我国水稻的肥料贡献率时空变化及影响因素

【目的】从全国尺度上解析近30年(1988—2017)水稻产量的肥料贡献率变化及其影响因素,为水稻可持续生产和肥料的科学施用提供理论依据。【方法】基于全国稻作区耕地质量监测数据(338个点位),分析不同稻作模式、种植区域、气候条件和土壤质地的水稻肥料贡献率年际变化,并结合随机森林模型探讨各因素对水稻肥料贡献率变化的相对贡献。【结果】在施肥区和不施肥区水稻品种和栽培技术相同的条件下,近30年全国水稻的肥料贡献率整体呈现前20年逐渐升高,近10年趋于平稳的特征,总体变化幅度为41.20%—51.89%,但不同稻作模式存在差异,单季稻、双季稻和水稻-其他作物轮作的水稻肥料贡献率分别为38.58%—55.49%、41.96%—51.05%和42.34%—53.43%。不同区域的水稻肥料贡献率在近30年的平均值表现出西南(55.82%)>长江中游(46.73%)>华北(46.27%)>东北(45.90%)>华南(45.83%)>长江下游(44.25%)。结合施肥年限和水稻肥料贡献率的拟合方程发现,东北、华北、西南、长江中游、长江下游和华南的水稻肥料贡献率达到稳定的施肥年限分别为15.2、18.5、19.0、15.3、15.3和14.5 a。不同气候条件也显著影响水稻的肥料贡献率,其中,亚热带季风气候(49.23%)>温带季风气候(45.90%)>热带季风气候(34.57%)。不同土壤质地的水稻肥料贡献率则表现出黏土(43.25%—64.80%)>壤土(40.65%—48.46%)>砂土(26.20%—45.98%)。随机森林模型显示,氮肥和磷肥是调控水稻肥料贡献率变化的主要因素,同时,无霜期、年均降雨、年均温度、钾肥及土壤有机质含量也是影响水稻肥料贡献率的关键指标。【结论】在1988—2017年,全国稻作区的水稻肥料贡献率整体呈现前期逐渐增加后期趋于平稳的趋势,且稻作模式、区域、气候和土壤质地条件均影响水稻肥料贡献率的年际变化。氮肥和磷肥对水稻肥料贡献率变化的影响较大。相比其他土壤肥力指标,土壤有机质是影响水稻肥料贡献率变化的关键土壤肥力因子。

豫东潮土区近14年土壤肥力和作物产量的演变及其对施肥的响应

【目的】土壤肥力是作物产量的基础和科学施肥的重要依据。本研究分析了豫东潮土区长期定位试验最近14年的监测数据,以明确常规化肥施用模式下农田土壤肥力和作物产量的演变特征及其对施肥的响应,为潮土区农田科学合理施肥及农业可持续发展提供理论依据。【方法】数据来自河南商丘实验站6个定位监测点,基于2006—2019年对0—20、20—40 cm土层9个土壤肥力指标(有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、pH、土壤容重)的监测结果以及农田施肥量和作物产量的调查结果,运用修正的内梅罗指数法对土壤肥力进行了评价,采用通径系数方法分析农田氮磷钾化肥施用量对土壤肥力和作物产量贡献的影响。【结果】6个农田监测点0—20土层土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效钾和缓效钾含量及土壤综合肥力指数(IFI)均逐渐增加,2019年较2006年分别增加了84.1%、165.0%、28.0%、57.0%、61.6%、277.3%、0.37,速效磷含量总体变化不显著;20—40 cm土层土壤有机质、全磷、碱解氮、速效钾和缓效钾含量及IFI总体表现为逐渐增加,全氮、速效磷含量呈先增加后降低趋势;0—10、10—20 cm土层土壤容重提高。14年间,氮、磷化肥和氮磷钾化肥总施用量呈增加趋势,2019年较2006年分别增加了79.0%、186.0%和73.8%。2019年小麦和玉米总产量较2006年增加了4.2%,作物产量增幅明显小于化肥投入量的增幅。通径分析结果表明,2006—2009年间氮、磷、钾化肥对土壤肥力的贡献值分别为0.718、0.710、0.710,对作物产量的贡献值分别为1.091、1.087、1.087,而2010—2019年间对土壤肥力的贡献值分别为0.523、0.364、−0.620,对作物产量的贡献值分别为0.911、0.884、−1.108,明显低于2006—2009年。【结论】从2006到2019年的14年间,豫东潮土区农田化肥施用量增加了73.8%,而农作物产量仅增加了4.2%,且氮磷钾化肥对土壤肥力和作物产量的贡献呈降低趋势。14年间0—20 cm土层土壤pH无明显变化,土壤综合肥力指数总体处于中等水平,0—20 cm土层土壤结构趋于紧实板结,2010年以后的氮磷钾化肥用量对耕层土壤紧实板结有显著影响,需进一步研究适当减少氮磷钾化肥施用量、改善土壤通透性的施肥措施。

有机肥与脱硫石膏对黄河三角洲盐碱地土壤团聚体及其有机碳组分的影响

黄河三角洲地区土壤盐碱化严重制约了土壤资源高效利用和农业可持续发展。施用改良剂是改良盐碱土的有效措施,前期研究集中于有机肥对盐碱地土壤有机碳及其组分的影响,有机肥与脱硫石膏配施对滨海盐碱地团聚体有机碳组分变化作用机制缺乏研究。选用有机肥与脱硫石膏配施,探究其对盐碱土团聚体及其有机碳组分含量的影响,以期为改善盐碱地垦殖区土壤质量和农业可持续发展提供理论依据。以黄河三角洲新垦殖小麦-玉米轮作地为研究对象,采用随机区组试验方法,设置不施肥(CK)、农民常用施肥(CN)、猪粪有机肥(PCOF)、猪粪有机肥+低量石膏(PCOF-1)、猪粪有机肥+高量石膏(PCOF-2)共5个处理。通过3年田间试验,结果表明:与CK、CN处理相比,PCOF-1处理显著提高0-20 cm土层0.25-0.053 mm粒径团聚体占比(P<0.05),分别显著增加13.39%、22.69%,降低<0.053 mm粒径团聚体占比,分别显著降低39.05%、43.29%,PCOF-1处理显著提高土壤团聚体稳定性,GMD较CN、CK处理显著增加20%、16.42%。有机肥与脱硫石膏处理显著提高0-20 cm土层全土和团聚体总有机碳及其组分含量(P<0.05),PCOF-1处理全土总有机碳(TOC)及其组分(MBC、WSOC、EOC、AHCⅠ、AHCⅡ)较CN处理分别显著提高6.75%、92.75%、13.36%、58.49%、16.33%、21.37%,并显著提高>0.25 mm和0.25-0.053 mm粒径团聚体中有机碳组分贡献率,降低<0.053 mm粒径中有机碳组分贡献率。土壤微生物量碳的敏感性指数均高于其他有机碳组分,且PCOF-1处理MBC值最高。因此,在农民常用施肥基础上,低量脱硫石膏与猪粪有机肥配施对黄河三角洲盐碱地小麦玉米轮作土壤有较好的质地改善和增碳作用。

山西典型旱地玉米产量及水分利用效率对长期不同施肥模式的响应

为明确旱地玉米产量和水分利用效率对长期不同施肥措施的响应,有效指导旱地合理施肥,在山西寿阳半湿润偏旱区开展30 a长期定位施肥试验,设4个单施氮磷化肥处理(N_(1)P_(1)M_(0),N 2 P_(2)M_(0),N_(3)P_(3)M_(0),N_(4)P_(4)M 0)、3个氮磷化肥和有机肥配施处理(N_(2)P_(1)M_(1),N_(4)P_(2)M_(2),N_(3)P_(2)M_(3))、1个单施有机肥处理(N_(0)P_(0)M_(6)),以不施肥(N_(0)P_(0)M_(0))为对照,分析了近3年(2019—2021年)玉米产量及其构成、玉米水分利用效率及其地力贡献率的变化特征。结果表明:随着肥料投入量的增加,不同降水年型下,单施氮磷化肥处理玉米产量及其构成因素(穗数、穗粒数及百粒重)均为先增加后降低的趋势,其中,N_(2)P_(2)M_(0)处理表现最优,即氮、磷施用量分别为120 kg·hm^(-2)和75 kg·hm^(-2)。与单施化肥相比,有机无机肥配施处理玉米平均增产32.7%,产量变异系数下降了6.1%。水分利用效率对施肥措施的响应与玉米产量表现出相同的趋势,与单施化肥相比,有机无机肥配施处理水分利用效率增加33.0%。水分利用效率与玉米产量和土壤有机质含量呈显著正相关关系,与生育期耗水量呈极显著负相关关系。当土壤有机质含量大于25 g·kg^(-1)时,水分利用效率的地力贡献力降低。综上可知,有机无机肥配施可以提高水分利用效率,保障玉米高产稳产,是山西旱地玉米最佳施肥模式。

长期不同施肥方式对南方黄泥田水稻产量及基础地力贡献率的影响

对连续27年施肥的南方黄泥田水稻产量、基础地力贡献率变化进行了分析,结果表明,连续施用化肥(NPK)、化肥+牛粪(NPKM)、化肥+稻草(NPKS)处理的水稻平均产量比不施肥(CK)分别提高74.9%、96.6%、91.7%,NPKM与NPKS处理产量分别比NPK处理提高12.4%与9.6%,均达到极显著差异,但NPKM与NPKS产量相当。双季稻年份(1983-2004年),NPK、NPKM、NPKS处理的水稻每5～7年年际增产率随试验年份的延长呈递增的趋势。早稻与晚稻的基础地力贡献率均呈波浪式下降趋势,其平均贡献率分别为47.1%与60.0%。不同施肥处理产量与基础地力呈显著或极显著正相关。

长期施肥对土壤团聚体分布和养分含量的影响

土壤团聚体组成和土壤养分状况是评价土壤肥力的两个重要指标。不同粒级的团聚体在营养元素的保持、供应及转化能力等方面发挥着不同的作用。本文通过比较长期施肥对土壤团聚体的分布和对土壤养分在团聚体分布变化的影响，全面评价长期施肥对改善土壤肥力状况的作用。结果表明：长期施肥减少〉5mm的非团粒结构的数量，增加0．25～5mm团聚体的含量，改善了土壤的物理结构；土壤大团聚体中含有更多的全C、全N、全P，因此大团聚体对养分的保持有重要作用；施肥对速效养分含量影响显著，碱解N含量随粒级的减小而增加，有利于作物的吸收；肥料的施加使得小粒级团聚体埘土壤养分储量的贡献率越来越突出，更利于养分的供给。此外，研究还发现耕作条件下有机无机肥配施不利于较小粒级团聚体全N和全P的保持。

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。

长期施肥对作物产量的贡献

以中国科学院沈阳生态试验站16年定位试验为平台,研究了8种施肥制度的增产效应与稳产性能。结果表明:不同施肥处理对作物产量有明显影响,作物平均产量NPK>NP>NK>N>PK>P>K>CK,不施N肥时(即P、K、PK等处理)作物产量低;肥料对作物产量的年际贡献率在N、NP、NK、NPK处理中总体呈上升趋势,而在P、K、PK处理中则表现出下降的趋势;从化肥N、P、K的增产效果上看,总趋势是N>P>K;作物年际间产量的变异系数随化肥的均衡施用呈下降的趋势;玉米在NPK处理时的稳产性能最好,大豆在PK处理的稳产性最好。

长期施肥对黑土水稳性团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】基于黑土长期定位试验平台,研究不同施肥方式下土壤水稳性团聚体和有机碳分布特征,以期揭示化肥和有机肥长期施用对土壤肥力的影响,为实现黑土合理培肥提供理论指导。【方法】依托37年黑土长期定位试验,采集CK(不施肥)、NPK(化肥)、M2(常量有机肥)、M2NPK(常量有机肥配施化肥)、M4(高量有机肥)、M4NPK(高量有机肥配施化肥)处理0-20 cm土层的土壤样品,利用湿筛法分析水稳性团聚体稳定性及有机碳在不同粒级团聚体中的分配特征。【结果】长期有机无机配施以及施高量有机肥显著降低大团聚体比例,提高微团聚体比例。长期施用化肥及常量有机肥并未明显改变团聚体的分布。M2NPK、M4NPK、M4处理的大团聚体比例较CK处理分别降低32.7%、45.8%和55.4%,而微团聚体的比例较CK处理分别提高73.2%、102.5%和123.9%。长期有机无机配施及高量有机肥的施用显著降低表层土壤水稳性团聚体的稳定性。长期施肥显著增加土壤有机碳含量,增加量为CK的1.12-2.06倍,施用有机肥及有机无机配施处理有机碳含量增加更为显著。长期施用有机肥可以增加各粒级水稳性团聚体中有机碳的含量,且随着粒径的变小,各处理有机碳含量的增加幅度逐渐减小。各处理水稳性大团聚体中有机碳含量显著高于微团聚体,这表明有机碳主要分布在大团聚体中。长期施高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体对有机碳的贡献率,增大了微团聚体的贡献率,即微团聚体有机碳贡献率高于大团聚体,而其他处理大团聚体有机碳贡献率高于微团聚体。【结论】黑土长期施用化肥对团聚体的分布及团聚体有机碳含量没有显著影响。高量有机肥以及有机无机配施显著降低了大团聚体的比例,进而降低土壤团聚体的稳定性。长期施用有机肥显著增加土壤及各粒级团聚体中有机碳含量。高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体有机碳贡献率,有机碳贡献率的优势粒级为微团聚体。

长期翻压绿肥对提高灌漠土土壤肥力和作物产量的贡献

【目的】研究河西绿洲灌区灌漠土长期施用绿肥培肥土壤和作物增产的机理。【方法】灌漠土培肥武威长期定位试验始于1988年,种植制度为小麦/玉米间作,供试绿肥为箭筈豌豆。选择绿肥磷肥配施(GP)、绿肥氮磷配施[1/2 (G+N) P]、氮磷配施(NP)、空白对照(CK) 4个处理,调查了作物产量和产量构成因素;2018年取0—20 cm耕层土壤样品,测定pH、有机质和养分含量。【结果】GP和1/2 (G+N) P处理均显著提高了灌漠土土壤肥力和作物产量。与试验初始值相比,GP、1/2 (G+N) P处理土壤有机质31年后分别增加了68.8%、56.6%,全氮分别增加了75.8%、56.3%,全钾分别增加了16.1%、18.0%,而全磷分别降低了20.3%、27.8%;与NP处理相比,GP和1/2 (G+N) P处理土壤有机质分别增加了29.0%、19.6%,全氮分别增加了43.3%、27.4%,全磷分别增加了18.4%、7.2%,全钾分别增加了1.7%、3.3%。GP和1/2 (G+N) P处理的小麦产量与NP处理差异显著,分别较NP处理增加305 kg/hm^(2)、248 kg/hm^(2),增幅分别为8.0%、6.5%。NP和1/2 (G+N)P处理的玉米产量与GP处理差异显著,分别较GP处理增加1538 kg/hm^(2)、1503 kg/hm^(2),增幅分别为20.3%、19.8%。小麦/玉米间作体系下,GP、1/2 (G+N) P处理的31年肥料贡献率(FCR)平均分别为0.53、0.59,变异系数(CV)分别为0.23、0.20,可持续性指数(SYI)分别为0.54、0.62。【结论】绿肥与氮磷化肥配施均能持续显著提高土壤有机质、全氮、全钾含量,提高肥料贡献率及作物产量稳定性和可持续性。小麦、玉米产量与土壤全磷和有效磷含量显著相关。因此,采用适宜绿肥用量和增加氮磷化肥用量的绿肥化肥配施方式,是甘肃河西绿洲灌区灌漠土上小麦玉米生产经济和生态效益双赢的施肥方式。

我国设施番茄氮肥施用量现状及其利用率、产量影响和地力贡献率分析评价

通过对国内与设施番茄施肥有关的57篇文献中的79个试验数据进行分析,评价了目前设施番茄的氮肥投入量、氮肥效率和地力贡献率。结果表明,传统施肥模式下,设施番茄有机肥氮素投入量平均为617.0kg·hm-2,化肥氮素投入量平均为705kg·hm-2,总氮投入达到1313kg·hm-2;优化施肥模式下的有机肥氮素投入量、化肥氮素投入量和总氮投入分别为581.7、353kg·hm-2和936kg·hm-2。优化施氮处理比传统施氮处理平均增产8%。传统施肥的氮肥偏生产力(PFP)、农学效率(AE)、当季利用率(RE)平均值分别为155.7kg·kg-1、28.0kg·kg-1、9.5%。优化施肥模式下,氮肥偏生产力、农学效率、当季利用率平均值分别为356.3kg·kg-1、63.6kg·kg-1、17.8%。传统施肥和优化施肥处理的菜田地力贡献率平均值分别为72.9%和70.4%,与传统施肥相比,优化施肥的化肥氮减量潜力很大。

长期施肥对春玉米耕层土壤养分和肥料贡献率的影响

为明确连续施氮对耕层土壤养分变化和肥料贡献率的影响,以辽北昌图2007-2016年的长期定位施肥试验为依托,从不同施氮水平和施氮方式两方面入手,共设置9个处理,研究长期连续施肥对耕层土壤养分变化及春玉米产量和肥料贡献率的影响。结果表明,氮肥在提高土壤有机质、全氮等养分方面受施氮量影响较大,而施氮量相同时与施肥方式无明显关系,长期连续不施氮肥使土壤有机质、全氮含量在维持原有水平下略有下降,增施氮肥后,无论哪种施肥方式,都可以增加土壤速效养分含量,有利于培肥地力。氮肥对玉米的增产作用已有研究,但是当化学肥料用量已经能够满足作物正常生长需要时,继续提高氮肥用量不能实现作物产量的持续增加,因此玉米高产应为中氮用量,10 a后肥料贡献率从高到低分别是N2>N3>N常>N1,与10 a平均结果相一致。因此,氮肥是影响春玉米耕层土壤养分变化的重要元素,缺氮使土壤养分贮量和供应能力随种植年限的延续而下降,适量氮肥与磷钾配施可使耕层土壤有效养分维持平稳增加。本试验区域内推荐氮肥用量为241.5 kg/hm^2,拔节中期追施一次的农田操作方式即可达到维持土壤较高肥力水平和粮食增产的和谐关系。

河北省低平原区近16年来农田施肥量、作物产量和养分效率的变化特征

为阐明近16年来河北省低平原区农田养分管理措施对作物产量和养分效率的影响,提高农田养分管理技术水平,对1998~2014年在河北省开展的6个土壤肥力定位监测试验进行了统计分析。结果发现,河北省低平原区小麦氮、磷、钾肥施用量一直维持在较高的水平,年平均施用量分别为315.2、199.5和173.2 kg/hm^2。玉米施肥量逐年增加,2014年氮、磷、钾施用量分别为247.0、69.8和128.5 kg/hm^2。小麦、玉米施肥区产量分别较1998年提升了40.7%和72.4%,小麦无肥区没有明显增产,玉米无肥区产量提高了36.1%。施肥量增加对小麦产量没有明显的影响,但对玉米产量增加有显著的促进作用,其中氮素是影响玉米产量的最主要因素。小麦的氮肥偏生产力和农学效率因施肥量较高在过去16年间没有明显的变化,而玉米则随时间和施肥量的增加呈下降趋势。土壤基础地力对小麦、玉米产量的贡献率呈逐年下降的趋势。

河北平原冬小麦、夏玉米农田基础产量和地力贡献率分析

为了解河北平原冬小麦、夏玉米农田基础产量状况,提高养分管理水平,对2011~2014年在河北省开展的894组小麦和952组玉米配方施肥农户示范数据进行了分析,评价了河北省冬小麦、夏玉米农田施肥量、基础产量、施肥产量、养分效率和地力贡献率。结果发现,河北冬小麦、夏玉米平均施氮(N)量分别为242和234 kg/hm^2,施磷(P2O5)量分别为65和59 kg/hm^2,施钾(K2O)量分别为45和61 kg/hm^2;冬小麦、夏玉米平均农田基础产量分别为4 509和5 979 kg/hm^2,农民习惯施肥平均产量分别为6 390和7 905 kg/hm^2;氮肥偏生产力分别平均为25.3和39.9 kg/kg,磷肥偏生产力平均为47.3和115.2 kg/kg,钾肥偏生产力平均为102.9和136.0 kg/kg。河北平原冬小麦、夏玉米的农田基础产量贡献率平均为70.6%和71.6%,农田地力贡献率随着基础产量水平的提高呈显著提高趋势,基础产量与施肥产量呈极显著线性相关关系。提高基础产量水平是保证河北省冬小麦、夏玉米高产的关键。

不同土壤肥力水平下玉米氮素吸收和利用的研究

盆栽试验条件下利用15N同位素示踪技术研究了不同土壤肥力水平下夏玉米氮肥吸收利用的差异。结果表明:中(M)、低(L)肥力土壤的施肥比对应不施肥空白对照的增产效果要好于高肥力土壤(H)。等NPK用量情况下,高肥力土壤(H-NPK)玉米籽粒产量分别比低肥力(L-NPK)和中肥力(M-NPK)土壤高出23.07%和12.40%。M-NPK处理的玉米籽粒吸收的氮素占总吸氮量的比例最高,达到82.3%。在本试验条件下,玉米吸收的肥料氮与土壤氮比例接近1∶1;L-NPK和M-NPK处理的肥料氮贡献率显著高于H-NPK处理。L-NPK处理玉米的氮肥表观利用率较M-NPK和H-NPK处理分别高出约2个百分点,而同位素15N研究表明,高(H-NPK)、低(L-NPK)肥力土壤之间的氮肥利用率差异不显著,但均较中(M-NPK)肥力土壤高出6.78%和7.65%。L-NPK处理的氮素激发率最高,其次为M-NPK处理,但二者间无显著性差异,且均较H-NPK处理显著高出37.30%和26.98%。

定州市土壤肥力演变规律与玉米推荐施肥量研究

本研究根据1986—1994年和2007—2010年河北省定州市土壤肥力监测数据,明确了该市土壤肥力演变规律;并通过"3414"田间试验,研究了不同肥力水平下土壤基础地力贡献率和养分贡献率,以及氮磷钾肥用量与玉米产量间的关系。结果表明:1986—1994年土壤有机质、碱解氮和速效磷呈上升趋势,速效钾呈下降趋势,而2007—2010年四种肥力指标均呈上升趋势;随时间延长,土壤基础地力和养分贡献率均下降;回归分析表明,不同土壤肥力水平下玉米产量与氮磷钾肥施用量间均呈显著的三元二次和一元二次曲线相关,结合这两种模型的拟合结果,提出了本市玉米最高产量施肥量和经济最佳产量施肥量推荐范围。

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。

不同培肥方式对茶园土壤团聚体中有机碳和全氮分布的影响

通过长期定位试验,研究不施肥(CK)、100%化肥(CF)和50%化肥+50%有机肥+豆科植物(IF)等3种处理对茶园黄红壤团聚体及其有机碳(TOC)和全氮(TN)分布的影响。结果表明,各处理均以≥2 mm水稳性团聚体占优势,其质量分数高达54.95%～66.97%;同时,该级水稳性团聚体中TOC、TN储量分别是相应全土总量的33.31%～45.45%和33.76%～46.60%。其中,不同粒径水稳性团聚体TOC和TN的贡献率在IF和CF处理中的大小排序为(≥2 mm)>(<0.5～0.25 mm)>(<1～0.5 mm)>(<2～1 mm)>(<0.25～0.106 mm),而在CK中为(≥2 mm)>(<1～0.5 mm)>(<0.5～0.25 mm)>(<2～1 mm)>(<0.25～0.106 mm)。与CK相比,IF处理可显著(P<0.05)提升≥2 mm水稳性团聚体的含量和平均重量直径,增加该粒径水稳性大团聚体中TOC和TN的含量及储量。而且,≥2 mm水稳性团聚体含量与全土TOC、TN含量均呈极显著(P<0.01)的正相关。但是,IF处理土壤不同粒径团聚体的C:N比值一般比CK低。综上表明,处理IF不仅能增加土壤及其水稳性团聚体中TOC和TN的含量及储量,而且提高水稳性团聚体的稳定性,是茶园黄红壤固碳供氮的合理培肥模式。

中国大陆主要粮食作物地力贡献率和基础产量的空间分布特征

利用农业统计数据和土壤属性数据,将业已建立的地力贡献率统计模型与GIS技术耦合,研究了中国大陆3种主要粮食作物(水稻、小麦和玉米)的地力贡献率和基础产量的空间分布特征。结果表明,地力贡献率和基础产量空间分布差异较大。其中,玉米的生长受钾素的影响较大,高值区分布在华北平原和东北春玉米区,基础产量和地力贡献率分别为3.43t·hm-2和51%;低值区分布在华中华南一带,为1.90t·hm-2和33%。其余作物的高产区分布在东部沿海以及长江黄淮流域,特别是华东华中和四川盆地,低产区主要分布在华北以北以及西南丘陵地带。统计分析表明,地力贡献率和基础产量对水稻生产的贡献最大,且空间变异小。冬小麦地力贡献率和基础产量的变异系数均大于其他各作物。该研究能较好地模拟我国3种作物的基础产量,可为区域尺度农田指导施肥和控制农业生态环境胁迫提供依据。

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。