植物油基聚氨酯包膜肥料研究进展

缓释肥包膜材料采用的聚氨酯主要由石油基原料制备,由于石油基聚氨酯成本高、环境风险较大,近年来逐渐被生物基聚氨酯所取代。在众多的生物基材料中,植物油因价格低廉、来源广泛、无毒性、可生物降解等特点,成为缓控释肥料膜材的研究热点。本文分别综述了植物油基多元醇的制备方法,植物油基聚氨酯包膜的分类,植物油基聚氨酯包膜肥料的改性及应用。环氧开环、酯交换反应、氨解法、加氢甲酰化以及臭氧氧化还原是植物油改性制备植物油基多元醇的常用技术手段。丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅、氟改性、纳米材料等是植物油基聚氨酯包膜材料改性的常用原料,试验证明植物油基聚氨酯包膜肥料具有减少氨挥发、氮淋溶,提高氮素利用效率的作用。如何提高植物油基聚氨酯交联密度、降低生产成本、深入揭示缓释机理以及扩大在大田试验的应用场景将是今后研究的重点。

河南省玉米施肥效应对基础地力的响应

[目的]整理2005 2013年在河南省布置的885个玉米“3414”田间试验,分析不同地力水平下玉米施肥后的增产效果、经济效益及氮、磷、钾肥利用效率,明确不同地力水平下河南省玉米施肥效应,为科学施肥提供理论依据。[方法]选取其中5个处理CK(N0P0K0)、N(N0P2K2)、P(N2P0K2)、K(N2P2K0)和NPK(N2P2K2)的试验结果。按CK处理产量将供试885个试验地土壤基础地力划分为<4 t/hm^2、4~6 t/hm^2、6~8t/hm^2、>8 t/hm^2四个水平,收集了玉米施用氮、磷、钾肥的增产量、增产率、产值、施肥成本、施肥利润和产投比,计算了各施肥处理的农学效率、偏生产力、肥料贡献率、地力贡献率。[结果]四个地力水平的试验地样本量分别占总样本的15.35%、49.42%、29.42%、5.81%。NPK处理的增产量在四个地力水平下依次为3.04、2.49、1.88和1.12 t/hm^2,且各地力水平间差异显著。增产率表现出和增产量一样的变化趋势,且下降趋势更明显。基础地力产量<4 t/hm^2时,NPK处理的增产率平均达93.23%,而基础地力产量>8 t/hm^2仅为14.44%。在施肥经济效益方面,各施肥处理的产值、施肥利润及产投比均随地力水平的提高而升高,各地力水平间差异显著。其中NPK处理的产值、施肥利润及产投比在地力产量<4 t/hm^2时分别为10238元/hm^2、8862元/hm^2和5.75,在基础地力产量>8 t/hm^2时分别为15407元/hm^2、13736元/hm^2和8.05。河南省土壤地力对玉米产量的贡献率平均为69.99%,各地力水平下的地力贡献率随地力水平的提高而显著提高,四个地力水平的地力贡献率平均依次为53.24%、67.68%、78.80%和86.63%。土壤氮素、磷素、钾素地力贡献率平均分别为78.32%(40.72%~100%)、88.47%(70.40%~100%)、90.02%(78.27%~99.31%),总体以钾地力贡献率最大,磷地力贡献率次之,氮地力贡献率最小。从地力水平变化的角度来看,氮素、磷素、钾素地力贡献率均随地力水平的提高而逐渐增高,其中各地力水平下土壤氮素的地力贡献率分别为65.08%(<4 t/hm^2)、77.04%(4~6 t/hm^2)、85.32%(6~8 t/hm^2)、90.47%(>8 t/hm^2)。不同地力水平下各施肥处理的偏生产力随地力水平的提高而显著升高,农学效率和肥料贡献率总体随地力水平的提高而下降,说明提高基础地力可降低玉米产量对外源肥料的依赖性。[结论]提高土壤基础地力能够促进玉米增产、增收,降低玉米对外源肥料的依赖。河南省玉米生产中应重视土壤培肥,并根据不同地力水平合理施肥以保证玉米高产稳产、提高养分利用效率、节本增收。

基于GIS的河南省不同区域小麦氮磷钾推荐量与施肥配方

【目的】河南省是我国小麦种植大省,明确河南省不同区域小麦氮、磷、钾肥推荐用量,建立施肥配方图,对于当地小麦配方肥生产与合理施肥具有重要意义。【方法】河南省按照地理条件划分为平原适宜区、稻麦轮作区、南部盆地区、中部丘陵区、西部山地区5个区域。本研究共收集了2829组小麦田间试验和83.71万组土壤养分数据(1247组“3414”试验和1582组“三区示范”试验),分析了其中农民习惯施肥产量、目标产量及单位籽粒磷素需求量;根据氮肥肥效反应,计算各个区域的小麦氮肥推荐总量;根据土壤有效磷、速效钾含量与缺素区相对产量的关系,以相对产量80%、85%、90%、95%为标准,建立土壤有效磷、速效钾的丰缺指标;进一步根据“磷肥恒量监控”、“钾肥肥效反应”方法,计算各个区域的小麦磷、钾肥推荐施用量;借助ArcGIS软件,将河南省小麦氮、磷、钾肥推荐施用量图层进行叠加,换算成含量为45%的施肥配方,建立河南省不同区域的小麦施肥配方与配方图。【结果】河南省小麦目标产量以平原适宜区最高,为8671 kg/hm^(2),稻麦轮作区为5950 kg/hm^(2),南部盆地区为7780 kg/hm^(2),中部丘陵区为7590 kg/hm^(2),西部山区为7400 kg/hm^(2)。各区域经济最佳施氮量拟合结果,推荐施氮量以南部盆地区最高,为178 kg/hm^(2),其次为平原适宜区(170 kg/hm^(2)),稻麦轮作区为160 kg/hm^(2),中部丘陵和西部山地区合并调整为150 kg/hm^(2)。依据相对产量水平,河南省土壤有效磷极低、低、中、高、极高5个丰缺指标的值为<10、10~15、15~24、24~37、>37 mg/kg,速效钾为<80、80~105、105~140、140~180、>180 mg/kg。将土壤丰缺指标、校正系数与目标产量、磷需求量相结合,得到土壤有效磷由高到低5个磷肥(P_(2)O_(5))推荐水平分别为63、75、81、95、105 kg/hm^(2);按照速效钾含量<80、80~105、105~140、140~180、>180 mg/kg,钾肥推荐量(K_(2)O)分别为73、64、58、48、43 kg/hm^(2)。在氮磷钾推荐用量基础上,建立了8个基肥+追肥配方和9个一次性基施配方,并建立了河南不同区域的施肥配方图。在基肥+追肥配方图中全省N-P_(2)O_(5)-K_(2)O以15-19-11、16-17-12、17-16-12覆盖面积较大,在一次性基施配方图中以24-12-9和25-12-8所占的区域最大。【结论】河南省不同小麦种植区域的产量和土壤磷钾养分含量变异很大。氮肥推荐量依据目标产量而定,磷钾肥在目标产量需求量的基础上,结合土壤含量水平分别推荐了5个磷、钾肥水平。经校对与合并,基于小麦基追两次施肥和一次基施,分别提出了8个和9个专用肥配方。

氮肥用量对玉米籽粒主要矿质元素质量分数的影响

为明确施氮量对玉米籽粒中主要矿质元素质量分数的影响,以‘博农118’‘浚单22’和‘郑单958’为材料,在河南温县设置5个氮肥水平(0、120、180、240、360 kg/hm^2),研究不同施氮量对玉米籽粒N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B等主要矿质元素质量分数的影响。结果表明:施氮显著提高了玉米籽粒N、Ca、Fe、Cu、Zn、B质量分数,Mg和Mn质量分数受施氮量影响较小,但P质量分数明显下降。‘浚单22’籽粒中多种矿质元素质量分数都明显高于‘郑单958’‘博农118’介于二者之间。施氮在提高玉米籽粒产量同时降低了P/Ca、P/Mg、P/Fe和P/Zn的比值,增强了这4种元素的生物有效性。此外,通过增施氮肥提高玉米籽粒中矿质元素质量分数能够降低外源元素添加剂的使用,进而提高饲料安全性,降低饲料成本。

不同降雨年份控释尿素与普通尿素配施对夏玉米产量、氮素利用及经济效益的影响

【目的】在干旱和正常降雨年份,比较控释尿素与普通尿素不同配施比例对玉米产量和经济效益的影响,为夏玉米养分科学管理提供依据。【方法】试验于2017—2018年在河南省禹州市顺店镇进行,该地2017年6—9月降雨量为210.9 mm,属少雨干旱年份;2018年6—9月,降雨量为533.9 mm,属降雨正常年份。试验设置控释尿素(N 45%)与普通尿素(N 46%)的配比分别为1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5,施氮量均为N180 kg/hm^2。于拔节期、大喇叭口期、开花期、乳熟期、成熟期取植株样品,测定植株全氮含量;于成熟期,测定玉米产量同时测试土壤无机氮含量。【结果】不同降雨年份玉米产量差异显著,相同处理下干旱年份(2017)与降雨正常年份(2018)相比玉米减产36.5%~53.4%。在降雨正常年份,与仅施普通尿素相比,控释尿素与普通尿素以4:6配比的玉米产量提高10.1%,经济效益提高15.8%。在干旱年份,与仅施普通尿素处理相比,控释尿素与普通尿素配施处理的玉米产量有所下降,其中CRU4显著减产22.9%,经济效益降低56.7%,当控释尿素与普通尿素比例为4∶6时减产幅度达到最大,经济效益也最低。相同配施处理下,在降雨正常年份玉米花后氮素累积比干旱年份增长108.0%~1175.7%,氮肥偏生产力增长57.4%~114.6%。在干旱年份,控释尿素与普通尿素配施处理的表层土壤硝态氮含量比降雨正常年份高52.3%~131.9%。在降雨正常年份,控释尿素与普通尿素配施处理土壤表层(0—30 cm)硝态氮含量均高于仅施普通尿素的处理。【结论】与正常降雨年份相比,干旱可导致玉米减产36.5%~53.4%,植株干物质累积量、氮素累积量、氮肥偏生产力均有所降低,土壤硝态氮残留量升高52.3%~131.9%。正常降雨量下,控释尿素与普通尿素配施能够提高玉米氮素累积量和经济效益,控释尿素与普通尿素在3∶7的配比下能获得最佳经济效益。

不同配方肥对冬小麦群体动态、抗逆性及产量的影响

为了验证“大配方、小调整”配方技术在冬小麦上的应用效果,在河南省临颍县开展田间小区试验,设置农户习惯配方(15-15-15、25-12-8)、华北区大配方(15-20-10、18-15-12)、调整小配方(20-15-10、22-16-7)6个处理,分析不同配方肥对小麦群体、干物质累积、养分吸收、抗逆性、产量、经济效益等的影响。结果表明:农户习惯配方中的高氮配方25-12-8群体数量较高,且前期SPAD值高于其他配方,而到生育后期低于其他配方。调整小配方20-15-10在小麦成熟期的干物质累积量最高,而农户习惯配方25-12-8和15-15-15较小;且20-15-10花后同化物对籽粒贡献率最高。调整小配方20-15-10的氮磷钾养分累积量相对较高,仅次于华北区大配方18-15-12。从赤霉病和冻害发病情况来看,调整小配方20-15-10的赤霉病发病率和冻害发生率最小,分别为9.3%和2.0%。相对于其他配方,调整小配方20-15-10的收获指数显著提高,其籽粒产量最高,比农民习惯配方15-15-15增加18.4%,其穗粒数、千粒重和穗长均高于其他处理。氮肥和磷肥偏生产力最大的处理均为调整小配方20-15-10,钾肥偏生产力仅次于最大的调整小配方22-16-7;从经济效益来看,各配方之间净收益大小为20-15-10>18-15-12>22-16-7>25-12-8>15-20-10>15-15-15。综合来看,根据作物养分需求和土壤状况调整的调整小配方20-15-10,可提高冬小麦的干物质和养分累积、抗逆性、经济效益和肥料利用率,通过“大配方、小调整”可以实现增产增收增效。

氮、磷肥用量对豫中地区大豆产量、干物质及经济效益的影响

为明确豫中地区大豆施肥中氮磷肥最佳用量,设置氮水平(0、60、120、180 kg/hm2)和磷水平(0、45、90、135 kg/hm2)大田试验,在大豆关键生育期测定干物重,在收获期测定产量,并计算偏生产力、农学效率和经济效益。结果表明,大豆地上部干物质量随着生育期不断增加,不同施氮水平下的大豆产量较不施氮肥处理增产9.01%～11.86%,不同磷肥用量较不磷施肥处理增产2.8%～12.0%;其中氮肥用量为120 kg/hm2、磷肥用量为90 kg/hm2时,增产效果最为明显,此时经济效益最佳。当氮肥用量超过120 kg/hm2时,会出现大豆地上部干物质量、产量下降,当磷肥用量超过90 kg/hm2时,磷肥利用率和增产效益都会出现下降。本研究表明,豫中地区氮肥用量120 kg/hm2、磷肥90 kg/hm2时,产量和经济效益最佳。

优化施肥对西瓜产量和品质的影响

针对开封地区西瓜施肥存在过量、不平衡和肥料利用率较低的现象,选择四个不同田块,研究了优化施肥对西瓜产量、品质、养分利用效率和经济效益的影响。结果表明,优化施肥处理西瓜较农民习惯施肥处理增产4.95~15.54 t/hm2、增收0.90~2.59万元/hm2。相比农民习惯施肥,优化施肥处理减少使用氮肥24.2%,磷肥72.5%,钾肥12.9%,且养分比例更符合西瓜需肥规律,肥料偏生产力提高了92.4%。此外,优化施肥提高了西瓜可食率、VC含量,降低了其可滴定酸含量,改善了西瓜口感和营养品质。因此,该西瓜优化施肥方案适宜在开封地区推广应用。

钾肥用量对夏大豆干物质、养分累积和产量的影响

为探讨大豆[Glycine max(L.)Merr.]适宜的钾肥施用量,于2017年和2018年在河南省临颍县开展2年田间试验,设K2O用量分别为0、60、120、180 kg/hm^24个钾肥梯度,分析了不同钾肥用量对大豆干物质、养分累积、产量、肥料利用率及经济效益的影响。结果表明,大豆干物质累积量及钾素累积量随着生育期的推进不断增加,开花结荚期至鼓粒期干物质累积速度较快。2017年,成熟期大豆干物质累积量随着施钾量增加呈先增加后降低的趋势,钾素累积量则随施钾量的增加先降低后增加;2018年成熟期干物质累积量和钾素累积量均随着施钾量增加而增加。2017年所有处理间大豆产量差异均不显著,2018年各施钾处理比对照增产34.3%~52.7%,差异均达显著水平,且2018年以K2O用量为120 kg/hm^2时产量最高,且该施肥处理的增产效益也最高。因此,豫中地区推荐施钾肥量为K2O 120 kg/hm^2。

控释尿素与普通尿素配施对小麦产量、氮素吸收及经济效益的影响

为探究控释尿素(CRU)和普通尿素(U)基施的高效利用方式,研究不同配比对小麦产量、氮素利用效率、氮素积累及经济效益的影响,于2018-2020年在河南省禹州设7个处理,分别为不施氮肥(CK)、单施尿素(U)、CRU1(CRU:U=1:9)、CRU2(CRU:U=2:8)、CRU3(CRU:U=3:7)、CRU4(CRU:U=4:6)、CRU5(CRU:U=5:5)。结果表明,与U处理相比,控释尿素与普通尿素配比基施处理小麦产量提高4.02%~9.58%,不同施肥处理与CK处理相比产量提高31.69%~49.45%,其中CRU5处理产量最高。与CK处理相比,控释尿素的投入使小麦氮素积累提高10.53%~34.21%;与U处理相比,控释尿素的投入使氮素积累提高1.69%~21.43%。与CK处理比较,不同配施处理小麦产值升高32.00%~49.02%,收益提高37.97%~67.86%;与U处理相比,不同配施处理小麦产值升高4.24%~9.70%,收益提高5.50%~13.25%,2年中CRU5处理小麦收益最高。综上,控释尿素和尿素配施可与作物养分需求相匹配,且以控释尿素:尿素=5:5时效果最好,可提高氮素利用效率,提高作物产量,增加经济效益。

施氮量对豫北冬小麦产量及子粒主要矿质元素含量的影响

以兰考矮早8、豫麦49-198和平安8号为材料,设置5个氮素水平(0、120、180、240、360kg/hm^2),研究不同施氮量对豫北冬小麦子粒产量及其N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B等矿质元素含量的影响。结果表明:子粒中N与B(r=0.879)、N与Mg(r=0.858)、Mg与Zn(r=0.871)、Mg与B(r=0.877)含量间相关系数较高。施氮显著提高了子粒N、Ca、Fe、Cu、Zn、B含量,K、Mg含量受施氮量影响较小,但P和Mn含量明显下降。兰考矮早8子粒中各种矿质元素(除B外)含量明显高于平安8号,豫麦49-198介于二者之间。施氮在提高小麦子粒产量的同时降低了P/Ca、P/Mg、P/Fe和P/Zn的值,增强了Ca、Mg、Fe、Zn的生物有效性。此外,研究发现施氮量达到180kg/hm2后,继续增施氮肥小麦产量难以提升。可见,合理的氮肥管理可以提高豫北地区冬小麦产量及子粒中微量元素的含量;过量施氮不仅难以提高子粒产量,还会降低子粒P和Mn的含量。