中国水稻产量和氮素吸收量对高效氮肥响应的整合分析

【目的】运用整合分析方法(meta-analysis),首次在大尺度范围定量研究高效氮肥施用对中国水稻产量和氮素吸收量的影响,以评估高效氮肥施用的经济效益并为高效氮肥在中国推广使用提供科学依据。【方法】通过搜集整理国内外48篇文献的大田试验数据资料,建立水稻产量和氮素吸收量数据库,进而应用整合分析方法,比较分析高效氮肥施用对中国水稻产量和氮素吸收量的整体影响及高效氮肥的有利施用条件。【结果】与施用常规化肥相比,高效氮肥施用使中国水稻产量和氮素吸收量分别增加了7.5%(95%置信区间:6.7%—8.4%)和10.5%(95%置信区间:9.5%—11.4%)。分析其影响因素,发现在碱性土壤(pH≥7.5)施用高效氮肥使水稻产量和氮素吸收量分别提高了约10.5%和18.8%,其效果好于在酸性(pH≤6.5)和中性(pH 6.5—7.5)土壤上施用;包膜缓/控释氮肥较稳定性氮肥有效,尤其在氮素吸收量方面,硝化抑制剂与常规氮肥相比没有影响,而包膜缓/控释氮肥则使氮素吸收量提高17.9%;高效氮肥仅作为基肥一次性施入土壤使水稻产量和氮素吸收量较分次施入土壤分别提高了4.2%和7.5%,同时可以考虑将高效氮肥与常规肥料混合施用,既节省费用,又可以取得同样的增产效果;当施氮总量为120—180 kg·hm-2时,高效氮肥的增效作用最为明显,分别使水稻产量和氮素吸收量提高6.5%和12.1%;就地域分布而言,在中国北方施用高效氮肥可以取得更好的效果,使水稻产量和氮素吸收量较南方施用高效氮肥分别提高了3.4%和3.0%。【结论】在中国稻田中(尤其是碱性土壤)施用高效氮肥,尤其是包膜缓/控释氮肥(作为基肥一次性施入土壤),且控制施氮总量在120—180 kg·hm-2时,对提高水稻产量和氮素吸收量效果较好。在中国稻田中,硝化抑制剂,尤其是3,4-二甲基吡唑磷酸盐对提高水稻氮素吸收量效果不佳;高效氮肥在中国稻田中的施用受水稻种植方式(直播或移栽)以及高效氮肥施肥方式(仅施高效氮肥或者与常规肥料混合施用)的影响较小;在中国北方施用高效氮肥效果可能更佳。

SUSTAINABLE NITROGEN MANAGEMENT FOR VEGETABLE PRODUCTION IN CHINA

Inappropriate nitrogen fertilizer management for the intensive Chinese vegetable production has caused low N use efficiency(NUE),high reactive nitrogen(Nr)losses and serious environmental risks with limited yield increase.Innovative N management strategy is an urgent need to achieve sustainable vegetable production.This paper summarizes recent studies on Nr losses and identifies the limitations from Chinese vegetable production systems and proposes three steps for sustainable N management in Chinese vegetable production.The three N management steps include,but are not limited to,(1)knowledge-based optimization of N fertilizer rate strategy,which maintains soil N supply to meet the dynamic vegetable demand in time,space and quantity;(2)innovative products and technology,which regulates the soil N forms and promotes the vegetable root growth to reduce the Nr loss;(3)integrated knowledge and products strategy(IKPS).The knowledge-based optimization of N fertilizer rate strategy and innovative products and technology,can maintain or increase vegetable yield,significantly improve NUE,and mitigate the region-specific and crop-specific Nr losses.More importantly,IKPS,based on combination of in-season root-zone N management strategy,innovative products and technology,and best crop cultivation management,is needed to produce more vegetables with lower Nr losses.

白膜覆盖下增效氮肥对春玉米土壤质量、微生物代谢和生态功能多样性的影响

过量施用氮肥是威胁土壤健康和降低土壤多种功能的主要驱动力.增效氮肥(EENFs)[例如脲酶抑制剂(NBPT)、硝化抑制剂(DCD)和树脂包膜尿素(RCN)]已被证明是减少氮肥施用的有效措施.然而,增效氮肥对土壤质量(SQI)、微生物代谢特征和土壤生态功能多样性(EMF)的影响以及其内在关系还不清楚.因此,基于宁夏回族自治区固原市彭阳试验站于2019年开始的田间定位试验,研究了白膜覆盖下不同施肥策略[不施氮肥(N0)、矿物氮肥(N200)、DCD、NBPT和RCN]对SQI、酶化学计量比特征和EMF的影响.结果表明:①相比N0,N200和EENFs增加了TN、MBC和MBN含量;相比N0和N200,NBPT和DCD的SQI提高了59.97%~104.78%和43.28%~83.42%,而RCN的SQI无显著变化.②EENFs比N200能更好地缓解微生物碳和氮限制,并提高土壤生态功能多样性21.97%~51.53%.③土壤中的MBC、MBN、AN、AP和SWC是影响微生物碳限制、氮限制和土壤生态功能多样性的共同主要因素,且提高土壤质量和缓解微生物碳和氮限制有利于提高土壤生态功能多样性.综合来看,白膜覆盖下施用NBPT和DCD可短期内实现土壤健康和生态功能多样性的双赢,这可为当地优化施肥管理措施提供参考.