国家科技支撑计划项目（2012BAD14B12）

为掌握不同小麦品种秸秆还田对农田磷素平衡的影响,优化麦田养分资源管理,以当前江苏省农业生产上主导品种和有苗头的小麦新品种(系)为供试材料,研究不同小麦品种成熟期植株磷素含量与分布,分析其秸秆还田与不还田条件下土壤磷素盈亏的差异.结果表明,磷高效吸收型小麦品种的籽粒磷含量较高,其磷素携出量和回田量较高;在常规磷肥施用量49 kg P·hm-2条件下,若秸秆不还田,磷高效吸收型品种种植土壤中磷呈现少量亏损状态;而磷低效吸收型品种的籽粒磷含量较低,其磷素携出量和回田量较低,无论秸秆还田与否,土壤磷均有盈余.与秸秆不还田相比,秸秆直接还田显著增加了小麦磷素回田量,减少了小麦磷素携出量.秸秆不还田时,麦田土壤磷盈亏量为-4.7～25.2 kg· hm-2;秸秆直接还田时,所有小麦品种种植土壤中磷素均呈盈余状态,土壤磷盈亏量为4.0～30.3 kg·hm-2.在供试的32个小麦品种中,秸秆不还田方式下农田磷素大量盈余的品种有9个,秸秆还田方式下农田磷素大量盈余的品种有28个.在当前秸秆还田的大趋势下,要维持农田磷素平衡,对大部分小麦品种均应适当减少磷肥施用量.     

不同小麦品种及秸秆处置方式对农田磷素平衡的影响

为掌握不同小麦品种秸秆还田对农田磷素平衡的影响,优化麦田养分资源管理,以当前江苏省农业生产上主导品种和有苗头的小麦新品种(系)为供试材料,研究不同小麦品种成熟期植株磷素含量与分布,分析其秸秆还田与不还田条件下土壤磷素盈亏的差异。结果表明,磷高效吸收型小麦品种的籽粒磷含量较高,其磷素携出量和回田量较高;在常规磷肥施用量49kg P·hm~(-2)条件下,若秸秆不还田,磷高效吸收型品种种植土壤中磷呈现少量亏损状态;而磷低效吸收型品种的籽粒磷含量较低,其磷素携出量和回田量较低,无论秸秆还田与否,土壤磷均有盈余。与秸秆不还田相比,秸秆直接还田显著增加了小麦磷素回田量,减少了小麦磷素携出量。秸秆不还田时,麦田土壤磷盈亏量为-4.7~25.2kg·hm~(-2);秸秆直接还田时,所有小麦品种种植土壤中磷素均呈盈余状态,土壤磷盈亏量为4.0~30.3kg·hm~(-2)。在供试的32个小麦品种中,秸秆不还田方式下农田磷素大量盈余的品种有9个,秸秆还田方式下农田磷素大量盈余的品种有28个。在当前秸秆还田的大趋势下,要维持农田磷素平衡,对大部分小麦品种均应适当减少磷肥施用量。     

种植大豆对土壤磷、钾平衡的影响

以5个春大豆品种为材料,采用框栽方法对大豆秸秆还田与不还田时土壤磷、钾的盈亏量进行估算,研究了种植大豆对土壤磷、钾平衡的影响.结果表明:大豆成熟期有57.2％ ～70.1％的磷素、60.7％ ～ 74.7％的钾素转移到籽粒中,磷、钾的收获率较高.在大豆施磷酸氢二铵75 ～ 150 kg·hm-2和硫酸钾40～120 kg·hm-2水平下,土壤磷均有盈余,而土壤钾在施钾量低时亏损,高时盈余.大豆秸秆还田时,磷、钾的盈亏量分别为7.1～22.1 kg·hm-2、-7.6 ～25.6kg·hm-2;秸秆不还田时分别为6.0 ～21.0 kg·hm-2、-14.3 ～18.9 kg·hm-2.大豆秸秆还田时,维持土壤磷、钾平衡的临界磷、钾肥用量为P2O5 18.4 kg·hm-2、K2O 29.2 kg· hm-2;秸秆不还田时,磷、钾肥的临界用量为P2O5 20.9kg· hm-2、K2O 37.3 kg·hm-2.可见,优化肥料施用量和秸秆还田是保障土壤磷、钾素平衡的重要措施.     

砂质潮土区不同小麦品种的施钾效应

为给砂质潮土小麦生产中合理施钾提供理论依据,在河南省新郑砂质潮土上设置0kg·hm-2(K0)、60kg·hm-2(K1)、120kg·hm-2(K2)、180kg·hm-2(K3)和300kg·hm-2(K4)5个施钾(K2O)水平,以小麦品种矮抗58和豫农035为材料,研究了钾肥对不同小麦品种籽粒产量、蛋白质含量、氮钾养分累积、钾肥利用率等指标的影响。结果表明,随着施钾量的增加,冬小麦籽粒产量和蛋白质含量均呈先增加后降低的趋势,其中矮抗58和豫农035籽粒产量分别在K2、K3时达到最高;钾肥农学效率随着施钾量的增加而降低,在施钾量低于K3时,矮抗58的钾肥农学效率显著高于豫农035;施钾可促进两个品种对氮和钾的吸收,其中矮抗58、豫农035氮素积累量分别于K2、K3下达到最大,钾素积累量均在K3下最大,同一施钾处理下矮抗58的吸氮量、吸钾量明显高于豫农035;两个品种的钾肥利用率均以K1处理最高,在施钾量低于K3时,矮抗58的钾肥利用率显著高于豫农035。在本试验条件下,矮抗58对钾肥反应优于豫农035,适宜在砂质潮土条件下推广应用,推荐施钾量为120kg·hm-2。     

施氮量对稻茬小麦秸秆干物质和养分垂直分布的影响

为给秸秆资源合理开发利用提供依据,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料,研究了不同施氮水平(0、75、150、225、300kg·hm-2)下成熟期小麦植株干物质、氮、磷和钾的积累垂直分布特点。结果表明,小麦籽粒产量随施氮量增加呈先增后降的趋势,以施氮225kg·hm-2处理的产量最高。小麦冠层干物质和养分存在明显的垂直梯度,增加施氮量显著提高了冠层各层次干物质、氮、磷和钾素的积累量。随冠层层次的降低,叶片干物质积累量先降后增,氮、磷积累量降低,钾积累量升高。茎鞘干物质和钾素积累量则随冠层层次的降低而升高,氮、磷积累量先增后降,以倒2、倒3层较高。各叶层、茎鞘层干物质、氮、磷、钾积累量与籽粒产量均呈极显著正相关关系。在施氮225kg·hm-2处理下,小麦秸秆全量还田对土壤氮、磷、钾养分的贡献分别为3.7、2.8、9.9kg·hm-2;留茬15cm时,残茬干物质、氮、磷、钾还田量占整株秸秆量的比例分别为40%、50%和40%左右。     

稻秸还田下播种密度与氮肥运筹对小麦产量及氮素利用效率的影响

为明确秸秆还田条件下稻茬小麦高产高效栽培的适宜播种密度和氮肥运筹方式,采用大田试验,以济麦22号为材料,研究了稻秸还田下不同播种密度(播量120kg·hm-2、180kg·hm-2)、施氮量(180、225和270kg N·hm-2)及氮肥基追比(基肥∶拔节肥∶孕穗肥为6∶3∶1、5∶3∶2和4∶3∶3)对小麦产量和氮素利用效率的影响。结果表明,在施氮量180kg·hm-2(低氮)和225kg·hm-2(适氮)下,提高播种密度显著提高了小麦叶面积指数、开花期旗叶光合速率、花后干物质积累量和籽粒产量;而在施氮量270kg·hm-2(高氮)下,提高播种密度显著降低了小麦生育后期叶面积指数、开花期旗叶光合速率、花后干物质积累量和籽粒产量。提高播种密度、降低施氮量均降低了土壤中无机氮的盈余量,氮肥吸收效率和氮肥农学效率显著提高。产量、氮肥吸收效率及氮肥农学效率均在氮肥基追比为基肥∶拔节肥∶孕穗肥=6∶3∶1时最大。因此,稻秸还田条件下提高小麦播种密度、适当降低施氮量并提高基肥比例,可以实现小麦产量和氮素利用效率的同步提高。     

不同基因型小麦的氮吸收特征与农田归还率研究

为以控制农业面源污染为目标的高氮吸收小麦品种的选择与利用提供理论依据,研究了不同基因型小麦品种植株氮素吸收量及其在各部位的分布与归还特征。结果表明,不同基因型小麦品种植株氮吸收量存在不同程度的差异;32个小麦品种中7个品种属于高氮积累类型,平均氮吸收量为228.4kg·hm-2;小麦籽粒产量与植株氮吸收量呈显著正相关;小麦穗部氮吸收量最适于植株总吸氮量的估测,其估算方程为y=0.865x-1.843。秸秆不还田条件下,高吸氮量类型小麦品种收获后植株残体返回到农田的氮量为19.3kg·hm-2,占植株氮吸收量的9.4%;而在秸秆还田条件下,高吸氮量类型小麦品种植株残体返回到农田的氮量为46.1kkg·hm-2,占植株氮吸收量的20.9%。试验说明,高氮吸收小麦可以同时兼顾高产和农业生态环境保护;确定下茬作物的农田施氮量,除了考虑土壤地力和下茬作物养分需求因素外,还应该考虑还田作物含氮量。     

秸秆还田条件下不同有机肥对土壤养分和冬小麦养分积累的影响

为了解秸秆还田条件下不同类型有机肥在麦田的施用效果,采用田间试验,设置T1(6 000kg·hm~(-2)玉米秸秆粉碎深翻还田)、T2(6 000kg·hm~(-2)玉米秸秆粉碎+有机肥A 1 500kg·hm~(-2)深翻还田)、T3(6 000kg·hm~(-2)玉米秸秆粉碎+有机肥B 1 500kg·hm~(-2)深翻还田)3个处理,研究了秸秆还田条件下不同类型有机肥对冬小麦越冬期、孕穗期和成熟期土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)、土壤速效养分含量、冬小麦植株养分积累量以及冬小麦产量和当季经济效益的影响。结果表明,与T1处理相比,T2处理冬小麦各生育时期土壤微生物量碳、氮、土壤矿质态氮和土壤速效钾含量、植株氮和钾的积累量、冬小麦孕穗期和成熟期土壤速效磷含量、植株磷的积累量均显著提高;冬小麦实际产量和当季相对净收益亦均显著增加,分别提高了17.5%和22.0%。T3处理冬小麦越冬期土壤微生物量碳、越冬期和孕穗期土壤微生物量氮、各生育期土壤矿质态氮和越冬期土壤速效钾、各生育期植株氮和钾的积累量、孕穗期和成熟期植株磷的积累量亦均显著提高;冬小麦实际产量提高10.3%,达显著水平,但其当季经济效益并未显著提高。本试验条件下,综合施用两种有机肥对不同指标的影响,以T2处理效果更佳。     

秸秆还田配施氮肥对冬小麦氮素吸收特性及产量的影响

为筛选砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季适宜的施氮量,通过秸秆还田定位试验,探讨了玉米秸秆还田配施氮肥(162.0、202.5、243.0、283.5和324.0kg·hm-2)对冬小麦产量、植株含氮量、氮素吸收强度及氮素利用率的影响。结果表明,玉米秸秆全量粉碎还田后,前两年小麦产量连续下降,降幅达4.1%~46.1%,从第四年开始产量增加,增幅为5.7%~12.8%,尤其以配施纯氮243.0kg·hm-2的增幅最高。在秸秆还田配施低量氮(162.0~202.5kg·hm-2)和过量氮(324.0kg·hm-2)下,小麦整个生育期植株含氮量呈单峰曲线变化,高峰期分别出现在拔节、开花和孕穗期;配施高量氮(243.0、283.5kg·hm-2)时小麦植株含氮量分别在越冬期和拔节至孕穗出现高峰。小麦植株吸氮强度在各生育时期均随施氮量的增加而增强,配施低量氮肥会导致小麦生育后期发生早衰。秸秆还田配施氮肥下,小麦达到最高产量9 860kg·hm-2时植株的适宜含氮量为3.12%~4.72%,拔节和孕穗期较高。氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率均随施氮量的增加而显著降低,而施氮处理的氮素收获指数显著高于不施氮处理。综合考虑,冬小麦生长季玉米秸秆还田适宜的配施氮量为243.0kg·hm-2,并且在连续还田4年后冬小麦才表现出较好的增产效果     

周年秸秆还田量对麦田土壤养分及产量的影响

为揭示周年秸秆还田量对小麦高产优质栽培的影响机理,在大田条件下,设置稻麦秸秆均不还田(CK)、25%稻麦秸秆均还田、50%稻麦秸秆均还田、75%稻麦秸秆均还田、100%稻麦秸秆均还田、100%麦季稻秸还田、100%稻季麦秸还田等7个秸秆处理,经过三年田间定位试验,分析了周年秸秆还田量对三年麦田土壤养分及小麦产量的影响。结果表明,周年秸秆还田后三年土壤养分和有机质含量均不同程度地提高,且随秸秆还田量的增加呈先增后减的趋势,效果最好的还田量主要集中在50%和75%。其中,第一年以50%秸秆还田量对土壤养分和有机质含量影响最明显;到第三年以75%还田量影响最显著,土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量分别比CK提高了2.61%、4.05%、18.25%和5.90%。在前两年,不同秸秆还田处理对小麦均有增产效果,但在第三年,100%稻麦秸秆均还田和100%麦季稻秸还田处理略微减产。6个秸秆还田处理中只有50%稻麦秸秆均还田对小麦的增产效果在三年中均达到显著水平,增产幅度分别为11.23%、14.74%和14.29%。综合来看,50%稻麦秸秆均还田最适宜当地小麦高产栽培。     

施钾对小麦/ 玉米产量及土壤钾素平衡的影响

为指导河南小麦/玉米生产中钾肥的合理施用,于2010-2012年在高、中和低三种土壤供钾水平的试验点,研究了施钾量及施钾技术对小麦/玉米轮作产量、钾肥利用效率及土壤钾素平衡的影响。结果表明,在高钾、中钾和低钾土壤上施用钾肥,玉米分别增产4.76%～12.49%、7.56%～16.08%和7.01%～22.61%;小麦分别增产6.87%～13.87%、11.19%～18.57%和18.71%～27.49%。在不同供钾水平土壤上小麦钾肥利用效率均高于玉米,钾肥偏生产力表现为高钾点>中钾点>低钾点,高钾点钾肥当季利用率较高,低钾点的农学效率较高;当施钾量为90、135 kg·hm^-2时,小麦和玉米均以钾肥分2次施用效果较好;施钾量为45 kg·hm^-2时,玉米以底施较好,小麦以追施较好。低钾和中钾点在施钾量大于45 kg·hm^-2时,基本就能维持土壤钾素平衡,而高钾点则在施钾量大于90 kg·hm^-2时土壤钾素才有盈余。综合来看,高、中和低钾点适宜的钾肥用量分别在45、90、135 kg·hm^-2左右,以钾肥分2次施用效果较好。     

秸秆还田配施氮肥对麦田氮素平衡和籽粒产量的影响

为明确秸秆还田配施不同水平氮肥下麦田的氮素平衡状况,在夏玉米秸秆全部还田的基础上设置了不同的氮肥处理,测定了小麦植株全N含量、土壤硝态氮含量、氮肥氨挥发量和籽粒产量,分析了麦田不同土层硝态氮含量和积累量的变化趋势以及施氮量对氮素利用效率和麦田氮素平衡的影响。结果表明,小麦植株氮含量、植株氮素总积累量、籽粒产量均随施氮量的增加而显著增加;施加氮肥使氮素养分利用率、氮肥偏生产力显著降低。与播种时期土壤硝态氮含量相比,成熟期硝态氮含量降低,且施氮处理下土壤硝态氮含量、硝态氮积累量高于不施氮处理;硝态氮积累量主要分布在麦田土壤表层,与施氮量成正相关关系。施氮量为0、160、220、280kg·hm~(-2)时,硝态氮淋失量分别为5.04、13.10、17.10、37.26kg·hm~(-2)。氮肥的氨挥发速率在施肥后第一天达到最高,随后逐渐降低,遇到降雨或灌溉迅速降低至不施氮处理的氨挥发水平,氮肥氨挥发量与施氮量及时间存在正相关关系。160、220、280kg·hm~(-2)施氮量处理下,氮肥氨挥发量分别为0.65、0.77、1.01kg·hm~(-2)。从麦田氮素平衡来看,不施氮肥处理耗竭土壤氮素资源;施氮量为160kg·hm~(-2)时,有消耗土壤氮的风险;施氮量为220kg·hm~(-2)时,氮素投入与氮素输出保持平衡;施氮量为280kg·hm~(-2)时,有大量氮素损失到环境中的风险。为有效控制氮素淋溶和氨挥发损失,兼顾产量和节约生产成本,该区推荐施氮量为220kg·hm~(-2)。     

施磷量对高磷土壤小麦磷素吸收和土壤磷平衡的影响

为给高磷土壤小麦磷管理提供依据,在河南省温县速效磷为49.1 mg·kg^-1的土壤上开展2年田间试验,设置5个施磷量水平（0、45、90、135、180 kg P₂O₅·hm^-2）,研究施磷量对小麦产量、干物质积累、磷素吸收利用及土壤磷素平衡的影响。结果表明,随施磷水平的提高,小麦产量呈先增后减趋势,且两年分别在90和135 kg·hm^-2施磷量下最高。90 kg·hm^-2施磷处理显著提高小麦干物质积累量,施磷量进一步增加时干物质累积量无显著变化,叶片等各器官均表现出相似趋势。第一年小麦花后干物质转运量以90 kg·hm^-2施磷处理最高,转运效率为36.7%;第二年花后干物质转运量以135 kg·hm^-2施磷处理最高,转运效率为30.9%。小麦开花期和收获期磷素积累量均以90 kg·hm^-2施磷处理最高,施磷处理收获期吸磷量比不施磷处理增加14.5%～44.6%,开花后各器官磷素转运量和转运效率以90 kg·hm^-2施磷处理相对较高。磷肥利用率随着施磷量增加呈下降趋势,90 kg·hm^-2施磷处理下磷肥利用率相对较高,磷肥偏生产力、农学效率、表观回收率两年平均为130.8 kg·kg^-1、 10.6 kg·kg^-1、23.9%。磷肥用量高于90 kg·hm^-2时,土壤磷素呈盈余状况;在90 kg·hm^-2施磷水平下土壤磷素盈余0.1～17.3 kg·hm^-2;在施磷135 kg·hm^-2和180 kg·hm^-2时,土壤磷素盈余量分别为32.1～77.5和101.5～115.3 kg·hm^-2。这说明,在土壤磷素肥力较高的情况下,推荐施磷量90 kg·hm^-2,可促进干物质和磷素积累,提高小麦产量,同时维持合理的磷肥利用率及磷素平衡状况。     

黄土高原旱地小麦长期施氮的效应

为了解黄土高原旱地小麦的长期施氮效应,以1984年以来开展的长期定位肥料试验为基础,在一定施磷量（39.3 kg·hm^-2）下,分析了长期不同施氮水平（0、45、90、135和180 kg·hm^-2）间小麦产量、氮素利用、养分累积和土壤氮素含量的差异。结果表明,长期施用氮肥对提高小麦产量仍有显著作用。氮肥利用率和利用效率均随着施氮量增加呈现显著降低的趋势,但施氮135 kg·hm^-2高于90 kg·hm^-2或二者差异不显著;施氮显著提高了小麦籽粒、秸秆和植株对氮、磷、钾的累积量,同时有利于养分在籽粒中的分配;土壤氮素累积量随施氮量增加呈现先升高后降低趋势,全氮和碱解氮含量均在施氮135 kg·hm^-2达到最高值或较高值。黄土高原地区小麦施氮135 kg·hm^-2时,可以获得较高产量,同时氮肥利用效率、籽粒中养分累积量及土壤残留氮量也较高,是该地区小麦氮素最适施用量。     

不同施肥条件下冬小麦氮素吸收、转运及累积的研究

为给陕西关中地区冬小麦合理施用氮肥提供理论基础,以小偃22为材料,通过田间试验研究了不同施肥条件下冬小麦产量、氮素吸收、转运和累积特点.结果表明,氮磷钾和有机肥配合施用可明显提高小麦籽粒产量,其中在基施有机氮150 kg·hm-2的基础上,施氮量为150～225 kg·hm-2时小麦籽粒产量接近或达到9 000 kg·hm-2的超高产水平,显著高于农民习惯施肥处理(基施纯氮300 kg·hm-2和P2O5 75 kg·hm-2);在不施有机肥、施氮量为270～300 kg·hm-2时,小麦籽粒产量与农民习惯施肥处理差异不明显,说明有机肥具有明显的增产作用.施肥处理时小麦氮素累积有显著影响,氮磷钾配施可显著提高小麦氮素累积量,有机肥和化肥配合施用氮素累积量最高,达到249.3～283.0 kg·hm-2.与农民习惯施肥处理相比,氮磷钾配施条件下小麦生育中期和后期氮素累积量增加,开花后营养器官氮素转运量也随着增加,但施肥处理间氮素转运效率差异不明显.综合来看,陕西关中地区冬小麦在氮磷钾和有机肥配合施用的情况下,氮肥用量应控制在150～225 kg·hm-2.