长期不同施肥潮土活性有机氮库组分与酶活性对外源牛粪的响应

【目的】研究不同施肥制度下潮土中活性有机氮库及酶活性对新添加有机物料的响应机制,可深入理解不同施肥制度培肥土壤、提高土壤基础地力的机理。【方法】供试土壤采集于从1986年开始的长期定位试验处理,包括CK (不施肥)、OF (常量有机肥)、CF (常量化肥)、OCF (常量有机无机配施) 4个处理。通过室内恒温培养试验,研究添加等氮量牛粪后长期不同施肥潮土有机氮库组分(微生物量氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮)含量及土壤酶(α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、纤维二糖水解酶、磷酸酶、过氧化物酶和酚氧化酶)活性的变化特征。【结果】首先,无论添加牛粪与否,土壤全氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮含量均随培养时间呈上升趋势或与初始时期差异不显著;添加牛粪的长期不施肥与施化肥处理土壤微生物量氮含量显著低于相同处理不添加牛粪的土壤微生物量氮含量。其次,培养结束后,添加牛粪增加了长期不同施肥潮土全氮、可溶性有机氮和颗粒有机氮含量,分别提高了5.43%~15.49%、5.83%~69.42%及9.75%~42.29%,却降低了土壤微生物量氮含量16.91%~62.10%。另外,施肥、添加牛粪及其交互作用对土壤酶活性具有显著影响(P <0.05);无论添加牛粪与否,不同施肥处理土壤氧化酶(过氧化物酶和酚氧化酶)活性显著低于不施肥处理,不同施肥处理的土壤水解酶活性却呈现不同的变化趋势。不添加牛粪情况下,长期施肥显著提高了除β-葡萄糖苷酶以外的土壤水解酶活性;其中与长期不施肥处理相比,长期施用化肥土壤β-木糖苷酶和β-纤维素酶分别提高了208.74%和180.75%。添加牛粪情况下长期施用有机肥土壤β-葡萄糖苷酶和β-纤维素酶比不施肥分别提高了201.40%和308.04%;冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,添加与不添加牛粪条件下土壤酶活性的关键环境驱动因子不同,在不添加牛粪时为可溶性有机氮,添加后其关键驱动因子为全氮和可溶性有机氮。【结论】不同施肥制度下土壤微生物量氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮与土壤全氮之间呈显著正相关;室内好气培养条件下,添加牛粪显著提高了长期不同施肥潮土的全氮、可溶性有机氮、颗粒有机氮含量,却显著降低了土壤微生物量氮含量;不同施肥制度下土壤酶活性差异显著,牛粪的添加改变了影响长期不同施肥潮土酶活性的关键环境因子。     

基于最佳经济效益的冬小麦–夏玉米轮作体系有机肥氮替代率的长期演变

【目的】 探索长期不同有机无机肥配施方式下,小麦、玉米周年产量、经济效益及有机肥料氮和化肥氮配比变化规律,为小麦–玉米轮作体系氮肥资源管理提供技术支撑。 【方法】 长期定位田间试验(2007—2017年)在山东德州进行,种植方式为冬小麦–夏玉米轮作,2007—2009年小麦品种为烟农19、玉米品种为浚单20,2010—2017年小麦品种为济麦22、玉米品种为郑丹958。试验设4 个有机肥(牛粪)氮用量(N 0、45、120、240 kg/hm2)和6个化肥氮用量(N 0、45、90、120、180、240 kg/hm2),完全区组设计,三次重复。化肥氮50%用作基肥,50%在小麦拔节或玉米大喇叭口期做追肥。有机肥或只在冬小麦基施,或分为两份,分别在冬小麦、夏玉米基施。磷、钾肥(P₂O₅ 300 kg/hm2、K₂O 300 kg/hm2)在小麦或玉米播种前一次性基施。小麦、玉米收获期测产,采集植株样品。根据每年小麦、玉米总产出效益计算最经济的有机肥氮与化肥氮配比,分析有机肥氮与化肥氮配比随时间的演变规律。 【结果】 1)关于10年小麦和玉米周年平均产量,单施化肥、单施有机肥处理均低于化肥有机肥配施处理。氮用量低于180 kg/hm2的单施化肥处理小麦和玉米周年产量都随着时间的推移逐年下降,氮用量高于180 kg/hm2 的处理产量基本保持稳定;有机肥料氮配合化肥氮,随着时间推移产量逐年升高。2)最大产值目标下,10年来有机肥氮的比例从60%左右下降到50%,有机肥氮和化肥氮的配比接近于1∶1;最佳经济效益目标下(边际产投比5∶1),当有机肥氮和化肥氮等价格时,最佳有机肥氮的比例从2007、2008的0%上升到2017年的50%左右;按实际肥料价格(有机肥氮是化肥氮的2倍)计算的最佳有机肥料氮比例,2007—2009年的最佳有机肥氮比例为0%,以后逐年上升,2017年提高到30%左右。 【结论】 长期定位试验结果表明,有机肥氮与化肥氮配施能获得比化肥氮或有机肥氮单施更高的产量和经济效益。按照有机氮的价格是化肥氮的2倍计算,有机无机肥配合施用时间越长,实现最佳经济效益目标的有机肥氮占的比例越高,在本试验条件下,有机无机配施10年后,有机肥氮的最高比例为34%。      

有机物料与化肥配施改良盐碱耕地的效果研究

为促进盐碱耕地的快速改良和高效利用,研究了鲁西北内陆盐碱耕地在等氮量投入条件下施用有机物配施化肥对盐碱耕地的改良作用和效果,试验设置了对照(不施肥),单施化肥,牛粪与化肥配施,麦秸与化肥配施共4个处理,各施肥处理按等氮量投入。结果表明,每公顷施用牛粪75 m~3配施化肥、麦秸75 000 kg与化肥配施的改良作用明显优于单施化肥和对照处理。(1)耕层0～20 cm土壤有机质变化:施用牛粪加化肥处理由8.07 g/kg提高到11.18 g/kg,增加了3.11 g/kg;麦秸加化肥处理由8.26 g/kg提高到10.16 g/kg,增加了1.90 g/kg;而单施化肥处理由8.16 g/kg提高到8.52 g/kg,增加了0.36 g/kg,与不施肥(对照)无显著差异;(2)耕层EC值改变:施用牛粪加化肥处理由1.08 dS/m降低到0.43 dS/m,减少60.8%,盐渍化等级由中度改良为轻度;麦秸与化肥配施由1.05 dS/m降低到0.68 dS/m,减少35.5%,盐渍化等级由中度改良接近为轻度;单施化肥由1.07 dS/m降低到0.88dS/m,降幅为17.8%;盐渍化等级无明显变化;(3)土壤物理性状:牛粪与化肥配施和麦秸配施化肥处理的土壤总孔隙度分别增加38.5%和23.0%,土壤真菌、细菌和放线菌数量均有大幅度增加,土壤转化酶活性有显著提高;(4)作物产量大幅提高:冬小麦季,对照为738 kg/hm~2,单施化肥为3 832 kg/hm~2,牛粪配施化肥达到6 386kg/hm~2,麦秸配施化肥达到4 418 kg/hm~2,与单施化肥产量相比,牛粪与化肥配施增产65%,麦秸与化肥配施增产15%;夏玉米季,对照为1 528 kg/hm~2,单施化肥为4 263 kg/hm~2,牛粪配施化肥达到7 616 kg/hm~2,麦秸配施化肥达到6 352 kg/hm~2,与单施化肥产量相比,牛粪与化肥配施增产79%,麦秸与化肥配施增产49%。因此,盐碱地采取牛粪或麦秸与化肥配合施用,可增加土壤微生物数量,改善土壤结构,降低土壤盐分,大幅提高作物产量,是快速、绿色、高效改良盐碱地的有效措施。     

有机无机肥料长期配施对作物产量及氮素吸收利用的影响

以中国农业科学院禹城试验站轻壤质盐化潮土（黄河冲积平原土壤）20年肥料长期定位试验为平台,系统研究了有机无机肥料长期配施对作物产量及氮素吸收利用的影响。结果表明：在等氮量条件下,长期施用常量无机肥虽然小麦和玉米秸秆的含氮量较高,但向籽粒氮转移量和生理效率却较低;长期施用常量有机肥小麦和玉米生理效率较高,而含氮量和氮转移量却较低;只有常量有机无机肥料配施才能逐步提高小麦和玉米产量、经济系数、含氮量、氮素转移量和生理效率。     

我国主要麦区小麦产量形成对磷素的需求

【目的】掌握小麦磷素的吸收特征及区域差异性有利于指导小麦合理施肥,提高磷肥肥效,维持小麦增产稳产。本文旨在探讨我国小麦磷素吸收特征的区域差异性及对产量的响应。【方法】本文收集了2000年后我国黄淮海冬麦区、 西北冬春兼播麦区和长江中下游麦区小麦田间试验的文献数据,统计分析了小麦产量、 地上部磷吸收、 籽粒磷含量、 秸秆磷含量、 100 kg籽粒需磷量等参数的区域异质性,并计算了小麦不同产量水平下100 kg籽粒需磷量、 籽粒磷含量和秸秆磷含量的变化特征。【结果】我国田间试验的小麦平均产量为6.18 t/hm2 (n=5424),变异系数为33.1%; 籽粒、 秸秆磷含量全国平均分别为0.32% (n=1072)、 0.08%(n=864),变异系数分别为34.3%、 75.0%; 地上部、 籽粒和秸秆吸磷量全国平均分别为26.4 kg/hm2 (n=1370)、 17.0 kg/hm2 (n=679)、 5.4 kg/hm2 (n=650),变异系数分别为58.6%、 55.1%、 94.8%。除籽粒磷含量外,小麦产量、 地上部磷吸收量、 籽粒磷吸收量、 秸秆磷吸收量和秸秆磷含量均以黄淮海麦区最高,长江中下游冬麦区次之,西北冬春麦区最低。生产100 kg籽粒需磷量全国平均为0.46 kg(n=1546),变异系数37.0%,其中以黄淮海冬麦区最高,为0.50 kg (n=813),长江中下游冬麦区和西北冬春麦区分别为0.44 kg (n=195)和0.41 kg (n=538)。随小麦产量水平的提高,生产100 kg小麦籽粒需磷量呈增加趋势,4.50 t/hm2、 4.50~6.50 t/hm2、 6.50~8.50 t/hm2、 8.50 t/hm2 产量范围生产100 kg籽粒需磷量分别为0.41 kg、 0.43 kg、 0.50 kg、 0.52 kg; 籽粒磷含量基本维持一定水平,分别为0.32%、 0.31%、 0.31%、 0.33%,秸秆磷含量呈增加趋势,分别为0.05%、 0.07%、 0.11%、 0.12%。【结论】我国小麦产量、 籽粒磷含量、 秸秆磷含量、 籽粒磷吸收量、 秸秆磷吸收量、 地上部吸磷总量和生产100 kg籽粒需磷量波动范围大,变异性较高,存在明显区域差异。黄淮海冬麦区吸磷量以及百公斤籽粒需磷量均高于西北和长江中下游区,产量水平也最高。产量越高,百公斤籽粒需磷量也越高。因此,施肥中要依据区域的小麦产量及磷素需求规律因地制宜地指导区域小麦科学施肥。     

种植作物是抑制土壤盐渍化的关健因素

种植作物条件下，潜水蒸发的绝大部分是作物根系吸水形成。在同样的土壤上，种植作物的土壤潜水蒸发量是不种植的2.67－6．84倍，从而可以降低潜水埋深。另一方面种植作物促进土壤表层淋洗、脱盐。不种植作物的土壤，5年后土壤盐分由0．440％增加到0．770％，种植作物的土壤，经过5年的耕作土壤盐分由0．432％降低到0.130％。     

种植密度与施氮水平对优质蛋白玉米中单9409产量及子粒粗蛋白质含量的影响

在3种种植密度和4种供氮水平下研究了种植密度和施氮量对中单9409产量及子粒粗蛋白含量的影响.种植密度和施氮量均对优质蛋白玉米中单9409的子粒粗蛋白质含量有显著影响,且二者互作效应显著.种植密度之间,以最高产量对应的种植密度的粗蛋白质含量最低,子粒粗蛋白质含量随种植密度的变化动态受施氮量的影响;施氮对子粒粗蛋白质含量的影响与种植密度有关,低密度下,以中等施氮量处理的粗蛋白质含量最高,高密度下,则以中等施氮量处理的粗蛋白质含量最低.本试验条件下玉米子粒粗蛋白质含量与产量呈显著负相关,与穗粒数、百粒重、穗粒重均呈显著正相关;与粗脂肪、粗淀粉含量均呈负相关,但与粗脂肪含量相关不显著.     

冬小麦控释尿素与普通尿素的最佳配比研究

为明确控释尿素与普通尿素配合施用在作物上的应用效果,以冬小麦为研究材料,在田间试验条件下研究了不同比例(0、10%、30%、50%、100%)的控释尿素(CRU,释放期60 d)与普通尿素配合追施(基追比为3∶7)对冬小麦旗叶叶绿素a含量和净光合速率、产量、氮肥利用率、分蘖情况以及经济效益的影响。结果表明:控释尿素比例为50%和100%处理的冬小麦叶绿素a和净光合速率在各生育期都保持了较高水平;与仅施用普通尿素相比,控释尿素为50%的处理的各项指标都明显提高,分蘖数自返青期起保持了较高水平,小麦产量增加了17.0%,氮肥利用率提高了16.73%,增收2587.23 yuan/hm2。综合分析,50%控释尿素的施肥处理在小麦上应用效果最好。     

磷肥中腐植酸添加比例对玉米产量、磷素吸收及土壤速效磷含量的影响

【目的】 腐植酸可提高磷肥的肥效,对于其在磷肥中适宜添加量的研究可为我国磷肥的增效减量提供依据。【方法】 将腐植酸增效剂按1%、5%、10%和20%的比例添加到磷酸一铵中,制成四种腐植酸磷肥试验产品（HP1、HP2、HP3和HP4）,利用土柱栽培试验研究在等磷量（施P2O5量0.1g/kg干土）投入及等肥料重量（施磷肥实物量0.16g/kg干土,即施P2O5量分别减少1%、5%、10%、20%）投入情况下,腐植酸磷肥对玉米产量、磷素吸收利用及土壤速效磷含量的影响。【结果】 1）在等磷量施用情况下,与普通磷肥（P）相比,四种腐植酸磷肥处理玉米籽粒产量增加4.5%～13.6%,且腐植酸添加量越大产量越高,均显著高于普通磷肥处理;在等肥料重量施用下,随着腐植酸磷肥施入P2O5量的减少,玉米籽粒产量逐渐降低,当P2O5施用量减少20%时籽粒产量与普通磷肥处理相比仍未显著降低。2）腐植酸磷肥处理在等磷量施用下较普通磷肥处理可显著提高玉米籽粒磷吸收量和地上部吸磷总量,分别增加6.0%～15.4%和6.3%～14.0%,但秸秆磷吸收量无显著变化;当腐植酸磷肥施入P2O5量减少20%时籽粒磷吸收量和地上部磷吸收总量会显著低于普通磷肥处理。3）与普通磷肥处理相比,在等磷量施用下,腐植酸磷肥的表观利用率提高5.9～13.1个百分点,农学利用率、偏生产力分别提高26.5%～79.1%、4.5%～13.5%,且均达到显著水平。4）施入腐植酸后主要影响050cm土层的土壤速效磷含量,其中1530cm土层速效磷含量增加最为显著,与普通磷肥处理相比增加18.1%～36.6%。【结论】 腐植酸增效剂在1%～20%的添加比例范围内对磷肥均具有较好的增效作用,可提高玉米产量、磷素吸收量及磷肥利用效率,并可提高土壤中的速效磷含量,且腐植酸添加量越大效果越好;利用腐植酸的增效作用来减少磷肥施用量是可行的,在当前磷肥施用量的基础上可减少磷肥用量20%左右而保证玉米不减产。