基于作物产量反应和农学效率的智能化推荐施肥原理与实践

小规模农业生产易于出现不合理施肥导致的肥料利用率低等问题,严重影响到生态环境和农业可持续发展。研究建立适合我国小农户集约化农业生产特点且科学轻简的养分推荐方法尤为重要。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所会同全国39个土壤肥料研究团队,研发了适合我国农业生态条件和种植体系的基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥方法。该方法在汇总分析全国各作物主产区开展的肥料田间试验的基础上,建立了包含作物产量反应、农学效率及养分吸收与利用等信息的数据库。采用QUEFTS(quantitative evaluation of the fertility of tropical soils)模型模拟作物养分吸收,同时对数据库中土壤基础养分供应、作物农学效率与产量反应进行相关分析,建立基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥模型。在此基础上,借助计算机技术和智能云计算,研发了“养分专家系统”(简称NE系统),用户只需提供种植地块的一些基本信息,如往年农民习惯措施下的作物产量、施肥历史、有机无机肥料投入以及秸秆还田情况,NE系统就能给出基于该地块的个性化施肥方案。NE系统在推荐施肥中除了考虑土壤基础地力外,还考虑了上季作物养分残效和秸秆还田带入的养分,以及作物轮作体系和有机肥施用情况等,提出的推荐施肥方案符合4R养分管理策略(最佳肥料品种、最佳用量、最佳施用时间和最佳施用位置),同时兼顾施肥的农学、经济和环境效应。多点田间验证试验证实,NE系统推荐施肥兼顾科学性和实用性,且易于掌握,是一种能够保障作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的科学推荐施肥方法。

基于产量反应和农学效率的小麦智能化推荐施肥方法研究

【目的】为更准确地优化小麦肥料用量,提高肥料利用效率,我们基于产量反应和农学效率,分别建立了适用于长江流域和北方地区的小麦养分专家系统(NE),并采用大量田间试验验证了其可行性。【方法】收集汇总来自于国际植物营养研究所中国项目部、团队研究以及公开发表的多年多点小麦田间试验结果,建立产量和养分吸收数据库,采用QUEFTS模型分析不同种植区域小麦养分吸收特征,分析小麦产量反应、农学效率和相对产量参数及其内在联系,构建施肥模型,开发小麦养分专家系统。于2011—2020年,在小麦主产区11省份开展了467个田间试验对系统进行校正和改进。每个试验包括6个处理:小麦养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST)以及基于NE的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查了小麦产量、经济效益、养分回收率和肥料农学效率。【结果】1)将数据分为北方地区和长江流域两部分,经QUEFTS模型模拟小麦养分吸收结果显示,每生产1 t小麦籽粒地上部所需氮、磷和钾养分北方地区为25.6、4.6和20.1 kg,长江流域为20.6、3.9和16.1 kg;小麦对氮、磷和钾肥的平均产量反应北方地区为1.69、0.85和0.69 t/hm^(2),长江流域为2.60、0.99和0.72 t/hm^(2);小麦氮、磷和钾肥的平均农学效率北方地区为8.7、8.9和7.0 kg/kg,长江流域为12.6、12.2和8.4 kg/kg;小麦氮、磷和钾养分的平均相对产量北方地区为0.76、0.88和0.90,长江流域为0.59、0.83和0.87。2)田间试验结果显示,与FP处理相比,我国北方地区和长江流域NE处理氮和磷肥用量平均分别减少了37.4%和26.1%,钾肥用量增加了39.2%;与ST处理相比,氮、磷肥用量分别减少了18.2%、14.1%,而钾肥用量相当。NE处理的产量和经济效益较FP处理分别增加了0.22 t/hm^(2)和998元/hm^(2),与ST处理产量相同,但经济效益增加了260元/hm^(2)。NE处理氮肥回收率较FP和ST处理分别增加了12.9和4.6个百分点,农学效率分别增加了4.0和1.5 kg/kg;磷肥回收率分别增加了5.7和1.1个百分点,农学效率分别增加了2.9和0.6 kg/kg;钾肥回收率较FP处理提高了2.0个百分点,与ST处理相当。【结论】我国北方生产1 t小麦所需的氮、钾养分量高于长江流域,两个区域磷养分需求量差异较小。长江流域小麦产量对氮肥的反应以及氮肥农学效率均高于北方,两个区域磷肥和钾肥的产量反应和农学效率差异较小。经多年多点田间试验证实,分区域建立的小麦养分专家系统进行施肥推荐,可保证小麦产量,增加农民经济效益,提高肥料利用率,是解决我国小麦种植区小农户推荐施肥难题的科学方法。

基于产量反应和农学效率的水稻智能化推荐施肥方法研究

【目的】水稻专家推荐系统早期版本没有区分水稻种植类型,有时会降低推荐的精准性。我们优化并建立了基于不同种植类型水稻的产量反应和农学效率的水稻推荐施肥方法,并采用大量田间试验验证了其普遍性和可行性。【方法】收集汇总来自于国际植物营养研究所中国项目部、团队研究以及公开发表的多年多点水稻田间试验,建立产量和养分吸收数据库。采用QUEFTS模型分析不同种植类型水稻养分吸收特征,建立水稻产量反应和农学效率的内在联系,构建施肥模型,开发水稻养分专家系统。于2013—2020年在水稻主产区8个省份开展了452个田间试验对系统进行校正和改进。每个试验包括6个处理:水稻养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST)以及基于NE的不施氮、不施磷和不施钾处理。调查了水稻产量、经济效益、养分回收率和肥料农学效率。【结果】QUEFTS模型分析的水稻产量与养分吸收关系结果显示,生产1 t籽粒产量地上部所需氮、磷和钾养分一季稻分别为14.2、3.9和14.3 kg,早、中、晚稻分别为16.9、3.3、20.9 kg。我国水稻主产区施用氮、磷和钾肥的平均产量反应一季稻分别为3.1、1.1和1.0 t/hm^(2),早稻分别为2.3、1.0和1.0 t/hm^(2),中稻分别为2.3、0.9和1.0 t/hm^(2),晚稻分别为1.9、0.8和0.8 t/hm^(2)。氮、磷和钾化肥的平均农学效率一季稻分别为17.6、15.3和9.8 kg/kg,早稻分别为14.6、15.3和10.1 kg/kg,中稻分别为11.4、12.4和9.1 kg/kg,晚稻分别为11.5、14.8和9.2 kg/kg。与FP处理相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别减少了12.6%、9.6%和21.4%;与ST处理相比,NE处理氮肥用量减少了7.6%,钾肥用量减少了15.6%。与FP和ST处理相比,NE处理产量分别增加了0.5和0.3 t/hm^(2);经济效益分别增加了1627和893元/hm^(2);氮肥回收率分别增加了13.1和9.3个百分点,农学效率分别增加了4.1和2.7 kg/kg;磷肥回收率分别增加了7.8和5.0个百分点,农学效率分别增加了6.6和3.3 kg/kg;钾肥回收率分别增加了14.6和9.5个百分点,农学效率分别增加了5.6和4.9 kg/kg。【结论】以田间试验大数据为支撑,优化并建立的不同种植类型水稻的养分专家推荐施肥系统,提高了系统的可操作性和针对性。连续多年不同种植类型水稻的田间试验结果充分证明,优化后的水稻养分专家系统具有优化肥料种类和用量、提高水稻产量和肥料利用率和增加农民收入的功能,是实现我国小农户推荐施肥行之有效的智能技术系统。

水磷互作对紫花苜蓿生产性能与磷肥农学效率的影响

灌溉和磷添加是紫花苜蓿(Medicago sativa)栽培草地稳产的关键因素。本研究采用盆栽试验,分析了不同磷添加量(0、64、127和191 mg·kg^(-1))和灌溉量(40%~45%、60%~65%和80%~85%土壤饱和含水量)互作下紫花苜蓿的株高、分枝数、叶片数、茎粗、单株产量、单位面积产量和磷肥农学效率,以期证实灌溉和磷添加互作时是否存在最佳理论组合。结果表明:随灌溉量增大,紫花苜蓿的株高、分枝数和叶片数均呈增加趋势,茎粗及其第1茬单株和单位面积产量先增加后降低,第2茬单株和单位面积产量呈先增大后相对稳定趋势;而其磷肥农学效率则随灌溉量增加呈先相对稳定后降低的变化趋势。随磷添加量增加,紫花苜蓿的株高、叶片数、单株产量和单位面积产量呈增加趋势,分枝数和茎粗先增加后降低;而其磷肥农学效率呈先增大后相对稳定趋势。灌溉与磷添加互作显著影响紫花苜蓿第1茬和第2茬的株高、分枝数、茎粗、单株产量、单位面积产量和磷肥农学效率(P <0.05),且单位面积产量与灌溉量和磷添加量的关系表现为开口向下抛物面模式,磷肥农学效率与灌溉量和磷添加量的关系亦表现为开口向下抛物面模式。当灌溉量为土壤饱和含水量的60%、磷添加量为127 mg·kg^(-1)时,紫花苜蓿单位面积产量最大,磷肥农学效率最高;说明灌溉量和磷添加量互作时理论上存在最佳组合。

基于产量反应和农学效率的苹果养分专家系统构建及验证

【目的】构建基于产量反应与农学效率的苹果养分专家施肥系统,通过田间试验验证其可行性,为我国苹果科学施肥提供新方案。【方法】搜集整理2002—2017年272个苹果田间试验数据,计算产量反应、养分内在效率、农学效率等参数,采用QUEFTS模型评估苹果养分吸收特征,建立基于产量反应和农学效率的苹果养分专家施肥系统。2017—2019年,在山西运城、陕西洛川和长武共选择12个盛果期‘红富士’苹果园开展田间验证试验,即采用苹果养分专家推荐施肥(Nutrient Expert,NE)、农民习惯施肥(farmers’practice,FP)和当地农技部门测土配方推荐施肥(soil test,ST)3种施肥技术,研究苹果产量、氮肥利用效率及经济效益响应特征。【结果】苹果产量平均为33.91 t/hm^(2);苹果果实N、P、K含量分别为3.19、0.57、8.07 g/kg,枝条N、P、K含量分别为7.57、1.12、4.61 g/kg;叶片N、P、K含量分别为24.02、1.38、8.58 g/kg;地上部N、P、K养分吸收量分别为89.06、11.11、83.32 kg/hm^(2);N、P、K养分收获指数分别为0.19、0.27、0.48 kg/kg。QUEFTS模型表明,目标产量所需养分在达到潜在产量50%~60%前呈直线增长,吨果N、P、K养分吸收量分别为3.1、0.4、2.9 kg,N、P、K养分需求比例约为7.8∶1.0∶7.3。苹果氮、磷、钾肥增产量与农学效率呈极显著的二次曲线关系(P<0.01),相关系数分别高达0.804(n=270)、0.763(n=257)和0.794(n=264),关系式分别为AEN=−0.0054YRN 2+1.767YRN−0.056、AEP=−0.0053YRP 2+2.775YRP+0.538、AEK=−0.0036YRK 2+1.629YRK+1.653。田间验证试验结果表明,与FP相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别降低41.9%、37.0%和43.6%,而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则分别提高17.3%、81.7%、80.6%和21.9%;与ST处理相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别减少20.8%、25.0%和29.7%,而苹果产量、氮素农学效率、氮素偏生产力以及经济效益则无显著差异。【结论】采用QUEFTS模型建立的基于产量反应与农学效率的苹果养分专家推荐施肥系统,能够实现优化苹果施肥、增加苹果产量、提高肥料利用率以及经济效益的多赢目标,作为新的苹果合理施肥技术是可行的。

控失尿素对水稻产量及氮肥农学效率影响

【目的】控失肥可以减少肥料流失,现有研究多集中于控失复合肥,而控失尿素对水稻生产的研究还较少,为探究控失尿素对水稻生长发育特征、产量、干物质量和氮肥效率等影响。【方法】试验以籼稻杂交稻品种隆8优丝苗为供试材料,设置不施氮肥处理、不施肥、常规尿素施肥处理和控失尿素施肥处理,调查参试水稻品种生育特征、实际产量、产量构成要素、成熟期干物质量和氮肥农学效率等指标。【结果】结果表明,控失尿素施肥处理对水稻生育期影响较小,控失尿素施肥处理较常规尿素施肥处理增产5.5%,成熟期地上部干物质量增加9.5%,单位面积有效穗、穗粒数和结实率均提升2.3%以上,增产效果主要来源于均衡的产量结构和良好的干物质积累。同时,控失尿素施肥处理较常规尿素施肥处理氮肥农学效率增加27.9%,可以在相同氮肥投入的情况下实现更高的产量。【结论】控失尿素施肥可较常规尿素施肥产量结构均衡,干物质积累增加,增加实际产量,提高氮肥农学效率,控失尿素精确释放周期以及控失尿素最佳使用总量等还有待进一步研究。

基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法在东北春玉米上应用的可行性研究

【目的】针对当前我国玉米生产中肥料不合理施用带来的肥料利用率低的现状,以及我国小农户经营、测土施肥实现困难等问题,建立基于产量反应和农学效率的玉米推荐施肥方法,玉米养分专家系统(Nutrient Expert for Hybrid Maize,NE),研究其在东北春玉米上的应用效果。【方法】于2010~2014年共布置了193个田间试验,从产量、经济和环境方面在东北春玉米种植区对玉米养分专家系统进行校正和改进,包括肥料用量,产量,经济效益,氮(N)、磷(P)和钾(K)肥利用率和氮素损失等方面。试验包括5个处理,分别为农民习惯施肥(FP),玉米养分专家系统的推荐施肥(NE),以及基于NE处理的减氮、减磷和减钾处理。【结果】NE平衡了肥料用量,显著降低了氮肥和磷肥施用量,与FP相比分别降低了43.5(P<0.001)和23.6kg/hm^2(P<0.001),降幅分别达到了21.0%和27.0%,但增加了钾肥用量(8.3 kg/hm^2,P=0.001)。全部试验NE处理产量显著高于FP处理0.6 t/hm^2,增产率为5.2%(P<0.001)。5年平均经济效益(GRF)NE处理比FP处理增加1466 yuan/hm^2,增幅为7.2%(P<0.001),其中1192 yuan/hm^2是通过产量增加带来的,占总增加量的81.3%。NE处理的氮素农学效率(AEN)、氮素吸收利用率(REN)和氮素偏生产力(PFPN)比FP处理平均分别增加了5.8 kg/kg、11.0个百分点和16.8 kg/kg,增幅分别达到了53.8%、47.8%和29.6%;磷素农学效率(AEP)、磷素吸收利用率(REP)和磷素偏生产力(PFPP)平均分别增加了12.3 kg/kg、13.5个百分点和44.0 kg/kg,增幅分别达到了125.9%、87.5%和29.6%;钾素农学效率(AEK)和钾素吸收利用率(REK)平均分别增加了4.0 kg/kg和13.8个百分点,增幅分别达到了30.2%和36.1%,但钾素偏生产力(PFPK)降低了22.4 kg/kg。三年定位试验氮肥施用量NE处理比FP处理共减少102.8 kg/hm^2,地上部氮素吸收量却增加了38.7 kg/hm^2,氮素表观损失降低了78.5 kg/hm^2,收获期土壤氮素残留降低了63.0 kg/hm^2,但NE处理的三年平均产量达到了12.3 t/hm^2,比FP处理平均高0.9 t/hm^2。【结论】近5年,共193个田间试验结果证明,采用基于玉米产量反应和农学效率的推荐施肥方法不仅增加了产量和经济效益,提高了肥料利用率,而且降低了氮素损失,在实践上可以用于我国东北春玉米的施肥推荐。

玉米杂交种的氮农学效率及其构成因素剖析

选择我国近十几年来育成的38个杂交种(组合),在高氮(N225kg/hm^2)、低氮(N112.5kg/hm^2)两个水平下,研究了它们的氮农学效率(产量/施氮量)表现,并探讨了氮素吸收与利用在氮效率中的相对作用。结果表明,氮农学效率、氮吸收效率及氮利用效率在玉米品种(组合)间表现出明显差异。在低氮水平下,供试材料的平均氮农学效率为47.37kg/kg,变幅为15.68～74.95kg/kg。在高氮水平下,供试材料的平均氮农学效率为33.13kg/kg,变幅为10.67～45.37kg/kg。通径分析表明,氮素吸收与利用对于氯农学效率的形成均有直接作用,然而,在低氮条件下,氰吸收效率的作用要明显大小氮利用效率(通径系数分别为0.9347和0.6104),在高氮条件下,则二者的作用相近(通径系数分别为0.8609和0.7499)。

侧深施用控释肥对机插中稻生长、产量及氮肥农学效率的影响

针对水稻生产中化肥施用量大、施肥方式不合理及肥料利用率低等问题,以‘九香粘’品种为材料,在5种不同施肥处理下进行随机区组小区试验,研究了侧深施用控释肥对机插中稻生长、产量及氮肥农学效率的影响。结果表明:较对照,采用侧深施用控释肥处理的水稻茎蘖数显著增多,植株器官干物质重和收获指数均较高,有效穗、穗粒数、结实率、产量和氮肥农学效率提高显著,株高和千粒重差异不明显,侧深施用控释尿素、控释尿素减氮20%和控释复合肥处理的平均增产率分别为9.98%、7.53%和8.37%,氮肥农学效率分别提高34.57%、57.62%和29.02%。处理效果以控释尿素最好,控释复合肥优于常规尿素。机插中稻侧深施用控释肥可改变机插中稻群体质量,促进产量形成,提高产量和氮肥农学效率。

施磷量对低磷灌区冬小麦产量、经济效益和农学效率的影响

为优化低磷灌区的小麦施磷量,2014-2016年,以西农979、西农3517、兰考198、开麦20、泛麦8号和洛麦22为材料进行田间定位试验,研究了P2O5量为0(P0)、60(P60)、120(P120)、180(P180)和240(P240)kg·hm^(-2) 5个不同施磷量对冬小麦籽粒产量及其构成因素、经济效益和磷肥农学效率的影响。结果表明,随施磷量的增加,小麦成穗数显著或不显著增加,穗粒数、籽粒产量和经济效益呈先升高后降低的趋势,磷肥农学效率逐渐下降。品种对小麦籽粒产量、经济效益和磷肥农学效率有显著影响,两个小麦生长季的平均产量和经济效益分别均以P180和P120处理最高;在2015-2016生长季,P60、P120、P180和P240的磷肥农学效率较2014-2015生长季分别高39.1%、56.8%、11.5%和-2.4%。回归分析表明,在2015-2016生长季,不同小麦品种获得最佳经济效益的施磷量为128.3~139.1kg·hm^(-2),较获得最佳产量的施磷量降低5.8%~7.2%,二者的理论产量差异仅为0.12%~0.68%。建议低磷灌区小麦施P2O5120~140kg·hm^(-2)。

不同控失肥对冬小麦产量和肥料农学效率的影响

基于控失肥养分流失低的特点,研究环渤海低平原区施用控失肥对冬小麦产量及其构成要素和肥料农学效率的影响,以期为环渤海低平原区粮食节水增产提供理论基础。在冬小麦生育期内,选择不同类型控失肥N-P2O5-K2O:16-45-0(K1)和N-P2O5-K2O:24-12-12(K2),并设置当地常规施肥(CF)和不施肥(CK)作为对照,于冬小麦收获期取样考种并测产。结果表明:在保证N和P2O5施肥量同当地施肥量基本一致、仅灌一次底墒水或无灌水条件下,施用控失肥冬小麦产量提高了17%~29%,且不同类型控失肥对冬小麦产量无显著影响;与当地常规施肥、拔节期灌溉的冬小麦产量相比,施用控失肥仅灌一次底墒水时,冬小麦的产量降低了10%~19%,但减少了1次灌水,可节省淡水灌溉量900~1 200 m^3/hm^2;控失肥可以显著提高肥料农学效率和肥料贡献率。相比常规肥料,控失肥的肥料农学效率均提高了71%~228%,肥料贡献率提高了53%。在环渤海低平原区小麦生产中施用新型环保控失肥可达到增产的效果,同时可提高肥料利用效率,减少肥料的流失。在劳动力较少的情况,可将控失肥作底肥一次性施入,减少追肥的劳动力成本。在淡水资源非常紧缺时,保证冬小麦齐苗后,雨养条件下通过施用控失肥,也可保证获得80%以上的冬小麦产量。

基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法

当前农民过量和不平衡施用化肥现象严重,导致肥料利用率降低,影响到农田的可持续利用。因此,发展适合我国农业生产特点的养分管理和施肥方法尤为重要。本文介绍了基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥新方法,该方法是以改进的SSNM(Site-specific Nutrient Management)和改进的QUEFTS(Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils)模型参数为指导的养分管理和推荐施肥为原则,同时考虑大、中微量元素的全面平衡,并应用计算机软件技术把复杂和综合的养分管理原则智能化形成可为当地技术推广人员掌握的Nutrient Expert推荐施肥专家系统。Nutrient Expert推荐施肥专家系统在用户回答一些简单问题后就能给出基于作物栽培管理措施的推荐施肥套餐,包括作物种植密度、目标产量、推荐的养分用量及其可选用的物化的肥料用量,同时根据预知的作物生长季节推荐施肥的最佳时间和次数。通过跨区域田间多点验证试验证明,基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法是一种简单的易于掌握的作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的新方法。

荆州市粮棉油作物肥料偏生产力和农学效率现状

本文通过总结2005～2009年荆州市56个中稻田间试验、43个棉花田间和26个油菜田间试验,对荆州市中稻、棉花和油菜偏生产力和农学效率进行了分析。结果表明:荆州市中稻偏生产力为氮肥46.1kg/kg、磷肥115.2 kg/kg、钾肥97.2 kg/kg,农学效率为氮肥11.0 kg/kg、磷肥11.4 kg/kg、钾肥6.9 kg/kg;棉花偏生产力为氮肥11.4 kg/kg、磷肥40.4 kg/kg、钾肥20.8 kg/kg,农学效率为氮肥3.0 kg/kg、磷肥4.4kg/kg、钾肥2.5 kg/kg;油菜偏生产力为氮肥14.8 kg/kg、磷肥35.2 kg/kg、钾肥29.8 kg/kg,农学效率为氮肥5.6 kg/kg、磷肥8.4 kg/kg、钾肥5.6 kg/kg。

不同氮肥用量与施肥时期对冷浸田单季稻生长及农学效率的影响

冷浸田为福建省主要低产田类型之一。基于福建省浅脚烂泥田、青泥田与锈水田主要冷浸田类型,通过田间3个点试验研究不同氮肥用量(105、150与195 kg/hm^2)与施用时期(基蘖肥︰穗肥=10︰0与基蘖肥︰穗肥=7︰3)运筹组合对单季稻生长的影响。结果表明,增施氮肥促进了各类型冷浸田水稻分蘖期分蘖生长速率。不同氮肥组合的锈水田、青泥田与浅脚烂泥田水稻籽粒产量分别较不施肥(CK)增幅14.5%~45.5%、9.4%~13.5%和10.4%~15.9%,但在105 kg/hm^2用量基础上再进一步增施氮肥,籽粒增产效果明显放缓。施用氮肥显著增加了成熟期水稻有效穗数,但对每穗实粒数及千粒重影响不明显。105、150、195 kg/hm^2 3种氮肥用量下各类型冷浸田的农学效率均值分别为17.4、13.3与12.8 kg/kg。除浅脚烂泥田施用穗肥的秸秆产量有显著差异外,其余氮肥不同施肥时期的籽粒与秸秆产量均无显著差异。增施氮肥有提高籽粒氮的趋势,但同时降低了籽粒钾含量。鉴于冷浸田土壤氮素水平较高,单季稻氮肥经济用量宜控制在105~150 kg/hm^2中低水平,超过150 kg/hm^2,农学效率递减,且无明显增产效果。另从人工成本及效益考虑,宜选择基蘖肥︰穗肥=10︰0的施氮方式。

基于光谱参数估算滴灌小麦干物质氮肥偏生产力和农学效率

为了解应用遥感技术估测滴灌小麦氮肥利用效率的可行性,以新春17号、新春6号和新春22号为材料,通过大田试验,分析了不同施氮处理下小麦干物质氮肥偏生产力(RDN)和干物质氮肥农学效率(DMAEn)与光谱参数的相关关系,并建立小麦RDN和DMAEn的光谱参数估算模型。结果表明,在分蘖、抽穗和开花期RDN与绿度植被指数和比值植被指数呈极显著正相关,在拔节和抽穗期DMAEn与土壤调整比值植被指数和归一化差值植被指数呈显著正相关。光谱参数估算模型的均方根误差为7.64～33.31,说明利用光谱参数可以有效地估算小麦氮肥利用效率。

鲁西北潮土区小麦养分限制因子及农学效率研究

在当地潮土土壤条件下,在小麦生产上研究ASI方法推荐施肥对小麦的产量、养分的农学效率、养分回收率的影响。结果表明,氮素为当地小麦生产的主要限制因子,其次是磷素,钾素对小麦增产影响最小。N、P、K减素处理较推荐施肥(OPT)处理减产均达到显著性水平,分别减产22.4%、14.4%、13.4%。农民习惯施肥(FP)、60%OPT N和OPT处理间小麦产量没有明显差异。在本研究中,氮、磷、钾的农学效率分别为N 6.3 kg/kg、P2O5 12.9 kg/kg、K2O 10 kg/kg。氮、磷、钾肥料的当季回收率分别为16.41%、17.27%、27.27%。

鲁西北潮土区小麦养分限制因子及农学效率研究(英文)

[目的]为鲁西北潮土区小麦种植的合理施肥提供依据。[方法]在小麦生产上,设置N、P、K减素处理,研究ASI方法推荐施肥对小麦产量、养分的农学效率、养分回收率的影响。[结果]结果表明,氮素为当地小麦生产的主要限制因子,其次是磷素,钾素对小麦增产影响最小。N、P、K减素处理较推荐施肥(OPT)处理减产均达到显著性水平,分别减产22.4%、14.4%、13.4%。农民习惯施肥(FP)、60%OPT-N和OPT处理间小麦产量没有明显差异。[结论]在本研究中,氮、磷、钾的农学效率分别为N 6.3 kg/kg、P2O512.9 kg/kg和K2O 10 kg/kg。氮、磷、钾肥料的当季回收率分别为16.41%、17.27%和27.27%。

不同氮磷水平对啤酒大麦产量和品质及氮肥农学效率的影响

【目的】研究不同氮磷肥施用水平下啤酒大麦的农艺性状、产量、品质、氮肥农学效率和经济效益,为啤酒大麦生产提供科学合理的施肥依据。【方法】在田间试验条件下,以啤酒大麦新品种＂甘啤7号＂为材料,设7个施肥处理,分别为：N0P0（对照,CK）,N 0kg/hm2＋P2O5 0kg/hm2;N45P45,N 45kg/hm2＋P2O5 45kg/hm2;N90P90,N 90kg/hm2＋P2O590kg/hm2;N135P135,N 135kg/hm2＋P2O5135kg/hm2;N180P180,N 180kg/hm2＋P2O5180kg/hm2;N225P225,N 225kg/hm2＋P2O5225kg/hm2;N270P270,N 270kg/hm2＋P2O5270kg/hm2,研究不同施肥处理对啤酒大麦产量及其构成因素、品质、氮肥农学效率及经济效益的影响。【结果】氮磷施用水平低于135kg/hm2时,啤酒大麦籽粒产量随施肥量的增加而增大;氮磷肥施用水平超过135kg/hm2时,籽粒产量随施肥量的增加而降低。施肥处理对成穗数和穗粒数总体有显著影响,对千粒质量影响不显著;产量与成穗数、穗粒数、千粒质量、株高呈极显著或显著正相关,表明成穗数和穗粒数对籽粒产量起着非常重要的作用。随着施肥量的增加,籽粒蛋白质含量明显提高,而籽粒饱满度和氮肥农学效率总体降低。氮磷肥施用水平在90～135kg/hm2时,啤酒大麦各项测定指标综合表现较优,籽粒产量较对照增产37%～47%,氮肥农学效率为23.36～27.91kg/kg,蛋白质含量在12.0%～13.0%,饱满度均在92%以上,符合啤酒大麦酿造要求,而且此时纯经济收入也较高,为14 184.8～14 691.1元/hm2。【结论】综合考虑＂甘啤7号＂高产、优质和氮肥高效利用,推荐该区＂甘啤7号＂适宜氮磷肥施用量为90～135kg/hm2。

不同耕作措施下土壤N_2O排放及其农学效率

为评价不同耕作措施下华北平原农田土壤N2O排放及其农学效率,通过设置常规耕作秸秆还田（CT＋）、常规耕作无秸秆还田（CT＋）、免耕秸秆还田（NT＋）、免耕无秸秆还田（NT？）4个处理田间定位试验,采用静态箱？气相色谱法测定分析了连续3个小麦生长期的表层土壤N2O排放及其主要相关因子,同时测定了小麦产量与氮吸收量等相关指标。结果表明：在4个处理下,小麦生长期内表层土壤N2O排放动态基本一致,而土壤N2O累积排放量却存在显著差异,而且耕作方式与秸秆还田存在显著的互作效应。在常规耕作和免耕措施下,单位面积土壤N2O累积排放量均表现为秸秆还田土壤显著高于无秸秆还田土壤,CT＋和NT＋分别比CT？和NT？高26.2%和74.6%;在无秸秆还田条件下,土壤N2O排放量表现为常规耕作比免耕高42.4%。相关分析表明,土壤N2O排放通量与地下5 cm土壤温度、土壤孔隙充水率（WFPS）之间呈显著正相关关系,与土壤溶解性有机氮（DON）含量之间呈显著负相关关系。利用农学效率指标度量N2O排放量时可知,虽然小麦籽粒产量和氮肥偏生产力在各处理间没有达到显著性差异,但每生产1 kg小麦籽粒表层土壤N2O排放量为0.18--0.73 g N2O-N,每投入1 kg氮素表层土壤N2O排放量为5.1--18.0 g N2O-N,处理间存在显著差异;与单位面积土壤N2O排放量表现一致,单位籽粒产量N2O排放量和单位氮素投入N2O排放量均表现为无论是常规耕作还是免耕措施,秸秆还田土壤均显著高于秸秆不还田土壤,在秸秆不还田条件下,常规耕作土壤均显著高于免耕土壤。总之,免耕是有效减少土壤N2O排放的一种耕作措施。

基于产量反应和农学效率的白菜推荐施肥方法可行性研究

【目的】我国白菜生产中普遍存在施肥过量和不平衡的问题,采用基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法,研究优化施肥对白菜产量和肥料利用率的影响,旨在验证该方法的科学性和可行性。【方法】于2018年秋季分别在北京市大兴区魏善庄镇和长子营镇基地布置2个白菜田间试验,共设置6个处理:农民习惯施肥处理(FP)、基于产量反应和农学效率的优化施肥处理(OPT)、有机肥替代30%化肥氮处理(OPT+OM)、基于优化施肥的减氮处理(OPT-N)、基于优化施肥的减磷处理(OPT-P)、基于优化施肥的减钾处理(OPT-K)。测定比较了不同施肥管理措施对白菜产量、养分吸收量、肥料利用率和纯收益的影响。【结果】与FP处理相比,魏善庄镇和长子营镇两个试验地OPT处理的白菜产量分别增长了13.3%和18.0%;魏善庄镇试验地白菜植株氮、磷和钾养分吸收量分别增加了35.1、24.1和165.1 kg/hm2,长子营镇试验地分别增加了92.7、29.6和123.3 kg/hm2,均达显著差异水平。魏善庄镇试验地OPT+OM较FP处理白菜增产9.8%,与OPT处理产量相比略有降低;长子营镇试验地OPT+OM较OPT处理白菜产量显著减少22.3 t/hm2,比FP处理增产1.8%但差异不显著。两个试验地点OPT处理白菜纯收益较FP处理和OPT+OM处理提高了12.7%~58.5%。与FP处理相比,两个试验地OPT和OPT+OM处理的氮肥和磷肥偏生产力、回收利用率和农学效率均有所提高。由于FP处理施钾量偏低,导致其钾肥农学效率显著高于OPT处理和OPT+OM处理。除长子营镇OPT+OM处理的钾肥偏生产力显著高于OPT处理外,两个试验地OPT+OM处理的氮肥、磷肥和钾肥效率指标均与OPT处理相当或者显著低于OPT处理。【结论】在不同地力和施肥水平的两个地块上,采用基于产量反应和农学效率的优化施肥处理均取得了显著提高白菜产量、效益及氮磷肥利用率的效果,证明该方法是简便易行且效果良好的推荐施肥方法。如果用有机肥替代化肥氮,其推荐施肥方法还需进一步研究。