减量施肥下小麦产量、肥料利用率和土壤养分平衡

【目的】我国化肥过量施用现象普遍,不利于生态环境保护和农业可持续生产。研究化肥减量施用对小麦产量、籽粒灌浆和肥料利用率的影响,可以为我国化肥高效施用和零增长目标提供理论依据。【方法】在四川盆地进行了两个大田试验,以习惯施肥 (N、P₂O₅、K₂O 分别为 180、120、45 kg/hm2) 为对照,设置减量施肥 (N、P₂O₅、K₂O 分别为 96、60、45 kg/hm2) 处理,测定了小麦产量及构成、籽粒灌浆、花后干物质转运、旗叶叶绿素含量、养分平衡和肥料利用率。【结果】与习惯施肥相比,减量施肥下小麦产量、穗数、穗粒数没有显著变化,小麦–玉米轮作田块小麦千粒重显著提高 5.8%。根据 Logistics 方程拟合结果,减量施肥显著提高了小麦–玉米轮作田块小麦理论最大千粒重,渐增期、缓增期籽粒净增重,对其他灌浆参数影响不显著。减量施肥下小麦干物质转运量、转运率及其对籽粒灌浆的贡献率增加 28.5%、17.5% 和 20.7%,但花后旗叶叶绿素含量下降速度加快。习惯施肥和减量施肥土壤氮素盈余分别为 22.6 和 –30.2 kg/hm2,土壤磷盈余分别为 80.4 和 22.8 kg/hm2。减量施肥后氮肥偏生产力、农学效率和表观回收率比习惯施肥提高 79.2%、69.1% 和 27.9%,磷肥偏生产力、农学效率和表观回收率提高 91.1%、72.7% 和 68.5%。【结论】本试验的两年时间内,减量施肥可以维持小麦产量,促进小麦干物质转运及其对籽粒灌浆的贡献,但花后功能叶衰退加速。减量施肥下肥料利用率提高,土壤磷素盈余降低,土壤氮素亏缺,需要在确保维持小麦产量、土壤肥力和养分平衡的基础上,继续优化减氮量。     

长期施用化肥和秸秆对紫色土非交换性钾释放特性研究

土壤非交换性钾的释放总量和释放速率是土壤供钾能力的重要指标.本文采用CaCl2连续提取的方法研究了22年长期不施肥(CK)、NP(不施钾肥)、NPK(施钾肥)、NPKS(钾肥与秸秆还田配施)和S(单施秸秆)对紫色土非交换性钾释放特性的影响,以期为紫色土钾素管理提供科学依据.结果表明:当运用不一样的施肥处理紫色土非交换性钾的释放全部是前期迅速释放、后期缓慢平稳释放的特点.采用4种动力学方程对紫色土交换性钾的释放过程进行模拟发现,前期快释放阶段(1~168h)用Elovich方程(对数曲线方程)模拟最佳,释放量占全过程的74.2%~77.0%;后期慢释放阶段(168~1 472h)用抛物线方程模拟效果最佳.不同处理土壤非交换性钾的释放速率和释放量的差异有统计学意义,其大小为:S原始土壤NPKS、CKNPKNP,长期不施钾肥的NP处理非交换性钾的释放速率比NPK处理低18.3%,比试验前土壤低26.7%;该处理土壤的非交换性钾累积释放量(133.32mg/kg)仅占NPK释放量的78.69%;化肥配施秸秆土壤非交换性钾释放量为176.26mg/kg,释放速率为16.13mg/kg·h~(-1)略高于氮磷钾施肥,秸秆还田能够提高紫色土供钾能力.     

基础地力对黄壤区粮油高产、稳产和可持续生产的影响

【目的】黄壤是中国重要的地带性土壤,黄壤区粮油作物的高产、稳产和可持续生产对于地区粮食安全和经济民生至关重要。研究黄壤区主要粮油作物基础地力特征,评价地力对粮油作物高产、稳产和可持续生产的影响,为黄壤耕地地力保育和区域作物绿色生产提供依据。【方法】依托于2006—2013年测土配方施肥项目在黄壤区开展的3 515个田间试验(马铃薯434个、油菜525个、玉米1 318个、水稻1 238个),调查每个试验点无肥对照(CK)和氮磷钾肥(N2P2K2)处理作物产量;基于作物估计方法,分析了粮油基础地力产量和地力贡献率特征;采用直线拟合和边界线分析评价了基础地力对作物施肥产量及产量差的影响;采用稳定性指数和可持续性指数评估了基础地力对产量稳定性和可持续性的影响。【结果】黄壤区马铃薯、油菜、玉米和水稻平均基础地力产量分别为10.8、1.13、4.57和5.73 Mg·hm~(-2),平均地力贡献率分别为50.8%、49.0%、59.0%和70.8%;基础地力产量越高,地力对作物施肥产量的贡献率越大。作物施肥产量与基础地力产量显著正相关,马铃薯、油菜、玉米和水稻施肥产量与基础地力产量的直线拟合方程决定系数分别为0.476、0.284、0.382和0.366(P0.001)。边界线分析结果表明,马铃薯、油菜、玉米和水稻4种作物的施肥产量潜力分别为42.8、4.07、11.8和12.4 Mg·hm~(-2);随着基础地力的提升,作物施肥产量差降低,产量的稳定性和可持续性增加。【结论】提升基础地力能够提升作物施肥产量,降低产量差,有利于黄壤区粮油作物的高产、稳产和可持续生产。     

有机肥施用量及深度对柑橘产量和品质的影响

为提高重庆长寿柑橘的产量和品质,通过田间小区试验,研究了有机肥不同施用量与施肥深度对柑橘园土壤肥力和柑橘养分、品质及产量的影响。结果表明:与未施有机肥处理相比,施用有机肥可以不同程度增加土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量,处理5碱解氮最高,处理6有效磷、速效钾最高,分别提高98.25%、106.79%和43.33%;并能提高土壤有机质含量,最好的处理3高出对照58.87%;同时可以减小土壤容重,提高土壤p H值及土壤地力;施用有机肥可以提高柑橘叶片中的全磷、全钾、全钙、铜、硼、锌含量,使柑橘叶片中的养分含量更适宜于柑橘生长,进而改善柑橘果实品质,提高柑橘产量,增加经济效益。综合考虑土壤肥力变化,柑橘叶片营养、产量和品质提高,以及经济效益,有机肥施用量20 t/hm2并施入0~40 cm土层效果最好。     

重庆稻田基础地力水平对水稻养分利用效率的影响

【目的】土壤基础地力水平与土壤养分的供应能力有着直接的关系,进而影响作物对土壤和肥料养分的吸收。研究基础地力与水稻养分利用效率的关系,评价不同地力水平下水稻对土壤和肥料养分利用的影响,为在不同地力下提高养分利用效率提供依据。【方法】利用2006—2012年重庆测土配方施肥项目水稻"3414"试验,调查每个试验点无肥区(N0P0K0)、无氮区(N0P2K2)、无磷区(N2P0K2)、无钾区(N2P2K0)和全肥区(N2P2K2)处理的产量及秸秆和籽粒氮磷钾养分含量,计算重庆不同区域水稻养分吸收量、土壤有效养分利用效率和依存率以及肥料回收率、农学效率,采用指数及线性拟合、基础地力产量分级方法评价基础地力对水稻养分利用效率的影响。【结果】重庆不同区域稻田基础地力产量5.40—6.45 t·hm~(-2),基础地力等级处于低和中低等级的(4 t·hm~(-2)和4—5 t·hm~(-2))样本数为63,占总样本量的25.6%。随着稻田基础地力等级的提高,水稻产量和养分吸收量也随之不断增加,高基础地力等级稻田其有机质和碱解氮也相对较高,p H过低可能是低基础地力等级稻田(4 t·hm~(-2))的限制因素。重庆水稻施氮磷钾肥增产率分别为18.5%、5.2%和3.9%,在相同的施肥水平下,随着基础地力等级的提高,水稻氮磷钾肥料回收率分别下降6.9%、4.5%和3.1%。基础地力产量与土壤有效氮利用效率、土壤养分依存率存在正相关,说明较高的基础地力会促进水稻对土壤养分的吸收,提高土壤养分利用效率,而基础地力与氮肥回收率、肥料农学效率呈负相关,说明高基础地力会降低肥料的利用效率。基础地力与土壤有效磷、有效钾养分利用效率和磷钾回收率相关性不强,但与相应氮指标能够达到显著相关或极显著相关,说明基础地力对氮的反映能力高于磷钾。【结论】高基础地力可以提高水稻产量和对土壤养分的吸收量,但对肥料养分的利用效率下降。在高基础地力条件下,施肥对水稻的增产作用和地力提升作用有限,应限制肥料的投入。     

不同镁肥在中国南方三种缺镁土壤中的迁移和淋洗特征

镁淋溶是导致南方土壤缺镁的关键因素之一。通过室内土柱模拟实验探究了四种镁肥(氧化镁、改性硫酸镁、钙镁磷肥和硫酸钾镁)在中国南方三种酸性缺镁土壤(黄壤、紫色土、红壤)中的有效性、迁移和淋洗特征以及土壤对镁素的固持,以期为南方缺镁土壤科学施用镁肥提供依据。结果表明,施用镁肥(折合MgO 100 mg·kg~(-1))后,三种土壤施镁土层(0～15 cm)交换性镁含量提高了2倍～15倍。氧化镁、改性硫酸镁和硫酸钾镁在三种土壤中均表现出较强的迁移能力,经过60 d淋洗(模拟降雨量1 000 mm),未施用镁肥土层(15～50 cm)中有效镁含量均较对照增加17.9～105.4mg·kg~(-1)。黄壤上不同镁肥处理镁累积淋失量在104.9～243.8 kg·hm-2,与紫色土接近,但较红壤高2倍～3倍。实验结束后,黄壤和紫色土上施用氧化镁、改性硫酸镁和硫酸钾镁的淋失率均超过三分之一,而红壤中均低于7%;施用钙镁磷肥增加了土壤对镁的固持,减缓了镁向下淋洗,淋失率在三种土壤中均为负值。综合四种镁肥在土壤中的有效性、土壤对镁素的固持、镁在土壤中的淋洗特征以及土壤酸化阻控,钙镁磷肥在三种酸性缺镁土壤中施用效果均较好。     

长期施钾对紫色土稻麦产量及土壤钾素的影响

在国家紫色土肥力与肥料效益监测基地上，研究了水稻-小麦轮作中，长期施用钾肥对紫色土钾素含量变化及钾肥产量效应的影响。结果表明，长期施钾明显提高稻麦产量，维持紫色土有效钾的平衡；长期秸秆还田并配施化学钾肥是维持紫色土钾库平衡的有效措施。     

近20年重庆市农牧生产体系氮素流动特征及驱动力分析

【目的】通过评价重庆地区农牧系统的氮素流动特征,明确氮素的主要损失途径及驱动因素,提出未来农牧生产中氮素管理措施,为实现重庆地区农牧系统氮养分的高效利用提供数据支撑。【方法】通过查阅文献及统计数据并结合调查研究,采用NUFER（nutrient flow in food chain, environment and resources use）评价方法,以重庆市农牧生产系统为主要研究对象,定量1996-2015年间农牧系统的氮素流动特征,明确其环境代价。在此基础上,探讨人类活动与农牧系统氮素流动特征变化之间的关系,并通过对2020年不同氮素管理情景分析,探索区域氮素的可持续利用途径。【结果】1996-2015年,重庆市农牧系统氮素输入总量增长19.2%,2015年达到1 006 Gg,其中化肥贡献57%以上;氮素输出总量增长16.5%,2015年达到844 Gg,环境损失为最大的氮素输出项,占输出量的61.7%左右,其中农田生产和畜禽养殖系统分别贡献45.1%和54.9%;农牧系统内氮素循环总量增长42.7%,2015年达到448 Gg,其中秸秆还田和畜禽粪尿还田氮量分别达到32.7和95.0 Gg,20年间分别增长55%和44%。1996-2015年重庆市蔬菜瓜果等经济作物种植比例从10%升至28%,粮食作物种植比例从82%降至62%,肉蛋奶等动物主产品输出量增加83%。农牧生产结构的变化与氮素利用和损失的变化呈现显著的线性正相关关系,但人均GDP (gross domestic product)的增长与氮素利用和损失的变化没有呈现明显的线性关系,表明影响系统氮素流动特征的主导因素应该是农牧生产结构变化,而经济发展水平的变化只是起到了刺激农牧产品消费的作用。通过情景分析,若在2020年实现《重庆市农业农村发展“十三五”规划》的农产品生产目标,保持目前的氮肥投入和氮素管理现状,将会增加18 Gg氮素损失,同时降低氮素利用率1.2%;通过提高系统内部氮素循环利用率,优化作物生产养分管理,可在实现生产目标的同时,分别减少氮肥投入和氮素损失量15%和4.2%,提高农牧系统氮素利用率1.3%以上。【结论】在近20年中,重庆市农牧生产系统氮素流动特征发生了很大变化,氮素输入强度和环境损失在不断增加,而农牧生产结构改变是其变化的主要驱动力。在重庆未来农牧生产中,减少畜禽生产系统氮素的直接排放,加大畜禽粪尿和秸秆循环利用力度,优化作物生产系统氮素管理措施和提高氮素利用效率,是实现农牧生产和生态环境的平衡发展的有效措施。     

酸性土壤硝化作用对柑橘铵毒害的效应

【目的】通过监测铵态氮水平对不同pH土壤溶液的影响,结合对香橙砧木幼苗生长及生理指标的影响研究,阐述柑橘对铵态氮的响应过程,为酸性土壤中柑橘氮素优化管理提供理论支撑。【方法】试验为双因素设计,主处理为2种土壤,副处理为5个铵态氮水平。以酸性黄壤和石灰性紫色土为供试土壤,选用香橙砧木幼苗为试验材料,设置0(A0)、50(A50)、100(A100)、200(A200)、400 mg·kg^-1(A400)5个铵态氮水平,研究施铵态氮水平对土壤溶液铵态氮、硝态氮浓度变化及对柑橘生长、根系形态及活力、氮素吸收代谢、抗氧化酶系统和丙二醛含量的影响。【结果】与石灰性土壤相比,酸性土壤硝化过程减缓,其土壤溶液中铵态氮浓度和铵硝比在试验30 d时仍维持较高水平。与A0处理相比,A400处理的柑橘根长降低13%,且根系活力与铵态氮水平呈显著负相关。叶片和根系的丙二醛含量与铵态氮水平呈正相关,并激发了氧化应激反应,尤其增加了叶片POD酶活性。与石灰性土壤相比,酸性土壤中柑橘总氮积累降低17.6%,但叶片和根系中铵硝比分别升高了27.2%和61.1%。聚类分析表明,酸性土壤中生长的柑橘...     

氮肥用量和运筹对冷浸田水稻产量和氮素利用率的影响

冷浸田是我国西南地区主要的水稻田,通过合理的氮肥管理,以提高冷浸田水稻产量和氮肥利用率十分必要.本研究通过田间试验研究了不同的氮肥用量和氮肥运筹对稻谷产量及其构成、氮素利用效率的影响,以期为西南地区冷浸田合理的氮肥管理提供依据.试验设5个氮肥施用水平:0(N0),90(N90),120(N120),150(N150),180(N180) kg/hm~2, 3个氮肥运筹方式,即底肥:分蘖肥:穗粒肥氮肥施用比例分别为60∶40∶0(T1),40∶60∶0(T2)和40∶20∶40(T3),以及控释氮肥1次施用处理(T4).结果表明, N120,N150和N180处理水稻产量均显著高于N0和N90处理,其中以N150处理稻谷产量和氮肥利用率最高,分别为9 466.65 kg/hm~2和30.75%,氮肥的回收利用率比N120和N180处理高2.37,3.54个百分点,且N150处理水稻收获指数显著高于N120和N180处理. 3种氮肥运筹方式及控释氮肥处理间水稻产量、生物量及籽粒氮素吸收量差异均无统计学意义,但氮肥采用底肥∶分蘖肥∶穗粒肥=60∶40∶0处理,水稻收获指数、结实率、每穗粒数均高于其余氮肥运筹及控释氮肥处理.鉴于西南地区的冷浸田氮素水平和基础地力较高,施氮量宜为120～150 kg/hm~2;氮肥运筹以普通尿素按底肥∶分蘖肥∶穗肥=60∶40∶0施用较为适宜.