不同耕作方式下缓释肥对夏玉米产量及氮素利用效率的影响

【目的】氮肥中氮素的合理释放是提高作物产量及氮素利用效率的重要措施之一,耕作方式也可显著影响氮肥施用效果。本文比较了浅旋、 免耕和深松三种耕作方式下缓释肥和常规施肥对夏玉米干物质积累、 叶面积指数及植株氮素积累的影响,为玉米缓/控释肥的合理应用和耕作方式的选择提供科学依据和技术支撑。【方法】试验于2013年至2014年在河南新乡进行。采用裂区设计,以耕作方式为主区,设浅旋(R)、 免耕(N)和条带深松(S)3种耕作方式; 肥料类型为副区,设不施氮(CK)、 缓释肥(SRF)和常规施肥(CCF)3个处理。【结果】相同耕作方式下,缓释肥处理的夏玉米产量及氮肥利用效率显著高于常规施肥; 相同肥料处理,其条带深松耕作的夏玉米产量及氮肥利用效率显著高于浅旋和免耕直播处理。各处理中,以条带深松下的缓释肥处理产量及氮肥利用效率最高,显著高于其他处理,其中两年产量平均增幅为13.4%~59.2%,氮肥农学利用效率(AEN)增幅为27.9%~72.7%,氮素表观利用率(REN)增长15.1~55.7个百分点。分析表明,干物质积累和氮素积累,尤其是花后干物质和氮素积累的增加是产量提高的主要原因。 在N、 R和S 三种耕作方式下,缓释肥处理的花后干物质积累量较常规施肥分别提高13.0%、 12.7%和18.7%; 花后氮素积累量分别提高14.4%、 16.8%和17.8%,其中条带深松耕作的增幅显著高于浅旋和免耕直播。条带深松下缓释肥处理花后干物质和氮素积累量显著高于其他处理。【结论】与传统耕作方式和施肥方式相比,条带深松耕作和缓释肥的施用均显著提高了夏玉米的产量及氮素利用效率,各处理中以条带深松耕作下缓释肥处理的夏玉米产量及氮素效率最高,因此,条带深松深施缓释肥可作为黄淮海区一项有效的合理耕作与施肥措施。     

夏玉米根系活性、养分吸收和产量对不同施肥方式的响应

采用盆栽试验方法研究夏玉米根系脱氢酶活性、植株氮磷钾养分吸收、干物质积累和产量对不同施肥方式的响应,以期为夏玉米合理施肥提供理论依据。结果表明:与农民习惯施肥(T6)比,推荐施肥量分2层施用的T4效果最佳,其成熟期干物质积累量增加30.4%,氮、磷、钾养分吸收量分别提高30.6%、28.5%、26.4%,增产34.3%;推荐施肥量分3层施用的T5效果次之,其成熟期干物质积累量增加13.1%,25～35 cm根系脱氢酶活性显著提升40.3%,氮、钾养分吸收量分别提高5.7%、7.7%,增产16.0%。推荐施肥量分层施用配施有机肥能满足玉米后期养分需求,促进根系下扎,有效促进各土层根系脱氢酶活性,提高干物质与氮、磷、钾养分积累量,增产效果显著;综合以推荐施肥量分2层施用(推荐施肥量一半氮肥施在5～15 cm,另一半氮肥和全部磷钾肥、生物有机肥施在15～25 cm)的处理较为合适。     

一次性根区穴施尿素提高夏玉米产量和养分吸收利用效率

为了明确氮肥一次施用对作物产量和肥料利用率的影响,探寻夏玉米全生育期一次性施氮技术,该文通过2a(2015-2016)在安徽省太和县砂姜黑土和东至县红黄壤的田间试验,研究了农民习惯分次施氮(SSB)、一次性根区穴施尿素(RZF)和一次性条施尿素(BDP)对夏玉米产量、氮磷钾养分吸收和利用的影响。结果表明,各处理玉米产量的顺序为RZFSSB≈BDPCK,RZF比SSB和BDP分别显著增产8.8%和9.8%。RZF的氮磷钾素积累均为各处理最高,氮肥表观利用率为50.1%~58.9%,比SSB和BDP分别提高8.3和12.4个百分点,并且氮肥农学利用率和偏生产力均最高。RZF的磷肥表观利用率为17.5%,比SSB和BDP分别显著提高18.1%和27.2%。同一施氮水平下,太和点的产量、生物量和氮素积累量比东至点分别高31.5%、25.2%和46.3%。一次性根区穴施尿素提高了氮肥在耕层土壤的集中度,降低了氮素释放速度,达到缓控释肥的效果,能够显著增加玉米产量、提高氮肥利用率。可见,一次根区施肥能够替代当前习惯的分次施肥,实现作物高产稳产,对于化学氮肥减量施用、提高肥料利用率具有很大的潜力和空间,值得进一步研发施肥机械和推广应用。     

氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响

结合目前夏玉米施肥存在的种种弊端,探讨平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收的影响,为实现夏玉米超高产和合理施肥提供理论依据。通过设置大田试验,研究了不同施肥模式对夏玉米产量、氮肥利用率及养分吸收、累积的影响。氮磷钾平衡施肥(NPK)对夏玉米籽粒产量有显著的增产作用,产量达6426 kg/hm2,分别比PK、NK、NP、FP、CK处理增产13.2%、12.9%、19.3%、12.0%、22.9%。夏玉米生物量累积曲线与N、P、K养分累积曲线基本一致,都呈"S"型,养分累积量的次序为N>K>P,生物量和养分累积主要集中在喇叭口期以后。氮、磷、钾平衡施用可提高夏玉米产量、氮肥利用率以及养分的吸收,在喇叭口期追施肥料值得推广。     

氮磷钾配施对棉花养分吸收、产量及肥料利用率的影响

【目的】不同氮磷钾配施对棉花生长、养分积累量、产量及肥料利用效率的影响,实现沙雅县棉田减肥增效和丰产增收。【方法】以棉花为供试材料,在施肥处理氮、磷、钾肥用量一定的情况下,设置对照(CK)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)和氮磷钾配施(NPK)5个处理,系统分析不同氮磷钾肥配施棉花各个生育期的单株干物质量和养分积累量的变化响应特征,探究氮磷钾配施对棉花养分吸收、产量和肥料利用率的影响。【结果】随着棉花生育期的递进,不同氮磷钾配施处理的整株干物质量呈现逐渐递增的趋势,最大值出现在花铃期-吐絮期;在棉花蕾期,氮、磷肥与植株干物质量呈显著相关;NPK施肥处理下的根、生殖器官和整株的氮素养分积累量呈递增趋势,而茎和叶呈先升高后降低的趋势,在棉花吐絮期时,氮、磷、钾养分积累量达最大值;NPK施肥处理棉花籽棉产量最高达4583kg hm^-2,较NP、NK和PK处理分别增产5.92%、9.93%和11.10%;棉田氮、磷、钾素肥料利用率分别为41.59%、14.52%和69.29%。【结论】当施氮量为300 kg hm^-2,施磷量为150 kg h...     

专用缓释肥对夏玉米产量及养分吸收利用的影响

为实现夏玉米高产和简化施肥,采用田间试验研究了专用缓释肥对夏玉米产量、经济效益、养分积累量及土壤速效养分的影响。河南和山东试验点的结果表明,高缓释氮比例的专用缓释肥有利于提高千粒重,较习惯施肥分别增产8.28%和6.37%,纯收益分别增加715和661元/hm2;低缓释氮比例的专用缓释肥有利于增加穗粒数,分别增产6.95%和9.64%,纯收益分别增加593和1 430元/hm2。专用缓释肥促进了夏玉米对氮素的吸收利用,可维持土壤氮素养分平衡。砂壤土适宜用缓释氮比例较大的玉米专用缓释肥,中壤土施用缓释氮比例低的玉米专用缓释肥增产效果较好。     

用15N肥料标记法研究潮土中玉米氮肥的利用率与去向

【目的】特定作物体系中氮肥的去向很难做到定量化。本文以玉米为供试作物,解析潮土上玉米作物氮素肥料利用、 转移规律,探讨肥料氮、 土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】采用15N标记和盆栽培养技术,在北京市农林科学院人工控温温室条件下进行模拟研究,设置10个施氮水平(0、 22、 44、 66、 88、 111、 133、 177、 222、 266 mg/kg N),分析植株氮素利用和土壤氮素供应特征,研究潮土种植夏玉米条件下氮素肥料的运移规律及不同氮肥剂量对夏玉米的作用效应。【结果】所有施氮处理均显著提高了玉米生物量和植株吸氮量。氮肥利用效率虽然随施氮量增加有升有降,但处理间差异不显著。夏玉米对15N标记氮肥的回收率为9.01%~67.57%,土体中15N残留率和损失率分别为21.40%~40.54%和11.04%~50.45%,均随施氮量的增加而显著增加。与N1~N3(22、 44、 66 mg/kg)施肥水平处理相比,N4(88 mg/kg)处理条件下15N肥料在土壤中残留率分别减少19.14、 12.38、 13.13个百分点;15N肥料的损失率分别降低39.41、 7.88、 13.88个百分点。氮肥施用量超过88 mg/kg时,各个处理条件下玉米植株生物量和氮肥回收率出现降低趋势,分别降低5.88%~8.0%和9.06%~27.81%;15N肥料在土壤中的残留率和损失率分别减少3.36%~17.30%和1.65%~13.57%。【结论】该试验条件下,玉米的合理施氮量为88 mg/kg时,氮素的利用率最高为67.57%,残留率和损失率最低,分别为21.40%和11.04%,对生态环境的压力较小。     

不同耕作施肥方式对夏玉米氮素利用及土壤容重的影响

合理的耕作与施肥方式是实现作物高产高效的重要措施,为研究不同耕作及施肥方式对夏玉米氮素利用、产量和土壤容重的影响,在2016年和2017年夏玉米生长时期分别设置免耕浅施肥(T1)、深松全层施肥(T2)、新型深松两肥异位分层施肥(T3)3种耕作施肥方式。结果表明:与T1比,2种深松处理的成熟期植株干物质积累量、全氮积累量平均分别提高9.68%,13.97%,夏玉米平均增产17.20%;深松耕作处理的氮肥生产效率和农学效率较T1平均分别增加14.74%和59.95%,氮肥表观利用率平均抬升14.15个百分点;0—40 cm土壤容重降低8.54%。深松耕作方式下,与T2比,T3的成熟期植株干物质积累量、全氮积累量平均分别提高9.41%,6.28%,夏玉米平均增产9.70%,氮肥生产效率和农学效率分别增加8.59%和32.32%,氮肥表观利用率抬升14.10个百分点。与T1比,2种深松施肥方式T2和T3均显著降低土壤容重,提高夏玉米产量,促进氮肥利用。控释氮肥与深松两肥异位分层施肥(T3)相结合的方式能够更加有效地降低土壤容重,提高作物产量和氮素利用效率,是黄淮海平原区夏玉米生产中值得推荐的一种新型耕作施肥方式。     

控释氮肥一次性基施提高谷子产量和氮素利用率

【目的】探索控释氮肥一次性基施对谷子生长、产量和养分利用率的影响,建立高效的谷子一次性施肥技术,为谷子轻简化栽培提供技术支撑。【方法】2015—2016年连续两年在山东泰安,以谷子品种‘济谷16’为试验材料进行了大田试验。控释氮肥为硫包膜尿素 (SN) 和树脂包膜尿素 (RN)。试验以不施肥 (CK) 为对照,在氮素用量相同的前提下,设:常规施肥 (NPK);硫包膜尿素一次性基施 (SN1);2/3硫包膜尿素氮基施 + 1/3尿素氮追施 (SN2);树脂包膜尿素一次性基施 (RN1);2/3树脂包膜尿素氮基施 + 1/3尿素氮追施 (RN2)。分析调查了谷子的产量、养分吸收及农艺性状。【结果】SN1处理的产量两年均为最高,分别达到4190.2、4458.3 kg/hm2,与常规施肥处理相比,产量提高了20.1%～53.5%,氮肥利用率提高了46.0%～56.3%。在施用同种控释氮肥的条件下,控释氮肥一次性基施处理的谷子产量和氮肥利用率显著优于控释氮肥基施 + 追施尿素处理,其中产量增加了5.8%～7.3%,氮素积累量增加1.6%～7.9%,氮肥表观利用率增加了3.7%～19.9%,氮肥生理利用率增加了5.1%～10.1%,氮肥农学利用率增加了21.4%～33.4%。谷子成熟期,不同处理秸秆和籽粒中的全氮、全磷、全钾含量不同,表现为施用同种控释氮肥的条件下,一次性基施处理的籽粒和秸秆氮磷钾含量显著大于基施 + 追施尿素处理。【结论】在谷子种植中,一次性基施控释氮肥可以在节约施肥成本的同时提高谷子产量和氮肥利用率。     

氮肥基施深度对夏玉米产量、 氮素利用及氮残留的影响

【目的】研究华北平原区底施氮肥深度对夏玉米产量、 氮素吸收量、 氮肥利用率以及氮素在土壤中残留的影响,以期为夏玉米的氮肥施用提供依据。【方法】采用小区试验和15N示踪试验的方法。小区试验设对照(CK),常规垄侧施氮(T-side),垄内8 cm深(T-8)、 16 cm深(T-16)、 24 cm深(T-24)施氮和垄内3层施氮(T-all)6个处理,养分施用量为N 180 kg/hm2,P2O5 120 kg/hm2,K2O 150 kg/hm2。示踪试验采用原位原状土柱法,设3个处理: 15N尿素施在8 cm深,另两层16 cm、 24 cm施用普通尿素(N8); 15N尿素施在16 cm深,另两层8 cm、 24 cm施用普通尿素(N16); 15N尿素施在24 cm深,另两层8 cm、 16 cm施用普通尿素(N24); 养分用量与小区试验相同。【结果】大田试验结果表明,T-all处理的玉米产量最高,比T-24提高了8.45%,达显著水平; T-all、 T-8、 T-16处理的夏玉米产量均高于T-side,分别比T-side提高了6.65%、 3.29%和5.43%,所有施肥处理中以T-24的玉米产量最低。玉米各生育期的氮素吸收量也以T-24处理最低; 与T-side处理相比,T-all处理的玉米氮吸收量在吐丝以前偏低,收获时稍高。夏玉米带状施肥主要影响垄内(施肥部位)土壤碱解氮含量,对垄间(非施肥带)土壤碱解氮含量影响不大; 与T-16、 T-24深层施氮相比,T-side、 T-8浅层施氮处理显著提高了玉米生育前期垄内表层土壤的碱解氮含量。示踪试验结果表明,施于8 cm、 16 cm、 24 cm的氮素利用率分别为37.24%、 31.33%、 18.75%。玉米收获后0100 cm土层N24处理的氮素残留量显著高于N8和N16处理,并且N24处理的氮素残留主要分布在4080 cm土层。【结论】本区域夏玉米底施尿素的适宜深度为816 cm。     

沙壤土包膜尿素释放期与小麦适宜施用方式研究

【目的】在保水保肥性差、 氮素淋溶损失严重的姜堰高砂土地区,采用新型水基反应成膜技术的包膜尿素,研究可提高小麦产量以及氮肥利用率的肥料品种和施肥方法。【方法】本研究采用30、 60、 90 d三种控释期包膜尿素(PCU30、 PCU60、 PCU90)并各设置三种施肥方式处理: 播种行下方12 cm处一次基施、 播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施、 播种行侧方10 cm深5 cm处一次基施(T1、 T2、 T3)。小麦成熟期测定各小麦秸秆和籽粒产量与干物质分配,测定氮素吸收量。【结果】三种包膜尿素中,施用PCU60增产效果最好,其侧施处理优于种下深施,其中T2处理的小麦产量最高,为8661 kg/hm2,比当地习惯施肥增产6.5%。PCU60 T2处理的氮肥利用率为53.7%,较习惯施肥提高17.3%,差异显著。PCU90各处理较习惯施肥均减产且收获期土壤硝态氮残留量高,不适合当地使用。【结论】在砂土基质下,PCU60在播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施可替代尿素分次施用,降低劳动成本。     

施钾和秸秆还田对春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡的影响

【目的】明确秸秆还田与施钾肥对玉米产量、养分吸收与利用以及土壤钾素平衡状况的影响,为东北地区玉米秸秆和钾肥资源合理利用提供科学依据。【方法】试验于2010~2012年在玉米主产区吉林省公主岭市朝阳坡镇大房身村开展,试验设氮磷肥（NP）、氮磷肥+秸秆还田（NP+St）、氮磷钾（NPK）、氮磷钾+秸秆还田（NPK+St）4个处理, 于每年玉米成熟期每处理小区取有代表性的玉米5株,分为秸秆和子粒两部分,测定地上部干物重,并测定其氮、 磷、 钾含量,收获时取中间四垄玉米按14%水分计产。试验前和小区玉米收获后采集020 cm土层土壤样品,测定土壤速效钾含量,计算钾素利用等相关参数,分析不同处理的春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡状况。【结果】施钾肥和秸秆还田能提高玉米产量,与NP处理相比,NPK+St、NPK、NP+St处理玉米产量分别增加13.8%、 9.6%和3.8%。施钾肥和秸秆还田可提高玉米秸秆和子粒氮、磷、钾的吸收总量。与NP相比,NPK、NP+St 和 NPK+St处理氮的吸收总量提高9.4%~24.7%,磷提高12.2%~26.0%,钾提高6.9%~26.4%,其中NPK+St处理的养分吸收总量最高。秸秆还田结合施钾肥（NPK+St）有利于提高钾收获指数、化肥钾和秸秆钾的利用率,其钾收获指数,化肥钾农学效率、回收率、秸秆钾回收率均高于单施化学钾（NPK）和秸秆还田处理（NP+St）。其中钾收获指数分别提高5.5%和18.8%,化肥钾农学效率和回收率分别提高8.3%和1.1%,秸秆钾农学效率和回收率分别提高4.0%和0.7%。秸秆还田结合施用钾肥（NPK+St）土壤速效钾含量比NPK和NP+St提高1.9%~4.0%,其表现为NPK+StNP+StNPKNP。NPK+St、NPK、NP+St处理钾素实际盈亏率分别为15.0%、-51.1%和 -18.1%。【结论】秸秆还田结合施用钾肥不仅可以提高玉米产量、增加养分吸收总量,还有利于土壤钾素的收支平衡,提高土壤速效钾含量,对维持土壤钾素肥力的稳定具有重要的作用,可在当地农业生产中推广应用。     

秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同时期土壤酶活性及细菌群落结构的影响

  【目的】  通过研究秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同生育期土壤酶活性和细菌群落结构的影响,揭示土壤细菌群落对不同施肥措施的响应规律,为调节土壤养分,提高作物产量,改善土壤生物功能提供科学依据。  【方法】  基于河南农业科学院原阳试验基地5年连续定位试验,选取不施肥 (CK)、单施化肥 (氮肥基追比1∶1,N)和秸秆全量还田下氮肥基追比1∶1 (SN1)、1∶1.5 (SN2) 和1∶2 (SN3) 共5个处理,于2016年夏玉米抽丝期和收获期采集0—20 cm土壤样品,采用常规方法测定土壤基础理化性质,采用荧光微型板酶检测技术测定土壤酶活性,采用Illumina Miseq高通量测序方法测定土壤细菌群落结构。  【结果】  秸秆还田下氮肥基追比对玉米产量及氮肥利用率产生明显影响,相比于N处理,SN1处理显著增产9.98%;SN1和SN2处理氮肥利用率分别提高9.83、5.10个百分点。在夏玉米抽丝期和收获期,相比于N处理,秸秆还田下各氮肥运筹处理不同程度地提高了土壤pH、有机碳、全氮和速效钾含量,其中均以SN1处理增幅最为明显。在玉米抽丝期,除土壤磷酸酶外,SN1处理土壤酶活性均为最高;SN1处理对收获期土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖甘酶、β-木糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的促进最明显。细菌群落除抽丝期SN1与CK处理Shanno指数显著高于N处理而Simpson指数显著低于N处理外,其余处理间差异不显著。各施肥处理下门水平和纲水平的主要优势种群均为变形菌门、放线菌门和α-变形菌纲和放线菌纲。线性判别效应分析 (LEfSe) 显示,不同生育期比较,抽丝期最大LDA（linear discriminant analysis) 值为酸杆菌纲,收获期为芽单胞菌纲;而同一生育期各处理间比较,抽丝期各处理最大LDA值均为变形菌门的α-变形菌纲,收获期均为γ-变形菌纲。典范对应分析表明,抽丝期土壤pH (P = 0.002)、有机质含量 (P = 0.004) 和收获期土壤pH (P = 0.03)、硝态氮 (P = 0.036)、速效钾 (P = 0.044) 含量对细菌群落结构产生显著影响。  【结论】  土壤pH、有机碳、硝态氮和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要因素。秸秆还田条件下,氮肥运筹显著影响土壤酶活性和细菌群落结构,氮肥基追比为1∶1时可显著提升土壤养分含量和酶活性,提高δ-变形菌纲、绿弯菌纲和TK10 (未分类) 相对丰度,从而更有效地促进秸秆分解和转化,发挥有机质调节土壤养分释放、减少养分损失的作用,最终提高玉米产量和氮肥利用率。     

耦合效应弥补水氮减量对夏玉米养分吸收和利用的不利影响

  【目的】  适宜的水氮管理是提高关中平原夏玉米产量的关键。研究水、氮减量及其交互作用对夏玉米养分积累和转运以及氮素利用的影响,为关中平原夏玉米高产高效栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019年,在陕西杨凌设置水、氮二因素裂区田间试验。3个灌溉处理为传统灌水量800 m3/hm2 (W2)、减量50%灌水 (400 m3/hm2,W1)和无灌溉(W0)。每个灌溉量下设传统施氮量的100% (300 kg/hm2, N300)、–25% (225 kg/hm2, N225)、–50% (150 kg/hm2, N150)、–75% (75 kg/hm2, N75)和不施氮(N0) 5个水平,W2N300为传统水氮管理模式对照。分析夏玉米籽粒产量、氮磷钾养分积累与转运特征,计算氮肥利用效率。  【结果】  与W2N300相比,W2N225、W1N225、W1N150处理的夏玉米产量和产量构成因素无显著差异。W1N225显著提高了玉米抽雄后干物质积累,显著提高了玉米抽雄后氮、磷、钾养分积累和所占比例,W2N225、W1N300则与W2N300无显著差异。与W2N300相比,W1N225处理可以显著提高干物质和氮磷钾养分转运量,分别比W2N300处理的干物质和氮磷钾转运量提高了11.67%、16.28%、19.80%、18.95%。相关分析结果表明,玉米抽雄前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关,且抽雄后的氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于抽雄前。  【结论】  在传统灌水量和施氮量基础上,减少50% 的灌水量,减少25%的氮素投入量可显著提高玉米抽雄后养分积累,促进养分转运量和抽雄后转运养分对籽粒贡献率的协同提高,进而提高了玉米产量和氮肥利用效率。综合考虑夏玉米产量,氮、磷、钾养分积累与其转运特征以及氮素利用效率等因素,在关中平原灌溉区,以灌水减量50% (即400 m3/hm2)、施氮减少25% (即 225 kg/hm2)的模式较为适宜。     

吉林春玉米氮磷钾养分需求与利用效率研究

【目的】 明确吉林春玉米的氮、磷、钾养分需求和利用效率,为区域春玉米的高效合理施肥提供技术参数。 【方法】 整理2005—2013年国家测土配方施肥项目在吉林省开展的680个 “3414”田间试验,选取N₀P₀K₀、N₀P₂K₂、N₂P₀K₂、N₂P₂K₂和N₂P₂K₀ 5个处理,研究氮、磷、钾肥对春玉米籽粒产量、植株养分吸收量的影响,明确产量、养分吸收量与土壤基础养分供应能力的关系,评估春玉米的氮、磷、钾养分需求量和利用效率。 【结果】 吉林春玉米在氮磷钾配施处理 (N₂P₂K₂) 获得最高的籽粒产量和植株养分吸收量,平均产量达9.6 t/hm2,玉米氮、磷、钾养分平均吸收量分别为N 190.8 kg/hm2、P₂O₅ 87.0 kg/hm2和K₂O 215.1 kg/hm2。与不施肥处理相比,氮磷钾配施处理平均增产42.5%,植株氮、磷、钾养分吸收量平均分别提高57.5%、64.2%和49.5%。在其他养分充分供应基础上,增施氮、磷、钾肥平均分别增加吸收N 57.2 kg/hm2 (42.9%)、P₂O₅ 19.2 kg/hm2 (28.4%) 和K₂O 32.1 kg/hm2 (17.5%)。以缺素处理植株养分吸收量表征土壤养分基础供应能力,发现氮磷钾配施处理玉米产量和养分吸收量均随土壤基础养分供应能力的提高而逐渐上升,变化趋势均符合显著的对数关系。经测算,吉林春玉米氮磷钾配施处理生产百公斤籽粒平均需吸收N 1.98 kg、P₂O₅ 0.90 kg和K₂O 2.24 kg,比例为1∶0.45∶1.13。减氮、减磷和减钾处理的百公斤籽粒氮、磷、钾素需求量平均分别为N 1.69 kg、P₂O₅ 0.79 kg和K₂O 2.11 kg,与氮磷钾配施处理相比均显著下降,而且试验点间变异也明显增大。目前,吉林春玉米生产中氮、磷、钾肥的平均养分回收利用效率分别为33.7%、27.5%和45.3%,而平均生理利用效率分别为28.8、52.8和28.3 kg/kg。 【结论】 吉林春玉米对肥料养分的依存度较高,合理施肥是保持高产高效的重要前提。      

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。     

秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留

  【目的】  研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米一年两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。  【方法】  依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位培肥试验,选取不施肥对照 (CK)、常规氮磷钾化肥 (NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分 (SOR) 3个处理。调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率;分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380 cm土层剖面的分布积累量。  【结果】  与2007年试验开始时相比,2020年CK处理0—20 cm土层土壤养分(除速效钾外)含量显著下降,而NPK和SOR处理不同程度地提高了土壤养分含量。与NPK处理相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%～16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%～20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK处理相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年 (2015和2017年) 及5年平均分别显著提高了35.3%和10.1%,水分利用效率在干旱年、平水年 (2016年) 及5年均值分别显著提高了42.7%、12.3%和18.5%,周年产量和水分利用效率在干旱年分别显著提高了20.5%和23.5%;冬小麦产量在不同降水年型下均未显著降低,但水分利用效率在平水年 (2015—2016、2016—2017、2019—2020) 及5年均值较NPK处理分别显著降低了9.8%和7.9%。NPK处理的硝态氮总累积量为732 kg/hm2,其中68.2%积累在100—230 cm土层;SOR处理的硝态氮总累积量为833 kg/hm2,其中74.8%积累在80—200 cm土层。与NPK处理相比,SOR处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,在200—230、260—290、320—350和350—380 cm土层分别显著降低了54.9%、21.1%、25.0%、57.9%。  【结论】  无论降雨多寡,秸秆和有机肥配合替代1/3氮磷钾肥均未降低冬小麦产量,但显著提高了干旱年夏玉米及周年产量及水分利用效率,并提高了0—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,提高了0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量,同时较常规氮磷钾处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,是旱作麦玉两熟区兼顾产量、效率和环境的施肥模式。     

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。     

基于GIS和丰缺指标法的区域施肥管理体系的构建

  【目的】  采用GIS定位和养分丰缺指标相结合的方法,研究西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间分布特点,建立直观、精准的推荐施肥系统。  【方法】  西辽河平原包括科尔沁区、开鲁县、奈曼旗、科尔沁左翼后旗、科尔沁左翼中旗。以该区域的15421个土壤测试数据和143个玉米“3414试验”数据为基础,运用GIS方法计算耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾的空间插值结果,结合土壤丰缺指标,将西辽河平原耕地土壤碱解氮、有效磷、速效钾养分分区,确定不同土壤氮磷钾养分组合下的施肥量,并制作玉米氮磷钾分区施肥图。  【结果】  西辽河平原耕地土壤养分空间分布不均,大部分土壤碱解氮含量较低,有效磷、速效钾含量中等。耕地土壤有效氮、磷、钾养分含量呈低氮–中磷–中钾 (碱解氮 ≤ 69.5 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾90.3～152.5 mg/kg)、中氮–中磷–中钾 (碱解氮69.5～107.9 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾90.3～152.5 mg/kg)、中氮–中磷–高钾 (碱解氮69.5～107.9 mg/kg、有效磷4.18～10.40 mg/kg、速效钾 > 152.5 mg/kg) 的面积占比分别为42.4%、14.1%、13.5%。土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量 (x) 与经济最佳施肥量 (y) 之间存在较好的对数关系,氮施肥模型y = –102.5ln(x) + 617.22,磷施肥模型y = –36.11ln(x) + 174.1,钾施肥模型为y = –25.89ln(x) + 180.96。不同土壤养分组合种植玉米所需的经济最佳N–P₂O₅–K₂O用量 (kg/hm2) 组合分别为202–110–58、168–107–57、164–102–47。  【结论】  土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量与相对产量存在较好的对数函数关系。西辽河灌区土壤有效氮磷钾丰缺指标的划分以75%和85%作为相对产量的分级区间较为合适。在土壤有效氮磷钾养分大数据的支撑下,采用GIS和丰缺指标法相结合的方法,可以准确快捷地构建区域施肥管理体系。