河西绿洲灌区玉米与绿肥间作模式对作物产量和经济效益的影响

通过田间试验,研究河西绿洲灌区玉米与绿肥间作模式对作物产量和经济效益的影响。结果表明,3行玉米间作2行针叶豌豆时的玉米生物产量和籽粒产量均为最高,分别高于对应的不间作绿肥处理0.2%和0.95%,但差异不显著。2行玉米间作3行毛苕子时的绿肥干草产量最高,2年的平均产量为3 901kg·hm-2,显著高于其它处理。2行玉米间作3行针叶豌豆时的绿肥豆类籽粒产量最高,2年的平均产量为2 225 kg·hm-2,同样显著高于其它处理。3行玉米间作3行针叶豌豆时的经济效益最高,为35 038元·hm-2,比2行玉米不间作绿肥处理每公顷增值7 848元,增收28.86%,比3行玉米不间作绿肥处理每公顷增值5 853元,增收20.05%。因此,在河西绿洲灌区进行玉米种植时,若以收获玉米籽粒为主,则适宜采用3行玉米间作2行针叶豌豆种植模式;若以经济效益为主,则适宜采用3行玉米间作3行针叶豌豆的种植模式。     

间作绿肥作物对玉米产量和土壤肥力的影响

在甘肃省河西绿洲灌区,通过田间试验研究了间作不同绿肥作物及不同翻压措施对玉米产量、经济性状、土壤肥力和土壤微生物数量的影响。结果表明:第一年玉米间作草木樨压青处理的产量最高,为12 523 kg/hm2,较单作玉米增产6.4%;第二年麻豌豆压青处理的玉米产量最高,为16 726 kg/hm2,较对照增产6.7%,草木樨压青处理次之,增产4.2%;绿肥压青处理的产量均高于根茬处理与对照;玉米间作针叶豌豆压青处理能促进微生物活动,其中细菌数量较对照增加60.3%。玉米间作草木樨、麻豌豆和针叶豌豆并压青处理具有较好的增产、培肥效果。     

玉米间作豌豆种间竞争互补对少耕密植的响应

通过对种间关系的研究,确定玉米间作豌豆中能否集成少耕和密植效应,对进一步优化间作技术具有理论指导意义。2016—2017年,本研究在河西绿洲灌区,以玉米间作豌豆为研究对象,设传统耕作、少耕两种耕作措施和低、中、高3种玉米密度,研究不同处理对玉米间作豌豆种间竞争力和豌豆收后间作玉米恢复效应的影响,揭示种间关系与间作产量的相关关系。结果表明,不同间作处理的土地当量比均大于1,说明本试验条件下的间作处理均具有增产优势;与传统耕作相比,少耕使玉米间作豌豆产量提高5.79%;少耕条件下,中密度间作产量较低密度、高密度处理显著提高8.37%、9.09%,说明玉米间作豌豆集成少耕和中密度具有进一步增产的优势。少耕结合中密度强化了间作豌豆对玉米的竞争力,较低密度、高密度处理的竞争力分别高36.56%、20.17%,形成间作玉米恢复效应强化的基础;豌豆收获后,少耕间作玉米具有明显的恢复生长效应,较传统耕作高10.30%~47.11%。间作群体的籽粒产量与豌豆相对于玉米全生育期内的平均竞争力呈二次曲线相关关系,当竞争力在0.25时利于间作获得高产。因此,玉米间作豌豆模式中集成少耕和密植技术,通过调控种间关系进一步挖掘间作增产潜力,少耕结合玉米中密度可作为绿洲灌区玉米间作豌豆增产的理想措施。     

氮肥和接种根瘤菌对豌豆/玉米间作产量和水分利用效率的影响

豌豆/玉米间作是河西绿洲灌区面积最大的间作模式,也是当地重要的高产高效种植模式之一。针对目前氮肥过量施用和豆科作物生物固氮被忽视的实际,2011年和2012年在甘肃省武威市凉州区进行了豌豆/玉米间作大田试验,研究不同施氮量下,豌豆接种根瘤菌对豌豆/玉米间作体系作物籽粒产量和水分利用效率的影响,旨在为河西绿洲灌区豌豆/玉米间作体系节肥、高产的氮肥用量和接菌增产作用提供理论依据。结果表明:施用氮肥对豌豆产量影响不显著。接种根瘤菌后单作豌豆比不接菌处理两年平均增产12.7%,间作豌豆产量比单作两年平均增产61.1%,间作豌豆接种根瘤菌比不接菌两年平均增产4.8%。单作豌豆以施氮量75 kg(N)·hm-2接菌处理的产量最高,达到2 735 kg·hm-2;而且在此施氮量下接菌比不接菌两年平均增产达22.8%。施用氮肥对玉米的增产效果显著,施氮量在300 kg(N)·hm-2时单作玉米产量为14 394 kg·hm-2,间作比单作两年平均增产61.8%;间作豌豆带接菌较不接菌玉米两年平均增产3.3%。土地当量比在不同施氮量和接种根瘤菌的条件下都大于1。豌豆水分利用效率随施氮量增加而减小,最大值为不施氮的12.9 kg·mm-1·hm-2;玉米水分利用效率随施氮量增加先增大后减小,以施氮量300 kg(N)·hm-2处理为最高,达25.0 kg·mm-1·hm-2。综上所述,在豌豆/玉米间作体系中,玉米高产、高水分利用效率的施氮量为300 kg(N)·hm-2,豌豆高产高效的施氮量为75 kg(N)·hm-2。在大田生产中,接种根瘤菌对豌豆和玉米增产作用明显。     

不同氮肥减施量下玉米针叶豌豆间作体系的产量及效益

  【目的】  通过探讨河西绿洲灌区氮肥减施对玉米针叶豌豆间作体系产量及肥料贡献率的影响,为玉米针叶豌豆间作体系氮素资源高效管理提供理论依据。  【方法】  研究基于2011年设置在武威绿洲灌区的玉米间作针叶豌豆长期田间定位试验。不施肥和习惯施肥 (N100) 处理为单作玉米,施用习惯氮肥量95%、90%、85%、80%和0%处理为玉米间作针叶豌豆。调查了2014—2019年玉米针叶豌豆间作体系产量、产量构成要素、经济效益、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥肥料贡献率。  【结果】  玉米针叶豌豆间作种植具有明显的增产优势,而且这种增产优势随种植年限的延长呈增加趋势。在85%常规氮肥用量条件下,玉米籽粒产量与N100基本相当,差异不显著,虽然玉米株高和茎粗会受到明显抑制,穗位和穗位比下降明显,但是成穗数、穗粒数和百粒重却无明显变化,同时因为增收了1419 kg/hm2针叶豌豆干草和1637 kg/hm2针叶豌豆籽粒,合计收益增加3813元/hm2,增幅明显,而且氮肥偏生产力和氮肥农学利用率显著提高,氮肥肥料贡献率除2019年显著降低外,其余年份无明显变化。在80%常规氮肥用量条件下,玉米籽粒产量显著降低,降幅达8.77%,但是同样因为可以增收1438 kg/hm2针叶豌豆干草和1569 kg/hm2针叶豌豆籽粒,合计收益增加2098元/hm2,增幅明显,氮肥偏生产力显著提高,增幅达14.04%,氮肥农学利用率无明显变化,但是玉米的成穗数、穗粒数、百粒重、株高、茎粗、穗位、穗长、穗粗、氮肥肥料贡献率等降幅均达到显著水平。  【结论】  在河西绿洲灌区,长期进行玉米间作针叶豌豆,在玉米季减少15%的化学氮肥施用量不会造成玉米减产,由于同时收获了针叶豌豆干草和籽粒,整个体系收益提高,氮肥效率显著增加。在玉米季减少20%的化学氮肥施用量虽然会造成玉米减产,氮肥肥料贡献率下降,但是同样因为增收了针叶豌豆干草和籽粒,整个体系收益提高,氮肥偏生产力显著增加。     

河西绿洲灌区玉米间作绿肥根茬还田的氮肥减施效应

  【目的】  明确玉米与间作豆科绿肥根茬还田生产方式在河西绿洲灌区的氮肥减施效应。  【方法】  玉米间作豆科绿肥,绿肥(针叶豌豆和毛叶苕子)地上部乂割做饲草根部还田,定位试验位于甘肃河西绿洲,始于2011年,至本试验取样时已进行了10年。试验共设8个处理,包括无绿肥根茬还田条件下后茬玉米不施肥对照,施常规量氮肥(N 375 kg/hm2),只有针叶豌豆、毛叶苕子根部还田,以及根部还田配合常规氮肥量的80%、90%。于2020年玉米收获后测产,并测定了玉米秸秆和籽粒氮、磷、钾养分含量,同时分析了0—20 cm土壤有机质、速效氮磷钾含量及土壤氮库(全氮、有机氮、无机氮、颗粒态有机氮、可溶性有机氮、土壤微生物量氮)。  【结果】  与常规施氮肥相比,根茬单独还田降低了玉米产量;绿肥根茬配施80%、90%常规量氮肥处理之间的玉米籽粒产量没有显著变化,其中针叶豌豆配合80%常规量氮肥还显著增加了玉米产量7.6%;玉米地上部氮磷钾累积量略有增加,而籽粒氮、磷、钾养分累积量分别增加了31.7%～56.4%、37.8%～60.0%、61.7%～96.8%;玉米氮肥农学效率、偏生产力、氮素吸收效率和氮肥表观利用率均显著增加,以针叶豌豆根茬配施80%常规量氮肥处理的增加幅度最高,增加值分别为43.6%、34.5%、107.9%、35.8个百分点 (P<0.05)。采用改进的内梅罗指数法对土壤综合肥力进行评价,以针叶豌豆根茬还田配施80%常规量氮肥处理提升土壤肥力的效果最为显著,土壤综合肥力指数较常规施氮肥处理提升23.0%。偏最小二乘法路径模型和聚合增强树分析表明,施肥处理主要通过调节土壤氮贮量影响玉米产量,土壤全氮、无机氮对产量的贡献率较高,分别为36.5%、26.8%。  【结论】  绿肥根茬连续还田条件下,减少后茬玉米氮肥常规用量的20%可维持甚至提高玉米产量,大幅提升玉米的氮磷钾吸收量和氮肥表观利用率。根茬还田配合适量氮肥可以通过提升土壤氮库贮量提高土壤综合肥力。在河西走廊,玉米产量和环境效益俱佳的栽培管理方式是针叶豌豆根茬还田配合80%的常规氮肥用量,毛叶苕子根茬还田配合80%～90%的常规氮肥用量。     

施肥与栽培措施对豌豆/玉米间作高产高效模式的影响

研究了河西灌区不同栽培方式和不同施肥水平下豌豆/玉米间作体系在产量及水肥资源利用方面的差异,结果表明,施肥和栽培措施显著影响间作系统生产力,其中高产模式(T3)优势明显,较农户模式(T1)产量提高52%;高产高效模式(T4)通过减量调控施肥和全膜覆盖种植实现了较农户模式增产31%的目标,同时氮肥偏生产力提高31%,水分利用效率提高20%;垄作沟灌模式(T5)较农户模式产量提高了23%,水分利用效率提高了15%。综合考虑高产高效的双重目的,高产高效模式(T4)和垄作沟灌模式(T5)可以作为河西灌区高产高效的豌豆/玉米间作模式进行推广应用。     

长期翻压绿肥对提高灌漠土土壤肥力和作物产量的贡献

  【目的】  研究河西绿洲灌区灌漠土长期施用绿肥培肥土壤和作物增产的机理。  【方法】  灌漠土培肥武威长期定位试验始于1988年,种植制度为小麦/玉米间作,供试绿肥为箭筈豌豆。选择绿肥磷肥配施(GP)、绿肥氮磷配施[1/2 (G+N) P]、氮磷配施(NP)、空白对照(CK) 4个处理,调查了作物产量和产量构成因素;2018年取0—20 cm耕层土壤样品,测定pH、有机质和养分含量。  【结果】  GP和1/2 (G+N) P处理均显著提高了灌漠土土壤肥力和作物产量。与试验初始值相比,GP、1/2 (G+N) P处理土壤有机质31年后分别增加了68.8%、56.6%,全氮分别增加了75.8%、56.3%,全钾分别增加了16.1%、18.0%,而全磷分别降低了20.3%、27.8%;与NP处理相比,GP和1/2 (G+N) P处理土壤有机质分别增加了29.0%、19.6%,全氮分别增加了43.3%、27.4%,全磷分别增加了18.4%、7.2%,全钾分别增加了1.7%、3.3%。GP和1/2 (G+N) P处理的小麦产量与NP处理差异显著,分别较NP处理增加305 kg/hm2、248 kg/hm2,增幅分别为8.0%、6.5%。NP和1/2 (G+N) P处理的玉米产量与GP处理差异显著,分别较GP处理增加1538 kg/hm2、1503 kg/hm2,增幅分别为20.3%、19.8%。小麦/玉米间作体系下,GP、1/2 (G+N) P处理的31年肥料贡献率(FCR)平均分别为0.53、0.59,变异系数(CV)分别为0.23、0.20,可持续性指数(SYI)分别为0.54、0.62。  【结论】  绿肥与氮磷化肥配施均能持续显著提高土壤有机质、全氮、全钾含量,提高肥料贡献率及作物产量稳定性和可持续性。小麦、玉米产量与土壤全磷和有效磷含量显著相关。因此,采用适宜绿肥用量和增加氮磷化肥用量的绿肥化肥配施方式,是甘肃河西绿洲灌区灌漠土上小麦玉米生产经济和生态效益双赢的施肥方式。     

灌溉定额和绿肥交互作用对小麦/玉米带田产量和养分利用的影响

【目的】研究灌溉定额、绿肥及其交互作用对河西绿洲灌区带田小麦、玉米产量和养分利用的影响,探寻适合灌区带田的水肥管理模式。【方法】试验采用裂-裂区设计,主区处理为灌溉定额,设三个水平为4500、6000和7500 m^3/hm^2;裂区处理为绿肥,设两个水平为不种绿肥和种植绿肥;裂-裂区处理为化肥,设两个水平,为不施化肥和施用化肥,化肥处理氮、磷、钾肥料用量分别为N 525 kg/hm^2、P2O5 150 kg/hm^2、K2O 90kg/hm^2。【结果】与4500 m^3/hm^2的灌溉定额相比,6000 m^3/hm^2和7500 m^3/hm^2的灌溉定额极显著增加了小麦和玉米的籽粒产量及其收获指数,增加了小麦和玉米籽粒的氮磷钾吸收量及其养分收获指数,小麦籽粒产量形成的氮生理效率和玉米籽粒产量形成的氮磷钾生理效率;极显著降低了小麦百公斤籽粒氮需求量和玉米百公斤籽粒氮磷钾需求量。绿肥种植与否对小麦、玉米籽粒产量均没有显著影响。种植绿肥极显著降低了玉米籽粒的收获指数和钾收获指数。灌溉定额4500 m^3/hm^2与种植绿肥交互作用下,玉米磷收获指数最低;灌溉定额6000m^3/hm^2与种植绿肥交互作用下玉米磷收获指数最高。种植绿肥处理显著增加了玉米百公斤籽粒氮磷钾需求量,显著降低了玉米百公斤籽粒磷钾生理效率。4500 m^3/hm^2灌溉定额下种植绿肥进一步加剧了干旱的胁迫程度,导致玉米百公斤籽粒氮、磷需求量显著增加,对钾的需求量极显著增加,磷生理效率显著下降,钾生理效率极显著下降。【结论】灌溉定额是河西绿洲灌区带田小麦玉米籽粒产量和收获指数、籽粒氮磷钾吸收量和氮磷钾收获指数、百公斤籽粒氮磷钾需求量和氮磷钾生理效率的决定因素。亏缺灌溉定额(4500 m^3/hm^2)下,种植绿肥会降低小麦/玉米带田籽粒产量及肥料利用效率。在6000 m^3/hm^2的灌溉定额下,建议河西绿洲灌区小麦/玉米带田应配合种植绿肥,提高产量和肥料效益。     

3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响

为提高氮肥利用效率,减少过量施用氮肥对环境造成的污染,本文以甘肃省河西灌区为试验地点,在0和225kg（N）&#183;hm^-2氮水平下,探讨了蚕豆、豌豆、大豆3种豆科作物与玉米间作对土壤硝态氮累积和分布的影响。研究表明：蚕宜收获后,间作的蚕豆、大豆、豌豆和玉米土壤硝态氮累积量在两个氮水平下均低于相应的单作,蚕豆、大豆、豌豆的间作土壤剖面硝态氮含量也低于相应的单作,但表现的土层深度各异。玉米收获后,蚕豆和豌豆的间作土壤硝态氮累积量低于单作;不施氮条件下,大豆间作土壤硝态氮累积量低于单作,与蚕豆、豌豆和大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量均高于单作玉米;在225kg（N）&#183;hm^-2氮水平下,与蚕豆和豌豆阔作的玉米土壤硝态氮累积量低于单作玉米,间作大豆和与大豆间作的玉米土壤硝态氮累积量高于相应的单作。玉米收获期,不施氮条件下3种豆科作物间作0～60cm土壤硝态氮含量均低于单作;225kg（N）&#183;hm^-2氮水平下,蚕豆、豌豆间作0～60cm土壤硝态氮含量低于单作,而间作大豆0～100cm土壤硝态氮含量高于单作。对不同深度土壤硝态氮相对累积量分析表明,蚕豆收获期间作0～60cm土层相对累积量高于单作,而100～180cm土层则低于单作。     

绿肥生产利用方式对云南高原红壤理化性状及玉米产量的影响

[目的]比较不同绿肥作物及其不同翻压方式对云南高原红壤理化性状的作用,为云南高原红壤持续高产稳产制定简易高效的绿肥利用技术提供理论依据.[方法]2011—2019年以玉米为主要作物,在云南高原红壤上进行了绿肥生产利用田间定位试验,试验设冬闲–玉米(CK)、种植并翻压肥田萝卜–玉米(R)、种植并翻压光叶紫花苕子–玉米(V...     

长期施钾对双季玉米钾素吸收利用和土壤钾素平衡的影响

  【目的】  玉米 (Zea mays L.) 生产需要投入大量的钾素营养。研究长期大量投入钾素对玉米钾素吸收利用以及土壤钾素平衡的影响,旨在保障该地区双季玉米的高产高效和土壤钾库平衡。  【方法】  红壤钾肥长期定位试验位于江西省进贤县,始于1986年,种植制度为一年两季玉米。试验处理包括不施肥对照 (CK),氮磷化肥 处理(NP),氮磷钾化肥处理(NPK),2倍量的氮磷钾化肥处理 (DNPK),氮磷钾化肥+有机肥处理 (NPKM) 和单施有机肥处理 (OM)。每季收获后,调查分析玉米产量和钾素含量,以及耕层土壤有效钾含量,计算玉米钾素吸收量、钾肥利用率、钾肥收获指数、钾肥农学效率和土壤钾素表观平衡;并以每10年为一个阶段,分析玉米产量、钾素吸收利用等指标及耕层土壤速效钾含量、钾素表观平衡等的变化规律。  【结果】  在试验的33年（1986—2018）间,NPK、DNPK、NPKM和OM处理的玉米年均产量和年均吸钾量均显著高于NP处理。在试验的第一个10年 (1986—1995年) 间,各钾肥处理间玉米产量和吸钾量无显著差异;而在第3个10年 (2006—2015) 和后3年 (2016—2018年) 间,NPKM处理的玉米年产量和年吸钾量分别比NPK处理提高了129.9%～246.7%和55.2%～62.1%。33年玉米的年均钾肥利用率以OM处理最高,而DNPK处理显著低于其他处理。在2006—2015和2016—2018年,NPKM处理的钾肥利用率显著高于DNPK处理,在2016—2018年间分别比NPK和DNPK处理显著增加了56.0%和119.2%。与NPK处理相比,1996—2005、2006—2015和2016—2018年间NPKM处理的年钾肥收获指数分别提高了61.6%、53.5%和35.8%,年钾肥农学效率分别增加了23.3%、227.8%和445.5%。除了1986—1995年间OM处理土壤钾素为亏缺外,其他施钾处理的土壤钾素均为盈余,NPKM处理的钾盈余量比NPK处理增加了53.2%～211.6%。钾素盈余量与耕层土壤速效钾含量显著相关 (P < 0.001),钾素盈余量每增加1 kg/hm2,2016—2018年间耕层土壤速效钾含量增加2.60 mg/kg,明显高于1996—2005和2006—2015年的1.40和1.18 mg/kg。  【结论】  除前10年的单施有机肥处理外,其他施用钾肥处理在试验期间土壤钾素均处于盈余状态,钾肥施用量和钾肥来源对玉米钾素的吸收量没有显著影响。试验20年之后,有机无机肥配施对玉米产量、吸钾量和钾肥利用率的提升优势逐渐凸显。同时,长期施用钾肥导致的钾素盈余量增加会进一步提升耕层土壤速效钾含量,且随着试验年限的延长,钾素盈余量对耕层土壤速效钾的提升作用逐渐增加。     

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。     

好氧发酵猪粪部分替代化肥提高夏玉米氮素利用率和土壤肥力

  【目的】  化肥及畜禽粪便的不合理施用不仅影响作物增产,还严重威胁土壤健康和环境安全。探究不同发酵方式猪粪有机肥及有机肥替代化肥的比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳、氮含量的影响,为规模化养猪场粪便快速处理,及制定其与化肥的适宜配比提供理论依据。  【方法】  以‘先玉335’为供试材料,在中国农业大学丰宁动物试验基地进行田间试验。设置5个处理:不施肥 (CK),100%化肥氮 (CF),100%自然堆肥猪粪氮 (PM),100%好氧发酵猪粪氮 (PC),50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮 (FM)。分析猪粪不同发酵方式及有机氮替代比例对夏玉米氮素吸收及土壤碳氮的影响。  【结果】  在等氮条件下,与CF处理相比,FM处理产量、穗粒数、千粒重均以FM处理最高,其中FM处理显著增产13.2%,PC、PM处理与CF处理差异均不显著。FM处理玉米氮素积累量最高,两年平均为304.6 kg/hm2,较CF处理氮素累积量显著提高15.5%;PC、PM处理与CF处理氮素积累量差异不显著。与CF 处理相比,FM处理的氮素当季回收率、氮素农学利用率和偏生产力两年平均分别显著提高85.9%、59.5%和13.2% (P < 0.05),PC、PM处理与CF 处理之间无显著差异。在玉米拔节期和抽穗期,FM处理0—40 cm土壤无机氮含量均最高,与 CF 无显著差异;在成熟期,FM处理土壤无机氮含量较CF处理显著增加41.8%,而PC和PM处理与CF处理无显著差异。此外,施用有机肥可不同程度地增加土壤有机碳和全氮含量,与CF处理相比,PC和FM处理使有机碳含量分别显著提高13.3%和9.8%;FM处理土壤全氮含量显著提高33.4%。  【结论】  在等氮条件下与单施化肥相比,50%好氧发酵猪粪氮 + 50%化肥氮配施不仅显著提高了夏玉米产量和氮素累积吸收量,还提升了土壤全氮和有机碳含量以及0—40 cm土层土壤无机氮含量。单独施用自然堆肥、好氧发酵猪粪及化肥在产量和氮素积累方面没有显著差异,但可增加土壤全氮和有机碳含量,有利于土壤培肥,而施用好氧发酵猪粪的效果又优于施用自然堆肥。     

绿洲灌区小麦复种绿肥并翻压还田对翌年玉米产量形成及氮素吸收利用的影响

  【目的】  针对农田化学氮肥施用量高、利用率低等问题,探究绿肥替代部分化肥氮对玉米产量形成及氮素吸收利用的影响,为优化绿洲灌区玉米的施氮制度提供理论参考。  【方法】  于2019—2021年,在甘肃河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥并翻压还田后翌年轮作玉米减施氮肥田间试验。玉米季设传统施氮量(Nck)和绿肥替代10%、20%、30%、40%的化肥氮处理（即N10、N20、N30、N40处理）。分析了各处理玉米产量及其构成和氮素积累量、转运量及利用效率。  【结果】  与Nck相比,N10、N20处理籽粒产量、产量构成因素及叶面积指数无显著差异,玉米植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量及转运氮对籽粒氮素的贡献率也无显著差异;2020年N10、N20处理对玉米茎叶的氮素积累量、转运量及转运率无显著影响,2021年N20处理玉米叶片和茎的氮素积累量分别降低5.0%和17.8%,叶片和茎的氮素转运量分别提高5.5%和9.1%,氮素转运率分别提高5.0%和14.1%。相比Nck,N30、N40处理提高了茎叶的氮素积累量,但降低了氮素转运量和转运率,降低了转运氮对籽粒氮素的贡献率以及籽粒和植株的氮素积累量,N30、N40处理籽粒产量分别降低了16.8%～19.0%、27.9%～28.9%。与Nck相比,N10和N20处理氮素利用效率无显著变化,2021年N20处理氮素收获指数显著提高了3.5%,N30和N40处理降低了氮素利用效率与氮素收获指数。绿肥替代化肥氮各处理均显著提高氮肥偏生产力,以N20处理提高幅度最大。  【结论】  小麦–绿肥–春玉米体系下,绿肥翻压替代翌年玉米20%的化肥氮投入能有效协调玉米产量形成和氮素的积累转运,维持玉米籽粒产量及氮素利用效率,提高氮素收获指数与氮肥偏生产力,实现绿洲灌区玉米稳产和减氮的生产目标。     

玉米–绿肥轮作体系下光叶紫花苕的氮肥替代和土壤肥力提升效应

  【目的】  研究光叶紫花苕 (Vicia villosa Roth var. glabrescens)不同 翻压量对玉米生长及土壤性状的影响,明确绿肥的养分供应潜力,为玉米–绿肥轮作系统中的化肥减施提供科学依据。  【方法】  于2018和2019年在云南省嵩明县开展玉米 (黑糯1号) 田间试验,共设5个处理:冬闲 (CK);不施氮肥但翻压绿肥光叶紫花苕15000 kg/hm2 (G1)、30000 kg/hm2 (G2)、45000 kg/hm2 (G3);冬闲+常规氮肥N 270 kg/hm2 (FN)。光叶紫花苕冬季种植,在玉米播种前翻压。在玉米收获期,测定玉米地上部氮、磷、钾含量和积累量,测定产量和产量构成因素,同时测定土壤全量和速效氮磷钾含量、pH和有机质含量。  【结果】  2018年各绿肥处理G1、G2、G3的玉米产量分别相当于FN处理的78.14%、88.88%及92.86%,2019年G1、G2、G3处理的产量水平相当于FN处理的98.92%、104.22%和113.91%,相较第一年,次年各绿肥处理产量水平有较大幅度增长;2018和2019年各绿肥处理株高、穗位高、秃穗长及单穗重等相较于FN多无显著差异;2018年FN处理籽粒氮含量显著高于其他各处理,秸秆氮含量显著高于CK和G1处理。2019年G3处理地上部氮积累量比FN、G1处理分别显著提高42.02%、33.91%。2018年玉米FN处理地上部磷积累量显著高于CK和G1处理,钾积累量各施肥处理间无显著差异。2019年,4个施肥处理间磷积累量无显著差异,3个绿肥处理的钾积累量均显著高于FN处理;2018年各处理土壤养分含量无显著差异,2019年随绿肥翻压量的增加土壤碱解氮、速效钾、全氮及有机质含量等显著增加,即土壤培肥效果随绿肥应用年限增加有所提升;聚合增强树分析表明,土壤全氮及单穗重对玉米产量的贡献率最大,均为20.89%。  【结论】  无需施用氮肥,第一年翻压高量光叶紫花苕,第二年翻压常量光叶紫花苕即可为玉米提供与常量氮肥相当的氮素养分,获得相近甚至更高的玉米产量。连续两年翻压绿肥后,土壤速效及全量氮、钾及有机质含量均有显著的提升效果。     

稳定性氮肥减施对春玉米氮素吸收及土壤无机氮供应的影响

  【目的】  稳定性氮肥减量施用在玉米上表现出良好的稳产和增产效果,但缺乏针对不同土壤和气候条件下春玉米生产的推荐施用量。为此,我们在辽中、辽南地区春玉米上开展了稳定性氮肥一次性施用最佳用量试验。  【方法】  2017年在辽宁省沈阳市和海城市两地开展田间试验。供试稳定性氮肥中同时添加了脲酶抑制剂和硝化抑制剂。两个试验区均设置了不施氮处理 (CK)、普通尿素常规施氮量 (CK1) 和普通尿素减氮10%对照 (CK2)。沈阳试验区设置稳定性氮肥比其CK1 (244 kg/hm2) 分别减氮10%、15%、20% 3个处理 (S1、S2、S3),海城试验区设置比其CK1 (217 kg/hm2) 分别减氮10%、15% 2个处理 (S1、S2)。采集玉米生长季内各生育时期的土壤样品和植株样品,测定土壤无机氮含量和植株不同部位养分含量,每个小区单独采收,记录产量。  【结果】  与CK1相比,稳定性氮肥能显著提高玉米产量 (P < 0.05),且以减氮15%的S2处理肥效稳定,沈阳试验较CK1增产、增收幅度分别为7.5%、1795元/hm2,较CK2增产、增收幅度分别为11.1%、2808元/hm2;而海城试验产量与CK1没有显著区别,收入减少184元/hm2,与CK2相比,增产19.5%,增收2685元/hm2。与CK1相比,稳定性氮肥处理氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力依次提高10.4%～12.4%、3.4%～6.2%和6.5%～10.8%;与CK2相比,分别提高10.2%～12.2%、3.3%～6.1%和3.3%～7.6%。与普通尿素相比,施用稳定性氮肥显著提高了玉米生育中后期植株氮素吸收强度,稳定性氮肥各处理氮素总积累量表现为S2 > S1 > S3 > CK1 > CK2。土壤无机氮含量主要在0—20、20—40 cm土层表现出较大差异,总体上稳定性氮肥处理 (S1、S2、S3) 耕层土壤无机氮含量在玉米生育前期 (苗期、拔节期) 低于普通尿素处理 (CK1、CK2),在玉米生育中后期 (大喇叭口期至成熟期) 0—40 cm土层无机氮含量显著高于普通尿素处理,但总体上无机氮含量在0—40 cm土层中变化幅度较普通尿素处理平缓。  【结论】  稳定性氮肥减施可以维持或提高土壤无机氮含量。在沈阳试验点,稳定性尿素施氮量减少15％时,玉米的产量和经济效益、氮素累积总量和氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力等都最高;而在海城试验点,由于普通尿素投入量相对较低,最佳稳定性尿素推荐量为减氮10%。     

长期化肥配施不同有机肥对土壤和玉米中重金属累积的影响

  【目的】  明确长期化肥配施有机肥对重金属元素在土壤和农作物籽粒、秸秆中积累的影响及其环境效应,为安全高效施肥提供科学依据。  【方法】  在北京市农林科学院新型肥料长期定位试验站进行了为期10年的田间试验,其种植模式为冬小麦–夏玉米轮作,试验处理为不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、氮磷钾 + 鸡粪堆肥的有机肥料 (NPKJF)、氮磷钾 + 污泥堆肥的有机肥料 (NPKWN)、氮磷钾 + 垃圾堆肥的有机肥料 (NPKLJ) 和氮磷钾 + 秸秆粉碎还田 (NPKJG) 共6个处理,施肥处理依据等氮量施肥原则,每季作物施 N 180 kg/hm2、P₂O₅ 90.0 kg/hm2、K₂O 90.0 kg/hm2。在玉米收获后测定了玉米秸秆、籽粒和0—20 cm耕层土壤中重金属全量。  【结果】  添加污泥处理显著提高了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Zn的含量,单因子污染指数分别比对照提高了45.10%、150.00%、104.00%、44.60%、65.80%。不同施肥处理对土壤中全量Cd、Cr、Hg、Cu、Zn存在一定的富集效果。各处理重金属单项污染指数在0.02～0.46,远小于1,综合污染指数为0.23～0.36,均小于0.7,试验区土壤重金属均为无污染等级。施用有机废弃物堆肥的处理玉米籽粒Cd、Cu、Zn含量比对照显著增加,各处理间Hg、As、Cr、Pb、Ni含量差异不显著,连续10年定位施肥后试验站土壤以及玉米籽粒中重金属含量均未超标。同一作物不同部位对重金属的富集能力不同,玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤Pb、Cu、Zn含量存在正相关性,玉米秸秆中Cd、Hg、Cr、Ni含量与土壤中Cd、Hg、Cr、Ni含量呈正相关或者显著负相关。  【结论】  在施氮总量不变的前提下,连续施用供试有机堆肥10年后,土壤重金属含量均未超标,土壤重金属单项污染指数在0.02～0.46,综合污染指数为0.23～0.36,无污染风险。只有污泥堆肥需要加强土壤Cd的监测。玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤相应重金属含量存在正相关性,秸秆中Cd、Pb、Hg、Zn与Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈正相关,而秸秆中Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈负相关。