有机无机肥料氮结合的环境安全阈值

计算长期有机肥料氮和化肥氮结合,小麦玉米轮作制氮肥阈值,是小麦玉米轮作制氮肥管理、环境安全的重要技术指标。采用长期定位田间试验研究（2007—2017年）资料,试验结果分3个时间段,分别分析小麦玉米总产出效益的随时间变化规律,计算出最经济的有机肥料氮与化肥氮的氮肥阈值。结果表明：（1）牛粪氮与化肥氮结合施肥,第7~10年的平均产量结果能代表有机肥料和化肥结合的产量效果;（2）有机肥料氮与化肥氮结合能增加氮肥阈值;（3）有机肥料氮最佳施肥量决定于有机肥料氮的价格,有机肥料氮与化肥氮等价条件下,有机肥料氮与化肥氮施氮量各占50%经济效益最佳。长期试验结果表明,有机肥料氮（牛粪）的肥效在试验初期不能充分体现,只有7年后才能显现有机肥料氮与化肥氮结合效果,有机肥料氮与化肥氮结合施肥能增加氮肥阈值。     

氧化/磺化腐殖酸对潮土中Cu、Zn、Fe、Mn有效性的影响

【目的】研究比较改性腐殖酸对潮土微量元素有效性的影响及其作用机理,以期为开发提高微量元素有效性的专用腐殖酸功能材料提供科学依据。【方法】采用土壤培养法,将腐殖酸 (HA)、氧化腐殖酸 (YHA) 和磺化腐殖酸 (SHA) 分别按30、100、300 mg/kg用量与干土混匀装入培养瓶中,调节含水量至田间持水量的60%,置于25℃人工气候箱中进行恒温培养,并保持土壤湿度恒定。分别在培养第3、7、15、30、60天取样,测定土壤有效铜、锌、铁、锰含量。【结果】三种腐殖酸对土壤Cu、Zn、Fe、Mn有效性的影响大小依次为HA>YHA>SHA。施用30～300 mg/kg 腐殖酸 (HA) 可显著提高土壤有效铜含量,特别是在15～30天内,土壤有效铜含量提升幅度可达51.3%,明显优于氧化腐殖酸和磺化腐殖酸;施用三种腐殖酸30～300 mg/kg可在15天内增加土壤有效锌含量,其中以腐殖酸 (HA) 效果最好,土壤有效锌含量增幅可达11.8%～20.3%,优于氧化腐殖酸、磺化腐殖酸;30～100 mg/kg用量下,施用腐殖酸 (HA) 可在15天内使土壤有效锰含量提升5.6%,效果优于氧化腐殖酸和磺化腐殖酸,300 mg/kg用量下,磺化腐殖酸可使土壤有效锰含量提升13.6%;施用30～300 mg/kg的腐殖酸 (HA) 一周后,土壤有效铁含量提高4.3%～7.2%,磺化腐殖酸或氧化腐殖酸用量分别在30 mg/kg和300 mg/kg时可提高土壤铁有效性。【结论】施用腐殖酸可显著提升潮土铜的有效性,但对潮土锌、锰、铁有效性的影响呈现出阶段性变化,不同结构腐殖酸对潮土微量元素有效性的影响差异较大,以HA对元素有效性的影响最大。因此,腐殖酸应用于提升微量元素有效性时,需考虑腐殖酸本身性质及施用时期等因素。     

氮肥利用率概念与15N示踪测定方法的综述

多数文献报道我国氮肥利用率低,旨在总结我国氮肥利用率低的原因。从氮肥利用率的概念和测定方法入手,对15N示踪法测定氮肥利用率的方法及概念做详尽综述。讨论了氮肥利用率作为一个重要的施肥参数,测定中必需的稳定环境条件和土壤氮素库容稳定的必要条件,还阐述了土壤氮肥利用率概念的含义。     

腐植酸尿素对玉米产量及肥料氮去向的影响

【目的】研究腐植酸尿素对玉米干物质量、籽粒产量及肥料氮去向的影响,以期为传统尿素产品的提质增效及新型腐植酸尿素肥料的研制提供理论与实践依据。【方法】以玉米品种郑单958为供试作物,以自制的腐植酸尿素为供试肥料,运用15N同位素示踪技术,开展土柱栽培试验,设置不施氮肥对照 (CK)、普通尿素 (U) 和腐植酸尿素 (HAU) 3个处理,所有肥料均作为基肥一次性施入土柱0—30 cm土层。玉米成熟后,采集植株地上部样品进行考种,同时,分别测定玉米叶片、茎秆、苞叶、穗轴、籽粒的干物质量、氮素含量和15N丰度;分别采集0—15 cm、15—30 cm、30—50 cm、50—70 cm、70—90 cm土层的土壤样品,测定其氮素含量和15N丰度。【结果】各处理玉米植株地上部及各器官 (苞叶除外) 干物质量由低到高为CK < U < HAU,而玉米各器官的干物质量占该植株地上部干物质总量的比例在不同处理下的差异均未达到显著性水平;与U处理相比,HAU处理玉米地上部干物质量平均提高13.8%,籽粒产量提高14.2%;玉米籽粒产量构成的分析结果表明,不同处理玉米穗粒数差异显著 (P < 0.05),而百粒重却无显著差异。同时, HAU处理玉米对氮素和肥料氮的吸收量分别比U处理高0.989 g和0.072 g,提高了氮肥利用率4.8个百分点;各处理氮素和肥料氮在各器官的分配均表现为苞叶、穗轴 < 茎秆< 叶片 < 籽粒,籽粒总氮和肥料氮的吸收量分别占整个植株地上部总吸收量的65.7%～74.2%和58.6%～60.5%;从氮素来源分析,各器官所吸收的肥料氮仅占该器官氮素总吸收量的13.3%～30.9%。另外,不同施氮处理对土壤中肥料氮的总残留量影响不显著,但HAU处理肥料氮在施肥层 (0—15 cm) 的残留量显著高于U处理 (P < 0.05)。HAU处理肥料氮的损失率为34.9%,低于U处理5.1个百分点。【结论】供试条件下,施用腐植酸尿素能够增加玉米干物质量和籽粒产量,促进玉米对肥料氮的吸收,减少肥料氮向下层土壤的淋溶,有利于土壤残留氮的进一步吸收利用。     

锌与尿素物理混合和熔融混合对玉米产量及肥料氮、锌利用的影响

  【目的】  研究锌与尿素以不同混合方式施用对玉米干物质量、籽粒产量及氮、锌利用的影响,以期为锌与尿素科学配施及新型含锌尿素的研制提供理论与实践依据。  【方法】  将硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)按0.5%和5% (W/W)添加量与15N标记尿素分别进行物理混合(U+Zn)和熔融混合(UZn),制备15N标记的含锌尿素试验产品:U+Zn0.5、U+Zn5、UZn0.5和UZn5。设置玉米土柱栽培试验,包括分别施用以上4种含锌尿素,另外还包括单施尿素(U)、硫酸锌和不施氮肥(CK)共7个处理。玉米成熟后,将植株地上部样品分为茎秆、叶片、苞叶、穗轴、籽粒5部分,调查分析干物质量、氮锌含量和15N丰度;采集 0—30、30—60、60—90 cm 土层的土壤样品,测定氮和有效锌含量以及15N丰度。  【结果】  熔融含锌尿素处理(UZn0.5、UZn5)的玉米穗粒数显著高于普通尿素和物理混合含锌尿素处理,UZn0.5与UZn5之间无显著差异。UZn0.5和UZn5处理的玉米总吸氮量和肥料氮吸收量显著高于普通尿素处理。另外,与普通尿素相比,锌与尿素熔融混合提高了籽粒锌累积量,其中UZn0.5处理较U处理显著提高62.08% (P < 0.05)。在0.5%水平下,UZn0.5处理较U+Zn0.5处理提高了籽粒锌累积量,其锌肥利用率提高了2.4倍。在熔融混合方式下,0.5%用量(UZn0.5)的籽粒锌累积量较5%用量(UZn5)显著提高46.82% (P<0.05),锌肥利用率提高8.43个百分点。UZn0.5在0—60 cm 土层的肥料氮残留量显著高于U+Zn0.5和U处理,且UZn0.5处理肥料氮在施肥层(0—30 cm)的残留量显著高于UZn5处理;物理和熔融法制备的含锌肥料氮的损失率均低于普通尿素处理,熔融法肥料又低于物理混合肥料。  【结论】  将硫酸锌与尿素熔融混合较物理混合更能够增加玉米干物质量和籽粒产量,促进玉米对肥料氮和锌的吸收,增加籽粒氮、锌累积量。与物理混合法相比,熔融法制备的含锌尿素可提高肥料氮在土壤中的残留量,降低肥料氮的损失率。施用熔融法制备的含0.5%硫酸锌尿素可提高土壤肥料氮残留及降低肥料氮损失,效果优于含5%硫酸锌尿素。     

不同分子量风化煤腐殖酸对玉米植株主要代谢物的影响

【目的】腐殖酸的分子量决定了其功能特性,研究不同分子量腐殖酸对玉米生长发育的影响,可为腐殖酸资源的高效利用提供理论依据。【方法】选用‘郑单958’为供试玉米品种,以霍格兰营养液为基础溶液进行水培试验。选择分子量为> 50 kDa (HA_H)、10 kDa～50 kDa (HA_M)和<10 kDa (HA_L)三种腐殖酸,添加量均为碳10 mg/L,以不添加腐殖酸为对照(CK),共四个处理。幼苗生长20 d后收获,分为根、茎和叶样品,烘干称重,采用傅里叶变换红外光谱仪(型号VERTEX 70,德国Bruker公司)检测玉米植株根、茎和叶的光谱特征。【结果】腐殖酸处理玉米根、茎和叶的干物质重较对照分别显著提高了91.07%、89.27%和88.53%。三种腐殖酸处理,以小于10 kDa分子量腐殖酸(HAL)对玉米植株生长的促进作用最大,根、茎和叶的干物质重分别提高了143.14%、123.41%和150.54%,其次为10～50 kDa分子量腐殖酸(HA_M),大于50 kDa分子量腐殖酸(HAH)效果又次之。腐殖酸处理的玉米根系FTIR光谱在3420 cm^–1和1655 cm^–1波数附近的透射率均低于对照,茎FTIR光谱在3420 cm^–1和1655 cm^–1波数附近的透射率均高于对照,表明腐殖酸处理能增加玉米根系碳水化合物、蛋白质、多肽和氨基酸类物质的含量,减少其在茎中的积累,腐殖酸各处理玉米叶片在3420、2920、1735、1655、1518、1380、1250和1050 cm^–1波数附近的透射率均低于对照,小于10 kDa分子量腐殖酸表现尤为明显。这表明不同分子量(尤其是小于10 kDa分子量)腐殖酸能够增加玉米叶片碳水化合物、脂类物质、蛋白质、多肽、氨基酸类物质和核酸等的含量。【结论】外源添加腐殖酸能够增加玉米干物质重,引起玉米植株不同器官中碳水化合物、脂类物质、蛋白质、多肽、氨基酸类物质及核酸发生变化,小分子量(<10 kDa)的腐殖酸对玉米植株生长的促进作用大于大分子量的,在生产中应尽量选择小分子腐殖酸产品,以充分发挥其促生作用。     

有机无机复混肥优化化肥养分利用的效应与机理研究III.有机物料与钾肥复混对玉米产量及肥料养分吸收利用的影响

【目的】将有机物料与化学钾肥按不同比例复混制成有机无机复混钾肥,研究其对优化化肥钾的吸收利用效应和机理,可为复混肥的科学应用提供依据。【方法】以味精厂制糖形成的糖渣作为有机原料,与硫酸钾按照3:1、1:1、1:3(w/w)比例复混,采用团粒法制成含钾量分别为K2O 12.2%、24.7%和37.3%的有机无机复混钾肥。采用土柱栽培方法,设置K2O低(75 kg /hm2)、中(150 kg /hm2)、高(225 kg /hm2) 3个施钾水平,每个施钾水平下,采用不同含钾量的有机无机复混钾肥为供试肥料,以硫酸钾为对照,同时设置与钾处理等量的糖渣施用量处理作为对照,以消除有机物料可能带来的影响。以玉米为供试作物,玉米收获后,分别测定叶片、茎鞘、籽粒中的含钾量,并根据生物量计算钾的累积量和化肥钾的利用率。【结果】1)低钾、高钾水平下,复混钾肥比硫酸钾处理分别增产27.75%和10.77%;而中钾水平下,复混钾肥没有表现出明显的增产效果;低钾、中钾和高钾水平,复混钾肥玉米植株籽粒平均产量较硫酸钾增产11.36%。2)低钾、高钾水平下,复混钾肥玉米植株钾素吸收量比硫酸钾处理分别提高31.32%和16.11%;中钾水平下,复混钾肥植株钾素吸收量较硫酸钾处理没有明显增加;有机无机复混钾肥处理在低钾、中钾和高钾水平下的植株平均吸钾量较硫酸钾处理提高11.43%。3)低钾、中钾、高钾水平复混钾肥玉米植株平均吸钾量较等量有机物料处理提高11.92%,而硫酸钾处理较不施钾肥的对照处理(CK)仅提高3.31%,有机物料与钾复混后,显著提高了玉米植株吸钾量。4)低钾、高钾水平下,复混钾肥的平均化肥钾表观利用率比硫酸钾有所提高;中钾投入水平下,复混钾肥处理钾的表观利用率与硫酸钾处理基本相同;低钾、中钾和高钾水平,复混钾肥平均钾素表观利用率比硫酸钾处理提高17.92个百分点。【结论】有机物料与硫酸钾复混,可以优化硫酸钾的肥效和玉米对其中钾的吸收利用。综合考虑玉米产量和钾肥利用率,糖渣与硫酸钾的适宜复混比例可定为1:3(w/w),其施用量在与本试验类似的土壤条件下应低于硫酸钾的施用量。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征,对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年,设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量,施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理,小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加;施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定,处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05),但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加,土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势,且施N量低于300 kg/hm2时,0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平,施氮量超过300 kg/hm2后,土壤硝态氮含量显著增加。另外,随着试验年限的延长,土壤硝态氮累积峰逐渐下移,2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区,冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2,在此氮肥用量下,长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产,又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

不同灌溉措施对黄淮海地区冬小麦水氮利用及产量和品质的影响

通过设置不同灌溉处理来研究灌溉次数和时期对黄淮海地区冬小麦产量、籽粒品质和水氮利用的影响。结果表明:浇足底墒基础上拔节期灌一水不仅可获得较高的产量并提高水氮利用效率,减低硝态氮淋失风险,而且可获得较好的物理品质(硬度指数、容重)和蛋白质品质(粗蛋白、湿面筋和沉淀值)及最优的粉质仪质量指数、拉伸仪参数和降落数值。在此基础上增加冻水、开花水、灌浆水等处理的产量增加不显著,各项品质指标没有明显改善,水分利用效率降低,而且显著增加硝态氮淋失风险;因而黄淮海地区最优的节水灌溉模式是浇足底墒基础上拔节至挑旗期灌溉一水。     

施肥方式对夏玉米产量和养分吸收利用的影响

比较了根际深施与耕层混施对夏玉米产量和氮素养分吸收利用的影响,研究表明根际深施肥能够提高玉米产量和生物量;在等氮量条件下,一次性根际深施有助于玉米对氮素的吸收,提高肥料利用率,降低土壤氮素依存率.