不同施肥管理对东北黑土区氮损失的影响

为了明确不同施肥管理的肥料利用率及其氮损失对环境的影响,采用自然降雨条件下土槽模拟试验方法,系统研究了在东北黑土玉米单作体系下不同施肥管理（尿素、秸秆还田和缓控释肥）在一次性施用条件下的农田氨挥发、氮径流淋溶损失及土壤硝态氮累积特性。结果表明：农民习惯施肥、秸秆还田施肥及控释肥氨挥发总量分别为26.1、24.2、23.9 kg N·hm-2,占化肥施用量的10.9%、10.1%、10.0%;氮径流淋溶损失分别占化肥施用量的1.4%、1.5%、0.9%,且以氮径流损失为主;土壤0~50 cm土层氮残留分别为42.2、42.3、54.6 kg N·hm-2。秸秆还田处理可以在保证产量的前提下,减少土壤氮残留、提高肥料利用率;控释肥在降雨量少的条件下氮残留相对较高,应适当降低施氮量。

吉林省中部一季稻区推荐施肥方法研究

基于2013—2016年在吉林省永吉县、九台区、梨树县和前郭县开展的40组田间试验,通过研究稻谷产量、养分吸收量、肥料利用效率及养分平衡等指标,比较了测土配方(ST)与NE养分专家系统(NE)两种推荐施肥方法在吉林省中部一季稻区的应用效果与适用性。结果表明:农民习惯施肥(FP)处理稻谷产量平均为9.17t/hm^2,ST(9.21t/hm^2)和NE(9.24t/hm^2)处理产量均高于FP处理但并无显著差异。氮肥农学利用率以NE处理显著高于FP处理,磷肥农学利用率以ST处理显著高于FP、NE处理,而钾肥农学利用率无显著差异。FP、ST和NE处理的地上部养分吸收及肥料回收利用率方面均无显著差异。养分表观平衡方面,FP、ST和NE处理的土壤氮素均为盈余,其中FP>ST>NE。磷素则为小幅亏缺,而钾素大幅亏缺。不同区域处理间表现存在差异,与其他3个地区不同,前郭县ST处理的产量、植株养分吸收量及肥料农学利用率总体上低于NE处理。综上,ST和NE推荐施肥方法在吉林省中部一季稻区均有减肥、稳产、增效的良好效果,两种方法在半湿润地区(永吉、九台和梨树)适用性均较好,而半干旱地区(前郭)以NE方法相对较好。

吉林省旱地土壤有效硫含量及其与土壤有机质和全氮的关系

【目的】明确吉林省旱地土壤有效硫含量状况及其分布差异,为区域作物合理施硫提供依据。【方法】采集吉林省不同生态区8种主要土壤类型的232个表层(0—20 cm)土壤样品,利用地统计学方法分析有效硫含量的空间分布特征,比较不同类型土壤有效硫含量差异,并建立土壤有效硫和有机质、全氮的相关关系。【结果】吉林省旱地土壤有效硫含量为5.8—40.7 mg·kg^(-1),均值为18.1 mg·kg^(-1),所有样本中缺硫和潜在缺硫的比例分别为27.2%和20.7%。空间分布上,土壤有效硫含量总体呈自东向西逐渐下降趋势,相应的缺硫发生率自东向西逐渐上升。东、中、西三大生态区的土壤有效硫含量均值(缺硫或潜在缺硫发生率)分别为22.3 mg·kg^(-1)(24.2%)、18.1 mg·kg^(-1)(40.0%)和14.3 mg·kg^(-1)(75.6%)。主要分布于东部湿润山区的白浆土、暗棕壤有效硫含量均值分别为22.1和22.0 mg·kg^(-1),缺硫或潜在缺硫样本分别占15.2%和28.3%;中部半湿润平原区的黑土、冲积土和草甸土有效硫含量均值分别为18.8、17.1和16.2 mg·kg^(-1),缺硫或潜在缺硫样本占比分别为37.9%、63.5%和55.5%;西部半干旱平原区的黑钙土、风沙土和盐碱土有效硫含量均值分别为11.9、14.0和13.9 mg·kg^(-1),缺硫或潜在缺硫风险较高,分别占比73.6%、73.3%和75.5%。回归分析结果显示,吉林省旱地土壤有效硫和土壤有机质、土壤全氮均呈显著的对数相关关系,随着土壤有机质和土壤全氮含量增加,土壤有效硫含量也随之提升。【结论】吉林省旱地土壤有效硫含量在不同区域和土壤类型之间存在显著差异,硫素缺乏现象也较为普遍,47.9%的土壤样本存在缺硫或潜在缺硫问题,特别是中西部地区的风沙土、盐碱土和黑钙土缺硫风险较高,在土壤培肥和作物管理中应注重硫素的补充。

海南农田养分平衡状况及环境风险评价

【目的】海南是我国区域经济作物种植面积占比最高的省。以海南主要农作物为对象,研究海南农田养分投入强度和作物养分平衡状况,从活性氮损失、温室气体排放和水体富营养化等方面评价施肥引起的环境风险。【方法】根据《海南统计年鉴》中的农作物种植结构,将海南省农作物分为粮食、蔬菜、水果和其他经济作物4类。采用随机抽样方法进行大样本农户问卷调研,共获取1199个有效样本。通过统计分析定量了海南岛主要农作物和各市县养分投入强度,化肥、有机肥施用结构,计算海南岛典型农作物体系水稻–辣椒轮作、香蕉和菠萝的氮磷养分平衡;采用相应环境模型,定量评价由于施肥带来的活性氮损失、温室气体排放以及富营养化效应等环境影响。【结果】目前海南主要作物化肥N、P_(2)O_(5)、K_(2)O养分的平均投入分别为261、206、225kg/hm^(2),分别高出全国平均水平10%、101%、148%,其中蔬菜磷和钾养分投入量分别高出全国平均水平164%和138%。全海南省各市县相比,沿海市县化肥养分施用强度高于中部市县,以昌江、海口的氮磷钾养分投入量大,高于投入最低的白沙、琼中等市县1.0~2.2倍。单质化肥以尿素、过磷酸钙和氯化钾为主,复合肥主要为N–P_(2)O_(5)–K_(2)O 15–15–15型。有机肥占总养分投入比例较低,粮食、蔬菜和水果的有机氮投入量分别为粮食、蔬菜和水果类作物总氮投入量的4%、20%和12%,低于全国平均水平。水稻–辣椒轮作、香蕉、菠萝种植体系的氮素单季盈余分别为N 520、675和668 kg/hm^(2),磷素单季盈余分别为P 217、277和228 kg/hm^(2),香蕉和菠萝种植体系氮素盈余是环境安全阈值的8倍以上。3个作物体系中,菠萝生产的单位面积活性氮损失、单位面积温室气体排放和富营养化效应最高,分别达到N 201 kg/hm^(2)、CO_(2)-eq 13112 kg/hm^(2)和PO_(4)-eq 121 kg/hm^(2)。活性氮损失的4个途径中,贡献最大的是施用环节,硝酸盐淋洗高达85%,其次是氨挥发、氧化亚氮排放和肥料生产运输阶段产生的活性氮损失。肥料生产运输过程产生的温室气体排放与施用阶段相当。肥料施用阶段排放带来的单位面积富营养化潜值大于生产阶段,氮肥和磷肥施用对富营养化效应的贡献度分别为62.5%和35.7%。【结论】海南省农业生产中经济作物占比高,养分投入强度大,磷、钾施用过量问题尤为突出,有机肥施用占比低,养分总体盈余高。由于经济作物多分布于沿海市县,沿海地区的养分盈余大于中部。养分施用阶段带来的环境风险远大于生产阶段。硝酸盐淋洗是活性氮损失的主要形式,氮肥和磷肥是水体富营养化的主要贡献者。菠萝生产体系的环境风险最高,其养分管理模式亟需优化。

硫肥对春玉米产量和品质的影响

基于连续5年的田间试验背景下,在氮磷钾等肥料投入量相同时,研究两种硫肥(硫酸铵和硫磺)在不同投入梯度下对春玉米产量和品质的影响。结果表明,分别投入两种硫肥可协同提升玉米产量和品质,随着施硫量增加,玉米子粒产量、可溶性糖、蛋白质和淀粉含量呈先增加后减少趋势,硫含量呈递增趋势,脂肪含量呈先减少后增加趋势,两种硫肥的施用效果趋势基本一致。硫酸铵和硫磺综合对比,硫酸铵的效果较为显著,在施硫量为90 kg/hm^(2)时,施用硫酸铵和施用硫磺的玉米产量分别提升19.2%和14.4%,可溶性糖含量分别提升44.7%和18.9%,蛋白质含量分别提升7.4%和8.5%,淀粉含量分别提升10.2%和2.3%,脂肪含量分别减少26.4%和50%。

氮硫互作对玉米苗期生长及养分吸收的影响

通过设置盆栽试验,研究氮、硫养分互作对玉米苗期植株生长和养分吸收的影响。结果表明,氮素和硫素对玉米苗期的生长和养分吸收均有显著影响,且交互作用显著。高氮处理的株高、茎粗、SPAD值、净光合速率、干物质积累量和氮素积累量与不施氮处理相比分别提高48.7%、30.0%、28.3%、18.5%、47.4%和285.3%,低氮处理介于高氮处理和不施氮处理之间。施硫促进玉米生长,且氮硫交互效应显著。不施氮条件下,施硫显著提高植株干物质积累;低氮条件下,施硫促进玉米生长和氮素吸收;高氮条件下,施硫效果与低氮条件下接近。综合分析,高氮低硫处理获得较高的植株干重、最高的硫素利用率和较高的氮素利用率,是适宜玉米苗期生长的最佳氮硫养分管理措施。

聚磷酸铵溶液在春玉米上的施用效果研究

通过在东北典型黑土上设置聚磷酸铵新型液体氮磷复合肥溶液的不同用量田间试验,研究其对玉米产量、磷肥利用效率及农田磷素盈余状况的影响,明确聚磷酸铵溶液在玉米施用上的最佳施用量。两年试验结果表明,磷养分投入量在75 kg/hm^(2)时,玉米产量、干物质量及磷素积累量均处于较高水平,两年的磷肥利用率分别为25.0%和24.5%;当施磷量超过75 kg/hm^(2)时,产量不再显著提升,磷肥利用率逐渐降低。试验期间内,磷养分投入量在75和90 kg/hm^(2)处理的土壤磷盈余为分别为-19 kg/hm^(2)和2 kg/hm^(2)。通过综合分析两年的玉米产量、肥料利用率和农田磷素盈余量情况,确定聚磷酸铵溶液最佳施用量为75~90 kg/hm^(2),可满足当季玉米的高产养分需求,减施磷肥达15%~20%,达到减肥增产增效的目的。

硫肥施用对东北黑土区玉米根际微生物群落结构的影响

在吉林省梨树县设置4个硫肥(s0,s30,s90,s150)梯度试验,利用16S高通量测序技术测定土壤细菌群落多样性及群落结构,揭示土壤细菌群落对硫肥施入的响应。结果表明:s90处理显著降低了细菌群落丰富度,但细菌多样性随硫肥施用量的增加无显著变化。4种施硫处理间根际土壤细菌群落的相对丰度不同,其中,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)为优势菌门。RDA分析表明,土壤pH、土壤有机质(OM)、土壤有效硫(AS)是主要影响因素。综合分析,当施硫量达到150 kg/hm^(2)时,细菌多样性和丰富度均有所增加,硫肥的施入改变了细菌群落结构。

不同钾肥对风沙土钾素动态变化及玉米生长的影响

采用盆栽试验,研究常规氯化钾、常规硫酸钾、晶体氯化钾和硫酸钾镁4种不同钾肥对风沙土钾素动态变化及玉米生长的影响。结果表明,4种钾肥的施入均显著提高土壤速效钾(包括水溶性钾和交换性钾)、缓效钾及沸硝酸钾的含量。除土壤缓效钾含量在施肥后15 d达到峰值外,其他形态钾含量在施肥后12 d达到峰值。随着玉米生育期的延长,土壤速效钾含量呈"双峰"波动趋势,土壤缓效钾和沸硝酸钾含量波动较小。4种钾肥处理显著影响玉米6叶期植株的生长,对成熟期的农艺性状和含量无显著影响。植株吸钾量和钾肥回收利用率以硫酸钾处理最高。4种钾肥均能保证玉米生育期内的钾素需求,综合植株钾素吸收与利用状况考虑,常规硫酸钾的效果略优于其他3种钾肥。