典型黑土春玉米化学肥料养分利用效率变化研究

【目的】减少化学肥料投入和提高肥料养分利用效率是我国当前重要的农业举措。鉴于化学肥料不合理施用引起的黑土肥力下降和酸化,开展黑土化学肥料减少投入和肥料养分利用效率变化研究,有利于实现黑土化学肥料的科学施用。【方法】于2013-2016年在典型黑土区开展连续4年肥料投入试验,设置了不施肥(CK)、缺氮(PK)、缺磷(NK)、缺钾(NP)、氮磷钾配施处理(NPK)。测定了作物产量、养分吸收、土壤无机氮、速效磷、速效钾。【结果】黑龙江春玉米年产量10 t·hm^-2左右,除2013年外,2014-2016年各年份NPK处理春玉米产量、地上部氮磷钾养分吸收显著(P<0.05)高于CK或PK处理产量。除2016年磷素农学效率外,NPK处理肥料氮磷钾养分回收率、农学效率和偏生产力逐年升高。2013-2016年期间,肥料平均氮磷钾回收率分别为45.8%、6.1%和3.5%,农学效率分别为23.2、7.2和5.0 kg·kg^-1,偏生产力分别为58.3、133.2和97.7 kg·kg^-1。土壤矿质氮测试显示春玉米收获后到次年播种前冻融交替促进土壤有机氮素矿化。4年养分平衡计算的平均值显示NPK处理氮磷施用量基本与春玉米养分吸收量一致,土壤氮磷总体处于平衡状态,作物地上部钾素奢侈吸收导致土壤钾素处于亏缺状态。【结论】典型黑土区连续4年试验显示,在产量保持稳定的条件下,磷、钾肥能大幅减少,提高磷钾肥利用效率,而不施化学氮肥仅能维持第一年产量,随后的年份里氮肥利用效率提高和产量降低同时发生。

大豆养分专家系统在我国大豆主产区的应用与评价

【目的】平衡施肥是实现作物高产高效的主要因素,而推荐施肥方法是实现作物平衡施肥的重要手段。本研究通过田间试验评价养分专家系统(Nutrient Expert,NE)推荐施肥在我国大豆上的应用效果。【方法】于2014—2015年在春大豆产区(东北三省)进行了21个田间试验,2017—2018年在夏大豆产区(安徽、江苏、河南)进行了11个田间试验。所有试验采用当地大豆品种,设置3种施肥处理,包括大豆养分专家系统(NE)推荐施肥、基于土壤测试的推荐施肥(OPTS)和农民常规施肥(FP)处理,分析比较了各施肥处理的肥料用量、大豆产量、养分吸收量及经济效益。【结果】在春大豆产区,NE和OPTS处理较FP处理明显提高了辽宁省的氮肥用量和吉林省的磷肥用量,提高了黑龙江和吉林省的钾肥用量,而NE和OPTS处理间氮磷钾肥用量相似;在夏大豆产区,所有试验NE和OPTS处理推荐的氮磷钾肥用量均显著高于FP处理。在春大豆产区,黑龙江、吉林和辽宁省OPTS处理的大豆产量较FP处理分别增加了135、518和478 kg/hm^(2),经济效益分别增加了699、1684和856元/hm^(2);NE处理的产量较OPTS处理分别增产了167、542和1225 kg/hm^(2),经济效益分别增加1096、2591和4610元/hm^(2);OPTS处理的氮吸收量较FP提高了9.1%~32.3%,钾吸收量提高了0~41.4%,且显著提高辽宁省的磷肥偏生产力;在黑龙江,NE处理氮、钾吸收量分别显著高于OPTS处理13.6%和23.5%。在夏大豆产区,安徽和江苏省OPTS与FP处理的产量相似,而河南、安徽和江苏省NE处理的大豆产量较FP处理分别增加了1021、694和622 kg/hm^(2),经济效益分别增加了3991、3955和2069元/hm^(2);河南省NE和OPTS处理的大豆产量和经济效益相似,而安徽和江苏省NE处理的大豆产量较OPTS处理分别增产868和545 kg/hm^(2),经济效益分别增加2876和2823元/hm^(2)。同时,除安徽省钾吸收量外,OPTS处理与FP处理氮磷钾吸收量均无显著差异;而NE处理氮磷钾素吸收量较FP处理分别提高了15.8%~41.3%、19.0%~35.5%和23.9%~27.3%,并且NE处理提高了江苏省氮磷肥的偏生产力。【结论】与农民常规施肥相比,测土施肥和养分专家系统推荐施肥处理在东北的春大豆产区氮磷肥用量没有显著变化,在夏大豆产区的氮磷钾肥用量显著增加;测土施肥与农民常规施肥处理的大豆产量和经济效益相似,而养分专家系统推荐施肥处理的产量和经济效益较农民常规施肥显著增加。因此,养分专家系统推荐施肥更有利于养分的平衡优化、大豆产量和经济效益的提高,同时不需土壤分析测试,是一种简捷高效的推荐施肥方法。