Estimation of Sediment Yield of Govindsagar Catchment, Lalitpur District, (U.P.), India, Using Remote Sensing and GIS Techniques

Soil erosion is a global phenomenon, which results in sedimentation and siltation of reservoirs of major rivers. Remote sensing data provide a synoptic view from which several surface parameters can be derived to assess the sedimentation yield in the reservoirs. Hence estimation of sediment yield has become one of the important tasks for planners, engineers and decision makers. The present study in Govindsagar catchment, Lalitpur District, Uttar Pradesh (India), has been carried out using IRS LISS III data to analyse land use/cover characteristics besides drainage basin characterstics. Subsequently, Sediment Yield Index (SYI) of Govindsagar catchment has been estimated using surface derivatives and morphometric parameters using empirical formulae. Integration of results obtained from satellite data and morphometric analysis suggests that the Govindsagar catchment has very low rate of sediment yield i.e. 0.07 ha·m/year indicating a gentle slope and sustainable land use practices in the catchment. Low sediment yield also suggests less erosion in the catchment areas and healthy land use/cover scenario.

不同县域水稻产量变化的关键土壤肥力因素分析

土壤肥力是影响水稻产量的重要因素,研究土壤理化性质和水稻产量的关系有助于优化不同区域水稻生产和科学培肥。该研究基于县域研究尺度,选取了中国东北的方正县、长江中游的宁乡市和长江中下游的进贤县,分析水稻绝对产量、相对产量和可持续产量指数,并探讨不同区域影响水稻产量的关键肥力因素。结果表明:由于稻作模式不同,宁乡市的两季水稻产量(9414.89 kg/hm^(2))显著(P<0.05)高于方正县的一季稻产量(8224.31 kg/hm^(2))和进贤县的晚稻季产量(5691.38 kg/hm^(2)),但方正县的水稻相对产量均值(89.88%)显著(P<0.05)高于宁乡市(73.84%)和进贤县(65.67%),且方正县的可持续产量指数也相对较高(0.86),显示出该县域在产量和稳定性方面的优势;依据相对产量划分的低、中、高产水平的分析表明,高产水平下方正县、宁乡市、进贤县的土壤肥力指标和综合肥力指数较高。不同县域影响相对产量的主要肥力因子不同,方正县、宁乡市、进贤县水稻可持续产量指数变化的关键肥力因素分别是土壤有效磷(贡献度为8.68%)、碱解氮(贡献度为12.92%)、有机质(贡献度为15.37%)。在后续的水稻生产中,建议方正县重点关注土壤有效磷的管理,宁乡市和进贤县则应注重提升土壤碱解氮和有机质含量。

褐潮土长期定位不同施肥制度土壤生产功能演化研究

通过14年长期定位试验,研究了褐潮土不同施肥制度对土壤生产功能、产量可持续性指数及农学效率的影响.结果表明,N、P为褐潮土作物高产的主要限制因子,14年产量平均,NPK比CK、N、NK、PK分别增产459%、386%、280%、205%（小麦）和154%、108%、87%、78%（玉米）;NPK＋M（NPK配施厩肥）比NPK平均增产12%,NPK＋S（NPK加秸秆）与NPK产量相当.NPK及NPK配施有机肥（包括厩肥和秸秆）处理的小麦、玉米产量可持续性指数高于N、P不均衡施用处理.化肥肥效因作物种类、施肥组合而不同,N肥单施时小麦和玉米N的农学效率降低,而NPK配施时N的农学效率有上升趋势,平均分别为16 kg/kg N（小麦）和14 kg/kg N（玉米）;磷肥肥效具有短期的叠加效应,P的农学效率小麦大于玉米,种植10年后P的农学效率最高可达最初的4.5～7倍;K的农学效率在试验进行10年后NK处理平均为负值,同期NPK处理中小麦K的农学效率却急剧增加,K成为作物高产的限制因素;有机肥对小麦和玉米的农学效率分别为21 kg/t和25kg/t,秸秆对小麦和玉米的农学效率分别为负值和37 kg/t.NPK均衡施肥能提高土壤有机质、全N、全P、速效N、速效P等肥力指标;NPK配施有机肥能加快土壤有机质和N、P、K养分的积累;NPK不均衡施肥导致土壤中此种营养元素的耗竭.

长期不同施肥模式对我国玉米产量可持续性的影响

采用产量可持续性指数(SYI)对我国22个长期试验点5种施肥模式下的玉米产量可持续性进行了研究。结果表明:玉米SYI受施肥、经纬度和气象因子的影响,据此将玉米产量稳定性划分为3类,不施肥和单施氮肥(N),玉米产量低,产量持续性差,SYI小于0.45,极显著地受到温度、降雨量等气象因子的影响;氮磷肥(NP)配施玉米产量较高,SYI在0.45～0.55,受气象因子的影响较小;氮磷钾肥配施与氮磷钾和有机肥配施(NPK和NPKM),玉米产量高,持续性好,SYI大于0.55,气象因子对其无显著影响。不施肥、单施N和NP肥的玉米SYI与纬度或气象因素间呈显著相关性,而施用NPK和NPKM的SYI相对稳定。

有机肥氮替代化肥氮提高玉米产量和氮素吸收利用效率

【目的】有机肥替代部分化肥是实现中国化肥零增长的重要技术途径之一。利用在紫色土上8年定位试验研究有机肥氮连续替代化肥氮玉米生产力和氮素吸收利用效率的变化,为紫色土区合理利用有机养分资源和玉米施肥结构的调整提供科学依据。【方法】本试验为8年定位试验,试验施肥模式有5种:不施氮肥对照(CK)、农民常规施肥(FP)、化肥优化施用(OP)、在化肥优化的基础上有机肥(鸡粪)氮替代50%化肥氮(MF)、有机肥(鸡粪)氮替代100%化肥氮(OM)。试验研究了不同施肥处理下玉米产量、生物量和氮素吸收利用的变化。【结果】有机肥氮替代部分化肥氮能够显著增加玉米籽粒产量和生物量。相比常规施肥(FP)、有机肥氮替代100%化肥氮(OM)和化肥优化施用(OP),有机肥氮替代50%化肥氮处理(MF)的8年玉米籽粒平均增产率分别为13.7%、13.5%和12.5%,地上部生物量增产11.3%、7.0%和8.6%。与对照相比,各施肥模式均降低了玉米产量年度变异系数,提高了可持续指数和收获系数,其中有机肥氮替代50%化肥氮(MF)年度变异最小、可持续指数和收获指数最高。有机肥氮替代部分化肥氮促进了玉米对氮的吸收累积和向籽粒的转运。与化肥优化施(OP)和有机肥氮替代100%化肥氮(OM)处理相比,有机肥氮替代50%的化肥氮处理(MF)籽粒中氮素累积吸收量增加7.0%和29.6%,氮的总表观利用率提高2.5个百分点和26.5个百分点。有机肥氮替代50%化肥氮处理(MF)的氮肥偏生产力、氮收获指数和氮肥贡献率分别比OP提高6.2 kg·kg^(-1)、3.5个百分点和6.3个百分点,比OM提高6.6 kg·kg^(-1)、0.8个百分点和5.8个百分点。不同施肥处理每生产1 t玉米对氮素的需求量存在明显差异,化肥优化(OP)和有机肥氮替代50%的化肥氮(MF)处理生产1 t玉米籽粒对氮素的需求量(9.4 kg和10.8 kg)明显低于FP和OM处理(14.5 kg和12.9 kg),提高了氮素的生产效率。【结论】有机肥氮替代50%化肥氮显著提高了玉米经济产量和生物产量,提高了产量的稳定性和可持续性;促进了玉米对氮素的吸收和向籽粒的转运,提高了氮的利用效率。有机肥氮替代部分化肥氮是西南紫色土地区玉米增产稳产、氮肥增效的合理施肥方式。

长期施肥下我国南方不同轮作制度水稻的高产稳产性分析

采用产量可持续性指数（SYI）法，研究了我国稻作系统下8个长期试验点各8个不同肥料处理下水稻产量的稳产高产性特征，其中施肥模式包括氮磷钾化肥（NPK）的不同组合（N、NP、NK、PK、NPK）、全施用有机肥（M）、化肥配施肥有机肥（NPKM）及不施肥（cK）共8个处理。结果表明：不同施肥下水稻的SYI值不同，不施肥和化肥偏施（N、NK和PK）水稻SYI值较低（0．33～0．49），而NP、NPK、M及NPKM处理水稻SYI值较高（0．51-0．64）。不同区域间水稻SYI值（CK或NPK）差异不显著，但不同轮作间差异显著，其中单季稻（0．49）显著高于早稻（O．44）和晚N（0．47）。水稻各处理的SYI值与其平均产量间呈极显著的正相关关系，而与产量变异系数为显著负相关，表明可以通过提高水稻产量及其稳定性来提高水稻产量的可持续性。因此，施肥是影响水稻SYI值的重要因素，化肥配施及有机无机配施均能获得较高SYI值，维持较高的水稻可持续性，是可推荐的稻田施肥模式。

长期不同施肥条件下红壤水稻产量可持续性特征

【目的】研究长期不同施肥处理对红壤性水稻土持续生产及可持续性的影响,为水稻的持续性生产提供参考。【方法】在江西进贤红壤性水稻土长期定位施肥试验点,选取不施肥(CK)、施用氮钾肥(NK)、施用氮磷肥(NP)、施用氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)5个长期施肥处理,分析不同施肥处理下早稻和晚稻产量的变化,并计算水稻产量可持续性指数(Sustainable yield index,SYI),探究长期不同施肥处理对水稻产量演变的影响。【结果】1981-2005年,与CK相比,NK、NP、NPK、NPKM处理均可明显提高早、晚稻的产量,其中NPKM处理的产量均明显高于其他处理。1981-2005年,除NK处理的早稻产量呈极显著下降(70.8kg/(hm2·年))外,其他施肥处理早、晚稻的产量变化均不显著。不同施肥处理下,早、晚稻的SYI值不同,其中NPK、NPKM处理早、晚稻的SYI值均较高,而其他处理的早、晚稻SYI值较低。水稻SYI值与各处理的平均产量呈极显著正相关,而与产量变异系数呈不显著负相关。【结论】可以通过提高水稻产量及其稳定性来提高水稻生产的可持续性,利用SYI评价水稻高产稳产可持续性还需对其进行改进。

长期施肥下我国水稻土基础地力变化趋势

【目的】水田具有较好的水热稳定性,且基础地力对水稻产量的贡献大,所以水稻土基础地力高低是保证水稻高产稳产的重要指标。研究长期不同施肥下我国不同区域水稻土基础地力的变化态势及其特征不仅为水稻土的农业可持续生产提供理论依据,还为评价和建立长期合理的施肥模式提供数据支持。【方法】以不施肥处理(CK)的水稻产量表征其基础地力,以不施肥产量与常规施肥(施氮、磷、钾肥,NPK)产量的比值作为基础地力贡献率,分析了我国7个水稻连作或稻麦轮作农田生态系统下长期施肥稻田的基础地力和基础地力贡献率随时间的变化趋势和特征,比较了不同地点及不同轮作方式的差异探讨了基础地力贡献率与水稻产量及其相关指标的关系。【结果】长期不施肥水稻产量随时间的变化总体上较稳定,平均变化速率仅为-0.3 kg/(hm^2·a)。不同水稻土类型间差异大红壤水稻土基础地力易呈下降趋势而紫色水稻土较稳定。不同轮作方式上,晚稻和单季稻的不施肥产量随时间呈上升趋势,分别增加1.6和29.2 kg/(hm^2·a),而早稻不施肥产量呈逐年下降趋势,平均下降20.0kg/(hm^2·a)。同一区域的试验点,白沙(BS)和望城(WangC)不施肥的水稻产量逐年下降速率最大,下降值达47~82kg/(hm^2·a);而南昌(NC)的早晚稻、武昌(WuC)和遂宁(SN)的单季稻均呈逐年上升的趋势,上升速率达44~81 kg/(hm^2·a)。水稻多年(>20年)平均基础地力贡献率较高(各地变化幅度42%~68%,平均值为59.7%)其中早稻、晚稻和单季稻分别为55.1%、67.1%和54.9%。基础地力贡献率与不施肥的产量可持续性指数(SYI)间呈显著的正相关关系(r=0.655,n=13)。7个试验点的多年施肥处理水稻平均产量为5100 kg/hm^2,显著高于不施肥产量(2911 kg/hm^2),多年施肥措施对水稻产量的贡献率为40.3%。【结论】长期不施肥晚稻和单季稻产量稳定或有上升趋势而早稻产量不稳定,部分呈显著下降趋势,其变幅大小与水稻土类型有关,其中红壤水稻土的早稻产量易呈下降趋势而紫色水稻土的最稳定;施肥条件下各试验点水稻产量随时间变化较稳定。从长期角度而言,提高南方水稻土基础地力是提升其产量可持续性的有效途径之一。

水稻产量对长期不同施肥和环境的响应

以开始于1982年的不同施肥长期定位试验为平台,选择氮磷钾肥(NPK)、有机肥(牛粪,M)、氮磷钾肥+有机肥(NPKM)、氮磷肥+有机肥(NPM)、氮钾肥+有机肥(NKM)和磷钾肥+有机肥(PKM)共6个处理,采用产量年际变化、变异系数(CV)、产量可持续指数(SYI)、肥料增产贡献率及AMMI模型对影响双季稻稻谷总产量稳定性的施肥处理、环境和二者互作进行综合分析,研究历年稻谷产量(1982—2012年)对长期不同施肥和环境的响应特征。结果表明:NPKM处理稻谷产量最高;在养分投入量相同的情况下,单施有机肥和单施化肥对于早稻产量的影响效果一致,但单施有机肥较单施化肥有利于提高晚稻稻谷产量。不同施肥处理稻谷产量CV随试验时间延长逐渐降低,有机无机配施相比较单施化肥能够减小产量CV,各处理晚稻产量的CV大于早稻,但其SYI值小于早稻。NPKM处理的SYI值最高,为0.51;M和NPK处理的SYI值分别为0.44和0.42。肥料对于产量的贡献率表现为:有机肥>化肥氮>化肥磷>化肥钾。AMMI模型交互效应主成分(IPCA)表明,不同施肥处理在不同试验年份对环境的响应不一样。综合以上分析结果,氮磷钾完全肥基础上配施有机肥(NPKM)是该区域双季稻高产和稳产的最佳施肥措施。

长期不同施肥下潮土养分生产力及其可持续性演变

在小麦—玉米一年两熟耕作制度下,通过河北雄县壤质土13年长期定位不同施肥养分耗竭试验,探讨土壤自身养分生产力的表达方式。结果表明,土壤N、P、K、Zn、Mn、B元素对于小麦的支撑产量分别为2 553、3 918、5 668、6 571、6 871和7 353 kg hm-2,对玉米的支撑产量分别为2 280、4 576、6 875、8 788、9 465和9 188 kg hm-2。六种养分的土壤自身循环平衡能力在小麦上依次为N<P<K<Zn<Mn<B,在玉米上为N<P<K<Zn<B<Mn。作物产量的可持续指数显示,养分不均衡施用处理均低于全肥处理,尤其以N0和P0处理的产量可持续性最差。

长期有机培肥黑土有机碳、全氮及玉米产量稳定性的变化特征

[目的]探讨东北黑土区长期有机培肥对土壤有机碳、全氮含量及产量稳定性的影响,为优化黑土培肥技术及玉米稳产高效提供指导。[方法]以 38 年长期定位试验为研究平台,选择 6 个施肥处理:不施肥(CK),氮磷钾配施(N 150 kg/hm^2、P2O5 75 kg/hm^2、K2O 75 kg/hm^2,NPK),常量有机肥(有机肥 30 t/hm^2,折纯 N150 kg/hm^2、P2O5 135 kg/hm^2、K2O 45 kg/hm^2,m^2),常量有机肥配施氮磷钾肥(m^2NPK),高量有机肥(有机肥 60t/hm^2,M4),高量有机肥配施氮磷钾肥(M4NPK)。测定耕层土壤有机碳、全氮含量及玉米籽粒产量。[结果]玉米籽粒产量以 M4NPK 处理最高,平均产量为 9637 kg/hm^2,其次是 m^2NPK 处理,平均产量为 9422 kg/hm^2,CK 处理产量最低,平均产量为 3551 kg/hm^2,且显著低于其他各处理。前 10 年试验施用有机肥可显著提升土壤基础地力,降低玉米籽粒产量对化肥的依赖,m^2 与 M4 处理的籽粒产量与 NPK 处理均无显著差异。之后至2017 年,单施有机肥处理玉米产量较 NPK 处理平均提高 3.8%。拟合方程表明,地力产量每增加 1000 kg/hm^2,肥料贡献率降低 9.2%~12.2%。在培肥 30 年后,肥料对籽粒产量贡献率开始下降。有机无机配施处理下,玉米产量变异系数较低,平均为 19.3%,产量可持续性指数 SYI 为 0.58,达到稳定水平。土壤有机碳含量随施肥年限在不同施肥处理间差异逐步变大,且在 10 年后出现显著差异,增施有机肥后,土壤有机碳显著增加,以M4NPK 和 M4 处理最高;土壤全氮与土壤有机碳呈显著正相关(r = 0.826**),土壤有机碳每升高 1 g/kg,土壤全氮含量增加 0.086 g/kg。施用有机肥,玉米籽粒产量与土壤有机碳、土壤全氮含量显著正相关,表明长期有机培肥对实现玉米高产稳产具有重要贡献。[结论]在供试黑土条件下,单施有机肥在一段时间内主要提高土壤有机碳含量,有机碳达到一定水平后才可以提高产量。有机肥配合氮磷钾化肥可以快速有效提高土壤有机碳和全氮含量,提高玉米产量。本试验条件下,有机无机配合施用的土壤有机碳年增加量为 0.35~0.47 g/kg,全氮含量增加 46.3%~84.2%,玉米产量稳定系数(SYI = 0.58)达到较高水平。土壤基础地力的提高可减少玉米产量对外源肥料的依赖,地力产量每增加 1000 kg/hm^2,肥料贡献率降低 9.2%~12.2%。因此,有机肥配施化肥是黑土区保证玉米稳产高产、不断提升土壤肥力、保障黑土资源可持续利用的重要措施。

长期施肥下我国灌淤土粮食产量和土壤养分的变化

【目的】灌淤土是我国西北地区重要的粮食和经济作物土壤。了解灌淤土上作物产量的变化,及其对长期施肥的响应,以及灌淤土生产力的变化与其氮磷钾含量的关系,为西北地区作物增产和灌淤土培肥与可持续利用提供理论依据。【方法】1988到2004年间,在宁夏银川市、吴忠市、石嘴山市和新疆和田市典型灌淤土区域陆续建立了7个国家耕地质量监测点。2016年,利用时间趋势分析法,探讨了作物产量随时间的变化趋势,分析了长期不施肥和常规施肥条件下,玉米、小麦和水稻产量、产量变异系数、可持续性指数、增产率及地力贡献指数的变化特征,并进一步探讨了增产率与土壤养分的关系。【结果】灌淤土上小麦产量随时间呈现递增的趋势,在2004年达到最高(7.58 t/hm^2),之后保持稳定,2016年约为初始年产量的3倍;玉米产量随时间一直呈递增趋势,2016年平均产量为9.8 t/hm^2,约为初始年的两倍;水稻产量近年来变化不大。与不施肥相比,常规施肥下小麦、玉米(28年间)和水稻(8年间)分别平均增产3.43倍、3.20倍和1.21倍,产量可持续性指数分别提高了18.8%、148%和13.9%。监测以来,小麦和玉米农田的地力贡献指数略有下降,但变化不显著。水田的地力贡献指数以每年0.0125的速率增加。28年间,常规施肥使土壤全氮含量从0.4 g/kg提高到1.1 g/kg,有效磷和速效钾含量变化不大。小麦与玉米的增产率与土壤全氮含量呈显著直线正相关关系,小麦、玉米和水稻的平均氮肥农学效率分别为9.8、16.8和27.4 kg/kg。【结论】灌淤土上常规施肥(主要是氮肥)有效提高了玉米、小麦和水稻的产量。土壤全氮含量呈增加趋势,有效磷和有效钾含量基本平稳。土壤肥力对玉米和小麦产量的贡献呈下降趋势,对水稻产量的贡献高且平稳。因此,灌淤土应在合理施用氮肥的同时,注重采取提升地力,实现作物的高产和高效。

长期不同施肥模式下赤红壤旱地花生-甘薯轮作体系产量稳定性研究

【目的】研究不同施肥模式下赤红壤旱地花生-甘薯轮作体系中两种作物产量的稳定性,以优化作物养分管理。【方法】化肥定位试验和化肥配施有机肥定位试验在闽东南典型赤红壤旱地分别连续进行了15和13年,种植制度均为花生-甘薯轮作。化肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及在推荐施肥基础上不施氮、磷、钾的处理,以不施肥为对照;化肥有机肥定位试验处理包括农民习惯施肥、推荐施肥以及以商品有机肥、猪粪和稻草替代1/3推荐施氮量处理,以不施肥为对照。根据历年花生和甘薯产量,计算了产量的可持续性指数和变异系数,构建一元灰色线性模型,计算了不同施肥模式的长期趋势产量。【结果】长期化肥定位试验中,推荐施肥处理的花生和甘薯产量均值显著高于其它5个处理;在长期有机无机肥配合试验中,3个有机无机肥配施处理的产量均高于推荐施肥处理。花生和甘薯化肥推荐施肥的产量可持续指数(SYI)分别为0.729±0.019和0.501±0.028,化肥配施猪粪花生的SYI为0.689±0.013,显著高于推荐施肥和化肥配施稻草处理,与配施商品有机肥处理差异不显著;化肥配施稻草甘薯的SYI为0.514±0.029,显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理,与化肥配施猪粪处理的差异不显著。一元灰色线性模型显示,推荐施肥处理的花生和甘薯趋势产量均值分别为3780和19408 kg/hm^(2),均显著高于其他化肥处理。化肥配施猪粪的花生趋势产量均值为3492 kg/hm^(2),在95%置信区间,显著高于推荐施肥和其余两个有机无机肥配施处理;化肥配施稻草处理甘薯的趋势产量均值为17567 kg/hm^(2),显著高于推荐施肥处理和化肥配施商品有机肥处理,与化肥配施猪粪处理没有显著差异。产量可持续性指数较变异系数可更加有效地区分不同处理之间的产量波动差异,与产量的绝对高低没有关系。【结论】化肥推荐施肥有利于提高赤红壤旱地轮作体系中花生和甘薯的产量;猪粪或商品有机肥替代1/3的化肥氮均可提高花生产量的稳定性和增产潜力,而稻草或猪粪替代1/3的化肥氮对甘薯产量及其稳定性最为有利。

禾豆组合与间作方式对牧草产量及产量稳定性的影响

本文以三种禾草与紫花苜蓿(Medicago sativa)混播草地为研究对象,探究了禾豆种类组成和间作方式对禾豆产量、产量稳定性、产量可持续性和土地当量的影响。结果表明:禾豆组合对禾草产量及禾豆总产量影响显著,而对苜蓿产量影响不显著;间作方式对禾草、苜蓿及禾豆产量、产量稳定性、产量可持续性和土地当量均有显著影响;苜蓿-无芒雀麦(Bromus inermis)组合禾草产量、禾豆总产量、禾草产量比和产量稳定性显著高于苜蓿-垂穗披碱草(Elymus nutans)组合;苜蓿-虉草(Phalaris.arundinacea)组合产量可持续指数显著高于苜蓿-无芒雀麦和苜蓿-垂穗披碱草组合;豆禾1∶1处理苜蓿产量、禾豆总产量显著高于其他处理,但禾草产量比较低(14.67%);豆禾1∶2处理禾草产量及禾草产量比(26.02%)极显著高于1∶1和2∶1处理,但禾豆总产量最低。在本试验条件下,苜蓿-无芒雀麦或苜蓿-虉草2∶2混播组合比较适宜。

长期不同养分投入对土壤养分和水稻生产持续性的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站15a长期田间定位试验为研究对象,分析了不同养分投入对稻田土壤养分和水稻产量可持续性的影响。结果表明,化肥与系统内循环的有机物料循环的肥力效力和产量效应基本一致,有机物料循环更有利于土壤有机质和氮素的积累;在不同养分投入下,土壤耕层有机质和全氮均呈上升趋势,年均增长率分别为1.5%～5.8%和2.5%～9.4%;与试验前相比,不同养分投入耕层磷素变动幅度在-18.3%到30%之间,钾素养分有所亏缺,下降幅度在8.1%～22.6%之间;通过可持续性指数的分析得出,土壤N素养分的可持续性对化肥的依赖性较大,而P、K养分的可持续性则对有机肥的依赖性更高。稻田生态系统具有良好的自维持能力,系统内有机物循环有利于提高稻谷产量的稳定性和可持续性。

长期施肥措施下潮土土壤碳氮及小麦产量稳定性的变化特征

研究了长期不同施肥方式对潮土区土壤有机碳、全氮含量的影响,以期为小麦高产稳产及培肥技术提供指导。以长期定位肥料试验为平台,选择4个处理:不施肥(CK)、氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾化肥配施有机肥(MNPK)、氮磷钾化肥配施秸秆还田(SNPK)。测定1990-2018年间土壤有机碳、全氮含量及小麦产量。结果表明,施肥处理下小麦产量总体表现为上升趋势,其中前18 a SNPK和MNPK处理小麦产量大体上低于NPK处理,后11 a SNPK和MNPK处理大体上高于NPK处理,分别提高8.90%,8.93%。与CK相比,NPK、MNPK、SNPK处理均增加产量的稳定性;在施肥处理中,SNPK处理产量可持续性指数最高,为0.66。拟合方程表明,农田基础地力每增加1000 kg/hm^(2),肥料贡献率降低14.35~19.57百分点。长期施肥能提高土壤有机碳、全氮含量,其中MNPK处理有机碳、全氮提升作用最明显,年均增幅分别为0.158,0.014 g/kg。土壤全氮含量与有机碳含量呈现正相关(R2=0.620),有机碳含量每升高1 g/kg,土壤全氮含量增加0.078 g/kg。施肥可提高小麦产量,提升小麦产量稳定性和可持续性指数。在小麦-玉米轮作体系下,氮磷钾化肥配施秸秆还田最有利于维持可持续生产能力。氮磷钾化肥配施有机肥可有效提高土壤有机碳、全氮含量。在潮土区施有机肥及秸秆还田是提升土壤肥力和保障可持续利用的重要措施。

冬季作物-双季稻轮作种植模式氮、磷、钾养分循环与产量可持续性特征

研究分析农业生态系统NPK 养分循环和产量的可持续性,对实现养分资源优化管理和农业可持续发展具有重要意义。基于长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析了2004—2017 年冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、紫云英-双季稻、黑麦草-双季稻、油菜-双季稻等轮作种植模式早、晚稻产量的可持续性与稳定性;采用投入产出法(Input-Output Analysis)分析不同轮作种植模式NPK 养分循环与平衡状况。结果表明: 1)黑麦草-双季稻模式早稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.09 和0.81,说明稻田冬种黑麦草有利于促进早稻产量稳定性和可持续性的提高;油菜-双季稻模式晚稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.07 和0.82,说明稻田冬种油菜有益于晚稻产量稳定性和可持续性的提高;2)长期冬季作物-双季稻轮作种植未影响水稻产量和糙米NPK 养分含量(P>0.05);3)在稻田轮作种植周年内目前的NPK 投入水平下,黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、马铃薯-双季稻等模式均存在严重的K 亏缺现象, K 亏缺量分别为375.70 kg(K)·hm^-2、279.98kg(K)·hm^-2、363.71 kg(K)·hm^-2、93.74 kg(K)·hm^-2;黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻等模式均在冬季作物种植季存在严重的K 亏缺现象, K 亏缺量分别为240.07 kg(K)·hm^-2、89.57 kg(K)·hm^-2、140.08kg(K)·hm^-2,但马铃薯-双季稻模式在马铃薯种植季K 盈余为255.21 kg(K)·hm^-2;同时黑麦草-双季稻模式和紫云英-双季稻模式均存在冬季作物种植季存在N亏缺, N 亏缺量分别为59.47 kg(N)·hm^-2 和89.17 kg(N)·hm^-2;油菜-双季稻模式和马铃薯-双季稻模式在晚稻种植季均存在严重的K 亏缺现象, K 亏缺量分别为45.93kg(K)·hm^-2、124.33 kg(K)·hm^-2。冬季作物-双季稻轮作种植模式的养分循环是冬季作物和外部投入的NPK 肥料共同驱动的养分循环,建议科学管理冬季作物和3 季的NPK 养分投入。

化肥与有机肥或秸秆配施提高陇东旱塬黑垆土上作物产量的稳定性和可持续性

【目的】明确陇东旱塬长期施肥黑垆土上春玉米-冬小麦轮作系统作物产量和水肥效应与降水年型的响应关系,为该地区不同降水年型的合理施肥提供参考依据。【方法】位于甘肃平凉的长期肥料定位试验始于1979年,试验设6个处理:不施肥(CK)、单施化学氮肥(N)、氮磷化肥配施(NP)、氮磷化肥配施秸秆(SNP)、单施有机肥(M)和氮磷化肥配施有机肥(MNP)。调查了试验38年玉米和小麦产量,依据降水量将生育年划分为干旱年、平水年和丰水年,分析不同降水年型下春玉米-冬小麦轮作系统长期施肥的产量变化稳定性、可持续性和肥料贡献率,降水利用率特征,探讨不同降水年型下产量、施肥和降水之间的关系。【结果】与N处理相比,NP、SNP、M和MNP处理冬小麦在干旱年、平水年和丰水年分别增产89.8%~151%、108%~174%和52.1%~102%,春玉米分别增产56.3%~99.9%、81.3%~104%和105%~127%。年降水量对冬小麦产量稳定性和可持续性影响较小,对春玉米影响较大。与N处理相比,三种降水年型下NP、SNP、M和MNP处理冬小麦和春玉米的肥料贡献率和降水利用率均显著提高,其中冬小麦在干旱年、丰水年肥料贡献率和降水利用率分别增加166%~198%、520%~654%和100%~164%、53.4%~105%,春玉米分别增加161%~218%、262%~289%和56.0%~99.2%、104%~125%。相同施肥处理下,NP、SNP、M和MNP处理冬小麦平水年和丰水年肥料贡献率分别较干旱年下降9.9%~23.3%和10.6%~23.3%,而春玉米丰水年较干旱年和平水年分别增加6.0%~25.0%和20.4%~27.7%。NP、SNP、M和MNP处理冬小麦平水年和丰水年水分利用率分别较干旱年下降2.2%~26.6%和22.3%~37.7%,而春玉米分别下降了41.9%~49.5%和10.9%~24.4%。回归分析表明,不论年降水量多寡,冬小麦和春玉米产量主要受施肥量和生育期降水影响。【结论】陇东旱塬不论年降水量多寡,氮磷与秸秆或有机肥配施与单施氮肥相比,均可显著提高作物产量、产量稳定性和可持续性,并提高肥料对产量的贡献率及降水利用率。因此,氮磷配合的基础上配合秸秆或有机肥是保障该地区农田生产力可持续的有效措施。同时,不同降水年型应进一步优化施肥策略以获得更高产量。

黄河下游高产桑园的群体结构研究

在桑树品种与栽植密度相同的条件下，选择高产、丰产、中产的３种不同类型桑园，进行群体结构研究，较系统地调查了有效条、平均单叶叶面积及单叶重，叶面积指数和叶面积持续期的变化规律。重点讨论了每公顷产桑叶４５０００ｋｇ桑园的群体结构特点，提出了高产桑园群体结构的主要指标。

紫云英翻压条件下氮肥运筹对双季稻产量和肥料利用率的影响

在早稻-晚稻-紫云英轮作模式下,研究连续3年(2011—2013年)紫云英翻压还田下氮肥运筹对水稻增产效果、肥料利用率及经济效益的影响。本研究通过田间小区试验分析比较了紫云英翻压(G)下5种不同施氮模式(氮肥按照基肥/蘖肥/穗肥比例100/0/0、70/30/0、70/0/30、50/50/0、50/30/20分别设置G_1、G_2、G_3、G_4、G_5处理)及单施化肥配合氮肥运筹50/30/20比例(F1)和不施肥处理(CK)共7种处理,对早、晚稻产量、产量稳定性及肥料利用率的影响。试验结果表明,在早稻施肥处理中,相同氮肥运筹G_5的早稻产量、产量稳定性和可持续性比F1分别提高7.77%、33.47%和3.89%。在不同氮肥运筹之间,G_5和G_3均具有较高的早稻产量及产量稳定性。在晚稻中,G_5晚稻产量显著高于F1,但产量稳定性和可持续性较差;对比5个氮肥运筹,G_5具有较高的晚稻产量和产量稳定性。相同氮肥运筹下,G_5的化肥偏生产力和化肥农学效率均高于F1,整个轮作周期里分别提高9.35%和22.60%。折算经济效益,早稻各个处理之间经济收益相差不大,晚稻在G_5的施肥方式下经济效益最高。综合水稻产量、产量稳定性以及肥料利用率,在紫云英翻压条件下G_3和G_5分别是早稻和晚稻的最佳施肥方式。