长期不同施肥措施下潮土冬小麦农田基础地力演变分析

农田基础地力提升对于减施肥料和作物稳产高产有着重大现实意义,该文依托潮土长期定位试验,采用DSSAT(decision support system for agro-technology transfer)模型分析了长期不同施肥条件下冬小麦农田基础地力的演变规律及其影响因素。结果表明,不同施肥显著影响冬小麦的农田基础地力产量,18a连续施用氮磷钾化肥(NPK)、NPK配施有机肥(NPKM)、高量NPK配施有机肥(1.5NPKM)和NPK配施秸秆还田(NPKS)的农田基础地力均得到提升,其基础地力产量分别增加了721、1033、2108和1306kg/hm2,增长率分别为29.6%、42.4%、86.6%和53.7%,平均每年提高1.6%、2.4%、4.8%和3.0%,其中以1.5NPKM处理更能有效提高冬小麦农田基础地力产量。1991-2008年冬小麦的基础地力贡献率在36.5%～70.9%,各处理18a年均基础地力贡献率分别为42.5%、59.9%、58.9%和52.5%,大小顺序为NPKM>1.5NPKM>NPKS>NPK,说明有机肥或秸秆与化肥配施比单施化肥更能有效提高农田基础地力产量及地力贡献率。基础地力贡献率与土壤全钾、全磷含量无显著相关性,与土壤有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量均达到了极显著相关,其中有机碳和全氮与基础地力贡献率相关度最高,说明土壤有机碳和全氮是潮土区基础地力的主要影响因素,是潮土区基础地力的主要评价指标。     

施肥对潮土有机质积累和地力的影响

研究表明,不同质地的潮土在增施有机肥后,能明显增加根茬(有机碳)归还土壤的数量。黄淮海平原的中低产土壤的有机质含量长期处于较低水平,可能与每年进入土壤的有机质(碳)数量不足有关。     

土壤地力和长期施肥对潮土区小麦和玉米产量演变趋势的影响

为潮土区合理施肥管理提供依据,对32个长期定位点、24年（1987～2010）不施肥和化肥配施秸秆（农民常规施肥）处理的小麦和玉米产量及其与土壤地力和施肥量间的关系进行了分析。结果表明:潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为51.4%和54.0%,变异系数分别为39.0%和41.2%。不施肥处理小麦和玉米产量每年分别下降4.1 kg/hm2和96.6 kg/hm2;常规施肥处理的小麦和玉米每年分别增产61.5 kg/hm2和26.8 kg/hm2。施化肥量与作物增产量（常规施肥产量－不施肥产量）呈显著正相关。通过通径分析进一步证明,施氮量对小麦产量具有显著直接作用。同时,磷肥对提高小麦和玉米的产量具有重要作用。总之,在农民习惯耕作施肥管理水平下,潮土区不施肥处理的产量下降缓慢（含品种对产量的贡献）,常规施肥区产量表现出缓慢增加的趋势。     

长期施肥下我国水稻土基础地力变化趋势

【目的】水田具有较好的水热稳定性,且基础地力对水稻产量的贡献大,所以水稻土基础地力高低是保证水稻高产稳产的重要指标。研究长期不同施肥下我国不同区域水稻土基础地力的变化态势及其特征不仅为水稻土的农业可持续生产提供理论依据,还为评价和建立长期合理的施肥模式提供数据支持。【方法】以不施肥处理(CK)的水稻产量表征其基础地力,以不施肥产量与常规施肥(施氮、磷、钾肥,NPK)产量的比值作为基础地力贡献率,分析了我国7个水稻连作或稻麦轮作农田生态系统下长期施肥稻田的基础地力和基础地力贡献率随时间的变化趋势和特征,比较了不同地点及不同轮作方式的差异探讨了基础地力贡献率与水稻产量及其相关指标的关系。【结果】长期不施肥水稻产量随时间的变化总体上较稳定,平均变化速率仅为-0.3 kg/(hm~2·a)。不同水稻土类型间差异大红壤水稻土基础地力易呈下降趋势而紫色水稻土较稳定。不同轮作方式上,晚稻和单季稻的不施肥产量随时间呈上升趋势,分别增加1.6和29.2 kg/(hm~2·a),而早稻不施肥产量呈逐年下降趋势,平均下降20.0kg/(hm~2·a)。同一区域的试验点,白沙(BS)和望城(WangC)不施肥的水稻产量逐年下降速率最大,下降值达47~82kg/(hm~2·a);而南昌(NC)的早晚稻、武昌(WuC)和遂宁(SN)的单季稻均呈逐年上升的趋势,上升速率达44~81 kg/(hm~2·a)。水稻多年(20年)平均基础地力贡献率较高(各地变化幅度42%~68%,平均值为59.7%)其中早稻、晚稻和单季稻分别为55.1%、67.1%和54.9%。基础地力贡献率与不施肥的产量可持续性指数(SYI)间呈显著的正相关关系(r=0.655,n=13)。7个试验点的多年施肥处理水稻平均产量为5100 kg/hm~2,显著高于不施肥产量(2911 kg/hm~2),多年施肥措施对水稻产量的贡献率为40.3%。【结论】长期不施肥晚稻和单季稻产量稳定或有上升趋势而早稻产量不稳定,部分呈显著下降趋势,其变幅大小与水稻土类型有关,其中红壤水稻土的早稻产量易呈下降趋势而紫色水稻土的最稳定;施肥条件下各试验点水稻产量随时间变化较稳定。从长期角度而言,提高南方水稻土基础地力是提升其产量可持续性的有效途径之一。     

河北平原冬小麦、夏玉米农田基础产量和地力贡献率分析

为了解河北平原冬小麦、夏玉米农田基础产量状况,提高养分管理水平,对2011~2014年在河北省开展的894组小麦和952组玉米配方施肥农户示范数据进行了分析,评价了河北省冬小麦、夏玉米农田施肥量、基础产量、施肥产量、养分效率和地力贡献率。结果发现,河北冬小麦、夏玉米平均施氮(N)量分别为242和234 kg/hm~2,施磷(P2O5)量分别为65和59 kg/hm~2,施钾(K2O)量分别为45和61 kg/hm~2;冬小麦、夏玉米平均农田基础产量分别为4 509和5 979 kg/hm~2,农民习惯施肥平均产量分别为6 390和7 905 kg/hm~2;氮肥偏生产力分别平均为25.3和39.9 kg/kg,磷肥偏生产力平均为47.3和115.2 kg/kg,钾肥偏生产力平均为102.9和136.0 kg/kg。河北平原冬小麦、夏玉米的农田基础产量贡献率平均为70.6%和71.6%,农田地力贡献率随着基础产量水平的提高呈显著提高趋势,基础产量与施肥产量呈极显著线性相关关系。提高基础产量水平是保证河北省冬小麦、夏玉米高产的关键。     

潮土区农田土壤肥力的变化趋势

自1986年起,农业部全国农业技术推广服务中心在全国典型潮土区开展了耕地土壤的肥力动态监测,以了解潮土区耕地地力的动态变化趋势。1987～2006年的土壤肥力动态监测结果表明,潮土区土壤有机质和全氮含量均有所增加,1987～1997年全国潮土区土壤有机质和全氮含量年均分别增加2.04%和2.59%;1998～2006年全国潮土区土壤有机质含量年均分别增加0.62%,全氮含量年均降低0.39%;土壤有效磷和速效钾含量年均增加0.77%～1.47%和1.61%～2.73%;土壤pH值降低0.28个单位,有酸化的趋势。随着潮土区土壤有效磷和速效钾含量的快速上升,说明可以适当降低磷、钾肥的施用量。     

砂质潮土区冬小麦成穗规律及增穗途径

在粗砂质潮土上设置田间试验并进行观测。结果表明,砂质潮土区冬小麦具有较强的分蘖能力,可达到高产水平所需的群体头数,但其分蘖下降死亡快,成穗率低。在小麦生长前期施用较高水平氮肥也不能满足小麦后期生长需求,而加强起身—拔节期的肥水管理是该区增加单位面积穗数的主要途径。     

肥力及施肥对冬小麦千粒重的影响

冬小麦生长发育后期 ,由于气候异常或干热风 ,使冬小麦高温逼熟千粒重大幅度下降 ,但较高的肥力水平及合理的施肥技术对稳定千粒重有十分明显的作用。实验结果表明 :土壤有机质含量高、增施钾肥、氮磷钾配施 ,后期补氮及后期喷施KH2 PO4 和叶面肥对于提高千粒重有着明显的作用     

豫东潮土区大蒜氮磷钾推荐施肥研究

通过大蒜氮肥用量和丰缺指标多点田间试验研究,采用Excel进行统计分析,建立不同氮肥用量与产量的效应函数,推荐大蒜氮肥用量369.9 kg/hm2;以土壤中速效磷、速效钾养分的测定值及其相对产量拟合回归方程,再以相对产量的55%、75%、80%、90%划分土壤养分丰缺指标,同时结合大蒜的目标产量,进行磷、钾施肥量的推荐,分别为200、300 kg/hm2。     

潮土区29年来土壤肥力和作物产量演变特征

【目的】 潮土是我国重要的农业土壤,是小麦和玉米的主产区。本研究对29年来全国潮土长期定位试验监测的数据进行了分析,明确了潮土区土壤养分状况、肥力水平以及产量变化特征,为潮土区的养分管理和合理施肥提供科学依据。 【方法】 基于分布在我国12个省、市、自治区的51个潮土肥力长期监测基地,整理分析了潮土29年来5个肥力指标 (有机质、全氮、有效磷、速效钾、pH) 以及作物产量随监测年限的变化。监测期10～29年,监测区种植的作物主要为小麦和玉米,种植方式包括小麦?玉米、冬小麦?夏玉米、春小麦?夏玉米轮作。本研究将监测时间分为监测初期 (1988—1997年)、监测中期 (1998—2003年) 和监测后期 (2004—2016年) 三个阶段,并进行了三个监测时期各肥力指标和产量平均值的比较,运用主成分分析法分析了土壤综合肥力的主要贡献因子。 【结果】 潮土有机质、全氮、有效磷、速效钾含量整体呈上升趋势,而pH呈下降趋势。土壤有机质和全氮从监测初期到监测中期分别显著提升了47.1%、37.8%,中期到后期提升未达到显著水平;土壤有效磷从监测初期到监测后期逐步提升226%,监测初期与后期差异显著;土壤速效钾从监测初期到中期略有下降,监测中期到后期显著提升了30.4%;土壤pH呈下降趋势,尤其从监测中期的8.14到监测后期的7.78;潮土区常规施肥下小麦和玉米产量的变化随时间呈现出明显上升的趋势,监测中期小麦的平均产量比监测初期显著增加了87.6%,监测中期与后期产量差异不显著;玉米的平均产量从监测初期到监测中期显著提升了111%。主成分分析结果表明,潮土区土壤全氮和有机质是潮土综合肥力的主要影响因素。 【结论】 经过10～29年的常规施肥,潮土区土壤的单一肥力、综合肥力以及作物产量先后都得到了显著提高,虽然pH有明显降低。土壤综合肥力和作物产量的变化主要取决于土壤全氮和有机质含量,因此,施肥过程中要适当控制氮肥的比例和用量。      

长期施肥下潮土全氮、碱解氮含量与氮素投入水平关系

通过长期肥料定位试验,对不同施肥处理下潮土全氮和碱解氮含量演变特征及其与氮素投入水平的关系进行研究。结果表明,不施氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量基本保持平衡或者缓慢增加;长期施用化学氮肥处理,土壤全氮和碱解氮含量均有所增加;施用有机肥和秸秆还田处理,土壤全氮和碱解氮含量均显著提高。单施化学氮肥处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量增加0.017 mg/kg;而氮磷钾化肥配施有机肥和氮磷钾化肥并秸秆还田处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤全氮含量分别增加0.049和0.035 mg/kg。施氮磷钾处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量增加0.001 mg/kg;而化肥配施有机肥或玉米秸秆处理每投入氮素1 kg/hm2,土壤碱解氮含量均增加0.004和0.004 mg/kg。总的来说,施用化学氮肥、有机肥配施化肥及秸秆还田处理增加氮素投入量均可以提高土壤全氮及碱解氮含量,且有机肥配施化肥及秸秆还田处理优于单施化肥。综上所述,增施有机肥及秸秆还田对于提升土壤肥力及实现农业可持续发展具有深远意义。     

长期不同施肥对黄潮土区冬小麦产量及土壤养分的影响

【目的】分析长期施肥方式下小麦产量的变化规律,以探明黄潮土区小麦产量稳定性对不同施肥方式的响应机制,为黄潮土区合理施肥的管理及其土壤生态系统的改善提供依据。【方法】以 35 年长期定位试验为研究平台,设 5 种施肥方式:不施肥 (CK)、单施氮肥 (N)、氮磷钾配施 (NPK)、单施有机肥 (M)、有机无机配施 (MNPK),测定小麦的平均产量及土壤养分状况。【结果】小麦产量和肥料贡献率以有机无机配施 (MNPK) 最高,平均产量为 6393 kg/hm2;其次为 NPK 处理,与当年不施肥处理相比,产量提高了 374.2%;单施有机肥增产幅度位居第三;单施氮肥处理增产效果最低。单施氮肥处理小麦产量变异系数 (CV) 偏高 (26.72%～38.72%)、可持续性产量指数 (SYI) 偏低 (0.32～0.51),产量稳定性最低,MNPK 处理的CV 最低 (4.86%～7.76%)、SYI 最高 (0.79～0.89),产量稳定性最高,而单施有机肥处理 (CV = 5.44%～15.87%,SYI = 0.60～0.87) 的产量稳定性和生产可持续性不及 NPK 处理 (CV = 5.72%～9.67%,SYI = 0.75～0.83)。施用有机肥显著提高土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,其中 MNPK 处理 35 年土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾平均含量分别较 CK 处理提高 1.20、1.18、16.13、0.95 倍,增加幅度最为显著。通过相关分析可得,小麦产量与土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量呈极显著正相关关系 (P < 0.01)。【结论】施肥处理均可有效提高黄潮土区小麦产量,以有机无机配施增产效果最佳,最有利于促进小麦产量稳定性、提高产量可持续性指数,提升土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量。因此,有机无机配施的施肥方式最为合理,有利于保持黄潮土养分均衡,促进农田生产力稳定。     

长期不同施肥潮土对可溶性有机碳的吸附特征

可溶性有机碳(DOC)吸附影响土壤元素化学行为。为此,本研究采用批处理法研究了DOC在长期不同施肥处理(对照CK、氮N、氮磷NP、氮磷钾NPK、化肥+秸秆还田NPKS、化肥+有机肥NPKM)潮土上的吸附动力学和等温吸附特征。结果表明,猪粪源DOC易于分解,需要添加0.025 mmol(1 mL 25 mmol/L)Na N3抑制其分解,抑制率超过90%。DOC吸附符合准二级动力学方程(R~2≥0.99)。不同施肥处理下,吸附速率常数k及初始速率常数h与平衡吸附Qe都没有显著差异,平均值分别为0.208 kg/(g·h)、1.60 g/(kg·h)和2.77g/kg。吸附等温式可用Langmuir方程很好拟合(R~2≥0.96),吸附容量(最大吸附量)Q_(max)在不同施肥处理下也没有显著差异(平均7.05 g/kg),但在N和NP等非平衡施肥下却保持高的亲合力,半饱和吸附浓度k_d分别为50.2和57.6 mg/L,吸附亲合常数K则分别为0.02和0.017 4 L/mg;相反,在NPKM处理下,显著低的亲合性发生,k_d和K分别为72.94 mg/L和0.013 8 L/mg。研究证明粘粉粒含量控制了不同施肥处理潮土对DOC的吸附;土壤有机碳水平不影响Q_(max),而且高土壤有机碳还降低其吸附亲合性。     

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。      

黄土塬区旱作农田长期定位施肥对冬小麦水分利用的影响

对长期定位施肥试验第22年度的测定数据进行了分析,探讨了旱地施肥对冬小麦水分利用的影响。试验结果表明,测定年份冬小麦的耗水深度受播种前雨季降雨入渗深度的影响位于地下200 cm左右。长期施肥单施磷肥处理,播种期土壤有效贮水量与不施肥的对照接近,而单施氮肥,氮磷配施和氮磷钾配施均显著低于对照;在施P2O5 90 kg/hm2配施氮肥或施N 90 kg/hm2配施磷肥,随着施氮量或施磷量从0增加到180 kg/hm2,播种期土壤有效贮水量均逐渐降低,但前者作物的土壤水分消耗表现出降低趋势,而后者表现出增加趋势。与对照相比,各施肥处理均提高了土壤有效底墒的利用率。氮磷配施比单施磷肥降低了土壤供水占作物耗水的比例,使得作物生长和产量的形成对当季降水的依赖性增加。与对照相比,氮磷配施及氮磷钾配施显著提高了冬小麦收获指数、产量和水分利用效率,而单施磷肥和氮肥使收获指数、产量和水分利用效率显著降低。施P2O5 90 kg/hm2的条件下,不同施氮量之间收获指数差异较小,而产量和水分利用效率均高于单施磷肥;施N 90 kg/hm2的条件下,不同施磷量作物的收获指数、产量和水分利用效率均得到提高。     

长期不同施肥对红壤性水稻土产量及基础地力的影响

利用长期定位施肥试验并结合盆栽试验,研究长期不同施肥模式对双季稻产量和土壤基础地力的影响,并分析水稻产量和肥料贡献率对土壤不同基础地力的响应。结果表明:长期施用氮磷钾肥(NPK)或氮磷钾肥配施稻草(NPKS)有利于双季稻产量的增加。NPK处理的早稻产量、晚稻产量和年总产量分别较对照(CK)处理增产100.7%、67.0%和81.9%,NPKS处理分别增产113.8%、77.7%和93.7%。CK处理早稻基础地力产量随试验年限的增加呈极显著下降趋势(p0.01),晚稻基础地力产量在试验的前9年随年限增加呈极显著下降(p0.01),之后基本维持稳定。长期施用氮磷钾肥或氮磷钾肥配施稻草有利于土壤基础地力的提升。土壤基础地力产量和基础地力贡献率均表现为NPKSNPKCK。NPK和NPKS处理早稻基础地力产量分别较CK提高38.5%和68.1%,晚稻分别提高25.8%和49.0%。NPK和NPKS处理早稻基础地力贡献率分别较CK提高21.4%和54.9%,晚稻分别提高12.8%和22.8%。无论施肥或不施肥,早晚稻产量均随土壤基础地力产量提高而增加;肥料对早晚稻产量贡献率随基础地力产量提高而极显著降低。土壤有机质、全氮、速效钾是影响土壤基础地力的主要养分因子,土壤全磷、全钾、碱解氮、有效磷对土壤基础地力也产生重要影响。     

长期施肥对潮土夏玉米生长发育和光合特性的影响

利用中国科学院封丘农业生态国家实验站潮土农田生态系统养分平衡长期定位试验,研究了不同施肥处理对夏玉米生长发育主要指标、光合特性和产量的影响。结果表明,与NPK相比,长期缺磷、缺氮、缺钾导致夏玉米株高、叶面积指数、产量均显著降低;其中长期缺磷、缺氮、缺钾处理夏玉米产量分别为NPK处理的10.78%、21.14%和83.43%。对不同施肥处理光合速率、叶面积指数与产量的相关性分析表明,不同施肥处理夏玉米产量与叶面积指数相关性高于光合速率,说明不同施肥处理产量的高低首先取决于叶面积指数的大小,其次是光合速率。长期不施肥或缺磷、缺氮、缺钾导致作物低产或减产的主要原因是光合面积低和光合速率下降。     

基于土壤肥力与目标产量的冬小麦变量施氮及其效果

基于田间18 m×18 m土壤碱解氮测定数据和2001年的小麦产量图数据，采用目标产量模型，设计了变量施氮处方，进行变量施氮试验。以相邻地块均一施肥区为对照，结果表明，变量施氮区产量略低于均匀施肥，且产量变异系数增加；产量构成因子中，变量区的穗密度与对照区基本持平，但变量区的穗密度变异系数较低；变量区的穗粒数低于对照区，变异系数增加；变量区的千粒重高于对照区，变异系数增加；变量区的蛋白质含量略高于对照区，但变异系数也较高；变量区的肥料经济效益略低于对照区，但变量施氮降低了土壤硝态氮浓度，减小了污染地下水的可能性，生态效果明显。