有机物料还田对冬小麦农田土壤温室气体排放影响的研究

探讨有机物料还田对冬小麦田温室气体排放特性的影响,对提高经济效应和环境效应有积极意义。本研究应用静态箱-气相色谱法对秸秆还田（J）、秸秆还田+牛粪（JF）和秸秆还田+菌渣（JZ）3种有机物料还田下分别施氮肥243 kg （N）·hm^-2（减氮10%,N1）、216 kg （N）·hm^-2（减氮20%,N2）对冬小麦农田N₂O、CO₂和CH₄的排放通量进行监测,探讨了不同施肥措施对麦田温室气体累积排放量、增温潜势的影响。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、施肥量和灌溉量,测定产量,地上部生物量,估算农田碳截留。结果表明,冬小麦农田土壤N₂O和CO₂是排放源,是CH₄的吸收汇,氮肥施入、灌溉以及强降水促进了土壤N₂O和CO₂的生成,却弱化了CH₄作为大气吸收汇的特征。牛粪+秸秆（JF）处理N₂O和CO₂排放总量最高,分别为3.5 kg （N₂O-N）·hm^-2和19 689.67 kg （CO₂-C）·hm^-2,但CH₄的吸收值最大,为5.33 kg （CH₄-C）·hm^-2,均显著高于菌渣+秸秆（JZ）和秸秆（J）处理（P<0.05）;各处理N₂O和CO₂的总量随施氮量的增加呈升高趋势,CH₄的总量随施氮量的增加而呈降低趋势。JFN2、JN2和JZN2处理农田综合增温潜势（GWP）均为负值,表明有机物料还田且减氮20%条件下农田生态系统为大气的碳汇,麦季净截留碳1 038~2 024 kg·hm^-2,其他处理GWP值均为正。JZN2处理小麦产量为8 061 kg·hm^-2,显著高于JFN2处理（P<0.05）。综上所述,JZN2处理不仅能够保证小麦产量,且对环境效应最有利,为本区域冬小麦较优的施肥管理模式。     

长江中下游甘薯氮磷钾肥施用效果与区域土壤养分丰缺指标研究

根据2009—2014年在长江中下游薯区实施的68个氮、磷、钾肥料用量田间试验结果，建立了基于养分丰缺指标法——肥料效应函数的甘薯氮、磷、钾施肥指标体系。结果表明：施用氮肥、磷肥、钾肥均对甘薯具有极显著的增产效果(P<0.01)；植薯土壤水解性氮含量的“高”、“低”指标分别为170 mg/kg和100 mg/kg，有效磷含量的临界指标为17 mg/kg，土壤速效钾含量“高”、“低”的指标分别为110 mg/kg和30 mg/kg；高产田块甘薯的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 125 kg/hm²、P₂O₅160 kg/hm²和K₂O 182 kg/hm²，中低产田块的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 155 kg/hm²、P₂O₅120 kg/hm²和K₂O 220 kg/hm²。     

灌水施氮和缩节胺用量对南疆棉花产量品质和水肥利用效率的影响

为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响,于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验,设置3个灌水量（W₁：60%ET_c,W₂：80% ET_c,W₃：100% ET_c,ET_c为作物蒸发蒸腾量）,4个施氮量（N₀：0 kg/hm²,N₂₀₀：200 kg/hm²,N₃₀₀：300 kg/hm²,N₄₀₀：400 kg/hm²）和2个缩节胺用量（D₁：120 g/hm²,D₂：240 g/hm²）。结果表明：灌水量、施氮量和缩节胺用量对籽棉产量、水分利用效率、肥料偏生产力和部分纤维品质指标影响显著（P<0.05）。灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用对肥料偏生产力和纤维品质影响显著（P<0.05）。株高、叶面积指数和干物质量也受灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用影响。W₃N₃₀₀D₂处理籽棉产量最高（2020年为7 578 kg/hm²,2021年为7 173 kg/hm²）,W₁N₄₀₀D₁处理水分利用效率和W₃N₀D₂处理肥料偏生产力最高,W₃N₄₀₀D₁处理的纤维长度、纤维强度和马克隆值均获得较大值,纤维品质最佳。基于TOPSIS综合评价方法对棉花产量品质和水肥利用效率进行综合评价,100%ET_c灌水量、300 kg/hm²施氮量和240 g/hm²缩节胺用量组合最优,可作为南疆棉花适宜的水氮和化控管理模式。研究结果可为南疆棉花水肥高效利用提供理论依据和科学指导。     

不同供氮水平下玉米大豆间作体系干物质积累和氮素吸收动态模拟

玉米/大豆间作具有一定的养分利用优势,但是不同供氮水平对玉米/大豆间作体系干物质累积和氮素吸收的调控作用不同。本试验采用田间裂区设计,运用Logistic模型分析,模拟了4个氮水平下玉米/大豆间作作物干物质积累和氮素吸收的动态变化。结果表明,玉米、大豆干物质累积和氮素吸收动态符合Logistic模型,相关系数R²均在0.9以上。在N0（不施氮肥）、N1（180 kg·hm^-2）、N2（240 kg·hm^-2）和N3（300 kg·hm^-2）供氮水平时,间作玉米最大生长速率（I_max-B）分别比单作提高34.2%、46.7%、25.9%和25.1%,而相应的供氮水平下,大豆的I_max-B分别降低27.7%、30.3%、16.5%和23.7%,但整个间作系统的I_max-B平均增加32.1%;玉米和大豆干物质的其他模拟参数与I_max-B规律一致。氮素吸收动态与干物质积累表现出同步的变化特点,在N1水平下,单位面积间作玉米的氮素最大吸收量（K_-N）、最大吸收速率（I_max-N）和瞬时吸收速率（r-N）比相应单作分别提高18.4%、48.9%和25.8%,而间作大豆的K_-N、I_max-N和r-N值比单作处理分别降低15.9%、29.9%和16.69%,整个间作系统氮素分别提高0.4%、13.7%和7.8%;施氮水平对大豆r-N无显著性影响。间作显著地提高了氮素当量比（LER_N>1）,其中N0水平下LER_N值最高,随着施氮量的增加,LER_N有下降趋势。在本试验条件下,N2供氮水平下玉米/大豆间作体系干物质积累量和氮素吸收量最高,间作优势最明显。     

生物质炭对土壤N2O消耗的影响及其微生物影响机理

生物质炭在温室气体减排方面具有很大的发展前景,它不仅能实现固碳,对于在大气中停留时间长且增温潜势大的N₂O也能发挥积极作用。本研究采用室内厌氧培养试验,按照生物质炭与土壤质量比（0、1%和5%）加入一定量生物质炭,土壤重量含水率控制在20%。利用Robotized Incubation平台实时检测N₂O和N₂浓度变化,通过测定土壤中反硝化功能基因丰度（nirK、nirS、nosZ）分析生物质炭对N₂O消耗的影响及其微生物方面的影响机理。结果表明：经过20 h厌氧培养后,0生物质炭处理的反硝化功能基因丰度（基因拷贝数·g^-1）分别为6.80×10⁷（nirK）、5.59×10⁸（nirS）和1.22×10⁸（nosZ）。与0生物质炭处理相比,1%生物质炭处理的nirS基因丰度由最初的2.65×10⁸基因拷贝数·g^-1升至7.43×10⁸基因拷贝数·g^-1,nosZ基因丰度则提高了一个数量级,由4.82×10⁷基因拷贝数·g^-1升至1.50×10⁸基因拷贝数·g^-1,然而nirK基因丰度并无明显变化;5%生物质炭处理的反硝化功能基因丰度并未发生显著变化。试验结束时,添加生物质炭处理的N₂/（N₂O+N₂）比值也明显高于0生物质炭处理。相关性分析结果表明,nirS基因丰度和nosZ基因丰度均与N₂O浓度在0.01水平上显著相关。试验末期nirS基因丰度和nosZ基因丰度均随着N₂O浓度的降低而升高。因此在本试验中,添加1%生物质炭可显著提高nirS和nosZ基因型反硝化细菌的丰度,增大N₂/（N₂O+N₂）比值,促进N₂O彻底还原成N₂。生物质炭对于N₂O主要影响机理是增大了可以还原氧化亚氮的细菌活性,促进完全反硝化。     

亚热带杉木人工林下植物多样性对氮沉降的响应

基于野外长期控制试验,研究了氮沉降7 a后人工杉木林下植物多样性的响应。试验处理分为N₀[(Control),0 kg/(hm²·a)];N₁[60 kg/(hm²·a)];N₂[120 kg/(hm²·a)];N₃[240 kg/(hm²·a)]。林下植物中共发现51种植物,隶属34科,45属。随着氮沉降的增加,呈现出植物α多样性指数减少,而β_ws多样性指数增加的趋势,群落相似性指数明显降低。去趋势对应分析排序(detrended correspondence analysis, DCA)结果表明,氮沉降改变了植物群落结构。其中,菝葜和沿海紫金牛在4个处理中均有发现,为广适种。毛冬青、粗叶榕、毛花连蕊茶、毛枝连蕊茶、香附子这几种植物在N₀-N₂处理中有发现,属于较耐受种。茅莓、羊乳、羊角藤、琴叶榕、紫麻、杜虹花、乌蔹莓、海金莎均为一般耐受种,在N₀和N₁处理中有发现。另外,黄瑞木、黄樟等16种植物可能为敏感种,仅可在N₀处理中发现。总之,亚热带森林植物多样性受到了氮沉降增加的不利影响,应针对某些濒危植物种类实施合理的保育措施。     

控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响

为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958（夏玉米）和济麦22（冬小麦）为供试材料,设不施氮对照（CK）、常规施氮（FFP）、优化施氮（OPT）、含30%控释尿素的控释掺混肥（夏玉米）和含50%控释尿素的控释掺混肥（冬小麦）（CRBF1）、含50%控释尿素的控释掺混肥（夏玉米）和含70%控释尿素的控释掺混肥（冬小麦）（CRBF2）共5个处理,对比分析了不同处理的冬小麦、夏玉米及周年产量、温室气体排放和土壤硝态氮残留的差异。结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量（P<0.05）。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了1.4%～3.0%、1.9%～3.4%和1.6%～3.1%（P>0.05）。施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N₂O和CO₂的周年排放（P<0.05）。CRBF1和CRBF2处理的土壤N₂O周年排放总量较FFP处理显著降低了27.7%～34.6%（P <0.05）。施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势（GWP）（P<0.05）。CRBF1和CRBF2处理的周年GWP较FFP处理降低了4.2%和5.7%,其中CRBF2处理差异显著（P<0.05）。施氮降低了麦玉轮作体系的周年温室气体排放强度（GHGI）。CRBF1和CRBF2处理的周年GHGI较FFP处理降低了5.6%～8.6%（P>0.05）。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的100~200 cm土层硝态氮残留降低30.6%～34.3%（P<0.05）,减少了硝态氮淋失风险。综上所述,控释掺混肥在稳定作物产量、减少温室气体排放和土壤硝态氮残留方面具有积极作用,研究结果可为麦玉轮作体系的轻简高效氮肥管理提供数据支持和理论支撑。     

减量施氮与大豆间作对蔗田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱 气相色谱法对常规施氮(N2, 525 kg·hm^-2)y和减量施氮(N1, 300 kg·hm^-2)处理下甘蔗与大豆按行数比1∶1(SB1)和1∶2(SB2)间作、甘蔗单作(MS)、大豆单作(MB)种植模式下蔗田土壤CO₂、N₂O、CH₄排放通量及土地当量比(LER)进行观测和对比分析, 以探讨不同间作模式及施氮水平下甘蔗//大豆间作农田土壤温室气体排放的动态变化规律及对作物产量的影响, 为制定农田温室气体减排措施提供合理的依据。研究结果表明, 减量施氮处理甘蔗//大豆(1∶2)间作模式(SB2-N1)农田土壤CO₂排放总量较甘蔗单作(MS)显著降低35.58%, N₂O累积排放总量较甘蔗单作降低56.36%, CH₄累积排放总量较甘蔗单作升高7.02%; 不同种植模式和施氮处理蔗田土壤均表现为CO₂和N₂O的排放源, CH₄吸收汇, 追施氮肥后土壤对CH₄的吸收速率降低, 但CO₂和N₂O的排放速率增加。MS-N1、SB1-N1、SB2-N1、MS-N2、SB1-N2、SB2-N2和MB处理土壤CO₂年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为5 096.89、6 422.69、3 283.20、4 103.29、4 475.84、4 775.31和4 780.35, 土壤N₂O年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为4.61、5.11、2.15、3.13、3.72、5.60和3.11, 土壤CH₄年累积排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为 13.68、 21.78、 12.72、 5.53、 11.36、 4.77和 9.97。甘蔗//大豆间作系统2009-2012年土地当量比(LER)均大于1, 且减量施氮水平下, 甘蔗//大豆(1∶2)间作模式优势最明显。     

施氮水平对太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系土壤温室气体通量的影响

应用静态明箱-气相色谱法对4 个施氮肥水平N0 [0 kg(N)·hm^-2]、N200 [200 kg(N)·hm^-2]、N400 [400kg(N)·hm^-2]、N600 [600 kg(N)·hm^-2]的夏玉米-冬小麦季轮作体系2008~2010 年的土壤温室气体(CH₄、CO₂ 和N₂O)排放通量进行研究, 同时观测5 cm 土层土壤温度并记录降水量。结果表明: 太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统为CH₄ 吸收汇, CO₂ 和N₂O 排放源。随着氮肥施入量的增加土壤对CH₄ 的吸收速率降低, 而CO₂ 和N₂O 的排放速率增加。冬小麦季施氮处理土壤对CH₄ 的吸收速率显著低于无氮肥的N0 处理, 而N600处理土壤CO₂ 和N₂O 排放速率显著高于N0 处理(P<0.05)。施肥和灌溉会直接导致土壤CO₂ 和N₂O 的排放通量增加, 同时土壤对CH₄ 的吸收峰值减小。土壤温度升高和降水量增加以及干湿交替加剧均会造成N₂O 和CO₂排放速率增加。同时在持续干燥和低温条件的冬季不施氮处理观测到土壤对N₂O 的吸收现象。N0、N200、N400 和N600 处理土壤CH₄ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为-1.42、-0.75、-0.82、-0.92(2008~2009 年)和-2.60、-1.47、-1.35、-1.76(2009~2010 年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤CO₂ 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为15 597.6、19 345.6、21 455.9、29 012.5(2008~2009 年)和10 317.7、11 474.0、13 983.5、20 639.3(2009~2010年), N0、N200、N400 和N600 处理土壤N₂O 年排放总量(kg·hm^-2·a^-1)分别为1.05、2.16、5.27、6.98(2008~2009年)和1.49、2.31、4.42、5.81(2009~2010 年)。     

施肥对青岛市设施蔬菜产量、净产值及土壤环境的影响

为进一步提高设施蔬菜的施肥效率, 减少肥料成本和对环境的污染, 对青岛市设施蔬菜施肥状况及其对产量、净产值和土壤环境的影响进行了研究。结果表明, 设施黄瓜和番茄氮、磷、钾肥施用均明显过量。黄瓜N、P₂O₅、K₂O年施用量分别为1 841.5 kg·hm^-2、864.0 kg·hm^-2和1 978.7 kg·hm^-2, 番茄N、P₂O₅、K₂O年施用量分别为1 436.7 kg·hm^-2、833.6 kg·hm^-2和1 643.7 kg·hm^-2。施肥中有机/无机肥料养分比例较为合理, 重视了有机肥的施用。年度施用N、P₂O₅、K₂O量及其总量对年度蔬菜产量、净产值有明显影响, 存在着线性方程关系。随着年度施氮量的增加, 土壤NO₃^--N含量明显增加, 31.4%的农户设施蔬菜田土壤NO₃^--N含量居高和较高水平。土壤速效磷含量随年度施磷量的增加而增加, 74.3%的农户设施蔬菜田土壤速效磷为高水平。68.6%的农户设施蔬菜田土壤为酸性和微酸性, 有向酸性发展的趋势。生产中应适量减少氮、磷和钾肥投入, 推广测土配方施肥、水肥一体化、秸秆生物处理等技术, 促进青岛市设施蔬菜生产的可持续发展。     

施氮量对潮土区冬小麦-夏玉米轮作农田氮磷淋溶的影响

潮土是我国华北地区主要土壤类型之一,潮土区是我国冬小麦-夏玉米作物的主要产区,研究不同施氮量潮土氮磷淋溶特征对于指导区域农田面源污染防控具有重要意义。本研究设置3个施肥处理,即传统施氮(CON)、优化施氮(OPT)和优化再减氮(OPTJ),利用田间渗漏池法,研究潮土冬小麦-夏玉米轮作农田硝态氮及总磷淋溶特征。结果表明:2016—2018年,冬小麦-夏玉米轮作周年不同施肥处理90cm土层年淋溶水量79.0～102.5 mm,不同淋溶事件间土壤淋溶液硝态氮浓度波动较大, CON、OPT和OPTJ处理单次淋溶事件硝态氮浓度分别为18.9～208.7(平均为72.7) mg·L~(-1)、9.0～99.2 (平均为33.8) mg·L~(-1)、4.7～55.5 (平均为15.4) mg·L~(-1)。本研究区域冬小麦-夏玉米轮作模式的氮素淋溶风险较高,磷素淋溶风险较低。传统施氮处理(CON)下农田硝态氮的平均淋溶量和表观淋失系数分别为66.4 kg·hm~(-2)和10.3%,而总磷(TP)为0.06 kg·hm~(-2)和0.04%。氮肥减施会显著降低氮素淋失,OPT和OPTJ处理的氮素淋溶减排率可达56.3%和78.9%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理硝态氮平均表观淋失系数分别为10.3%、6.2%和4.9%,随着施氮量的增加,硝态氮淋失系数动态增加。氮淋溶具有较大的年际变化,降雨量高的2018年比降雨少的2017年硝态氮淋溶量多57.0%。两个年度CON、OPT和OPTJ处理总磷平均淋溶量分别为0.06 kg·hm~(-2)、0.06 kg·hm~(-2)和0.08 kg·hm~(-2)。适量减施氮肥会增加作物产量, OPT处理的作物产量是CON处理的1.08倍。然而,过量减施则会带来减产风险, OPTJ处理氮肥减施56%,作物产量比CON处理降低2.0%～8.1%。总之,潮土区农田硝态氮淋溶风险较大,适量减施氮肥能够在保证作物产量的基础上显著降低氮素淋失损失。     

长期施肥对栗褐土区土壤-作物系统可持续性的影响

利用长期施肥定位试验开展土壤-作物系统的可持续性评价,可为农田合理施肥和管理提供理论支撑。在黄土丘陵区栗褐土农田进行了26年长期肥料定位试验,设置8个处理,分别是不施肥(CK)、单施氮肥[120.0 kg(N)·hm~(-2),N]、氮[120.0 kg(N)·hm~(-2)]和磷[75 kg(P_2O_5)·hm~(-2)]肥配施(NP)、单施低量有机肥(22 500 kg·hm~(-2),M1)、低量有机肥与氮肥配合施用(M1N)、低量有机肥与氮磷肥配合施用(M1NP)、高量有机肥(45 000 kg·hm~(-2))与氮肥配合施用(M2N)和高量有机肥与氮磷肥配合施用(M2NP)。测定了19项指标,根据三角性面积法计算了土壤养分指数、土壤微生物指数、作物指数和可持续性指数,分析讨论了长期施肥对栗褐土区土壤-作物系统可持续性的影响。结果表明:1)N、M1处理的可持续性指数较CK分别提高27.1%、141.7%,但较临界值(1.30)低53.1%和10.8%;NP处理的可持续性指数虽然较N处理提高62.3%,但仍比临界值(1.30)低23.8%。说明长期单施氮肥、低量有机肥和氮磷配施下土壤-作物系统均不可持续。2)施用无机肥处理(N和NP)的土壤养分指数、土壤微生物指数和作物指数较CK提高7.1%和46.4%、-6.0%和25.4%、40.0%和60.0%;单施低量有机肥(M1)的土壤养分指数、土壤微生物指数和作物指数较CK提高98.2%、41.8%和31.7%。说明施用无机肥有利于作物指数的提升,而施用有机肥有利于土壤养分指数和土壤微生物指数的提升。3)M1N处理的土壤养分指数(1.06)、土壤微生物指数(1.04)、作物指数(1.00)和可持续性指数(1.38)均超过或等于临界值,使土壤-作物系统具有较好的可持续性。4)M1NP、M2N、M2NP处理的土壤养分指数较M1N处理分别提高21.7%、37.7%和72.6%,土壤微生物指数较M1N处理分别提高15.4%、7.7%和18.3%,作物指数与M1N处理相比差异很小,可持续性指数较M1N处理分别提高28.3%、32.6%和68.1%。说明在M1N基础上再增施磷肥或有机肥,可持续性指数可进一步提升是由于土壤养分指数和土壤微生物指数提高的缘故,同时也增加了潜在的环境风险。适量有机肥与无机氮配合施用(M1N)是实现栗褐土区土壤-作物系统可持续生产的较佳施肥模式。     

小麦/玉米套作条件下氮、磷配施的肥料效应研究

针对内蒙古河套灌区农业面源污染的现状,本研究以内蒙古河套灌区常规作物小麦和玉米为供试材料,采取"3414"部分实施方案,对氮、磷肥的施用效应及养分交互作用进行了研究,探讨进一步削减当地农业生产过程中的肥料用量的施肥技术。结果表明:小麦/玉米套作条件下,作物产量与氮、磷肥施用量之间满足二次型回归模型,氮肥、磷肥及氮磷交互效应对产量产生显著影响,氮磷交互作用氮磷。在施肥水平较低时,氮、磷肥表现出较好的协同促进作用,在达到产量的极限值后,则表现为无效及拮抗作用;中氮中磷处理能够较好地满足作物生长发育过程中对氮和磷的需求,提高作物对氮、磷的利用率。但随着施肥量的进一步增加,作物植株吸肥量也随之增加,施肥效益降低,肥料利用率持续下降。通过对氮、磷单因素及二因素肥料效应的分析,对施肥水平做进一步优化,得出小麦最佳施氮量为167.67~196.61 kg·hm-2,最佳施磷量为130.43~186.64 kg·hm-2;玉米最佳施氮量为222.10~299.14 kg·hm-2,最佳施磷量为156.14~188.00 kg·hm-2。这将为进一步削减氮、磷配施量,改善当地土壤养分平衡,减轻农业面源污染提供一定的指导作用。     

不同施肥方法对双季稻区水稻产量及氮素流失的影响

为保障粮食安全,减少稻田生态系统氮肥投入,提高氮肥利用率和减少氮素流失成为重要的农业和环境措施。本研究在位于湖南岳阳的农业部岳阳农业环境科学观测实验站开展为期1年的早稻、晚稻田间试验,比较了不施肥(T_1)、尿素常规施肥(T_2,施N 280 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、控释肥常规施用(T_3,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 165 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、高量控释肥侧条施用(T_4,施N 230 kg·hm~(-2)、P_2O_5 138 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))、中量控释肥侧条施用(T5,施N 180 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120kg·hm~(-2))及低量控释肥侧条施用(T6,施N 140 kg·hm~(-2)、P_2O_5 123 kg·hm~(-2)、K_2O 120 kg·hm~(-2))下氮肥的养分利用率、作物产量及氮素流失情况,以期为稻田氮素合理利用提供理论依据。研究结果表明,控释肥侧条施用可有效提高水稻的产量和氮肥利用率,减少面源流失。1)在减少稻田秧苗数量和氮肥施用量的条件下,T_4处理的水稻早晚稻产量分别比T_2处理增加13.17%和4.72%,与T_3处理相比亦分别增加7.27%和1.74%;2)侧条施肥处理有效降低了稻田氮素流失量,年氮流失量为0.466~0.673 kg×hm~(-2),比常规施肥处理降低地表径流氮流失量3.54%~29.36%;3)侧条施肥有效提高了氮肥利用率,T_4处理的氮肥利用率分别是T_2、T_3处理的1.70倍和1.22倍。因此,采用合适的施肥方式、配施适量控释氮肥可获得较高的产值和收益。高量控释肥侧条施用(T_4)是本研究区域最佳的施肥模式,对实现现代化农业生产的高产高效、资源节约和生态环境保护具有重要意义。     

紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响

为综合评价紫云英与氮肥配施对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响,筛选紫云英等量翻压条件下,较适宜的施氮水平,以冬闲常规施氮[150 kg(N)?hm~(-2)]处理为对照,在翻压紫云英22 500 kg·hm~(-2)条件下,设置90 kg(N)·hm~(-2)、120 kg(N)·hm~(-2)、150 kg(N)·hm~(-2)和180 kg(N)·hm~(-2) 4个施氮水平,研究紫云英和施氮量对早稻干物质生产及氮素吸收利用的影响。结果表明:紫云英与氮肥配施各处理的干物质积累量均高于对照,其中紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)的干物质积累量最多,分别达9.65 t?hm~(-2)和9.97 t?hm~(-2),比对照分别增加11.18%和14.86%。各处理在水稻播种—分蘖期及抽穗—灌浆期干物质积累量较大,占成熟期干物质量的19.26%~24.77%和45.23%~52.75%,这两个生育阶段是干物质主要积累时期。紫云英与氮肥配施各处理的氮素积累量均高于对照,增幅为6.95%~18.68%。氮素干物质生产效率和氮收获指数均以紫云英配施90 kg(N)·hm~(-2)处理最高,比其他处理分别增加3.94%~14.08%和6.65%~14.90%。紫云英配施氮肥有利于提高早稻的干物质积累量和氮素利用率,其中以紫云英配施氮肥90 kg(N)·hm~(-2)和120 kg(N)·hm~(-2)效果较优,可实现减氮增效目的,是较理想的施肥模式。     

基于红壤肥力和环境效应评价的油菜-花生适宜施肥量

基于土壤肥力的施肥决策是提高施肥经济效益和降低施肥对环境危害的基础。本文针对红壤丘陵区的油菜-花生轮作系统,在红砂岩和红黏土红壤旱地中进行单因素的N、P肥料试验,评价其产量、肥料利用率、经济效益和环境效应,提出红壤丘陵区的施肥模型和适宜施肥量。试验表明,红壤速效P含量是影响作物产量的主要因素。考虑土壤速效P含量参数的油菜施N模型为Y=266.1×AP_class 2.87×N 393.3,其中Y为油菜的产量(kg/hm2);AP_class为土壤速效P含量的分类变量,N为施入的N肥用量(纯Nkg/hm2)。通过对不同施N量下花生产量、N肥利用率和环境效应(收获后土壤剖面中NO3--N储量)的综合评价,红砂岩红壤旱地中花生的N肥适宜用量为103.5kg/hm2。作物对P肥的利用率随施P量的增加呈现抛物线的变化方式。土壤速效P含量也影响了P肥利用率,速效P含量高的红砂岩红壤中花生对P肥利用率显著高于速效P水平低的红黏土红壤。综合评价P肥的产量效益、肥料利用率和经济效益,红砂岩红壤旱地中,油菜的适宜施P量为P2O590kg/hm2,花生的适宜施P量在P2O522.5～45kg/hm2之间。     

施肥方式对紫色土农田生态系统N2O和NO排放的影响

依托紫色土施肥方式与养分循环长期试验平台(2002年—),采用静态箱-气相色谱法开展紫色土冬小麦-夏玉米轮作周期(2013年10月至2014年10月)农田生态系统N_2O和NO排放的野外原位观测试验。长期施肥方式包括单施氮肥(N)、传统猪厩肥(OM)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(RSDNPK)等5种,氮肥用量相同[小麦季130 kg(N)×hm~(-2),玉米季150 kg(N)×hm~(-2)],不施肥对照(CK)用于计算排放系数,对比不同施肥方式对紫色土典型农田生态系统土壤N_2O和NO排放的影响,以期探寻紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的施肥方式。结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O和NO排放速率波动幅度大,且均在施肥初期出现峰值;强降雨激发N_2O排放,但对NO排放无明显影响。在整个小麦-玉米轮作周期,N、OM、NPK、OMNPK和RSDNPK处理的N_2O年累积排放量分别为1.40 kg(N)×hm~(-2)、4.60 kg(N)×hm~(-2)、0.95 kg(N)×hm~(-2)、2.16kg(N)×hm~(-2)和1.41 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.41%、1.56%、0.25%、0.69%、0.42%;NO累积排放量分别为0.57 kg(N)×hm~(-2)、0.40 kg(N)×hm~(-2)、0.39 kg(N)×hm~(-2)、0.46 kg(N)×hm~(-2)和0.17 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.21%、0.15%、0.15%、0.17%、0.07%。施肥方式对紫色土N_2O和NO累积排放量具有显著影响(P0.05),与NPK处理比较,OM和OMNPK处理的N_2O排放分别增加384%和127%,同时NO排放分别增加3%和18%;RSDNPK处理的NO排放减少56%。表明长期施用猪厩肥显著增加N_2O和NO排放,而秸秆还田有效减少NO排放。研究表明,土壤温度和水分条件均显著影响小麦季N_2O和NO排放(P0.01),对玉米季N_2O和NO排放没有显著影响(P0.05),土壤无机氮含量则是在小麦-玉米轮作期N_2O和NO排放的主要限制因子(P0.01)。全量秸秆还田与化肥配合施用是紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的优化施肥方式。     

Effects of fertilizer type and rate on summer maize grain yield and ammonia volatilization loss in northern China

Purpose

In this study, we analyzed the effects of different maize varieties with nitrogen utilization efficiency, fertilizer type, and rate on the ammonia volatilization emission of farmland. Aimed to seek the best matching method to improve grain yield and fertilizer utilization efficiency of summer maize simultaneously.

Materials and methods

In field experiments, we choose two maize varieties with different nitrogen utilization efficiency (Zhengdan958, Z and Lainong14, L) as material. Set four different fertilizer treatments (200 kg N hm^?2 inorganic fertilizer (U1), 100 kg N hm^?2 inorganic fertilizer (U2), 200 kg N hm^?2 organic fertilizer (M1), and 100 kg N hm^?2 organic fertilizer (M2) to study their effect on NH₃ emission and loss, maize grain yield, and nitrogen accumulation.

Results and discussion

Ammonia volatilization accounted for 8.61–21.68% of applied N. Under the same variety, ammonia volatilization accumulation after fertilization was as follows: U1 > U2 > M1 > M2. Ammonia volatilization rates increased first and then gradually decreased after the fertilization. The ammonia volatilization loss and cumulative loss increased due to increased nitrogen fertilizer application rate. The average nitrogen accumulation and harvest index of 200 kg N hm^?2 N treatments were higher than 100 kg N hm^?2 N treatments, and the difference between the inorganic fertilizer and organic fertilizer was not significant. In 2016 and 2017, the average yield of Zhengdan958 was 11,758.79 kg hm^?2, which was 15.78% higher than that of Lainong14, and the difference between the two fertilizer types was not significant. The average yield of 200 kg N hm^?2 N treatment was 11,959.42 kg hm^?2, which was 20.13% higher than those of 100 kg N hm^?2 N treatment.

Conclusions

By changing the type of fertilizer, replacing chemical fertilizers with organic fertilizer can reduce the loss of ammonia volatilization and promote the synergistic improvement to yield and resource utilization efficiency. Among them, using nitrogen-efficient varieties and using organic fertilizer instead of chemical fertilizer was beneficial to reduce the loss of ammonia volatilization, increase the accumulation of nitrogen, and promote the growth of maize to obtain high yield.

     

冀南夏玉米氮肥效率变异特征与高产限制因子解析

夏玉米产量的形成受气候、栽培、施肥等诸多因素的影响,为找到产量、氮肥效率的变异特征和产量差异在土壤养分和管理措施上的响应,提出科学的优化方案,本研究以河北省曲周县为例,连续4年对农户田块的田间管理和土壤养分进行实时跟踪,研究农户尺度的产量、氮肥效率变异特征;同时采用边界线的分析方法对管理措施和土壤养分进行分析,找出该地区限制高产的主要因素。结果表明:2015—2018年农户夏玉米平均产量为10.26 t?hm~(-2),变异系数为15.64%,年度之间产量和氮肥效率呈波动状。2015—2018年总农户产量差为4.02t?hm~(-2),当季农户产量差的变化范围为1.96～3.68t?hm~(-2),消除产量差可实现16.46%～34.72%的增产。4年内农户获得高产或氮肥高效的次数呈正态分布,获得一次高产和一次氮肥高效的占比最大,同一个农户不同年份的产量、氮肥效率处于不稳定的状况。高产稳定型农户分别在有效穗数、千粒重、播期、密度上与低产稳定型农户有显著差异(P0.05)。产量差的形成均是由各个因素共同导致,不同年份各因素对产量差的贡献不同,总体来看,密度、土壤有机质、播期是造成该区域产量差的主要因素。区域产量的提高,农户间产量差和氮肥效率差的缩减,以及低产农户向高产稳定型农户的转变,都需要土壤养分的改善和综合管理措施的优化。     

滨海盐碱地不同施肥模式对棉花氮磷养分积累和产量的影响

为探索盐碱地棉花种植最佳施肥模式,在山东省东营市中度滨海盐碱地设置了6种施肥模式(包括不施肥对照、习惯施肥、优化施肥、一次性施肥、减量化肥以及减量化肥+有机肥),通过对棉花关键生育时期植株调查取样和测定分析,探讨了不同施肥模式对棉花养分积累及产量的影响。结果表明:一次性施肥处理(非控释氮和控释氮1∶2配合)与同等养分水平的优化施肥处理相比,棉花的干物质积累量和各器官氮磷含量均有显著提高,前者花铃期氮磷养分总积累量分别比优化施肥处理高23.39%和13.97%,比不施肥处理高50.98%和46.94%。减量化肥(N、P_2O_5、K_2O减量20%)+有机肥处理棉花产量最高,比不施肥处理高31.14%,比习惯施肥处理高13.37%,经济效益增长1 925元/hm~2;一次性施肥处理棉花产量与习惯施肥相近,经济效益比习惯施肥增长了279元/hm~2。籽棉产量与吐絮期土壤碱解氮、有效磷含量呈显著正相关。在中度滨海盐碱地采用减量化肥(N、P_2O_5、K_2O减量20%)+有机肥和一次性施肥处理措施节本增产效果较好。