• ISSN 1008-505X
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2020年  26卷  第4期

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2020年4期封面+目录
2020, (4).
摘要:
吉林省西部不同耕作模式下秸秆还田土壤团聚体特征
王俊, 李强, 任禾, 刘春光, 高洪军, 张秀芝, 朱平, 彭畅
2020, 26(4): 603-612. doi: 10.11674/zwyf.19280
摘要:
  【目的】  通过研究不同耕作模式下土壤团聚体特征,探明耕作模式对土壤团聚体质量指标的影响,为解决区域长期传统耕作模式所引起的土壤结构质量下降问题及构建土壤合理耕作层提供科学依据。  【方法】  从2016年10月开始,在吉林省西部松原市宁江区开展田间试验,采用随机区组设计,将耕作结合秸秆还田设置了4个处理,分别为常规耕作 (秸秆清除后进行旋耕,LR)、连续旋耕 (秸秆粉碎还田后进行旋耕,SR)、翻耕–旋耕 (秸秆粉碎还田后,轮流进行翻耕和旋耕,STR)、翻耕–免耕 (秸秆粉碎还田后,轮流进行翻耕和免耕,STN)处理。于2018年10月采集0—20和20—40 cm土层土壤样品,分析了土壤团聚体组成分布、团聚体稳定性及团聚体各粒级有机碳含量。  【结果】  与LR处理相比,秸秆还田可明显改善土壤团聚体结构及稳定性 (P < 0.05)。秸秆还田条件下,STR和STN土壤中大于0.25 mm的机械稳定性团聚体含量比连续旋耕 (SR) 处理显著增加10.6% (P < 0.05)。与LR处理相比,STR和STN处理耕层土壤机械稳定性团聚体几何平均直径 (GMD) 明显提高,而STR和STN处理土壤团聚体分形维数(D)平均降低3.9%,耕层不稳定团粒指数 (Elt) 也显著降低。STN处理 在0—20 cm土层具有较高的土壤团聚体有机碳含量。  【结论】  秸秆还田下,两种轮耕模式具有更高的团聚体稳定性,且有较小的分形维数,进而具有较好的抗蚀能力,其中翻耕–免耕轮耕模式团聚体稳定性更好,耕层土壤中团聚体有机碳含量更高。因此,翻耕–免耕轮耕模式是吉林省西部地区土壤肥力保育的有效措施和耕作模式。
田间陈化生物质炭提高稻田土壤团聚体稳定性和磷素利用率
宋燕凤, 张前前, 吴震, 段鹏鹏, 熊正琴
2020, 26(4): 613-621. doi: 10.11674/zwyf.19277
摘要:
  【目的】  生物质炭因其巨大的比表面积和稳定的结构而被用作土壤改良剂。然而关于田间陈化生物质炭对土壤肥力和养分利用效率影响的研究相对缺乏。通过定位试验,分析田间不同陈化年限的生物质炭对水稻产量和养分利用效率的影响。  【方法】  田间定位试验设在江苏南京,供试土壤为粘质水稻土。共设置5个处理,分别是不施磷肥对照 (CK)、施用磷肥 (P) 及磷肥配施新鲜生物质炭 (PB0y,2017年施入)、2年陈化生物质炭 (PB2y,2015年施入) 和5年陈化生物质炭 (PB5y,2012年施入)。在水稻收获后采集土壤样品进行团聚体分级,测定大团聚体 (250~2000 μm)、微团聚体 (53~250 μm)、粉粒 (2~53 μm)、粘粒 (< 2 μm) 含量以有效磷含量和基本理化性质,同时测定水稻产量和磷素利用效率。  【结果】  与P处理相比,PB2y和PB5y处理显著提高250~2000 μm大团聚体的比例 (69.2%~107.8%) ,降低2~53 μm粉粒 (13.1%~14.7%) 和 < 2 μm粘粒 (6.9%~41.9%) 的比例,而PB0y与P处理相比各粒级比例均无显著差异;PB0y、PB2y和PB5y处理土壤有机碳 (SOC) 提高了18.5%~58.5%,全磷含量提高了5.7%~17.1%,但2~53 μm粒级SOC含量无显著差异。与P处理相比,PB0y处理对水稻产量和磷素利用效率影响不显著,PB2y和PB5y处理均可显著提高水稻产量 (13.7%和16.3%) 和磷素利用率 (35.4%和45.5%)。由结构方程模型可知,陈化生物质炭 (PB2y和PB5y) 通过改善土壤养分状况 (SOC、全磷含量、碳磷比等) 和土壤结构 (250~2000 μm大团聚体比例增加),保证了水稻产量和磷储量。  【结论】  与新鲜生物质炭相比,陈化生物质炭可有效增加250~2000 μm大团聚体比例以及土壤有效磷和全磷的保护,从而促进植物对磷的吸收利用,达到增加产量和磷素利用效率的目的。5年陈化生物质炭的改良效果好于2年陈化生物质炭。
基于增强回归树的鄱阳湖平原区耕地土壤钾素空间变异影响因素研究
韩逸, 江叶枫, 郭熙, 李子琳, 林雯璐, 陈蕾, 易丹
2020, 26(4): 622-634. doi: 10.11674/zwyf.19227
摘要:
  【目的】  研究区域土壤钾素空间变异特征及其影响因素,为土壤钾素涵养及合理利用提供依据。  【方法】  本研究以鄱阳湖平原区2016年测土配方施肥项目采集的6316个耕层 (0—20 cm) 土壤样本数据为基础,运用普通克里格法、相关性分析和增强回归树(BRT)等方法,分析了区域土壤全钾与速效钾的空间分布特征以及区位、环境、土壤和人为4个方面的因素对二者空间变异影响的边际效应。  【结果】  鄱阳湖平原区耕地土壤全钾含量在1.70~23.40 g/kg,平均值为11.82 g/kg,变异系数为40.02%;速效钾含量在21.00~237.00 mg/kg,平均值为91.76 mg/kg,变异系数为45.27%,二者均呈中等程度变异。全钾与速效钾空间分布的块金效应分别为27.19%和50.00%,变程分别为74.10 和41.10 km,二者均主要受随机因素的影响,但速效钾受随机因素的影响更为明显。普通克里格插值结果显示,全钾与速效钾在空间分布上存在明显差异。增强回归树结果表明包含土壤地理环境信息的区位因素可作为解释土壤全钾与速效钾空间变异的有力因素,年降雨量是土壤全钾空间变异最为明显的影响因素,土壤有机质和交换性阳离子含量的综合作用是土壤速效钾空间变异的主要影响因素,钾肥施用会明显干扰耕地表层土壤钾素的平衡状况。  【结论】  鄱阳湖平原区土壤钾素呈中等程度变异,但全钾空间分布的聚集性强于速效钾,速效钾受外界因素特别是人类活动的干扰更加明显。
基于高斯−分类混合聚类方法的水稻区域化肥减施潜力研究
张耿苗, 麻万诸, 任周桥, 刘桃霞, 项彬彬, 黄银飞, 吕晓男, 邓勋飞
2020, 26(4): 635-645. doi: 10.11674/zwyf.19249
摘要:
  【目的】  综合土壤养分、自然资源禀赋和种植管理方式等多源要素,构建基于高斯−分类混合聚类模型的农田基础肥力分区,为定性描述、定量估计化肥的“稳−控−增”和提高推荐施肥的准确性提供必要的补充。  【方法】  2008—2017年,共采集6382个农田土壤样品,现场调查了距村距离、土壤类型、耕层质地、成土母质、地貌类型与种植模式等数据,测定了土壤pH及有机质、全氮、有效磷和速效钾含量。同时,在研究区内典型位置以当地主栽的‘甬优’、‘秀水’系列品种为试材,布设6个“3414”试验点,共开展了28个试验,获得氮、磷、钾 (N、P、K) 不同施肥水平下的稻谷产量、最佳推荐施肥量等信息。基于高斯−分类混合聚类方法,联合土壤、气候、地形等自然资源禀赋要素与区域性农业种植模式,对农田基础肥力进行分区,并将各区测土配方试验数据与农户典型施肥数据比较,完成各不同分区的化肥减施潜力估计。  【结果】  整个研究区域稻田可划分为7个大区,各区与已有农田地力评价等级具有较好的吻合度,对应于较高、中等和较低三级别地力水平分别有4、1和2个分区。影响各农田基础肥力分区的重要因子基本一致,主要为地面高程、土壤速效钾含量、降雨、温度和地貌分区。研究区内水稻的化肥减施潜力分别为减纯氮 (N) 26.2~71.3 (平均48.7) kg/hm2,减磷肥 (P2O5) 9.9~23.5 (平均16.7) kg/hm2,减钾肥 (K2O) 18.5~39.9 (平均29.2) kg/hm2。减肥潜力与分区基础肥力高低总体一致,较高肥力区减肥潜力较大,低肥力区减肥潜力相对较小,但也有较高肥力分区减肥潜力低 (如分区3) 或较低肥力分区减肥潜力高 (如分区6)的情形。从空间分布上看,分区4、5、6、7 减氮潜力较大,分区2、7减磷钾肥潜力较大,而分区1、5减磷钾肥潜力较小。  【结论】  综合自然资源禀赋、土壤及种植管理模式的分区划分,比传统依靠土壤养分的肥力分区能更加全面客观地反映区域稻田的基础肥力差异。地形地貌、土壤速效钾含量、降雨和温度是区域基础肥力分区的关键影响因子。从空间分布上定量估计,水稻的化肥减施潜力与基础肥力水平总体一致,总体可减施氮肥 (N) 26.2~71.3 kg/hm2、磷肥 (P2O5) 9.9~23.5 kg/hm2、钾肥 (K2O) 18.5~39.9 kg/hm2
不同轮作模式下基于机插粳稻稳产和氮肥高效的氮肥运筹方式
龙瑞平, 张朝钟, 戈芹英, 李贵勇, 夏琼梅, 朱海平, 马淑琴, 万卫东, 王勤, 杨从党
2020, 26(4): 646-656. doi: 10.11674/zwyf.19183
摘要:
  【目的】  研究不同旱作茬口对水旱轮作系统中机插粳稻生长和产量的影响,探索不同轮作模式中机插粳稻氮肥减施方式,实现减肥不减产、节约成本、减少环境污染的目标。  【方法】  在云南省保山市隆阳区选择油菜–水稻、小麦–水稻和蚕豆–水稻3种主要轮作模式,以当地主推的粳稻品种隆科16号为试材,设置6个穗肥氮素用量 (N 0、90、120、150、180和210 kg/hm2) 处理,分别以N0、N90、N120、N150、N180、N210表示,按6∶4的比例用作促花肥和保花肥,并以当地高产施氮技术处理 (共施N 285 kg/hm2,基肥、蘖肥、促花肥和保花肥各1/4) 为对照 (CK),研究了机插粳稻产量及其构成因素和氮素吸收、运转及利用效率。  【结果】  前茬为油菜的稻田土壤含氮量最高,其次为小麦茬,最低的为蚕豆茬。3种轮作模式下,不同穗肥施用量间水稻产量和氮素利用效率差异达到极显著水平。相同氮素用量下,油菜茬口水稻的产量、氮素吸收量和氮肥表观利用率最高,其次是小麦茬口,最低的是蚕豆茬口。3个轮作茬口下,两年平均水稻产量均以N 180 kg/hm2处理最高,与CK相比,在施N减少36.84%的情况下,油菜和小麦茬口的稻谷产量基本保持稳定,蚕豆–水稻模式稻谷增产3.94%。但第二年继续同样处理,油菜、小麦和蚕豆茬口的水稻平均产量分别减少1.07、0.30和0.29 t/hm2。只施穗肥氮可增加水稻的有效穗,虽然有效穗的增加量略低于对照,但总颖花量与对照差异不显著。油菜–水稻模式中穗肥用量为N 180 kg/hm2的处理氮肥农学利用率最高。  【结论】  在水旱轮作系统中,油菜茬口残留的肥力要高于小麦和蚕豆茬口。小麦–水稻和蚕豆–水稻轮作,两年内水稻可不施基肥和分蘖肥,只施N 180 kg/hm2作穗肥,按促花肥∶保花肥为6∶4的比例施用,能够实现减肥不减产的目标。而油菜–水稻轮作体系采用此施肥方法,减氮效果明显,但持续减氮栽培可能会大幅降低水稻产量。
不同类型新型肥料对双季稻产量、氮肥利用率和经济效益的影响
周雯雯, 贾浩然, 张月, 李卫, 李保同, 汤丽梅
2020, 26(4): 657-668. doi: 10.11674/zwyf.19269
摘要:
  【目的】  新型肥料是提高氮肥利用率和保护土壤生态环境的有效措施之一。研究不同类型新型肥料的适宜施肥方法,以实现南方早稻和晚稻同步达到高产高效。  【方法】  连续2年田间试验供试水稻品种为‘隆香优华占’(早稻) 和‘陵两优7717’(晚稻),以不施肥为对照 (CK),其余处理施氮肥总量均为N 189 kg/hm2,采用两因素裂区设计,主区为肥料类型,包括复混肥 (CK1)、稳定性肥 (T1)、两种木质素缓释肥 (T2、T3)、生根型缓释肥 (T4)、有机硅水溶缓释肥 (T5)、控释肥 (T6),共6种肥料。副区为5个施用方法处理,依次为基肥∶分蘖肥∶保花肥∶促花肥为4∶2∶2∶2;基肥∶保花肥为 6.5∶3.5;基肥∶保花肥为5.5∶4.5;基肥∶保花肥为7∶3;基肥∶保花肥为6∶4。分析了不同施肥处理下新型肥料对土壤肥力 (内梅罗指数法)、水稻产量、氮肥利用率和经济效益的影响。  【结果】  两年双季稻对土壤综合肥力指数提升作用以T3 (基肥∶保花肥为 5.5∶4.5) 最大,其次为T2 (基肥∶保花肥为 5.5∶4.5) 和 T5 (基肥∶保花肥为 6.5∶3.5)处理。内梅罗指数法对土壤肥力评价结果与土壤的实际生产力基本一致,较高的土壤肥力能够表征作物的高产。产量分析表明,早稻穗粒数和晚稻结实率与相应的水稻产量呈极显著相关,因此,早晚稻的高产栽培策略应在保持适宜的有效穗数和结实率基础上主攻每穗粒数。2017和2018年度各施肥处理产量均高于CK处理,其中T3处理水稻年产量高达16.69和16.67 t/hm2,与CK比,产量分别提高了26.05%和27.15%;同时促进了土壤综合肥力指数 (IFI) 提升,IFI指数从施肥前的1.68 (Ⅱ级) 升至1.97 (Ⅰ级)。与CK1相比,2018年T3处理水稻年产量提高9.23%,氮肥农学利用率提高237.36% (P < 0.01),氮肥偏生产力提高28.28% (P < 0.01),经济效益增加51.6%。  【结论】  在本试验条件下,施用木质素缓释肥 (基肥∶保花肥为5.5∶4.5) 可促进水稻获得高产和高收益,并且提高了土壤肥力和氮肥利用率,是一种值得推荐的施肥方式。
缓释氮肥与尿素掺施比例对冬小麦产量及氮素吸收利用的影响
张晨阳, 张富仓, 郭金金, 刘翔
2020, 26(4): 669-680. doi: 10.11674/zwyf.19224
摘要:
  【目的】  研究不同氮肥类型下缓释氮肥与尿素掺混对3个不同冬小麦品种生长发育、干物质累积量、产量、氮素转运、吸收利用效率以及土壤硝态氮残留的影响,探索适宜提高陕西关中地区冬小麦产量的氮肥配比,为该地冬小麦高效生产的肥料管理提供科学依据。  【方法】  本试验设置了4个氮肥处理,分别为纯尿素 (U)、纯缓释氮肥 (S)、缓释氮肥与尿素8∶2掺混 (SU1)、缓释氮肥与尿素6∶4掺混 (SU2),施氮量为180 kg/hm2;以不施氮肥 (N0) 为对照。选取关中地区农民主栽的3个冬小麦品种[小偃22 (XY22)、西农979 (XN979) 和郑麦379 (ZM379)]为试材,每个品种设5个处理。观测冬小麦在主要生育期的株高和叶面积指数,并分析冬小麦成熟期的干物质累积量、产量、植株氮素累积量和土壤硝态氮残留量。  【结果】  施氮量相等时,缓释氮肥与尿素掺施能显著促进冬小麦生长发育,增加冬小麦的产量和成熟期植株氮素累积量。SU2处理下不同冬小麦品种的株高、叶面积指数、产量和成熟期植株氮素累积量均达到最大值,且0—100 cm土层剖面硝态氮残留量最小。SU2处理下3个冬小麦品种的产量分别比U和S处理提高了31.81%~31.99%和9.66%~25.38%;营养器官的氮素向籽粒的转移率也分别提高了21.31%~51.12%和2.60%~20.78%。此外,缓释氮肥与尿素掺施能显著提高3个冬小麦品种的氮素吸收利用效率,显著促进开花后营养器官的氮素向籽粒转运,XY22、XN979和ZM379在SU处理下,冬小麦营养器官氮素转运对籽粒的贡献率分别为49.71%、48.32%和49.39%;在SU2处理下3个冬小麦品种的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力均最大,分别为17.54和41.95 kg/kg、17.94和41.53 kg/kg、11.32和38.56 kg/kg。冬小麦收获后,XY22在SU2处理下0—100 cm土层硝态氮的残留总量在3个品种中最小, 为112.67 kg/hm2,比U处理下的硝态氮累积总量明显下降13.48%。这表明缓释氮肥与尿素掺施可以显著提高表层土壤硝态氮含量,减少硝态氮向土壤深层淋失,提高氮肥的利用效率。  【结论】  施氮量为180 kg/hm2时,缓释氮肥与尿素按6∶4掺混是本试验条件下冬小麦高效生产的最佳掺施比例。
不同降雨年份控释尿素与普通尿素配施对夏玉米产量、氮素利用及经济效益的影响
任宁, 汪洋, 王改革, 赵亚南, 黄玉芳, 岳松华, 叶优良
2020, 26(4): 681-691. doi: 10.11674/zwyf.19258
摘要:
  【目的】  在干旱和正常降雨年份,比较控释尿素与普通尿素不同配施比例对玉米产量和经济效益的影响,为夏玉米养分科学管理提供依据。  【方法】  试验于2017—2018年在河南省禹州市顺店镇进行,该地2017年6—9月降雨量为210.9 mm,属少雨干旱年份;2018年6—9月,降雨量为533.9 mm,属降雨正常年份。试验设置控释尿素 (N 45%) 与普通尿素 (N 46%) 的配比分别为1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5,施氮量均为N180 kg/hm2。于拔节期、大喇叭口期、开花期、乳熟期、成熟期取植株样品,测定植株全氮含量;于成熟期,测定玉米产量同时测试土壤无机氮含量。  【结果】  不同降雨年份玉米产量差异显著,相同处理下干旱年份 (2017) 与降雨正常年份 (2018) 相比玉米减产36.5%~53.4%。在降雨正常年份,与仅施普通尿素相比,控释尿素与普通尿素以4:6配比的玉米产量提高10.1%,经济效益提高15.8%。在干旱年份,与仅施普通尿素处理相比,控释尿素与普通尿素配施处理的玉米产量有所下降,其中CRU4显著减产22.9%,经济效益降低56.7%,当控释尿素与普通尿素比例为4∶6时减产幅度达到最大,经济效益也最低。相同配施处理下,在降雨正常年份玉米花后氮素累积比干旱年份增长108.0%~1175.7%,氮肥偏生产力增长57.4%~114.6%。在干旱年份,控释尿素与普通尿素配施处理的表层土壤硝态氮含量比降雨正常年份高52.3%~131.9%。在降雨正常年份,控释尿素与普通尿素配施处理土壤表层 (0—30 cm) 硝态氮含量均高于仅施普通尿素的处理。  【结论】  与正常降雨年份相比,干旱可导致玉米减产36.5%~53.4%,植株干物质累积量、氮素累积量、氮肥偏生产力均有所降低,土壤硝态氮残留量升高52.3%~131.9%。正常降雨量下,控释尿素与普通尿素配施能够提高玉米氮素累积量和经济效益,控释尿素与普通尿素在3∶7的配比下能获得最佳经济效益。
普通尿素与控释尿素配施比例和方法对土壤氮素供应和春玉米产量的影响
冯朋博, 康建宏, 梁熠, 王乐, 王月宁, 马雪莹, 王浩, 坚天才
2020, 26(4): 692-704. doi: 10.11674/zwyf.19230
摘要:
  【目的】  宁夏南部山区玉米生产中施肥不合理,氮素供需矛盾突出。研究普通尿素与控释尿素配施对土壤氮素、酶活性及玉米产量形成的影响,为玉米高产高效栽培提供一定的理论依据。  【方法】  以先玉698为试材,在施氮225 kg/hm2条件下,设置控释尿素和普通尿素配施比例及施用时期处理:不施肥 (T1);普通尿素2/3基施、1/3小喇叭口期追施 (T2);1/3控释尿素氮 + 1/3普通尿素氮基施,小喇叭口期1/3普通尿素氮追施 (T3);2/3控释尿素氮 + 1/3普通尿素氮一次基施 (T4);控释尿素一次基施 (T5)。探讨不同处理对土壤不同形态氮素含量、土壤酶活性、植株氮素利用效率及产量的影响,并对相关指标进行主成分分析。  【结果】  在玉米灌浆期,T3、T4、T5处理0—20、20—40 cm土层NH4+-N含量均显著高于T2处理 (P < 0.05);土壤NO3-N含量在0—20 cm土层玉米拔节期T2处理较T3、T4、T5处理高,灌浆期T3、T4、T5处理较T2处理高,20—40 cm土层,玉米大喇叭口期T2处理较T3、T4、T5处理高,成熟期T3、T4、T5处理较T2处理高,且处理间差异达到显著水平 (P < 0.05);土壤无机氮含量,在玉米拔节期0—20、20—40 cm土层T2处理较T3、T4、T5处理高,在玉米成熟期0—20、20—40 cm土层T3、T4、T5处理较T2处理高,且处理间差异达到显著水平 (P < 0.05)。在玉米拔节期0—20 cm土层T2处理的脲酶活性较T4、T5处理分别高45.8%、54.7%,同时期20—40 cm土层T2处理的土壤脲酶活性分别较T4、T5处理高出38.2%、76.9%,在灌浆期20—40 cm土层T5处理的脲酶活性较T2处理提高15.6%;随着控释尿素比例增加,土壤碱性磷酸酶活性达到峰值的时间延长;过氧化氢酶活性在施控释尿素的土壤中变化不明显。两年试验T4处理的平均产量较T2处理高出6.89%,相对经济效益较T2处理高出6.76%。通过对所测土壤指标与产量进行主成分分析,结果表明硝态氮、无机氮对产量的贡献率最高。  【结论】  普通尿素与控释尿素配施可以调节耕层土壤铵态氮、硝态氮、无机氮含量,提高土壤脲酶、碱性磷酸酶活性,确保土壤持续稳定地供给玉米生长发育所需的氮素。在施N 225 kg/hm2条件下,普通尿素与控释尿素按1﹕2配合一次性基施,可协调肥料氮素释放与作物养分吸收,实现土壤供氮与作物需氮之间的平衡,达到作物绿色高产高效栽培的目的。
东北春玉米氮肥推荐施肥模型研究
包启平, 韩晓日, 崔志刚, 殷源, 张慧, 李雯睿, 刘小虎
2020, 26(4): 705-716. doi: 10.11674/zwyf.19247
摘要:
  【目的】  比较不同肥料效应函数模型对东北地区玉米施肥量和产量的拟合效果,以期找出拟合效果最好的效应函数模型,为东北春玉米推荐施肥提供理论依据。  【方法】  用二次项模型、线性加平台模型、指数模型和球模型4种函数效应模型对东北地区2010年以来开展的测土配方施肥项目“3414”田间试验,包括棕壤、白浆土、草甸土、黑钙土、风沙土、黑土和新积土7种不同典型土壤类型,按相对产量小于80%、80%~90%和大于90%分为低、中和高肥力水平的417个田间试验进行拟合,分析比较4种函数效应模型下的推荐施肥量、目标产量和决定系数 (R2),找出拟合效果最好的模型。  【结果】  综合考虑肥料效应函数的拟合度、推荐施肥量、和目标产量后,在低肥力棕壤、黑钙土、风沙土、黑土和新积土上,拟合效果为线性加平台模型>球模型>二次项模型>指数模型,选用线性加平台模型较球模型、二次项模型和指数模型分别节省N 60~93、73~95和84~114 kg/hm2;在低肥力白浆土和草甸土上,拟合效果为线性加平台模型>球模型>指数模型>二次项模型,选用线性加平台模型较球模型、二次项模型和指数模型分别节省N 68~73、84~87和89~91 kg/hm2。在中等肥力棕壤、黑钙土、黑土和风沙土上,拟合效果为线性加平台模型>球模型>二次项模型>指数模型,选用线性加平台模型较球模型、二次项模型和指数模型分别节省N 72~93、75~103和89~113 kg/hm2;在中等肥力白浆土、草甸土和新积土上,拟合效果为线性加平台模型>球模型>指数模型>二次项模型,选用线性加平台模型较球模型、二次项模型和指数模型分别节省N 78~100、97~103和85~126 kg/hm2。在高等肥力白浆土和黑土上,拟合效果为线性加平台模型>二次项模型>球模型>指数模型,选用线性加平台模型较球模型、二次项模型和指数模型分别节省N 105~118、121~134和165~168 kg/hm2;在高等肥力黑钙土上,拟合效果为线性加平台模型>球模型>二次项模型>指数模型,选用线性加平台模型较球模型、二次项模型和指数模型分别节省N 154、154和155 kg/hm2  【结论】  综合考虑肥料效应函数的拟合度、推荐施肥量和目标产量,发现4种肥料效应函数模型在7种不同土壤类型和不同肥力水平上均表现为线性加平台的拟合效果最好,而其他3种肥料效应函数在不同土壤类型和不同肥力水平土壤上拟合效果不同。
氮肥种类和用量对黄河三角洲玉米产量及氮肥利用率的影响
苗琪, 于宝超, 孙福来, 张济世, 薛艳芳, 崔振岭
2020, 26(4): 717-726. doi: 10.11674/zwyf.19250
摘要:
  【目的】  为解决黄河三角洲地区玉米氮肥合理施用问题,在该地区田间条件下应用根层氮素实时监控技术,结合施用不同种类氮肥,研究不同施氮量及氮肥种类对玉米产量及氮素利用效率的影响,为区域玉米生产氮素管理提供理论依据和技术支撑。  【方法】  于2017—2018年在山东省黄河三角洲农业高新技术产业示范区开展为期2年的田间试验,以郑单958为供试品种,设计双因素试验,主处理为5个施氮水平,分别为不施氮 (CK)、基于根层氮素实时监控技术的优化施氮 (Opt)、优化下调施氮70% (Opt70%)、优化上调施氮30% (Opt130%)、农民传统施氮 (FNP);副处理为3个氮肥种类,分别为硫酸铵 (AS)、硝酸铵钙 (CAN) 和尿素 (UREA)。于玉米六叶期 (V6) 和吐丝期 (VT) 分别采集0—60和0—90 cm土壤样品,测定土壤硝态氮和无机氮含量。于收获期测定玉米产量、生物量、玉米植株和籽粒氮含量,计算吸氮量及氮素利用效率。  【结果】  相比FNP处理,2017和2018年应用根层氮素实时监控技术的优化施氮处理分别降低氮肥用量41%和63%,而两处理间产量无显著差异。Opt处理的生物量、籽粒氮含量、秸秆氮含量及吸氮量与Opt130%以及FNP处理无显著差异,氮肥利用率显著高于FNP,两年氮收获指数分别提高7和6个百分点,氮肥偏生产力分别提高71%和190%,氮肥回收利用率分别提高32和34个百分点。优化施氮水平下,2017年施用尿素和硝酸铵钙的玉米产量较施用硫酸铵提高15%和8%。Opt处理收获期土壤无机氮含量较FNP在两年分别降低29%和39%。  【结论】  在黄河三角洲地区,应用根层氮素实时监控技术能够在大幅度减少氮肥施用量的同时,不明显降低籽粒产量,进而提高氮肥利用率。在等氮量条件下,硝酸铵钙和尿素在节肥增产方面的效果优于硫酸铵。
我国马铃薯产量对施氮的响应及其影响因素分析
许国春, 纪荣昌, 邱永祥, 罗文彬, 李华伟, 李国良, 林赵淼, 汤浩
2020, 26(4): 727-737. doi: 10.11674/zwyf.19278
摘要:
  【目的】  在全国及区域尺度上,定量评价马铃薯产量对施氮的响应及其影响因素,旨在明确不同条件下施氮对马铃薯产量的影响,为氮肥合理施用提供参考。  【方法】  通过搜集、筛选、整理已公开发表的有关我国马铃薯施氮产量效应的文献信息建立数据库,利用Meta分析这一综述性统计方法,以不施氮为对照,运用自然对数响应比来度量施氮对马铃薯产量的影响程度,并运用Meta回归分析和亚组分析来评价不同因素对施氮效果的影响。  【结果】  共搜集到符合本研究要求的文献52篇,从中获得220组数据,涵盖我国6个马铃薯主要种植区域,且不同研究结果间存在显著异质性。根据失安全系数法分析结果,本研究受发表偏倚的影响不明显,结论具有较高的可信度。Meta分析结果表明,与不施氮相比,施氮显著提高了我国马铃薯产量,整体增产幅度为31.1%,且不同基础产量间的施氮效果存在明显差异,在基础产量小于20 t/hm2条件下,马铃薯产量与施氮量呈显著正相关。区域间的施氮效果存在显著差异,西南区施氮效果最佳,施氮产量增幅为42.6%,其次为东北区 (40.6%)、中原区 (37.2%)、华北区 (34.7%)、华南区 (17.7%) 和西北区 (12.1%)。在施氮水平较低时施氮方式对施氮效果没有明显影响,但在施氮量大于225 kg/hm2时,基施 + 追肥方式的增产效应明显。在低种植密度 (< 5.25万株/hm2) 条件下,施氮增产率为35.4%,明显高于中密度 (5.25~6.75万株/hm2) 和高密度 (> 6.75万株/hm2) 种植。施氮效果与土壤类型紧密相关,在黄棕壤、红壤、黑土、黄壤、黑钙土、水稻土和黑垆土上施氮增产效应显著,而在黄绵土上未达显著水平;土壤质地也影响氮肥效果,黏土施氮增产率为54.8%,高于砂土 (46.5%)、砂壤土 (28.0%) 和壤土 (26.0%)。在土壤pH 6.5~7.5、有机质含量 < 15 g/kg、全氮含量1~2 g/kg和有效磷含量 < 15 mg/kg的条件下,施氮的增产效应更明显。  【结论】  施氮对提升我国马铃薯产量有重要作用,施氮效果与土壤基础产量、区域、种植密度、土壤类型、质地、pH、有机质含量、全氮含量和有效磷含量密切相关。因此,各地区在制定马铃薯施氮方案时应充分考虑这些因素,以提高氮肥利用效率和增加马铃薯产量。
施氮量对土壤–棉花系统中氮素吸收利用和氮素去向的影响
王士红, 聂军军, 李秋芝, 尹会会, 宋宪亮, 孙学振
2020, 26(4): 738-745. doi: 10.11674/zwyf.19307
摘要:
  【目的】  明确棉田施氮效应,为科学施氮提供理论依据。  【方法】  采用15N示踪法进行盆栽试验,以聊棉6号为材料,设N 0、2、4、6、8 g/pot (分别记作N0、N2、N4、N6、N8) 5个施氮量,研究施氮量对土壤–棉花系统中氮素吸收利用及氮素去向的影响。  【结果】  在收获期,随着施氮量的增加,籽棉产量先升高后降低,N2、N4处理籽棉产量和收获指数明显高于其他处理;干物质积累量和氮素吸收量增加,均以N8处理最大;氮肥农学利用率显著降低,而氮肥回收率则先升高后降低,以N4处理最大,其与N2处理差异不显著;棉株肥料15N吸收量显著升高,而15N回收率呈下降趋势;肥料15N残留量、15N损失量显著升高,15N残留率为21.87%~29.76%,15N损失率为17.68%~33.61%,与初花期相比,收获期15N残留量、15N损失量增加而15N残留率、15N损失率降低,花后对肥料15N吸收利用增强,15N回收率升高,15N残留率和15N损失率降低。棉株氮素来源于土壤氮的比例 (Ndfs) 为66.35%~81.87%,土壤氮素激发率为114.44%~125.86%,各施氮量间土壤氮素均产生正激发效应,且差异不显著。  【结论】  N2处理肥料15N回收率为58.65%、15N残留率为23.67%、15N损失率为17.68%,可在保证棉花高产基础上,减少氮肥投入,充分发挥土壤氮库的作用,提高氮肥吸收利用,降低损失,满足高产和环境友好的需求。
不同林龄马尾松人工林碳、氮、磷、钾养分含量及其生态化学计量特征
盘金文, 郭其强, 孙学广, 高超
2020, 26(4): 746-756. doi: 10.11674/zwyf.19272
摘要:
  【目的】  探讨林龄及器官对马尾松 (Pinus massoniana) 碳 (C)、氮 (N)、磷 (P)、钾 (K) 生态化学计量特征的影响,可为马尾松人工林的合理养分管理提供数据支持。  【方法】  以黔中地区孟关林场不同林龄 (幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林) 马尾松人工林为研究对象,采用空间代替时间的方法,在不同年龄林分中分别设3个20 m × 20 m的典型样地,采集叶、茎和根样品,并测定各器官C、N、P、K含量及化学计量比,分析它们在不同器官中的分布特征及随林龄的动态变化。  【结果】  1) 各器官的元素含量及化学计量比随林龄增加呈现一定变化。叶片C、N含量随林龄增加呈上升趋势,P、K含量先上升后下降;茎中C含量随林龄增加呈上升趋势,N、K含量先下降后上升,P含量变化不显著 (P > 0.05);根中C含量随林龄变化不显著 (P > 0.05),N含量呈先下降后上升趋势,P含量先上升后下降,K含量呈“下降—上升—下降”的趋势。叶C∶N随林龄增加呈下降趋势,N∶P先下降后上升,P∶K先上升后下降再略上升;茎C∶N随林龄增加变化不显著 (P > 0.05),N∶P先下降后上升,P∶K先上升后下降;根部C∶N、P∶K随林龄增加先上升后下降,N∶P先下降后上升。各器官C∶P、C∶K、N∶K随林龄变化均不显著 (P > 0.05)。2) 不同器官C含量436.6~468.2 g/kg,茎 > 叶 > 根;N含量1.45~2.90 g/kg,茎 > 根 > 叶;P、K含量分别为0.14~1.05、0.53~5.06 g/kg,均为叶 > 根 > 茎;C∶N为165.4~311.4,叶 > 根 > 茎;C∶P、C∶K、N∶P、N∶K分别为440.1~3745、92.14~1311、1.48~23.4、0.31~7.97,均为茎 > 根 > 叶;P∶K为0.20~0.36,茎 > 叶 > 根。3) 叶、茎和根中C∶N与N含量,C∶P与P含量,C∶K与K含量均呈极显著负相关 (P < 0.01),C∶N、C∶P、C∶K与C含量相关性均不显著 (P > 0.05)。  【结论】  与亚热带同纬度地区相比,本研究区域马尾松植株C、N、K含量相对较低,P含量相对较高;不同林龄阶段马尾松不同器官养分含量及化学计量比存在差异;在调查区域,马尾松针叶片中N∶P计量特征值处于1.11~1.85范围,表明其生长过程中主要受氮素限制。因此,在幼、中龄林阶段,建议施用氮肥满足其健康生长,也可辅以施少量钾肥以增强植株光合作用及抗逆性,不需施磷肥。
腐植酸分次施用明显提高富士苹果产量、品质和氮素利用率
陈倩, 李秉毓, 张鑫, 葛顺峰, 姜远茂
2020, 26(4): 757-764. doi: 10.11674/zwyf.19232
摘要:
  【目的】  研究腐植酸分次施用对富士苹果产量、品质和氮素吸收利用及损失的影响,为腐植酸在苹果生产中的应用提供理论和实践依据。  【方法】  以5年生烟富3/M26/平邑甜茶为试材,采用15N同位素示踪技术进行田间试验。试验设置不施腐植酸对照 (CK)、腐植酸 (1.5 kg/株) 分一次 (HA1)、两次 (HA2) 和三次 (HA3) 施用共4个处理。果实成熟期进行全株破坏性取样,测定各器官含氮量和15N丰度,以及单株产量和果实品质。采集0—120 cm土层土壤样品,测定其氮素含量和15N丰度。  【结果】  与CK相比,HA1、HA2和HA3处理的单果重分别显著提高了4.1%、8.8%、13.6%,单株产量提高了5.4%、11.9%、17.8%,果实硬度、可溶性固形物含量、可溶性糖含量和糖酸比也显著升高,3个处理之间差异也达显著水平,HA3处理效果优于HA2处理及HA1处理 (P < 0.05)。3个腐植酸处理 (HA1、HA2和HA3处理) 均显著提高了苹果各器官对氮素的吸收征调能力 (Ndff值),各器官的Ndff值均表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK;而不同处理各器官的Ndff值均表现为果实最高,其次是叶片、一年生枝、细根、粗根和多年生枝,中心干最低。与CK处理相比,3个施用腐植酸处理15N利用率分别提高了5.08~13.34个百分点,而损失率分别降低了10.27~20.17个百分点,均以HA3处理效果最佳,HA3处理与其他处理间差异均达到显著水平。不同处理土壤15N残留量差异显著,3个施用腐植酸处理 0—60 cm土层15N残留量显著高于CK处理,而在60—120 cm土层显著低于CK,0—60 cm各土层15N残留量均表现为HA3 > HA2 > HA1 > CK。  【结论】  施用腐植酸能够提高富士苹果产量及品质,促进树体对15N-尿素的吸收,减少肥料氮向深层土壤的淋溶,腐植酸在3月底、6月中旬和8月中旬分3次施用效果最佳。
研究简报
提高苹果品质并抑制苦痘病发生的钙肥最佳施用量和次数
杨兰兰, 卢凯政, 齐国辉, 张雪梅, 李寒, 郭素萍
2020, 26(4): 765-772. doi: 10.11674/zwyf.19273
摘要:
  【目的】  探索‘长富2’苹果最佳的补钙措施,有效降低苦痘病的发生,为生产施肥提供理论依据。  【方法】  以15年生‘长富2’苹果树为试材,进行了土施硝酸钙的田间试验。设钙肥施用量:Ca 0.48、0.72和0.96 kg/株,分别以Ca0.48、Ca0.72和Ca0.96表示;施肥次数设:花前一次施用(1),花前和落花后分两次施用(2),花前、落花后和果实膨大期分3次施用(3),以不施硝酸钙为对照(Ca0),共10个处理。成熟期,测定果实抗氧化酶活性、MDA含量、矿质元素含量、品质以及苦痘病发病率。  【结果】  与不施钙相比,钙肥处理的果实抗氧化酶SOD、POD和CAT活性均显著提高,MAD含量显著降低 (P < 0.05),其中,Ca0.72-3处理的3种酶活性又均显著高于其他处理,Ca0.96-3、Ca0.96-2、Ca0.96-1、Ca0.72-2、Ca0.72-1、Ca0.48-2和Ca0.48-3之间差异不明显,但均显著高于Ca0.48-1。钙肥处理果实矿质元素N、P、K、Ca、Mg含量与Ca0差异显著。其中,Ca0.72-2和Ca0.96-1处理果实含氮量较高,显著高于除Ca0.48-1之外的所有处理;磷和钾含量在钙肥施用量和施用次数间没有明显规律;钙和镁含量均以Ca0.72-3处理最高,显著高于其他处理;Ca0.72-3处理的果实单果重 (256.67 g)、果形指数 (0.86) 也均大于其他处理;可溶性固形物含量 (13.03%) 和总糖含量 (11.38%) 最高,可滴定酸含量 (0.29%) 最低,糖酸比 (38.81) 优于其他处理,苦痘病发病率最低 (19%)。  【结论】  施用硝酸钙肥可显著提高果实中抗氧化酶活性以及钾、钙和镁含量,进而有效降低苦痘病发病率,提高了果实品质。在供试土壤和苹果品种条件下,施用方法以土施硝酸钙0.72 kg/株,在花前、落花后和果实膨大期均分3次施于果树根下的效果最佳。
有机肥浸提液灌溉频次和灌水量对甜瓜果实芳香物质及纤维素含量的影响
范兵华, 马乐乐, 任瑞丹, 王归鹏, 丁明, 李建明
2020, 26(4): 773-782. doi: 10.11674/zwyf.19266
摘要:
  【目的】  有机肥浸提液可随水灌溉,研究灌溉频次和灌水量对甜瓜果实品质的影响,为有机甜瓜优质高产提供技术支撑。  【方法】  甜瓜小区试验采用随水滴灌施肥方法。所用有机肥浸提液是由腐熟干猪粪、牛粪、羊粪分别与水按1∶10质量比混合浸提72 h过滤后得到,再将3种滤液以4∶1∶1体积比混合,稀释4.3倍用于甜瓜施肥。试验设3个有机肥浸提液灌溉频次:施用8次,每次每株750 mL (F1);施用12次,每次每株500 mL (F2);施用16次,每次每株375 mL (F3)。单株灌水量设两个水平:W1为果实膨大前按日蒸腾蒸发量的120%灌溉,之后按其140%灌溉,W2两个时期灌水量分别为日蒸腾蒸发量的140%和160%。果实成熟后用SPME-GC-MS技术测定甜瓜果实挥发性物质成分和相对含量及纤维素含量。  【结果】  甜瓜果实中共检测出71种挥发性成分,其总含量各处理从高到低顺序为F2W2 > F1W1 > F3W1 > F1W2 > F3W2 > F2W1。6个处理中,共有挥发性物质为21种,其含量从高到低顺序与挥发性物质总含量排序一致。在W1下,果实特征香气物质含量以F1最高;而在W2下,其含量随着有机肥浸提液灌溉频次的增加先升高后降低,与前者变化趋势正好相反。相同有机肥浸提液灌溉频次条件下,变化规律不明显。其中,F2W2处理特征香气物质含量最高,明显高于其他处理,说明在本试验条件下,中等有机肥浸提液灌溉频次及高灌水量有利于甜瓜果实特征香气物质的形成。而不同处理对果实纤维素含量的影响与前两者不同,在低灌水量条件下,随着有机肥浸提液灌溉频次的增加,果实纤维素含量呈现先升高后降低的趋势;在高灌水量条件下,果实纤维素含量呈现升高的趋势。而随着灌水量的增加,果实纤维素含量明显下降。其中,F2W1处理的甜瓜果实纤维素含量最高,为1.3 mg/g,显著高于其他处理,高出8.3%~227.5%。对不同处理甜瓜果实芳香物质及纤维素含量进行隶属函数值法评价,综合排名顺序为F2W2 > F1W1 > F3W1 > F3W2 > F2W1 > F1W2。并且F2W2处理的甜瓜产量最高,达到1.8 kg/m2  【结论】  不同有机肥浸提液灌溉频次及灌水量处理对甜瓜果实各类挥发性物质及含量的影响与对果实特征香气成分及含量的影响规律一致。在本试验条件下,F2W2处理可以同时兼顾甜瓜果实芳香物质含量、纤维素含量及产量,为较优处理组合。
低氮胁迫下玉米幼苗氮素和蔗糖分配特性
赵泽群, 师赵康, 王雯, 张远航, 徐世英, 王宁, 王伟杰, 程皓, 冯万军
2020, 26(4): 783-796. doi: 10.11674/zwyf.19226
摘要:
  【目的】  明确玉米自交系幼苗氮素吸收、转运与利用特性,探究低氮胁迫下其不同表型和生理性状的变化规律。  【方法】  以玉米自交系XY4和PH4CV为供试材料,进行了水培试验。设置正常氮 (N 2 mmol/L,NN) 和低氮 (N 0.04 mmol/L,LN) 两个氮水平,从培养3 h起,每3天测定一次幼苗生物量、光合特性、根系性状及氮素和蔗糖含量,直至第12天。  【结果】  玉米幼苗根系对低氮胁迫的反应早于地上部,与NN处理相比,LN处理PH4CV和XY4的根干重分别在培养第3和第6天时增加了65.15%和84.63%,而从培养第9天开始,LN处理下两自交系幼苗地上部干重显著低于NN处理,由此导致根冠比增加;与NN处理相比,LN处理下除了胞间CO2浓度 (Ci) 和水分利用效率 (WUE) 外,两自交系幼苗叶片的SPAD值、净光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (Tr) 和气孔导度 (Gs) 等光合特性均显著降低,且XY4下降幅度均大于PH4CV;LN处理下两自交系幼苗根干重的变异来源并不一致,XY4根干重的增加与总根长、根表面积、根体积、侧根数和初生根长增加有关,而PH4CV主要与侧根数目增加有关;与NN处理相比,LN处理两自交系幼苗地上部的氮素积累量和蔗糖含量显著降低,且XY4老叶的氮素含量下降速率明显快于PH4CV,而根系的氮素积累量、单株氮素生理利用效率和根中蔗糖含量均显著增加,且XY4增加的幅度均大于PH4CV。  【结论】  低氮胁迫促使玉米幼苗分配给地上部的氮素和蔗糖相对较少,因此限制地上部生物量积累及叶片光合能力的发挥,而分配给根系的氮素和蔗糖相对较多,从而促进根系形态建成,以利于吸收更多的氮素。