施肥模式对中国稻田氮素径流损失和产量影响的Meta分析

优化施肥模式是减少稻田氮素径流损失,降低农业面源污染风险,确保作物产量的重要措施。采用Meta分析方法研究不同施肥模式(施肥类型、施肥量和分施次数)对稻田氮素径流损失和作物产量的影响,筛选了29个同行评议研究论文,共109组有效的配对试验数据进行分析。结果表明,与不施肥相比,化肥、有机肥替代和缓释肥替代分别增加氮素径流损失量N 6.73、1.21和3.40 kg/hm^(2)。与单施化肥相比,有机肥和缓释肥替代分别显著降低82.0%和49.5%的氮素径流损失,而对作物产量没有显著影响。同时,单施化肥处理的氮素径流损失率(4.34%)显著高于有机肥替代(2.33%)和缓释肥替代(2.04%)。施肥量的影响表现为,当施肥量低于N 240 kg/hm^(2)时氮素径流损失量没有明显差异,95%置信区间范围在N 4.40~6.96 kg/hm^(2);而施肥量高于N 240 kg/hm^(2)时氮素径流损失量显著增加,95%置信区间范围增加为N 7.17~11.25 kg/hm^(2)。当稻田的施肥量为N 120~180 kg/hm^(2)时,可有效降低氮素径流损失,同时维持较高的作物产量。化肥分施次数也对氮素径流有显著影响,与氮肥一次性施入相比,分施显著降低了氮素的径流损失量和损失率,其中2、3和4次分施的氮素径流损失率均值分别为1.87%、3.54%和3.21%,显著低于单次施用的10.20%。该研究结果为合理制定稻田氮素管理方案、减少氮素径流损失和农业面源污染物排放、提高氮素利用效率提供科学依据。

有机肥替代化肥对紫色土坡耕地氮素流失的影响

为明确紫色土有机肥替代化肥的农学与环境效应,减少紫色土氮素面源污染,进一步为紫色土化肥“零增长”策略提供科学依据,利用紫色土坡地养分管理长期试验平台,结合自由排水采集器(Free-drain Lysimeter)定位观测,研究紫色土坡耕地小麦-玉米轮作期间(2012—2013年)不同施肥方式下的土壤无机氮动态、作物产量、氮素流失路径与总量。等氮下设置5个施肥处理:单施化学氮肥(N)、常规化肥(NPK)、猪厩肥(猪厩肥替代100%的化肥氮,OM)、猪厩肥与氮磷钾配施(猪厩肥替代30%的化肥氮,OMNPK)、秸秆还田与氮磷钾配施(秸秆替代15%的化肥氮,CRNPK),以不施肥(NF)为对照。结果表明,紫色土坡耕地壤中流流量占总径流量的54.5%~84.6%,随壤中流淋失的氮占氮流失总量的90.6%,以壤中流为介导的氮淋失是紫色土坡耕地氮素流失的首要途径,且氮淋失量高达12.53~76.72 kg(N)·hm^(-2),远高于我国其他地区农田氮淋失量,紫色土地区是氮淋失的热点区域。与常规施肥(NPK)相比,有机肥替代化肥显著降低紫色土氮素流失量,其中猪厩肥(OM)、猪厩肥与氮磷钾配施(OMNPK)、秸秆还田与氮磷钾配施(CRNPK)总氮素流失量分别减少32.1%(P<0.05)、27.5%(P<0.05)与21.2%(P<0.05),其关键机制在于有机肥替代化肥对氮淋失的减控作用,通过壤中流淋失的氮素分别减少32.0%(P<0.05)、26.7%(P<0.05)与18.0%(P<0.05);此外,氮流失系数分别降低44.8%、38.5%及24.3%,玉米-小麦轮作系统年产量分别增加23.0%、17.8%及4.1%。因此,长期有机肥替代化肥能在减量施用化肥的基础上保证作物产量,同时显著降低紫色土坡耕地氮流失风险,是当前紫色土坡耕地可推荐的减氮增效技术。

四川烟田水肥一体化发展途径展望

为在四川烟田上更好地应用水肥一体化技术,检索和分析了中国知网(CNKI)和科学网(Web ofScience)文献库中关于"水肥一体化"的研究文献。研究发现(:1)水肥一体化相关研究报道年增量明显,特别是在国内的年增量达50%,并得到了自然和社会等学科的广泛关注,但涉及到烟田的相关研究很少。(2)水肥一体化硬件技术目前比较成熟可靠,但低成本以及适用于山区环境、缺水缺电地块和中国家庭承包制的技术还明显缺乏。(3)水肥一体化的实施在不同区域和不同作物上产生了明显的经济和生态效应,但适用于不同区域或不同作物特点的水肥一体化相关的调控参数和水溶性肥料的研究还明显不足。针对这些认识和四川烟田的特点,作者提出了四川烟田水肥一体化在基础研究、技术研发和生产实践3个方面的具体思路和途径。