山东省冬小麦-夏玉米轮作体系土壤氮素盈余指标体系的构建与评价——以德州市为例

山东省德州市是我国重要的粮食生产基地,大量施用氮肥以及氮素流失是该地氮素污染的重要原因,设定合理的氮素盈余指标体系迫在眉睫。本研究以田间试验研究和文献荟萃为基础,探究德州市冬小麦-夏玉米轮作氮素盈余情况,建立该地氮盈余指标体系,并运用欧氏距离法对德州市当前氮素管理指标进行评价。结果表明:德州市整个冬小麦-夏玉米轮作体系轮作周期氮素盈余量为196.84kg N·hm^-2·a^-1,小麦季氮素盈余量为111.07kg N·hm^-2,玉米季氮素盈余量为85.77kg N·hm^-2。氮素盈余量在30~70kg N·hm^-2·a^-1时为德州市整个轮作周期氮素盈余量推荐值;德州市小麦季氮素盈余量推荐值为10~50 kgN·hm^-2;德州市玉米季氮素盈余量推荐值为20~60kgN·hm^-2。在氮素的损失方面,氨挥发以及淋洗是氮素损失的主要去向。小麦季的氮素污染程度高,玉米季氮素污染程度相对较低。运用欧氏距离法计算德州市氮素管理水平(A值)为0.63,属于中级管理水平。综上,德州市冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素含量较高,从而导致氮素大量损失。加强氮素管理水平,提高氮素利用率是德州市氮素资源管理的长期任务。

控释氮肥配比对红壤区双季直播稻产量和氮肥利用率的影响

探明红壤区双季直播稻控释氮肥适宜的施用比例,以期为直播稻科学高效施肥提供理论指导。于2021年在江西省余江市直播稻区开展田间试验,设置不施氮肥(N0)、80%复合肥+20%尿素(N_(1))、50%控释氮肥+50%尿素(N_(2))、60%控释氮肥+40%尿素(N_(3))、70%控释氮肥+30%尿素(N_(4))5个处理,监测早、晚稻产量、氮素吸收量、氮肥利用率及氮素表观盈余等指标,并分析氮素表观盈余量与氮肥利用率的相关关系。结果表明:与常规施肥相比,N_(2)、N_(3)处理氮素吸收量和氮肥利用率提升效果最好,可使早稻产量增加5.7%~6.5%,晚稻产量增加9.0%~10.0%,早稻氮素吸收量提高7.5%~7.7%,晚稻氮素吸收量提高8.6%~9.7%,但晚稻产量、氮素吸收量及氮肥利用率均低于早稻。氮素表观盈余量以N_(4)表现最高,N_(2)、N_(3)处理较低,且晚稻氮素表观盈余量均高于早稻。氮素表观盈余量与氮肥利用率表现为极显著的负相关关系,当氮素表观盈余量增加10 kg·hm^(−2)时,早、晚稻氮肥利用率分别降低了6.3%、6.2%。因此,等氮水平下,50%~60%比例的控释氮肥更有利于双季直播稻产量、氮素吸收量及氮肥利用率的提升,为红壤区双季直播稻控释氮肥最佳施用比例。

不同氮用量对四川春玉米光合特性、氮利用效率及产量的影响

【目的】明确不同施氮量下春玉米产量形成的光合机制,分析不同施氮量对氮肥利用率、土壤氮素盈余量等的影响,为当地合理施用氮肥,促进春玉米高产高效提供理论参考。【方法】以玉米品种仲玉3号为试验材料,分别于2019、2020年在四川农业大学雅安试验农场的肥效长期定位试验地进行田间试验,设置5个供氮水平,分别为0(不施氮)、90 kg·hm^(-2)(低氮)、180 kg·hm^(-2)(适量氮)、270 kg·hm^(-2)(农民习惯施氮)、360 kg·hm^(-2)(高氮),记为N0、N1、N2、N3、N4。于拔节期、吐丝期和灌浆期测定叶面积,分别计算叶面积指数、光合势;于灌浆期测定穗位叶净光合速率等光合参数以及吐丝期、灌浆期测定叶绿素含量;吐丝期、灌浆期、收获期测定地上部群体干物质积累量,收获时测定产量,分析各部位氮含量,计算土壤氮素盈余量、春玉米氮素利用效率和施氮经济效益。【结果】(1)春玉米产量随施氮量增加先升后持平,2019、2020两年都是N2处理的产量最高,平均为9746 kg·hm^(-2),相较于N0、N1处理分别增产179%、28.7%(P<0.05),而N2与N3、N4处理间产量无显著差异。两年产量经线性+平台拟合,平台施氮量为134.8 kg·hm^(-2),平台产量为9604 kg·hm^(-2),此时产投比也最高(12.6)。(2)适量施氮(N2)相比不施氮均显著提高穗位叶叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及叶面积指数和光合势等,继续增施氮肥上述指标无显著差异甚至显著降低。(3)结合光合特性与收获期产量的相关性分析及偏最小二乘法分析表明,春玉米光合势、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶面积指数、叶绿素a+b与产量均呈极显著正相关关系(P<0.01),且影响春玉米产量的主导因素是叶绿素a+b。(4)收获期籽粒氮素积累量和地上部氮总积累量两年都是随施氮量增加先显著上升,在N2处理后(超过180 kg·hm^(-2))微弱上升或基本持平;经拟合表明土壤氮素盈余量为0时施氮量为139 kg·hm^(-2);春玉米氮肥表观利用率两年都是N2处理最高,平均达73.7%,较N1处理提高10.8%(P<0.05),继续增施氮肥,氮肥表观利用率则显著下降,N3、N4处理氮肥表观利用率相较于N2处理分别降低32.9%和48.1%(P<0.05)。【结论】适量施氮能明显提高春玉米叶片光合性能,延缓穗位叶总叶绿素的降解,延长光合作用持续期,优化总叶绿素、叶面积指数和光合势在春玉米产量形成中的作用。同时,适量施氮能显著增加地上部群体干物质积累量和籽粒产量,促进玉米对氮素的吸收与积累,降低土壤氮素残留,提高氮肥表观利用率。综合产量、施肥经济效益、氮肥表观利用率和氮素盈余量等因素,试验区(四川雅安)氮素投入量为139-180 kg·hm^(-2)能维持春玉米的高产高效目标。