长江流域农民习惯施肥与推荐施肥的冬油菜产量与养分效率差异分析-基于大样本田间试验

【目的】合理施肥是保证和维持油菜产量的关键。面对目前集约化的种植管理模式,肥料的粗放管理和施用势必造成养分效率的下降,从而影响油菜产量。本研究通过比较长江流域冬油菜种植区域农民习惯施肥与推荐施肥的产量和养分利用效率差异,为冬油菜肥料合理施用、提高肥料利用效率提供策略。【方法】选取2005—2016年长江流域(包括四川、贵州、湖北、湖南、安徽、江苏和浙江7个省份)的535个油菜田间试验,分析不施肥(CK)、农民习惯施肥(FP)和推荐施肥(RF)处理间以及长江流域各区域间的油菜产量和产量分布特征,比较不同施肥处理的增产效果,以及氮、磷、钾肥料用量和偏生产力的差异,计算RF处理与FP处理间施肥量的差值,评估长江流域氮、磷、钾肥的减施潜力。【结果】长江流域CK处理冬油菜产量主要分布在500—1 500 kg·hm~(-2),FP处理主要分布在1 500—3 000 kg·hm~(-2),RF处理最高,集中在2 000—3 000 kg·hm~(-2),土壤基础地力对RF处理油菜产量的贡献率为45.1%—49.7%;3个不同处理在区域间油菜的平均产量均表现为长江下游中游上游。长江上、中、下游FP处理油菜产量均值分别为2 033、2 182和2 542 kg·hm~(-2),RF处理油菜产量较FP分别增产16.7%、16.5%和13.9%,增产点比例达77.5%—94.9%。随着地力水平的提升,各个处理油菜增产率均表现出逐渐下降的趋势,RF处理在不同地力水平下亦呈现出明显的优势。比较RF与FP处理施肥量发现,长江流域FP处理施肥量均值为162.5—239.5 kg N·hm~(-2)、58.6—82.0 kg P_2O_5·hm~(-2)和45.5—60.8 kg K_2O·hm~(-2),而RF处理施肥量均值则为162.2—233.6 kg N·hm~(-2)、67.2—94.1 kg P_2O_5·hm~(-2)和73.6—108.5 kg K_2O·hm~(-2),两种施肥处理氮肥用量未表现出显著的差异,FP处理磷、钾肥用量偏低。与RF处理相比,PF处理氮肥可减施的点位比例最大,长江流域45.6%的点位能够减氮,25.6%的点位可以减磷,钾肥减施点位的比例仅为13.2%。同时,需要增施氮、磷、钾肥的比例分别为37.8%、60.0%和75.9%。区域间肥料用量以长江下游适宜点位比例最大,氮、磷、钾肥适宜用量的点位比例分别为25.0%、22.8%和17.1%。长江流域FP处理的氮、磷、钾肥偏生产力均值分别为11.1—14.2、28.6—45.8和38.3—47.6 kg·kg~(-1)。RF在FP处理的基础上提高了氮肥偏生产力12.9%—15.9%,但与其他发达国家相比仍处于较低水平;而RF处理的磷、钾偏生产力与FP相比有所下降,平均降低幅度分别为6.9%和19.6%,也表明目前推荐的施肥量仍然存在减肥的空间。【结论】与农民习惯施肥相比,推荐施肥显著增加了油菜产量,且农民习惯的肥料用量存在较大的调整空间。     

长江流域油?稻与麦?稻轮作体系周年养分收支差异

【目的】 评估1990—2017年长江流域不同轮作体系周年养分收支平衡,比较油?稻与麦?稻轮作体系养分收支差异,为提高周年养分利用效率、优化水旱轮作区域养分资源的合理分配提供依据。 【方法】 收集了长江流域[四川、重庆、贵州、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、浙江和上海等省 (市)] 513个试验的油?稻与麦?稻轮作体系各季作物施肥量、生物量 (含秸秆和根茬及落叶归还)、养分含量、积累量,分析了油?稻与麦?稻轮作体系周年氮、磷、钾养分收支平衡,比较和评估了两种轮作体系氮的损失量 (包含NH₃挥发、N₂O排放以及氮的径流和淋溶)。 【结果】 油?稻轮作周年平均化肥投入量为N 378.5 kg/hm2、P₂O₅ 169.9 kg/hm2和K₂O 225.7 kg/hm2,麦?稻轮作为N 394.4 kg/hm2、P₂O₅ 172.5 kg/hm2和K₂O 210.8 kg/hm2,两种轮作方式施肥量未表现出明显差异。油?稻轮作还田生物量 (18984 kg/hm2) 高于麦?稻轮作 (18123 kg/hm2)。油?稻轮作周年养分归还量为N 142.5 kg/hm2、P₂O₅ 46.4 kg/hm2和K₂O 441.3 kg/hm2,较麦?稻轮作分别高出9.7%、6.7%和27.4%。落叶是油菜季养分归还量的重要部分,其带入的氮、磷、钾养分分别占到油菜还田养分总量的29.3%、18.5%和16.3%,使得油菜季养分输入量明显高于小麦季;而小麦由于群体生物量大,两种轮作模式水稻季的养分输入以麦?稻轮作优势明显 (钾素除外)。麦?稻轮作周年地上部养分带走量为N 333.9 kg/hm2、P₂O₅ 125.8 kg/hm2和K₂O 379.3 kg/hm2,分别较油?稻轮作高出14.6%、2.1%和?13.4%。油?稻与麦?稻轮作周年氮损失量分别为N 96.7和88.8 kg/hm2,占周年施氮量的22.5%～25.5%。油菜季氮损失量平均N 34.5 kg/hm2,略高于小麦季的N 29.8 kg/hm2。水稻季氮损失量明显高于旱季作物,两种轮作体系相差较小 (N 59.0～62.2 kg/hm2)。不同氮损失途径中,NH₃挥发损失的氮所占比例最大,占各季施氮量的7.2%～18.4%;其次是氮的淋溶和径流损失,约为6.7%～12.7%;N₂O排放所占比例最小 (1.1%～2.1%)。秸秆不还田时,油?稻轮作体系氮素盈余N 37.3 kg/hm2,麦?稻体系持平或略有亏缺 (N ?6.0 kg/hm2),两种轮作体系P₂O₅盈余53.3～58.4 kg/hm2、K₂O亏缺138.3～145.0 kg/hm2。秸秆还田后,油?稻轮作体系周年养分收支平衡量为N 133.0 kg/hm2、P₂O₅ 93.1 kg/hm2和K₂O 229.0 kg/hm2,分别较麦?稻轮作高出30.9%、3.2%和28.7%。 【结论】 水旱轮作体系在秸秆不还田时,油?稻体系氮盈余,麦?稻体系氮持平或略有亏缺,两个体系磷均有盈余而钾素处于亏缺状态。秸秆还田时,两种轮作体系氮、磷、钾均表现为盈余,说明秸秆还田能够增加养分输入,维持土壤养分的平衡。由于油菜落叶归还大量氮素,油?稻轮作较麦?稻轮作体系氮素盈余量高,因此,油?稻轮作可考虑降低氮肥的施用。      

不同干旱程度对夏玉米生长及产量的影响

连续两年在遮雨条件下,研究了不同程度干旱对夏玉米不同生育期地上部生长和根系分布的影响,结果表明:夏玉米产量对干旱最敏感,其次是叶面积、株高和根系数量,作物茎粗对干旱不敏感。连续干旱不超过12 d有利于作物生长,否则不利于作物生长。夏玉米生长前期遇到干旱较前后期干旱的减产风险更大,而作物根系响应可能是干旱减产的原因之一。调整作物种植时间和促进根系下扎将是缓解南方红壤区季节性干旱危害的有效措施。     

控释尿素对水稻产量、养分吸收及氮肥利用率的影响

采用多点大田试验,研究施用控释尿素对水稻产量及其构成因素、养分吸收和氮肥利用率的影响。结果表明:施用控释尿素可显著提高水稻产量,控释尿素处理减量25%氮时,与普通尿素一次性基施相比,增产5.3%~7.8%,与普通尿素分期施用相比,增产2.6%~2.9%;稻谷产量与控释尿素施用量呈二次函数关系,控释尿素处理稻谷产量增加主要由于其显著提高实粒数。养分含量和吸收量结果显示,控释尿素处理水稻地上部氮含量和吸氮量均显著增加;施用控释尿素显著提高了氮肥吸收利用率,增幅为17.1%~34.1%。当目标产量为8.35~8.41t/hm2时,控释尿素的适宜施用量为氮102~128kg/hm2。     

中国冬油菜栽培方式变迁与相应的养分管理策略

直播和育苗移栽是目前长江流域冬油菜并存的两种栽培方式,其技术发展和推广状况对中国油菜产业发展和油料供应安全具有重要意义。不同的历史阶段下,随栽培品种、种植目标、劳动力条件和生产力水平等因素的变化,中国冬油菜栽培方式也在不断的转变和发展。文章概述了新中国建立后冬油菜栽培方式的发展变化历程,从最初以直播种植为主,到20世纪60年代中期直播为主而育苗移栽开始起步,20世纪80年代育苗移栽方式实现全面推广并长期应用,再到当前直播和育苗移栽两种栽培方式并存。而养分管理措施也经历了从最初施用农家肥,到开始施用氮、磷化肥,到提倡氮、磷、钾、硼肥配合施用,再到当前形成的育苗移栽油菜高产高效养分管理技术。直播和育苗移栽油菜的栽培特点和生长过程存在着显著差异,文章主要从生育进程、种植密度、群体结构与个体形态等方面对两者进行了分析和比较。相比育苗移栽油菜,直播油菜的生育期一般相应缩短,个体生长状况较弱,单株产量偏低,但在较高的种植密度基础上可发挥群体优势,且根群结构也有助于增强养分和水分吸收能力,因此具有高产高效的潜力。目前,长江流域育苗移栽油菜的养分丰缺指标和推荐施肥体系已经建立,养分管理策略也较为完善,其要点为：根据土壤肥力状况和目标产量水平合理确定氮、磷、钾、硼肥用量,保证养分平衡供应,实行有机无机肥料配合施用,采取氮、钾肥分次施用（推荐基肥﹕越冬肥﹕薹肥＝60%﹕20%﹕20%）以协调生长发育和养分吸收,强壮个体而实现高产。针对直播油菜发展迅速而在高产条件下养分管理研究相对滞后的现状,文章重点比较了其与育苗移栽油菜在养分响应、吸收分配和需求利用等方面的差异,发现直播油菜对养分缺乏较为敏感,养分不足导致个体生长低下和群体衰亡,后期物质和养分转运效率较低,而且对磷、钾养分的需求明显更高。基于已有研究结果总结出直播油菜的“前促后稳”养分管理策略,即在氮、磷、钾及微量元素养分合理平衡施用基础上,保证磷、钾供应,施用有机肥并进行秸秆还田,肥料运筹中重视氮肥对个体和群体发展的调控作用,减少基施而增加苗肥以促前期生长,中后期适时追肥以保证群体数量和产量形成,推荐基肥﹕苗肥﹕越冬肥﹕薹肥＝40%﹕30%﹕15%﹕15%。此外,应配合其他栽培措施协同增效提质,选用适宜早熟和耐密的品种,采用机械化精量播种技术,施用长效专用复合肥或专用控释肥,配合密植以省肥补迟、增库促源,加强病虫草害防控技术。文章还对直播油菜养分管理研究中的问题和未来方向进行了探讨和展望,以期为进一步完善其栽培管理措施和科学施肥技术提供参考。     

氮肥运筹对鄂南直播稻生长、产量及氮素吸收的影响

采用田间试验,研究了氮肥运筹对直播稻生长、产量及氮素吸收的影响,以期为氮肥的合理施用提供依据。结果表明,施用氮肥增产效果明显,与不施氮处理(T1)相比,平均增产1 010 kg/hm2,增产率17.0%,其中氮肥分3次施用的处理增产效果最佳,增产1 468 kg/hm2,增产率24.7%;氮肥的施用能够显著增加水稻吸氮量,各施氮处理在苗期、分蘖末期、齐穗期和收获期吸氮量与T1相比分别增加34%、125%、80%和39%;氮肥的合理运筹显著提高了氮肥吸收利用率,与氮肥全部作基肥处理相比,氮肥50%作基肥、30%作苗肥、20%作分蘖肥(T4)和氮肥35%作基肥、30%作苗肥、15%作分蘖肥、20%作穗肥(T5)分别提高了22个和28个百分点。综合分析认为,本试验条件下,T4处理的氮肥运筹效果最好,可以在鄂南直播稻生产上推广应用。     

不同调理剂对酸性土壤降酸效果及大麦幼苗生长的影响

采用土壤培养及盆栽试验研究5种调理剂(生石灰、油菜秸秆、有机肥、钾硅肥、土壤改良剂,用量均为1.8 g/kg)对酸性土壤(pH值3.9)酸度指标和大麦幼苗生长的影响。土壤培养试验结果表明,施用生石灰、有机肥和钾硅肥均能明显提高土壤pH值,降低土壤交换性酸总量、交换性H+和交换性铝含量。其中以生石灰降酸效果最好,到培养第90 d,相比于对照处理提高了0.66个单位,土壤交换性铝含量减少了2.01 cmol/kg;其次是有机肥和钾硅肥处理,pH值较对照处理分别提高了0.14和0.15,土壤交换性铝含量分别降低了0.23和0.19cmol/kg;油菜秸秆和土壤改良剂处理从酸度指标来看,与对照并没有显著差异。大麦幼苗盆栽试验结果表明,与对照相比,生石灰、油菜秸秆、有机肥、钾硅肥和土壤改良剂处理的大麦幼苗地上部生物量分别增加71.5%、24.1%、27.6%、28.2%、24.7%,大麦株高、根长、根系总表面积和根系活力均显著高于对照处理,根系平均直径减少,有利于养分和水分的吸收。综合结果表明,不同类型的调理剂对酸性土壤的降酸效果不尽相同,其中以生石灰效果最好,秸秆处理尽管没有有效降低土壤酸度但仍可明显促进作物生长,因此也可用作酸性土壤的改良物质,在实际生产中应因地制宜应用各种调节物质来促进作物生长。     

不同生物质炭对酸化茶园土壤N2O和CO2排放的影响

为了研究不同生物质炭对酸化茶园土壤温室气体排放的影响,采用原料为小麦秸秆、柳树枝、椰壳3种生物质炭,通过室内培养试验来探究不同生物质炭对茶园土壤性质及N_2O、CO_2排放特征的影响。试验中生物质炭添加量为20 g·kg~(-1),同时设置了施氮肥处理,采用尿素作为外加氮源,施氮量为100 mg·kg~(-1)。结果表明,施加生物质炭提高了酸化茶园土壤pH值,柳树枝生物质炭处理土壤pH值最高为6.71,显著高于其他处理。不同生物质炭对土壤DOC含量的影响效果存在差异,柳树枝生物质炭使土壤DOC平均含量增加了95.6%,椰壳生物质炭使土壤DOC含量降低36.1%,小麦秸秆生物质炭则影响不显著。生物质炭通过抑制土壤硝化和反硝化作用降低土壤N_2O的排放,椰壳生物质炭降低N_2O排放比例达91.7%,减排效果最显著。在施氮条件下柳树枝生物质炭对土壤N_2O的减排效果显著低于小麦秸秆和椰壳生物质炭。土壤CO_2的排放通量与pH值、DOC含量均呈极显著正相关,生物质炭促进了土壤CO_2的排放,柳树枝生物质炭处理CO_2的排放显著高于其他处理。此外,外加氮源降低了土壤pH值,增加了土壤N_2O的排放,但是对土壤DOC含量变化无显著影响。     

湖北省不同稻作区域秸秆还田替代钾肥效果

【目的】研究不同稻作区域钾肥和秸秆还田对水稻产量、钾素吸收量以及农田钾素表观平衡的影响,分析不同稻区秸秆还田可替代化学钾肥的用量,为不同区域稻田秸秆还田条件下钾肥的合理配置提供理论依据。【方法】2013年在湖北省鄂东丘陵、鄂中丘陵岗地和江汉平原3个区域的19个县（市）布置稻田秸秆还田替代钾肥效果研究田间试验,试验共设置6个处理：分别为（1）不施钾（NP）;（2）施化学钾肥（NPK）;（3）施秸秆（NP+S）;（4）秸秆还田配施1/2化学钾肥（NP+1/2K+S）;（5）秸秆还田配施3/4化学钾肥（NP+3/4K+S）;（6）秸秆还田配施全量化学钾肥（NPK+S）。【结果】不同稻作区钾肥和秸秆均能不同程度增加水稻产量和地上部钾素吸收量。与NP处理相比,鄂东丘陵区、鄂中丘陵岗地区和江汉平原区NPK处理水稻分别增产0.36、0.36和1.07 t·hm^-2,平均增产率分别为6.4%、5.0%和15.3%;而施秸秆（NP+S）处理水稻分别平均增产0.57、0.49和0.24 t·hm^-2,增产率为7.6%、6.9%和4.0%。3个稻作区施化学钾肥（NPK）地上部钾素吸收量平均增加20.1-61.9 kg K₂O·hm^-2,施秸秆（NP+S）钾素吸收量平均增加8.5-39.1 kg K₂O·hm^-2,江汉平原区施化学钾肥处理产量和钾素吸收量均显著高于施秸秆处理,而鄂东丘陵区和鄂中丘陵岗地区NP+S与NPK处理的产量和钾素吸收量均没未表现出差异。通过计算土壤-作物系统钾素表观平衡,发现一季水稻收获后土壤钾素均处于亏缺（平均钾素亏缺量为144.3-284.4 kg K₂O·hm^-2）状态,但秸秆还田处理亏缺量小于秸秆不还田处理。在保证水稻产量（即NPK处理产量）时秸秆还田条件下,采用模型计算出鄂东丘陵区、鄂中丘陵岗地区和江汉平原区的平均钾肥用量分别比目前钾肥推荐用量（60 kg K₂O·hm^-2）节约化学钾肥66.8%、75.2%和9.7%;参考2013年钾肥和水稻价格,可计算出秸秆还田条件下鄂东丘陵区、鄂中丘陵岗地区和江汉平原区最经济钾肥推荐用量分别比推荐用量节省化学钾肥54.3%、53.5%和36.9%。【结论】湖北省不同稻区均可采用秸秆还田的方式减少钾肥投入,不但可以缓解土壤钾素亏缺,而且对农田钾素的可持续管理具有重要意义。     

氮磷钾肥对鄂东南双季稻产量及肥料利用率的影响

通过"3414"田间肥效试验研究了氮、磷、钾肥施用量在早稻、晚稻之间的合理配比及对产量和养分吸收利用的影响。结果表明,早稻增施钾肥、晚稻增施氮肥增产效应明显,早稻施K2O 112.5 kg/hm2和晚稻施纯N 247.5 kg/hm2时可分别获得最高产量,分别为5 974 kg/hm2和8 627 kg/hm2,增产率分别为10.9%和29.3%。早稻的肥料利用率结果显示,在不同施氮水平下,早稻施纯N 165.0 kg/hm2时的氮肥贡献率和氮肥农学利用率最高,分别为13.8%和4.9 kg/kg;在不同施磷水平下,施P2O530.0 kg/hm2时的磷肥贡献率和磷肥农学利用率最高,分别为5.9%和11.5 kg/kg;在不同施钾水平下,施K2O 112.5 kg/hm2和37.5 kg/hm2时的钾肥贡献率和钾肥农学利用率分别达到最高,为9.9%和7.9 kg/kg。晚稻的肥料利用率结果显示,在不同氮水平下,晚稻施纯N 247.5 kg/hm2时的氮肥贡献率最高,为22.7%,施纯N 165.0kg/hm2时的氮肥农学利用率最高,为9.9 kg/kg;在不同施磷水平下,施P2O560.0 kg/hm2时的磷肥贡献率最高,为7.1%,施P2O530.0 kg/hm2时的磷肥农学利用率最高,为11.7 kg/kg;在不同施钾水平下,施钾75.0 kg/hm2时钾肥贡献率和钾肥农学利用率最高,分别为9.9%和11.0 kg/kg。