桓台县麦玉两熟系统化肥投入及土壤养分资源研究

对桓台县麦玉两熟系统化肥投入及土壤养分资源调研结果表明,该县自建成吨粮县后年N、P、K投入分别为599.4±64.8kg/hm~2、211.0±26.4kg/hm~2、103.6±21.2kg/hm~2,N:P_2O_5:K_2O为1:0.353(±0.033):0.176(±0.046)。土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾平均值及标准偏差分别为14.6±0.3g/kg、64.2±2.9mg/kg、8.5±1.5mg/kg和83.8±8.2mg/kg,表明该县冬小麦套种夏玉米高产农田生态系统中N、P、K投肥结构不合理,N偏高K偏低,应采取减N稳P增K对策。     

麦/玉两熟区农作模式分析及轮耕模式探讨

从20世纪90年代初期起,以少/免耕为主体的耕作模式在麦/玉两熟区得到大面积推广应用。经过近15年的耕作栽培,少/免耕充分显示了它省时省工、高效环保的作用,但是与此同时一系列弊端也日益显露。对宁晋县百户农民耕作意愿调查的结果显示,在长期少/免耕后小麦产量和经济效益有所下降,而应在免耕3～5年以后对土壤进行深耕翻。对比麦/玉种植模式与马铃薯/棉花套作的经济效益,以轮作实现轮耕是麦/玉两熟区耕作模式发展方向。     

华北平原小麦一玉米两熟作物区土壤培肥途径研究

研究了华北平原冬小麦、夏玉米轮作制度下不同施肥方式对土壤培肥的作用,进行了不同的秸秆、有机肥和无机化学肥料之间平衡配施的田间试验,结果表明,平衡施肥同时施用秸秆或有机肥后当年能显著增加土壤有机质、速效磷、速效钾含量。在较高肥力地块中"化肥平衡施肥+秸秆还田"的处理,土壤有机质比"不施肥、不还田"的对照增加最多,增加1.9gkg-1,增加率达8.9%;"平衡施肥+秸秆+快速腐解菌"的处理,土壤速效钾含量最高,为202.50gkg-1,比对照增加28.6%;在较低肥力地块中以"化肥平衡施肥+有机肥"土壤有机质、速效磷、速效钾增量最多,分别增加1.5gkg-1、6.9mgkg-1和32.5mgkg-1,增加率分别达11.7%、39.8%和36.1%。     

华北平原小麦-玉米两熟作物区土壤培肥途径研究

研究了华北平原冬小麦、夏玉米轮作制度下不同施肥方式对土壤培肥的作用,进行了不同的秸秆、有机肥和无机化学肥料之间平衡配施的田间试验,结果表明,平衡施肥同时施用秸秆或有机肥后当年能显著增加土壤有机质、速效磷、速效钾含量.在较高肥力地块中"化肥平衡施肥+秸秆还田"的处理,土壤有机质比"不施肥、不还田"的对照增最多,增加1.9g kg-1,增加率达8.9%;"平衡施肥+秸秆+快速腐解菌"的处理,土壤苎苎钾含量最高,为202.50g kg-1,比对照增28.6%;在较低肥力地块中以"化肥平衡施肥+有机肥"土壤有机质、速效磷、速效钾增量最多.分别增加1.5g kg-1、6.9mg kg-1和32.5 mg kg-1,增加率分别达11.7%、39.8%和36.1%.     

化肥对中国粮食产量变化贡献率的研究

【目的】 化肥在中国粮食产量的增加中发挥了重要作用,但中国单位面积化肥施用量已远超其他国家。虽然田间试验已证明减少化肥施用量不会导致粮食产量大幅下降,但部分经济学者和粮食生产者对减少化肥施用量仍持谨慎态度。科学评价我国现阶段化肥对粮食产量变化的贡献率,对国家层面制定合理的化肥施用决策有重要的参考价值。已有研究侧重于利用时间序列模型分析粮食产量与化肥投入量及其他因素的关系,而不同省份粮食生产力存在差异,并且化肥对粮食产量变化的贡献率是动态变化的。故本研究利用面板数据模型更好地描述中国粮食生产的投入产出关系,并更准确地反映不同阶段化肥对粮食产量变化的贡献率。 【方法】 研究收集了1995—2015年中国30个省份粮食投入产出数据,分别估计了柯布道格拉斯和二项式函数形式的粮食生产函数的三种面板回归模型,并利用固定效应和随机效应检验方法对不同面板模型的优劣进行评判,最终判定随机效应模型优于混合效应和固定效应模型。根据随机效应模型回归结果求解了单位面积粮食产量对化肥的施用量弹性系数,借鉴全要素生产率概念,利用粮食生产函数和化肥施用量弹性计算了化肥对单位面积粮食产量变化的贡献率,据此评价化肥施用量对粮食产量的实际影响。 【结果】 实证结果表明,化肥施用量的弹性系数显著,固定弹性系数为0.17,可变弹性系数呈明显的倒U形变化趋势,说明化肥投入已经进入边际报酬递减阶段,继续增加化肥施用量无法实现粮食产量的增加;但由于化肥施用量弹性系数值较高,并且大于其他要素,表明化肥的增产效力不可替代。而化肥对粮食产量变化的贡献率计算结果则表明化肥对单位面积粮食产量变化的贡献逐渐变小,趋向于0,说明化肥带来的粮食增长效应已不明显。2015年粮食投入产出数据分析结果也说明适当减少化肥施用量并不会导致粮食产量大幅减少,防灾技术、农业机械化程度的提高等其他要素对粮食产量的增加发挥了更大的作用。 【结论】 建议在国家层面严格控制化肥施用量,通过调整施肥方式,优化施肥结构等措施提高化肥利用效率,进一步发挥技术要素对粮食增产的作用。      

一年两熟地区小麦的磷肥累积利用率研究

本研究是在田间试验和土壤、植株实验室大量分析结果基础上完成的。通过连接三茬的磷肥后效试验，弄清了小麦施用不同量级磷肥条件下，磷肥首季利用率的变化及后季作物对前茬残留磷肥的利用状况。为适当降低或隔茬施用磷肥，实行测土调控施磷，合理利用磷肥资源提供科学依据。     

我国旱地两熟区土壤养分时空变异的调查研究

旱地两熟区是我国旱作农业重要区域,同时也是主要的粮食产区。本研究基于文献资料查阅、地方测土配方施肥数据收集等方式,分析旱地两熟区农田土壤养分盈缺状况。结果表明:以全国土壤养分含量分级标准为参照,我国旱地两熟区农田土壤养分含量总体达到中等水平,区域间养分含量差异较大,以云南高原最好,江淮丘陵次之,华北平原、黄土高原和川中丘陵最差;与其他粮食主产区土壤肥力相比处于中下等水平;与80年代全国第二次土壤普查数据相比,绝大部分旱地两熟区的农田土壤养分含量明显增加,但对于原始地力较高的云南高原地区,土壤有机质和速效钾含量稍降。在今后的田间管理中合理施肥、秸秆还田和保护性耕作等精细农田管理措施将成为提高该区土壤肥力的关键。     

华北两熟区农田磷流失风险预警研究

轮作是长期以来在各地形成的相对固定的作物组合模式,同时也是农田养分平衡状况计算的基本单元,多年累积形成的养分盈亏则直接影响环境。在植物必需的3种大量营养元素中,对环境影响最大的营养元素是磷和氮,与氮素相比,磷素循环途径则相对稳定,没有气态损失,磷的表观养分平衡与环境污染的相关性高,且计算方便,因而本文选择磷素作为环境风险预警指示元素。为探究简易、有效的轮作环境效应预警方法,从筛选适宜预警的关键元素和环境风险产生的关键环节入手,提出适合我国小农户现实国情的、基于农田地块级别的预警指标体系,并以华北两熟区5种轮作类型、38个地块的调查数据为例进行了验证。该预警体系包括3级评价指标（周年磷平衡、耕层土壤质地、周年磷肥运筹）共6种预警级别并用3种色系进行标识（深绿、浅绿、浅黄、深黄、浅红、深红）。该预警方法的特点为：研究对象为整个轮作周期而非单茬作物;磷平衡既考虑周年的总量均衡（即整个轮作周期磷素投入、产出平衡状况）,又考虑不同茬次间的科学分配（即磷素统筹）,且二者均采用相对平衡值而非绝对平衡值,从而使得不同轮作类型之间的磷平衡可以进行统一量化和比较;土壤质地简化为沙土、壤土、黏土3种。验证结果表明,磷肥用量、运筹合理、环境友好（深绿）的地块仅占10.53%;而高环境风险（深红、浅红）的轮作地块达57.89%,即一半以上的地块目前的轮作方式存在高或极高的环境风险。该预警方法具有科学、实用、简便,所需数据容易获得的特点,可用于农户对自己地块磷流失风险进行判断,也可用于国家、区域或地方农业主管部门进行种植业结构调整时参考。     

秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥对旱地玉-麦产量、蛋白质含量和化肥利用效率影响

为研究长期秸秆还田和有机肥配合替代部分化肥对玉-麦一年两熟种植下产量、品质和化肥效率的影响,2015-2020年,依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、玉米小麦季均常规施用氮磷钾化肥(NPK)、秸秆还田和有机肥配合替代小麦季1/3氮磷钾化肥(SORF) 3个处理,研究2015—2020年玉-麦一年两熟种植下作物产量、化肥利用效率,2019—2020年玉米和小麦籽粒氮磷钾养分含量、蛋白质含量和蛋白质产量,以及2020年小麦籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明:(1)SORF处理玉米增产增效作用优于NPK处理,5年平均产量提高10.0%,但二者间小麦和周年产量差异未达显著水平(p>0.05)。(2)施肥显著提高玉米和小麦籽粒氮磷钾含量,其中SORF较NPK处理又显著增加籽粒氮含量,从而使玉米籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较NPK分别显著提高6.7%和17.8%,小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别显著提高8.0%和6.3%,周年蛋白质产量显著增加10.8%。(3)SORF和NPK处理较CK均可显著提高小麦籽粒中各蛋白质组分含量及谷醇比,协同提高小麦籽粒蛋白质含量和籽粒品质。SORF较NPK处理还可提高除球蛋白外的其他蛋白组分含量,但谷醇比的增幅不显著。(4)与NPK相比,SORF处理下玉米、小麦和周年的氮肥农学效率分别显著提高54.8%,31.2%和37.3%,氮肥偏生产力分别显著提高10.0%,45.6%和20.7%,小麦、周年的磷(钾)肥农学效率和偏生产力分别提高31.2%,77.3%和45.6%,55.7%。综合来看,秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥(SORF)不仅有利于提高玉米产量,玉米、小麦的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量,以及化肥农学效率和偏生产力,而且可提高小麦籽粒蛋白组分含量,是旱地玉-麦一年两熟区兼顾产量品质效率的施肥模式。     

黄淮海平原县域农村居民点布局优化及其整治策略

为合理确定农村居民点的布局优化方向,科学指导土地整治和新农村建设中农村居民点的迁移合并实践,该文以河北省曲周县为例,从农村居民点自身发展条件和邻近居民点的空间相互作用关系2个角度,构建了以斑块为单元符合平原区特点的农村居民点结节性指数评价体系,利用多因素综合评价法测算了各农村居民点结节性指数值;利用引力模型确定了整理单元,总结出农村居民点间的4种空间相互作用关系,即串联型、并联型、聚合型、双核型;在此基础上,分别利用场强模型和引力模型将河北省曲周县242个主要农村居民点划分为城镇化型、重点发展型、规模控制型和迁移合并型,并有针对性的提出布局优化调控建议。研究结果符合曲周县实际情况,为当地农村居民点整理工作提供了依据,对黄淮海平原其他农区的农村居民点科学规划与布局有一定借鉴意义。     

黄淮海平原农业结构调整及其模式探讨

黄淮海平原农业生产在我国一直占有重要地位,通过对该平原农业态势及其结构中存在问题的分析可知农业结构调整是解决农业持续发展的关键;理论上拟定了农业结构调整的原则,研究了结构调整的4大重点：种植业结构调整、农业结构调整、农村产业结构调整及以城市为中心的都市农业结构调整;以曲周模式、禹城模式、睢宁模式及环渤海模式等典型模式为例实证了结构调整对该平原农业发展的巨大贡献,以期为黄淮海平原农业乃至全国农业未来发展提供理论与实践依据。     

小麦–玉米种植制度下长期施钾对土壤钾素Q/I关系的影响

为评价长期施肥条件下土壤钾素容量和强度（Q/I）关系,采用Q/I法研究了小麦–玉米种植制度下3类土壤（塿土、潮土和红壤）,连续15年不施钾（NP）和施钾（NPK）土壤钾素Q/I关系的变化及其参数与土壤性质变化的关系。结果表明,长期施钾土壤K+平衡活度比（AR0）、土壤活性钾（KL）、非专性吸附钾（-△K0）和专性吸附钾（KX）均较不施钾土壤的高,其中,施钾后AR0和-△K0值提高幅度最大的是红壤,分别提高13.78和12.17倍;15年连续施用钾肥对红壤钾位缓冲容量（PBC）影响不明显,塿土和潮土长期施钾处理PBC值显著降低（17 %～20 %）。不施钾土壤K+和Ca2++Mg2+交换自由能（-△G）（13.69～19.33 kJ/mol）高于施钾土壤（12.15～12.81 kJ/mol）;土壤钾素Q/I参数与土壤1 mol/L HNO3浸提K、K+饱和度和有机质含量等存在显著相关关系。土壤钾素Q/I参数能科学评价土壤的供钾状况。连续15年施钾肥土壤供钾能力较高,长期不施钾肥土壤钾素亏缺明显,尤其是潮土和红壤易出现缺钾。     

Soil carbon sequestration with continuous no-till management of grain cropping systems in the Virginia coastal plain

Carbon sequestration in agroecosystems represents a significant opportunity to offset a portion of anthropogenic CO₂ emissions. Climatic conditions in the Virginia coastal plain and modern production practices make it possible for high annual photosynthetic CO₂ fixation. There is potential to sequester a substantial amount of C, and concomitantly improve soil quality, with the elimination of tillage for crop production in this region. The objectives of our research were to: (1) measure C sequestration rate with continuous no-till management of grain cropping systems of the Virginia middle coastal plain; (2) determine the influence of biosolids application history on C content and its interaction with tillage management; and (3) evaluate the impact of continuous no-till C stratification as an indicator of soil quality. Samples were collected from 63 sites in production fields using a rotation of corn (Zea mays L.)–wheat (Triticum aestivum L.) or barley (Hordeum vulgare L.)/soybean double-crop (Glysine max L.) across three soil series [Bojac (coarse-loamy, mixed, semiactive, thermic Typic Hapludults), Altavista (fine-loamy, mixed semiactive, thermic Aquic Hapludults), and Kempsville (fine-loamy, siliceous, subactive, thermic Typic Hapludults)] with a history of continuous no-till management ranging from 0 to 14 years. Thirty-two of the sites had a history of biosolids application. Five soil cores were collected at each site from 0–2.5, 2.5–7.5 and 7.5–15 cm and analyzed for bulk density and soil C. Bulk density in the 0–2.5 cm layer decreased and C stratification ratio (0–2.5 cm:7.5–15 cm) increased with increasing duration of continuous no-till due to the accumulation of organic matter at the soil surface. A history of biosolids application resulted in an increase of 4.19 ± 1.93 Mg C ha⁻¹ (0–15 cm). Continuous no-till resulted in the sequestration of 0.308 ± 0.280 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹ (0–15 cm). Our results provide quantitative validation of the C sequestration rate and improved soil quality with continuous no-till management in the region using on-farm observations.     

山东省环渤海平原区粮食产出潜力与技术途径分析

为了给国家新增粮食生产能力规划布局提供依据,基于山东环渤海平原区目前耕地资源、种植制度及其生产力现状,估算了该区域内30个县(市、区)的粮食产出潜力。结果表明:通过扩大粮食种植面积和提高粮食单产具有新增粮食4.034 1×109 kg的潜力,具体技术途径为:①调整种植制度,通过将一年1熟种植棉花调整为小麦/玉米一年2熟种植粮食作物,可增加粮食产出2.364 7×109 kg;②开发利用耕地资源,通过改造治理盐碱荒地种植粮食作物可增加粮食产出7.755 5×108 kg;③实施均衡增产措施,通过提高现有粮田单产水平可增加粮食产出8.938 5×108 kg。无论是扩大种植面积,还是提高单产,增粮增产潜力较大的县(市、区)主要分布在黄河三角洲地区。粮食生产潜力开发的核心技术措施是进行洗盐排盐抑制耕层土壤返盐,改土培肥提高中低田地力,筛选配置耐盐作物品种、优化耕作制度,实施适度规模集中连片标准化技术。     

考虑种养平衡的黄淮海小麦-玉米模式下畜禽承载量估算

黄淮海地区作为中国种植业与养殖业优势区,随着国家对农作物秸秆和畜禽粪便所带来农村环境问题的日益重视,研究该区域"以种定养"、实现种养业废弃物资源化利用、践行绿色发展理念显得尤为重要。以区域种植业实际生产情况为基础,确定典型种植模式下可施用畜禽粪便类有机肥量,经推导计算后确定区域畜禽养殖种类与数量。该文选取河北、河南和山东为黄淮海地区典型代表,在保障粮食产量和满足农田环境风险评估的基础上,研究小麦-玉米生产模式中,畜禽粪便类有机肥每年可施用量,经推导得到高温好氧堆肥处理前的畜禽粪污资源量,进而计算得到每年可承载的不同种类畜禽养殖量。这样既可满足种植业生产的肥料需求,也能缓解养殖业粪污带来的环境压力。研究结果表明:黄淮海地区小麦-玉米生产模式中,每公顷农田每年可利用6头奶牛或18头肉牛或47～51头生猪或731～789只蛋鸡或8 062～8 705只肉鸡粪便N量。在实际生产中,土壤肥力和土壤微生物等多因素影响有机肥可施用量,不同种类畜禽的农田承载量还需进一步优化。该研究为促进黄淮海地区种养结合提供一定的理论基础。     

间作绿肥弥补减施氮肥引起的玉米产量损失

  【目的】  河西绿洲灌区玉米连作普遍存在过量施氮等问题,我们探讨了间作绿肥来减少玉米氮肥投入的可行性及机理,以减少玉米生产带来的环境风险。  【方法】  于2019—2020年,在甘肃武威开展玉米间作绿肥田间试验,供试绿肥作物为箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 和油菜 (Brassica campestris L.)。试验采用裂区设计,主区设玉米间作箭筈豌豆(M/V)、玉米间作油菜(M/R) 和单作玉米(M) 3 种种植模式,副区为常规施氮量 (360 kg/hm2,N2) 和减氮25% (270 kg/hm2,N1) 两个施氮水平。绿肥作物在盛花期 (玉米出苗50天左右) 刈割并覆盖于玉米行间。从玉米出苗后开始,每15天取样分析玉米的干物质积累量,收获期调查籽粒产量及产量构成。  【结果】  在单作玉米(M)条件下,N1较N2处理玉米籽粒产量和生物量分别降低了15.7%和12.9% (P<0.05),而在M/R、M/V种植模式下,N1与N2水平间两指标无显著差异。玉米出苗后0～60 天的干物质积累量,N1水平较N2水平在3个种植模式下平均降低了15.8%;M/R和M/V模式较M模式分别平均降低了8.8%和31.5%;玉米生长60～105 天的干物质积累量,N1水平较N2水平在3个种植模式下平均降低了7.2%,而M/R和M/V种植模式分别较M种植模式分别提高了10.2%和8.8%;玉米生长105～150 天 (灌浆初期至成熟期) 的干物质积累量,N1水平比N2水平降低了4.2%,而M/R和M/V种植模式分别较M模式提高5.8%和8.2%。在玉米生长 60～105天及105～150天,N1水平下M/R、M/V种植模式与N2水平下M种植模式的干物质积累量均无显著差异。间作绿肥显著提高了减氮条件下 (N1)玉米的最大增长速率 (V_max),M/R和M/V种植模式较M种植模式分别提高16.1%和27.3%,其中,以N1水平M/V种植模式的V_max提高幅度较大,比N2水平M种植模式高16.6%。间作绿肥可提高减氮条件下玉米穗粒数和千粒重;与单作玉米相比,玉米穗粒数和千粒重M/R种植模式分别提高11.9%和19.6%,M/V种植模式分别提高13.9%和22.3%。通过灰色关联分析进一步表明,千粒重是影响玉米籽粒产量的主导因素,其次为穗粒数,最后为单位面积穗数。  【结论】  间作绿肥可提高减氮条件下玉米大喇叭口期到成熟期的干物质积累量和向籽粒的输出量,提高粒重,因而抵消减施氮肥25%带来的玉米产量损失,最终保证减氮条件下玉米产量的稳定,是河西绿洲灌区实现玉米减氮增产的一种高效管理措施。     

鄱阳湖区棉田不同种植模式的截流保肥效果

通过不同棉花栽培方式的田间试验,分析了不同的栽培措施对棉田径流拦截和肥料保持的效果。结果表明,棉花间种蔬菜、棉田翻耕覆盖及棉田免耕覆盖技术均可以有效地减少棉田的水土和肥料流失,且以免耕覆盖的泥沙流失量和翻耕覆盖的径流量、养分流失量最小,分别较常规栽培减少52.99%和50%、10.71%。     

基于数据处理及图件的小麦-水稻种植制度的气候风险评估

淮河流域地处中国南北气候过渡带,是重要的气候变化敏感区,定量研究淮河流域小麦-水稻种植制度的气候风险度,可为科学地评估改品种、改熟制及因地制宜地制定科学可靠的种植制度提供依据。应用生态适宜度理论和模糊数学方法,建立了适宜度模型,综合作物适宜度及其概率分布,构建风险度模型,并结合未来气候变化情景,对淮河流域小麦-水稻种植制度的气候风险度进行了模拟。结果表明：淮河流域稻麦两熟制的气候风险度在0.15～0.50之间变动,主要是由于降水适宜度低、标准差大。气候风险度的空间分布由东部沿海向西部山区递增,一方面是东部沿海到西部内陆降水量逐渐减少,另一方面是内陆气候要素的变率较大,因此风险度较高。在未来气候情景下,稻麦两熟制的气候风险度小于0.38,气候风险度减小。