不同施氮水平对油莎豆农田土壤养分表观平衡和块茎产量的影响

研究不同施氮水平下沙质土壤油莎豆(Cyperus esculentus)土壤养分表观平衡及块茎产量,为沙质土壤油莎豆科学施氮提供理论依据。以油莎豆品种“中油莎1号”为研究对象,分别设置0 kg·hm^(-2)(N0)、75 kg·hm^(-2)(N1)、150 kg·hm^(-2)(N2)、225 kg·hm^(-2)(N3)4个施氮水平。分析4个施氮水平对油莎豆农艺性状、土壤表观养分平衡及块茎产量的影响。结果表明:随着施氮量增加,两地油莎豆茎蘖数、株高、单片叶面积等均有增加,但过高的施氮量会造成油莎豆地上部徒长,导致产量下降;施氮量为150 kg·hm^(-2)(N2),油莎豆最大根长、根体积等农艺性状最优,油莎豆整株干重及块茎产量均最高,块茎鲜产可达到9298.87~10336.06 kg·hm^(-2);两地氮素表观盈余率在0 kg·hm^(-2)(N0)和75 kg·hm^(-2)(N1)水平下均为负值,150 kg·hm^(-2)(N2)和225 kg·hm^(-2)(N3)水平下均为正值,表明两地氮素均在N2水平即施氮量为150 kg·hm^(-2)时达到氮素平衡状态。冗余分析也表明油莎豆茎蘖数、最大根长、根体积、氮携出量是驱动油莎豆干物质及块茎产量形成的主要因素。因此在北方沙质土壤条件下,N素施入量为150 kg·hm^(-2)时,可促进油莎豆对养分的吸收、维持土壤表观养分平衡,有利于油莎豆良好的生长发育和产量的提高。

玉米基因型与土壤氮素表观平衡

通过田间试验研究不同基因型玉米产量、N累积量和土壤N素表观平衡。结果表明,3个施N水平处理下不同基因型玉米间的产量、N累积量均存在显著差异。N肥在土壤中的表观残留率平均值由施N112.5kg/hm^2水平(Ⅰ)下的36.74％升至施N168.75kg/hm^2水平(Ⅱ)下的40.79％和施N225kg/hm^2水平(Ⅲ)下的48.36％。应用N累积量较高的玉米基因型可显著减少施用N肥在土壤中的残留率。

冬小麦土壤氮素表观平衡率估算和氮肥决策

本文以土壤氮素表观平衡值和剖面无机氮动态为依据,通过两年田间试验的验证,提出在北京地区冬小麦亩施氮素12～15 kg 时可以获得较高产量,而且土壤氮素基本平衡。半数以上的氮素化肥基施或拔节后追施可能引起 NO_3^--N 向浅层地下水移动。试验结果表明少施基肥,起身初期一次施用尿素追肥并结合灌水,不仅可以提高产量,而且可以减少氮肥损失和对环境污染的可能。

前季施肥对玉-稻轮作养分吸收及土壤养分表观平衡的影响

玉米-晚稻水旱轮作是近年长江中游发展的新型种植模式,研究前季玉米施肥后养分周年动态及对后季晚稻的影响,对该模式周年合理施肥具有借鉴意义。本研究以玉米免耕复种晚稻为对象,设置了3个施肥处理,包括两季作物均不施肥(MR0)、玉米施肥晚稻不施肥(MR1)、两季作物均常规施肥(MR2)。与MR0处理相比,玉米收获时MR1、MR2土壤速效氮显著降低,速效磷含量显著升高,而速效钾含量没有显著变化。3个处理中氮、钾均表现为显著亏损;土壤磷素表现为MR2处理表观盈余,MR1处理表观平衡,MR0处理则明显亏缺。由于土壤氮、钾供应的限制,使得MR1晚稻干物质积累及产量与MR0差异不显著,且显著低于MR2处理。可见,玉米-晚稻水旱轮作下氮、钾肥要在作物当季施用,磷肥可考虑在玉米季多施,晚稻季则减少或不施用磷肥。

化肥减量配施有机肥对浙南双季稻养分吸收及土壤养分平衡的影响

双季稻是浙南地区重要的水稻种植模式,探究不同施肥方式对双季稻养分周年动态的影响,对该模式周年合理施肥具有借鉴意义。本研究以浙南地区双季稻为研究对象,设置4个处理,包括不施肥(T1)、常规施肥(T2)、化肥减量(T3)和化肥减量配施有机肥(T4),研究不同施肥方式对土壤肥力、双季稻产量、养分吸收和土壤养分表观平衡的影响。结果表明,与单施化肥处理(T2和T3)相比,化肥减量配施有机肥(T4)显著提高土壤pH。T4处理的有机质含量和有效钾含量相较于T2和T3处理均有提高。与常规施肥(T2)相比,T3和T4处理的早稻产量分别增加482和819 kg·hm^(-2);晚稻产量分别增加76和883 kg·hm^(-2)。化肥减量配施有机肥(T4)相较于常规施肥(T2)显著提高了双季稻氮、磷和钾养分吸收量。3个施肥处理(T2、T3和T4)中磷、钾均表现为表观亏损;化肥减量处理的(T3和T4)土壤氮素表观平衡,而常规施肥表现为表观盈余。

北京市房山区农田表观磷平衡分析

农田土壤养分的积累使潜在农业非点源污染负荷增加,为对农田磷素优化管理、水环境质量改善及环境政策制定提供科学依据,通过OECD土壤表观磷素平衡模型,以2001、2003、2005和2007年北京市房山区农田的磷素平衡核算框架和数据库为基础,结合GIS技术对该区域磷素平衡强度进行了分析。结果表明,化肥是房山区农田养分中磷素投入最重要的来源,化肥平均磷投入量随着时间的增加而增大,从2001年的111.34kg·hm-2增加到2007年的407.42kg·hm-2,局部地区已远超过华北地区和全国平均水平。房山地区农田磷素输入总量和土壤表观磷平衡总量在2001—2007年表现为先降低后增加,而磷的输出量一直呈下降趋势;平均磷素投入量和平衡强度以较大速率逐年递增。区域表观磷素平衡量具有明显的空间变异特征,2001—2007年房山地区农田磷素盈余趋势表现为南高北低,中部和南部的磷素平衡强度一直在持续增加,特别是东南部和西南部地区增加速度较快。磷素平衡的驱动力的变化是造成磷素平衡空间差异得直接原因,总体表现为种植业驱动型盈余>双驱动型盈余>养殖业驱动型盈余。

吉林省半干旱区膜下滴灌施磷管理对玉米生长与产量及土壤磷素平衡的影响

为解决吉林省半干旱区磷肥施用量大且利用率低下的问题,研究膜下滴灌模式下不同磷肥用量对玉米生长、产量及土壤磷素平衡的影响,研究结果可为该模式下磷肥高效利用提供最佳策略。2014-2015年在吉林省半干旱区开展了玉米膜下滴灌田间试验,共设置0、40、70、100、130 kg/hm^25个磷肥用量,在拔节期、大口期、吐丝期和灌浆期,随滴灌进行追肥。测定了不同处理玉米干物质积累量、磷素营养、产量及磷肥利用率。结果表明:施磷显著影响玉米的产量,在0~100 kg/hm^2施磷范围内,玉米的产量均随施磷量的增加而增加,当施磷量达到130 kg/hm^2时,玉米产量开始下降。利用线性加平台模型拟合玉米产量和施磷量的关系得出,2014、2015年获得最高产量的最佳施磷量分别为78.51 kg/hm^2和77.84 kg/hm^2,两年平均为78.18 kg/hm^2。施磷也显著增加玉米的干物质积累量和吸磷量,玉米的干物质积累量和吸磷量均随施磷量的增加呈现先增加后降低趋势。施磷处理条件下土壤每年均有不同程度的磷素盈余,回归分析表明,施磷量与土壤磷素表观盈余量呈极显著的线性正相关关系,依据该方程求得,2014和2015年土壤磷素持平时施磷量分别为89.03 kg/hm^2和62.20 kg/hm^2,两年平均为75.61 kg/hm^2。施磷对玉米磷肥利用效率有显著的影响,随磷肥用量的增加,磷肥偏生产力、磷肥农学效率呈显著下降趋势,P100处理的磷肥当季回收效率两年均与P40处理无显著性差异,而显著高于其他处理。综合考虑玉米产量、干物质积累量、磷肥利用率及土壤磷素表观平衡,吉林省半干旱区膜下滴灌玉米的最佳施磷量范围75.61~78.18 kg/hm^2,可提高产量,并能维持土壤磷素表观平衡,保证磷肥的高效利用。

我国水稻秸秆钾资源分布及其还田对土壤钾平衡的重要性

【目的】我国钾肥资源不足但秸秆资源丰富,有待科学高效循环利用。本研究估算了我国水稻秸秆钾养分的量和空间分布特征,为利用水稻秸秆还田保持土壤钾素平衡提供参考。【方法】本研究基于《中国农村统计年鉴》和其他文献资料数据,结合草谷比法对我国各省份不同季别水稻秸秆钾资源量及还田情景下的土壤钾输入量进行测算。【结果】2019年我国水稻秸秆钾(K_(2)O)养分总产量为493.9万t,其中早稻、晚稻和中晚稻秸秆钾养分量的占比分别为13.1%、14.6%和72.4%。不同稻区的水稻秸秆钾资源量占总量的比例为:长江中游(33.4%)˃长江下游(21.7%)˃西南(15.3%)˃东北(13.1%)˃华南(12.8%)˃华北(3.7%)。早稻和晚稻秸秆钾养分主要源自湖南(25.2%和24.7%)、江西(23.8%和24.4%)、广东(18.6%和19.5%)及广西(17.2%和14.8%)。中晚稻秸秆钾养分资源在主产省区间的分布表现为:江苏(14.3%)˃黑龙江(12.9%)˃湖北(12.2%)˃四川(10.7%)˃安徽(10.5%)˃湖南(8.8%)。在双季稻主产省区湖南、江西、广东和广西,早稻秸秆还田可向土壤输入钾量分别为148.7、140.6、143.9和145.0 kg/hm^(2),早稻籽粒钾的携出量分别为25.6、24.2、24.8和25.0 kg/hm^(2);晚稻秸秆还田可向土壤输入钾量分别为153.4、145.3、146.3和131.1 kg/hm^(2),晚稻籽粒钾的携出量分别为30.3、28.7、28.9和25.9 kg/hm^(2);不施钾肥条件下,4个省区双季稻体系秸秆不还田的土壤钾素周年亏缺量分别为357.9、338.8、343.9和327.0 kg/hm^(2),秸秆还田后的土壤钾素周年亏缺量分别降至55.9、52.9、53.6和50.8 kg/hm^(2)。中晚稻主产区为东北、长江下游、长江中游和西南稻区,中晚稻秸秆钾养分资源量分别为125.8、203.8、201.1和189.0 kg/hm^(2),相应的籽粒钾携出量分别为32.6、29.4、29.0和27.3 kg/hm^(2),说明如果秸秆全部还田,可以提高土壤钾素盈余。【结论】我国70%以上的水稻秸秆钾养分资源来自于中晚稻,50%以上的水稻秸秆钾养分资源分布在长江中游和长江下游稻区。早稻和晚稻秸秆还田可以大大降低土壤钾素亏缺,而中晚稻秸秆全部还田则可以提升土壤钾素的年盈余量。

珠三角典型区域农田小区尺度氮、磷、镉、砷输移特征与控制对策

区域氮、磷、镉、砷输移变化是影响农业生产、导致农田面源污染的主要因素。基于土壤表观平衡模型,以珠三角流域佛山市农业科学研究所试验农田为典型研究区域,构建农田小区尺度土壤表观氮、磷、镉、砷平衡模型,对4种元素在土壤中输移结构和平衡进行分析。结果表明:研究区域4种元素的主要输入途径是施肥,而输出的主要形式各有不同。其中,氮、磷主要输出形式是作物富集输出,输出占比分别为57.5%和39.0%;镉、砷主要输出形式分别是地表径流和作物富集输出,输出占比分别为66.7%和10.7%。研究区域4种元素均出现了不同程度土壤富集现象,农田小区尺度氮、磷平衡处于盈余状态,而镉、砷平衡处于亏损状态,4种元素的平衡强度分别为37.40、8.88、-1.35和-20.50 kg/(hm^(2)·a),仅氮、磷未超过当地土壤环境安全阈值。分析试验农田中5类蔬菜各部位镉、砷富集情况发现,砷的富集系数均达到70.0%以上,而镉的富集只在辣椒叶中较为突出,富集系数达到57.5%。研究显示,应重视肥料输入的有效利用,加强农田灌溉水、农作物和地表径流中重金属的监测,以保障区域粮食安全和水环境安全。

北京市通州区农田表观氮素平衡及空间特征分析

本研究利用OECD土壤表观氮素平衡模型,通过建立1991—2004年北京市通州区农田的氮素平衡核算的框架和数据库,结合GIS技术对该区域氮素平衡强度及特征进行了分析,通过农户调查通州区典型种植模式和典型作物的肥料投入情况。结果表明:通州区农田氮素输入总量从1991年的4万t降低到了2004年的1.7万t,平均氮素输入量从567.86 kg/hm2增加到了585.22 kg/hm2,氮素平衡强度从1991年的355.84 kg/hm2增加到了2004年的389.39 kg/hm2。将氮素平衡强度划分为5级,结合空间分布特征分析发现,通州区下属各乡镇的农田氮素平衡量普遍提高,其中近半数氮素平衡强度从1991年的Ⅰ、Ⅱ级上升到了2004年的Ⅳ、Ⅴ级。城郊地区氮素平衡强度变化正与城郊农业种养结构调整密切相关,蔬菜作物播种面积的增加和养殖业的发展使农田氮素输入量持续增加,氮素平衡量提升明显,空间变异加大,对农田污染潜在威胁提高。农户调查表明,粮食作物的肥料施用量是比较合理的,而蔬菜作物的施肥量过大。