秸秆还田与深施氮肥对水稻叶片生理特征、氮素利用及产量的影响

以常规粳稻徐稻10号和新丰7号为材料,设置“深施氮肥+秸秆还田”(DS)、“土壤表层施氮+秸秆还田”(OS)、“深施氮肥+秸秆不还田”(DU)和“土壤表层施氮+秸秆还田”(OU)4个处理,以“不施氮肥+秸秆不还田”作为对照(CK),探索秸秆还田和深施氮肥对水稻剑叶生理特征、籽粒产量及氮肥利用效率的影响。结果表明,与CK相比,DS、OS、DU、OU处理均在一定程度上提高了抽穗期剑叶的净光合速率(Pn)和PSII有效量子效率(Eq),同时提高了水稻干物质累积量和氮素累积量,其中均以DS处理效果最佳;与OU处理相比,抽穗期DS处理的剑叶氮代谢相关酶活性(GS、GOGAT、NR、GDH)显著增加;徐稻10号和新丰7号的籽粒产量DS处理比OU处理分别显著提高46.78%和45.65%。此外,DS处理的氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮吸收效率以及氮收获指数在施氮处理中亦最高。以上结果表明,深施氮肥结合秸秆还田是提高河南地区水稻产量、氮肥利用效率的可行措施。

寒地水稻侧深施氮肥试验

在八五四分公司进行水稻侧深施氮肥试验,比较常规施肥、侧深施专用肥、侧深施氮肥、侧深施缓释氮肥的肥料效应,确定减少氮肥施用量最佳方案,提高氮肥利用率,节约施肥成本。结果表明:与常规施肥相比,处理4(N4)侧深施专用肥处理和处理5(N5)秧盘带肥处理返青较快,返青期提前2d。处理2(N2)侧深施氮肥处理和处理3(N3)侧深施缓释氮肥处理齐穗期提前1d。从实收测产的结果上看,不同氮肥处理4个处理均低于常规施肥,常规施肥处理公顷产量为9101.5kg,其他各氮肥处理与对照相比,减产幅度305.6~1540.1kg/hm^(2),减产率3.4%~16.9%。处理1常规施肥处理和处理4侧深施专用肥处理在干物质积累和水稻养分吸收量方面要高于其他施肥处理,而处理2侧深施氮肥处理和处理3侧深施缓释氮肥处理在水稻养分吸收量方面较低。

氮肥深施对水稻生长和产量的影响

[目的]为氮肥在巢湖流域水稻生产中的合理施用提供参考。[方法]试验设全程深施、基肥深施、面施和不施氮肥4个处理,采用完全随机排列研究了氮肥深施对水稻生长和产量的影响。[结果]拔节期和抽穗期,不同处理的根冠比和根系干重的大小关系为:全程深施(基肥深施(面施。成熟期,不同处理的根冠比和根系干重的大小关系为:全程深施(面施(基肥深施。与不施氮肥处理相比,面施、基肥深施和全程深施处理的单位面积有效穗数分别提高了39.9%、40.5%和39.4%,每穗粒数分别增加了5.1%、5.7%和10.3%。与面施处理相比,基肥深施和全程深施处理的每穗粒数分别增加了0.6%和5.8%;全程深施处理的千粒重增加了5.5%。施氮处理较不施氮处理增产43.0%～52.5%,全程深施处理较面施处理增产6.7%。[结论]氮肥深施可以促进水稻的生长发育,提高水稻的产量。

不同深施方式对太湖地区稻田氨挥发和氮肥利用率的影响

本研究以太湖地区稻田为研究对象开展连续两年的田间试验,通过设置不施氮肥(CK)、常规施氮(CN)、减氮表施(RN)、减氮侧深施(RNS)和减氮穴施(RNP)5种施氮处理,探究不同深施方式对稻田氨挥发与氮肥利用率的影响。结果表明,与表施处理(CN和RN)相比,RNS和RNP通过降低田面水NH4+-N浓度和pH分别减少30.95%~41.54%和66.71%~72.23%的氨挥发排放(P<0.05)。相较于RN处理,RNP促进水稻根系生长并增加根区土壤有效氮含量,进而增加水稻产量(6.23%),提高氮肥利用率(50.15%),降低土壤氮盈余(63.92%)(P<0.05)。与CN处理相比,RNS显著降低土壤氮盈余(29.20%)(P<0.05),但水稻吸氮量和氮肥利用率均未显著增加。相较于RNS,RNP进一步降低氨挥发损失(50.84%)和土壤氮盈余(51.07%),提高氮肥利用率(40.40%)(P<0.05)。综上所述,RNP的农学和环境效益最高,但因穴施机械及肥料造粒技术等因素的限制,尚难应用于实际生产;而侧深施肥在我国水稻大规模集约化生产中效益较高且切实可行。

增密种植条件下苗期深松与氮肥侧深施对玉米根系生长与氮效率的影响

增加种植密度是实现玉米增产重要途径。高种植密度抑制玉米根系生长,改变根系构型,限制玉米养分吸收。如何改善根系生长,是增密增产增效的关键科学问题。以耐密玉米品种垦沃1号为材料,采用裂区试验,主区为种植密度,分别为6万株·hm^(-2)(D6)、8万株·hm^(-2)(D8);副区为氮肥施用方式:氮肥作为基肥一次性施用,记作N1T1;氮肥作为基肥+追肥分次施用,其中追肥采用“侧深松+侧深施氮肥”组合处理,利用深松施肥机同步进行,记作N2T2;以农户常规处理作为对照(CK),即氮肥一次性施用,苗期不深松。结果表明,与CK处理相比,吐丝期D8N2T1处理下单株根长、根生物量、根系表面积、比根长、节根数增幅分别达11.4%、22.0%、11.2%、13.1%、10.9%;0~60 cm土壤深度根长提高11.3%~44.6%;D8N2T1处理下,群体氮积累量增加71.1%,营养器官氮素转运效率提高51.6%,氮肥偏生产力提高102.4%,氮肥农学效率提高143.1%;D8N2T1处理下,产量达17.1 t·hm^(-2),增幅达50.6%,显著高于农户常规处理。综上,增密种植配合苗期深松与氮肥侧深施组合技术,可有效改善根系生长,促进植株氮素吸收,提高植株营养器官氮转运效率,实现增产与氮肥增效。

华北平原氮肥周年深施对冬小麦-夏玉米轮作体系土壤氨挥发的影响

氮肥深施能有效减少土壤氨挥发,然而目前国内外关于小麦-玉米轮作体系氮肥深施缺乏周年系统性研究。本试验于2018年10月—2019年10月在中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米轮作农田进行,利用动态箱法研究不同深施模式氨挥发损失率、氨挥发特征,旨在探讨冬小麦-夏玉米轮作体系下土壤氨排放对氮肥深施的响应,为减少农业源氨排放和优化农田施肥提供理论依据。试验设置5个处理:不施肥(CK)、常规肥料表施(T1)、缓释肥表施(T2)、缓释肥基追肥分层深施(T3)、缓释肥一次性分层深施(T4)。结果表明:氨挥发主要发生在玉米追肥季,占全年氨挥发量的84.84%;T1、T2、T3和T4处理的周年氨挥发累积量分别为22.75 kg·hm−2、6.17 kg·hm−2、2.25 kg·hm−2和0.55 kg·hm−2,分别占总施肥量的4.86%、1.32%、0.48%和0.13%。与常规肥料表施(T1)相比,缓释肥处理(T2、T3和T4)分别降低72.88%、90.11%和97.32%的氨挥发损失;一次性深施处理(T4)能避开土壤氨高挥发期,周年氨挥发累积量与不施肥处理(0.43 kg·hm−2)没有显著差异,且显著低于表施处理。CK、T1、T2、T3和T4全年产量分别为8.31 t·hm−2、13.20 t·hm−2、12.66 t·hm−2、14.42 t·hm−2和14.22 t·hm−2;与常规肥料表施(T1)相比,缓释肥深施(T3和T4)均可提高作物产量,分别增产9.25%和7.75%。而缓释肥表施(T2)产量略有降低。综合考虑土壤氨排放和作物产量,缓释肥表施(T2)可以显著降低土壤氨挥发,但是作物产量不稳定;而氮肥深施(T3、T4)能在保证作物高产的基础上显著降低土壤氨排放,是一种高效、简便、环境友好的施肥方式。

氮肥深施对旱作覆膜农田土壤养分含量及春玉米产量的影响

以春玉米为供试作物,于2021—2022年在甘肃省定西市进行不同深度施肥田间试验,以双垄沟覆膜种植为基础,设置3个氮肥施用深度:5 cm(D5)、15 cm(D15)和25 cm(D25),以不施氮(N0)处理为对照,共4个处理,分析不同氮肥施用深度对农田土壤养分含量、干物质积累、水分利用及玉米产量的影响,为优化施肥模式和进一步提升其节水增产效能提供理论依据。结果表明,随施肥深度的增加,农田0~40 cm土层土壤养分含量逐渐增大,D25处理较D15和D5处理的土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别平均提高8.67%、2.23%、22.11%和15.18%;氮肥深施可提高生育后期养分供给能力,玉米干物质积累量显著提高,D25处理播后105 d~收获期干物质积累量分别较D15和D5提高6.53%和25.30%;2个试验年份农田耗水量和水分利用效率均随着施肥深度的增加逐渐增大,D25处理分别较D15和D5平均提高10.09%和10.08%;D25处理玉米生物产量和经济产量较D5处理分别平均提高27.20%和34.93%。在西北旱作区,氮肥25 cm深施模式能为玉米提供更好的养分供给,是提高覆膜旱作农田玉米干物质积累量及产量的有效措施。

氮肥深施对免耕稻田土壤有机质化学特性和胞外酶活性的影响

为了探究氮肥深施措施对免耕稻田土壤有机质化学特性及土壤酶活的影响机制,于2015—2016年在湖北省武穴市花桥镇试验点开展水稻-油菜免耕复种大田试验。本试验通过13C核磁共振和热裂解气相色谱/质谱联用法测定土壤有机质的化学特性,通过冗余分析揭示土壤有机质化学特性及土壤胞外酶活性之间的相互作用关系。结果表明,与传统表施相比,氮肥深施提高腐殖质中胡敏酸的有机碳含量(10.5%~30.7%)、轻组有机质的有机碳含量(31.7%~53.5%)、胡敏酸的疏水性(1.3%~11.6%)和轻组有机质中多糖与脂质的含量(9.0%~24.1%和43.4%~68.3%),降低土壤β-葡萄糖苷酶(BG)(22.2%~48.9%)和β-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)活性(32.7%~40.4%),提高L-亮氨酸氨基肽酶(LLA)(37.1%~38.5%)和酚氧化酶(PHO)活性(11.0%~16.0%)。冗余分析显示,土壤有机质的化学特性与LLA和PHO活性呈正相关,与BG和NAG活性呈负相关。本研究结果表明,与传统表施相比,氮肥深施尤其是深施10 cm主要通过促进作物和微生物群落生长提高土壤胡敏酸和轻组有机质的有机碳含量,且通过调控土壤BG、NAG和PHO活性改变胡敏酸和轻组有机质的化学组成与性质,从而改善土壤惰性有机质稳定性且提高活性有机质,最终提高土壤肥力和质量。因此氮肥深施尤其是深施10 cm值得在免耕稻田生产中得到进一步推广。

氮肥深施与秸秆还田对水稻干物质累积、氮素利用及产量的影响

为了解氮肥深施与秸秆还田对水稻生产的作用效果,探索其对水稻干物质累积、籽粒产量及相关氮利用效率的影响,以汉香优755为试验材料,进行了为期2年的田间试验,共设置了5个不同处理:不施氮肥+无秸秆还田作为对照(CK),氮肥深施+秸秆还田(DS)、氮肥土壤表面撒施+秸秆还田(ES)、氮肥深施+无秸秆还田(DO)、氮肥土壤表面撒施+无秸秆还田(EO)。结果表明,与CK相比,DS、ES、DO、EO均在一定程度上提高了成熟期水稻各器官干物质的含量和氮素含量,且水稻生育后期的叶面积指数更高,其中DS处理效果最佳。DS处理在氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮素吸收效率以及氮素收获指数等方面均为最高。综上所述,氮肥深施结合秸秆还田是提高水稻产量和氮素利用效率的有利措施。

氮肥深施的机理及技术要点

化肥深施技术是近年来在我国大力推广的一种新技术。1994年被列为农业部重点推广的节本增效工程技术之一。实践证明,化肥深施可以有效地减少肥料的损失,提高肥料的利用率,增加农作物产量,达到节本高产的目的。下面就化肥深施机理及技术要点作一简单阐述。

旱地化肥分层和深施对春小麦水肥利用及产量的影响

【目的】为优化西北旱作区春小麦施肥量及施肥方式,提高小麦产量和水分利用效率。【方法】于2018—2020年开展大田试验,以陇春35号为供试品种,设4个处理,分别为氮肥常量浅施(PM)、氮肥减量浅施(PM-N)、氮肥减量深施(PMD)和氮肥减量分层施肥(PMA),测定春小麦不同生育期0—300 cm土层土壤含水量、生物量、叶片叶绿素含量(SPAD)、冠层温度、叶面积指数、产量等指标,计算土壤贮水量、阶段耗水量、水分利用效率、植株氮素累积量和氮肥偏生产力等,从土壤水分-冠层发育-产量角度揭示化肥分层和深施对土壤水肥利用和产量的影响。【结果】PMA和PMD处理显著调节春小麦生育期耗水进程。苗期到拔节期,PMA和PMD处理在0—300 cm的耗水量较PM处理分别提高11.8—20.4 mm和15.1—25.4 mm,较PM-N处理分别提高10.7—14.6 mm和9.3—20.0 mm;抽穗到灌浆期,较PM处理分别提高15.1—39.8 mm和16.5—26.5 mm,较PM-N处理分别提高18.1—48.7 mm和19.5—35.4 mm。PMA和PMD处理在春小麦生育期的叶片SPAD值、叶面积指数、生物量分别较PM处理平均提高7.2%和4.2%、23.0%和19.4%、34.6%和17.8%,较PM-N处理平均提高7.6%和5.4%、17.7%和10.8%、38.5%和23.4%;PMA处理拔节后和PMD处理抽穗后的冠层温度分别较PM处理降低8.5%和4.5%,较PM-N处理降低8.6%和4.8%。PMA和PMD处理穗粒数较PM处理平均提高4.3%和4.0%,较PM-N处理平均提高4.8%和4.2%;公顷穗数较PM处理平均提高10.1%和6.2%,较PM-N处理平均提高11.0%和7.8%。PMA和PMD处理的产量、WUE、植株氮素累积量、氮肥偏生产力较PM处理分别提高10.5%和5.1%、11.8%和6.2%、48.0%和35.7%、38.2%和31.3%,较PM-N处理分别提高15.7%和10.0%、14.1%和8.0%、51.8%和40.4%、15.7%和10.0%。PMA处理较PMD处理增产5.2%,WUE和氮肥偏生产力分别提高4.8%和5.2%。PM-N处理的氮肥偏生产力较PM处理提高21.0%(P<0.01),其他指标均无显著性差异。【结论】在氮肥施用量由150 kg·hm减少到120 kg·hm后,采用化肥分层和深施仍能实现春小麦增产和水肥高效利用,可在西北黄土高原旱作春小麦生产中推广应用。

氮肥不同施用方式对稻麦轮作体系作物产量及其产量构成的影响

【目的】研究探索不同的基肥-追肥处理组合对稻麦轮作体系中作物产量及产量构成、氮肥偏生产力的影响,为高效农业和农业可持续发展的实现提供理论支撑。【方法】稻季基肥深施、追肥水施处理为G1,基肥深施、追肥湿施为G2,基肥面施、追肥水施为G3,基肥面施、追肥湿施为G4;麦季,基肥采用深施和面施两种方式,追肥全为面施,两种处理命名为G1、G2。以不施用氮肥作为对照处理。【结果】同等条件下,基肥深施的增产效果大于基肥面施,且达极显著水平,稻季作物产量和氮肥偏生产力以G2处理时最高,表现为G2>G1>G4>G3>CK;麦季以G1处理更优。基肥深施能明显提高氮肥偏生产力,水稻对氮肥的偏生产力为35. 4%-37. 3%,小麦的氮肥偏生产力较低,基肥深施和基肥面施处理分别为22. 2%、21. 8%,【结论】基肥深施、追肥湿施对作物具有最佳增产效果,提高氮肥利用率。

不同施肥措施对稻田氮损失和氮肥利用的影响

通过田间原位和微区同位素试验,研究不同施肥措施对水稻生长、氮肥利用和氮素损失的影响,并从土壤氮素转化探究其影响机制。结果表明:(1)与常规表施(CT)处理相比,尿素深施(DT)和尿素深施下配施有机肥(DT+M)处理显著降低土壤^(15)N-NH排放,DT和DT+M处理的^(15)N-NH_(3)排放因子分别为0.19%和0.37%,比CT处理分别降低95.8%和91.7%。(2)与表施相比,氮肥深施显著提高了植株地上部和根系对^(15)N的吸收,减少了^(15)N的损失。不同施肥措施中,DT+M处理的^(15)N损失最小,比CT处理低48.7%。(3)氮肥深施能够增强土壤对NH^(+)_(4-)N的固定,显著提高氮肥利用率。相比CT处理,氮肥深施处理DT和DT+M的氮肥利用率分别增加了69.8%和57.1%。此外,氮肥深施还有助于水稻产量的提高,但DT处理的增产效果受环境条件的影响,而DT+M处理的作物增产较为稳定。

合理施用氮肥减少环境污染

随着农业生产的不断发展,世界氮肥用量越来越大。据联合国粮农组织统计,一九七六至一九七七年度氮肥消费量占世界化肥总消费量的百分之四十八,磷肥只占百分之二十八,而钾肥仅占百分之二十四。氮肥用量远远超过其它肥料的用量。而我国氮肥用量又高于世界平均水平,每公顷耕地中氮肥用量的增长速度也高于世界其它先进国家(见表1)。

机械深施化肥试验效果显著

为考核机械深施化肥的增产效果,我们于1995年进行了小麦氮素化肥机械深施与人工表施的对比试验,现将试验情况作一简要介绍。

氮肥深施对旱作覆膜农田玉米养分利用及产量的影响

以春玉米为供试作物,在双垄沟覆膜种植基础上设置5(D5)、15(D15)和25 cm(D25)3个氮肥施用深度,以表面撒施为对照(D0),分析不同氮肥施用深度对玉米植株生长、养分利用及产量的影响,阐明不同氮肥施用深度对旱作覆膜农田玉米肥料利用的影响。结果表明,随着施肥深度的增加,玉米株高和植株干物质积累量逐渐增大,其中子粒、茎秆、叶干物质积累量均以D25处理最高;各处理玉米植株各器官养分含量均表现为D25>D15>D5>D0;各施肥深度处理间D25较D5处理可显著提高肥料利用效率和农学利用效率,进而促进玉米增产。因此,在西北旱作区,氮肥深施至25 cm能够更好地促进玉米养分吸收和利用,可作为改善覆膜旱作农田肥料利用效率有效措施之一。

深松及氮肥深施对超高产春玉米根系生长、产量及氮肥利用效率的影响

以内单314为材料,研究深松及氮肥深施对超高产春玉米生育后期根系生长、产量及氮肥利用效率的影响。结果表明,随着散粉后生育进程的推进,玉米单株根重、根系体积逐渐下降,且在同一生育期表现出随土层深度加深呈递减的趋势。0～60 cm土层单株根系表面积自散粉期开始呈先升后降的变化趋势,峰值出现在灌浆期。各处理根系活力随土层深度的增加总体上表现为先升高后下降的变化趋势,随着散粉后生育进程的推进,根系活力的峰值出现下移。深松30 cm根重、根系体积及根表面积明显增加,根系活力显著提高;深松30 cm及氮肥深施15 cm可促使根系下移,明显提高深层根系特别是20～40 cm根系活力及比重。

施氮模式和密度对西南夏玉米产量及病害的影响

为了研究不同的施氮模式和种植密度对西南夏玉米产量形成及茎腐病和穗粒腐病的影响。在大田试验条件下,设置2个施氮模式(CNP:传统施氮模式;RDNP:氮肥减量间隔穴深施模式)和3个密度(D1:习惯稀植5.25万株/hm^2;D2:密植6.75万株/hm^2;D3:密植8.25万株/hm^2),分析不同施氮模式和密度对玉米产量及构成、干物质积累、光合生理特性的影响,以及探明影响玉米机收质量的茎腐病和穗粒腐病发病规律。结果表明,施氮模式对玉米产量影响不显著,但是RDNP下的氮肥偏生产力比CNP提高了33.7%;RDNP通过缓解花后净光合速率(Pn)、叶片SPAD值及叶面积指数的衰减幅度,弥补花前形成穗粒数不足,从而使其干物质总量和产量稳定不变;RDNP下的玉米茎腐病发病率和病情指数分别较CNP下降了4.8百分点和26.8%,而对穗粒腐病的发病率影响不显著。密植D2和D3较稀植D1均可显著增产,但D3持续增产幅度下降明显,同时D3下的玉米茎腐病和穗粒腐病发病严重,而D2和D1下的发病轻且二者间无显著差异。施氮模式RDNP与适度密植D2处理在氮肥减量的同时可提高玉米单产和氮肥偏生产力,有效控制玉米茎腐病和穗粒腐病,降低植株倒折风险,为西南夏玉米实现绿色增产和利于机械化收获提供理论依据。

施氮方式与添加脲酶/硝化抑制剂对稻季NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响

【目的】分析施肥方式及添加脲酶/硝化抑制剂对稻田NH3挥发和N_(2)O排放的影响,基于稻田NH_(3)和N_(2)O减排的效果评价优化施肥措施的可行性。【方法】在太湖地区开展为期两年的稻季田间小区试验,供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),用量为施氮量的1%。设置6个处理:1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm^(2)(当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm2(RNB);4)尿素N 225 kg/hm^(2),50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm^(2)+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。每次施肥后两周内,用密闭式抽气法监测稻田NH3挥发,在水稻生育期内用静态箱—气相色谱法监测稻田N2O排放。【结果】1) NH_(3)挥发主要发生在每次施氮后7天内,CN、RNB和RNB+DI处理基肥和分蘖肥施用后的NH3挥发量占总挥发量的86.63%~91.76%;稻季N_(2)O排放峰期主要出现在每次施肥后一周内和中期烤田期。2) RNB比CN处理可减少NH3挥发总量29.69%~39.41%和N_(2)O排放总量13.43%~23.37%。3) RND比RNB处理可减少NH_(3)挥发总量53.50%~72.05%和N2O排放总量16.66%~23.43%。4) RNB+DI比RNB处理可减少NH3挥发总量9.57%~22.27%和N_(2)O排放总量8.77%~15.67%。5) RND+DI比CN处理可减少NH3挥发总量76.89%~82.29%和N_(2)O排放总量37.98%~48.71%。【结论】尿素总氮投入减少25%,50%由撒施改为基肥深施,并添加脲酶/硝化抑制剂,可显著减少稻季NH3挥发和N2O总排放,特别是降低NH3挥发的效果更佳;将这3种措施组合集成的RND+DI处理减排效果最佳。该综合集成措施的实际操作性强,为在水稻生产上推广应用提供了技术支撑。

提高氮素化肥利用效率的措施

介绍提高氮素利用率的途径,包括氮肥深施覆土,长效氮肥、氮肥增效剂、脲酶抑制剂使用,氮肥与有机肥、磷、钾肥等肥料配合使用,根据土壤条件、作物或品种对氮素的需要量和需要肥料的形态进行科学分析等方面内容,以供参考。