施肥技术在中国粮食产量增加中的作用及应用前景

近年来, 我国粮食单产和总产虽然一直在增加,但单位肥料的粮食增产率却在急剧下降,农业生产中的单产水平远低于示范产量。为了探索提高单产水平的科学措施和方法,应用新的施肥理论研究结果,对我国1978年以来粮食单产的增加规律及其影响因素进行了研究分析,结果表明,我国粮食单产呈阶梯式阶段性增加规律,它是施肥量阶段增加推动下作物品种更新的结果。耐肥性和肥料利用效率是作物品种的基本特性,作物最高产量是作物品种特性在合理施肥条件下的表现形式。而要实现品种高产潜力水平下的持续增加,应采取的关键措施就是调整氮磷施用比例,增加肥料施用中磷肥的施用量,同时提高农作物种植密度。从长远来看,应把依靠新的施肥技术在不同土壤肥力水平上进行平衡施肥育种,作为我国实现持续增产的主攻方向。     

中国粮食作物单产增长规律及其原理

应用距平值法和方差分析法,对我国1978—2007年的粮食单产增加原理进行了分析。结果表明,我国粮食单产呈周期性增加规律,粮食单产周期性增加是作物品种周期性更新的结果,作物品种最高产量施肥量是品种的重要营养遗传特性,是品种适应土壤环境条件的结果。因此,肥料施用量的周期性增加是作物品种更新的重要原因。近30年来,我国作物品种潜力水平的提高,主要是利用了育种材料的耐氮肥特性,而没有利用品种营养平衡的遗传特性,结果导致单位肥料的增产量逐年降低。     

近30年我国粮食产量增减变化及主要影响因素

应用距平值法对我国1978—2007年的粮食单产及其影响因素进行分析,结果表明,作物单位面积产量是影响我国粮食总产变化的主要因素,它受作物品种及相应技术的影响呈周期性变化规律,而政策因素则显著影响粮食作物播种面积的增减。     

作物营养遗传育种理论提出的背景思路及价值意义

科学施肥是作物品种产量潜力发挥的重要农艺技术,但目前在世界范围内出现了增施化肥却不能再增加作物产量的严重问题,作物营养遗传育种理论的提出则破解了这一难题。为了使广大土壤施肥和作物育种工作者更好地理解土壤施肥和育种的关系以及理论的重要价值意义,从理论提出的背景思路及其概念、原理进行了诠释。作物营养遗传育种理论首先提出了养分利用效率和耐肥性是作物品种高产性状的概念,并用试验证明土壤施肥、作物营养遗传特性、作物品种产量潜力三者存在逻辑关系,氮磷单施、配施与最大施肥量性状基因是决定作物品种产量潜力水平的遗传因子。作物品种产量潜力水平的形成期在杂交制种期,父母本只有含有相同的氮磷单施或配施基因且一方具有较强的耐肥性,才能实现杂交重组形成高产品种,杂交时相应施肥环境是自交系基因激活表达的必要条件。理论的提出可实现通过诊断营养遗传特性选择父母本直接杂交培育适应高、中、低肥力与土壤最大施肥量相匹配种植的高产优质品种,从而有效解决目前作物品种产量潜力很高,但大面积应用单产水平较低以及没有有效方法大幅度提高中低产田产量的问题。     

提高化学肥料的施用技术

在吉林省耕地面积逐年减少的情况下,不断增加粮食总产量的重要途径是提高作物单位面积上的产量。提高作物单产的措施很多,但其中很重要的一项仍然是化肥。通过多年来国内大量科学实验与生产实践证实,化肥是提高各种作物单产的重要因素之一,在粮食生产的各项增产措施中,化肥的增产作用仍占40%~50%。吉林省的农业生产实践也充分证实了化肥在增产粮食中的重要作用。吉林省从1913年开始施用化肥以来,至今已有百年的历史。在这些年里,吉林省的粮食总产,就其总的趋势来看,一直是随着施肥总量的增加而增加。     

实现作物超高产的战略意义——兼谈贵州作物超高产

在现有作物高产水平上,以充分挖掘作物产量潜力为目标的超高产育种与栽培研究,经多年的实践,已取得了显著成效。选育具备大面积稳产、高产的作物品种及综合配套的超高产栽培技术,实现作物超高产,是提高作物单产和增加总产行之有效的途径。在我国,实现作物超高产对于增加全国粮食总量和提高人均粮食占有量,保障粮食生产安全,提供农业可持续发展的科技贮备等方面都有着重要的战略意义。论述了实现作物超高产的战略意义,并结合贵州作物超高产研究实践,探讨了对实现贵州作物超高产的认识。     

山东省四种主要农作物的产量预测分析及增产对策

分析了近年山东省棉花、小麦、玉米、花生四种农作物产量状况,并对2010~2017年的单产、总产进行了预测,结果显示,除花生总产外,其余三种作物总产均稳中有升。在分析了山东省该四种作物产量提高的制约因素后,提出了重视县域发展、适度增加种粮面积、不断优化品种结构、发展订单农业、优化粮食区域布局等增产措施。     

唐县小麦高产创建活动的实施与经验

在耕地面积日趋减少、人口不断增加、水资源日益匮乏的现状下,要确保粮食生产安全,提高作物单产,高产创建是粮食生产的必然选择。提高粮食单产来增加总产,不仅能保证粮食有效供给,并对国民经济稳定较快发展具有重大的意义。     

界首市小麦测土配方施肥“3414”试验

通过小麦"3414"肥料效应田间试验,获得作物最佳施肥量、施肥品种、施肥比例、施肥时期、施肥方法;筛选、验证土壤养分测试方法,从而建立施肥体系;通过试验摸清土壤养分校正系数、养分吸收量和肥料利用率等,综合分析不同推荐施肥方法的推荐施肥量。结果表明,结合界首市农业生产实际,推荐施肥量分别为纯N 300 kg/hm~2、P2O5225 kg/hm~2、K2O 90 kg/hm~2,以达到高效利用资源要素,推进良种良法配套、节本增效同步、生产生态并重,促进粮食单产提高、品质提升、质量安全、效益增加、环境改善,实现全市粮食生产持续稳定发展。     

不同施肥方式对马铃薯产量及效益的影响

马铃薯作为粮食、蔬菜和饲料兼用型作物,在印江县粮食生产中占相当大的比重。由于印江县大部分土壤比较贫瘠,肥力低下而且缺素严重,加之长期"重氮、轻磷、缺钾"的不合理施肥习惯,马铃薯单产水平偏低。为此,文章通过此试验对不同施肥方式,不同施肥量,对马铃薯最佳实际应用效果,为了提高印江县马铃薯单产和指导马铃薯生产提供合理的施肥依据。     

华北平原不同施氮量与施肥模式对作物产量与氮肥利用率的影响

合理施肥是保证作物高产、减少面源污染的重要措施,以华北平原为研究区域,基于7个长期施肥试验,探讨不同施氮量及施肥模式（不施肥CK、化肥NPK、有机肥M、有机无机配施NPKM）对作物产量及氮肥利用率的影响。结果表明,作物产量与施肥量之间整体呈抛物线趋势,作物产量最高值均出现在NPKM处理。不同施肥模式对作物产量有一定影响,NPKM与NPK处理小麦产量无显著差异,且显著高于M、CK处理;NPKM、NPK、M处理玉米产量无显著差异,均显著高于CK处理。氮肥利用率随着施氮量增加呈下降趋势,不同施肥模式对氮肥利用率有一定影响,小麦季NPKM与NPK处理氮肥利用率无显著差异,且高于M处理,玉米季NPKM、NPK、M处理之间氮肥利用率均无显著差异。综合分析施氮量与有机肥替代率两因素对小麦产量的影响,在华北平原,利用有机肥替代化肥潜力可观,且不会显著降低作物产量,甚至增产,但为避免显著减产,在考虑提高有机肥替代率时,需要满足总施氮量的需求。     

稻麦轮作体系下氮素的优化管理

稻谷和小麦是中国主要的粮食作物,对于中国这个农业大国来说,提高粮食产量迫在眉睫。而氮素为作物重要的营养元素之一,优化管理氮素,对提高作物的产量和质量起着非常重要的作用。人们通过大量种植经验和试验研究得出,可以采用以下5种可行的技术措施有效优化氮素,即确定氮肥施用量、氮肥深施、秸秆还田,平衡施肥和配施有机肥。而在实际生产中,因地制宜,将5种技术措施合理综合使用,将能够收获高产优质的稻谷和小麦。     

长期施肥下中国主要粮食作物产量的变化

 【目的】阐明长期不同施肥下中国主要粮食作物产量变化态势及其差异,为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据。【方法】对中国主要长期试验不施肥（CK）、施化肥（NPK）、化肥配施有机肥（NPKM）3个处理的玉米、小麦、水稻等粮食作物产量700多组数据进行整理和统计分析。【结果】长期不施肥的玉米和小麦产量总体上表现为极显著（P＜0.05）下降趋势,年下降量分别为110.9和33.4 kg?hm-2,而水稻产量基本保持稳定。施用化肥,玉米、小麦和水稻的产量均呈极显著（P＜0.01）下降趋势,年平均下降量分别为90.9、48.5和25.3 kg?hm-2。化肥配施有机肥,3种作物的产量随时间没有显著变化,均比较稳定,与NPK比较,玉米、小麦和水稻产量变异系数分别降低了8%、4%和3%。3种作物比较,小麦和玉米产量年际间变异较大,而水稻产量相对稳定。施肥的作物产量与不施肥的作物产量（反映土壤基础地力）呈极显著（P＜0.01）正相关,基础地力产量每增加一个单位,施肥产量增加量NPKM处理比NPK处理小0.12～0.31 kg?hm-2?a-1,表明长期施用化肥作物产量对基础地力的依赖程度高于化肥配施有机肥（NPKM）。【结论】中国农田长期不施肥或施用化肥的作物产量变化趋势为玉米和小麦下降,水稻基本稳定;化肥配施有机肥具有明显的增产和稳产效果,是农业生产可持续性的施肥模式。     

滴灌施肥对作物生长及土壤氮素特征影响的研究进展

滴灌施肥是将施肥与灌溉相结合的灌溉施肥技术,在农业生产中具有广阔的应用前景。综述了滴灌施肥对作物根系及地上部生长的影响:滴灌施肥可以促进作物根系及地上部的生长,提高多数作物的产量与品质;同时可以改善土壤无机氮环境,提高氮素利用率,减少氮素的淋溶损失。目前关于滴灌施肥对作物生长及土壤氮素特征影响的研究尚不够深入,制约了滴灌施肥技术的发展。未来应重点研究滴灌施肥对作物根系发育规律、养分吸收、运输及利用机制、土壤环境等的影响,明确滴灌施肥对作物-土壤系统的影响机制,同时研发新型水溶性肥料,结合现代农业信息技术,建立兼顾优质、高产、高效、生态、安全的滴灌施肥技术。     

高效施肥技术研究的现状与展望

长期以来,施肥目的是为了提高作物产量,保证人类发展对粮食的需求。化学肥料的发明大大缓解了人口增长与粮食需求的矛盾。但是,随着与之相伴的农产品安全、生态环境安全问题逐渐揭示并被广泛关注,如何在提高肥料效益、保证粮食产量与减少肥料施用、保证环境安全问题上找到平衡点,成了施肥技术必须面对的问题,解决这一问题的关键是高效施肥。文中阐述了高效施肥的内涵,认为高效施肥需要从粮食高效、生产高效、资源高效和环境高效四个方面加以理解。高效施肥可定义为,在作物营养供应的各个环节上,采用现代技术手段,最大限度地提高肥料利用效率,以充分保证提高作物的产量和品质、减少资源浪费、维护生态环境。文中详细介绍了目前国内外应用较为成熟的几种高效施肥技术,即测土施肥、精准施肥、灌溉施肥和轻简施肥等。在测土施肥方面,介绍了美国和欧洲目前的应用情况,同时也介绍了我国从20世纪70年代开始进行测土施肥以来的进展;在精准施肥方面,介绍了精准施肥技术的理论、核心技术、发展过程及其实现的技术途径等,分析了精准农业的经济效益及其在世界的应用情况;在灌溉施肥方面,介绍了灌溉施肥的优点、灌溉施肥的方式与研究历程,重点介绍了表面灌溉施肥技术、滴灌施肥技术和微喷施肥技术等。作者指出,在可预见的未来,高效施肥会向着信息化、自动化、智能化、轻简化方向发展,特别在高效施肥技术、数字化养分管理系统、养分高效利用基因筛选等方面需要深入研究,同时还要注意营养链一体化管理、作物营养调控技术的研究与应用。     

不同培肥措施对新建设施土壤微生物数量的影响

为了研究不同培肥措施对新建设施土壤微生物数量的影响,选择新建设施基地,以菜瓜为供试作物,通过开展传统堆沤粪肥、商品有机肥、秸秆还田、生物菌肥等多种措施培肥,分析了不同培肥措施对作物产量和产值的影响,同时,重点研究了不同培肥措施对土壤微生物数量的影响。结果表明,培肥后比培肥前作物产量和产值明显提高,土壤真菌、放线菌和细菌数量培肥前后变化明显,而不同培肥措施对土壤微生物数量影响差异明显。试验结论说明,秸秆+堆沤粪肥+生物复合肥集成培肥措施作物产量产值相对最高,对土壤微生物数量影响最大。     

长期施肥下华北潮土生产力演变及影响因素分析

【目的】华北潮土区是我国小麦和玉米的主产区。明确潮土生产力的变化规律,探明影响潮土生产力的主要因素,为潮土的作物增产和可持续发展提供理论依据。【方法】以国家级潮土长期定位监测点位为平台,利用时间趋势分析和中值分析方法分别总结其生产力和土壤肥力因素在不同监测时期变化趋势;并运用逐步回归和通径分析方法分析作物产量的影响因素。【结果】近31年来常规施肥下华北潮土生产力监测结果显示,整个监测期间小麦产量呈上升的趋势,小麦产量均值为6 443 kg·hm ^-2。1988—1993 年小麦平均产量为2 814 kg·hm ^-2,2014—2018 年小麦平均产量为 6 902 kg·hm ^-2,较监测初期（1988—1993）提高 145%,年均增长132 kg·hm ^-2。常规施肥区玉米产量随时间显著升高,1988—1993 年玉米平均产量为2 667 kg·hm ^-2,2014—2018 年玉米平均产量为8 267 kg·hm ^-2,较监测初期（1988—1993年）提高 210%,年均增长 180 kg·hm ^-2。玉米产量及增产效果明显高于小麦。华北潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为 48% 和 51% 。施肥量与作物增产量呈显著正相关的关系。随着施肥年限的增加,作物产量的可持续性也在增加。逐步回归和通径分析的结果表明,土壤有效磷为影响整体作物产量的主要因子。对小麦产量具有直接作用的因素顺序依次为有机质、施氮量、施钾量,玉米产量直接作用的因素是全氮、有效磷、施氮量、施磷量。【结论】从整个监测时期来看,潮土生产力在监测后期得到了明显的改善,土壤生产力主要受氮肥、有机质、有效磷等因素影响较大。因此潮土区生产力的提高需要地力的提升和肥料的科学施用。     

有机肥施用增产效益研究

施用有机肥能增加作物产量,试验表明:在中稻生长过程中,增施有机肥有明显的增产效果,比对照(未施有机肥)增产约11%;在芋头膨大期重施肥效丰富的腐熟有机肥,对提高芋头产量有显著作用;在甘蔗生长过程中施加有机肥,能改善土壤理化环境,增加有机质,提高土壤通气性,促进根系旺盛生长,从而增加产量。建议生产上大力推广使用有机肥。     

中国夏秋粮生产化肥施用环境成本估算

为估算2000、2005、2010年全国主要夏粮(早稻和小麦)与秋粮(中稻、晚稻和玉米)化肥施用环境影响的能值成本和宏观经济价值,以及计算2000—2010年的夏秋粮生产化肥施用环境成本的增长率,以化肥施用的污染产生剂量分析为基础,借助能值分析理论和伤残调整生命年评估手段来进行研究。结果表明:2010年,夏粮化肥施用环境成本高达171亿元,约占农业增加值的0.75%;秋粮化肥施用环境成本高达327亿元,约占农业增加值的1.44%;时间序列来看,2000—2010年全国夏粮与秋粮化肥施用引致的环境成本增加,2010年全国主要的粮食作物使用化肥引致的环境成本比2000年增长了4.68倍,其中夏粮增长了3.55倍,秋粮增长了5.53倍,夏粮的环境成本增速稍有下降,秋粮的增速大致保持不变。空间分布特征来看,夏粮在北部及沿海地区的影响强度大于南部与内陆地区,秋粮在西部耕地资源稀缺区的化肥环境影响强度趋于强烈。因此,农业生产中土地要素相较稀缺的地区,更加依赖于化肥的大量投入来提高产量,化肥环境成本负荷相应较大。