施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用 效率影响的整合分析

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。     

华北地区夏玉米滴灌施肥的肥料效应

目的 通过研究华北地区中低产土壤条件下不同氮、磷、钾肥施用量在滴灌夏玉米上的肥料效应,从而优化滴灌施肥系统,为夏玉米高效滴灌施肥提供理论依据,推进水肥一体化技术。方法 通过两年田间试验,以郑单958为供试品种,滴灌带设置为一管带两行,氮磷钾分别设4个处理,其中氮肥处理为0、144、180、216 kg·hm ^-2（记为N0、N1、N2、N3）,磷肥处理为0、72、90、108 kg·hm ^-2（记为P0、P1、P2、P3）,钾肥处理为0、72、90、108 kg·hm ^-2（记为K0、K1、K2、K3）,氮磷钾肥料分4次滴施,以研究不同处理对夏玉米产量及不同生育时期干物质积累的影响,分析不同处理下肥料的利用率。结果 （1）华北地区中低产田条件下夏玉米产量随施氮磷肥的用量呈抛物线性变化,当施氮量为180 kg·hm ^-2,施磷量为90 kg·hm ^-2时,作物产量最高;当氮磷肥施用量超过最高产量施肥量时,作物产量随施氮磷用量的提高呈下降趋势,但氮肥处理的下降程度差异不显著,而磷肥施用量超过90 kg·hm ^-2时,作物产量随施磷量的提高显著下降（P＜0.05）;在本处理中,夏玉米产量随施钾量的提高,均呈增加趋势。（2）不同施肥处理对夏玉米生育前期干物质积累几乎没有影响,在灌浆期与收获期时干物质积累与施氮量、施磷量均呈抛物线性变化,变化趋势与产量基本相同。（3）不同处理的氮磷钾肥利用率不同,分别为33.39%—58.44%、14.15%—28.88%、54.70%—65.75%,当夏玉米产量最高时的氮、磷、钾肥利用率两年平均为51.21%、28.88%、65.75%;在最高产量条件下,氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为8.08、11.41和8.83 kg·kg ^-1;偏生产力分别为59.88、119.75和100.65 kg·kg ^-1。结论 在华北地区中低产土壤滴灌施肥条件下,最适宜的氮磷施用量分别为180 kg·hm ^-2和90 kg·hm ^-2,当施氮量超过180 kg·hm ^-2、施磷量超过90 kg·hm ^-2时,夏玉米产量会出现下降,但随施钾量的提高,产量有增加的趋势。滴灌施肥可获得较高的氮磷钾肥利用率,分别为51.21%和28.88%和65.75%。     

沿江双季稻北缘区机插早稻的超高产群体特征

【目的】研究安徽沿江双季稻北缘区不同机插高产早稻品种产量差异及超高产品种的群体共性特征,为品种选育与精确定量栽培提供参考。【方法】试验于2018—2019年在安徽庐江进行,采用前期筛选获得的9个高产早稻品种为供试材料,分析不同品种的产量及构成、干物质积累、叶面积指数、有效光截获和利用率的差异。【结果】不同高产品种的产量间存在显著差异,通过聚类分析可进一步分为超高产（9.1—9.5 t·hm ^-2）、更高产（8.1—8.6 t·hm ^-2）和高产（7.6—7.8 t·hm ^-2）3种类型。超高产类型品种较更高产和高产类型品种显著提高了每穗粒数、颖花量和千粒重。超高产类型品种的平均日产量为82.4 kg·hm ^-2·d ^-1,分别较更高产和高产类型品种提高10.2%和19.8%。干物质积累量是不同类型品种产量差异的主要原因,与更高产和高产类型品种相比,超高产类型品种显著提高水稻中后期的阶段干物质积累量18.3%—21.4%。超高产类型品种具有更高的中后期有效光截获量和光截获利用效率,分别与其高的叶面积指数和库容量有关。相关性分析表明,穗分化期和抽穗期群体有效光截获量分别与每穗粒数和千粒重呈显著正相关,且超高产类型品种具有更高的响应效率。另外,与更高产和高产类型品种相比,超高产类型品种显著提高抽穗期总粒重/叶4.1%—11.3%,这与其高的中后期光截获利用率密切相关。【结论】沿江双季稻北缘区机插早稻品种适宜选用叶面积指数高（穗分化期5.6—6.0、抽穗期7.1—7.3）、穗粒数多（124—132）、千粒重高（25.8—27.0 g）,且日产量为80.8—83.7 kg·hm ^-2·d ^-1的品种,可获得超高产水平（>9.0 t·hm ^-2）。     

华北平原北部春小麦与冬小麦产量及光温降水生产效率差异研究

为破解华北平原北部因光温资源与冬小麦播期限制夏玉米难以籽粒机收的问题,通过分析春小麦和冬小麦产量形成及光温降水生产效率差异性,探讨将冬小麦调整为春小麦,实现春小麦-夏玉米周年籽粒机收的理论支撑。测定了小麦生育时期,区试产量及其构成因素,计算光温降水生产效率。结果表明：春小麦灌浆期比冬小麦缩短2～6 d,全生育期缩短127～142 d。与冬小麦相比,春小麦产量显著降低13.5%～14.8%,穗数和穗粒数分别减少123.7～143.7×10⁴粒·hm^-2和2.70%～24.2%(P<0.05),千粒质量显著提高2.74～3.94 g。春小麦光能生产效率与冬小麦无显著差异,但积温和降水生产效率显著降低11.0%～12.2%和11.4%～19.9%;春小麦单位产量光能和积温生产效率比冬小麦显著提高33.7%和16.1%,单位千粒质量光能、积温和降水生产效率显著高于冬小麦。综上,华北平原北部春小麦产量虽比冬小麦有所降低,但通过增加播量和穗数,稳定穗粒数,提高千粒质量,仍可保障产量稳定在6 000 kg·hm^-2以上,进而为华...     

我国主要麦区农户施肥评价及减肥潜力分析

【目的】明确我国主要麦区农户小麦施肥存在的问题及减肥潜力,为科学施肥、合理减肥提供依据。【方法】连续3年对我国主要麦区的小麦种植户进行施肥调研和取样,基于农户产量、养分需求量和土壤养分供应水平对其施肥状况和减肥潜力进行评价和分析。【结果】我国主要麦区农户小麦产量和生物量平均为6.0和13.2 t·hm ^-2,二者极显著线性相关。小麦产量与施肥量和土壤养分无显著相关。我国小麦氮（N）、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）肥用量平均分别为191.1、112.8和53.4 kg·hm ^-2,春麦区农户氮、磷和钾肥用量平均分别为171.7、108.9和10.6 kg·hm ^-2,旱作区分别为154.3、111.8和32.6 kg·hm ^-2,麦玉区分别为236.4、128.1和74.0 kg·hm ^-2,稻麦区分别为177.5、77.0和71.8 kg·hm ^-2。就施氮量而言,春麦区过量施氮的农户较少,为34%,其次是麦玉区、稻麦区和旱作区,分别为42%、55%和63%;产量较低的农户是氮肥减施的重点,减氮潜力最高达43.6%,平均需减氮2.3—135.5 kg·hm ^-2。过量施磷问题比较突出,各麦区施磷过量的农户分别占63%、87%、68%和57%,即使小麦高产时,仍有超过50%的农户施磷过量;各麦区不同产量等级的农户均需减施磷肥,减磷量平均为3.8—91.1 kg·hm ^-2,旱作区减磷潜力最大,达55.6%。施钾状况因麦区而异,在春麦区,主要问题是施钾不足,占84%,平均需增施钾肥22.8 kg·hm ^-2;旱作、麦玉和稻麦区,减钾潜力分别达43.2%、25.7%和56.0%;产量较低的农户是减钾的重点,平均需减钾31.7—45.9 kg·hm ^-2。【结论】我国农户施肥状况和减肥潜力因农户产量和麦区不同存在差异,中低产农户过量施肥问题较为严重,应注意根据产量适量减少施用氮、钾肥,所有农户均需警惕磷肥过量投入问题,其中旱作区氮、磷肥减施潜力最高,稻麦区减钾潜力最高。     

覆膜滴灌条件下基于玉米产量和土壤磷素平衡的 磷肥适用量研究

【目的】 针对东北半干旱区覆膜滴灌玉米生产中大量施磷导致的效率低与环境风险增大问题,通过3年定位试验,系统研究了覆膜滴灌条件下不同磷肥用量对玉米产量、磷肥利用效率和土壤供磷能力的影响,为该区域玉米磷肥合理施用提供科学依据。【方法】 于2015—2017年在吉林省半干旱玉米主产区（乾安县）布置定位田间试验。共设6个磷肥用量处理,分别为0（P₀）、40 kg·hm ^-2（P₄₀）、70 kg·hm ^-2（P₇₀）、100 kg·hm ^-2（P₁₀₀）、130 kg·hm ^-2（P₁₃₀）和160 kg·hm ^-2（P₁₆₀）,测定指标包括玉米产量及其构成、成熟期植株磷含量和土壤有效磷含量,并计算作物吸磷量、磷肥利用效率和土壤-作物系统的磷素表观平衡状况。【结果】 施磷可显著提高玉米产量,增幅依次为6.2%—21.2%（2015年）、9.0%—20.6%（2016年）和12.9%—30.3%（2017年）,3年平均增幅为9.2%—23.9%,增产的主要原因是施磷增加了穗粒数、百粒重和收获指数。玉米产量随磷肥用量的增加呈先升后降趋势,其中以P₁₀₀处理玉米产量最高。磷素表观回收率和磷素偏生产力均随磷肥用量的增加而下降,磷素农学利用率随磷肥用量的增加先升后降。与不施磷肥相比,随磷肥用量和施磷年限的增加,0—40 cm土壤有效磷含量呈增加趋势,其中P₁₀₀处理土壤有效磷含量与试验起始时土壤有效磷含量相近。连续种植3季玉米后,P₀、P₄₀和P₇₀处理土壤磷素表观平衡值均表现为亏缺,亏缺量随磷肥用量的增加而下降;P₁₀₀、P₁₃₀和P₁₆₀处理的土壤磷素表现为盈余,并随磷肥用量的增加而增加。将盈余率（x）与磷肥用量（y₁）、土壤有效磷含量（y₂）、磷肥利用效率（y₃）分别进行拟合,当x=0时,磷肥用量为92.4 kg·hm ^-2,玉米产量为12 497 kg·hm ^-2,0—20 cm和20—40 cm土壤有效磷含量分别为34.6 和28.4 mg·kg ^-1,磷素表观回收率为24.1%,磷素农学利用率为21.9 kg·kg ^-1,磷素偏生产力为146.1 kg·kg ^-1;其结果与最高产量处理（P₁₀₀）相对应的玉米产量、土壤有效磷含量和磷肥利用效率结果相近;以理论盈余率为0时施磷量的95%为置信区间,得出最佳施磷范围在88—97 kg·hm ^-2。【结论】 本研究中磷肥用量88—97 kg·hm ^-2范围内不仅能获得玉米高产,还能维持土壤磷素平衡,可作为东北半干旱区覆膜滴灌条件下玉米高产与环境友好的磷肥管理参考依据。     

基于农户施肥和土壤肥力的黑龙江水稻减肥潜力分析

【目的】 黑龙江稻田面积320多万公顷,为全国稻田面积最大的省份,10多年来水稻产量一直徘徊在7 000 kg·hm ^-2,也是我国稻田化肥用量（纯N 约150 kg·hm ^-2）最低的省份。在化肥零增长的背景条件下,黑龙江是否存在节肥潜力有待研究。 【方法】 调查水稻主产区农户施肥情况。2005年调查区域为五常、方正、木兰、宁安、庆安、铁力、尚志、阿城;2008年调查区域为密山、虎林、庆安、五常、宁安、方正、萝北、桦川、富锦和尚志;2015年调查区域为五常、方正、宁安、虎林和庆安。每个地点随机选择一个乡,每个乡随机选择2或者3个村,每村调查10户,共638户。2009—2010年,采集了黑龙江水稻主产区8万多个土壤样品,测定0—20 cm土层速效磷、速效钾养分含量。采用理论适宜施氮量法估算黑龙江稻田氮肥用量;依据作物养分需求量和稻田土壤养分状况,采用磷钾衡量监控方法,估算稻田磷、钾肥适宜施用量,在此基础上分析黑龙江省水稻减肥潜力。【结果】 2005、2008和2015年黑龙江水稻平均产量分别为6 427、7 593和7 142 kg·hm ^-2 ,3年平均产量为7 104 kg·hm ^-2。农户间产量差异较大,高低相差近5 000 kg·hm ^-2。稻田N、P₂O₅和K₂O用量平均分别为141.0、56.6和51.6 kg·hm ^-2,N、P₂O₅和K₂O用量高低相差均超过300 kg·hm ^-2,农户间施肥变异较大,盲目施肥问题突出。稻田土壤速效磷和速效钾的含量分别约为26和138 mg·kg ^-1。速效磷的变异超过了40%,不同区域间土壤肥力差异较大。70%以上的样品速效磷、速效钾含量处于较高水平。要达到7 500 kg·hm ^-2的产量水平,对应的理论适宜N用量为105 kg·hm ^-2,只有20%的农户实现了高产氮素高效,有70%的农户具有节肥潜力,可以节氮超过26%。通过节肥,每千克氮素生产的粮食可由50 kg提高到70 kg。按照目前的产量和土壤养分状况,稻田P₂O₅和K₂O适宜用量分别为41.6和35.9 kg·hm ^-2,可以减量约30%。调研农户中,具有节磷和节钾潜力的农户分别约占总体的71%和72%,处于低产低效的农户均占总体的30%,节肥潜力最大。 【结论】 黑龙江作为全国施肥量最低的省份,有约70%的农户处于高产不高效或者低产低效水平,过量施肥问题突出,节肥潜力20%以上。     

宁夏引黄灌区春小麦氮磷钾需求及化肥减施潜力

【目的】明确宁夏引黄灌区春小麦氮、磷、钾肥的施用现状及需求情况,为合理施肥和科学减施化肥提供理论依据。【方法】通过农户调查和田间小区试验,分析宁夏引黄灌区春小麦产量水平及氮、磷、钾肥施用情况,阐明不同氮、磷、钾水平对春小麦产量构成及氮、磷、钾养分需求的影响。【结果】农户调查结果表明,宁夏引黄灌区春小麦产量平均为（6 985±867）kg·hm ^-2,偏高产及高产农户比例达82.7%;随着产量水平提高,氮、磷肥施用量和过量施肥量均呈降低趋势,钾肥施用量总体不足。平均来看,氮、磷、钾施用量分别为294、162和49 kg·hm ^-2;97.1%的农户氮肥投入过量,过量施氮量为69—114 kg·hm ^-2;20.5%的农户磷肥投入过量,过量施磷量为18—42 kg·hm ^-2;钾肥投入总体不足,比推荐施钾量少30—51 kg·hm ^-2。氮肥试验结果表明,当施氮量在120—240 kg·hm ^-2时,地上部生物量、籽粒产量、收获指数、穗粒数均显著增加,并在施氮量180 kg·hm ^-2时达到最高,此时籽粒吸氮量、吸磷量和吸钾量亦达到最大,分别为168.2、23.9和23.2 kg·hm ^-2;随施氮量增加,氮收获指数无显著变化,平均值为56.5%,磷收获指数呈增加趋势,钾收获指数表现为下降趋势。施氮180 kg·hm ^-2时,春小麦氮素需求量达45.8 kg·Mg ^-1,比对照增加19.6%;磷需求量从不施氮的6.0 kg·Mg ^-1显著降到高量施用氮肥（240 kg·hm ^-2）的5.3 kg·Mg ^-1,而钾需求量则从42.6 kg·Mg ^-1增加到49.7 kg·Mg ^-1。磷肥试验结果显示,施用磷肥时春小麦千粒重和收获指数明显增加,但地上部生物量和穗粒数均明显降低,因此籽粒产量无明显差异,平均为5 446 kg·hm ^-2。施用磷肥可显著提高籽粒吸氮量、氮素收获指数和氮素需求量,平均值分别为141.6 kg·hm ^-2、54.5%和25.9 kg·Mg ^-1,分别比不施磷肥提高28.6%、27.9%、26.2%;施用磷肥亦可促进磷素向籽粒转移并提高磷收获指数,籽粒吸磷量和磷收获指数分别比不施磷肥提高15.9%和15.2%,磷需求量呈增加趋势,但未达显著水平。 钾需求量随施磷量增加显著降低,从不施磷的68.1 kg·Mg ^-1降到施磷120 kg·hm ^-2的49.7 kg·Mg ^-1。钾肥试验结果发现,施钾量对生物量,籽粒产量,收获指数,每公顷穗数,籽粒氮、磷、钾含量均无显著影响,但高量施钾（75 kg·hm ^-2）可显著减少穗粒数,增加千粒重和氮、磷、钾收获指数,穗粒数比对照下降9.1%,千粒重比对照增加7.6%,氮、磷、钾收获指数分别可达57.2%、73.5%、7.3%。施钾60 kg·hm ^-2时,氮、磷、钾需求量均达最高,分别为55.3、5.5、57.6 kg·Mg ^-1,而高量施钾（75 kg·hm ^-2）时,氮和钾需求量显著降低20.6%和13.7%。可见适量施钾可提高氮、钾需求量,而高量施钾则降低氮、钾需求量。【结论】减少氮肥、调控磷肥、适当增加钾肥依然是宁夏引黄灌区春小麦化肥结构调整的主要方向。春小麦氮需求量为38.3—57.2 kg·Mg ^-1,在适量施用氮、磷、钾肥时可显著增加;磷需求量为5.1—6.0 kg·Mg ^-1,随氮肥用量增加而降低,对磷、钾肥无显著响应;钾需求量为42.6—68.1 kg·Mg ^-1,随施氮量增加呈升高趋势,随施磷量增加呈降低趋势,在高量施钾时显著降低。推荐氮肥适宜用量为120—180 kg·hm ^-2,比农户平均施氮量减少25%—60%;磷肥用量在48—96 kg·hm ^-2时,更有利于稳定春小麦产量并促进氮、磷向籽粒的转移,比农户平均用量减少40.7%—70.3%;钾肥用量在0—60 kg·hm ^-2时可稳产增质,在现有施肥水平上适量增加即可。     

综合农学管理模式对春玉米产量和养分累积特征的影响

【目的】 研究综合农学管理模式下春玉米产量及开花前后植株养分累积与转运特征,旨在为春玉米高产高效生产提供理论和技术支持。【方法】 试验于2009—2011年在吉林省公主岭市铁北区进行,以先玉335为供试材料,在大田条件下设置5种不同农学管理模式,即无肥区（CK）、农户习惯模式（FP）、综合农学管理模式1（Opt-1）、综合农学管理模式2（Opt-2）、综合农学管理模式3（Opt-3）,通过3年定位试验,系统监测不同生育时期植株氮、磷、钾养分吸收与累积特征,重点对开花前后春玉米干物质及氮磷钾养分累积与转运特征进行比较研究。【结果】 合理增密、平衡施肥和深松作业是春玉米获得高产的关键措施。5种模式间以Opt-3最优,与农户习惯模式（FP）相比,Opt-3产量和干物质累积量增幅分别为13.9%和22.4%,其增产贡献主要来自于收获穗数（较农户模式增加34.3%）。在与FP处理化肥投入量基本一致的情况下,Opt-3处理下植株氮、磷、钾累积量分别增加9.5%、28.1%和23.9%,氮、磷、钾素转运效率分别增加47.7%、21.7%和45.0%,氮肥偏生产力增加14.0%,磷肥偏生产力增加4.4%。与Opt-1模式相比,Opt-3处理主要通过增加密度实现了产量的进一步提升（较Opt-1种植密度增加10 000株/hm ²,增产56—346 kg·hm ^-2）;与Opt-2模式相比,Opt-3主要通过肥料的进一步优化实现了效率的提升（较Opt-2氮肥农学利用率提高29.5%）。通过肥料成本核算,Opt-3处理较FP处理增加收益2 218元/hm ²,较Opt-1处理增加收益290元/hm ²,较Opt-2处理节约成本367元/hm ²。【结论】 合理增密至70 000株/hm ²、优化化肥用量（N 225 kg·hm ^-2-P₂O₅ 90 kg·hm ^-2-K₂O 90 kg·hm ^-2）和施用时期、增施有机肥（15 000 kg·hm ^-2）、补充中微肥（150 kg·hm ^-2）,并结合土壤深松是较为优化的综合农学管理模式,可以实现东北中部春玉米产量和效率的协同提升。     

我国主要粮食作物秸秆还田养分资源量及其对小麦化肥减施的启示

【目的】明确我国主要粮食作物秸秆及其养分资源特征,为秸秆肥料化利用、化肥合理减施及农业绿色生产提供科学依据。【方法】基于《中国统计年鉴》和文献资料数据,估算我国水稻、小麦和玉米秸秆及其养分资源量,分析秸秆和养分资源区域分布特征、养分资源当季释放量以及小麦生产中化肥减施量。【结果】通过文献数据加权估算,我国水稻、小麦和玉米的草谷比分别为1.01、1.14和1.25。2014—2018年,我国三大粮食作物秸秆年均产量为65 386.6万t,其中水稻、小麦和玉米秸秆产量分别占32.3%、22.7%和45.0%。秸秆资源量的73.3%分布在我国华北、长江中下游和东北农区,其中水稻秸秆主要集中在长江中下游农区（50.7%）、小麦秸秆主要集中在华北农区（59.0%）、玉米秸秆主要集中在东北农区（33.7%）和华北农区（30.4%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆氮素（N）平均含量分别为0.78%、0.64%和0.85%,磷素（P₂O₅）平均含量分别为0.42%、0.27%和0.53%,钾素（K₂O）平均含量分别为2.31%、1.53%和1.59%,秸秆总养分含量（N+P₂O₅+K₂O）表现为水稻>玉米>小麦。三大粮食作物秸秆养分资源年均量为509.8万t（N）、284.7万t（P₂O₅）和1 183.0万t（K₂O）,不同农区总养分量分布表现为长江中下游（26.0%）>华北（25.4%）>东北（21.3%）>西北（11.1%）>西南（10.5%）>东南（5.6%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆还田氮素当季释放率分别为54.9%、51.4%和61.9%,磷素当季释放率分别为60.9%、65.3%和73.0%,钾素当季释放率分别为90.1%、93.3%和92.3%,表现为钾>磷>氮。三大粮食作物秸秆还田养分当季归还量（化肥可替代量）年均值为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）,总量为1 572万t,其中以玉米秸秆养分（N+P₂O₅+K₂O）当季归还量最高,占当季养分总归还量的44.6%。秸秆还田对我国小麦生产具有较高化肥替代潜力,在小麦一年一作区,小麦秸秆全量还田理论上可替代4.6 kg N·hm ^-2、7.8 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;小麦玉米轮作区,玉米秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季39.4 kg N·hm ^-2、28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和109.9 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;稻麦轮作区,水稻秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季29.9 kg N·hm ^-2、17.8 kg P₂O₅·hm ^-2和145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。【结论】我国水稻、小麦和玉米秸秆年均产量分别为21 141.5万t、14 843.1万t和29 402.0万t,总量为65 386.6万t。三大粮食作物秸秆全量还田养分当季释放量为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）。70%以上秸秆资源和养分当季释放量集中在长江中下游、华北和东北地区。小麦生产区,前茬作物秸秆全量还田理论上可替代 4.6—39.4 kg N·hm ^-2、7.8—28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3—145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。     

Research on Optimum Phosphorus Fertilizer Rate Based on Maize Yield and Phosphorus Balance in Soil Under Film Mulched Drip Irrigation Conditions

【Objective】 In order to improve phosphorus efficiency and reduce environmental risk due to a large number of phosphorus application under mulched drip irrigation in northeast semi-arid region for maize production, a 3-year field experiment was conducted to investigate the effects of different phosphorus application rates on maize yield, phosphorus utilization efficiency and soil phosphorus supply ability, so as to provide scientific references for rational phosphorus fertilizer application in this region. 【Method】 The field experiment was conducted in semi-arid maize production region of Jilin province (Qian'an county) from 2015 to 2017. Six treatments of phosphorus application rate (P₂O) were designed in the field experiments, including 0 (P₀), 40 kg·hm ^-2 (P₄₀), 70 kg·hm ^-2 (P₇₀), 100 kg·hm ^-2 (P₁₀₀), 130 kg·hm ^-2 (P₁₃₀) and 160 kg·hm ^-2 (P₁₆₀), which were used for the calculation of phosphorus uptake, phosphorus utilization efficiencies and apparent phosphorus balance in the soil-crop system. The measurement indexes contained maize yield and its components, phosphorus content of plant at mature stage and soil available phosphorus concentration. 【Result】 The result showed that the maize yield with phosphorus application were significantly increased by 6.2%-21.2% (2015), 9.0%-20.6% (2016) and 12.9%-30.3% (2017) respectively, and increment by 9.2%-23.9% in average three years. The yield was enhanced by increasing grains per ear, 100-kernel weight and harvest index by applying phosphorus fertilizer. Maize yield increased at first and decreased later with increasing of phosphorus application rate, and the highest yield value was found under P₁₀₀ treatment. Phosphorus recovery efficiency and partial productivity declined, however, phosphorus agronomic efficiency increased at first and decreased later with increasing of phosphorus application rate. Available phosphorus content in soil layer (0-40 cm) was improved with the increasing of phosphorus application rate and period compared with P₀ treatment, and the content under P₁₀₀ treatment was very close to its initialization value. The apparent phosphorus balance in soil was negative in the P₀, P₄₀ and P₇₀ treatments after a three-year continuous maize-cropping, and the phosphorus deficient amount was decreased with the increment of phosphorus application rate. While the apparent phosphorus balance in soil was positive under the P₁₀₀, P₁₃₀ and P₁₆₀ treatments, and phosphorus surplus amount was increasing with the increment of phosphorus application rate. When surplus rate was 0, phosphorus application rate, maize yield, available phosphorus content in 0-20 cm and 20-40 cm soil, phosphorus recovery efficiency, agronomic efficiency and partial productivity were 92.4 kg·hm ^-2, 12 497 kg·hm ^-2, 34.6 mg·kg ^-1, 28.4 mg·kg ^-1, 24.1%, 21.9 kg·kg ^-1 and 146.1 kg·kg ^-1, respectively, by simulating between phosphorus application rate (y₁), soil available phosphorus content (y₂), phosphorus utilization efficiency (y₃) and surplus rate (x), respectively. These results were similar to maize yield, soil available phosphorus content and phosphorus utilization efficiency under the maximum yield under the P₁₀₀ treatment. The optimum phosphorus application rate was at the range of 88-97 kg·hm ^-2 under 95% confidence levels, when theoretical surplus rate was 0. 【Conclusion】 The results suggested that the recommended phosphorus application rate was at the range of 88-97 kg·hm ^-2, which could not only ensure higher maize yield, but also keep soil phosphorus balance under this experimental conditions. The research provided phosphorus fertilizer management for both high-yielding maize production and friendly environment under mulched drip irrigation conditions in northeast semi-arid region of Jilin province.     

Characteristics of Grain Yield and Nutrient Accumulation for Spring Maize Under Different Agronomic Management Practices

【Objective】 This research aimed to investigate the characteristics of grain yield, nutrient accumulation and transport of spring maize before and after flowering under different agronomic management practices, so as to provide theoretical and technical support for high yield and efficient production of spring maize. 【Method】 The field experiment was conducted from 2009 to 2012 in Gongzhuling of Jilin province. The hybrid “Xianyu335” was used as research material. During three consecutive years, five different agronomic management practices (CK, FP, Opt-1, Opt-2, and Opt-3) were set under the field conditions. The characteristics of dry matter accumulation, nutrient absorbing and transport were monitored before and after flowering of spring maize. The influence of grain yield was studied under different agronomic management practices. 【Result】 Reasonable densification, nutrient management and deep scarification were the key measures for high yield of spring maize. The result indicated Opt-3 was optimal under five different agronomic management practices. Compared with FP, the grain yield and dry matter accumulation of Opt-3 increased 13.9% and 22.4%, respectively. The number of maize ears in harvest stage contributed yield mostly, and the yield under Opt-3 was 34.3% higher than that under FP. Under the condition of same amount of fertilizer input between Opt-3 and FP, N, P and K accumulation of Opt-3 increased by 9.5%, 28.1% and 23.9% than that of FP, respectively. N, P and K translocation rate of Opt-3 increased by 47.7%, 21.7% and 45.0%, respectively. Partial productivity of N, P fertilizer increased by 14.0% and 4.4%, respectively. Compared with Opt-1, the grain yield of Opt-3 was further augmented by increasing planting density. When planting density was increased by 10 000 plant/hm ², the grain yield increased 56-346 kg·hm ^-2. Compared with Opt-2, the efficiency of Opt-3 was improved through further optimization of fertilizer, and ANUE of Opt-3 increased 29.5%. Through fertilizer cost accounting, compared with FP, Opt-3 increased income by 2 218 yuan/hm ². Compared with Opt-1, Opt-3 increased income by 290 yuan/hm ². Compared with Opt-2, Opt-3 saved 367 yuan/hm ².【Conclusion】 By reasonable densification to 70 000 plant/hm ², optimized fertilizer (N 225 kg·hm ^-2-P₂O₅ 90 kg·hm ^-2-K₂O 90 kg·hm ^-2) and application period, organic fertilizer (1 500 kg·hm ^-2), added microelement fertilizer (150 kg·hm ^-2), combined with soil deep tillage, it was a relatively optimized integrated agronomic management mode, which could realize the synergistic improvement of spring maize yield and efficiency in the middle of northeast China.     

施肥对高寒荒漠草原区混播人工草地产量和水分利用的影响

【目的】研究燕麦/箭筈豌豆混播及燕麦单播草地产量和水分利用对施肥的响应,以探明混播及施肥影响人工草地水分利用的效应及机理,并提出青藏高原荒漠草原区水分高效利用的栽培草地播种和施肥模式。【方法】大田试验于2017年和2018年在青海省乌兰县金泰牧场开展,试验设置2个种植方式,分别为燕麦/箭筈豌豆混播和燕麦单播,设置2个施肥水平,分别为高肥（120 kg N·hm ^-2, 103 kg P₂O₅·hm ^-2）和低肥（60 kg N·hm ^-2, 51.5 kg P₂O₅·hm ^-2）,共4个试验处理,完全随机区组设计。所有处理在春季播种前进行灌溉,生育期无灌溉。试验测定指标包括主要生育时期人工草地地上生物量、植株氮含量、土壤体积含水量等,计算指标包括牧草生育期内耗水量、干物质水分利用效率和粗蛋白水分利用效率。 【结果】通过混播和施肥均可大幅提高草地产量,2017年和2018年高肥处理干物质产量比低肥处理分别提高34.7%和9.7%,粗蛋白产量分别提高41.3%和20.4%,混播处理干物质产量比单播处理分别提高14.4%和9.2%,粗蛋白产量分别提高74.7%和62.9%。混播高肥处理产量为所有处理中最高,2017年收获期干物质和粗蛋白产量分别为10 251.7和827.2 kg·hm ^-2,2018年分别为7 589.3和570.2 kg·hm ^-2。通过增施化肥增加了草地的水分消耗,同时大幅度提高了草地水分利用效率。2017和2018年两个生长季中高肥处理牧草耗水量分别比低肥处理增加6.2%和4.3%,干物质水分利用效率提高了21.0%和4.9%,粗蛋白水分利用效率提高了30.1%和17.4%。通过混播也增加了草地的耗水量,对草地的干物质水分利用效率影响不显著,但大幅提高了蛋白质水分利用效率。2017和2018年混播草地耗水量分别比单播处增加17.9%和9.2%,干物质水分利用效率比单播处理提高-5.9%和0.5%,粗蛋白水分利用效率比单播处理提高46.7%和51.3%。 【结论】通过混播和合理施肥能够减少土壤水分无效蒸发、促进土壤贮水有效利用,提高栽培草地产量、品质及水分利用效率,推荐在高寒荒漠草原区有春季灌溉条件的草地使用。研究可为我国高寒干旱、半干旱区栽培草地建设和优良饲草生产提供一定的借鉴。     

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和 干物质积累特征的调控效应

目的 针对土壤水分、氮肥供应不足以及玉米早衰、种植密度不合理等严重制约绿洲灌区玉米的生产问题,通过研究不同水氮配比及种植密度对玉米光合作用、干物质积累特征和产量的影响,以期为该区玉米高产、稳产提供技术支撑。方法 2016—2017年,于河西绿洲灌区进行大田试验,以先玉335为参试品种,采用裂裂区设计,灌水水平（W₁：4 050 m ³·hm ^-2,W₂：3 720 m ³·hm ^-2）做主区,施氮水平（不施氮N₀：0,低施氮N₁：300 kg·hm ^-2,高施氮N₂：450 kg·hm ^-2）为裂区,种植密度（低密度D₁：75 000株/hm ²,中密度D₂：97 500株/hm ²,高密度D₃：120 000 株/hm ²）为裂裂区,测定光合速率、干物质积累量和产量等指标。 结果 施氮量、种植密度对玉米全生育期净光合速率、干物质最大增长速率及其出现天数、干物质积累量、产量、WUE和氮肥利用率有显著影响。水肥耦合可增强玉米密植条件下的光合作用,提高干物质最大增长速率,提前干物质最大增长速率出现的天数,增大干物质积累量和产量。在减量20%灌水和高施氮水平下,中密度处理的全生育期净光合速率较低密度和高密度分别提高17.31%和11.43%;高密度和中密度处理的干物质最大增长速率及最大增长速率出现天数较低密度处理分别提高21.07%、7.52%和提前6.7 d、4.1 d;高密度处理的干物质积累量较中密度、低密度分别提高4.27%和10.59%,中密度处理的产量、水分利用效率和氮肥利用率较低密度、高密度处理分别提高24.2%、11.4%、29.9%和29.2%、18.4%、13.8%。在减量20%灌水条件下,中密度高施氮处理的全生育期净光合速率、干物质积累量和产量分别较中施氮、不施氮分别提高7.34%、11.63%、14.63%和49.54%、44.53%、69.03%;高密度高施氮处理的干物质最大增长速率及最大增长速率出现天数较中施氮、不施氮分别提高19.07%、54.35%和提前3.9 d、6.8 d;同等密度高施氮处理的氮肥利用率较低施氮处理提高24.5%。综上,减量20%灌水与高施氮耦合主要通过提高密植玉米的光合作用和干物质积累速率,延长干物质积累的持续时间,提高WUE和氮肥利用率,从而对干物质积累量和产量产生调控作用。结论 在绿洲灌区,采用水肥耦合（生育期减量20%灌水（3 720 m ³·hm ^-2）、施氮量450 kg·hm ^-2、中密度97 500株/hm ²）的最优栽培模式,可为进一步发掘密植条件下玉米高产、高效栽培提供技术指导。     

典型黑土春玉米化学肥料养分利用效率变化研究

【目的】减少化学肥料投入和提高肥料养分利用效率是我国当前重要的农业举措。鉴于化学肥料不合理施用引起的黑土肥力下降和酸化,开展黑土化学肥料减少投入和肥料养分利用效率变化研究,有利于实现黑土化学肥料的科学施用。【方法】于2013—2016年在典型黑土区开展连续4年肥料投入试验,设置了不施肥（CK）、缺氮（PK）、缺磷（NK）、缺钾（NP）、氮磷钾配施处理（NPK）。测定了作物产量、养分吸收、土壤无机氮、速效磷、速效钾。【结果】黑龙江春玉米年产量10 t·hm ^-2左右,除2013年外,2014—2016年各年份NPK处理春玉米产量、地上部氮磷钾养分吸收显著（P<0.05）高于CK或PK处理产量。除2016年磷素农学效率外,NPK处理肥料氮磷钾养分回收率、农学效率和偏生产力逐年升高。2013—2016年期间,肥料平均氮磷钾回收率分别为45.8%、6.1%和3.5%,农学效率分别为23.2、7.2和5.0 kg·kg ^-1,偏生产力分别为58.3、133.2和97.7 kg·kg ^-1。土壤矿质氮测试显示春玉米收获后到次年播种前冻融交替促进土壤有机氮素矿化。4年养分平衡计算的平均值显示NPK处理氮磷施用量基本与春玉米养分吸收量一致,土壤氮磷总体处于平衡状态,作物地上部钾素奢侈吸收导致土壤钾素处于亏缺状态。 【结论】典型黑土区连续4年试验显示,在产量保持稳定的条件下,磷、钾肥能大幅减少,提高磷钾肥利用效率,而不施化学氮肥仅能维持第一年产量,随后的年份里氮肥利用效率提高和产量降低同时发生。