秸秆还田替代施钾对旱地玉-麦轮作体系作物生产力和土壤硝态氮的影响

为探明秸秆还田替代施钾对旱地玉—麦轮作体系的影响,2015—2020年,基于中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,选取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、施氮磷钾肥(NPK)、施氮磷肥+秸秆还田(NPS)4个处理,研究了夏玉米—冬小麦轮作体系的产量、水肥利用效率,以及2020年小麦成熟期0—60 cm土层的土壤有机质、全氮、速效磷钾含量和0—260 cm土层土壤硝态氮累积量。结果表明：与NP相比,NPK可显著提高0—60 cm各土层的土壤速效钾含量,但对夏玉米和冬小麦的产量和水肥利用效率均无影响,而NPS不仅利于改善土壤养分,而且可显著提高夏玉米和周年的产量、水肥利用效率。与NPK相比,NPS的0—20 cm土层土壤有机质含量显著提高10.68%,夏玉米和周年的产量、水分利用效率、氮(磷)肥农学效率分别显著提高20.91%,33.77%,114.39%和13.60%,13.63%,65.41%,但0—20 cm土层土壤速效磷含量和0—60 cm土层土壤速效钾含量分别显著降低7.43%和14.31%。NPS较NP和NPK,土壤硝态氮累积量在0—100 cm土层分别提高...     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。     

不同有机物料与部分化肥长期定位配合施用对土壤养分的调控效应

为了明确有机物料替代部分化肥长期定位施用对冬小麦连作农田土壤养分的调控效应。在陇东黄土旱塬进行连续11年的定位试验,比较不施肥(CK)、施用等量氮磷养分的3种有机物料(生物有机肥、秸秆还田、农家肥)与氮磷化肥配施的农田土壤养分含量变化。结果显示:2016年冬小麦收获后,相比于CK,施用有机肥明显增加了0~60 cm土层硝态氮积累量,而有机质、全量氮磷钾及其速效养分含量在0~60 cm土层范围内随土层深度增加逐渐降低,且0~20 cm土层为硝态氮、有机质、全量氮磷钾及速效氮、磷富集区。从0~20 cm土层平均养分含量来看,施用有机肥显著提高了土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量。其中生物有机肥处理11年土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别较CK提高了18.39%、11.49%、15.62%、2.76%、14.94%、143.25%、36.33%,农家肥处理分别提高了14.42%、14.94%、14.06%、2.84%、10.87%、100.7%、41.58%,秸秆还田分别提高了7.20%、10.34%、9.38%、1.46%、9.24%、54.66%、8.82%。因此,在陇东半湿润偏旱雨养农业区,采用化肥与有机肥配施,兼顾钾肥的施肥措施是最合理的施肥方式,有利于保持黑垆土养分平衡,促进农田生产力稳定可持续。     

秸秆还田对东北黑土碳氮磷钾化学计量特征及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是提升农田土壤肥力,改善土壤养分含量及有效性的重要措施。我们分析了东北黑土区不同秸秆还田方式下土壤碳氮磷钾含量和玉米产量的年际变化,并从土壤化学计量特征角度研究了土壤养分的有效性。【方法】依托2012年在东北黑土区建立的秸秆还田长期定位试验,选取秸秆移除(CK)、秸秆混合还入0—20 cm耕层(RI)和秸秆覆盖还田(RC) 3个处理,测定了处理实施1年(2013)、3年(2015)、5年(2017)和8年(2020)后,不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量及玉米产量,计算了土壤化学计量特征(C∶N、C∶P、N∶P),并分析了各指标之间的相关性。【结果】随试验年限的增加,在0—20 cm土层,CK处理SOC含量有所下降,TN含量基本保持不变,而RI和RC处理的SOC和TN含量均有所增加,RC处理下均为最高;RI处理的SOC和TN含量在0—20 cm土层分布相对均匀,RC处理SOC和TN含量在0—5 cm土层中明显增加,尤其在试验5～8年间的增幅明显升高。CK、RI和RC 3个处理的TP和TK含量均随试验年限的增加缓慢升高,处理间无显著...     

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。      

长期不同施肥对塿土团聚体胶结剂的影响

【目的】土壤团聚体是土壤结构的基本单元,其形成和稳定与土壤中各种胶结剂的胶结作用有关,而团聚体胶结剂受土壤管理措施的影响,其中不同的施肥量及施肥措施影响作物生长进而影响土壤团聚体的胶结剂。本研究利用冬小麦一夏玉米轮作体系中不同施肥模式的(?)土长期定位试验,通过研究不同施肥模式对团聚体胶结剂的影响探讨(?)土团聚体的形成和分布的机理。【方法】试验设不施肥(CK)、单施氮(N)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷钾(NPK)、秸秆还田与氮磷钾(SNPK)、有机肥与氮磷钾(M1NPK和M2NPK)配施共9个处理。于2011年冬小麦收获前和2013年冬小麦收获后测定土壤团聚体胶结剂包括真菌菌丝密度、五碳糖、六碳糖、碳酸钙、粘粒以及游离氧化铁铝。【结果】不同施肥处理显著影响土壤表层(0-10 cm)和亚表层(10-20 cm)土壤团聚体胶结剂的含量。在0-10 cm土层,长期秸秆还田、有机肥与化肥配施处理与CK相比均显著降低了土壤菌丝密度也降低了碳酸钙含量但显著提高了土壤五碳糖和六碳糖含量而对粘粒(M2NPK除外)、游离氧化铁以及游离氧化铝含量没有显著影响。长期施用氮磷化肥(NP、NPK)也显著提高了土壤五碳糖含量显著降低了碳酸钙含量,提高了粘粒含量,降低了土壤菌丝密度对六碳糖、游离氧化铁和游离氧化铝含量没有影响。N、NK、PK处理的土壤五碳糖含量显著提高粘粒和游离氧化铁含量也有所提高,但对菌丝(PK除外)、六碳糖、碳酸钙以及游离氧化铝含量没有影响。10-20 cm土层,长期秸秆还田、有机肥与化肥配施与CK相比也提高了五碳糖和六碳糖含量显著降低了土壤菌丝密度和游离氧化铝含量而碳酸钙、粘粒、游离氧化铁差异不显著。长期施用氮磷化肥显著提高了土壤五碳糖含量,降低了土壤菌丝密度以及游离氧化铝含量但是六碳糖、碳酸钙、粘粒、游离氧化铁含量与CK没有差异。长期不施氮或不施磷处理与CK相比土壤五碳糖、六碳糖、碳酸钙以及游离氧化铁的含量显著提高但游离氧化铝含量显著降低而对菌丝和粘粒含量没有影响。不同团聚体胶结剂与团聚体平均重量直径的线性相关分析表明机械稳定性团聚体平均重量直径与碳酸钙含量呈极显著正相关、与游离氧化铁显著正相关与五碳糖和六碳糖极显著负相关。水稳性团聚体平均重量直径分别与菌丝密度、碳酸钙极显著正相关,与游离氧化铁显著正相关与五碳糖达显著负相关。【结论】团聚体胶结剂与平均重量直径的多元逐步回归分析表明,碳酸钙是影响(?)土团聚体稳定性唯一显著的胶结剂。     

覆盖栽培对渭北旱地冬小麦生产力及土壤肥力的影响

【目的】 覆盖栽培可以有效地改善土壤物理、化学及生物学特性,对土壤质量与作物生产力的持续提高具有重要作用。本研究通过3年田间定位试验,比较了渭北旱地几种覆盖栽培方式下冬小麦生产力及土壤肥力状况,以最大化地发挥覆盖措施的作用和效益。 【方法】 本试验于2014年9月—2017年6月在陕西富平综合试验站进行,共设4个处理,包括传统栽培 (CK)、秸秆覆盖 (NPS)、地膜覆盖 (NPP) 和垄沟覆盖 (RFPS),每个处理重复3次,完全随机排列设计。于冬小麦收获期采集植株样品及表层 (0—20 cm) 和亚表层 (20—40 cm) 土壤样品,分析冬小麦生产力、土壤养分、有机碳、活性有机碳及酶活性的变化。 【结果】 与CK相比,RFPS、NPP和NPS产量分别显著增加了51.8%、41.3%和13.7%,水分利用率分别提高了40.9%、34.0%和11.2%,处理之间差异显著 (P < 0.05);3种覆盖栽培方式均提高了冬小麦籽粒和秸秆氮磷钾吸收量,尤其是RFPS和NPP处理 ( P < 0.05)。RFPS处理较CK显著 ( P < 0.05) 提高了表层土壤全量氮磷钾 (6.5%、4.5%和8.0%)、速效氮磷钾 (46.1%、37.8%和19.5%)、有机碳 (5.1%)、活性有机碳 (15.1%) 含量及3种酶 (蔗糖酶、脲酶和磷酸酶) 活性 (24.6%、34.6%和27.4%),增幅明显高于NPP与NPS处理,且明显改善了亚表层土壤质量;NPP处理表层土壤蔗糖酶活性较CK显著 ( P < 0.05) 提高了9.6%,0—40 cm土层氮磷钾、有机碳及其他酶活性差异较小;NPS处理表层土壤速效氮磷钾含量较CK显著 ( P < 0.05) 提高了22.7%、19.9%和15.0%,有机碳提高了4.1%,活性有机碳提高了12.5%,3种酶活性分别提高了12.0%、15.5%和12.0%,且一定程度上改善了亚表层土壤质量,但对0—40 cm土层全量氮磷钾含量影响较小。 【结论】 垄沟覆盖栽培方式对提高渭北旱地冬小麦生产力及土壤肥力水平具有显著效果,可在当地农业生产中推广使用。      

秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥对旱地玉-麦产量、蛋白质含量和化肥利用效率影响

为研究长期秸秆还田和有机肥配合替代部分化肥对玉-麦一年两熟种植下产量、品质和化肥效率的影响,2015-2020年,依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、玉米小麦季均常规施用氮磷钾化肥(NPK)、秸秆还田和有机肥配合替代小麦季1/3氮磷钾化肥(SORF) 3个处理,研究2015—2020年玉-麦一年两熟种植下作物产量、化肥利用效率,2019—2020年玉米和小麦籽粒氮磷钾养分含量、蛋白质含量和蛋白质产量,以及2020年小麦籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明:(1)SORF处理玉米增产增效作用优于NPK处理,5年平均产量提高10.0%,但二者间小麦和周年产量差异未达显著水平(p>0.05)。(2)施肥显著提高玉米和小麦籽粒氮磷钾含量,其中SORF较NPK处理又显著增加籽粒氮含量,从而使玉米籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较NPK分别显著提高6.7%和17.8%,小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别显著提高8.0%和6.3%,周年蛋白质产量显著增加10.8%。(3)SORF和NPK处理较CK均可显著提高小麦籽粒中各蛋白质组分含量及谷醇比,协同提高小麦籽粒蛋白质含量和籽粒品质。SORF较NPK处理还可提高除球蛋白外的其他蛋白组分含量,但谷醇比的增幅不显著。(4)与NPK相比,SORF处理下玉米、小麦和周年的氮肥农学效率分别显著提高54.8%,31.2%和37.3%,氮肥偏生产力分别显著提高10.0%,45.6%和20.7%,小麦、周年的磷(钾)肥农学效率和偏生产力分别提高31.2%,77.3%和45.6%,55.7%。综合来看,秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥(SORF)不仅有利于提高玉米产量,玉米、小麦的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量,以及化肥农学效率和偏生产力,而且可提高小麦籽粒蛋白组分含量,是旱地玉-麦一年两熟区兼顾产量品质效率的施肥模式。     

长期施肥对潮土不同层次活性有机质及碳库管理指数的影响

为探索长期不同施肥下潮土不同土层活性有机质和碳库管理指数变化特征,选取不施肥对照(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、NPK配施有机肥(NPKM)和NPK配施秸秆还田(NPKS)4个典型施肥处理,测定并分析土壤高、中、低活性有机质含量以及碳库管理指数(CMI)变化特征。结果表明:各处理土壤有机质含量均随土层加深而降低,且处理间差异随土层深度缩小。施肥处理相对不施肥对照(CK)均明显提升了不同土层的有机质含量,以NPKM处理最高,达到13.91～33.55 g/kg。各处理以非活性和低活性有机质为主,且其比例随着土层加深而增加,其中CK处理比例最高,分别为35.6%～56.6%和17.7%～50.7%。施肥处理对土壤CMI均有提高,在0—40 cm土层,NPKS的高活性CMI最高,分别为149.54,147.01,237.65;而在40—60 cm土层,以NPKM处理的高、中活性CMI最高,达到237.65,537.67。综上所述,各处理土壤有机质和活性有机质含量均随土层加深而降低,且处理间差异随土层深度缩小;氮磷钾配施有机肥提升总有机质及活性有机质处理效果最佳。在上层土层(0—40 cm)氮磷钾配施秸秆有助于提升高、中活性有机质的碳库管理指数;而在下层土层(40—60 cm)则以氮磷钾配施有机肥最优。整体来看,NPK配施有机肥(NPKM)对土壤的肥力提升效果最好,NPK配施秸秆还田(NPKS)次之。     

长期秸秆还田和施肥对黑土肥力及玉米产量的影响

基于长期定位试验(17年):不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥+秸秆(NPKS)处理,研究了长期秸秆还田对黑土肥力和玉米产量的影响和贡献。结果表明:与2003年初始土壤属性相比,CK处理0~40 cm土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著下降(P<0.05)。NPKS处理0~20 cm和20~40 cm土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量则分别显著增加了6.6%~16.4%、4.6%~17.3%、8.0%~15.0%和59.4%~61.5%(P<0.05)。与CK处理相比,NPKS处理0~20 cm和20~40 cm土层土壤容重分别下降了14.8%和4.50%,0~20 cm土层的通气孔隙度增加了43.7%。NPK和NPKS处理的平均产量较CK处理分别增加了54.9%和65.2%,NPKS处理的平均产量比NPK产量增加6.6%(P<0.05)。0~20 cm土层,土壤有机质和全氮含量对玉米产量的贡献度>30%,而20~40 cm土层土壤碱解氮的贡献度最高达到35.7%。土壤物理属性在0~20 cm土层,土壤毛管孔隙和土壤容重对玉米产量贡献最高;20~40 cm土层,容重对玉米产量的贡献度最高达到56.9%。因此长期秸秆还田能够显著提高40 cm以上土层土壤的肥力,改善土壤容重和孔隙度,从而间接影响玉米的产量。     

洱海流域减氮施肥条件下水稻产量和土壤剖面氮磷变化特征

[目的]研究实现水稻稳产和土壤氮磷淋失低风险的肥料管理措施,以减少农田养分进入流域水域的风险,并提高农业生产的效益.[方法]田间试验在云南大理国家农田生态系统野外观测研究站进行,种植制度为水稻–大蒜–水稻–蚕豆轮作,试验连续进行了两年.设置8个水稻施肥处理:不施肥(CK);常规施肥(CF);减施20％常规肥(T1);等...     

不同管理措施对黄土塬区农田土壤水分调控和硝态氮淋溶累积的影响

【目的】研究黄土区旱作农田不同施肥和覆盖处理对土壤水分与硝态氮淋溶的影响,以提高水肥利用效率,增加作物产量,为选取适宜于该区可持续生产的农田管理措施提供理论基础。【方法】选取渭北旱塬定位试验中不施肥对照、施氮磷化肥、氮磷化肥配施钾肥、氮磷化肥配施生物炭、氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖、氮磷化肥与生育期地膜全覆盖和氮磷化肥与全年地膜全覆盖共7个处理。分析了不同处理连续耕作冬小麦15年后收获期剖面硝态氮累积和生长季内土壤剖面水分变化状况。【结果】与对照相比,施氮磷化肥处理显著增加了硝态氮在0—300 cm土层中的累积,累积量是对照的6.1倍。与施氮磷化肥相比,在氮磷化肥基础上生育期地膜全覆盖、配施生物炭、配施钾肥和全年地膜全覆盖处理显著减少了土壤硝态氮累积量,分别减少了78.7%、73.2%、66.0%和59.7%,氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖土壤硝态氮含量较施氮磷化肥处理虽无显著差异,但硝态氮累积量也减少19.2%。与对照相比,施氮磷化肥处理对0—300 cm土层水分补给和消耗量无显著影响。与施氮磷化肥相比,氮磷化肥基础上配施钾肥和生物炭对土壤水分补给和消耗量也无显著影响,而施氮磷化肥基础上的休闲期地膜全覆盖、生育期地膜全覆盖和全年地膜全覆盖显著增加土壤水分补给量,其中只有氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖处理显著增加了土壤水分消耗量。硝态氮在土壤中的累积受土壤水分运移影响,其在土壤中的累积量随着水分补给量的增加而增加。土壤水分运移能显著影响硝态氮在土壤剖面的分布,其结果是氮磷化肥与生育期地膜全覆盖和氮磷化肥配施生物炭处理硝态氮主要分布在0—20 cm土层,氮磷化肥配施钾肥和氮磷化肥与全年地膜全覆盖处理硝态氮主要分布在0—100 cm土层,而施氮磷化肥和氮磷化肥与休闲期地膜全覆盖处理硝态氮主要分布在0—200 cm土层,其中施氮磷化肥和氮磷化肥基础上配施钾肥、全年地膜全覆盖、休闲期地膜全覆盖4个处理出现硝态氮累积峰。【结论】不同农田管理措施通过对水分的调控减少硝态氮淋溶,进而提高氮素利用效率,其中在施氮磷化肥的基础上增加生育期地膜全覆盖能有效调控土壤水分运移和减少硝态氮淋溶累积,是旱塬区改善农田水肥状况,增加作物产量的适宜措施。     

玉米秸秆源有机物料对黑土养分有效性与酶活性的提升效应

[目的]研究以玉米秸秆为主要原料制备的不同类型有机物料对东北黑土土壤肥力和玉米产量的影响,为黑土地保护和秸秆资源高效利用提供理论依据.[方法]田间定位试验连续进行了5年.试验设不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPK+ST)、化肥配施生物炭(NPK+BR)以及化肥配施堆肥(NPK+CP)5个处理,各...     

东北棕壤长期不同施肥处理轮作大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征

【目的】在玉米–玉米–大豆轮作体系下,基于棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对东北地区大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积的影响,为该地区合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】棕壤肥料长期定位田间试验始于1979年,包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量厩肥(M1)及其与化肥配施(M1N和M1NPK)、高量厩肥(M2)及其与化肥配施(M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。39年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。【结果】高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107、2979和314.2 k g/h m^2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮素收获指数最高,均为63.5%,而氮素生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度的增加而降低。与播前相比,大豆收获期单施氮肥处理的0―100 cm土层硝态氮积累量显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。低量厩肥配施化肥处理收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量远低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均降低了79.2%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。【结论】在东北棕壤地区玉米–玉米–大豆轮作体系下,玉米季低量厩肥(13.5 t/hm^2)与氮磷钾化肥配合施用时,大豆季仅施氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还可降低大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。     

养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响

  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert,NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度,对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材,于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上,设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理,以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期,测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量,分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高,较N0处理两年平均增产24.7%,施氮量0～300 kg/hm2范围内,甜瓜产量随施氮水平的增加而增加,超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降;在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优,商品率、经济效益最高,施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成;氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低,但N225和N300处理差异不显著,果实吸氮量在N300处理时最高,N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理;0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加,2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层,占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%～55.3%,2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层,占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%～69.9%;0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加,甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%;甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出,甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2,最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2,产量增加886.5 kg/hm2,增幅为2.1%;土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2,增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质,还是氮素收获指数,NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时,主要增加茎叶干物质量,但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下,土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加,且向下淋洗明显,试验的第一年主要积累在0—100 cm土层,第二年则下移至100—200 cm土层,环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时,氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此,在生态脆弱区,限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要,也是实现环境可持续的要求。     

小麦开花期适量灌溉提高水氮利用效率减少土壤硝态氮淋洗的机理

[目的]探究开花期土壤水分含量对小麦植株氮素积累转移、土壤硝态氮含量、小麦产量及氮素利用率的影响,为小麦氮素高效利用及节水高产栽培提供理论依据.[方法]于2018—2019和2019—2020年两个小麦生长季,在大田条件下,供试品种为济麦22,在开花期设置3个水分处理:不灌水(W0)、将0—40 cm土层土壤相对含水量...     

长期有机无机肥配施下玉米氮素利用率和红壤碱解氮含量的阶段性变化

【目的】充足的氮素供应是玉米高产的保证,研究红壤上玉米氮素吸收和土壤氮素盈余对长期不同施肥措施的响应特征,旨在为红壤地区玉米持续高产和土壤氮素科学管理提供依据。【方法】本研究依托江西进贤双季玉米定位试验,选择不施肥(CK)、常量化肥(NPK)、两倍量化肥(DNPK)、有机肥(OM)与常量化肥+有机肥(NPKM) 5个处理,以10年为一个试验阶段,分析了35年来玉米产量、氮肥利用率、0—20 cm土层土壤碱解氮含量以及氮素表观盈余量等的阶段性变化规律。【结果】施肥处理(NPKM、DNPK、OM和NPK)玉米35年平均产量较不施肥对照(CK)分别显著提高了3.36～9.07、3.31～5.64、2.46～6.72和1.91～3.70倍,氮素吸收量分别显著提高了5.20～11.93、4.33～7.02、3.66～5.90和1.80～3.64倍。在试验0～10年,各施氮处理间玉米产量无显著差异,氮素吸收量NPKM、DNPK和OM处理间无显著差异,但均显著高于NPK处理。在试验11～20年,NPKM和DNPK处理产量与氮素吸收量显著高于NPK和OM处理;在试验21～35年,NPKM处理的产量和氮...     

优化施氮对设施番茄土壤硝态氮残留及土壤氮平衡的影响

[目的]设施蔬菜生产中普遍存在氮肥施用过量、有机无机肥配合不合理以及灌水频繁等问题,我们通过田间试验研究了优化施氮模式对番茄产量、土壤硝态氮残留和氮平衡的影响,为蔬菜生产优质高效和减量优化施肥提供科学依据.[方法]试验在山东惠民蔬菜大棚内进行,灌水量为农户平均灌水量(482.5 mm)的80％(390 mm),供试蔬菜...     

化肥减施对日光温室越冬长茬番茄氮肥利用率及去向的影响

  【目的】  我国设施蔬菜过量施肥现象严重，在设施栽培条件下，比较常规施肥与化肥减施增效技术 (简称化肥减施) 下蔬菜产量 (生物量) 和氮肥利用率，研究氮素去向，为高效施肥提供依据。  【方法】  2017—2018年在河北省定兴县龙华村基地的日光温室进行2个试验。试验1根据差减法设计4个处理，包括常规施肥 (CF, N–P₂O₅–K₂O为858–594–1284 kg/hm2)和化肥减施40% (RF，N–P₂O₅–K₂O 为 608–297–720 kg/hm2) ，及其相应的不施化肥氮对照（CFNN和RFNN）。试验2为15N示踪试验，用15N尿素替代普通尿素15NRF和15NCF 2个处理。番茄收获后，取0—20、20—40和40—60 cm土层样品，测定氮素的残留量。分期收获成熟番茄及枯枝落叶，拉秧时取植株地上和地下部分，再分为不同部位，对番茄产量和养分吸收量进行测定。  【结果】  差减法试验结果表明，RF处理番茄产量、总吸氮量分别较CF显著增加了10.4%、14.8%，化肥氮利用率增加了15.4个百分点。15N示踪试验结果表明，15NRF处理产量、氮吸收量和15N吸收量分别较15NCF处理增加12.1%、25.3%和13.8%，15NRF和15NCF处理的化肥氮利用率分别为36.4%、20.3%。15N示踪法研究还表明，不同土层的全氮含量及15N原子百分超呈自上而下逐渐降低的趋势；15NRF处理的化肥氮损失、番茄氮吸收以及土壤氮残留比例分别为40.4%、36.4%和23.2%，15NCF处理化肥氮损失、番茄氮吸收和土壤氮残留比例分别为59.6%、20.6%和19.6%，化肥氮去向总体表现为损失 > 番茄吸收 > 土壤残留；15NRF处理化肥氮损失率较15NCF处理低19.2个百分点；15NRF和15NCF处理0—20 cm土层化肥氮残留量分别占土壤中化肥氮总残留量的88.9%和87.9%。  【结论】  在施用30 t/hm2有机肥的前提下，减少农户常规化肥用量的40%并调整氮磷钾比例，番茄产量和氮素吸收量显著增加，土壤残留比例没有明显变化，损失量显著降低，化肥氮利用率提高15个百分点以上。