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當期目錄

    2018年 第51卷 第20期 刊出日期:2018-10-16
      
    《中國農業科學》2018年第51卷第20期目次
    中國農業科學. 2018, 51(20):  0-0. 
    摘要 ( 78 )   PDF (251KB) ( 53 )   收藏
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    導讀
    一次性施肥技術實現三大糧食作物輕簡化綠色生產
    譚德水, 劉兆輝
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3823-3826.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.001
    摘要 ( 197 )   HTML ( 37 )   PDF (258KB) ( 279 )   收藏
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    綜述
    一次性施肥在我國主要糧食作物中的應用與環境效應
    劉兆輝, 吳小賓, 譚德水, 李彥, 江麗華
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3827-3839.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.002
    摘要 ( 274 )   HTML ( 38 )   PDF (623KB) ( 406 )   收藏
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    當前我國糧食生產面臨過量施肥、氮肥利用率低和農業勞動力短缺等問題,探討主要糧食作物一次性施肥技術及其對作物產量、肥料利用效率以及環境效應的影響,為我國糧食生產的簡化施肥提供技術支撐。本論文系統分析了一次性施肥技術的發展現狀及其在三大糧食作物上的應用效果,針對一次性施肥技術存在的不足,提出其在我國三大糧食作物主產區的推廣應用前景和發展方向。一次性施肥是一種生產輕便、節本增效和保護環境的技術模式。當前農業生產中,通過一次性基施緩控釋肥、氮肥減量施用技術以及化學調控技術均可以實現三大糧食作物的一次性施肥。與農民傳統施肥方式相比,一次性基施緩控釋肥可以顯著提高玉米、小麥和水稻三大糧食作物的產量和氮肥利用率,產量、氮肥利用率分別提高3.1%—31.7%、6.2%—86.6%;顯著減少農田氨揮發、氧化亞氮排放、氮素淋溶和徑流損失,分別減少18.1%—81.3%、22.4%—73.4%、0—53.0%和0—43.2%。氮肥減量施用技術可在減少20%—37%氮肥施用量的條件下,維持玉米、小麥和水稻的產量不降低,提高三大糧食作物氮肥利用率2.3%—20.4%,以及降低氮素的損失。添加硝化抑制劑可使三大糧食作物產量、氮肥利用率分別提高6.5%—20.1%、5.0%—78.3%,使氧化亞氮排放顯著降低22.1%—51.0%;添加脲酶抑制劑顯著提高三大糧食作物產量5.8%—22.8%,顯著提高玉米、小麥氮肥利用率25.4%—40.7%,同時顯著降低三大作物氨揮發、氧化亞氮排放46.1%—51.2%、11.9%—45.2%。在全國主要糧食主產區的應用結果表明,一次性施肥技術既實現了作物穩產高產、氮肥高效和氮損失減少,又節省了農業勞動力和降低了農業生產成本。因而,一次性施肥技術協同實現了作物高產、養分高效和環境友好的農業可持續發展道路,同時解決了我國當前農業生產勞動力不足的難題,是適宜在全國糧食主產區全面推廣和應用的新技術。

    理論基礎
    華北地區高產冬小麥氮磷鉀養分需求特征
    張青松, 盧殿君, 岳善超, 占愛, 崔振嶺
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3840-3851.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.003
    摘要 ( 179 )   HTML ( 20 )   PDF (844KB) ( 164 )   收藏
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    【目的】明確華北地區高產冬小麥氮磷鉀養分需求特征及其與籽粒產量的定量關系,為高產冬小麥實時養分管理提供理論依據和技術支撐。【方法】在適宜氮磷鉀養分供應條件下,通過華北地區多年多點田間試驗數據構建冬小麥氮磷鉀養分需求特征大數據,量化該區冬小麥地上部氮磷鉀養分吸收量與籽粒產量的關系,定量單位籽粒產量的氮磷鉀養分需求量。【結果】在適宜施氮條件下,華北地區生產冬小麥籽粒的氮素需求量平均為24.3 kg·t-1,單位籽粒氮素需求量隨著籽粒產量的提高而有所降低。當產量水平在<4.5 t·hm-2和6.0—7.5 t·hm-2,籽粒氮素需求量從27.1 kg·t-1降低到24.5 kg·t-1,這是由收獲指數的升高和籽粒氮濃度的降低造成的;當產量水平在6.0—7.5 t·hm-2和9.0—10.5 t·hm-2,籽粒氮素需求量從24.5 kg·t-1降低到22.7 kg·t-1,這是由籽粒氮濃度的降低造成的;當產量水平>10.5 t·hm-2,單位籽粒氮素需求量趨于穩定,不再變化。在適宜施磷條件下,生產冬小麥籽粒的磷素需求量平均為4.5 kg·t-1,單位籽粒磷素需求量隨著籽粒產量的提高而降低,從產量水平<4.5 t·hm-2的4.7 kg·t-1下降到產量水平>9.0 t·hm-2的4.2 kg·t-1,這是由收獲指數的升高和籽粒磷濃度的降低造成的。在適宜施鉀條件下,生產冬小麥籽粒的鉀素需求量平均為21.1 kg·t-1,單位籽粒鉀素需求量隨著籽粒產量的提高而降低,從產量水平<4.5 t·hm-2的23.8 kg·t-1下降到產量水平>7.5 t·hm-2的20.2 kg·t-1,這是由收獲指數的升高和籽粒鉀濃度的降低造成的。冬小麥在拔節至揚花階段呈現最大的干物質累積與養分吸收速率。【結論】華北地區在適宜的氮磷鉀養分供應條件下,冬小麥氮磷鉀需求量隨產量的提高而增加。隨著產量的提高,冬小麥單位籽粒產量的氮素、磷素和鉀素需求量下降,這種趨勢主要是由收獲指數的增加和籽粒氮、磷、鉀濃度的降低造成的。對于不同產量水平的冬小麥,高產水平下冬小麥在拔節期后具有較高的干物質累積和養分吸收速率。

    水性樹脂包膜尿素氮素釋放與冬小麥氮素吸收匹配特征
    林海濤, 李彥, 劉兆輝, 沈玉文, 江麗華, 譚德水, 宋效宗, 劉蘋
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3852-3862.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.004
    摘要 ( 109 )   HTML ( 7 )   PDF (1417KB) ( 63 )   收藏
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    【目的】了解水性樹脂包膜尿素氮素釋放特征及其與冬小麥氮素吸收特性在時空上的匹配性,為其在冬小麥一次性施肥上的應用提供理論依據。【方法】通過室內和田間試驗相結合,研究水性樹脂包膜尿素外膜表面形貌特征、氮素在靜水與麥田中的釋放特征、氮素釋放與冬小麥氮素吸收的相關關系,不同土層土壤無機氮含量的時間動態以及不同生育時期土壤有效氮累積量與冬小麥吸收量的匹配關系。【結果】水性樹脂包膜尿素涂膜外觀完整、致密,無明顯孔隙。C型水性樹脂包膜尿素,在水中的累積釋放曲線呈“S”型,釋放期約為45 d;在麥田中的累積釋放曲線呈拉長“S”型,釋放期約為180 d。水性樹脂包膜尿素在土壤中的氮素累積釋放量與冬小麥氮素累積吸收量呈極顯著的線性正相關。水性樹脂包膜尿素在田間的氮素釋放峰有兩個,分別在苗期和拔節期,分別占全年氮素釋放量的30.83%和23.53%。從氮素吸收與氮素釋放在生育期匹配性來看,孕穗期之前,兩者呈“錯峰”關系,氮素釋放峰在前,氮素吸收峰在后。與普通尿素處理相比,水性樹脂包膜尿素處理不同土層在關鍵生育期土壤硝、銨態氮含量和有效氮累積量顯著增加,0—30 cm土層在冬小麥返青、孕穗、灌漿期,30—60 cm土層在冬小麥孕穗、揚花、灌漿期,60—90 cm土層在冬小麥返青、揚花、灌漿期。【結論】水性樹脂包膜尿素,緩釋性滿足緩釋肥國家標準;在靜水和麥田中的氮素釋放特征相似,但在麥田中的釋放期更長;其在麥田中的氮素釋放規律與冬小麥氮素吸收規律基本一致,只是在孕穗期之前釋放峰對應的生育時期,較吸收峰提前了一個生育時期;水性樹脂包膜尿素較普通尿素更能提高不同土層在冬小麥關鍵生育時期的氮素供應能力,實現氮素供應與冬小麥根系吸收在空間上的匹配。

    冬小麥一次性施肥氮肥產品篩選與產量效應
    吳小賓, 譚德水, 林海濤, 朱國梁, 李子雙, 和愛玲, 郭建華, 劉兆輝
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3863-3875.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.005
    摘要 ( 121 )   HTML ( 11 )   PDF (428KB) ( 120 )   收藏
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    【目的】針對不同的土壤類型,篩選適宜的控釋氮肥類型,為控釋氮肥的高效施用以及冬小麥一次性施肥提供科學依據與技術支撐。【方法】基于2013—2016年多點的大田試驗,設置對照(CON)、優化施肥處理(OPT)和6種不同類型的控釋氮肥(A1、A2、B、C、D和E)處理,研究控釋氮肥在不同地區(泰安、駐馬店、德州、菏澤和石家莊)的應用效果,從作物養分吸收與土壤養分供應兩方面研究和分析不同控釋氮肥對小麥的增產效應。【結果】泰安砂姜黑土試驗點A2、C、E的氮素釋放規律與小麥生長需求較為吻合,且與OPT處理相比,3年平均冬前分蘗、最大分蘗和有效分蘗分別增加5.7%—14.7%、10.9%—22.2%和4.5%—6.0%,產量增加2.6%—4.6%。駐馬店砂姜黑土3年平均結果表明,A2、C和E較OPT處理提高了氮肥表觀回收率和氮素吸收,分別提高7.7%—11%和4.3%—5.3%。石家莊褐土上的結果發現,控釋氮肥A2、D可以實現養分釋放與小麥生長需求相同步,相比OPT處理,3年平均氮肥表觀回收率、氮素吸收分別提高6.4%—26%、2.8%—12%,產量增加1.7%—5.6%。潮土(德州、菏澤)上的結果表明,與OPT處理相比,A2連續3年均能維持小麥高產;其他控釋氮肥處理的應用效果年際間差異較大,隨著試驗的進行逐年穩定,2015—2016年,A2、C處理使德州和菏澤的小麥分別增產1.4%—8.3%和1.5%—4.8%;綜合3年的結果,與OPT處理相比,A2、C具有比較穩定的增產趨勢。【結論】控釋氮肥的應用效果因土壤類型不同而不同,控釋氮肥田間氮素釋放與小麥氮素需求相匹配是促進小麥產量增加的關鍵。

    黃淮海平原夏玉米一次性施肥肥料產品的篩選與產量效應
    江麗華, 譚德水, 李子雙, 李宗新, 郭建華, 孫克剛, 李妮, 徐鈺, 楊巖, 石璟, 王梅, 劉兆輝
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3876-3886.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.006
    摘要 ( 124 )   HTML ( 10 )   PDF (416KB) ( 84 )   收藏
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    【目的】篩選能保證黃淮海夏玉米實現高產、穩產、可持續性的一次性施用緩(控)釋肥產品。【方法】選取山東、河南、河北3個玉米種植大省的4個試驗點作為玉米一次性施肥定位試驗點,選取CRFA、CRFB、CRFC、CRFD、CRFE、CRFF、CRFG、CRFH、CRFI和CRFJ(控釋肥代碼)10種的緩(控)釋肥作為供試肥料,研究不同緩(控)釋肥產品的一次性施用對玉米產量的影響。【結果】不同試驗點、不同年度間玉米產量差異均達到了5%的顯著水平(F=40.67、F=2.95),但不同施肥處理間差異不顯著,同年度、同區域不同緩(控)釋肥一次性施用和優化施肥沒有顯著性差異,可以實現一次性施肥;不同緩(控)釋肥處理產量可持續性均高于優化施肥(OPT處理),可持續性指數(SYI)范圍在0.65—0.70;除了CRFE處理,不同處理產量穩定性均高于OPT處理,變異系數(CV)范圍在3.19%—7.32%。山東德州試驗點不同處理玉米年均產量與OPT處理相比均無顯著差異,CRFC處理玉米年均產量最高,為10 734.06 kg·hm-2;不同緩(控)釋肥處理產量可持續性均高于OPT處理,其中CRFI、CRFD和CRFB處理的SYI值大于0.70;不同緩(控)釋肥處理產量穩定性均高于OPT處理,CV值范圍在14.00%—21.77%。本研究中玉米產量可持續性與產量高低沒有明顯的相關關系;德州試驗點各處理玉米產量SYI值與CV值呈極顯著的負相關關系,產量越穩定,產量可持續性越好。【結論】本研究選用的緩(控)釋肥在玉米上一次性施用均起到了增產的效果,從提高產量的角度考慮,黃淮海區域可實現夏玉米一次性施肥的緩(控)釋肥料產品為CRFC、CRFA和CRFB,德州試驗區域為CRFC、CRFJ、CRFB和CRFI。從產量可持續性方面考慮,黃淮海區域首選產品為CRFG、CRFD、CRFH;德州試驗區域首選產品為CRFI、CRFD、CRFB。從產量變異性較小方面考慮,黃淮海區域首選產品為CRFH、CRFB、CRFG;德州試驗區域首選產品為CRFI、CRFD、CRFB。

    技術應用
    黃淮海東部冬小麥一次性施肥的產量效應
    譚德水, 林海濤, 朱國梁, 李子雙, 郭清福, 吳小賓, 劉兆輝
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3887-3908.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.007
    摘要 ( 126 )   HTML ( 15 )   PDF (439KB) ( 96 )   收藏
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    【目的】采用控釋氮肥摻混磷鉀等養分在冬小麥上一次性施用,揭示減肥、增效、節本增收方面的效應,為冬小麥輕簡化生產提供技術支撐。【方法】于2011—2012、2012—2013、2013—2014年,選擇在黃淮海東部不同冬小麥生態區進行控釋氮肥隨小麥播種一次性施用試驗。與普通氮肥分次施用(農民習慣施肥(FP)和優化施肥(OPT))對比,通過設置控釋氮肥a等量氮素投入(CRFa)、控釋氮肥a和控釋氮肥b分別減量20%氮素投入(80%CRFa與80%CRFb)處理,經過3年31個試驗對產量、養分效率、節本增收等進行研究。【結果】控釋氮肥在冬小麥上一次性施用總體表現穩產或小幅增產趨勢,相比普通氮肥分次施用(OPT)3年平均增產2.6%,增產點位數占全部試驗點數量的83.9%。減少20%氮素投入的控釋氮肥處理穩產增產點比例顯著降低,兩種控釋氮肥中生物可降解型控釋氮肥a的產量效應優于有機樹脂包膜控釋氮肥b;4種施肥模式隨土壤質地由輕到重平均施氮增產分別為10.7%、17.4%增長到19.7%,控釋氮肥應用在砂質或壤質土壤的相對增產效應(較OPT)優于黏質土壤;在中低產量水平下控釋氮肥一次性施用相對產量效應(較OPT)優于高產水平地塊。CRFa、80%CRFa和80%CRFb處理相比農民習慣施肥(FP)分別節約氮素投入14.7、59.3、59.3 kg N·hm-2,CRFa、80%CRFa和80%CRFb處理相比OPT氮肥偏生產力(PFPN)分別提高0.4、7.32、6.93 kg·kg-1,氮肥表觀利用率分別提高1.5、8.6、6.2個百分點。CRFa和80%CRFa處理相比OPT節本增收分別達到543.8、150.3元/hm2。【結論】冬小麥上控釋氮肥配合其他養分底肥一次性施用、后期不再追肥的方式相比習慣施肥及普通肥料優化施用在產量穩定性、提高氮效率、節約勞動力及節本增收等方面優勢明顯。本試驗條件下CRFa和80%CRFa處理效果較好。推薦減少20%氮用量CRFa施肥模式在黃淮東部冬小麥生產應用。

    施肥方法對小麥專用控釋氮肥肥效的影響
    劉蘋, 譚德水, 徐鈺, 林海濤, 李彥, 宋效宗, 沈玉文, 劉兆輝
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3897-3908.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.008
    摘要 ( 84 )   HTML ( 7 )   PDF (434KB) ( 110 )   收藏
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    【目的】探索小麥生產過程中適宜的控釋氮肥品種及其施用方法,為小麥控釋肥的一次性機械化施用技術的推廣應用提供理論依據。【方法】選取山東省土壤類型、肥力水平、氣候條件均不同的3個小麥優勢產區,采用田間小區試驗的方法,研究了同等優化施肥情況下,自制小麥專用控釋氮肥的不同施用方法(撒施旋耕CRF1、種子正下條施CRF2、種子側下條施CRF3)對小麥產量、養分吸收、土壤硝態氮含量及氮肥利用率等的影響,同時與常規尿素施肥(尿素一半基施一半返青拔節期追施CK1、尿素全部作為基肥撒施旋耕CK2)和不施氮肥(CK0)肥效進行對比。【結果】泰安棕壤小麥產量介于7 021–7 683 kg·hm-2,CRF1與CRF2分別比CK1增產6.1%和3.5%,但差異不顯著,CRF3與CK1產量差異不顯著,CRF1、CRF2小麥產量顯著高于CK2,分別增產9.4%和6.7%。茌平潮土小麥產量介于4 576–5 193 kg·hm-2,CRF1與CK1小麥產量差異不顯著,顯著高于CK2,增產11.3%。桓臺褐土各施氮肥處理的小麥產量介于5 222–5 830 kg·hm-2,CRF1、CRF2、CRF3均與CK1產量無顯著差異,CRF1產量顯著高于CK2,增產10.8%。三地均以CRF1的小麥產量與氮肥偏生產力較高,CRF2 與CRF3無顯著差異。在泰安棕壤,CRF1與CRF3的籽粒氮素分配率顯著高于CK1與CK2。桓臺褐土CRF1、CRF2和CRF3的氮肥利用率分別為46.7%、49.5%和50.2%,3個處理之間沒有顯著差異,與CK1和CK2差異不顯著。控釋氮肥的3種施肥方法對干物質在小麥籽粒與秸稈的分配、籽粒氮含量與積累量以及氮素的盈余量均沒有顯著的影響。茌平和桓臺0–90 cm土層以CRF2和CRF3的硝態氮含量較高,泰安以CK1與CK2的硝態氮含量較高,CRF1相對最低。【結論】自制小麥專用控釋氮肥在減量優化施肥的情況下,采用撒施旋耕的施肥方法有利于小麥的穩產或增產以及生產成本的節省。

    黃淮海夏玉米一次性施肥技術效應研究
    楊巖, 譚德水, 江麗華, 郭建華, 孫克剛, 徐鈺, 石璟, 王梅, 劉兆輝
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3909-3919.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.009
    摘要 ( 101 )   HTML ( 6 )   PDF (399KB) ( 98 )   收藏
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    【目的】研究一次性施肥技術對黃淮海夏玉米產量、肥料利用效率和經濟效益的影響,為黃淮海夏玉米區實現減肥增效、節本增收及輕簡化生產技術的篩選提供理論依據。【方法】2015年和2016年在河北、河南、山東三省選擇8個試驗地點進行控釋氮肥隨夏玉米播種一次性施用大田試驗。與普通氮肥分次施用(習慣施肥(FP)和優化施肥(OPT))對比,通過設置控釋氮肥等量投入(CRFA)、減量20%控釋氮肥投入(CRFA80%N、CRFB80%N和CRFC80%N),研究一次性施肥技術對黃淮海夏玉米經濟效益的影響,并驗證一次性施肥技術的減量施氮可行性。【結果】(1)與農民習慣施肥(FP)相比,一次性施肥處理對黃淮海區夏玉米株高、穗部性狀和兩年的平均產量均無顯著影響,氮肥農學效率和表觀利用率雖有所提高,但未達顯著性差異;但一次性減氮施肥處理較FP處理,氮肥偏生產力顯著提高了33.85%以上(P<0.05)。此外,CRFA、CRFA80%N、CRFB80%N和CRFC80%N處理相比農民習慣施肥(FP),每季平均節氮量分別為8.15、50.65、50.65、50.65 kg N·hm-2,增加純收入927.40元/hm2以上。(2)除CRFA處理外,其余一次性施肥處理的硝態氮量均顯著低于習慣施肥處理(FP);一次性減氮施肥處理(CRFA80%N、CRFB80%N、CRFC80%N)0—90 cm土層NO3--N含量顯著低于優化施肥處理(OPT)(P<0.05)。【結論】一次性施肥技術實現了黃淮海夏玉米的輕簡化施肥,提高了氮肥的利用效率,能夠在保證穩產增產的前提下,實現氮肥的減量施用;推薦減少20%氮用量的CRFA施肥模式在黃淮海夏玉米生產上一次性施用。

    控釋肥對小麥/玉米農田土壤硝態氮累積和遷移的影響
    石寧, 李彥, 張英鵬, 羅加法, 仲子文, 孫明, 劉兆輝, 井永蘋, 薄錄吉
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3920-3927.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.010
    摘要 ( 80 )   HTML ( 8 )   PDF (406KB) ( 84 )   收藏
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    【目的】利用田間試驗研究樹脂包膜控釋尿素對冬小麥夏玉米產量、肥料表觀利用率、氮肥表觀損失量、土壤硝態氮的累積和遷移規律的影響,為一次性施肥技術的發展提供重要的理論指導。【方法】對冬小麥-夏玉米輪作的大田試驗設置3個處理:(1)不施氮(CK);(2)普通尿素優化施肥處理(OPT,基施50%,小麥返青、玉米拔節50%);(3)樹脂包膜尿素一次性施肥處理(CRF,80% OPT施氮量)。小麥OPT和CRF處理氮用量分別為180和144 kg·hm-2,玉米OPT和CRF處理氮分別為210和168 kg·hm-2,小麥磷鉀的施用量分別為P2O5 90 kg·hm-2、K2O 60 kg·hm-2,玉米磷鉀的施用量分別為P2O5 60 kg·hm-2、K2O 60 kg·hm-2,肥源分別為過磷酸鈣和氯化鉀。在小麥返青期、拔節期、孕穗期和收獲期以及玉米苗期、拔節期、灌漿期和成熟期按照20 cm土層采集0—100 cm土壤剖面土樣進行分析,在收獲時收集植株葉片及籽粒樣品進行養分分析并測定其產量。【結果】與優化施肥相比,控釋肥在減少20%施氮量的情況下,小麥產量達到7.87 t·hm-2,地上部總氮吸收量為209 kg·hm-2,玉米產量和吸氮量分別為7.57 t·hm-2和142 kg·hm-2,不僅保證了小麥、玉米的產量和地上部總氮吸收量,小麥玉米持續施用控釋肥還減少了土壤中氮的表觀損失量。土層中硝態氮素累積主要發生在40—60 cm土層,控釋肥能夠有效減少硝態氮在0—100 cm土層中的累積量,同時減緩硝態氮向深層土壤遷移的速率。【結論】在冬小麥-夏玉米體系中,控釋肥能夠實現減量施氮不減產,同時減少氮肥損失,降低土壤中硝態氮的累積和遷移,降低環境風險。

    不同緩/控釋氮肥對春玉米氮素吸收利用、 土壤無機氮變化及氮平衡的影響
    侯云鵬, 李前, 孔麗麗, 秦裕波, 王蒙, 于雷, 王立春, 尹彩俠
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3928-3940.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.011
    摘要 ( 84 )   HTML ( 8 )   PDF (465KB) ( 96 )   收藏
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    【目的】通過研究不同類型緩/控釋氮肥對吉林省中部地區春玉米產量、關鍵生長節點氮素積累特征以及生育期內土壤無機氮含量變化和氮素平衡等多方面的影響,篩選出適宜吉林省中部玉米主產區的緩/控釋氮肥類型,以期為該區域緩/控釋氮肥合理施用提供理論依據。【方法】于2014年和2015年在吉林省中部玉米主產區設置大田試驗,以不施氮肥為對照(CK),在相同用量和施用方式下,設普通尿素(CU)、硫包衣尿素(SCU)、樹脂包膜尿素(CRF)、穩定性尿素(SU)和脲甲醛(UF)6個處理,測定指標包括玉米產量、不同生育時期植株氮含量和土壤無機氮含量,并計算作物吸氮量、氮素利用效率、土壤無機氮積累量和土壤-作物系統的氮素平衡狀況。【結果】各緩/控釋氮肥處理玉米產量顯著高于普通尿素處理,以樹脂包膜尿素處理玉米產量最高,較普通尿素處理分別提高19.6%(2014年)和18.8%(2015年)。與普通尿素處理相比,各緩/控釋氮肥處理顯著提高了玉米氮素當季回收率、農學利用率和偏生產力,提高幅度依次為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),且均以樹脂包膜尿素處理最高。施氮顯著提高了玉米各生育期氮積累量,其中灌漿期至成熟期氮積累量以樹脂包膜尿素處理最高。與普通尿素處理相比,各緩/控釋氮肥處理提高了玉米開花期至成熟期0—30 cm土壤無機氮含量,其中玉米開花期至灌漿期土壤無機氮含量以樹脂包膜尿素處理最高,成熟期土壤無機氮含量以脲甲醛處理最高。玉米收獲后0—180 cm土壤剖面無機氮含量隨土層深度增加呈逐漸下降的趨勢;與普通尿素處理相比,各緩/控釋氮肥處理顯著提高了0—30 cm土壤無機氮含量,其中以脲甲醛處理最高。相關分析表明,玉米氮素總積累量、產量與玉米大喇叭口期至成熟期土壤無機氮含量呈顯著或極顯著的正向相關性;氮素利用效率與玉米開花期至成熟期土壤無機氮含量呈顯著或極顯著的正向相關性,其中玉米開花期土壤無機氮含量與玉米氮素總積累量、產量和氮素利用效率的相關性最強。施氮顯著提高了玉米收獲后0—90 cm土壤中殘留無機氮積累量;與普通尿素處理相比,各緩/控釋氮肥處理顯著降低了氮素表觀損失量,降低幅度分別為27.4%—42.9%(2014年)和28.4%—45.4%(2015年),其中樹脂包膜尿素處理氮素表觀損失量最低。【結論】在相同用量和施用方式下,施用緩/控釋氮肥可較普通尿素顯著提高了玉米產量、玉米灌漿至成熟期氮積累量、氮素當季回收率、農學利用率和偏生產力,并在提高玉米開花期至成熟期0—30 cm土層無機氮含量的同時,顯著降低了成熟期0—90 cm土層氮素表觀損失量,且以樹脂包膜尿素的效果最好。因此,在吉林省中部地區,樹脂包膜尿素是高產高效的肥料類型。

    控釋氮肥減施對春玉米產量、氮素吸收及轉運的影響
    尹彩俠, 李前, 孔麗麗, 秦裕波, 王蒙, 于雷, 劉春光, 王立春, 侯云鵬
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3941-3950.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.012
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    【目的】針對吉林省春玉米區氮肥施用不合理、氮肥利用效率下降的問題,通過田間試驗研究控釋氮肥較農民習慣用量減施條件下,春玉米的干物質形成與養分需求規律及分配特征,為控釋氮肥在吉林省春玉米上的合理施用提供科學依據。【方法】于2013—2014年連續2年在吉林省公主嶺市劉房子鎮開展試驗,供試玉米品種為先玉335,試驗共設置了5個施肥處理,分別為不施氮肥(CK),農民習慣施肥(FP),推薦施肥(OPT,較FP減氮25%),控釋氮肥1(CRU1,施氮量同OPT),控釋氮肥2(CRU2,較FP減氮40%)。通過2年田間定位試驗,系統分析了春玉米不同生育期植株生物量和氮素累積以及成熟期的分配特征,并研究了不同施氮處理對玉米產量、氮肥利用效率及氮素轉運效率的影響。【結果】不同施氮處理間產量及產量構成因子差異顯著,且年際和處理間的交互作用也達到極顯著水平。玉米產量并未因施氮量的減少而降低,且有小幅度增產。CRU1處理的玉米產量高于FP處理,兩年平均增產4.5%,但與OPT處理產量相比差異并不顯著。控釋氮肥減量施用提高了氮肥生理效率、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和氮肥利用率,CRU1處理較FP處理,氮肥生理效率提高了28.5%,氮肥農學利用率提高了4.9 kg·kg-1,氮肥偏生產力提高了18.1 kg·kg-1,氮肥利用率提高了18.4%。春玉米干物質積累量隨生育時期的推移呈快-慢-快的積累動態,且年際間變化趨勢基本相一致,CRU1處理玉米地上部干物質積累量較FP處理增加了7.7%。控釋氮肥適量減施不影響植株后期氮素的累積與分配,還可以提升植株氮素的吸收利用能力,促進花后植株養分的轉運效率。CRU1處理玉米地上部氮素累積量較FP處理增加了5.0%,CRU1處理對籽粒的貢獻率最高,兩年平均為62.1%,較FP處理提高13.3%。【結論】控釋氮肥減量25%(180 kg·hm-2)施用不降低玉米產量,還可有效提高植株氮素的轉運效率,從而提高氮肥利用率。控釋氮肥處理與推薦施肥處理在玉米產量、養分積累和轉運以及氮肥利用均無顯著性差異,相對農民習慣處理有顯著性提高。

    緩釋氮肥一次性施肥對單季稻氮素吸收和產量的影響
    王強, 姜麗娜, 潘建清, 李建強, 馬軍偉, 葉靜, 鄒平
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3951-3960.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.013
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    【目的】研究不同類型緩釋氮肥一次性施肥的單季稻氮肥減施和穩產效應,篩選適宜于單季稻一次性施肥的緩釋氮肥類型。【方法】2013—2016年在浙江省長興縣林城鎮、太湖新城和金華市蔣堂鎮分別布置11個緩釋氮肥一次性施肥田間小區試驗,比較樹脂包膜尿素(RCU)、聚氨酯包膜尿素(PCU)和穩定性肥料(NIU)等緩釋氮肥一次性施肥處理(氮肥用量225 kg·hm-2)與常規分次施肥處理(尿素Urea,種植大戶常規施肥,270 kg·hm-2)在單季稻產量、土壤氮素供應特征和水稻氮素吸收特征、氮肥利用率等方面的差異。【結果】(1)多點試驗匯總結果表明不施氮肥處理(N0)的水稻產量為Urea處理的83.9%,3個試驗點Urea處理的平均氮肥利用率為19.2%—20.1%。3種緩釋氮肥一次性施肥處理單季稻平均產量與Urea處理間沒有顯著差異。(2)RCU和PCU處理在林城和太湖新城試驗中地上部氮含量、氮素吸收量與Urea處理間沒有顯著差異,NIU處理在太湖新城試驗中地上部氮含量著低于Urea處理。金華試驗點秈粳雜交稻品種試驗中3種緩釋氮肥處理稻谷中氮含量都明顯下降。(3)RCU處理單季稻平均產量顯著高于PCU和NIU處理,多點試驗中產量變異系數較小,水稻生長后期土壤銨態氮含量和植株氮素吸收強度都高于Urea處理,氮肥利用率比Urea處理提高了2.8—9.0個百分點。【結論】基于現階段土壤基礎肥力和常規施肥量,采用RCU、PCU或NIU一次性基施,氮肥用量比現階段常規施肥量減少16.7%時,可以滿足單季稻一次性施肥要求。

    應用15N示蹤技術研究控釋尿素在稻田中的去向及利用率
    李鵬飛, 李小坤, 侯文峰, 任濤, 叢日環, 杜昌文, 邢烈火, 王少華, 魯劍巍
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3961-3971.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.014
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    【目的】在氮、磷、鉀肥合理供應下,比較控釋尿素和普通尿素中氮素在土壤-植物系統中的轉化特點,挖掘控釋尿素氮肥利用潛力和減少氮素損失的作用,定量研究控釋尿素在稻田的去向和利用率,為高效施用控釋肥料提供依據。【方法】通過田間微區試驗,設置不施氮肥(CK)、15N標記的粉末狀普通尿素(U)和控釋尿素(CRU)3個處理,研究不同生育時期水稻對肥料氮的吸收、分配和轉運及肥料氮在稻田的去向和利用率。【結果】隨生育期的推進,水稻植株莖和鞘的干物質量及15N積累量逐漸增加,開花期達到最大值。開花期,與U處理相比,CRU處理水稻植株莖的干物質量提高13.8%,鞘的干物質量無明顯變化,莖和鞘的15N積累量分別提高62.5%和25.5%,隨后由于營養器官干物質和15N向籽粒的不斷轉移而降低。隨著葉片的衰老脫落,葉的干物質量及15N積累量從抽穗期開始逐漸下降,成熟期達到最小值。而穗的干物質量及15N積累量從孕穗期開始不斷增加,到成熟期達到最大值。成熟期,與U處理相比,CRU處理水稻莖、鞘、穗和地上部的干物質量及15N積累量分別增加17.3%、13.2%、3.5%、3.7%和25.0%、20.0%、15.8%、13.3%,葉的干物質量及15N積累量分別降低14.6%和15.2%。開花期到成熟期,CRU處理的水稻干物質及15N轉運量、轉運率、對籽粒的貢獻率分別為286.78 g·m-2、32.3%、30.8%和2.69 g·m-2、67.2%、83.8%,與U處理相比略有增加,但統計上差異不顯著。但灌漿期到成熟期,CRU處理養分供應充足,促進了水稻籽粒的灌漿速率,促進了籽粒中干物質的積累及氮素的同化和營養器官中養分向籽粒的迅速轉運。等氮量下,與U處理相比,CRU處理水稻產量和植株吸氮量略有增加,但差異不顯著;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個百分點,增加水稻植株氮素來自15N肥料的百分比(Ndff)2.9個百分點,增加15N土壤殘留率0.9個百分點,提高15N總回收率4.0個百分點,減少15N損失率4.0個百分點。無論施用控釋尿素還是普通尿素,土壤氮素均是水稻生長發育所需氮素的主要來源,水稻生育期吸收氮素來自土壤的氮素約占70%以上。肥料氮在土壤中的殘留量隨土層深度的增加而顯著下降,水稻收獲后,肥料15N主要殘留在0—20 cm土層中,約占總殘留量的78%。其次是20—40 cm和40—60 cm土層,這兩層土壤中肥料15N殘留量相近,約占總殘留量的19%左右。而在60 cm土層以下,仍有微量的肥料15N殘留,占總殘留量的4%以下。【結論】施用控釋尿素可以增加水稻各生育期的干物質量和氮素吸收量,增加花后(尤其是灌漿期到成熟期)干物質和氮素的轉運,在穩產的情況下,既提高了肥料氮利用率,也減少了肥料氮的損失。

    油菜-水稻復種系統一次性施肥對CH4和N2O凈排放的影響
    徐馳, 謝海寬, 丁武漢, 戴震, 張婧, 王立剛, 李虎
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3972-3984.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.015
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    【目的】探究一次性施肥技術對油菜-水稻復種系統CH4和N2O排放及其特征的影響并分析其影響因素,綜合計算全球增溫潛勢,以期了解一次性施肥技術對溫室氣體排放的貢獻大小,從而為溫室氣體減排提供科學依據和技術參考。【方法】針對長江中下游地區典型的油菜-水稻復種模式,在荊州太湖港農場(30.36N,112.08E)油菜-水稻復種試驗田設置了5個處理:對照處理(CK)、農民習慣施肥處理(FP)、優化施肥處理(OPT)、一次性尿素基施處理(UA)和一次性控釋肥基施處理(CRF),重復3次。采用靜態暗箱-氣相色譜法對整個油菜-水稻季的CH4和N2O排放通量進行監測,并測定土壤種植前后的理化性質與作物產量。【結果】(1)N2O和CH4的排放均具有明顯的水稻季排放高、油菜季排放低的季節動態變化規律。各處理N2O排放通量在油菜季的變化范圍為-4.08—35.51 μg N·m-2·h-1,水稻季則為-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;各處理CH4的通量變化在油菜季的排放量為-0.08—0.05 mg C·m-2·h-1,水稻季則為-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年排放總量從高到低依次是FP、CRF、OPT、UA、CK,分別為1.31、1.19、1.04、0.82、0.37 kg N·hm-2,排放系數介于0.14%—0.25%,均低于IPCC的推薦值1%。兩個一次性施肥處理的UA和CRF相比同等施氮量的OPT處理,均能有效減少CH4年排放量29.0%和29.9%, UA處理同時能減少21.2%的N2O年排放總量,而CRF處理卻增加了14.8%的N2O年排放總量;(3)在同等施氮量的條件下,一次性施肥CRF比OPT顯著增加油菜產量10.6 %,而對水稻產量的影響不顯著。溫室氣體排放強度呈現油菜季低,而水稻季高的特征,油菜和水稻季中各處理差異均不顯著,油菜季中CRF和UA的排放強度最低為0.038 kgCO2-eq·kg-1,OPT最高為0.057 kgCO2-eq·kg-1,水稻季UA最小為0.07 kgCO2-eq·kg-1,FP最高達到了0.13 kgCO2-eq·kg-1;(4)綜合兩種氣體的全球增溫潛勢(100 a),用GWP表示,在相同施氮量下,兩個一次性施肥處理UA和CRF的GWP均較OPT處理減少了28.0%和18.2%(P<0.05),一次性基施尿素對降低溫室效應更有效。【結論】對于長江中下游典型農田而言,一次性基施普通尿素或一次性基施控釋尿素的措施,可以在保持作物產量的同時,降低了農田溫室氣體排放,可作為水稻-油菜復種系統的一種環境友好型施肥推薦技術。

    緩釋尿素配施普通尿素對雙季稻養分的供應特征
    張木, 唐拴虎, 黃巧義, 逄玉萬, 易瓊, 黃旭, 李蘋, 付弘婷
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3985-3995.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.016
    摘要 ( 96 )   HTML ( 8 )   PDF (476KB) ( 59 )   收藏
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    【目的】緩釋尿素作為輕簡施肥及減量施肥的新型肥料產品,其養分釋放特性與作物養分需求規律的匹配度是作物高產的保證。論文主要探討緩釋尿素與普通尿素配合一次施用對整個生育期內水稻養分吸收特征的影響,為新型肥料產品的研發提供理論指導和技術支撐。【方法】采用早稻及晚稻的田間試驗,設置6個施肥處理:(1)不施氮(CK);(2)100%緩釋尿素(100% SRU);(3)75%緩釋尿素+25%普通尿素(75% SRU+25%CU);(4)50%緩釋尿素+50%普通尿素(50% SRU+50%CU);(5)25%緩釋尿素+75%普通尿素(25% SRU+75%CU);(6)100%普通尿素(100% CU)。氮肥用量為150 kg N·hm-2,磷、鉀肥的用量分別為55 kg P2O5·hm-2、130 kg K2O·hm-2,采用過磷酸鈣及氯化鉀。在早稻生育期內多次采集植株樣品進行氮、磷、鉀分析。在灌漿期采集不同部位葉片及籽粒樣品進行氮、磷、鉀分析,并測定灌漿期劍葉SPAD值的變化,在水稻采收后測算產量和產量構成。【結果】75%緩釋尿素+25%普通尿素的處理早稻和晚稻的產量均最高,100%緩釋尿素、50%緩釋尿素+50%普通尿素以及25%緩釋尿素+75%普通尿素3個處理間在早、晚稻產量上均無顯著性差異,但在不同程度上均優于100%普通尿素的處理。相對于100%普通尿素處理,添加緩釋尿素的處理水稻有效穗數和穗粒數占相對優勢,特別是在早稻上更為明顯。在整個生育期內,100%緩釋尿素處理水稻植株地上部干物重及氮累積量高于其他處理,并隨著普通尿素添加比例的增加而遞減。植株地上部(灌漿期不含籽粒)氮含量以100%緩釋尿素處理最高,隨著普通尿素添加比例的增加而逐漸降低。灌漿過程中籽粒、劍葉、倒二位葉及倒三位葉氮含量,以及劍葉SPAD均以100%緩釋尿素處理最高,同樣隨著普通尿素添加比例的增加而不斷降低。【結論】100%緩釋尿素的處理水稻氮素供應過旺,水稻出現貪青且在晚稻上更為嚴重,導致產量的降低。75%緩釋尿素+25%普通尿素的處理效果較好可用于水稻一次性施肥。所有添加緩釋尿素的處理均不同程度的好于100%普通尿素的處理,出于成本考慮可適當下調緩釋尿素的添加比例。

    聚脲甲醛緩釋氮肥一次性基施在雙季稻上的應用效果
    黃巧義, 張木, 黃旭, 唐拴虎, 張發寶, 逄玉萬, 易瓊, 李蘋, 付弘婷
    中國農業科學. 2018, 51(20):  3996-4006.  doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.017
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    【目的】研究聚脲甲醛緩釋肥在華南雙季稻上的肥料效應,探討基于聚脲甲醛緩釋肥的雙季稻一次性施肥技術的可行性,為華南雙季稻輕簡化、增效減氮施肥技術提供依據。【方法】試驗以常規稻品種金香絲苗為供試材料,采用早、晚稻兩季作物大田試驗,在施氮量為180 kg·hm-2的水平下,依聚脲甲醛的氮利用率相當于普通尿素的1.0、1.3、1.6和1.9倍,設定聚脲甲醛緩釋氮肥減氮0、23%、38%、47%(UF1、UF2、UF3、UF4)一次性基施,常規分次施肥處理(CF,基肥 50%、返青肥 20%、拔節肥 30%)和不施氮處理(CK),所有處理磷鉀的用量分別為 P2O5 55 kg·hm-2、K2O 130 kg·hm-2,肥源分別為過磷酸鈣和氯化鉀。研究聚脲甲醛一次性基施及減氮處理對雙季稻產量、生物量、地上部氮磷鉀養分積累量、氮肥利用率、土壤無機態氮含量的影響。【結果】(1)在等氮條件下,聚脲甲醛緩釋肥一次性基施處理(UF1)的早、晚稻籽粒產量與常規分次施肥處理(CF)基本持平;聚脲甲醛減氮23%一次性基施處理(UF2)對早、晚稻的籽粒產量沒有顯著影響;聚脲甲醛減氮38%一次性基施(UF3處理的早稻籽粒產量顯著降低,較CF處理減產7.52%;聚脲甲醛減氮47%一次性基施處理(UF4)的早、晚稻產量均顯著低于CF處理,其降幅分別為9.84%和9.75%。(2)UF4處理的早、晚稻有效穗數較CF處理每兜少了0.80和0.39個有效穗,其中早稻的降幅達到顯著水平(P<0.05),UF1、UF2和UF3處理的早、晚稻有效穗數、每穗實粒數、結實率和千粒重與CF處理無顯著差異。(3)與常規施肥相比,UF1和UF2處理的早、晚稻氮、磷、鉀含量及其吸收累積量均無顯著差異,UF3處理的晚稻秸稈氮含量和氮素累積量降低了30.73%、23.60%(P<0.05),UF4處理的晚稻稻草和籽粒氮含量顯著降低(P<0.05),早、晚稻的氮素累積量分別降低22.82%、26.82%(P<0.05)。(4)UF2、UF3、UF4處理的氮肥偏生產力高于CF處理,兩季平均增幅分別為24.37%、49.24%、70.89%,UF1、UF2、UF3、UF4處理的氮肥農學效率、氮肥利用率(當季回收率)和氮肥生理利用率均較CF處理無顯著性差異。(5)收獲期UF處理的土壤堿解氮含量較CF處理無顯著性差異,其全氮含量稍高于CF處理。因此,聚脲甲醛緩釋肥可作為早、晚稻一次性施肥的技術載體。【結論】在早、晚稻生產過程中,聚脲甲醛減氮23%一次性基施處理均獲得了穩定且較高的產量和氮肥利用率,且其施肥成本與常規分次施肥方式持平,可作為早、晚稻輕簡化施肥和氮肥減施的有效途徑。

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