轮作体系下麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量和氮素吸收的影响

为了研究麦/油-稻轮作体系麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量、氮素吸收和氮肥偏生产力的影响,于2017—2018年开展麦-稻轮作和油-稻轮作的田间试验,在麦/油季设置常规施氮(小麦,N 150 kg·hm^-2;油菜,N 180 kg·hm^-2)、减量施氮(小麦,N 120 kg·hm^-2;油菜,N 150 kg·hm^-2)2个处理,在水稻季N 150 kg·hm^-2用量基础上设置3个运筹M1~M3,基肥、分蘖肥、穗肥的用量比分别为2∶2∶6、3∶3∶4和4∶4∶2。结果表明:在麦-稻轮作体系下,小麦季减量施氮小麦产量、地上部生物量和地上部氮素吸收量分别显著(P<0.05)降低15.36%、14.21%和17.14%,小麦氮肥偏生产力显著(P<0.05)增加5.79%。小麦季常规施肥处理下,M3运筹的水稻产量最高,而减量施氮处理下,M2运筹的水稻产量、地上部氮素吸收量和氮肥偏生产力最高。在油-稻轮作体系下,油菜季减量施氮显著(P<0.05)降低了油菜的产量和地上部氮素吸收量,降幅分别为14.28%和16.76%。无论油菜季减氮与否,M3运筹的水稻产量、地上部生物量和氮肥偏生产力均最高。     

还田玉米秸秆氮释放对关中黄土供氮和冬小麦氮吸收的影响

【目的】在陕西关中冬小麦-夏玉米轮作区,研究还田玉米秸秆的氮释放对土壤供氮和冬小麦氮吸收的影响,为优化区域秸秆还田的小麦氮素管理提供理论依据。【方法】田间试验于2012年10月至2013年5月在陕西省周至县终南镇进行,冬小麦播种后,在小麦行间填埋装有风干玉米秸秆的尼龙网袋,采用网袋法与¹⁵N同位素交叉标记还田玉米秸秆和氮肥,在秸秆还田条件下,设置不施氮和施氮200 kg N·hm^-2两个处理,重复4次,定期取样测定网袋中剩余秸秆的氮素变化和收获期小麦不同器官的氮含量,研究小麦生长季还田玉米秸秆的氮素释放,秸秆氮和肥料氮的去向,及不同来源的氮素对小麦地上部氮吸收的贡献。【结果】残留在玉米秸秆中的总氮量从小麦播种到越冬前降低,此后到返青期上升,返青期后又逐渐下降。从播种至收获,不施氮和施氮量200 kg N·hm^-2时,秸秆自身氮素的释放量分别为19.7和18.3 kg·hm^-2,吸持的土壤氮为10.4和7.5 kg·hm^-2;吸持肥料氮（施氮时）为3.6 kg·hm^-2,因此秸秆向土壤净释放的氮素分别为9.4和7.2 kg·hm^-2。小麦收获期,不施氮和施氮200 kg N·hm^-2时分别有65.1%和67.7%的秸秆氮残留在未腐解的秸秆中,31.5%和30.4%随着秸秆腐解释放进入土壤或损失,小麦当季吸收利用的秸秆氮很少,分别为3.4%和1.9%。秸秆还田条件下,施氮量为200 kg N·hm^-2时,经吸收进入小麦地上部、残留于土壤及损失、被玉米秸秆吸持的肥料氮分别占施入土壤肥料氮总量的25.0%、73.2%和1.8%。土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献最大,肥料氮次之,秸秆氮的贡献最小,不施氮与施氮时,分别为98.3%和69.2%、0和30.1%,1.7%和0.6%。小麦吸收的土壤、肥料和秸秆氮素主要分配在小麦籽粒中,不施氮与施氮时分别为98.1%和68.8%、0和30.5%、1.9%和0.7%。【结论】在陕西关中冬小麦-夏玉米轮作区,种植一季小麦后,还田秸秆氮主要残留在田间未腐解的秸秆中,占65%以上;肥料氮以残留于土壤或损失为主,高于70%;土壤氮对小麦氮吸收的贡献最大,约为70%。     

秸秆还田和氮肥用量对冬小麦产量和氮素利用的影响

【目的】在陕西关中小麦-玉米轮作区通过连续7年田间定位试验,探索秸秆还田配施化学氮肥对冬小麦产量、籽粒蛋白质含量、地上部吸氮量、收获期土壤硝态氮残留量及土壤氮素平衡的影响,为小麦增产及氮素高效利用提供科学依据。【方法】试验采用裂区设计,主处理为玉米秸秆还田和不还田,副处理设置5个施氮水平,分别为0（N0,不施用氮肥）、84 kg·hm^-2（N84,当地推荐氮肥用量的一半）、168 kg·hm^-2（N168,当地推荐氮肥用量）、252 kg·hm^-2（N252,高氮肥用量）、336 kg·hm^-2（N336,超高氮肥用量）。【结果】与秸秆不还田处理相比秸秆还田未提高冬小麦籽粒产量,施用氮肥较不施氮肥小麦增产18%—29%,而超高氮肥用量较推荐氮肥用量有减产风险。秸秆还田和氮肥用量对小麦产量有交互效应。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田在氮肥用量为252和336 kg·hm^-2时,公顷小麦穗数增加5%—7%,产量平均增加5%—6%。秸秆还田对小麦籽粒蛋白质含量无显著影响,施用氮肥的籽粒蛋白质含量较不施用氮肥增加16%—33%。秸秆还田对小麦地上部吸氮量无显著影响,施用氮肥的地上部吸氮量较不施用氮肥增加36%—72%。秸秆还田和氮肥用量对小麦地上部吸氮量有交互效应。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田在氮肥用量为252和336 kg·hm^-2时地上部吸氮量平均增加5%—8%。与秸秆不还田相比,秸秆还田使土壤硝态氮残留量平均增加18%,增加的硝态氮含量主要分布在70—170 cm土层。N168处理在秸秆不还田条件下土壤氮处于亏损状态,秸秆还田后有效地弥补了氮亏缺,进一步增加氮肥用量,将大幅增加土壤氮盈余量。相对于秸秆还田,氮肥用量对土壤氮盈余量的影响更大。【结论】秸秆还田配施高氮肥用量能增加小麦产量和地上部吸氮量,但同时增加了土壤硝态氮残留量和氮盈余量。综合考虑小麦籽粒产量、土壤硝态氮残留和土壤表观氮平衡等,秸秆还田配施168 kg·hm^-2氮肥更利于维持小麦产量和保护生态环境。     

重庆稻油轮作区氮素利用及氮肥投入阈值研究

通过研究氮肥用量对水稻油菜轮作作物产量、氮素吸收、经济效益及土壤氮素平衡的影响,探讨氮素利用与施氮量的关系,确定作物系统氮肥投入阈值,达到高产和环境友好双赢的目的,为重庆地区稻油轮作合理施肥提供理论依据.于2018-2019年在重庆市典型水稻油菜轮作区,设置5个氮肥用量(0, 75, 150, 225, 300 kg/hm²),采用随机区组设计,研究氮肥用量对重庆地区水稻油菜轮作作物产量、氮素利用、土壤矿质氮空间分布及氮素平衡的影响.结果表明：施氮能显著提高重庆地区水稻油菜轮作的作物产量和氮素积累量,其中施氮量对产量促进作用以油菜季300 kg/hm²和水稻季225 kg/hm²最佳,分别提高125.75%和37.74%;对氮素积累量促进作用皆以300 kg/hm²最佳,分别提高187.29%和111.66%.油菜季氮肥偏生产力(PFP_N)、氮肥农学利用率(AE_N)、氮肥表观利用率(RE_N)及水稻季PFP_N和AE...     

黑龙江省半干旱区秸秆还田与氮肥配施对玉米产量及经济效益的影响

为促进作物高产稳产,设置秸秆还田(S)与不还田(即秸秆移出,N)两种模式,氮肥共设8个处理,分别为0(不施氮肥)、CK(常规施氮肥,播种时一次性施入氮肥75 kg·hm^-2、磷肥120 kg·hm^-2和钾肥55 kg·hm^-2作基肥,春玉米拔节期追施氮肥150 kg·hm^-2)、常规氮肥分别加10%、20%、30%处理(+10%、+20%、+30%)和常规氮肥分别减10%、20%、30%处理(-10%、-20%、-30%)探索秸秆还田模式下不同氮肥处理对玉米产量及经济效益的影响。结果表明,不施氮肥处理,秸秆移出模式下玉米产量高于秸秆还田,增产18.35%;施氮处理秸秆还田模式下玉米产量均高于秸秆移出模式,增幅为0.22%～7.94%。秸秆还田模式下+10%处理玉米净收益高于其他处理,至少增收486.41元·hm^-2,农户在生产中可以采用秸秆还田适当增加氮肥的方式提高玉米产量,进而获得更好的经济效益。     

稻麦轮作制下缓释氮肥减量一次性施用效应研究

针对皖东地区稻麦轮作制度下氮肥减施和简化施肥需求,以普通氮肥为对照,通过2地田间小区试验,研究缓释氮肥减量一次性施用对稻麦产量、氮素吸收、氮肥利用率和经济效益的影响。结果表明,在稻麦轮作制度下缓释氮肥减量一次性施用较分次施用普通氮肥均可提高作物周年产量、氮肥利用率和纯收入,分别提高了0.3%～8.1%、5.2～9.0百分点和15.9%～76.3%。缓释氮肥减施对水稻产量具有较好的稳定效果,但个别缓释氮肥减施对小麦有减产风险。综合产量、效率、效益等因素,建议稻麦轮作制度下缓释氮肥减量10%～20%一次性施用,具有稳产增收和省工节肥的效果。     

控释氮肥与尿素混施对连作春玉米产量、氮素吸收和氮素平衡的影响

【目的】控释氮肥与普通尿素进行掺混施用是行之有效的一次性施肥替代技术。明确控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米产量、氮素吸收利用以及土壤-作物系统氮素平衡的影响,为春玉米氮素养分的科学管理技术提供参考。【方法】2010和2011年在吉林省中部玉米主产区连续2年设置大田定点试验,施肥处理包括：不施氮（N0）、100%尿素（CRN0%）、15%控释氮肥+85%尿素（CRN15%）、30%控释氮肥+70%尿素（CRN30%）和45%控释氮肥+55%尿素（CRN45%）,研究控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米连作条件下籽粒产量、氮素吸收与利用、土壤无机氮累积与矿化以及系统氮素平衡的影响,确定适宜的控释氮肥掺混比例。【结果】与尿素一次性全施相比,控释氮肥与尿素掺混施用显著提高了春玉米地上部干重和产量,不同掺混比例之间差异不显著。两季平均结果显示,玉米产量在CRN30%处理达最高（9.39 t·hm^-2）,较CRN0%处理增产9.0%（0.77 t·hm^-2）。施肥是土壤-作物系统主要的氮素输入方式,占总输入量的63.5%,播前土壤无机氮和氮素矿化分别占19.2%和17.3%。2010和2011年玉米生育期内土壤氮素的表观净矿化量分别为34.4和66.1 kg·hm^-2,两季之间越冬期各施肥处理土壤氮素矿化量为15.2-26.4 kg·hm^-2,处理间差异不显著。系统的氮素输出以植株吸收带走氮素为主要方式,平均占总输出的80.7%（68.1%-99.5%）。随控释氮肥掺混比例的增加,植株氮素吸收量和土壤无机氮残留量均呈持续上升趋势,分别在CRN30%和CRN45%处理达最高,为234.2和108.1 kg·hm^-2,较CRN0%处理分别增加18.0%和45.1%。但是,氮素表观损失随控释比例增加而大幅降低,最终导致氮素表观盈余也呈下降趋势,CRN30%处理降至最低的114.4 kg·hm^-2,较CRN0%处理减少38.4%。控释氮肥与尿素掺混处理表层土壤（0-30 cm）的无机氮含量明显高于CRN0%处理,而深层土壤（30-90 cm）则较低,表明其氮素下移趋势较小。两季平均结果表明,氮肥的表观利用率由CRN0%处理的50.1%显著提高至CRN30%处理的69.4%,表观残留率在控释氮肥掺混施用后均显著提高,而表观损失率从CRN0%处理的37.3%显著下降至CRN45%处理的6.0%。【结论】控释氮肥与尿素掺混施用可促进春玉米获得高产,增加植株氮素吸收,而且维持了较高的土壤氮素水平并减少损失,从而提高氮肥利用率。当前生产条件下,东北春玉米施氮185 kgN·hm^-2条件下适宜的控释氮肥掺混比例在30%左右。     

不同氮肥运筹下水稻秸秆腐解特征及对稻茬小麦产量和土壤养分的影响

于2014²015年在稻茬小麦栽培条件下,研究了不同氮肥运筹对水稻秸秆腐解特征、小麦产量、氮肥利用率及土壤养分含量的影响。结果表明:高氮(375 kg/hm2)投入能加速水稻秸秆的腐解速度;中氮(300 kg/hm2)施用有利于小麦形成协调的产量结构和较高的经济产量;水稻秸秆还田能够增加麦田土壤钾素及有机质含量。结论:在水稻秸秆全量还田条件下,在中氮水平的基础上适当增加氮素的投入,更有利于水稻秸秆的腐解、小麦氮素利用率和产量的提高。     

水稻-油菜轮作条件下氮肥效应及其后效

【目的】从周年轮作的角度分析了氮肥施用对水稻-油菜轮作体系中作物产量、氮素吸收量、肥料利用率的影响以及水稻季施用氮肥在油菜季的后效特点,比较和明确不同施肥处理下水稻-油菜轮作体系经济效益的差异。【方法】2010-2011年在湖北省洪湖市布置前茬水稻不同氮肥用量以及后茬油菜裂区施氮和不施氮两个副区的田间试验,研究了不同施氮条件下水稻和油菜的产量、氮素吸收量和氮肥利用率。根据试验结果分析稻油轮作系统氮肥后效及经济效应。【结果】由于氮肥用量和分配的不同,作物产量、氮肥利用率和经济效应表现出明显地差异,水稻季施氮165 kgN•hm-2产量最高,氮肥利用率最大;水稻季施用的氮肥具有明显的后效,显著增加油菜产量107-644 kg•hm-2,氮素吸收量增加3.9-35.2 kg•hm-2,相当于油菜季施氮5-33 kgN•hm-2的增产效果。氮肥的后效与施氮量成正比,虽然水稻季高氮处理增加氮肥后效,但是降低了水稻产量、当季氮肥利用率以及经济效益。本试验条件下,水稻季和油菜季施氮量均为165 kgN•hm-2时,经济效益最高。【结论】合理的氮肥施用能明显提高水稻和油菜的产量,在整个周年水旱轮作中水稻季氮肥具有一定的后效,油菜生长季应该在充分考虑前茬水稻氮肥后效的基础上进行优化推荐施用。     

麦秸秆全量还田与氮肥用量对机插优质粳稻氮、钾养分吸收以及稻瘟病发病率的影响

在稻麦两熟轮作地区,采用裂区设计的试验方法,研究了小麦秸秆还田和氮肥不同用量对水稻产量、氮素、钾素利用以及稻瘟病发病率的影响。结果表明,随氮肥施用量的增加,单位面积成穗数、每穗总粒数、实粒数与结实率呈现先增加后降低的趋势;秸秆还田条件下单位面积成穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、结实率以及千粒重均较不还田处理高;同时促进稻谷和水稻秸秆对氮素和钾素的吸收。小麦秸秆还田能有效提高氮肥利用率0.63-7.45%;能有效抑制病穗率3.33-10.67%,降低水稻稻瘟病病情指数2.80-28.13%;小麦秸秆还田条件下水稻生长最佳施氮量为20 kg/667m_²。     

长江流域农民习惯施肥与推荐施肥的冬油菜产量与养分效率差异分析-基于大样本田间试验

【目的】合理施肥是保证和维持油菜产量的关键。面对目前集约化的种植管理模式,肥料的粗放管理和施用势必造成养分效率的下降,从而影响油菜产量。本研究通过比较长江流域冬油菜种植区域农民习惯施肥与推荐施肥的产量和养分利用效率差异,为冬油菜肥料合理施用、提高肥料利用效率提供策略。【方法】选取2005—2016年长江流域(包括四川、贵州、湖北、湖南、安徽、江苏和浙江7个省份)的535个油菜田间试验,分析不施肥(CK)、农民习惯施肥(FP)和推荐施肥(RF)处理间以及长江流域各区域间的油菜产量和产量分布特征,比较不同施肥处理的增产效果,以及氮、磷、钾肥料用量和偏生产力的差异,计算RF处理与FP处理间施肥量的差值,评估长江流域氮、磷、钾肥的减施潜力。【结果】长江流域CK处理冬油菜产量主要分布在500—1 500 kg·hm~(-2),FP处理主要分布在1 500—3 000 kg·hm~(-2),RF处理最高,集中在2 000—3 000 kg·hm~(-2),土壤基础地力对RF处理油菜产量的贡献率为45.1%—49.7%;3个不同处理在区域间油菜的平均产量均表现为长江下游中游上游。长江上、中、下游FP处理油菜产量均值分别为2 033、2 182和2 542 kg·hm~(-2),RF处理油菜产量较FP分别增产16.7%、16.5%和13.9%,增产点比例达77.5%—94.9%。随着地力水平的提升,各个处理油菜增产率均表现出逐渐下降的趋势,RF处理在不同地力水平下亦呈现出明显的优势。比较RF与FP处理施肥量发现,长江流域FP处理施肥量均值为162.5—239.5 kg N·hm~(-2)、58.6—82.0 kg P_2O_5·hm~(-2)和45.5—60.8 kg K_2O·hm~(-2),而RF处理施肥量均值则为162.2—233.6 kg N·hm~(-2)、67.2—94.1 kg P_2O_5·hm~(-2)和73.6—108.5 kg K_2O·hm~(-2),两种施肥处理氮肥用量未表现出显著的差异,FP处理磷、钾肥用量偏低。与RF处理相比,PF处理氮肥可减施的点位比例最大,长江流域45.6%的点位能够减氮,25.6%的点位可以减磷,钾肥减施点位的比例仅为13.2%。同时,需要增施氮、磷、钾肥的比例分别为37.8%、60.0%和75.9%。区域间肥料用量以长江下游适宜点位比例最大,氮、磷、钾肥适宜用量的点位比例分别为25.0%、22.8%和17.1%。长江流域FP处理的氮、磷、钾肥偏生产力均值分别为11.1—14.2、28.6—45.8和38.3—47.6 kg·kg~(-1)。RF在FP处理的基础上提高了氮肥偏生产力12.9%—15.9%,但与其他发达国家相比仍处于较低水平;而RF处理的磷、钾偏生产力与FP相比有所下降,平均降低幅度分别为6.9%和19.6%,也表明目前推荐的施肥量仍然存在减肥的空间。【结论】与农民习惯施肥相比,推荐施肥显著增加了油菜产量,且农民习惯的肥料用量存在较大的调整空间。     

地膜覆盖、氮肥与密度及其互作对黄土旱塬春玉米氮素吸收、转运及生产效率的影响

【目的】以紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,研究地膜覆盖、施氮量、种植密度及其互作对春玉米氮素吸收转运及利用效率的影响,以期为黄土高原半干旱区春玉米高产高效栽培提供理论依据。【方法】2013—2014年春玉米生长季,设置覆盖方式(覆膜和不覆膜)、施氮量(2013年为0、170、200和230 kg N·hm~(-2),2014年为0、170、225和280 kg N·hm~(-2))和种植密度(5.0×10~4、6.5×10~4和8.0×10~4株/hm~2)3个因子,分析不同处理的氮素累积与转运、产量及氮肥生产效率。【结果】地膜覆盖显著增加了玉米吐丝前氮素累积量,促进了吐丝后氮素累积和吐丝前累积氮素的再转移,从而显著提高了籽粒氮素累积量和籽粒产量。覆盖方式与氮肥或密度互作显著影响春玉米氮素吸收、累积和转移。地膜覆盖条件下更多的氮肥(200—230 kg N·hm~(-2))或更高的密度(6.5×10~4—8.0×10~4株/hm~2)投入能有效促进吐丝前储存更多的氮素向籽粒转运,提高吐丝后期氮同化量及其对籽粒的贡献率,从而提高了籽粒氮素累积量;而不覆盖条件下当施氮量超过170 kg N·hm~(-2)或密度超过5.0×104株/hm~2时,吐丝后氮同化量及其对籽粒的贡献显著减少,从而导致吐丝前氮素储备的增加未能有效增加籽粒氮素累积。氮肥与密度互作显著影响氮素累积、吸收和转移。氮肥偏生产力(PFPN)和氮素收获指数(NHI)与吐丝前氮素累积量、氮素转移量、吐丝后氮素累积量及籽粒产量呈正相关,达到了显著水平。从春玉米氮素累积、转移及与产量和氮肥偏生产力关系看,全膜双垄沟播种植技术的合理施氮量为200—230 kg N·hm~(-2)、密度为8.0×10~4株/hm~2,其产量可达13.7—14.6 t·hm~(-2),PFPN可达64.8—68.7 kg·kg~(-1)。【结论】地膜覆盖与适宜的施氮量和种植密度相结合的综合管理实践,有利于促进灌浆期营养器官储存氮向籽粒转移和吐丝后氮同化的协同增加,从而实现高产和高氮肥生产力。     

稻田优化施肥效果与氮、磷环境效益评价

【目的】针对稻田氮磷钾肥施用不合理引起环境问题较为严重的现象,从粮食高产高效和环境效益的角度分析稻田化肥的合理施用与管理策略。【方法】选用测土配方施肥项目2005-2010年在湖南省间布置的735个早、中、晚稻肥料田间试验,选取不施肥（CK）、农民习惯施肥（FP）和优化施肥（OPT）3个处理,对比分析了早、中、晚稻OPT较FP处理的增产效果与氮、磷、钾肥偏生产力的优势;通过筛选OPT处理产量或/和氮肥偏生产力前25%的试验点,建立高产、高效和高产高效3种方案,结合氮肥用量与氮素损失（N₂O的排放、N的径流与淋失、NH₃挥发）之间的经验模型,评估稻田节氮减排潜力;通过计算早、中、晚稻磷素表观平衡,分析稻田磷素残留状况;并引入湖南省早、中、晚稻种植面积,估算区域稻田氮、磷的环境效益。【结果】多年多点田间试验研究表明,与CK处理相比,FP和OPT处理分别可增产41.9%和52.0%（早、中、晚稻的平均值）;与FP处理相比,OPT处理早、中、晚稻可增产7.0%-8.3%,氮、磷肥偏生产力分别提高16.8%-19.6%和5.5%-37.3%,而OPT处理钾肥用量的提高对钾肥偏生产力的负效应较小（早、中、晚稻平均降幅为6.4%）。节氮减排评估结果表明,高产组产量高而氮肥用量相对较高,高效组氮肥偏生产力高而产量相对较低,用高产高效组表征产量和氮肥偏生产力的潜力更可靠;高产高效组早、中、晚稻每年可节省氮肥用量共81 kg·hm^-2（其中晚稻最多,为32 kg N·hm^-2）,减少氮素损失15.5 kg N·hm^-2,温室气体N₂O减排约20%。湖南省稻田节氮总潜力为12.5×10⁴ t,减少氮素损失2.35×10⁴ t,主要对象为早稻和晚稻。优化施肥可提水稻的磷素总吸收量,早、中、晚稻从FP处理的59-66 kg P₂O₅·hm^-2增加到OPT处理的63-71 kg P₂O₅·hm^-2。磷肥用量与水稻磷素吸收量之间的关系显示,两者并不能达到显著的正向相关关系,说明当磷肥投入总量满足作物需求后,多余的磷素对当季作物磷素吸收无效,从而残留在土壤中;早、中、晚稻分别有46%、44%和15%的样本出现磷残留现象,通过筛选并分析磷残留样本得出,早、中、晚稻OPT处理磷残留比例明显低于FP处理,且磷残留量分别可降低到1.36-5.30 kg P₂O₅·hm^-2,较FP处理下降了33.7%-48.5%;从全省范围来看,磷残留总量可减少18.14×10³、3.59×10³和5.30×10³ t;另一方面,农民习惯施肥中,仍有不施磷肥的现象,这对土壤养分的耗竭影响较大,应重视平衡施肥。【结论】稻田优化施肥是产量和环境安全的重要保障,氮肥减量施用可提高氮肥利用率,减少氮素损失和温室气体的排放,控制磷肥总量可有效地避免土壤磷素残留带来的污染风险。     

不同施氮处理对水稻油菜轮作土壤氮素供应与作物产量的影响

【目的】探究不同施氮处理对水稻油菜轮作区土壤氮素养分及作物产量的影响,并重点分析不同处理在水稻油菜轮作间的差异及原因。【方法】2014—2015年在成都市典型水稻油菜轮作区进行连续两年小区定位试验,试验处理包括不施氮(CK)、单施尿素(UR)、40%控释氮肥+60%尿素(40%CRU)和单施控释氮肥(CRU)。研究不同处理对水稻油菜轮作条件下土壤无机氮、酶活性、作物产量及氮素利用率的影响。【结果】(1)相较UR处理,40%CRU处理能显著提高水稻生育中后期土壤无机氮含量;油菜蕾薹期到成熟期,土壤无机氮含量随控释氮肥添加量的增加而增大,40%CRU、CRU处理间无显著差异。(2)各施氮处理相比,在作物生育前期UR处理土壤脲酶和蛋白酶活性最高。随生育期推进,添加控释氮肥处理土壤酶活性均高于UR处理,但40%CRU、CRU处理间差异较小。两季作物相比,水稻季土壤脲酶和蛋白酶活性整体均呈升高-降低的趋势,孕穗期出现峰值;而油菜季土壤脲酶活性随生育期发展逐渐降低,添加控释氮肥处理蛋白酶活性先升高后降低。(3)水稻油菜产量均以40%CRU处理最大,两年水稻产量分别较UR处理增产597.04 kg·hm~(-2)(2014年)和582.61 kg·hm~(-2)(2015年),提高了7.50%—7.83%;油菜增产391.19 kg·hm~(-2)(2014年)和378.49 kg·hm~(-2)(2015年),提高了15.39%—16.70%。产量与构成因子的回归方程显示,水稻穗粒数和结实率与产量呈显著正相关,40%CRU处理穗粒数较UR处理提高15.17%(2014年)和17.72%(2015年),结实率提高4.49%(2014年)和4.44%(2015年)。油菜产量与每角粒数和总角果数相关性显著,40%CRU处理每角粒数最多,总角果数较UR处理两年分别增加8.98%(2014年)和13.80%(2015年)。(4)施氮显著提高水稻油菜成熟期地上部分氮积累量,且均以40%CRU处理最大。相较其余施氮处理,40%CRU处理的水稻成熟期氮积累量提高了6.21%—21.83%(2014年)、6.51%—20.74%(2015年),油菜成熟期氮积累量提高了8.42%—24.74%(2014年)、9.39%—22.77%(2015年)。施氮处理能有效提高水稻油菜作物的氮肥表观利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用率,且均以40%CRU处理最优,CRU处理次之。【结论】添加控释氮肥的处理可有效改善水稻油菜生育中后期的土壤酶活性与氮素供应,显著增加水稻和油菜作物产量,提高氮素利用率。其中,控释掺混尿素处理土壤的氮素供应适宜,能有效促进作物对氮素的吸收利用,产量水平更大。     

夏玉米施用不同缓释化处理氮肥的效果及氮肥去向

【目的】研究不同缓释化处理氮肥对夏玉米的产量、氮肥去向及氮素平衡的影响,为提高夏玉米一次性施肥的氮肥利用率并降低氮肥的环境影响提供理论依据。【方法】试验于2014-2015年以郑单958为供试品种,在华北地区中低产田连续两年进行大田试验,共设置6个处理,分别为：不施氮（CK）、尿素（CU）、树脂包膜尿素（CRF）、控失尿素（LCU）、凝胶尿素（CLP）和脲甲醛（UF）。在玉米成熟期采集植物和土壤样品,用于测定植物含氮量和土壤无机氮含量,并计算作物吸氮量、氮肥利用率、土壤无机氮积累量、氮肥损失量等。【结果】（1）氮肥缓释化处理能够明显提高夏玉米的产量,促进氮素吸收。与尿素相比,脲甲醛、凝胶尿素、树脂包膜尿素和控失尿素可分别提高夏玉米产量18.9%、16.8%、13.7%和13.6%,同时氮肥农学利用效率分别提高6.5、4.8、4.0和3.7 kg·kg^-1。（2）不同氮肥处理的作物吸收肥料氮以及肥料氮在0-100 cm土层残留量之间存在显著性差异。脲甲醛、凝胶尿素、树脂包膜尿素、控失尿素和尿素的氮肥表观回收率分别为54.9%、42.4%、38.3%、38.3%和22.0%,肥料氮在0-100 cm土层残留量分别占施氮量的28.3%、43.8%、39.2%、46.2%和46.6%。此外,与尿素相比,氮肥缓释化处理能够显著降低肥料氮的损失,凝胶尿素、控失尿素、脲甲醛和树脂包膜尿素分别降低了47.6%、43.1%、40.8%和26.7%。（3）综合分析不同氮肥处理的农田氮素平衡,脲甲醛处理的夏玉米吸氮量最高,为245.0 kg·hm^-2,其次是凝胶尿素,为222.5 kg·hm^-2。脲甲醛的0-100 cm土层残留量在缓释化氮肥中最低,为153.4 kg·hm^-2,树脂包膜尿素、凝胶尿素和控失尿素分别为173.1、181.5和185.7 kg·hm^-2。凝胶尿素处理的氮表观损失量最低,为35.6 kg·hm^-2,控失尿素、脲甲醛和树脂包膜尿素的氮表观损失量分别为38.8、41.2和51.3 kg·hm^-2。【结论】在华北地区中低产田土壤上,氮肥缓释化处理能够显著促进夏玉米对氮素的吸收、减少氮素损失。脲甲醛和凝胶尿素的效果相对较好。     

秸秆还田条件下不同供钾能力土壤水稻、油菜、小麦钾肥减量研究

【目的】研究不同供钾能力土壤在秸秆还田条件下钾肥减量施用对水稻、油菜、小麦的产量、钾素吸收量及钾肥利用率的影响,计算秸秆还田条件下3种作物的钾肥适宜用量,为秸秆还田条件下钾肥资源的合理利用及农田钾素养分管理和调控提供理论依据。【方法】2013—2015年在湖北省38个县(市)的水稻、油菜及小麦3种作物上开展秸秆还田钾肥减量施用田间试验。试验设置6个处理,分别为(1)对照,不施钾(CK);(2)施用全量化学钾肥(+K);(3)秸秆还田处理(+S);(4)秸秆还田配施50%钾肥(S+1/2K);(5)秸秆还田配施75%钾肥(S+3/4K);(6)秸秆还田配施全量钾肥(S+K)。参考不施钾肥处理的作物相对产量(即CK处理产量/+K处理产量)将土壤供钾能力分为高、中、低3个水平。【结果】不同供钾水平土壤施钾和秸秆还田均能不同程度增加水稻、油菜和小麦的产量和地上部钾素吸收量。其中,高供钾能力的土壤水稻、油菜和小麦仅通过上季作物秸秆全量还田即可满足作物高产的钾素需求;中等供钾能力的土壤3种作物可在秸秆还田条件下减少50%钾肥用量;而低供钾能力的土壤,秸秆还田条件下水稻季可减少25%钾肥用量,油菜和小麦季可减少50%钾肥用量。从土壤钾素表观平衡来看,秸秆还田可缓解土壤钾素亏缺,其中油菜季平均盈余量为14.1—152.6kg K_2O·hm~(-2),小麦季平均盈余量为25.5—95.9 kg K_2O·hm~(-2),水稻季则仍表现为钾素亏缺。在考虑秸秆钾素投入量的情况下,通过一元二次方程和线性加平台方程拟合秸秆还田条件下钾肥用量与作物产量之间的关系,以+K处理产量为标准得到秸秆还田条件下的适宜钾肥用量。结果表明,在前茬作物秸秆全量还田的条件下,供钾能力为中、高等水平的土壤3种作物钾肥适宜施用量为20—33 kg K_2O·hm~(-2),油菜钾肥施用量低于水稻和小麦;而供钾能力低的土壤上,秸秆还田土壤钾肥适宜施用量为45—49 kg K_2O·hm~(-2),油菜钾肥推荐用量高于水稻和小麦。与目前钾肥经济施用量60 kg K_2O·hm~(-2)相比,3种作物在供钾能力为中、高等水平的土壤通过秸秆还田可节省钾肥45.0%—66.7%,供钾能力低的土壤也可节省钾肥18.3%—25.0%。【结论】秸秆还田条件下水稻、油菜及小麦可以在减少18.3%—66.7%钾肥用量的同时保证作物产量,钾肥施用量减少的比例应根据土壤供钾水平进行调整。     

沼液施用对贵州典型黄壤油菜地氮淋溶的影响

了研究西南喀斯特山区沼液灌溉氮淋溶风险,以及率定沼液还田安全施用量,以该区域典型土壤——黄壤为供试土壤,主栽作物油菜为供试作物,牛场沼液为施用材料,开展大棚盆栽试验模拟沼液灌溉,评估沼液灌溉氮淋溶风险,考察油菜农艺性状响应,率定沼液安全施用量。设置油菜不施肥（CK）、无作物施沼液（NP480,施氮量480 kg·hm^-2）、油菜施化肥（CF,480 kg·hm^-2）、油菜沼液低施用量（R120,120 kg·hm^-2）、油菜沼液中施用量（R240,240 kg·hm^-2）、油菜沼液高施用量（R480,480 kg·hm^-2） 6个处理,将化肥水溶或沼液稀释后按每12 d 1次、每次25 mm连续灌入12次。结果表明：沼液灌溉存在氮淋溶风险,该风险以NO-3-N负荷为主,NO-3-N淋溶风险随施氮量增加而增大,R480处理NO^-₃-N淋溶量分别是CK、R120、R240处理的2、1.8倍和1.4倍;同施氮量下,沼液灌溉氮淋溶风险低于化肥处理,CF处理TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N淋溶量分别是R480处理的3.8、2.3倍和2.9倍; R480处理的氮淋溶风险值得警惕,但油菜氮素吸收能够降低该风险,使TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N淋溶量分别降低34%、30%、32%;适量施用沼液（施氮量120 kg·hm^-2）相对CF处理能改善油菜农艺性状,但过量施用沼液（施氮量480 kg·hm^-2）不利于油菜生长。研究表明,西南喀斯特山区油菜黄壤沼液灌溉存在一定氮淋溶风险,综合考虑氮淋溶风险、油菜农艺性状和沼液消纳需求,沼液还田施氮量控制在240 kg·hm^-2以内为宜。     

基于GIS的吉林省水稻种植区施氮效果及减排潜力分析

【目的】研究不同水稻种植区施氮效果差异,旨在加强氮肥精准养分管理,提高作物产量和肥料效率,从而减少农田氮排放。【方法】通过对2005—2013年吉林省测土配方施肥田间试验中不施氮肥处理(N0P2K2)及3个氮梯度(0.5N_2P_2K_2)、(N_2P_2K_2)、(1.5N_2P_2K_2)处理进行分析,研究不同水稻种植区的产量、氮肥施用效果及氮肥农学利用率,探讨各区域施氮效果及减排潜力。【结果】吉林省各地区水稻产量差异显著,西部地区最高,东部地区最低。在不施氮肥条件下西部地区平均产量可达7.6 t·hm-2,其与中部地区和东部地区的平均产量差可达到2.1和2.2 t·hm-2。施用氮肥后,中部和东部地区最低增产率29.8%(最高59.5%)显著高于西部地区12.6%(最高29.4%)。中部和东部的氮肥利用效率分别为12.2—19.7和12.5—19.5 kg·kg-1,远高于西部地区的8.8—13.1 kg·kg-1。采用最大经济收益法MRTN方法建立氮肥用量与净收益间的函数关系,从而计算各地区最佳施氮量。西部地区、中部地区和东部地区的最佳施氮量分别为114.9、128.9和134.1 kg·hm-2,与推荐施肥相比可减少25.6、18.3和5.3kg·hm-2。在产量没有显著差异的条件下,各地区均可减少氮肥施用量,尤其是西部和中部地区。通过节氮成本和粮食收入核算发现,各地区均可增加经济效益,其中中部地区农民增收显著。在保证产量条件下,采用最佳施肥量,吉林省西部、中部和东部每年可减少氮投入量分别为4 378、7 064和604 t;减少氮排放98.2、158.6和13.6 t。【结论】吉林省西部地区应控制氮肥施用;中部地区为全省减排重点区域;东部地区目前施肥量适中,可以配合其他管理模式消减自然因素的限制,从而提高水稻产量。     

太湖地区有机与常规种植方式下稻麦轮作农田温室气体短期排放特征

为探明有机种植模式对农田温室气体排放的影响,以太湖地区有机与常规种植模式下稻麦轮作农田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法监测农田温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放的动态变化特征,并运用温室气体增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)进行温室效应估算。结果表明:在稻麦轮作季,有机与常规种植模式下温室气体排放通量整体动态变化趋势基本一致。在稻季,有机种植土壤CH_4排放总量为195.56 kg·hm~(-2),显著高于常规种植(119.77 kg·hm~(-2)),而CO_2和N_2O排放总量与常规种植无显著差异;在麦季,有机种植土壤CO_2、N_2O和CH_4排放总量分别为12 554.92、1.44 kg·hm~(-2)和7.02 kg·hm~(-2),常规种植土壤分别为8 096.61、2.67 kg·hm~(-2)和6.74 kg·hm~(-2)。稻季有机种植土壤温室气体GWP和GHGI显著高于常规种植,而在麦季常规种植较高。在整个稻麦轮作季,有机种植模式下温室气体GWP和GHGI分别为6 501.69 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.44 kg·kg~(-1),显著高于常规种植模式(4 745.38 kg CO_2-eq·hm~(-2)和0.37 kg·kg~(-1))。有机种植模式在稻季温室气体减排方面无明显优势,但是有利于麦季农田土壤温室气体的减排。     

不同栽培模式及施氮方式对油菜产量和氮肥利用率的影响

【目的】在油菜种植主产区,研究不同栽培模式及施氮方式对油菜产量和氮肥利用率的影响,为油菜高产高效生产科学施肥提供理论依据。【方法】于2010—2011年度在湖北省和江西省开展移栽油菜和直播油菜氮肥施用田间试验,比较氮肥表施(表面撒施)、翻施(撒施后旋耕)和集中施用(移栽油菜穴施和直播油菜条施覆土)3种不同施氮方式对两种栽培模式(移栽和直播)油菜产量、干物质动态、氮素吸收和氮肥利用率的影响。【结果】相同条件下,移栽油菜产量水平显著高于直播油菜,两者的产量差达到299.1—544.2 kg·hm~(-2),从干物质动态结果可以看出,各个生育期移栽油菜地上部和地下部生物量显著高于直播油菜,此外,移栽油菜可以获得较高的氮素累积,相比直播油菜提高33.1%—54.8%,移栽油菜氮肥农学利用率和氮肥表观利用率显著高于直播油菜,其中氮肥农学利用率从6.5 kg·kg~(-1)增加到7.8 kg·kg~(-1),平均增幅为20.2%,氮肥表观利用率从27.6%提高到37.5%,平均增幅为37.5%。氮肥施用具有显著的增产效果,直播油菜施氮效果大于移栽油菜。在相同氮肥用量条件下,不同施氮方式对油菜产量、干物质动态、氮素吸收和氮肥利用率产生明显影响,总体表现为氮肥集中施用翻施表施的趋势。与表施处理相比,不同试验点移栽和直播油菜氮肥集中施用处理平均增产分别为18.2%和23.8%,氮素吸收量平均增幅分别为19.0%和37.0%。对于氮肥农学利用率而言,移栽油菜氮肥集中施用处理相比表施处理从6.9 kg·kg~(-1)增加到8.8 kg·kg~(-1),平均增幅为27.7%,直播油菜从5.7 kg·kg~(-1)增加到7.5 kg·kg~(-1),平均增幅为31.7%。而对于氮肥表观利用率而言,移栽油菜氮肥集中施用处理相比表施处理从33.3%提高到42.3%,平均增幅为27.2%;直播油菜从22.0%提高到27.4%,平均增幅为50.7%。相比于表施处理,移栽油菜氮肥集中施用花后地下部干物质增幅占整个生育期干物质增幅的61.8%,地上部为50.5%;直播油菜分别为78.5%和66.7%。【结论】直播油菜对氮肥施用方式的响应比移栽油菜更敏感,氮肥集中施用促进了植株花后地下部和地上部干物质同步累积。结合油菜栽培模式,实际生产中应该采取条施或穴施的氮肥集中施用技术。