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当期目录

    2018年 第51卷 第20期 刊出日期:2018-10-16
      
    《中国农业科学》2018年第51卷第20期目次
    中国农业科学. 2018, 51(20):  0-0. 
    摘要 ( 51 )   PDF (251KB) ( 43 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
     
    导读
    一次性施肥技术实现三大粮食作物轻简化绿色生产
    谭德水, 刘兆辉
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3823-3826.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.001
    摘要 ( 104 )   HTML ( 25 )   PDF (258KB) ( 198 )   收藏
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    综述
    一次性施肥在我国主要粮食作物中的应用与环境效应
    刘兆辉, 吴小宾, 谭德水, 李彦, 江丽华
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3827-3839.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.002
    摘要 ( 130 )   HTML ( 19 )   PDF (623KB) ( 213 )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    当前我国粮食生产面临过量施肥、氮肥利用率低和农业劳动力短缺等问题,探讨主要粮食作物一次性施肥技术及其对作物产量、肥料利用效率以及环境效应的影响,为我国粮食生产的简化施肥提供技术支撑。本论文系统分析了一次性施肥技术的发展现状及其在三大粮食作物上的应用效果,针对一次性施肥技术存在的不足,提出其在我国三大粮食作物主产区的推广应用前景和发展方向。一次性施肥是一种生产轻便、节本增效和保护环境的技术模式。当前农业生产中,通过一次性基施缓控释肥、氮肥减量施用技术以及化学调控技术均可以实现三大粮食作物的一次性施肥。与农民传统施肥方式相比,一次性基施缓控释肥可以显著提高玉米、小麦和水稻三大粮食作物的产量和氮肥利用率,产量、氮肥利用率分别提高3.1%—31.7%、6.2%—86.6%;显著减少农田氨挥发、氧化亚氮排放、氮素淋溶和径流损失,分别减少18.1%—81.3%、22.4%—73.4%、0—53.0%和0—43.2%。氮肥减量施用技术可在减少20%—37%氮肥施用量的条件下,维持玉米、小麦和水稻的产量不降低,提高三大粮食作物氮肥利用率2.3%—20.4%,以及降低氮素的损失。添加硝化抑制剂可使三大粮食作物产量、氮肥利用率分别提高6.5%—20.1%、5.0%—78.3%,使氧化亚氮排放显著降低22.1%—51.0%;添加脲酶抑制剂显著提高三大粮食作物产量5.8%—22.8%,显著提高玉米、小麦氮肥利用率25.4%—40.7%,同时显著降低三大作物氨挥发、氧化亚氮排放46.1%—51.2%、11.9%—45.2%。在全国主要粮食主产区的应用结果表明,一次性施肥技术既实现了作物稳产高产、氮肥高效和氮损失减少,又节省了农业劳动力和降低了农业生产成本。因而,一次性施肥技术协同实现了作物高产、养分高效和环境友好的农业可持续发展道路,同时解决了我国当前农业生产劳动力不足的难题,是适宜在全国粮食主产区全面推广和应用的新技术。

    理论基础
    华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征
    张青松, 卢殿君, 岳善超, 占爱, 崔振岭
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3840-3851.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.003
    摘要 ( 84 )   HTML ( 17 )   PDF (844KB) ( 110 )   收藏
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    【目的】明确华北地区高产冬小麦氮磷钾养分需求特征及其与籽粒产量的定量关系,为高产冬小麦实时养分管理提供理论依据和技术支撑。【方法】在适宜氮磷钾养分供应条件下,通过华北地区多年多点田间试验数据构建冬小麦氮磷钾养分需求特征大数据,量化该区冬小麦地上部氮磷钾养分吸收量与籽粒产量的关系,定量单位籽粒产量的氮磷钾养分需求量。【结果】在适宜施氮条件下,华北地区生产冬小麦籽粒的氮素需求量平均为24.3 kg·t-1,单位籽粒氮素需求量随着籽粒产量的提高而有所降低。当产量水平在<4.5 t·hm-2和6.0—7.5 t·hm-2,籽粒氮素需求量从27.1 kg·t-1降低到24.5 kg·t-1,这是由收获指数的升高和籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平在6.0—7.5 t·hm-2和9.0—10.5 t·hm-2,籽粒氮素需求量从24.5 kg·t-1降低到22.7 kg·t-1,这是由籽粒氮浓度的降低造成的;当产量水平>10.5 t·hm-2,单位籽粒氮素需求量趋于稳定,不再变化。在适宜施磷条件下,生产冬小麦籽粒的磷素需求量平均为4.5 kg·t-1,单位籽粒磷素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平<4.5 t·hm-2的4.7 kg·t-1下降到产量水平>9.0 t·hm-2的4.2 kg·t-1,这是由收获指数的升高和籽粒磷浓度的降低造成的。在适宜施钾条件下,生产冬小麦籽粒的钾素需求量平均为21.1 kg·t-1,单位籽粒钾素需求量随着籽粒产量的提高而降低,从产量水平<4.5 t·hm-2的23.8 kg·t-1下降到产量水平>7.5 t·hm-2的20.2 kg·t-1,这是由收获指数的升高和籽粒钾浓度的降低造成的。冬小麦在拔节至扬花阶段呈现最大的干物质累积与养分吸收速率。【结论】华北地区在适宜的氮磷钾养分供应条件下,冬小麦氮磷钾需求量随产量的提高而增加。随着产量的提高,冬小麦单位籽粒产量的氮素、磷素和钾素需求量下降,这种趋势主要是由收获指数的增加和籽粒氮、磷、钾浓度的降低造成的。对于不同产量水平的冬小麦,高产水平下冬小麦在拔节期后具有较高的干物质累积和养分吸收速率。

    水性树脂包膜尿素氮素释放与冬小麦氮素吸收匹配特征
    林海涛, 李彦, 刘兆辉, 沈玉文, 江丽华, 谭德水, 宋效宗, 刘苹
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3852-3862.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.004
    摘要 ( 36 )   HTML ( 5 )   PDF (1417KB) ( 35 )   收藏
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    【目的】了解水性树脂包膜尿素氮素释放特征及其与冬小麦氮素吸收特性在时空上的匹配性,为其在冬小麦一次性施肥上的应用提供理论依据。【方法】通过室内和田间试验相结合,研究水性树脂包膜尿素外膜表面形貌特征、氮素在静水与麦田中的释放特征、氮素释放与冬小麦氮素吸收的相关关系,不同土层土壤无机氮含量的时间动态以及不同生育时期土壤有效氮累积量与冬小麦吸收量的匹配关系。【结果】水性树脂包膜尿素涂膜外观完整、致密,无明显孔隙。C型水性树脂包膜尿素,在水中的累积释放曲线呈“S”型,释放期约为45 d;在麦田中的累积释放曲线呈拉长“S”型,释放期约为180 d。水性树脂包膜尿素在土壤中的氮素累积释放量与冬小麦氮素累积吸收量呈极显著的线性正相关。水性树脂包膜尿素在田间的氮素释放峰有两个,分别在苗期和拔节期,分别占全年氮素释放量的30.83%和23.53%。从氮素吸收与氮素释放在生育期匹配性来看,孕穗期之前,两者呈“错峰”关系,氮素释放峰在前,氮素吸收峰在后。与普通尿素处理相比,水性树脂包膜尿素处理不同土层在关键生育期土壤硝、铵态氮含量和有效氮累积量显著增加,0—30 cm土层在冬小麦返青、孕穗、灌浆期,30—60 cm土层在冬小麦孕穗、扬花、灌浆期,60—90 cm土层在冬小麦返青、扬花、灌浆期。【结论】水性树脂包膜尿素,缓释性满足缓释肥国家标准;在静水和麦田中的氮素释放特征相似,但在麦田中的释放期更长;其在麦田中的氮素释放规律与冬小麦氮素吸收规律基本一致,只是在孕穗期之前释放峰对应的生育时期,较吸收峰提前了一个生育时期;水性树脂包膜尿素较普通尿素更能提高不同土层在冬小麦关键生育时期的氮素供应能力,实现氮素供应与冬小麦根系吸收在空间上的匹配。

    冬小麦一次性施肥氮肥产品筛选与产量效应
    吴小宾, 谭德水, 林海涛, 朱国梁, 李子双, 和爱玲, 郭建华, 刘兆辉
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3863-3875.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.005
    摘要 ( 49 )   HTML ( 9 )   PDF (428KB) ( 53 )   收藏
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    【目的】针对不同的土壤类型,筛选适宜的控释氮肥类型,为控释氮肥的高效施用以及冬小麦一次性施肥提供科学依据与技术支撑。【方法】基于2013—2016年多点的大田试验,设置对照(CON)、优化施肥处理(OPT)和6种不同类型的控释氮肥(A1、A2、B、C、D和E)处理,研究控释氮肥在不同地区(泰安、驻马店、德州、菏泽和石家庄)的应用效果,从作物养分吸收与土壤养分供应两方面研究和分析不同控释氮肥对小麦的增产效应。【结果】泰安砂姜黑土试验点A2、C、E的氮素释放规律与小麦生长需求较为吻合,且与OPT处理相比,3年平均冬前分蘖、最大分蘖和有效分蘖分别增加5.7%—14.7%、10.9%—22.2%和4.5%—6.0%,产量增加2.6%—4.6%。驻马店砂姜黑土3年平均结果表明,A2、C和E较OPT处理提高了氮肥表观回收率和氮素吸收,分别提高7.7%—11%和4.3%—5.3%。石家庄褐土上的结果发现,控释氮肥A2、D可以实现养分释放与小麦生长需求相同步,相比OPT处理,3年平均氮肥表观回收率、氮素吸收分别提高6.4%—26%、2.8%—12%,产量增加1.7%—5.6%。潮土(德州、菏泽)上的结果表明,与OPT处理相比,A2连续3年均能维持小麦高产;其他控释氮肥处理的应用效果年际间差异较大,随着试验的进行逐年稳定,2015—2016年,A2、C处理使德州和菏泽的小麦分别增产1.4%—8.3%和1.5%—4.8%;综合3年的结果,与OPT处理相比,A2、C具有比较稳定的增产趋势。【结论】控释氮肥的应用效果因土壤类型不同而不同,控释氮肥田间氮素释放与小麦氮素需求相匹配是促进小麦产量增加的关键。

    黄淮海平原夏玉米一次性施肥肥料产品的筛选与产量效应
    江丽华, 谭德水, 李子双, 李宗新, 郭建华, 孙克刚, 李妮, 徐钰, 杨岩, 石璟, 王梅, 刘兆辉
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3876-3886.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.006
    摘要 ( 37 )   HTML ( 6 )   PDF (416KB) ( 39 )   收藏
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    【目的】筛选能保证黄淮海夏玉米实现高产、稳产、可持续性的一次性施用缓(控)释肥产品。【方法】选取山东、河南、河北3个玉米种植大省的4个试验点作为玉米一次性施肥定位试验点,选取CRFA、CRFB、CRFC、CRFD、CRFE、CRFF、CRFG、CRFH、CRFI和CRFJ(控释肥代码)10种的缓(控)释肥作为供试肥料,研究不同缓(控)释肥产品的一次性施用对玉米产量的影响。【结果】不同试验点、不同年度间玉米产量差异均达到了5%的显著水平(F=40.67、F=2.95),但不同施肥处理间差异不显著,同年度、同区域不同缓(控)释肥一次性施用和优化施肥没有显著性差异,可以实现一次性施肥;不同缓(控)释肥处理产量可持续性均高于优化施肥(OPT处理),可持续性指数(SYI)范围在0.65—0.70;除了CRFE处理,不同处理产量稳定性均高于OPT处理,变异系数(CV)范围在3.19%—7.32%。山东德州试验点不同处理玉米年均产量与OPT处理相比均无显著差异,CRFC处理玉米年均产量最高,为10 734.06 kg·hm-2;不同缓(控)释肥处理产量可持续性均高于OPT处理,其中CRFI、CRFD和CRFB处理的SYI值大于0.70;不同缓(控)释肥处理产量稳定性均高于OPT处理,CV值范围在14.00%—21.77%。本研究中玉米产量可持续性与产量高低没有明显的相关关系;德州试验点各处理玉米产量SYI值与CV值呈极显著的负相关关系,产量越稳定,产量可持续性越好。【结论】本研究选用的缓(控)释肥在玉米上一次性施用均起到了增产的效果,从提高产量的角度考虑,黄淮海区域可实现夏玉米一次性施肥的缓(控)释肥料产品为CRFC、CRFA和CRFB,德州试验区域为CRFC、CRFJ、CRFB和CRFI。从产量可持续性方面考虑,黄淮海区域首选产品为CRFG、CRFD、CRFH;德州试验区域首选产品为CRFI、CRFD、CRFB。从产量变异性较小方面考虑,黄淮海区域首选产品为CRFH、CRFB、CRFG;德州试验区域首选产品为CRFI、CRFD、CRFB。

    技术应用
    黄淮海东部冬小麦一次性施肥的产量效应
    谭德水, 林海涛, 朱国梁, 李子双, 郭清福, 吴小宾, 刘兆辉
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3887-3908.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.007
    摘要 ( 44 )   HTML ( 12 )   PDF (439KB) ( 56 )   收藏
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    【目的】采用控释氮肥掺混磷钾等养分在冬小麦上一次性施用,揭示减肥、增效、节本增收方面的效应,为冬小麦轻简化生产提供技术支撑。【方法】于2011—2012、2012—2013、2013—2014年,选择在黄淮海东部不同冬小麦生态区进行控释氮肥随小麦播种一次性施用试验。与普通氮肥分次施用(农民习惯施肥(FP)和优化施肥(OPT))对比,通过设置控释氮肥a等量氮素投入(CRFa)、控释氮肥a和控释氮肥b分别减量20%氮素投入(80%CRFa与80%CRFb)处理,经过3年31个试验对产量、养分效率、节本增收等进行研究。【结果】控释氮肥在冬小麦上一次性施用总体表现稳产或小幅增产趋势,相比普通氮肥分次施用(OPT)3年平均增产2.6%,增产点位数占全部试验点数量的83.9%。减少20%氮素投入的控释氮肥处理稳产增产点比例显著降低,两种控释氮肥中生物可降解型控释氮肥a的产量效应优于有机树脂包膜控释氮肥b;4种施肥模式随土壤质地由轻到重平均施氮增产分别为10.7%、17.4%增长到19.7%,控释氮肥应用在砂质或壤质土壤的相对增产效应(较OPT)优于黏质土壤;在中低产量水平下控释氮肥一次性施用相对产量效应(较OPT)优于高产水平地块。CRFa、80%CRFa和80%CRFb处理相比农民习惯施肥(FP)分别节约氮素投入14.7、59.3、59.3 kg N·hm-2,CRFa、80%CRFa和80%CRFb处理相比OPT氮肥偏生产力(PFPN)分别提高0.4、7.32、6.93 kg·kg-1,氮肥表观利用率分别提高1.5、8.6、6.2个百分点。CRFa和80%CRFa处理相比OPT节本增收分别达到543.8、150.3元/hm2。【结论】冬小麦上控释氮肥配合其他养分底肥一次性施用、后期不再追肥的方式相比习惯施肥及普通肥料优化施用在产量稳定性、提高氮效率、节约劳动力及节本增收等方面优势明显。本试验条件下CRFa和80%CRFa处理效果较好。推荐减少20%氮用量CRFa施肥模式在黄淮东部冬小麦生产应用。

    施肥方法对小麦专用控释氮肥肥效的影响
    刘苹, 谭德水, 徐钰, 林海涛, 李彦, 宋效宗, 沈玉文, 刘兆辉
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3897-3908.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.008
    摘要 ( 35 )   HTML ( 4 )   PDF (434KB) ( 75 )   收藏
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    【目的】探索小麦生产过程中适宜的控释氮肥品种及其施用方法,为小麦控释肥的一次性机械化施用技术的推广应用提供理论依据。【方法】选取山东省土壤类型、肥力水平、气候条件均不同的3个小麦优势产区,采用田间小区试验的方法,研究了同等优化施肥情况下,自制小麦专用控释氮肥的不同施用方法(撒施旋耕CRF1、种子正下条施CRF2、种子侧下条施CRF3)对小麦产量、养分吸收、土壤硝态氮含量及氮肥利用率等的影响,同时与常规尿素施肥(尿素一半基施一半返青拔节期追施CK1、尿素全部作为基肥撒施旋耕CK2)和不施氮肥(CK0)肥效进行对比。【结果】泰安棕壤小麦产量介于7 021–7 683 kg·hm-2,CRF1与CRF2分别比CK1增产6.1%和3.5%,但差异不显著,CRF3与CK1产量差异不显著,CRF1、CRF2小麦产量显著高于CK2,分别增产9.4%和6.7%。茌平潮土小麦产量介于4 576–5 193 kg·hm-2,CRF1与CK1小麦产量差异不显著,显著高于CK2,增产11.3%。桓台褐土各施氮肥处理的小麦产量介于5 222–5 830 kg·hm-2,CRF1、CRF2、CRF3均与CK1产量无显著差异,CRF1产量显著高于CK2,增产10.8%。三地均以CRF1的小麦产量与氮肥偏生产力较高,CRF2 与CRF3无显著差异。在泰安棕壤,CRF1与CRF3的籽粒氮素分配率显著高于CK1与CK2。桓台褐土CRF1、CRF2和CRF3的氮肥利用率分别为46.7%、49.5%和50.2%,3个处理之间没有显著差异,与CK1和CK2差异不显著。控释氮肥的3种施肥方法对干物质在小麦籽粒与秸秆的分配、籽粒氮含量与积累量以及氮素的盈余量均没有显著的影响。茌平和桓台0–90 cm土层以CRF2和CRF3的硝态氮含量较高,泰安以CK1与CK2的硝态氮含量较高,CRF1相对最低。【结论】自制小麦专用控释氮肥在减量优化施肥的情况下,采用撒施旋耕的施肥方法有利于小麦的稳产或增产以及生产成本的节省。

    黄淮海夏玉米一次性施肥技术效应研究
    杨岩, 谭德水, 江丽华, 郭建华, 孙克刚, 徐钰, 石璟, 王梅, 刘兆辉
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3909-3919.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.009
    摘要 ( 30 )   HTML ( 4 )   PDF (399KB) ( 55 )   收藏
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    【目的】研究一次性施肥技术对黄淮海夏玉米产量、肥料利用效率和经济效益的影响,为黄淮海夏玉米区实现减肥增效、节本增收及轻简化生产技术的筛选提供理论依据。【方法】2015年和2016年在河北、河南、山东三省选择8个试验地点进行控释氮肥随夏玉米播种一次性施用大田试验。与普通氮肥分次施用(习惯施肥(FP)和优化施肥(OPT))对比,通过设置控释氮肥等量投入(CRFA)、减量20%控释氮肥投入(CRFA80%N、CRFB80%N和CRFC80%N),研究一次性施肥技术对黄淮海夏玉米经济效益的影响,并验证一次性施肥技术的减量施氮可行性。【结果】(1)与农民习惯施肥(FP)相比,一次性施肥处理对黄淮海区夏玉米株高、穗部性状和两年的平均产量均无显著影响,氮肥农学效率和表观利用率虽有所提高,但未达显著性差异;但一次性减氮施肥处理较FP处理,氮肥偏生产力显著提高了33.85%以上(P<0.05)。此外,CRFA、CRFA80%N、CRFB80%N和CRFC80%N处理相比农民习惯施肥(FP),每季平均节氮量分别为8.15、50.65、50.65、50.65 kg N·hm-2,增加纯收入927.40元/hm2以上。(2)除CRFA处理外,其余一次性施肥处理的硝态氮量均显著低于习惯施肥处理(FP);一次性减氮施肥处理(CRFA80%N、CRFB80%N、CRFC80%N)0—90 cm土层NO3--N含量显著低于优化施肥处理(OPT)(P<0.05)。【结论】一次性施肥技术实现了黄淮海夏玉米的轻简化施肥,提高了氮肥的利用效率,能够在保证稳产增产的前提下,实现氮肥的减量施用;推荐减少20%氮用量的CRFA施肥模式在黄淮海夏玉米生产上一次性施用。

    控释肥对小麦/玉米农田土壤硝态氮累积和迁移的影响
    石宁, 李彦, 张英鹏, 罗加法, 仲子文, 孙明, 刘兆辉, 井永苹, 薄录吉
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3920-3927.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.010
    摘要 ( 26 )   HTML ( 5 )   PDF (406KB) ( 41 )   收藏
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    【目的】利用田间试验研究树脂包膜控释尿素对冬小麦夏玉米产量、肥料表观利用率、氮肥表观损失量、土壤硝态氮的累积和迁移规律的影响,为一次性施肥技术的发展提供重要的理论指导。【方法】对冬小麦-夏玉米轮作的大田试验设置3个处理:(1)不施氮(CK);(2)普通尿素优化施肥处理(OPT,基施50%,小麦返青、玉米拔节50%);(3)树脂包膜尿素一次性施肥处理(CRF,80% OPT施氮量)。小麦OPT和CRF处理氮用量分别为180和144 kg·hm-2,玉米OPT和CRF处理氮分别为210和168 kg·hm-2,小麦磷钾的施用量分别为P2O5 90 kg·hm-2、K2O 60 kg·hm-2,玉米磷钾的施用量分别为P2O5 60 kg·hm-2、K2O 60 kg·hm-2,肥源分别为过磷酸钙和氯化钾。在小麦返青期、拔节期、孕穗期和收获期以及玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期按照20 cm土层采集0—100 cm土壤剖面土样进行分析,在收获时收集植株叶片及籽粒样品进行养分分析并测定其产量。【结果】与优化施肥相比,控释肥在减少20%施氮量的情况下,小麦产量达到7.87 t·hm-2,地上部总氮吸收量为209 kg·hm-2,玉米产量和吸氮量分别为7.57 t·hm-2和142 kg·hm-2,不仅保证了小麦、玉米的产量和地上部总氮吸收量,小麦玉米持续施用控释肥还减少了土壤中氮的表观损失量。土层中硝态氮素累积主要发生在40—60 cm土层,控释肥能够有效减少硝态氮在0—100 cm土层中的累积量,同时减缓硝态氮向深层土壤迁移的速率。【结论】在冬小麦-夏玉米体系中,控释肥能够实现减量施氮不减产,同时减少氮肥损失,降低土壤中硝态氮的累积和迁移,降低环境风险。

    不同缓/控释氮肥对春玉米氮素吸收利用、 土壤无机氮变化及氮平衡的影响
    侯云鹏, 李前, 孔丽丽, 秦裕波, 王蒙, 于雷, 王立春, 尹彩侠
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3928-3940.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.011
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    【目的】通过研究不同类型缓/控释氮肥对吉林省中部地区春玉米产量、关键生长节点氮素积累特征以及生育期内土壤无机氮含量变化和氮素平衡等多方面的影响,筛选出适宜吉林省中部玉米主产区的缓/控释氮肥类型,以期为该区域缓/控释氮肥合理施用提供理论依据。【方法】于2014年和2015年在吉林省中部玉米主产区设置大田试验,以不施氮肥为对照(CK),在相同用量和施用方式下,设普通尿素(CU)、硫包衣尿素(SCU)、树脂包膜尿素(CRF)、稳定性尿素(SU)和脲甲醛(UF)6个处理,测定指标包括玉米产量、不同生育时期植株氮含量和土壤无机氮含量,并计算作物吸氮量、氮素利用效率、土壤无机氮积累量和土壤-作物系统的氮素平衡状况。【结果】各缓/控释氮肥处理玉米产量显著高于普通尿素处理,以树脂包膜尿素处理玉米产量最高,较普通尿素处理分别提高19.6%(2014年)和18.8%(2015年)。与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理显著提高了玉米氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力,提高幅度依次为44.8%—72.6%、70.8%—147.7%、9.6%—19.6%(2014年)和29.2%—48.0%、47.7%—86.5%、10.4%—18.9%(2015年),且均以树脂包膜尿素处理最高。施氮显著提高了玉米各生育期氮积累量,其中灌浆期至成熟期氮积累量以树脂包膜尿素处理最高。与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理提高了玉米开花期至成熟期0—30 cm土壤无机氮含量,其中玉米开花期至灌浆期土壤无机氮含量以树脂包膜尿素处理最高,成熟期土壤无机氮含量以脲甲醛处理最高。玉米收获后0—180 cm土壤剖面无机氮含量随土层深度增加呈逐渐下降的趋势;与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理显著提高了0—30 cm土壤无机氮含量,其中以脲甲醛处理最高。相关分析表明,玉米氮素总积累量、产量与玉米大喇叭口期至成熟期土壤无机氮含量呈显著或极显著的正向相关性;氮素利用效率与玉米开花期至成熟期土壤无机氮含量呈显著或极显著的正向相关性,其中玉米开花期土壤无机氮含量与玉米氮素总积累量、产量和氮素利用效率的相关性最强。施氮显著提高了玉米收获后0—90 cm土壤中残留无机氮积累量;与普通尿素处理相比,各缓/控释氮肥处理显著降低了氮素表观损失量,降低幅度分别为27.4%—42.9%(2014年)和28.4%—45.4%(2015年),其中树脂包膜尿素处理氮素表观损失量最低。【结论】在相同用量和施用方式下,施用缓/控释氮肥可较普通尿素显著提高了玉米产量、玉米灌浆至成熟期氮积累量、氮素当季回收率、农学利用率和偏生产力,并在提高玉米开花期至成熟期0—30 cm土层无机氮含量的同时,显著降低了成熟期0—90 cm土层氮素表观损失量,且以树脂包膜尿素的效果最好。因此,在吉林省中部地区,树脂包膜尿素是高产高效的肥料类型。

    控释氮肥减施对春玉米产量、氮素吸收及转运的影响
    尹彩侠, 李前, 孔丽丽, 秦裕波, 王蒙, 于雷, 刘春光, 王立春, 侯云鹏
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3941-3950.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.012
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    【目的】针对吉林省春玉米区氮肥施用不合理、氮肥利用效率下降的问题,通过田间试验研究控释氮肥较农民习惯用量减施条件下,春玉米的干物质形成与养分需求规律及分配特征,为控释氮肥在吉林省春玉米上的合理施用提供科学依据。【方法】于2013—2014年连续2年在吉林省公主岭市刘房子镇开展试验,供试玉米品种为先玉335,试验共设置了5个施肥处理,分别为不施氮肥(CK),农民习惯施肥(FP),推荐施肥(OPT,较FP减氮25%),控释氮肥1(CRU1,施氮量同OPT),控释氮肥2(CRU2,较FP减氮40%)。通过2年田间定位试验,系统分析了春玉米不同生育期植株生物量和氮素累积以及成熟期的分配特征,并研究了不同施氮处理对玉米产量、氮肥利用效率及氮素转运效率的影响。【结果】不同施氮处理间产量及产量构成因子差异显著,且年际和处理间的交互作用也达到极显著水平。玉米产量并未因施氮量的减少而降低,且有小幅度增产。CRU1处理的玉米产量高于FP处理,两年平均增产4.5%,但与OPT处理产量相比差异并不显著。控释氮肥减量施用提高了氮肥生理效率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥利用率,CRU1处理较FP处理,氮肥生理效率提高了28.5%,氮肥农学利用率提高了4.9 kg·kg-1,氮肥偏生产力提高了18.1 kg·kg-1,氮肥利用率提高了18.4%。春玉米干物质积累量随生育时期的推移呈快-慢-快的积累动态,且年际间变化趋势基本相一致,CRU1处理玉米地上部干物质积累量较FP处理增加了7.7%。控释氮肥适量减施不影响植株后期氮素的累积与分配,还可以提升植株氮素的吸收利用能力,促进花后植株养分的转运效率。CRU1处理玉米地上部氮素累积量较FP处理增加了5.0%,CRU1处理对籽粒的贡献率最高,两年平均为62.1%,较FP处理提高13.3%。【结论】控释氮肥减量25%(180 kg·hm-2)施用不降低玉米产量,还可有效提高植株氮素的转运效率,从而提高氮肥利用率。控释氮肥处理与推荐施肥处理在玉米产量、养分积累和转运以及氮肥利用均无显著性差异,相对农民习惯处理有显著性提高。

    缓释氮肥一次性施肥对单季稻氮素吸收和产量的影响
    王强, 姜丽娜, 潘建清, 李建强, 马军伟, 叶静, 邹平
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3951-3960.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.013
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    【目的】研究不同类型缓释氮肥一次性施肥的单季稻氮肥减施和稳产效应,筛选适宜于单季稻一次性施肥的缓释氮肥类型。【方法】2013—2016年在浙江省长兴县林城镇、太湖新城和金华市蒋堂镇分别布置11个缓释氮肥一次性施肥田间小区试验,比较树脂包膜尿素(RCU)、聚氨酯包膜尿素(PCU)和稳定性肥料(NIU)等缓释氮肥一次性施肥处理(氮肥用量225 kg·hm-2)与常规分次施肥处理(尿素Urea,种植大户常规施肥,270 kg·hm-2)在单季稻产量、土壤氮素供应特征和水稻氮素吸收特征、氮肥利用率等方面的差异。【结果】(1)多点试验汇总结果表明不施氮肥处理(N0)的水稻产量为Urea处理的83.9%,3个试验点Urea处理的平均氮肥利用率为19.2%—20.1%。3种缓释氮肥一次性施肥处理单季稻平均产量与Urea处理间没有显著差异。(2)RCU和PCU处理在林城和太湖新城试验中地上部氮含量、氮素吸收量与Urea处理间没有显著差异,NIU处理在太湖新城试验中地上部氮含量著低于Urea处理。金华试验点籼粳杂交稻品种试验中3种缓释氮肥处理稻谷中氮含量都明显下降。(3)RCU处理单季稻平均产量显著高于PCU和NIU处理,多点试验中产量变异系数较小,水稻生长后期土壤铵态氮含量和植株氮素吸收强度都高于Urea处理,氮肥利用率比Urea处理提高了2.8—9.0个百分点。【结论】基于现阶段土壤基础肥力和常规施肥量,采用RCU、PCU或NIU一次性基施,氮肥用量比现阶段常规施肥量减少16.7%时,可以满足单季稻一次性施肥要求。

    应用15N示踪技术研究控释尿素在稻田中的去向及利用率
    李鹏飞, 李小坤, 侯文峰, 任涛, 丛日环, 杜昌文, 邢烈火, 王少华, 鲁剑巍
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3961-3971.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.014
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    【目的】在氮、磷、钾肥合理供应下,比较控释尿素和普通尿素中氮素在土壤-植物系统中的转化特点,挖掘控释尿素氮肥利用潜力和减少氮素损失的作用,定量研究控释尿素在稻田的去向和利用率,为高效施用控释肥料提供依据。【方法】通过田间微区试验,设置不施氮肥(CK)、15N标记的粉末状普通尿素(U)和控释尿素(CRU)3个处理,研究不同生育时期水稻对肥料氮的吸收、分配和转运及肥料氮在稻田的去向和利用率。【结果】随生育期的推进,水稻植株茎和鞘的干物质量及15N积累量逐渐增加,开花期达到最大值。开花期,与U处理相比,CRU处理水稻植株茎的干物质量提高13.8%,鞘的干物质量无明显变化,茎和鞘的15N积累量分别提高62.5%和25.5%,随后由于营养器官干物质和15N向籽粒的不断转移而降低。随着叶片的衰老脱落,叶的干物质量及15N积累量从抽穗期开始逐渐下降,成熟期达到最小值。而穗的干物质量及15N积累量从孕穗期开始不断增加,到成熟期达到最大值。成熟期,与U处理相比,CRU处理水稻茎、鞘、穗和地上部的干物质量及15N积累量分别增加17.3%、13.2%、3.5%、3.7%和25.0%、20.0%、15.8%、13.3%,叶的干物质量及15N积累量分别降低14.6%和15.2%。开花期到成熟期,CRU处理的水稻干物质及15N转运量、转运率、对籽粒的贡献率分别为286.78 g·m-2、32.3%、30.8%和2.69 g·m-2、67.2%、83.8%,与U处理相比略有增加,但统计上差异不显著。但灌浆期到成熟期,CRU处理养分供应充足,促进了水稻籽粒的灌浆速率,促进了籽粒中干物质的积累及氮素的同化和营养器官中养分向籽粒的迅速转运。等氮量下,与U处理相比,CRU处理水稻产量和植株吸氮量略有增加,但差异不显著;施用CRU提高水稻植株15N吸收量13.3%,提高水稻15N利用率3.2个百分点,增加水稻植株氮素来自15N肥料的百分比(Ndff)2.9个百分点,增加15N土壤残留率0.9个百分点,提高15N总回收率4.0个百分点,减少15N损失率4.0个百分点。无论施用控释尿素还是普通尿素,土壤氮素均是水稻生长发育所需氮素的主要来源,水稻生育期吸收氮素来自土壤的氮素约占70%以上。肥料氮在土壤中的残留量随土层深度的增加而显著下降,水稻收获后,肥料15N主要残留在0—20 cm土层中,约占总残留量的78%。其次是20—40 cm和40—60 cm土层,这两层土壤中肥料15N残留量相近,约占总残留量的19%左右。而在60 cm土层以下,仍有微量的肥料15N残留,占总残留量的4%以下。【结论】施用控释尿素可以增加水稻各生育期的干物质量和氮素吸收量,增加花后(尤其是灌浆期到成熟期)干物质和氮素的转运,在稳产的情况下,既提高了肥料氮利用率,也减少了肥料氮的损失。

    油菜-水稻复种系统一次性施肥对CH4和N2O净排放的影响
    徐驰, 谢海宽, 丁武汉, 戴震, 张婧, 王立刚, 李虎
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3972-3984.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.015
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    【目的】探究一次性施肥技术对油菜-水稻复种系统CH4和N2O排放及其特征的影响并分析其影响因素,综合计算全球增温潜势,以期了解一次性施肥技术对温室气体排放的贡献大小,从而为温室气体减排提供科学依据和技术参考。【方法】针对长江中下游地区典型的油菜-水稻复种模式,在荆州太湖港农场(30.36N,112.08E)油菜-水稻复种试验田设置了5个处理:对照处理(CK)、农民习惯施肥处理(FP)、优化施肥处理(OPT)、一次性尿素基施处理(UA)和一次性控释肥基施处理(CRF),重复3次。采用静态暗箱-气相色谱法对整个油菜-水稻季的CH4和N2O排放通量进行监测,并测定土壤种植前后的理化性质与作物产量。【结果】(1)N2O和CH4的排放均具有明显的水稻季排放高、油菜季排放低的季节动态变化规律。各处理N2O排放通量在油菜季的变化范围为-4.08—35.51 μg N·m-2·h-1,水稻季则为-16.52—193.30 μg N·m-2·h-1,年平均排放通量3.66—23.70 μg N·m-2·h-1;各处理CH4的通量变化在油菜季的排放量为-0.08—0.05 mg C·m-2·h-1,水稻季则为-0.54—4.81 mg C·m-2·h-1,年平均排放通量0.42—0.66 mg C·m-2·h-1;(2)N2O年排放总量从高到低依次是FP、CRF、OPT、UA、CK,分别为1.31、1.19、1.04、0.82、0.37 kg N·hm-2,排放系数介于0.14%—0.25%,均低于IPCC的推荐值1%。两个一次性施肥处理的UA和CRF相比同等施氮量的OPT处理,均能有效减少CH4年排放量29.0%和29.9%, UA处理同时能减少21.2%的N2O年排放总量,而CRF处理却增加了14.8%的N2O年排放总量;(3)在同等施氮量的条件下,一次性施肥CRF比OPT显著增加油菜产量10.6 %,而对水稻产量的影响不显著。温室气体排放强度呈现油菜季低,而水稻季高的特征,油菜和水稻季中各处理差异均不显著,油菜季中CRF和UA的排放强度最低为0.038 kgCO2-eq·kg-1,OPT最高为0.057 kgCO2-eq·kg-1,水稻季UA最小为0.07 kgCO2-eq·kg-1,FP最高达到了0.13 kgCO2-eq·kg-1;(4)综合两种气体的全球增温潜势(100 a),用GWP表示,在相同施氮量下,两个一次性施肥处理UA和CRF的GWP均较OPT处理减少了28.0%和18.2%(P<0.05),一次性基施尿素对降低温室效应更有效。【结论】对于长江中下游典型农田而言,一次性基施普通尿素或一次性基施控释尿素的措施,可以在保持作物产量的同时,降低了农田温室气体排放,可作为水稻-油菜复种系统的一种环境友好型施肥推荐技术。

    缓释尿素配施普通尿素对双季稻养分的供应特征
    张木, 唐拴虎, 黄巧义, 逄玉万, 易琼, 黄旭, 李苹, 付弘婷
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3985-3995.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.016
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    【目的】缓释尿素作为轻简施肥及减量施肥的新型肥料产品,其养分释放特性与作物养分需求规律的匹配度是作物高产的保证。论文主要探讨缓释尿素与普通尿素配合一次施用对整个生育期内水稻养分吸收特征的影响,为新型肥料产品的研发提供理论指导和技术支撑。【方法】采用早稻及晚稻的田间试验,设置6个施肥处理:(1)不施氮(CK);(2)100%缓释尿素(100% SRU);(3)75%缓释尿素+25%普通尿素(75% SRU+25%CU);(4)50%缓释尿素+50%普通尿素(50% SRU+50%CU);(5)25%缓释尿素+75%普通尿素(25% SRU+75%CU);(6)100%普通尿素(100% CU)。氮肥用量为150 kg N·hm-2,磷、钾肥的用量分别为55 kg P2O5·hm-2、130 kg K2O·hm-2,采用过磷酸钙及氯化钾。在早稻生育期内多次采集植株样品进行氮、磷、钾分析。在灌浆期采集不同部位叶片及籽粒样品进行氮、磷、钾分析,并测定灌浆期剑叶SPAD值的变化,在水稻采收后测算产量和产量构成。【结果】75%缓释尿素+25%普通尿素的处理早稻和晚稻的产量均最高,100%缓释尿素、50%缓释尿素+50%普通尿素以及25%缓释尿素+75%普通尿素3个处理间在早、晚稻产量上均无显著性差异,但在不同程度上均优于100%普通尿素的处理。相对于100%普通尿素处理,添加缓释尿素的处理水稻有效穗数和穗粒数占相对优势,特别是在早稻上更为明显。在整个生育期内,100%缓释尿素处理水稻植株地上部干物重及氮累积量高于其他处理,并随着普通尿素添加比例的增加而递减。植株地上部(灌浆期不含籽粒)氮含量以100%缓释尿素处理最高,随着普通尿素添加比例的增加而逐渐降低。灌浆过程中籽粒、剑叶、倒二位叶及倒三位叶氮含量,以及剑叶SPAD均以100%缓释尿素处理最高,同样随着普通尿素添加比例的增加而不断降低。【结论】100%缓释尿素的处理水稻氮素供应过旺,水稻出现贪青且在晚稻上更为严重,导致产量的降低。75%缓释尿素+25%普通尿素的处理效果较好可用于水稻一次性施肥。所有添加缓释尿素的处理均不同程度的好于100%普通尿素的处理,出于成本考虑可适当下调缓释尿素的添加比例。

    聚脲甲醛缓释氮肥一次性基施在双季稻上的应用效果
    黄巧义, 张木, 黄旭, 唐拴虎, 张发宝, 逄玉万, 易琼, 李苹, 付弘婷
    中国农业科学. 2018, 51(20):  3996-4006.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.017
    摘要 ( 31 )   HTML ( 4 )   PDF (399KB) ( 55 )   收藏
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    【目的】研究聚脲甲醛缓释肥在华南双季稻上的肥料效应,探讨基于聚脲甲醛缓释肥的双季稻一次性施肥技术的可行性,为华南双季稻轻简化、增效减氮施肥技术提供依据。【方法】试验以常规稻品种金香丝苗为供试材料,采用早、晚稻两季作物大田试验,在施氮量为180 kg·hm-2的水平下,依聚脲甲醛的氮利用率相当于普通尿素的1.0、1.3、1.6和1.9倍,设定聚脲甲醛缓释氮肥减氮0、23%、38%、47%(UF1、UF2、UF3、UF4)一次性基施,常规分次施肥处理(CF,基肥 50%、返青肥 20%、拔节肥 30%)和不施氮处理(CK),所有处理磷钾的用量分别为 P2O5 55 kg·hm-2、K2O 130 kg·hm-2,肥源分别为过磷酸钙和氯化钾。研究聚脲甲醛一次性基施及减氮处理对双季稻产量、生物量、地上部氮磷钾养分积累量、氮肥利用率、土壤无机态氮含量的影响。【结果】(1)在等氮条件下,聚脲甲醛缓释肥一次性基施处理(UF1)的早、晚稻籽粒产量与常规分次施肥处理(CF)基本持平;聚脲甲醛减氮23%一次性基施处理(UF2)对早、晚稻的籽粒产量没有显著影响;聚脲甲醛减氮38%一次性基施(UF3处理的早稻籽粒产量显著降低,较CF处理减产7.52%;聚脲甲醛减氮47%一次性基施处理(UF4)的早、晚稻产量均显著低于CF处理,其降幅分别为9.84%和9.75%。(2)UF4处理的早、晚稻有效穗数较CF处理每兜少了0.80和0.39个有效穗,其中早稻的降幅达到显著水平(P<0.05),UF1、UF2和UF3处理的早、晚稻有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重与CF处理无显著差异。(3)与常规施肥相比,UF1和UF2处理的早、晚稻氮、磷、钾含量及其吸收累积量均无显著差异,UF3处理的晚稻秸秆氮含量和氮素累积量降低了30.73%、23.60%(P<0.05),UF4处理的晚稻稻草和籽粒氮含量显著降低(P<0.05),早、晚稻的氮素累积量分别降低22.82%、26.82%(P<0.05)。(4)UF2、UF3、UF4处理的氮肥偏生产力高于CF处理,两季平均增幅分别为24.37%、49.24%、70.89%,UF1、UF2、UF3、UF4处理的氮肥农学效率、氮肥利用率(当季回收率)和氮肥生理利用率均较CF处理无显著性差异。(5)收获期UF处理的土壤碱解氮含量较CF处理无显著性差异,其全氮含量稍高于CF处理。因此,聚脲甲醛缓释肥可作为早、晚稻一次性施肥的技术载体。【结论】在早、晚稻生产过程中,聚脲甲醛减氮23%一次性基施处理均获得了稳定且较高的产量和氮肥利用率,且其施肥成本与常规分次施肥方式持平,可作为早、晚稻轻简化施肥和氮肥减施的有效途径。