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麦季不同施磷量对麦玉和麦豆轮作体系作物产量及磷效率的影响

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水土保持学报 2024年

作者：寇心悦桑丽智沈玉芳西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室西北农林科技大学资源环境学院中国科学院大学水土保持与生态环境科技研究中心

[目的]为研究麦季不同施磷量对陕西关中地区不同轮作体系作物产量和磷肥效率的影响,明确实现不同轮作体系作物高产高效的适宜麦季磷肥施用量。[方法]以麦玉和麦豆2个轮作体系为研究对象,设置5个施磷(P2O5)水平:0,75,150,225,300 kg/hm2... 详细信息

[目的]为研究麦季不同施磷量对陕西关中地区不同轮作体系作物产量和磷肥效率的影响,明确实现不同轮作体系作物高产高效的适宜麦季磷肥施用量。[方法]以麦玉和麦豆2个轮作体系为研究对象,设置5个施磷(P2O5)水平:0,75,150,225,300 kg/hm2,分析2021—2022年和2022—2023年轮作周年作物产量、磷肥利用效率、土壤有效磷含量及其与施磷量之间的关系。[结果]与不施磷处理(0 kg/hm2)相比,试验2年仅麦季施磷处理显著增加麦玉和麦豆轮作体系小麦、玉米、大豆和周年产量(P轮作周年产量和磷肥效率均达到较高水平。2个轮作体系的周年产量均在施磷150 kg/hm2处理最高,麦玉轮作体系显著高于施磷75 kg/hm2处理(P麦豆轮作与施磷75 kg/hm2处理间差异不显著;麦玉和麦豆轮作体系获得最高小麦产量的土壤有效磷含量分别为20.07,16.15 mg/kg。2个轮作体系的磷肥农学效率、磷肥偏生产力、磷肥回收效率、磷效率指数(PEI)均随施磷量的增加而降低;施磷75 kg/hm2麦玉和麦豆轮作体系的PEI分别为施磷150 kg/hm2处理的1.24,2.02倍,麦豆的PEI降低更显著。综合考虑粮食安全、环境安全和肥料利用率,以95%的小麦最高产量为实际目标,对应的麦玉和麦豆轮作体系施磷量分别为115,95 kg/hm2,可实现磷肥回收效率以及较低的磷盈余,同时保证麦玉和麦豆轮作体系周年产量分别达到最大产量的96.23%,95.43%;麦豆轮作体系具有较低的施磷量需求。[结论]对不同轮作体系应从作物丰产、肥料高效利用和基于零盈余的管理政策考虑,进行合理的磷肥施用,以在满足作物—土壤磷养分的协调供应、保证作物高产的同时,提高磷效率。

关键词：施磷量麦玉轮作麦豆轮作产量磷肥效率

砂姜黑土麦玉轮作不同施氮量下土壤矿质氮运移规律及分布特征

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农业资源与环境学报 2024年

作者：吕金岭高燕哺骆晓声郭战玲李太魁河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所农业农村部原阳农业环境与耕地保育科学观测实验站河南省农业生态环境重点实验室河南省生态环境监测中心

砂姜黑土是黄淮海地区的一类典型农田土壤，由于存在明显的砂姜层以及易产生多发性裂隙，砂姜黑土的氮素迁移分布存在不确定性。鉴于此，本研究设置CK（无氮磷钾肥）、TR（传统高氮）、OPT（优化施氮）和ZOPT（再优化施氮）4个处理，采... 详细信息

砂姜黑土是黄淮海地区的一类典型农田土壤，由于存在明显的砂姜层以及易产生多发性裂隙，砂姜黑土的氮素迁移分布存在不确定性。鉴于此，本研究设置CK（无氮磷钾肥）、TR（传统高氮）、OPT（优化施氮）和ZOPT（再优化施氮）4个处理，采用剖面取样和同位素示踪方法，探究砂姜黑土麦玉轮作氮素运移规律及作物吸收利用率。结果显示，长期施肥条件下，砂姜黑土NO3--N残留量主要集中在0～20 cm土层，其次为50～60 cm土层，再次为120 cm土层，120 cm以下NO3--N残留量低且变化不显著；从3季取样来看，不同施氮处理NO3--N残留量主要在0～20 cm和40～60 cm层，20～40 cm层最低。其中第1季（玉米季）不同处理当季15N残留量主要集中在0～20 cm土层，其余土层较低；第2季（小麦季）0～20 cm土层15N残留量增加显著，其余土层增幅较小；第3季（玉米季）由于极端降雨的影响，0～20 cm土层15N占比下降，15N残留量由上一季的74.9%～85.9%降低至52.3%～56.5%，20～60 cm土层15N残留量增幅明显，80～100 cm土层有小幅上升。各处理三季作物产量无显著差异（P>0.05），而15N利用效率表现为ZOPT >OPT>TR，说明190 kg·hm-2施氮量可满足砂姜黑土当季麦玉轮作氮素需求。除此之外，不同处理三季平均氮素损失介于27.9%～36.4%之间，其中TR处理最高，ZOPT处理最低。基于以上研究，砂姜黑土常规气象条件下化肥氮主要以作物吸收和土壤残留为主，而极端降雨条件下，化肥氮主要以环境损失为主，淋溶不是当季化肥氮的主要损失途径。

关键词：砂姜黑土氮素运移极端降雨 N标记麦玉轮作

减氮对麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性的影响

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农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1338-1349页

作者：白芳芳乔冬梅李平杜臻杰陆红飞郭魏齐学斌中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 农业农村部农产品质量安全水环境因子风险评估实验室河南新乡453002 中国农业科学院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站河南新乡453002 江苏农林职业技术学院江苏句容212400

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300 kg·hm^(-2),N2)、减氮20%(纯氮240 kg·hm^(-2),... 详细信息

探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300 kg·hm^(-2),N2)、减氮20%(纯氮240 kg·hm^(-2),N1),提取土壤DNA,用nirS(细胞色素cd1-亚硝酸还原酶)、nirK(Cu-亚硝酸还原酶)引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农田土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌α-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌α-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria(δ-变形菌纲)相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌α-多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N2O排放。

关键词：减氮 nirK nirS 反硝化细菌麦玉轮作多样性群落结构

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不同施氮措施对麦玉轮作系统NO排放的影响

环境科学 2024年

作者：蔡连凤王学霞王甲辰曹兵魏丹梁丽娜北京市缓控释肥料工程技术研究中心北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所东北农业大学资源与环境学院

为探究华北麦玉轮作系统农田土壤N2O排放对不同施氮措施的响应及影响因素，采用密闭式静态箱-气相色谱法，分析了不施肥(CK)，常规施氮(尿素，追肥一次，U1)、优化施氮(减氮20%，追肥一次，U2)、控释掺混肥一次性施肥(50%尿素+控释尿素... 详细信息

为探究华北麦玉轮作系统农田土壤N2O排放对不同施氮措施的响应及影响因素，采用密闭式静态箱-气相色谱法，分析了不施肥(CK)，常规施氮(尿素，追肥一次，U1)、优化施氮(减氮20%，追肥一次，U2)、控释掺混肥一次性施肥(50%尿素+控释尿素50%，减氮20%，SRU1)、控释氮肥一次性施肥(减氮20%，SRU2)和抑制剂型控释氮肥一次性施肥(减氮20%，ISRU)这6个处理下，N2O排放通量及土壤理化性质的差异. 结果表明，麦玉轮作期间土壤N2O排放通量呈动态变化，CK、U1和U2处理玉米季N2O排放峰出现在基肥4～7 d，追肥后6～10 d，小麦季出其排放峰出现在基肥4～8 d，追肥后6～9 d；玉米季和小麦季SRU1、SRU2和ISRU排放峰分别出现在基肥10～21 d和12～20 d，控释氮肥的施用显著降低N2O排放峰值和频次.与U1相比，U2、SRU1、SRU2和ISRU处理N2O排放通量分别显著降低了8.5%、20.0%、33.8%和43.6%，且玉米季N2O排放通量高于小麦季，占整个轮作周期的58.1%～65.1%. 与U1相比，U2、SRU1处理产量分别降低了5.9%和1.9%，SRU2和ISRU处理产量分别增加了1.7%和7.0%. 玉米季，与U1相比，ISRU产值增加了14.6%，环境效益为581元，净经济效益提高得最多达18.6%，而小麦季产值和净经济效益出现下降的现象，由此抑制剂控释氮肥一次性施入更适用于玉米季. N2O排放通量与土壤性质理化指标相关性分析发现，N2O与湿度、铵态氮、硝态氮以及微生物量碳、氮呈显著正相关关系. 由此，抑制剂型控释氮肥一次性施肥加在减少劳动力投入与降低环境效益方面起到积极作用，可作为华北地区玉米种植提供了有效的氮肥管理方式.

关键词：华北平原麦玉轮作 N O排放控释氮肥产量

麦玉轮作区不同施氮量对夏玉米生物性状及产量的影响

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安徽农业科学 2024年第3期52卷 131-133,140页

作者：雷忠顺黄寅玲河南省安阳市殷都区农业农村局河南安阳455000 河南省安阳市北关区农业农村局河南安阳455000

为研究麦玉轮作区在受洪涝受害后不同施氮量对夏玉米产量的影响,并分析玉米生物性状、产量及经济效益对不同施氮量响应的差异。于2022年采用小区试验,设置6种氮肥施用量模式,分别设常规施磷钾肥(CK,T_(1))、常规施肥减施氮肥15%(T_(2))... 详细信息

为研究麦玉轮作区在受洪涝受害后不同施氮量对夏玉米产量的影响,并分析玉米生物性状、产量及经济效益对不同施氮量响应的差异。于2022年采用小区试验,设置6种氮肥施用量模式,分别设常规施磷钾肥(CK,T_(1))、常规施肥减施氮肥15%(T_(2))、常规施肥减施氮肥5%(T_(3))、常规施肥(T_(4))、常规施肥增施氮肥5%(T_(5))和常规施肥增施氮肥15%(T_(6))6个处理。结果表明,在一定范围内,随着施氮量的增加,夏玉米穗长、穗粗、株高等生物性状呈增长趋势,秃尖长度呈降低趋势,以T_(5)最佳。随着氮肥施用量的增加,玉米籽粒产量表现为先升高后降低的变化趋势,T_(5)和T_(6)产量分别为9201.0和9166.5 kg/hm^(2),显著高于常规减施氮肥的T_(1)、T_(2)和T_(3)。不同施氮量处理经济效益较T_(1)均有不同程度增加,T_(5)最高,为23922.6元/hm^(2)。综合分析,麦玉轮作区在受洪涝受害后以常规施肥增施氮肥5%处理产量和经济效益最佳。

关键词：麦玉轮作夏玉米氮肥生物性状产量

秸秆还田对关中地区麦玉轮作田N_(2)O排放的短期效应

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植物营养与肥料学报 2023年第6期29卷 1002-1012页

作者：程伯豪白金泽刘镇远宋佳杰许宏伟王兴任广鑫冯永忠西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 陕西省循环农业工程技术研究中心陕西杨凌712100

【目的】分析环境因子和土壤N_(2)O排放对短期秸秆还田的响应,以更准确地评价化肥施用下短期秸秆还田的增减排效益。【方法】于2020—2021年在关中地区开展了小麦–玉米轮作田间试验。采取双因素裂区设计,主处理为秸秆还田(W1)与不还田(... 详细信息

【目的】分析环境因子和土壤N_(2)O排放对短期秸秆还田的响应,以更准确地评价化肥施用下短期秸秆还田的增减排效益。【方法】于2020—2021年在关中地区开展了小麦–玉米轮作田间试验。采取双因素裂区设计,主处理为秸秆还田(W1)与不还田(W0),副处理为不施肥(W1、W0)、施氮肥(W1N、W0N)和施氮磷肥(W1NP、W0NP)。测定了土壤含水量、温度、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、速效磷含量及N_(2)O排放通量,调查了作物产量,并探讨了土壤N_(2)O排放与环境因子之间的关系。【结果】相比W0,W1处理土壤含水量提高了1.1%~16.2%;W1N处理的土壤NO_(3)^(-)-N含量峰值较W0N高17.6%~30.5%。4个施肥处理的土壤NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量随生育时期推进先迅速上升,然后缓慢下降,施氮肥处理的土壤NO_(3)^(-)-N峰值比施氮磷肥处理高17.0%~20.8%。W1NP与W0NP处理土壤的速效磷含量随生育期推进先上升后缓慢下降,平均速效磷含量显著高于处理W0、W1、W0N和W1N(P麦季和夏玉米季分别在施肥后第6和第12天土壤N_(2)O排放通量达到峰值。W1N、W1NP的土壤N_(2)O排放峰值分别比W0N、W0NP高5.0%和38.5%,全年累计排放量分别比W0N、W0NP高291.13和379.99 g/hm^(2)(P施氮磷肥>不施肥处理;相同施肥条件下,秸秆还田>不还田处理。【结论】不论是否秸秆还田,氮磷肥配施均提高了土壤速效磷含量,降低了NO_(3)^(-)-N峰值,因而降低了N_(2)O年累积排放量。秸秆还田后短期内虽然也提高了土壤速效磷含量,但其较高的土壤含水量和NO_(3)^(-)-N含量导致更高的N_(2)O排放通量和农田N_(2)O累计排放量。因此,评价秸秆还田在农业可持续发展中的生态与生产效益时,也应考虑其还田后短期存在的不利影响。

关键词：麦玉轮作秸秆还田施肥土壤氧化亚氮(N_(2)O)

不同腐熟度有机肥对麦玉轮作系统土壤肥力及作物产量的影响

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西南农业学报 2023年第12期36卷 2631-2639页

作者：陈方可张世文梁玉伟王维瑞张蕾安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 北京市土肥工作站北京100029 北京市耕地建设保护中心北京100010

【目的】探究施用不同腐熟度有机肥对麦玉轮作系统土壤的影响及有机肥对土壤肥力的调控作用。【方法】将堆肥过程与施肥过程相结合,通过2年连续田间定位试验,设置单施化肥(CK-H,对照)。腐熟度70%有机肥(GI70)、腐熟度100%有机肥(GI100)... 详细信息

【目的】探究施用不同腐熟度有机肥对麦玉轮作系统土壤的影响及有机肥对土壤肥力的调控作用。【方法】将堆肥过程与施肥过程相结合,通过2年连续田间定位试验,设置单施化肥(CK-H,对照)。腐熟度70%有机肥(GI70)、腐熟度100%有机肥(GI100)共3个处理,测定堆肥完成后不同腐熟度有机肥的养分差异,对施用有机肥后麦玉两季轮作土壤的有机质、全氮、有效磷、速效钾及小麦、玉米产量进行测定,通过结构方程模型明确施肥对土壤肥力和作物产量的影响。【结果】堆肥结束时,与有机肥GI70处理相比,有机肥GI100处理的有机质、全氮、全钾、含水率显著高于前者(P麦第1季有机肥处理土壤有机质、有效磷含量均高于CK-H处理,玉米第1季有机质、全氮、有效磷均高于CK-H处理;土壤速效钾含量在第1季小麦、玉米收获期呈下降趋势;小麦、玉米第2季收获期类似,有机肥处理组均高于CK-H处理,土壤速效钾含量则低于CK-H处理。小麦-玉米轮作第1年,GI100、GI70处理小麦分别增产17.00%、9.90%,玉米分别增产11.97%、1.41%。小麦-玉米轮作第2年,小麦季GI100、GI70处理产量分别增产12.89%、9.59%,玉米季GI100、GI70处理产量分别增产19.44%、17.17%。结构方程模型显示,有机肥的肥力指标、技术指标、重金属含量对麦玉轮作系统土壤、作物产量的路径系数分别为0.75(0.94)、0.13(0.40)、-0.32(-0.61)。【结论】施用较高腐熟度的有机肥对土壤肥力和小麦、玉米产量具有正向调控作用,有机肥的肥力指标、技术指标、重金属含量是影响土壤肥力、作物产量的关键因素。研究可为土壤培肥提供科学依据和技术参考。

关键词：腐熟度麦玉轮作土壤肥力结构方程模型

长期施用氮肥对麦玉轮作体系土壤水稳性团聚体和有机碳的影响

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河北农业大学学报 2023年第5期46卷 1-7页

作者：何冰刘璐魏静孙志梅马文奇河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071000

本研究依托华北平原小麦—玉米轮作12年定位试验,采用湿筛法分析不同氮肥用量(N0、N100、N180、N255、N330)对水稳性团聚体粒径组成、土壤结构稳定性及团聚体有机碳的影响。结果表明:各个施氮水平下土壤水稳性大团聚体含量(>0.25 mm)和... 详细信息

本研究依托华北平原小麦—玉米轮作12年定位试验,采用湿筛法分析不同氮肥用量(N0、N100、N180、N255、N330)对水稳性团聚体粒径组成、土壤结构稳定性及团聚体有机碳的影响。结果表明:各个施氮水平下土壤水稳性大团聚体含量(>0.25 mm)和大团聚体有机碳含量均高于微团聚体(2 mm粒径团聚体含量、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)。N255处理>2 mm和0.5-2 mm粒径较N0处理均显著提高了水稳性团聚体有机碳含量。而过量施用氮肥(N330处理)则会降低2 mm团聚体含量、>2 mm团聚体有机碳含量呈显著正相关,且>2 mm粒径团聚体含量与该粒径有机碳含量呈极显著正相关。综上,适量施用氮肥可以增加>2 mm粒径水稳性大团聚体分布和该粒径团聚体有机碳含量,且不会明显破坏土壤结构。

关键词：麦玉轮作水稳性团聚体土壤有机碳

秸秆生物炭和秸秆对麦玉轮作系统土壤养分及作物产量的影响

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中国农业科技导报 2023年第2期25卷 152-162页

作者：郑云珠孙树臣聊城大学地理与环境学院山东聊城252059

为探讨生物炭和秸秆在石灰性潮土区对麦玉轮作系统的影响,采用冬小麦季玉米秸秆还田-夏玉米季小麦秸秆不还田的单季还田模式,按照观测小区内实际平均玉米秸秆干物质量进行倍数施用,设置玉米秸秆0.5(S0.5)、1.0(S1.0)、1.5(S1.5)和2.0倍(... 详细信息

为探讨生物炭和秸秆在石灰性潮土区对麦玉轮作系统的影响,采用冬小麦季玉米秸秆还田-夏玉米季小麦秸秆不还田的单季还田模式,按照观测小区内实际平均玉米秸秆干物质量进行倍数施用,设置玉米秸秆0.5(S0.5)、1.0(S1.0)、1.5(S1.5)和2.0倍(S2.0)还田,以及将等量玉米秸秆全部转化为生物炭进行施用(B0.5、B1.0、B1.5、B2.0),以无生物炭和秸秆的处理为对照(CK),测定不同处理下的土壤养分及作物产量。结果表明,生物炭和秸秆还田处理对冬小麦、夏玉米两季的土壤全效以及速效养分具有一定的促进作用,整体上在冬小麦季对土壤养分的改善及碳氮比的提升效果优于夏玉米季。在冬小麦季,生物炭和秸秆还田处理的小麦籽粒产量较对照分别显著增加9.04%~21.76%和15.31%~22.96%;在夏玉米季,B0.5、S1.0、S1.5、S2.0处理的玉米籽粒产量较对照分别显著增产10.86%、8.72%、10.89%、12.22%。整体上施用生物炭和秸秆对冬小麦的增产效果高于夏玉米,且以秸秆还田处理的增产效果更优。因此,在鲁西平原石灰性潮土区正常施肥的基础上,在冬小麦季施加0.5倍玉米秸秆炭化的生物炭或1.0倍玉米秸秆不仅有利于提高土壤肥力,还可以增加冬小麦、夏玉米两季作物的籽粒产量。

关键词：生物炭秸秆麦玉轮作土壤养分产量