潮土小麦和玉米Olsen-P农学阈值及其差异分析

【目的】磷农学阈值是指导不同作物磷肥用量并获取最佳经济产量的重要依据,然而,不同地区不同的耕作制度、土壤类型、作物种类、pH、温湿度条件下,作物的磷农学阈值不同。明确小麦–玉米轮作体系下,典型潮土区小麦和玉米的磷农学阈值,并分析其差异。【方法】本研究基于“国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站”25年的定位试验,选取氮、钾肥施用充足和磷肥用量不同的NK (不施磷肥)、NPK (施用氮磷钾化肥)、NPKM (氮磷钾化肥和有机肥配施)、1.5NPKM (高量氮磷钾化肥配施有机肥)、NPKS (氮磷钾化肥与玉米秸秆还田配施) 5个处理的试验数据,使用米切里西指数模型 (Mitscherlich exponential model) 拟合小麦和玉米的Olsen-P农学阈值,并通过对比不同土壤磷水平下两种作物的磷吸收利用特性,分析其阈值不同的原因。【结果】获得最大相对产量的95%时,潮土区小麦Olsen-P农学阈值为13.1 mg/kg,玉米Olsen-P农学阈值为7.5 mg/kg。玉米Olsen-P农学阈值低于小麦主要原因:1) 土壤磷水平较低时,小麦对磷缺乏更为敏感,而玉米可保持相对较强的吸磷能力,25年不施磷处理玉米吸磷量是小麦的1.4倍;2) 土壤Olsen-P含量达到玉米阈值,而未能达到小麦阈值时,可保障玉米籽粒、茎秆及小麦籽粒正常生长对磷的需求,但小麦茎秆磷浓度仅能达到相对最大磷浓度的68.9%,严重影响了小麦的正常生长和获取较高产量的能力;土壤Olsen-P含量提高到小麦阈值后,小麦茎秆磷浓度提高到相对最大磷浓度的80.5%以上,进而可保障小麦获得较高的产量;3) 土壤磷素养分充足时,小麦对磷的吸收量大于玉米,且主要是由于小麦茎秆磷浓度和吸磷量随土壤Olsen-P含量的增加而大幅度增加。【结论】小麦和玉米作为典型潮土区两种重要的粮食作物,Olsen-P农学阈值分别为13.1和7.5 mg/kg。由于两种作物的生理特性不同,小麦对磷素的吸收利用率较低,茎秆需要较高的土壤磷浓度维持正常生长,产量形成对磷养分需求更大。因此,小麦–玉米轮作体系下,小麦的磷农学阈值更高,小麦季所需土壤磷供应量大于玉米季。为增强磷肥利用效率,减少磷肥投入量和土壤中磷素的过量累积,玉米季磷肥使用量应适当小于小麦季。当土壤Olsen-P水平高于作物磷农学阈值后,减少或短时间停止施用磷肥并不会对作物产量有明显影响。     

长期不同施肥模式对潮土有机碳组分的影响

采用物理分组方法分析了长期不同施肥模式条件下潮土有机碳组分变化及其分布规律。结果表明,与不施肥（CK）比较,长期氮、磷、钾平衡施用（NPK）、秸秆还田（NPKS）和有机无机肥配施（NPKM和1.5NPKM）均显著提高了潮土粗自由颗粒有机碳（cfPOC）、微团聚体内物理保护颗粒有机碳（iPOC）及矿物结合有机碳（mSOC）的含量,其中以粗自由颗粒有机碳增幅最高,达114.5%～278.9％,对施肥最敏感,能较好反映长期施肥下土壤有机碳库的变化。矿物结合有机碳是潮土固存有机碳的主要形式,它占总有机碳的67.0%～80.4%。除偏施化肥（N和NP）外,其它施肥模式增加的总有机碳有49.1%～58.1%进入矿物结合有机碳组分;26.2%～31.7%进入粗、细自由颗粒有机碳组分;15.7%～20.9%进入物理保护有机碳组分。偏施化肥（N和NP）有利于自由颗粒有机碳的增加。综上分析,长期有机无机肥配施或秸秆还田是提升潮土不同组分有机碳库的较好施肥模式。     

秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同时期土壤酶活性及细菌群落结构的影响

  【目的】  通过研究秸秆还田下氮肥运筹对夏玉米不同生育期土壤酶活性和细菌群落结构的影响,揭示土壤细菌群落对不同施肥措施的响应规律,为调节土壤养分,提高作物产量,改善土壤生物功能提供科学依据。  【方法】  基于河南农业科学院原阳试验基地5年连续定位试验,选取不施肥 (CK)、单施化肥 (氮肥基追比1∶1,N)和秸秆全量还田下氮肥基追比1∶1 (SN1)、1∶1.5 (SN2) 和1∶2 (SN3) 共5个处理,于2016年夏玉米抽丝期和收获期采集0—20 cm土壤样品,采用常规方法测定土壤基础理化性质,采用荧光微型板酶检测技术测定土壤酶活性,采用Illumina Miseq高通量测序方法测定土壤细菌群落结构。  【结果】  秸秆还田下氮肥基追比对玉米产量及氮肥利用率产生明显影响,相比于N处理,SN1处理显著增产9.98%;SN1和SN2处理氮肥利用率分别提高9.83、5.10个百分点。在夏玉米抽丝期和收获期,相比于N处理,秸秆还田下各氮肥运筹处理不同程度地提高了土壤pH、有机碳、全氮和速效钾含量,其中均以SN1处理增幅最为明显。在玉米抽丝期,除土壤磷酸酶外,SN1处理土壤酶活性均为最高;SN1处理对收获期土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖甘酶、β-木糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的促进最明显。细菌群落除抽丝期SN1与CK处理Shanno指数显著高于N处理而Simpson指数显著低于N处理外,其余处理间差异不显著。各施肥处理下门水平和纲水平的主要优势种群均为变形菌门、放线菌门和α-变形菌纲和放线菌纲。线性判别效应分析 (LEfSe) 显示,不同生育期比较,抽丝期最大LDA（linear discriminant analysis) 值为酸杆菌纲,收获期为芽单胞菌纲;而同一生育期各处理间比较,抽丝期各处理最大LDA值均为变形菌门的α-变形菌纲,收获期均为γ-变形菌纲。典范对应分析表明,抽丝期土壤pH (P = 0.002)、有机质含量 (P = 0.004) 和收获期土壤pH (P = 0.03)、硝态氮 (P = 0.036)、速效钾 (P = 0.044) 含量对细菌群落结构产生显著影响。  【结论】  土壤pH、有机碳、硝态氮和速效钾含量是影响细菌群落结构变化的主要因素。秸秆还田条件下,氮肥运筹显著影响土壤酶活性和细菌群落结构,氮肥基追比为1∶1时可显著提升土壤养分含量和酶活性,提高δ-变形菌纲、绿弯菌纲和TK10 (未分类) 相对丰度,从而更有效地促进秸秆分解和转化,发挥有机质调节土壤养分释放、减少养分损失的作用,最终提高玉米产量和氮肥利用率。     

保护性耕作对小麦-土壤系统综合效应研究

采用长期定位试验与短期田间试验相结合的方法,通过室内化验分析和数理统计,研究了河南省不同土壤类型区保护性耕作对土壤理化性质、土壤微生物生物量碳氮及小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和产量构成因素的影响。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作显著提高土壤有机质、碱解氮、有效磷及交换性钾含量,分别提高24.8%、14.3%、7.8%和24.8%;而对小麦增产效果并不显著。4种不同保护性耕作方式下,免耕、浅耕相比旋耕、深耕,提高小麦穗数15.0%～32.2%,提高穗粒数2.6%～12.6%,但4种处理间小麦千粒重及籽粒产量效果无显著差异;免耕、浅耕较旋耕、深耕可以一定程度上提高苗期和灌浆期土壤含水率、以及土壤碱解氮和有效磷,并显著提高小麦不同生育时期的土壤微生物生物量碳氮。免耕与浅耕是较为适宜河南省小麦生产及土壤可持续利用的保护性耕作方式。     

长期定位施肥对潮土磷素形态和有效性的影响

研究长期定位施肥对潮土各形态磷含量变化及磷有效性的影响,为潮土合理施用磷肥提供理论依据.长期定位施肥试验开始于1990年,设CK(不施肥)、N2(单施尿素)、N2P(不施钾肥)、N2K(不施磷肥)、N1PK(低量氮肥和磷钾肥)、N2PK(平衡施肥)、N3PK(中高量施肥)、N4PK(高量氮肥和磷钾肥)、N2PKM(化肥...     

土壤中硝态氮含量的影响因素研究

采用田间试验及人工渗滤池试验方法，研究了土壤中硝态氮含量的影响因素。结果表明，影响大田土壤中硝态氮因素很多，程度不一，其中土壤类型决定着硝态氮基础含量，是内因，而施肥及施氮量是影响硝态氮含量最大的外界因素，其次是土壤湿度和氮肥品种，土壤温度对其影响不明显。     

土壤中硝态氮含量的影响因素研究

采用田间试验及人工渗滤池试验方法,研究了土壤中硝态氮含量的影响因素。结果表明,影响大田土壤中硝态氮因素很多,程度不一,其中土壤类型决定着硝态氮基础含量,是内因,而施肥及施氮量是影响硝态氮含量最大的外界因素,其次是土壤湿度和氮肥品种,土壤温度对其影响不明显。     

粉垄耕作对潮土冬小麦生长及产量的影响初探

为探讨耕作方式对小麦产量的影响,研究了新型耕作方式——粉垄耕作对旱地潮土冬小麦生长和产量的影响,以期从农作制度的改进上破解粮食增产问题,保障国家粮食安全。设旋耕(12~16cm,CK)和粉垄耕作(FL1:20~30 cm,FL2:30~40 cm)3个处理。结果表明,粉垄耕作能够增加小麦的穗粒数和产量。FL1、FL2处理的群体数分别为730.6万茎/hm2、761.4万茎/hm2,分别比CK(683.9万茎/hm2)显著增加46.7万茎/hm2、77.5万茎/hm2。FL1、FL2处理的小麦穗粒数均为31.2粒,比CK(26.8粒)极显著增加4.4粒。FL1、FL2处理能增强旗叶的光合性能,小麦旗叶的SPAD值分别为51.3、46.7,均极显著高于CK(20.2)。FL1(8 137.6 kg/hm2)、FL2(8 481.2 kg/hm2)处理的小麦产量均显著高于CK(6 518.5 kg/hm2),分别比CK增产24.8%、30.1%。     

不同菌渣肥施用量对小麦产量及其构成因素的影响

为筛选适宜的菌渣肥配方,减轻农业副产物对环境的危害,提高农业生产的可持续性,以不施菌渣肥为对照(CK-JZ0),探讨了菌渣、牛粪不同体积配比的菌渣肥(JZA(纯菌渣)、JZB(菌渣/牛粪=0.5)、JZC(菌渣/牛粪=1)、JZD(菌渣/牛粪=2)在3 000(JZ1)、6 000(JZ2)、9 000(JZ3)kg/hm23个施用量水平上对小麦产量及其构成因素的影响。结果表明,采用菌渣和牛粪配合施用时,在施用量较低(3 000 kg/hm2)或两者配比不适宜(JZD)时对产量有抑制作用,在适宜的施用量(6 000 kg/hm2、9 000 kg/hm2)和适宜的配比(JZA、JZB、JZC)下才表现出较为明显的增产效果。与CK-JZ0相比,当菌渣和牛粪配合施用量为6 000 kg/hm2时,JZB处理对小麦株高、总干物质量、穗粒数以及JZA处理对小麦的穗粒数有连续稳定的促进作用,JZA处理平均较CK-JZ0增产4.7%;当菌渣和牛粪配合施用量为9 000 kg/hm2时,JZA、JZB、JZC处理对株高、穗长、穗粒数以及JZD处理对穗粒数有持续稳定的促进作用,其中JZB、JZC处理表现出稳定的增产效果,平均分别较CKJZ0增产6.7%、15.9%。     

不同氮效率小麦品种的籽粒灌浆特性

为明确不同氮效率小麦品种的籽粒灌浆特性及其与产量和氮效率的关系,于2019—2021年选取高产氮高效(HH)、高产氮低效(HL)和低产氮低效(LL)小麦品种为试验材料,利用Logistics模型在大田生产条件下模拟籽粒灌浆进程,分析产量构成参数,探究不同氮效率小麦的籽粒灌浆特性差异及其与氮利用效率的关系。结果表明,不同类型品种间的籽粒灌浆特性均存在较大差异。不同品种的最大灌浆速率和平均灌浆速率均表现为HH>HL>LL,达到最大灌浆速率时的籽粒质量则表现为HL>HH>LL,HH与HL之间差异不明显。灌浆活跃期和有效灌浆时间均表现为HH相似文献