还田土壤 pH 均明显升高,以 40–30–30 方式升高幅度最大,增加达到显著水平;无论是否实施麦秸还田,不同氮肥运筹方式间土壤 pH 差异不显著。土壤有机质、有效磷、速效钾含量明显提高, CEC 增大。土壤中 >5 mm 和 1～0.25 mm 两个粒径机械稳定性及水稳定性大团聚体数量增多,< 0.25 mm 小团聚体数量减少,团聚体质量提高;土壤容重下降,总孔隙度增加,白土淀浆板结的不良物理性状改善,氮肥 60–20–20 运筹方式下秸秆直接还田改良培肥白土效果最好。4 年 4 地试验,与无秸秆的对照相比,3 种氮肥运筹方式下,水稻籽粒产量分别提高 10.2%～23.4%、0.8%～5.5%、4.9%～6.4% 和 6.4%～9.6%,平均增产 16.2%、3.6%、5.5% 和 8.1%,N_60-20-20 + S 处理水稻籽粒产量最高。 【结论】 综合水稻产量、秸秆还田后土壤养分状况、团聚体稳定性和容重、孔隙度等物理性状,安徽省江淮丘陵白土单季稻区,水稻基肥–分蘖肥–穗肥施用比例 60–20–20 运筹方式下,配合实施小麦秸秆直接还田,能有效改良培肥低产白土稻田,提高水稻产量。      

两种材质灌水器负压供水压力对菠菜水分利用效率及养分吸收的影响

【目的】 进行不同材质灌水器和不同供水压力的双因素试验,以期为菠菜生长选择适宜材质的灌水器和供水水平提供技术参数。 【方法】 以常规浇水为对照 (CK),负压灌溉灌水器采用陶瓷头 (T) 和PVFM (P),并分别设置了–4 kPa (W1)、–8 kPa (W2)、–12 kPa (W3) 3个供水压力水平,共7个处理。在遮雨网室内以盆栽的方式研究了不同处理对菠菜耗水量和土壤含水量的动态变化、菠菜的生长发育指标、干物质量 、产量及其养分吸收的影响。 【结果】 在菠菜的整个生育期,耗水速率呈先慢后快的趋势,相同灌水器菠菜累计供水量和土壤含水量随着供水压力的减小而减小,不同负压处理土壤含水量不同且都比CK高,供水压力在设定的–12～–4 kPa范围内,土壤含水量可以控制在18.6%～27.4%之间,变异系数范围0.039～0.052,属于弱变异,而CK变异系数为0.103,属于中等变异。在相同供水负压下,PVFM材料处理的菠菜累计耗水量均高于陶瓷头。供水压力在–8～–4 kPa之间的负压灌溉处理土壤含水量较高,菠菜生长良好,叶片数适中,叶面积较大,比–12 kPa和CK处理有利于菠菜生长。两种材质灌水器比较则是PVMF更有利于菠菜生长发育,–8 kPa处理PVFM比陶瓷头的干物质量显著增加了36.2%。菠菜保持产量、生物量较高的情况下,最优水分利用效率的处理为W2P,与CK相比,该处理下菠菜产量提高了59.9%,耗水量降低了35.9%,水分利用效率提高了88.3%。随着供水压力的减小,菠菜氮磷钾吸收量先增大后减小,但均高于CK的吸收量。供水压力为–8 kPa的氮磷钾吸收量最高,相同供水压力不同灌水器下,氮磷钾的吸收量均以PVFM的较高。所有处理菠菜吸收K₂O最多,N次之,P₂O₅最少。 【结论】 本试验中,采用PVFM作为灌水器材质,控制灌溉水压在–8 kPa (W2P处理) 时较有利于菠菜的生长,也更有利于菠菜水分利用效率、产量和养分吸收量的提高。      

旱地高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成和锌吸收利用的关系

【目的】 明确旱地条件下高产小麦品种籽粒锌含量差异与产量构成及锌吸收利用的关系,对通过品种选育和施肥调控提高旱地小麦籽粒产量和锌营养,实现小麦高产优质生产有重要意义。 【方法】 于2013—2016年连续三年在黄土高原典型旱地进行了小麦裂区田间试验。 以我国主要麦区的123个小麦品种为试材,每个品种设置不施肥和施N 150 kg/hm2、P₂O₅ 100 kg/hm2两个处理。分析了高产小麦籽粒锌含量差异及其与干物质累积、产量构成、锌吸收和分配之间的关系。 【结果】 施肥条件下,高产小麦品种籽粒锌含量存在显著差异,小麦籽粒锌含量与籽粒产量间无显著相关性,但与千粒重、锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率呈显著正相关,与穗粒数呈显著负相关。在高产品种中,无论施肥与否高锌品种的籽粒锌含量均显著高于低锌品种;高锌品种的籽粒锌含量因施肥而显著提高,低锌品种却降低。施肥条件下,高锌品种的籽粒产量、生物量和收获指数与低锌品种相比无显著差异,穗数却显著降低;高锌品种的籽粒锌吸收量、地上部锌吸收量、锌收获指数和籽粒锌形成效率均显著高于低锌品种。且高锌品种的产量、生物量、穗数、穗粒数和锌吸收量因施肥引起的提高幅度均亦显著高于低锌品种。 【结论】 在黄土高原旱地低锌土壤上,无论是品种选育还是施肥调控,促进小麦锌的吸收和向籽粒的转移是提高小麦籽粒锌含量的关键。      

垄覆沟播及施肥位置优化对旱地小麦氮磷钾吸收利用的影响

【目的】 保水栽培与养分管理是旱地农业关注的焦点,其研究多集中于产量形成和水分利用,而对养分吸收利用的报道相对较少。本研究探讨了垄覆沟播及施肥位置优化对旱地小麦种植效益和养分利用效率的影响,为在增产的基础上增收增效提供理论依据。 【方法】 以冬小麦为研究对象,2013—2014年 (平水年)、2014—2015年 (丰水年) 和2015—2016 年(欠水年) ,连续3年在黄土高原中部的典型雨养旱地进行田间定位试验,设置了传统平作 (平作不覆膜 + 均匀施肥)、垄覆沟播 (垄上覆膜 + 沟内播种 + 均匀施肥) 和膜侧施肥 (垄上覆膜 + 沟内播种 + 定位施肥) 3种栽培模式。调查分析了冬小麦种植效益、不同生育时期的氮磷钾养分吸收量、养分收获指数、养分吸收效率、肥料偏生产力和养分生理效率及百公斤籽粒养分需求量。 【结果】 与传统平作相比,在平水年和欠水年,垄覆沟播的产量分别提高9.5%和6.3%,但经济效益和成本收益率在不同降水年型均无显著变化。膜侧施肥在平水年和欠水年显著提高种植效益,3年平均经济效益和成本收益率较传统平作分别提高23.4% 和9.1%,较垄覆沟播提高21.5%和14.6%。与传统平作相比,垄覆沟播不利于拔节后地上部氮磷钾吸收,从而使氮磷钾吸收效率无显著变化,但3年平均氮生理效率和氮磷钾肥偏生产力分别提高7.7%、7.1%、8.1%和6.7%,百公斤籽粒需氮量降低8.7%。膜侧施肥较传统平作能在保持氮磷钾收获指数、生理效率和百公斤籽粒氮磷钾需求量稳定的基础上,使3年平均氮磷钾吸收效率分别提高18.4%、22.1%和16.4%,氮磷钾肥偏生产力提高16.0%、16.8%和15.6%。与垄覆沟播相比,膜侧施肥提高了开花期和成熟期氮磷钾吸收量以及成熟期秸秆和籽粒的氮磷钾分配量,从而使3年平均氮磷钾吸收效率分别提高20.8%、18.0%和12.1%,氮磷钾肥偏生产力提高8.3%、8.1%和8.4%,百公斤籽粒氮磷需求量增加28.3%和10.0%,但氮磷收获指数降低3.9%和4.2%,氮磷生理效率降低9.5%和8.1%。 【结论】 垄覆沟播降低百公斤籽粒氮磷需求量,提高氮生理效率和氮磷钾肥偏生产力,但种植效益未增加。膜侧施肥促进了不同生育时期的氮磷钾吸收,协同提高了经济效益、养分吸收效率和肥料偏生产力,但也应注意其氮磷收获指数和生理效率降低,百公斤籽粒氮磷需求量增加的问题。      

红壤旱地玉米开花期土壤酶活性对长期施肥的响应

【目的】 长期施肥条件下,土壤酶活性与土壤养分周转和作物生长密切相关,因此,研究驱动土壤速效氮磷钾养分和作物养分吸收的关键土壤酶活性因子十分重要。 【方法】 基于始于1986年的红壤旱地长期施肥定位试验,于试验进行31年时的早玉米开花期 (2017年6月18日) 采集不施肥 (CK)、氮磷钾化肥 (NPK)、两倍氮磷钾化肥 (2NPK)、氮磷钾化肥配施有机肥 (NPKM)、单施有机肥 (OM) 5个处理的土壤样品,分析土壤蔗糖转化酶 (INV)、脱氢酶 (DEH)、纤维素酶 (CEL)、脲酶 (UR)、多酚氧化物酶 (PHOX)、酸性磷酸酶 (ACP) 和β-葡萄糖苷酶 (BG) 的变化规律,并利用冗余分析 (RDA) 探讨了驱动红壤旱地速效养分和玉米氮磷钾含量的关键土壤酶活性因子。 【结果】 与CK处理相比,施肥可以显著增加红壤旱地的土壤酶活性,且以NPKM处理的土壤酶活性最高。NPKM处理下INV、DEH、UR、PHOX、ACP和BG活性分别比OM处理增加了13.7%、13.5%、10.6%、10.5%、5.6%和13.4%,比2NPK处理增加了32.4%、112.2%、22.8%、33.3%、27.6%和50.4%。但是,在氮磷钾化肥用量之间,呈现出2NPK处理的CEL和UR活性显著高于NPK处理 (增幅为26.0%和50.6%),而INV、DEH、PHOX、ACP和BG均无显著差异。土壤pH、有机碳、速效氮磷钾和植株氮磷钾含量也呈现出NPKM处理显著高于其他处理的规律。RDA结果表明,INV、CEL和UR是影响土壤速效氮磷钾和植株养分含量的关键酶活性因子 (R2 > 0.90, P < 0.001)。 【结论】 在红壤旱地上,玉米开花期土壤酶活性对不同施肥处理的响应规律不同,其中有机无机肥配施更有利于提高土壤酶活性,且纤维素酶和脲酶活性对氮磷钾化肥用量改变的响应比较敏感。土壤蔗糖转化酶、纤维素酶和脲酶可以作为关键酶活性因子表征玉米开花期红壤旱地的养分周转和迁移。      

基于红壤稻田肥力与相对产量关系的水稻生产力评估

【目的】 土壤肥力是水稻产量提升的基础,研究土壤肥力质量指数与水稻产量的量化关系可以为稻田土壤培肥和产量提升提供理论参考。 【方法】 本研究基于位于江西省南昌市进贤县的红壤稻田长期肥料定位试验和县域尺度样点调研,长期试验包括不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、单施磷肥 (P)、单施钾肥 (K)、氮磷肥配施 (NP)、氮钾肥配施 (NK)、氮磷钾肥配施 (NPK)、2倍氮磷钾肥配施 (2NPK) 和有机无机肥配施 (NPKM) 处理,收集1981年、1985年、1989年、1995年、2002年、2005年、2012年和2017年的土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和水稻产量;并于2017年在进贤县布置了58个代表性点位,获取土壤pH、有机质、有效磷、速效钾和晚稻产量数据。采用Fuzzy方法对长期试验不同施肥处理的土壤肥力质量指数进行计算,构建和验证土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系,并在进贤县进行了验证。 【结果】 在红壤性双季稻田,不同施肥处理显著影响水稻产量和土壤肥力质量指数,与CK处理相比,NPKM、2NPK和NPK处理的年平均产量分别增加了71.6%、59.1% 和36.5%;土壤肥力质量指数分别增加了64.1%、47.3% 和27.7%,且NPKM处理的水稻产量和土壤肥力质量指数分别比NPK处理增加了25.6% 和28.5%;同时,NP和NK处理的水稻产量和土壤肥力质量指数也显著低于NPKM处理,而N、P和K处理的水稻产量和土壤肥力质量指数则与CK没有显著差异。线性拟合方程发现,红壤稻田的土壤肥力质量指数增加0.1个单位,水稻相对产量增加7.2%～22.6%。县域尺度的验证结果表明,基于土壤肥力质量指数预测的水稻相对产量与实际相对产量高度吻合 (R2 = 0.5268,P < 0.01,RRMSE < 25%),表明基于土壤肥力质量指数可较准确地评估该区域的水稻生产能力。 【结论】 在红壤稻田上,化肥配施有机肥是提升土壤肥力质量和水稻产量的关键技术途径,且利用土壤肥力质量指数与水稻相对产量的量化关系可以指导该地区的土壤培肥管理和生产力评估。      

长期施肥下我国灌淤土粮食产量和土壤养分的变化

【目的】 灌淤土是我国西北地区重要的粮食和经济作物土壤。了解灌淤土上作物产量的变化,及其对长期施肥的响应,以及灌淤土生产力的变化与其氮磷钾含量的关系,为西北地区作物增产和灌淤土培肥与可持续利用提供理论依据。 【方法】 1988到2004年间,在宁夏银川市、吴忠市、石嘴山市和新疆和田市典型灌淤土区域陆续建立了7个国家耕地质量监测点。2016年,利用时间趋势分析法,探讨了作物产量随时间的变化趋势,分析了长期不施肥和常规施肥条件下,玉米、小麦和水稻产量、产量变异系数、可持续性指数、增产率及地力贡献指数的变化特征,并进一步探讨了增产率与土壤养分的关系。 【结果】 灌淤土上小麦产量随时间呈现递增的趋势,在2004年达到最高 (7.58 t/hm2),之后保持稳定,2016年约为初始年产量的3倍;玉米产量随时间一直呈递增趋势,2016年平均产量为9.8 t/hm2,约为初始年的两倍;水稻产量近年来变化不大。与不施肥相比,常规施肥下小麦、玉米 (28年间) 和水稻 (8年间) 分别平均增产3.43倍、3.20倍和1.21倍,产量可持续性指数分别提高了18.8%、148%和13.9%。监测以来,小麦和玉米农田的地力贡献指数略有下降,但变化不显著。水田的地力贡献指数以每年0.0125的速率增加。28年间,常规施肥使土壤全氮含量从0.4 g/kg提高到1.1 g/kg,有效磷和速效钾含量变化不大。小麦与玉米的增产率与土壤全氮含量呈显著直线正相关关系,小麦、玉米和水稻的平均氮肥农学效率分别为9.8、16.8和27.4 kg/kg。 【结论】 灌淤土上常规施肥 (主要是氮肥)有效提高了玉米、小麦和水稻的产量。土壤全氮含量呈增加趋势,有效磷和有效钾含量基本平稳。土壤肥力对玉米和小麦产量的贡献呈下降趋势,对水稻产量的贡献高且平稳。因此,灌淤土应在合理施用氮肥的同时,注重采取提升地力,实现作物的高产和高效。      

长期施肥红壤稻田肥力与产量的相关性及县域验证

  【目的】  土壤肥力是水稻生产可持续发展的基础资源,研究长期施肥下红壤稻田土壤肥力变化特征以及土壤肥力质量指数 (SFI) 和水稻产量之间的相关性,以期科学指导红壤稻田土壤培肥和评估区域水稻产量。  【方法】  本研究基于1982年开始的红壤稻田有机无机肥配施长期定位试验,采用模糊评判法计算不同施肥处理的SFI,建立SFI和水稻产量之间的拟合方程,并结合典型县域数据对拟合方程进行验证。  【结果】  经过30年的培肥,M (有机肥)、NKM (氮钾肥 + 有机肥)、NPM (氮磷肥 + 有机肥)、PKM (磷钾肥 + 有机肥)、NPKM (氮磷钾肥 + 有机肥)、NPK (氮磷钾肥) 处理的SFI随施肥年限延长均呈缓慢线性增长趋势,年均增长0.0035～0.0136,而不施肥对照的SFI逐年下降。PKM和NPKM处理的年均SFI最高,比CK处理分别增加了70.6%和68.4%。5个施有机肥处理的年均SFI均高于单施化肥的NPK处理。线性拟合结果发现,1984、1988、1994、1998、2004、2008、2012年等7个年份的年均SFI与年均水稻绝对产量、相对产量呈显著线性正相关关系 (P < 0.05),相关系数分别为0.708、0.683。县域尺度的验证结果表明,基于SFI预测的水稻绝对产量、相对产量与实际的绝对产量和相对产量 (RRMSE均小于25%) 均高度相符。  【结论】  有机肥的投入是红壤稻田提高土壤肥力的有效措施,在红壤丘陵双季稻区,SFI和水稻产量之间存在显著的线性正相关关系,且SFI和水稻产量尚有一定的提升潜力。通过SFI和水稻产量的关系模型预测评估该稻区县域的水稻产量是可行的。     

近30年我国典型水稻土肥力演变特征

【目的】 水稻土是我国面积最大、分布最广的耕地土壤类型,水稻产量约占全国粮食总产量的二分之一,明确水稻土养分演变规律对其质量建设和生产力输出有重要意义。本研究拟以136个国家级水稻土长期定位监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的水稻土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国水稻土肥力和生产力的演变特征,为水稻土合理培肥管理提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析结合平均值及中值分析的方法对水稻土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了水稻土有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH以及作物产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和冗余分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出水稻土肥力演变的主要贡献因子和影响水稻土作物产量的主控肥力因子。 【结果】 近30年常规施肥下水稻土肥力监测结果显示,与监测初期相比,水稻土有机质 (31.3～32.2 g/kg) 和全氮 (1.88～1.92 g/kg) 含量基本稳定,土壤速效养分含量明显升高。2012—2016年间水稻土有效磷平均含量 (20.1 mg/kg),比监测初期平均值 (15.2 mg/kg) 显著提高了32.2%;2012—2016年间水稻土速效钾平均含量 (92.1 mg/kg) 比监测初期 (77.8 mg/kg) 提高了18.4%。经过近30年施肥,水稻土pH值下降了0.35个单位。主成分分析结果表明,水稻土肥力提高的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷。冗余分析结果表明,影响作物产量的主要肥力因子是土壤速效钾、有效磷和有机质。 【结论】 近30年农民习惯施肥管理模式下,水稻土整体肥力略有提高,生产力水平明显提高,但土壤pH值降低,有酸化趋势;水稻土肥力演变的主要障碍因子是土壤有机质和全氮,所以水稻土培肥应该在平衡施用氮磷钾肥的基础上合理配施有机肥或秸秆。      

锌硼钼配施对川白芷药材农艺性状与产量的影响

【目的】 川白芷道地产区遂宁的紫色土有效态养分中缺硼和较缺锌、钼,成为川白芷优质高产的限制因子之一。本研究旨在探索锌、硼、钼三种微量元素肥料对遂宁地区川白芷药材的农艺性状和产量的影响,找出适合遂宁地区川白芷的微肥配施方案。 【方法】 采用三元二次正交旋转组合设计进行田间试验,在川白芷生长旺盛期前分3次进行锌、硼、钼微肥叶面喷施处理,2015年7月采收,分别测定药材的农艺性状和产量。使用DPS软件解析数据建立了锌、硼、钼与川白芷药材农艺性状和产量的函数模型,通过F检验,分析了回归方程和各项回归系数的显著性,利用模型分析了微量元素肥料对根折干率、根密度、根体积、根长、根直径及产量的影响,使用统计频数法和灰色关联度和DTOPSIS法综合各项指标获得最优施肥方案。 【结果】 施用锌、硼、钼微肥可影响川白芷药材根部农艺性状,并显著影响其产量,且因素间存在显著的协同效应和抑制效应。单因素分析结果表明,本研究施肥水平下各因素对根折干率、根体积、根长、根直径和产量的影响大小为钼>锌>硼,对根密度的影响大小为硼>锌>钼。在一定范围内,钼能增加根体积、降低根密度,锌能增加根直径,硼抑制根密度和根长。互作效应分析结果表明,锌肥和硼肥互作、锌肥和钼肥互作对产量增加存在显著的抑制效应,锌肥和钼肥互作抑制根体积,钼肥和硼肥互作抑制根密度。根据统计频数法优化出锌肥0.0305～0.0960 kg/hm2、硼肥1.0270～1.7928 kg/hm2、钼肥0.1354～0.1774 kg/hm2的最佳施肥配方,利用灰色关联度和DTOPSIS法综合获得使用锌肥0.06 kg/hm2、硼肥2.28 kg/hm2、钼肥0.17 kg/hm2下产量最高,较对照增加了44.4%。 【结论】 锌、硼、钼三种微肥配合施用对川白芷增产有显著的效果,但是需要适量施用,过量施用对产量会产生抑制效果。      

长期不同施肥模式下南方典型农田磷肥回收率变化

【目的】 通过比较南方典型农田不同土壤类型、不同施肥模式下的土壤供磷能力、磷肥回收率,揭示长期施肥下磷肥回收率时空变化特征,为区域内磷肥的合理施用提供科学依据。 【方法】 基于重庆北碚紫色土 (始于1991)、湖南望城 (始于1981) 和江西进贤 (始于1981) 红壤性水稻土长期施肥定位试验。选取不施肥 (CK)、单施稻草、厩肥 (M)、施化学氮钾肥 (NK)、施化学氮钾肥+猪粪 (NKM)、施化学氮磷肥 (NP)、施化学氮磷钾肥 (NPK)、施氮磷钾肥+厩肥、猪粪 (NPKM) 或稻草 (NPKS) 等不同施肥处理,分析长期不同施肥下作物吸磷量、磷肥回收率和磷肥累积回收率的动态变化,探讨不同施肥下作物磷肥回收率的变化特征。 【结果】 长期不施磷肥,土壤自然供磷量显著下降,北碚紫色土 (21年)、望城 (23年) 和进贤 (27年) 红壤性水稻土的年下降速率分别为0.60、0.48和0.63 kg/hm2。各试验点不同处理作物历年平均吸磷量的大小顺序为NPK、NPKS和NPKM > NP、NKM > CK或NK ( P < 0.05)。NPK配施猪粪,与配施厩肥或秸秆配施相比较,其作物吸磷量更高。3个试验点磷肥回收率随着施肥年限增加而提高。NPK处理磷肥回收率每年增加0.15%～1.94%, NPKM和NPKS处理磷肥回收率每年增加0.07%～1.60%。NPK处理磷肥累积回收率在37.8%～61.5%之间,NPKM和NPKS处理,其磷肥累积回收率较NPK处理降低了3.0%～34.3%。 【结论】 土壤的磷素自然供给量随作物种植年限增加而显著下降。磷肥的施用能够显著提高作物的吸磷量,NPK平衡施用的吸磷量显著高于化肥偏施;氮肥投入量每增加100 kg/hm2,作物吸磷量增加5 kg/hm2。各试验点磷肥回收率随施肥年限的增加而提高。NPK配施有机肥相比较NPK,降低了磷肥的累积回收率。磷肥施用量每增加 P 10 kg /hm2,磷肥回收率下降约0.9%。NPK与猪粪配合施用的情况下,可以考虑通过适当提高化学氮肥用量、减少化学磷肥投入的措施,从而提高磷肥回收率。      

基施钾肥有效提高内蒙古河套灌区向日葵产量和油分品质

【目的】 氯化钾和硫酸钾价格差异较大,在碱性土壤上比较氯化钾和硫酸钾及其施用时期对向日葵产量、品质的影响,为向日葵科学经济合理施用钾肥提供理论依据。 【方法】 于2014—2016年,在内蒙古河套灌区向日葵典型种植区进行了3年的钾肥品种和施用时期田间定位试验。供试钾肥为硫酸钾和氯化钾,施用量为K₂O 120 kg/hm2。施用方式设100%基施 (100%B)、50%基施 + 50%现蕾期追施 (50%B + 50%T) 和25%基施 + 50%现蕾期追施 + 25%花期追施 (25%B + 50%T + 25%T) 三个处理,以不施钾肥为对照。向日葵收获后,调查了产量、产量性状及钾素吸收量,钾肥利用率,分析了向日葵籽实中粗脂肪、粗蛋白和主要脂肪酸的含量。 【结果】 向日葵施用钾肥显著增产。施硫酸钾增产10.4%,施氯化钾增产10.6%。钾肥的农学效率平均为3.08 kg/kg。施用硫酸钾和氯化钾均显著增加籽实粗脂肪和粗蛋白含量,粗脂肪分别增加2.17%和2.74%,粗蛋白分别增加1.95%和2.45%,硫酸钾和氯化钾以及三种施用方式间均无显著差异。施用钾肥对向日葵的盘径、盘粒重、千粒重影响显著,其中对盘粒重和千粒重影响较大。施用钾肥后向日葵的吸钾量和吸钾效率显著增加,3年连续施用钾肥的利用率平均为47.7%,但各施钾处理之间没有显著差异。钾肥增加了向日葵籽实粗脂肪含量,主要是增加了向日葵籽实中不饱和脂肪酸比例达2.20%,钾肥不同品种和不同施用方式对其影响不显著。 【结论】 河套灌区向日葵种植中施用钾肥可以显著增加籽实产量,提高籽实蛋白质含量和油分含量。氯化钾和硫酸钾效果相当,全部钾肥一次基施的效果与基施加一次追施或两次追施的效果没有差异。综合考虑钾肥价格和劳动力投入,河套地区向日葵种植推荐选用氯化钾全部基施。      

秸秆还田条件下氮磷钾用量对软米粳稻产量和品质的影响

【目的】 秸秆全量还田和毯苗机插技术在水稻种植中被越来越多地采用。本文研究了不同氮 (N)、磷 (P)、钾 (K) 肥用量对软米粳稻产量和稻米品质的影响,提出适应该条件和特定水稻品种的施肥技术。 【方法】 2014—2015年,以软米粳稻南粳9108为材料,在江苏省兴化市钓鱼镇进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,采取毯苗机插栽培方式,设置氮、磷、钾肥3种类型肥料,各类型肥料设置0、1、1.5、2、2.5、3等6个用量水平,其中2水平为肥料常规用量,氮、磷、钾肥常规用量分别为270 kg/hm2、108 kg/hm2、216 kg/hm2。分析了不同肥料用量下软米粳稻的产量、稻米品质和淀粉RVA谱值。 【结果】 软米粳稻产量和稻米品质对不同肥料的响应程度表现为氮肥 > 钾肥 > 磷肥。在供试氮肥水平范围内,粳稻产量以N2水平最高;糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量则随施氮水平的增加而增加,直链淀粉含量降低,胶稠度变短,RVA谱特征值中峰值黏度和崩解值降低,热浆黏度和消减值增大,且高氮 (N3) 与低氮 (N1) 处理间差异显著。在供试磷肥水平范围内,粳稻产量以P2水平较高;增施磷肥能提高稻米加工品质,而蛋白质含量、直链淀粉含量及胶稠度对磷肥用量的响应无明显变化规律,淀粉RVA谱特征值有变劣趋势。在供试钾肥水平范围内,随着钾水平提高,机插软米粳稻产量、糙米率、精米率、整精米率先增加后减少,产量以K2水平最高,加工品质以K2.5水平最高,蛋白质含量有增加趋势,直链淀粉含量下降,峰值黏度和崩解值呈先增后减,消减值呈先减后增。 【结论】 在秸秆全量还田和毯苗机插栽培条件下,软米粳稻增施氮肥、磷肥和钾肥利于提高稻米加工品质,而减少氮肥、稳施磷肥、增加钾肥利于改善稻米蒸煮食味品质。综合考虑,在秸秆全量还田条件下机插软米粳稻肥料用量以N 270 kg/hm2、P 108 kg/hm2、K 216 kg/hm2水平能较好地协调高产与优质的关系。