小麦-玉米轮作长期肥料定位试验中土壤磷库的变化Ⅰ.磷肥产量效应及土壤总磷库、无机磷库的变化

研究了冬小麦-夏玉米→春玉米轮作中,长期施用磷肥、有机肥对土壤总磷库、无机磷库的影响及磷肥的产量效应.结果表明,长期施用磷肥、有机肥土壤全磷、总无机磷均有不同程度的积累,土壤磷素的积累以无机磷为主.根据土壤磷素的收支平衡状况,计算出维持土壤磷素收支平衡磷肥的临界用量:冬小麦-夏玉米种植年份为P₂O₅94.7kg·hm^-2,春玉米种植年份为P₂O₅51.5kg·hm^-2.根据肥料效应函数计算出磷肥(P₂O₅)的经济最佳、最高产量用量分别为:冬小麦-夏玉米种植年份为135.8、149.8kg·hm^-2,春玉米种植年份为88.6、95.9kg·hm^-2.     

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦-夏玉米产量与磷吸收利用及土壤剖面分布的影响

在华北平原灌溉区,采用冬小麦 夏玉米周年轮作田间试验,研究麦季牛场肥水灌溉对冬小麦和夏玉米产量、磷吸收量、磷累计利用率及土壤积累的影响.结果表明：麦季肥水灌溉能显著提高冬小麦和夏玉米产量,冬小麦产量随肥水带入磷的增加先增加后降低,肥水灌溉带入137 kg P₂O₅·hm^-2时冬小麦产量最高,磷的当季利用率较高,分别为7646.4 kg·hm^-2和24.8%,肥水灌溉带入过量磷会降低冬小麦产量和磷当季利用率;夏玉米产量和磷素吸收量随冬小麦季肥水灌溉带入磷量增加而增加,后季夏玉米产量增加2222.4～2628.6 kg·hm^-2,磷吸收量增加13.9～21.1 kg·hm^-2.农民习惯施肥处理夏玉米当季施磷88 kg P₂O₅·hm^-2时,与不施肥处理相比,夏玉米产量增加2235.0 kg·hm^-2.随着牛场肥水灌溉年限的推移,作物增产效果逐渐明显,冬小麦 夏玉米轮作体系作物累计磷利用率逐年升高,6季作物收获后,磷累计利用率达40.0%～47.7%.试验条件下,
冬小麦 夏玉米轮作体系进行2次肥水灌溉是较经济安全的灌溉模式.     

施磷对立架甜瓜干物质积累及磷肥利用效率的影响

以立架甜瓜为材料,设置0、150、225、300、375、450 kg·hm^-2 6个施磷水平的田间试验,研究不同供磷水平对立架甜瓜干物质和磷素吸收积累、产量以及磷肥利用效率的影响.结果表明：与对照（0 kg·hm^-2）相比,增施磷肥提高了立架甜瓜各器官和整株干物质及磷素吸收积累,尤其是150、225 kg·hm^-2处理最高,成熟期整株干物质和磷素吸收积累量分别较对照增加了19.9%和26.3%、23.0%和26.3%;立架甜瓜干物质和磷素积累随生育期的推进呈增加趋势,生育前期主要在叶中分配,后期主要在果实中分配;磷肥表观利用率、农学效率和偏生产率均随施磷量增加而降低,150 kg·hm^-2处理最高,分别为11.1%、152.9 kg·kg^-1和476.3 kg·kg^-1;施用磷肥促进了立架甜瓜产量的提高,150和225 kg·hm^-2处理显著高于对照,分别增产47.3%和39.7%.伸蔓期和果实膨大期是立架甜瓜磷肥施用的关键时期,结合产量与磷肥利用效率,150~225 kg·hm^-2（P₂O₅）的供磷水平是新疆喀什地区立架甜瓜适宜施磷量.     

施磷对鲜食甘薯产量、品质及磷利用效率的影响——以徐薯32为例

为了探索适宜的磷肥用量,提高鲜食型甘薯的经济产量和磷肥利用率,以徐薯32为例,于2018—2019年进行两年的田间试验(土壤有效磷含量为31.70 mg·kg^-1),比较了不同施磷量对鲜食甘薯产量、品质、磷积累和磷利用效率的影响。试验设置5个施磷水平(P₂O₅),分别为0(P₀)、25(P₂₅)、50(P₅₀)、75(P₇₅)和100 kg·hm^-2 (P₁₀₀)。结果表明: 1)与P₀相比,施磷显著提高了鲜薯产量和商品薯产量,以P₇₅处理最高,其次为P₅₀处理,两处理间差异不显著。2)施磷显著提高了薯块中淀粉和还原糖含量,在P₅₀处理下可溶性糖和蛋白质含量显著增加。3)在生育期90～120 d,施磷显著提高了甘薯的磷积累量和干物质积累量。4)磷表观利用率随着施磷量的增加而下降,磷农学效率则随着施磷量的增加先升后降,在P₅₀处理下显著高于其他处理。综合考虑鲜薯产量、品质、经济产量和磷肥利用率,本试验条件下P₂O₅的适宜用量为50 kg·hm^-2。     

长期施肥下黄壤旱地玉米产量及肥料利用率的变化特征

选取贵州黄壤长期定位监测点中对照（CK, 不施肥）、单施全量有机肥（M, 30555 kg·hm^-2）、有机肥与化肥配施（NPKM,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2、有机肥30555 kg·hm^-2）和氮磷钾化肥配施（NPK,年施N 165 kg·hm^-2、P₂O₅ 82.5 kg·hm^-2、K₂O 82.5 kg·hm^-2）4个处理的16年试验数据进行分析,研究了黄壤区长期不同施肥下作物产量及肥料效益的变化趋势,为评价和建立长期施肥模式、促进粮食持续生产提供依据.结果表明：长期施肥条件下玉米产量年际间变化较大,总体呈上升趋势.其中NPKM处理增产效果最好,可增产4075.71 kg·hm^-2,增产率高达139.3%.长期施肥可提高玉米肥料利用率,其中M处理对玉米氮肥和磷肥利用率的提升作用最显著,分别达35.4%和18.8%;而NPK处理在提高玉米钾肥利用率方面作用明显,提高了20%,远高于M处理的87%和NPKM处理的9.2%.可见,长期均衡施肥,尤其是有机肥与化肥配施对提高作物产量和肥料效益具有积极作用.     

长期施磷对玉米-小麦轮作系统作物产量和磷素吸收及土壤磷积累的影响

本研究利用位于河北省保定市的7年田间定位试验,探讨了4个磷水平(不施磷、70%优化施磷、优化施磷、130%优化施磷)对玉米-小麦轮作系统作物产量的影响,分析了作物磷素吸收和磷肥利用效率以及土壤磷盈亏的变化。结果表明: 长期(7年)施磷能够显著提高玉米和小麦产量及磷素吸收量,且玉米和小麦产量与磷素吸收量随着施磷量的增加均呈现先上升后下降的抛物线变化趋势。各施磷水平下玉米季磷肥利用率高于小麦季,小麦季磷肥累积利用率呈现下降趋势,下降速率表现为优化施磷>70%优化施磷>130%优化施磷;玉米季磷肥累积利用率均呈现上升趋势,上升速率表现为优化施磷>70%优化施磷>130%优化施磷。长期不施磷条件下土壤表观磷盈亏量和累积磷盈亏量都表现为亏缺状态,施磷条件下土壤磷表现为盈余,且施磷量越高,累积年限越长,土壤磷盈余量越高。河北潮土在秸秆还田条件下小麦施磷量在105～150 kg·hm^-2,玉米施磷量在63～90 kg·hm^-2时,既能保证作物高产,又能使磷肥利用率保持在较高水平,减少磷素在土壤中的累积,降低环境风险。     

不同施磷量对春油菜产量和土壤磷素平衡的影响

青海省东部春油菜主产区的土壤速效磷含量高、磷肥施用量大、磷肥利用率低。研究不同施磷量对春油菜的生长、磷素吸收和利用、土壤磷素平衡的影响,可为该地区春油菜田养分高效管理提供科学依据,对保障青藏高原农业可持续发展具有重要意义。本研究于2017和2018年在青海省互助县开展了田间试验,设置0、30、60、90、120 kg P₂O₅·hm^-2 5个磷肥施用量,测定了不同处理春油菜的产量、磷素吸收与利用、籽粒含油率等。结果表明: 2017年施磷量60 kg·hm^-2处理的油菜籽粒产量、成熟期地上部磷素累积量和产油量均显著高于不施磷处理,但施磷量超过60 kg·hm^-2后,籽粒产量和产油量不再增加;2018年施磷量对春油菜籽粒产量、成熟期地上部磷素累积量和产油量均无显著影响。两年度的磷肥表观利用率均很低,平均为6.7%。施用磷肥条件下土壤均有不同程度的磷素盈余,施磷量低于60 kg·hm^-2时盈余量较低。综合考虑春油菜产量、产油量、磷肥表观利用率和土壤磷素表观平衡,在青海省东部春油菜区,推荐施磷量为60 kg·hm^-2。     

黄土丘陵区草地植被群落优势种叶片功能性状对氮磷添加的响应

以黄土丘陵区草地植被群落3种优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为对象,采用裂区试验设计,设置0、50和100 kg N·hm^-2·a^-13个氮处理和0、40和80 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1 3个磷处理,于生长旺盛期测定了各植物的叶长、叶宽、比叶面积、叶片干物质含量、叶片氮、磷含量和氮磷比等指标,分析不同优势种叶片功能性状对氮磷添加的响应差异.结果表明:与未施肥相比,50和100 kg N·hm^-2·a^-1处理下白羊草叶长和叶宽分别显著增加35.3%和64.4%,而长芒草仅有叶长显著增加58.8%,达乌里胡枝子仅有叶宽显著增加33.9%,但三者叶片干物质含量分别显著降低10.7%、15.3%和11.2%,白羊草和长芒草叶片氮含量分别显著增加23.0%和99.2%,氮磷比分别显著增加45.8%和96.9%;40和80 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1处理下达乌里胡枝子叶长、叶宽和比叶面积分别显著增加56.9%、41.4%和19.6%,叶片干物质含量显著下降14.9%,三者叶片磷含量分别显著增加96.7%、110.9%和238.4%,氮磷比分别显著降低45.8%、42.8%和53.7%.50 kg N·hm^-2·a^-1处理下,与未施磷相比,40和80 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1处理后仅达乌里胡枝子叶长和叶宽显著增大,3种植物叶片磷含量显著增加,白羊草和长芒草叶片氮含量显著降低;100 kg N·hm^-2·a^-1处理下,施磷后白羊草和长芒草叶长、达乌里胡枝子叶宽显著增大,三者叶片磷含量显著增加,白羊草叶片氮含量显著降低.综上表明,3个优势种植物叶片功能性状对短期氮磷添加的响应存在明显差异,这些差异与物种属性和施肥水平有关,不同优势种对氮磷添加响应的差异对维持草地群落多样性和稳定性具有重要作用.     

辽西半干旱区小麦、玉米水肥耦合效应研究

采用312-D最优饱和设计和二次通用旋转组合设计,通过8年连续试验,对辽西半干旱区影响农业生产的水、肥因素的耦合作用进行了田间试验.讨论分析了N、P、水及其耦合作用对作物产量的影响.施N、施P、灌水和覆盖秸秆的合理匹配能够明显提高作物产量,否则,不仅增加成本,而且由于加重作物的水分或养分胁迫,造成减产.根据试验结果进行了生产要素的产量效益分析,提出了该地区小麦、玉米生产的水肥最佳经济配比:小麦为生育期供水120.2mm,N58.5kg·hm^-2,P₂O₅123.0kg·hm^-2;玉米为生育期灌水173.3mm,N256.5kg·hm^-2,P₂O₅85.5kg·hm^-2,覆秸秆8509.5kg·hm^-2.     

小麦/蚕豆间作作物生长曲线的模拟及种间互作分析

物种间的相互作用与间作产量优势的形成密切相关,但很少有人注意到种间互作动态.本研究通过2年田间定位试验,运用Logistic分析模拟了不同种植模式(小麦单作、蚕豆单作和小麦/蚕豆间作)和不同磷水平下[P₀,施磷量(P₂O₅)为0 kg·hm^-2(对照);P₁,施磷量(P₂O₅)为45 kg·hm^-2;P₂,施磷量(P₂O₅)为90 kg·hm^-2]单间作小麦、蚕豆的生长模型,分析了作物种间互作的动态变化.结果表明: 小麦/蚕豆间作使小麦产量提高了10.5%~18.6%,蚕豆产量却降低了4.8%~12.3%,但间作系统仍具有产量优势,土地当量比(LER)和相对拥挤系数(K)分别为1.01~1.15 和1.12~3.20.小麦和蚕豆的产量及关键生长参数均受磷水平调控,但LER和K并不受磷水平影响.与单作相比,间作小麦的最大生长速率(R_max)和最初生长速率(r)分别提高21.8%~38.7%和20.7%~38.9%,但间作对蚕豆的关键生长参数无影响.在小麦、蚕豆的生长初期,不同磷水平下,单间作作物的生长曲线无差异;间作群体以种间竞争为主,无间作生物量优势(LER<1,K<1).当蚕豆达到最大生长速率(T_max)后,间作显著提高了小麦的生长速率,降低了小麦的种内竞争压力,表现出间作生物量和产量优势(LER>1,K>1).总之,在不同的生长发育阶段,小麦、蚕豆的相互作用不同,间作提高了中后期小麦的生长速率,为间作优势的形成奠定了基础.     

留茬方式对小麦间作玉米产量和水分利用效率的影响

小麦/玉米间作是河西绿洲灌区主要间作模式,但传统间作和套种需水量大,使该地区水资源紧张.2010年在甘肃河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究传统小麦秸秆焚烧、秸秆翻还和秸秆立茬3种留茬方式对小麦/玉米间作作物籽粒产量、水分利用效率(WUE)和经济效益的影响.结果表明： 与焚烧和翻还的籽粒产量相比,立茬小麦单作分别增加7.2%和5.1%,立茬小麦间作分别增加6.2%和5.1%,立茬玉米单作分别增加4.7%和2.5%,立茬玉米间作分别增加7.2%和3.3%;与焚烧和翻还的WUE相比,立茬小麦单作分别增加20.4%和16.2%,立茬小麦间作分别增加17.9%和14.6%,立茬玉米单作分别增加16.7%和10.9%,立茬玉米间作分别增加11.8%和17.0%.就单作小麦、单作玉米和小麦/玉米平均值而言,焚烧、翻还、立茬处理的纯收益分别为10946、11471和13454元·hm^-2.从籽粒产量、水分利用效率和纯收益等方面考虑,立茬种植方式为甘肃省河西绿洲灌区小麦/玉米最佳种植模式.     

烟蒜轮作与套作对烤烟产量及根际土壤磷组分的影响

通过大田小区试验,研究烟蒜轮作、套作对烤烟产量和土壤不同形态磷的影响.结果表明： 烟蒜轮作、套作下烤烟产量和上中等烟比例较烤烟单作显著提高,下部叶成熟期根际土壤有效磷含量分别是烤烟单作的1.3和1.7倍.不同种植方式根际和非根际土壤无机磷组分含量均以O-P和Fe-P含量最高,Ca₂-P和Al-P次之,Ca₈-P和Ca₁₀ -P含量最低.与烤烟单作和烟蒜套作处理相比,烟蒜轮作在上部叶成熟期根际土壤Ca₂-P含量最低,Ca₈-P在下部叶成熟期含量最低,Ca₁₀-P含量在中部叶成熟期最低.烟蒜轮作和套作在下部叶成熟期和中部叶成熟期根际土壤Al-P含量分别是烤烟单作的1.6和1.9倍、1.2和1.9倍.烟蒜轮作和套作根际土壤O-P含量均显著低于烤烟单作.烟蒜轮作较烟蒜套作更能活化土壤中难溶的O-P、Ca₁₀-P和高稳性有机磷,提高烤烟产量和中上等烟比例.     

氮磷用量对杂种小麦C6-38/Py85-1群体生长及产量的影响

在大田条件下研究了不同氮、磷用量对杂种小麦群体生长及产量的影响.结果表明,在试验供肥范围内 (N112.5～337.5 kg·hm^-2,P₂O₅ 90～270 kg·hm^-2),杂种的群体总茎数(PS)、群体干物重（PDW）、叶面积指数（LAI）、光合势（PP）和作物生长率（CGR）均以低肥处理低.高肥处理的PS和PDW高于中肥处理,高肥处理的LAI、PP和CGR分别于挑旗、拔节和开花期之前高于中肥处理,之后低于中肥处理.在低、中肥处理下,杂种各生育时期PS的离中优势（H_m）为负值,高肥处理冬前期、拔节期、开花期和成熟期分别为6.3％、49.7％、4.2％和10.8％;LAI的H_m除灌浆期中肥处理比高肥处理高3.8％、PDW的H_m除成熟期中、高肥处理间差异不显著外,其余各时期两性状的优势值高肥处理均极显著高于中肥处理;PP和CGR的Hm均以低肥处理最低,分别于拔节至挑旗期和挑旗至开花期之前高肥处理高于中肥处理,之后中肥处理高于高肥处理.杂种的籽粒产量及其H_m均以低肥处理最低,中肥处理的产量比高肥处理高216.2 kg·hm^-2;中肥与高肥处理之间产量的H_m差异不显著.     

膜下滴灌水氮调控对南疆棉花产量及水氮利用率的影响

为探明水氮调控对膜下滴灌棉花的生长特性、产量构成因素以及水氮利用效率的影响,设置了3个灌溉水量和5个氮素水平进行大田棉花膜下滴灌试验.结果表明: 随着灌溉水量的增加,棉花的株高、主茎叶数、果枝数和叶面积指数显著增加,棉花叶、茎干物质积累增加,但抑制了根系生长,与低(4950 mm·hm^-2)和高(6750 mm·hm^-2)灌水量处理相比,中灌水量(5850 mm·hm^-2)处理平均单株有效铃数和单铃质量分别增加0.96、0.4个和0.22、0.11 g.与其他施氮处理相比,施氮量为300 kg·hm^-2时棉花茎直径显著增加,促进了棉花蕾、铃和根系的发育,而且在灌水量为5850 mm·hm^-2条件下,棉花干物质由营养器官向生殖器官的分配比灌水量为4950和6750 mm·hm^-2处理分别增加5.1%和29.6%.灌溉水量对棉花产量有显著影响,对衣分率影响不显著,而施氮量对棉花产量和衣分率都有一定的影响,但灌溉水量过低会抑制氮肥增产效应的发挥.在本试验条件下,灌水量为5850 mm·hm^-2、施氮量为300 kg·hm^-2时,棉花生长健壮,株型结构优化,显著促进了干物质向生殖器官的运转,有效铃数、单铃质量和衣分增加,产量达到最高(6992 kg·hm^-2),水分利用效率和氮肥利用率分别达1.45 kg·m^-3和45.9%.     

紫色丘陵区玉米/大豆套作系统土壤磷吸附-解吸动力学

利用田间小区试验研究了玉米/大豆套作(M/S)、玉米单作(M)、大豆单作(S)3种栽培模式下施磷对土壤磷吸附解吸特征的影响.结果表明： 在不施磷处理下,M/S系统产量较M、S分别提高9.8%、79.1%,土地当量比为1.58;在施磷处理下,M/S系统产量较M、S分别提高10.4%、80.3%,土地当量比为1.62.与不施磷处理相比,施磷使M/S、M、S 3种栽培模式下的系统总产量分别提高12.7%、12.2%、17.6%.无论施磷与否,3种栽培模式下土壤最大缓冲容量(SBC)值均表现为M/S>M>S;但与施磷处理相比,不施磷处理下M/S、M、S栽培模式下土壤SBC值分别降低19.6%、30.3%、12.0%.各栽培模式在施磷处理下土壤单位吸附量的解吸量b值大小为M/S>M>S;与不施磷处理相比,施磷使M/S、M、S模式下b值分别增加10.9%、39.1%、-9.6%.土壤最大吸磷量(Q_m)及土壤磷解吸率也表现出相同的趋势.     

不同耕作方式对复播大豆光合特性、干物质生产及经济效益的影响

013-2014年设置复播大豆田间试验,调查滴灌条件下麦后不同耕作方式复播大豆的生理指标及主要农艺性状,以探究适合北疆滴灌条件下麦后复播大豆的高产耕作方式.结果表明： 麦后实施不同土壤耕作方式复播大豆,在测定期间的群体叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD)、叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)均表现出翻耕覆膜(TP)>
翻耕(T)>旋耕(RT)>免耕(NT),而胞间CO₂浓度(C_i)呈现相反的结果.其中, TP处理两年LAI、SPAD、P_n、T_r、g_s的均值分别比NT处理高55.0%、9.1%、41.8%、37.5%和56.4%,而C_i下降22.1%,且均达显著差异水平,说明TP处理增强了大豆的光合效率,提高叶片同化CO₂的能力,这是其较NT处理大豆增产的主要光合生理机制.TP处理显著提高了植株干物质积累量,其单株荚数、单株粒数、百粒重分别较NT处理提高50.3%、48.1%、11.8%,增产达20.8%,差异显著.因此,本试验条件下,北疆麦后复播大豆宜采用翻耕后地膜覆盖结合膜下滴灌技术的耕作方式.     

长期不同施肥对玉米根茬生物量及养分累积量的影响

以黄土高原南部两个长期定位试验（分别开始于1990和2003年）为研究对象,探讨了不同肥料处理对玉米根茬生物产量和养分累积的影响.于2011年10月玉米收获后采集0～20 cm土层不同施肥处理玉米根茬.结果表明：与不施肥及偏施N、NK、PK化肥相比,氮磷配施（NP）、氮磷钾平衡施肥（NPK）、有机无机配施（M₁NPK、M₂NPK）及化肥配合秸秆（SNPK）处理均显著提高了玉米根茬干质量.根茬固碳量及氮、磷、钾养分累积量在NP、NPK、M₁NPK、M₂NPK、SNPK处理显著高于不施肥和偏施N、NK、PK化肥处理,其中以有机无机配施处理效果最好.与不施氮肥（N₀）相比,施氮120 kg N·hm^-2（N₁₂₀）和240 kg N·hm^-2（N₂₄₀）处理根茬干质量分别提高38%和45%,高量氮肥对根茬增量效果不显著.施用氮肥也显著提高了根茬碳、氮、磷、钾累积量.根茬可溶性有机碳、可溶性总氮含量在NP、NPK、M₁NPK、M₂NPK、SNPK及N₁₂₀和N240处理中较高.氮磷钾平衡施肥、有机无机配施以及秸秆还田处理降低了根茬的纤维素、木质素含量.根茬C/N、木质素/N在CK、PK、N₀处理间显著高于其他施肥处理.因此,氮磷配施、氮磷钾平衡施肥、有机无机配施及秸秆还田处理能够促进玉米根生长,提高营养成分含量,有利于土壤培肥和固碳.