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秸秆还田条件下不同供钾能力土壤水稻、油菜、小麦钾肥减量研究

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中国农业科学 2017年第19期50卷 3745-3756页

作者：张磊张维乐鲁剑巍戴志刚易妍睿丛日环华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室湖北省耕地质量与肥料工作总站

【目的】研究不同供钾能力土壤在秸秆还田条件下钾肥减量施用对水稻、油菜、小麦的产量、钾素吸收量及钾肥利用率的影响,计算秸秆还田条件下3种作物的钾肥适宜用量,为秸秆还田条件下钾肥资源的合理利用及农田钾素养分管理和调控提供理... 详细信息

【目的】研究不同供钾能力土壤在秸秆还田条件下钾肥减量施用对水稻、油菜、小麦的产量、钾素吸收量及钾肥利用率的影响,计算秸秆还田条件下3种作物的钾肥适宜用量,为秸秆还田条件下钾肥资源的合理利用及农田钾素养分管理和调控提供理论依据。【方法】2013—2015年在湖北省38个县(市)的水稻、油菜及小麦3种作物上开展秸秆还田钾肥减量施用田间试验。试验设置6个处理,分别为(1)对照,不施钾(CK);(2)施用全量化学钾肥(+K);(3)秸秆还田处理(+S);(4)秸秆还田配施50%钾肥(S+1/2K);(5)秸秆还田配施75%钾肥(S+3/4K);(6)秸秆还田配施全量钾肥(S+K)。参考不施钾肥处理的作物相对产量(即CK处理产量/+K处理产量)将土壤供钾能力分为高、中、低3个水平。【结果】不同供钾水平土壤施钾和秸秆还田均能不同程度增加水稻、油菜和小麦的产量和地上部钾素吸收量。其中,高供钾能力的土壤水稻、油菜和小麦仅通过上季作物秸秆全量还田即可满足作物高产的钾素需求;中等供钾能力的土壤3种作物可在秸秆还田条件下减少50%钾肥用量;而低供钾能力的土壤,秸秆还田条件下水稻季可减少25%钾肥用量,油菜和小麦季可减少50%钾肥用量。从土壤钾素表观平衡来看,秸秆还田可缓解土壤钾素亏缺,其中油菜季平均盈余量为14.1—152.6kg K2O·hm-2,小麦季平均盈余量为25.5—95.9 kg K2O·hm-2,水稻季则仍表现为钾素亏缺。在考虑秸秆钾素投入量的情况下,通过一元二次方程和线性加平台方程拟合秸秆还田条件下钾肥用量与作物产量之间的关系,以+K处理产量为标准得到秸秆还田条件下的适宜钾肥用量。结果表明,在前茬作物秸秆全量还田的条件下,供钾能力为中、高等水平的土壤3种作物钾肥适宜施用量为20—33 kg K2O·hm-2,油菜钾肥施用量低于水稻和小麦;而供钾能力低的土壤上,秸秆还田土壤钾肥适宜施用量为45—49 kg K2O·hm-2,油菜钾肥推荐用量高于水稻和小麦。与目前钾肥经济施用量60 kg K2O·hm-2相比,3种作物在供钾能力为中、高等水平的土壤通过秸秆还田可节省钾肥45.0%—66.7%,供钾能力低的土壤也可节省钾肥18.3%—25.0%。【结论】秸秆还田条件下水稻、油菜及小麦可以在减少18.3%—66.7%钾肥用量的同时保证作物产量,钾肥施用量减少的比例应根据土壤供钾水平进行调整。

关键词：秸秆还田水稻油菜小麦供钾水平钾肥替代钾肥利用率

不同施肥方式下氮肥用量对直播稻根系形态及氮素吸收的影响

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中国土壤与肥料 2017年第6期 88-92页

作者：孙浩燕王森任涛丛日环李小坤华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室湖北武汉430070 宜昌市夷陵区农业科技培训中心湖北宜昌443100

采用盆栽试验,研究施肥方式(点施于距土表1、5 cm土柱中心位置,分别记为M1、M2;距土表0~5、0~10 cm土壤与氮肥混匀施用,分别记为M3、M4)和氮肥用量(N 0、0.3、0.6、0.9、1.2 g/盆)对直播稻苗期生物量、根系形态及氮素吸收的影响,以期为... 详细信息

采用盆栽试验,研究施肥方式(点施于距土表1、5 cm土柱中心位置,分别记为M1、M2;距土表0~5、0~10 cm土壤与氮肥混匀施用,分别记为M3、M4)和氮肥用量(N 0、0.3、0.6、0.9、1.2 g/盆)对直播稻苗期生物量、根系形态及氮素吸收的影响,以期为直播稻科学施用氮肥提供理论依据。结果表明,M1、M2施肥方式下N0.6处理地上部和根系生物量都显著高于其他处理,增幅分别为17.8%~84.8%和13.9%~46.9%,根系形态指标表现为N0.3和N0.6高于N1.2处理;M3、M4施肥方式下N1.2处理地上部和根系生物量都显著高于其他处理,增幅分别为32.6%~36.3%和14.9%~16.2%,根系形态指标有随着施氮量增加而增加的趋势。施肥方式和氮肥用量对氮素吸收量的影响趋势与生物量表现一致,氮素吸收利用率表现为点施条件下M1>M2,混施条件下M3>M4。相关分析结果表明,水稻地上部生物量及其氮素吸收与根系形态参数及氮素吸收量存在显著正相关关系。综上所述,低氮条件下浅层点施、高氮条件下浅层混施有利于促进水稻苗期的生长发育,稳固良好的根系形态特性,增强其对养分的吸收利用。

关键词：水稻施肥方式氮肥用量根系形态氮素吸收

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施氮提高直播冬油菜主序不同部位角果生产力

中国油料作物学报 2016年第3期38卷 355-361页

作者：明日鲁剑巍任涛李小坤丛日环邱晨华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室湖北武汉430070

直播(密植)油菜主序籽粒对全田产量贡献率大。为充分发挥主序增产潜力,通过对大田直播油菜(甘蓝型油菜品种华油杂9号)进行施氮处理,将主序角果按形成时期(终花期、盛花期和始花期)分为上部、中部和下部角果,从产量构成因子、库源关系以... 详细信息

直播(密植)油菜主序籽粒对全田产量贡献率大。为充分发挥主序增产潜力,通过对大田直播油菜(甘蓝型油菜品种华油杂9号)进行施氮处理,将主序角果按形成时期(终花期、盛花期和始花期)分为上部、中部和下部角果,从产量构成因子、库源关系以及籽粒充实过程三个方面分析施氮对油菜主序不同部位的增产效果。结果表明,施氮可显著提升主序各部位的籽粒产量,与不施氮处理相比,施氮处理油菜主序上部、中部和下部角果籽粒的产量分别增加了73.3%、138.3%和108.6%。角果数的增多是增产的主要原因,主序各部位角果数分别增加了53.4%、37.9%和25.2%,同时氮肥施用提高了中部角果的千粒重和上部角果的每角粒数。氮肥的投入增大了上部和下部角果皮的干物质重和粒壳比,促进了角果皮干物质向籽粒的转移。与不施氮处理相比,籽粒干物质和氮素积累的持续时间和速率明显提高。籽粒干物质充实的持续时间是决定油菜角果数和每角粒数重要因素,而籽粒的千粒重则和干物质积累速率密切相关。因此可通过氮肥施用改善油菜后期各部位的源库关系,促进籽粒的充实进程,进而增加油菜的籽粒产量。

关键词：施氮直播冬油菜主序生产潜力籽粒充实

长江流域不同种植区气候因子对冬油菜产量的影响

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中国油料作物学报 2019年第6期41卷 894-903页

作者：丛日环张智鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室

气象因子对长江流域油菜(Brassica napus L.)主产区影响很大。为明确长江流域影响油菜生长的关键气象因子,基于长江流域259个气象站1961-2015年的气象数据及1437个田间试验冬油菜产量数据,分析5个不同区域(长江上游低海拔区、长江上游... 详细信息

气象因子对长江流域油菜(Brassica napus L.)主产区影响很大。为明确长江流域影响油菜生长的关键气象因子,基于长江流域259个气象站1961-2015年的气象数据及1437个田间试验冬油菜产量数据,分析5个不同区域(长江上游低海拔区、长江上游高海拔区、长江中游二熟区、长江中游三熟区和长江下游)冬油菜生育期内气候因子的时空分布特征,结合产量数据分析不同种植区油菜产量的气候限制因子。结果表明:长江流域冬油菜生育期内平均气温为13.2℃,≥0℃积温为3620℃,昼夜温差7.8℃,总日照时数984h,太阳辐射量为2631 MJ·m^-2。油菜生育期内热量资源呈现增加的趋势,平均气温每10年升高0.37℃,而昼夜温差每10年缩小0.21℃;而日照资源则逐年降低,每10年日照时数降低45h。油菜全生育期总降水量平均为680 mm,且呈现逐年增加的趋势。长江流域气象因子与油菜产量的关系主要表现为:平均气温和≥0℃积温与产量呈现负相关关系,其中长江中游二熟区生育前期(9月-11月)和长江中游三熟区生育后期(3月-5月)平均气温每增加0.1℃,油菜分别减产53和40 kg·hm^-2;昼夜温差大有利于油菜增产,其中长江上游低海拔区后期昼夜温差每增加0.1℃,产量增幅为39 kg·hm^-2;降水量与产量主要呈现负相关关系,尤其是后期降水量每增加10 mm,油菜减产约12~39 kg·hm^-2。从整个生育期来看,长江上游(低海拔区、高海拔区)主要影响油菜产量的气象因子为昼夜温差、降水量和日照时数;长江中游二熟区主要受气温、积温、降水量和太阳辐射的影响;长江中游三熟区的限制因子为气温和积温;而长江下游则受到降水量、日照时数和太阳辐射的影响。

关键词：冬油菜长江流域昼夜温差降雨量日照时数太阳辐射

低分子量有机酸对含钾矿物钾素释放及其动力学模型的影响

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生态学杂志 2017年第10期36卷 2910-2916页

作者：朱丹丹王瑾丛日环李小坤华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

采用连续流动浸提的方法,研究了酒石酸和草酸对不同含钾矿物(黑云母、白云母和微斜长石)钾释放及动力学模型的影响。结果表明:酒石酸连续流动浸提条件下,黑云母、白云母和微斜长石的释钾量分别是对照处理(去离子水)各矿物释钾量的2.2、... 详细信息

采用连续流动浸提的方法,研究了酒石酸和草酸对不同含钾矿物(黑云母、白云母和微斜长石)钾释放及动力学模型的影响。结果表明:酒石酸连续流动浸提条件下,黑云母、白云母和微斜长石的释钾量分别是对照处理(去离子水)各矿物释钾量的2.2、3.3和2.6倍;草酸浸提条件下,黑云母、白云母和微斜长石的释钾量分别是对照处理的2.7、4.5和10.1倍;不同溶液连续流动浸提条件下,各矿物的释钾量均表现为黑云母﹥白云母﹥微斜长石;分别采用抛物线扩散模型、双常数模型、Elovich模型和一级动力学模型对不同矿物中钾的释放量进行方程拟合,结果表明,4种模型模拟条件下黑云母、白云母的钾释放动力学方程均达到了极显著的水平,决定系数R2介于0.591~0.999;一级动力学模型模拟下微斜长石钾释放的动力学方程达到了极显著水平。连续流动条件下,低分子量有机酸可显著提高不同含钾矿物的钾素释放量。

关键词：连续流动法钾素释放曲线动力学含钾矿物

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土壤钾素转化的影响因素及其研究进展

华中农业大学学报 2007年第6期26卷 907-913页

作者：丛日环李小坤鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院武汉430070

土壤中各种形态的钾之间存在着动态的平衡，这些平衡受一定因素的影响。本文主要从粘土矿物类型、土壤水分状况、温度、pH、肥料施用以及陪伴离子等方面对土壤钾素转化的影响因素进行了综述，可以归纳为：①以2∶1型粘土矿物为主的土壤... 详细信息

土壤中各种形态的钾之间存在着动态的平衡，这些平衡受一定因素的影响。本文主要从粘土矿物类型、土壤水分状况、温度、pH、肥料施用以及陪伴离子等方面对土壤钾素转化的影响因素进行了综述，可以归纳为：①以2∶1型粘土矿物为主的土壤吸附K^＋的结合能较小，易解吸；而以1∶1型粘土矿物为主的土壤吸附K^＋的结合能较大，吸附的K^＋不易解吸。②土壤干湿变化对钾素转化的影响因速效钾含量的高低而有明显的区别。③在0-40℃温度范围内，增温能使交换性钾离子减少，而水溶性钾离子浓度则相应增加。④pH对土壤钾素转化的影响比较复杂。⑤氮肥中的NH4^＋因与K^＋离子具有相似的离子半径和水化能而对土壤钾素的有效性产生显著的影响。最后展望了钾素转化领域未来的发展方向和研究热点。

关键词：钾素形态粘土矿物土壤水分 pH 温度施肥陪伴离子

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中国冬油菜产业氮肥减施增效潜力分析

植物营养与肥料学报 2017年第6期23卷 1494-1504页

作者：张智丛日环鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室湖北武汉430070

【目的】在"化肥零增长"的背景下评估冬油菜氮肥减施潜力,为我国油菜产业高产高效的协同发展提供科学依据。【方法】本研究通过分析统计数据(2005~2014年)、文献数据(2000年至今)以及油菜施肥(2005~2015年)和调查数据(2009~2011年),定... 详细信息

【目的】在"化肥零增长"的背景下评估冬油菜氮肥减施潜力,为我国油菜产业高产高效的协同发展提供科学依据。【方法】本研究通过分析统计数据(2005~2014年)、文献数据(2000年至今)以及油菜施肥(2005~2015年)和调查数据(2009~2011年),定量研究了国内外油菜产量与氮肥偏生产力的差距,明确了我国冬油菜各主产省份氮肥推荐水平较农户水平的节氮空间,同时利用QUEFTS模型探讨了未来不同情景模式下我国冬油菜的节氮潜力。【结果】统计数据显示,近十年我国油菜产量接近于世界平均水平(1800 kg/hm^2),冬油菜产量集中在1500~2100 kg/hm^2,但远低于发达国家,且年均产量增幅较低。调查数据显示,国内农户水平施氮量普遍偏高,平均为188 kg/hm^2,结合我国冬油菜种植面积(6238×10~3 hm^2)和推荐水平施氮量(平均162kg/hm^2),全国冬油菜氮素投入量可节省16.0×10~4 t,可节氮的主要省份为湖南、江苏、湖北、四川。其中,湖南、江苏节氮主要由于单位面积节氮空间较大,湖北和四川则因种植面积大而获得较大的节氮空间。分别以不施氮处理油菜吸氮(N)量30、50、70 kg/hm^2(相当于油菜产量约为500、1000、1500 kg/hm^2)划分为低、中、高三个土壤供氮水平。在农户氮肥偏生产力水平(PFP_N,10.9 kg/kg)的基础上,设置推荐水平为情景Ⅰ,PFPN依次增加5个单位分别为情景Ⅱ(国外一般水平)、情景Ⅲ(国外中等水平)、情景Ⅳ(国外较高水平),分析不同情景的冬油菜节氮潜力。结果显示,在低供氮条件下,当目标产量超过2500 kg/hm^2时,至少达到情景Ⅱ(国外一般水平)时才有节氮空间;而在中、高等供氮条件下,达到不同目标产量时均有一定的节氮空间。【结论】依据土壤基础供氮能力和油菜目标产量进行氮肥管理,并结合其他农艺管理措施,是实现油菜高产、氮肥减施增效的重要途径。

关键词：冬油菜产量差氮肥偏生产力情景分析 QUEFTS模型

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中国不同区域油菜氮磷钾肥增产效果

中国农业科学 2013年第9期46卷 1837-1847页

作者：李慧马常宝鲁剑巍李小坤任涛丛日环华中农业大学资源与环境学院全国农业技术推广服务中心

【目的】研究中国油菜氮、磷、钾肥增产效果,明确不同区域油菜施肥效果概况和区域特点,为区域推荐施肥提供理论基础。【方法】总结2005—2010年中国2 106个油菜田间试验数据,通过计算获得最高产量时氮、磷、钾肥的增产量、增产率和农学... 详细信息

【目的】研究中国油菜氮、磷、钾肥增产效果,明确不同区域油菜施肥效果概况和区域特点,为区域推荐施肥提供理论基础。【方法】总结2005—2010年中国2 106个油菜田间试验数据,通过计算获得最高产量时氮、磷、钾肥的增产量、增产率和农学利用率,分析各油菜区域施用化肥的增产效果。【结果】中国油菜施用氮肥增产量和增产率均值分别为1 044 ***-2和87.4%,主要分布在500—1 500 ***-2和5%—100%范围内,99%的试验有增产效果;磷肥增产量和增产率均值分别为634 ***-2和39.9%,主要分布在200—1 000 ***-2和5%—40%范围内,94%的试验有增产效果;钾肥增产量和增产率均值分别为420 ***-2和22.9%,主要分布在100—600 ***-2和10%—40%范围内,88%的试验有增产效果。每千克氮肥(N)、磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)平均增收油菜籽6.2、7.8和5.4 kg。长江下游冬油菜区氮、磷肥的增产效果最好,增产率均值分别为128.8%和51.3%,长江中游冬油菜区钾肥增产效果最好,增产率均值为24.6%,春油菜区氮磷钾肥施用增产效果较低,增产率均值分别为42.6%、31.6%和21.3%。【结论】中国油菜施用化肥增产效果显著,具体表现为氮肥>磷肥>钾肥,氮素是影响油菜产量的主要养分因素。春油菜区氮磷钾肥增产效果较差,长江下游冬油菜区氮、磷肥增产效果最好,长江中游冬油菜区钾肥增产效果最好。部分试验施用肥料不增产或肥料用量不合理,需要进一步改进施肥量,实现油菜施肥高产高效。

关键词：油菜种植区域氮肥磷肥钾肥增产效果

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中国农业科学 2018年第15期51卷 128-137页

作者：朱芸徐华丽张洋洋任涛丛日环鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室

【目的】合理施肥是保证和维持油菜产量的关键。面对目前集约化的种植管理模式,肥料的粗放管理和施用势必造成养分效率的下降,从而影响油菜产量。本研究通过比较长江流域冬油菜种植区域农民习惯施肥与推荐施肥的产量和养分利用效率差异... 详细信息

【目的】合理施肥是保证和维持油菜产量的关键。面对目前集约化的种植管理模式,肥料的粗放管理和施用势必造成养分效率的下降,从而影响油菜产量。本研究通过比较长江流域冬油菜种植区域农民习惯施肥与推荐施肥的产量和养分利用效率差异,为冬油菜肥料合理施用、提高肥料利用效率提供策略。【方法】选取2005—2016年长江流域(包括四川、贵州、湖北、湖南、安徽、江苏和浙江7个省份)的535个油菜田间试验,分析不施肥(CK)、农民习惯施肥(FP)和推荐施肥(RF)处理间以及长江流域各区域间的油菜产量和产量分布特征,比较不同施肥处理的增产效果,以及氮、磷、钾肥料用量和偏生产力的差异,计算RF处理与FP处理间施肥量的差值,评估长江流域氮、磷、钾肥的减施潜力。【结果】长江流域CK处理冬油菜产量主要分布在500—1 500 kg·hm,FP处理主要分布在1 500—3 000 kg·hm,RF处理最高,集中在2 000—3 000 kg·hm,土壤基础地力对RF处理油菜产量的贡献率为45.1%—49.7%;3个不同处理在区域间油菜的平均产量均表现为长江下游>中游>上游。长江上、中、下游FP处理油菜产量均值分别为2 033、2 182和2 542 kg·hm,RF处理油菜产量较FP分别增产16.7%、16.5%和13.9%,增产点比例达77.5%—94.9%。随着地力水平的提升,各个处理油菜增产率均表现出逐渐下降的趋势,RF处理在不同地力水平下亦呈现出明显的优势。比较RF与FP处理施肥量发现,长江流域FP处理施肥量均值为162.5—239.5 kg N·hm、58.6—82.0 kg PO·hm和45.5—60.8 kg KO·hm,而RF处理施肥量均值则为162.2—233.6 kg N·hm、67.2—94.1 kg PO·hm和73.6—108.5 kg KO·hm,两种施肥处理氮肥用量未表现出显著的差异,FP处理磷、钾肥用量偏低。与RF处理相比,PF处理氮肥可减施的点位比例最大,长江流域45.6%的点位能够减氮,25.6%的点位可以减磷,钾肥减施点位的比例仅为13.2%。同时,需要增施氮、磷、钾肥的比例分别为37.8%、60.0%和75.9%。区域间肥料用量以长江下游适宜点位比例最大,氮、磷、钾肥适宜用量的点位比例分别为25.0%、22.8%和17.1%。长江流域FP处理的氮、磷、钾肥偏生产力均值分别为11.1—14.2、28.6—45.8和38.3—47.6 kg·kg。RF在FP处理的基础上提高了氮肥偏生产力12.9%—15.9%,但与其他发达国家相比仍处于较低水平;而RF处理的磷、钾偏生产力与FP相比有所下降,平均降低幅度分别为6.9%和19.6%,也表明目前推荐的施肥量仍然存在减肥的空间。【结论】与农民习惯施肥相比,推荐施肥显著增加了油菜产量,且农民习惯的肥料用量存在较大的调整空间。

关键词：冬油菜产量农民习惯施肥推荐施肥养分利用效率长江流域