科学利用钾肥资源保证种植业可持续发展 1 硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响 3 苏丹草 - 黑麦草轮作制中平衡施肥对土壤肥力的影响 10 玉米钾肥适宜用量研究 13 氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响 17 农业面源污染防控中不同玫瑰品种磷养分管理研究 22 黑龙江省大豆

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1 BETTER CROPS CHINA 2011 年 5 月 ( 总第 26 期 ) 高效施肥 本期提要 科学利用钾肥资源硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响苏丹草 - 黑麦草轮作制中平衡施肥对土壤肥力的影响玉米钾肥适宜用量研究氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响不同玫瑰品种磷养分管理黑龙江大豆磷肥效果不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异基于土壤氮素收支平衡的油菜氮肥推荐施用量施用氮磷钾对生姜生长和干物质积累的影响云南红壤旱坡地玉米氮磷钾肥效应钾营养对水果和蔬菜食物品质的影响全球作物集约化减少了温室气体的排放 IPNI 中国项目部 工作会议

2 科学利用钾肥资源保证种植业可持续发展 1 硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响 3 苏丹草 - 黑麦草轮作制中平衡施肥对土壤肥力的影响 10 玉米钾肥适宜用量研究 13 氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响 17 农业面源污染防控中不同玫瑰品种磷养分管理研究 22 黑龙江省大豆磷肥效果研究 29 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异 34 基于土壤氮素收支平衡的油菜氮肥推荐施用量研究 40 施用氮磷钾对生姜生长和干物质积累的影响 46 云南红壤旱坡地玉米氮磷钾肥效应 50 钾营养对水果和蔬菜食物品质的影响 文献综述 55 全球作物集约化减少了温室气体的排放 60 IPNI 中国项目部 工作会议 64 IPNI Saskatoon, Saskatchewan, A.M. Johnston, Vice President, IPNI Asia and Africa Group M. M. Wilson, Chairman of the Board, Agrium Inc. J. Felker, Vice Chairman of the Board, K + S KALI GmbH S. R. Wilson, Finance Committee Chair, CF Industries Holdings, Inc. Norcross, Georgia, T.L. Roberts, President, IPNI Brookings, South Dakota, P.E. Fixen, Senior Vice President, IPNI Americas and Oceania Group and Director of Research. Moscow, Russia Svetlana Ivanova, Vice President, IPNI Eastern Europe / Central Asia and Middle East Group jyjin@ipni.net phe@ipni.net sli@ipni.net gfsun@ipni.net fchen@ipni.net stu@ipni.net The Government of Saskatchewan helps make this publication possible through its resource tax funding. We thank the Government for this important educational project. : Agrium Inc. Arab Potash Company Belarusian Potash Company CF Industries Holding, Inc. Great Salt Lake Minerals OCP S.A. Incitec Pivot Intrepid Potash, Inc. K+S KALI GmbH The Mosaic Company PotashCorp Simplot Sinofert Holdings Limited SQM Uralkali Vale Fertilizantes S.A.

3 科学利用钾肥资源保证种植业可持续发展 科学利用钾肥资源, 保证种植业可持续发展 金继运 钾与氮和磷一样, 是植物生长必需的大量营养元素, 不能被其他任何元素代替 农作物的需钾量一般与氮素在同一个量级, 高于需磷量 钾以离子形态被作物吸收, 与氮磷不同是, 钾在植物体内不构成有机化合物, 但它在植物光合作用 光合作用产物的转化运输 蛋白质的合成等许多生理过程中起着重要作用, 与许多代谢功能密切相关, 也是作物高产优质生产的重要物质基础 钾肥在我国的施用的是随作物产量的不断提高和土壤钾素的不断耗竭而逐步发展的 从上世纪三十年代以来, 中国进行了三次全国范围的肥料效应研究, 在三次肥料效应研究过程中, 土壤钾素经历了从丰富到相对缺乏, 钾素效应经历了从无效和到不同地区逐渐显效的过程 第一次全国范围内的肥料效应研究在 1935 年到 1940 年, 由我国著名土壤学家张乃凤先生组织, 在全国 14 个省的 68 个点安排了 156 个小麦 玉米 水稻 油菜 棉花 玉米 小米 红薯 大麦和桑树田间试验 研究发现几乎所有的土壤都严重缺氮, 长江流域发现了缺磷, 钾在所有供试土壤均较丰富 第二次全国肥料效应的研究从 1958 年到 1962 年, 由农业部组织的全国化肥肥效试验网, 共在 25 个省的 157 个点上实施了 351 个水稻 小麦 玉米 棉花 果树 蔬菜和其他作物田间试验 发现在所有试验点上氮肥肥效显著 磷肥在南方地区效果已经非常显著, 在北方地区效果也趋于明显 土壤钾素供应基本还可以满足作物需求 1981 年 ~1983 年全国化肥肥效试验网组织了第三次全国范围内的肥料效应研究, 在 29 个省的 18 种农作物上共安排了田间试验 5086 个 研究结果显示, 一般作物产量的施肥效应按 N>P>K 的顺序排列, 氮素增产效益有所下降, 南方水稻施磷的效果稍有下降, 北方小麦和玉米的施磷效果有所上升 南方水稻施钾的效果明显, 北方地区小麦和玉米施钾也开始显效 总体看来, 在上世纪五十年代以前, 中国农民在较低的生产水平上主要依靠有机肥料来维持土壤 - 作物系统间的养分平衡 上世纪五十年代以后, 随着作物产量及氮磷肥料用量的增加, 作物带走了更多的钾, 导致土壤有效钾下降及土壤 - 作物间钾素的亏缺 作物产量的提高 氮磷肥用量的增加和土壤 - 作物系统中钾素的亏缺导致了钾肥的增产效应的增加 这些变化正是植物营养的最小养分律在宏观上的体现 从上世纪八十年代开始, 在农业部的支持下, 国际植物营养研究所 (IPNI) 与中国农业科学院以及其他科研教育单位合作, 形成了全国性的合作研究网络, 在不同地区安排了大量的田间试验来研究不同作物对 N P 和 K 肥的效应 研究明确了主要作物与氮磷肥相配合的最佳钾肥用量, 所有这些研究结果为各地区科学可靠的施用钾肥提供了依据 在南方地区, 施钾肥可增加粮食作物产量 11.7~39.1%, 纯收益每公顷 439~1809 元, 在经济作物上产量和效应增加比粮食作物更加明显 西南地区在香蕉和荔枝上施用钾肥可增产 63.1% 和 30.9%, 纯利润达每公顷 和 元 北方地区土壤钾素含量相对较高, 但是随着氮磷肥用量的增加 作物产量的提高, 土壤钾素含量逐渐下降, 施钾效果逐渐明显,IPNI 合作项目多年研究结果表明, 在北方主要作物上, 施钾平均增产 15.7~24.7%, 增加纯收入每公顷 810~2468 元 中国缺乏钾矿资源, 钾肥主要依靠出口 为保证农业生产的持续发展和增加农民收入, 必须科学高效利用钾肥资源 1

4 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 1) 充分利用一切可以利用有机钾肥资源 在中国有机肥是重要的钾素资源, 大量的钾以水溶态存在于作物叶片和茎秆中 研究结果显示, 秸秆还田后还增加了作物吸钾量和产量, 改善了土壤 / 作物系统中的钾素平衡 据估算,2000 年中国 48.8 亿吨的有机废弃物中含有 2270 万吨 K 2 O, 可是由于缺乏相应的鼓励机制和简便易行的技术, 仅有约三分之一的有机养分返还了土壤, 造成了资源的浪费和环境问题 2) 将钾肥优先用于最需钾的土壤上 南方土壤一般缺钾, 供钾能力低 但近来有研究报道, 在南方集约化种植区连续施钾的土壤上有钾素积累的情况 同时在北方集约化高产区随着高氮 高磷的投入, 土壤必然要被带走大量的养分, 因此也需要考虑科学合理补充钾肥 3) 对钾敏感的作物优先施用钾肥 许多作物对缺钾十分敏感, 如香蕉 烟草 棉花 马铃薯及大部分的糖料 纤维和油料作物等 在小麦 - 夏玉米轮作制中, 玉米对施钾的反应比小麦更为明显, 因此, 钾肥要优先施用到玉米上 4) 钾肥与其他必需的营养元素平衡施用 许多田间试验结果表明, 任何一种元素的短缺都会影响到其他养分的效率, 因此, 要注意钾肥与氮磷和中微量元素的合理配合施用 5) 分次施用钾肥, 减少淋溶损失 钾素在土壤中的移动性介于氮肥和磷肥之间, 在生育期长的作物上, 在养分容易流失的土壤上, 建议分次施用钾肥, 减少钾素养分流失 上接 9 页 [9] Vilsmeier K. Turn-over of 15 N ammonium sulfate with dicyandiamide under aerobic and anaerobic soil condition[j]. Fertilizer Research, 1991, 29(5): [10] Guiraud G, Marol C, Thibaud M C. Mineralization of nitrogen in the presence of a nitrification inhibitor [J]. Soil Biology and Biochemistry, 1989, 21: [11] Clay D E, Malzer G L, Anderson J L. Tillage and dicyandiamide influence on nitrogen fertilizer immobilization, demineralization and utilization by maize (Zea mays L.) [J]. Biology and Fertility of Soils, 1990b, 9: [12] Wang Z P, Van C O, Li L B, Li L T, Baert L. Effect of organic matter and urease inhibitors on urea hydrolysis and immobilization of urea nitrogen in an alkaline soil[j]. Biology and Fertility of Soils, 1991b, 11: [13] 郑福丽, 李彬, 李晓云, 石元亮. 脲酶抑制剂的作用机理与效应 [J]. 吉林农业科学, 2006, 31(6): [14] 陈苇, 卢婉芳. 稻田脲酶抑制剂对 15 N- 尿素去向的影响 [J]. 核农学报,1997,11(3): [15] 王小彬, 辛景峰,Grant C A, Bailey L D. 尿素与脲酶抑制剂配用对春小麦植株氮吸收的影响 [J]. 干旱地区农业研究,1998,16(3):6-10. [16] 孙志梅, 武志杰, 陈立军, 马星竹. 硝化抑制剂的施用效果 影响因素及其评价 [J]. 应用生态学报, 2008, 19(7):

5 硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响 硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响 串丽敏 1, 赵同科 2, 安志装 2 1, 何萍 (1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 ; 2 北京市农林科学院植物营养与资源研究所, 北京 ) 摘要 : 为揭示尿素中添加脲酶 / 硝化抑制剂后, 土壤中硝态氮 铵态氮的迁移 转化以及淋溶损失规律, 设置温室土柱淋溶培养试验, 研究尿素中单独添加脲酶抑制剂 N- 丁基硫代 磷酰三胺 (NBPT) 和硝化抑制剂双氰胺 (DCD), 以及两者配合施用对氮素在土体中淋溶损失规律 的影响 结果表明,40 公斤 / 亩施肥量条件下, 尿素中添加 NBPT DCD 以及 DCD 与 NBPT 配合施 用, 均可在 24 天之前显著降低淋溶液硝态氮浓度, 并在 30 天后达到峰值,DCD DCD 与 NBPT 配 合施用的峰值延缓了 7 天 整个试验周期中,DCD 处理对氮素淋溶表现为较好的抑制效果,NBPT 以 及 DCD 与 NBPT 配合施用, 在培养试验后期抑制效果较好 最终 NBPT DCD DCD 与 NBPT 配施 三种处理可显著降低硝态氮累积淋失量分别达 11.6% 13.7% 和 17.2% 在一定施肥量条件下, 脲酶 抑制剂和硝化抑制剂两者单施或配施均可降低硝态氮累积淋失量 关键词 : 土壤 ; 氮素 ; 脲酶抑制剂 ; 硝化抑制剂 ; 淋溶损失 氮是植物生长所必需的大量营养元素之一 农业生产中过量的氮肥施用及不合理的管理措施, - 导致氮素以氨挥发 硝酸盐淋溶及反硝化等途径损失, 氮肥利用率下降 其中土壤 NO 3 - N 淋溶是氮素损失的重要途径之一, 也是导致地下水硝酸盐污染的重要原因 通过尿素中添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂, 来控制土壤氮素生物化学转化过程, 为减少氮素环境损失, 减轻环境污染风险提供理论依据和技术支撑 前人已经对其效果有一定的研究, 但是在不同土壤类型 不同质地 不同肥力 不同作物类型和温度等条件下, 尿素中添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂对氮素迁移转化 氮素淋失方面, 研究结果不尽相同 DCD 的添加对于土壤本身的氮素转化研究较多, 但是对于氮素的迁移淋失还不多见, 脲酶抑制剂 NBPT 以及 DCD 与 NBPT 两者配施对氮素迁移方面的研究也较为鲜见 就目前的研究和应用看, 其研究深度和广度有待进一步加强 针对施肥所造成的地下水体环境污染, 在北方地区特定土壤条件下设计土柱淋溶培养试验, 探讨尿素中添加脲酶抑制剂 NBPT 和硝化抑制剂 DCD, 以及两者配施时的氮素淋溶损失规律 1 材料与方法 1.1 试验时间 地点试验于 2009 年 3 月 -8 月在北京市农林科学院温室进行, 温室内的最低温和最高温基本保持在 25 ~35, 其中在 90 天 ~95 天期间高达 40 ~ 试验材料 供试土壤取自北京市农林科学院内的中壤质潮土, 过 2 mm 筛, 其理化性状见表 1 土柱材料为 PVC 管, 长 110 厘米, 内径为 10 厘米, 共装土 90 厘米, 下端接底盖漏斗, 外接橡胶管至接收瓶中 3

6 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 以盛接渗滤液 管柱内壁用环己酮粘结土粒, 以减少管壁效应 PVC 管内底部采用 2 层 200 目的尼龙 滤布, 并用密封胶带封住, 上铺 5 厘米厚的石英砂 石英砂上按容重 1.35 克 / 立方厘米, 先均匀装土 70 厘米, 然后将表层 20 厘米土 ( 按容重 1.25 克 / 立方厘米 ) 与肥料和抑制剂充分混匀, 加入土柱, 注意每层压实土壤 表 1 供试土壤基本理化性状 ph 有机质全氮硝态氮铵态氮速效磷速效钾 ( 水土比 = 2.5:1) ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) 试验方法 试验设计试验采取土柱淋溶培养模拟方法, 不种任何作物 设置 5 个处理,4 次重复 各处理分别为 : 1)CK( 只施磷钾肥, 不施氮肥 );2)N( 施氮肥和磷钾肥 );3)ND( 在处理 2 基础上加入氮素量 1% 的 DCD);4)NN( 在处理 2 基础上加入氮素量 1% 的 NBPT);5)NDN( 在处理 2 基础上加入氮素量 0.5% 的 DCD NBPT) 试验中施 N 量按 40 公斤 / 亩,P 2 O 5 和 K 2 O 均按 30 公斤 / 亩 脲酶抑制剂 NBPT 由百灵威化学技术有限公司提供, 硝化抑制剂 DCD 由北京化学试剂公司提供 每隔 3d 浇一次水, 每次浇水 400 毫升, 保持田间最大持水量的 60% 为防止浇水过猛冲击土壤表面, 浇水时先用量筒量好, 倒入喷壶中慢慢洒在土壤表层 淋溶出的水也被及时低温保存, 每 3d 内淋溶出的水样作为一次完整水样进行硝态氮和铵态氮的测定 样品的采集培养 150 天, 每隔 3 天, 取一次淋溶水样, 测水样体积以及水样中铵态氮和硝态氮的含量 监测指标及方法水样中铵态氮浓度测定采用靛酚蓝比色法, 硝态氮测定采用紫外分光光度法 [1] 数据处理试验数据采用基于 Windows 的 Excel 和 SPSS10 统计分析软件处理分析 2 结果与分析 2.1 添加抑制剂对土柱淋溶液硝态氮的影响 硝态氮浓度的变化不同处理土壤淋溶液中硝态氮浓度在不同培养期变化显著 ( 图 1) 不施氮肥(CK) 处理淋溶液硝态氮浓度在整个培养期内呈较低水平, 没有显著变化, 这与供试土壤氮素含量较低有关 ( 表 1); 不同生化抑制剂处理淋溶液硝态氮浓度表现出相似规律, 呈单峰曲线变化, 表现为培养前期逐渐升高, 在 30 天后达到峰值, 之后逐渐降低 氮素施入后第 3 天时,N 处理淋溶液硝态氮浓度开始显著增加, 而其它添加抑制剂的处理没有发生显著变化 17 天时,N 处理硝态氮浓度 (25.5 毫克 / 升 ) 超过中国国家地下水饮用标准 (20 毫克 / 4

7 硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响 升 ), 且显著高于其它处理 之后, 所有处理淋溶液中硝态氮浓度开始急剧增加, 至 24 天时, 施用抑制剂的处理硝态氮浓度均低于不施抑制剂的 N 处理 接着 NN 处理硝态氮浓度迅速激增,31 天时, 浓度达到峰值 (305 毫克 / 升 ), 显著高于 N 和 ND 处理, 而其余处理延缓了峰值的到来时间, 均在第 38 天时达到峰值 ND 处理比 N 处理峰值显著降低 5.1% 38 天以后, 所有处理硝态氮浓度开始下降, 施用抑制剂的 NN NDN 处理均显著低于 N 处理 52 天时,ND 处理硝态氮浓度又高于 N 处理,66 天以后, 转为低于 N 处理, 之后一直处于较低浓度, 且普遍低于 NN 和 NDN 处理 整体来看,NN 处理和 NDN 处理在 59 天时已经降到 20 毫克 / 升以下,ND 处理在 66 天以后降到 20 毫克 / 升以下, 添加抑制剂的所有处理在 80 天时可降到 10 毫克 / 升以下, 而不施抑制剂的 N 处理在第 80 天时才降到 20 毫克 / 升以下, 到 108 天时降到 10 毫克 / 升以下 这可能是由于 DCD 在前期和中期抑制剂作用较强, 土壤中铵态氮浓度较高, 淋溶的硝态氮浓度相对较低, 在后期 DCD 抑制作用减弱, 土壤中铵态氮又转化为硝态氮向下淋失作用所致 硝态氮累积淋失量的变化试验结果显示 ( 图 2), 不施氮肥的 CK 处理硝态氮淋失累积量一直处于较低水平, 说明氮肥施用是导致硝态氮淋失和地下水污染的重要因素之一 试验中所有处理硝态氮淋失累积量均在前期 (17 天以前 ) 变幅较小, 中期显著增加, 约在 45 天左右增加幅度逐渐变小, 之后呈现缓慢增加趋势 在施肥第 17 天后,N NN NDN 处理硝态氮累积量快速增加, 但是 ND 处理增加相对比较平缓, 能显著降低淋溶液中硝态氮累积 45 天以后, 不加抑制剂的 N 处理硝态氮累积量继续增加, 且增长幅度较大, 而 NN NDN 处理增加缓慢, 两者变化趋势极为相近, 并能显著降低硝态氮累积量 ND 处理在 52 天以后, 与 NN NDN 处理之间没有显著区别, 但是三者仍能显著降低硝态氮淋失累积量 经过长达 150 天的淋洗, 不加抑制剂的 N 处理施入的肥料氮几乎全部淋溶出土体, 甚至还增加了原有土壤氮素的损失 整体看, 在较高量施肥条件下, 硝化抑制剂 DCD 在整个研究周期都有抑制氮素淋失的效果, 而脲酶抑制剂 NBPT 以及 DCD 与 NBPT 配合施用, 在后期抑制效果较好 至试验结束, 与 N 处理相比,NBPT DCD DCD 与 NBPT 配合施用分别可以减少硝态氮淋失 11.6% 13.7% 和 17.2% 单独施用脲酶抑制剂或硝化抑制剂处理, 以及两种抑制剂配合施用, 均可显著降低硝态 [2, 氮淋失累积量, 减少氮素淋失风险, 可能会使更多的氮保持在根层有效范围内 3] 5

8 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 图 1 硝态氮浓度随时间的变化 图 2 硝态氮淋失累积量 2.2 添加抑制剂对土柱淋溶液铵态氮的影响 铵态氮浓度的变化土壤淋溶液铵态氮浓度整体呈波浪式变化 这可能是因为土壤胶体对铵态氮吸附能力较强, 当其吸附一定量铵态氮以后, 随着土壤铵态氮浓度持续增加, 胶体已经达到近似饱和状态, 多余的铵态氮随水向下淋失, 使得淋溶液中铵态氮浓度呈现出先升高后降低, 降低后再次升高的现象 但整体上土壤中铵态氮浓度不高, 淋溶液中铵态氮浓度保持较低水平 结果显示 ( 图 3), 施肥后 3 天, 不施抑制剂的 N 处理淋溶液中铵态氮浓度第一次达到峰值, 且显著高于施用抑制剂的其它处理, 说明尿素在土壤的水解速率很快,DCD 可以抑制亚硝化细菌活性, 其可能又有避免铵态氮浓度过高的作用,NBPT 能够延缓尿素水解, 因此,ND NN NDN 处理在 6

9 硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响 前期延缓了铵态氮峰值到来的时间, 能显著降低铵态氮淋失 10 天之后, 由于抑制剂的作用, 使铵态氮逐渐累积, 增加了淋溶液中铵态氮浓度 ND NN NDN 处理铵态氮浓度在 17 天时才出现第一个相对较高峰值, 且显著高于 N 处理 之后,ND NN 处理开始下降, 而 NDN 处理仍有小幅度上升, 在 24 天时达到峰值, 此时铵态氮浓度又显著高于其他处理 38 天以后, 添加抑制剂的处理铵态氮浓度仍然显著低于 N 处理, 说明抑制剂并不会过多增加土壤中铵态氮浓度 87 天之后, 由于温度较高, 抑制剂的作用可能受到增强, 土壤中硝化细菌等微生物活性可能降低的原因, 铵态氮浓度又出现一次峰值 但是 ND NN NDN 处理仍然显著低于 N 处理 随后, 所有处理铵态氮浓度开始下降, 处理之间没有显著性差异 图 3 铵态氮浓度随时间变化 铵态氮淋失量的变化研究显示 ( 图 4),ND 和 NN 处理可以显著降低土壤铵态氮的淋失,NDN 处理对降低土壤铵态氮的淋失效果不显著 在 17 天以前,ND NN 处理铵态氮淋失累积量小于不施抑制剂的 N 处理,NDN 处理和 N 处理在该期间无明显区别 17 天以后,NDN 处理铵态氮淋失累积量增加较快, 说明此时土壤中铵态氮浓度较高, 过多的铵态氮随水淋失出来 随着 N 处理铵态氮累积量的增加,NDN 处理在 59 天时, 与 N 处理持平, 两者之后变化趋势相近 在 45 天之后,ND NN 处理增加幅度逐渐减小, 开始显著低于 N NDN 处理, 最终分别减少铵态氮淋失 14.9% 18.1% 7

10 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 3 讨论 图 4 铵态氮淋失累积量 本试验在 40 公斤 / 亩施肥量条件下, 单施脲酶抑制剂 NBPT, 淋溶液中硝态氮浓度能够在施用后 一个月时达到峰值, 且峰值较高, 单从峰值上来说, 并不能降低淋溶液中硝态氮浓度, 但后期作用 显著 施用硝化抑制剂 DCD 的处理以及 DCD 与 NBPT 混合配施的处理在第 38 天时浓度才达到峰值, 延迟了达到峰值的时间, 且 DCD 的峰值显著降低, 同时峰值过后, 施用抑制剂的处理能够一定程度 上减少淋溶液中硝态氮浓度, 减少氮素对环境的威胁, 这与 Malzer [4],Di [5] [6], 赵言文等研究结果相 同, 主要原因是由于脲酶抑制剂的存在, 使尿素水解速率减缓, 同时硝化抑制剂能够避免使铵态氮 迅速转化为硝态氮所致 另外,Barbara [7] 研究 DCD 在花椰菜上的施用效果显示, 添加 DCD 的土壤 硝态氮含量在整个试验期间呈现 S 型曲线 土壤中的硝态氮含量变化一定程度上预示着淋溶液中 硝态氮的含量变化 本次试验中淋溶液硝态氮浓度呈现出 倒 V 型变化趋势, 但是随着淋洗时间 的延长, 土壤中大部分的氮素向下淋失, 最终淋溶液中硝态氮的淋溶累积量变化趋势也呈现出 S 型, 即先是平缓变化, 然后急速上升, 最后又变平缓 在本试验条件下, 培养前期, 添加抑制剂显著降低了尿素水解产生的铵态氮, 之后由于抑制剂 的作用, 使铵态氮逐渐累积, 增加了淋溶液中铵态氮的浓度 在中后期, 添加抑制剂的处理铵态氮 浓度仍然显著低于 N 处理, 说明脲酶抑制剂和硝化抑制剂并不会过多增加土壤中铵态氮浓度 这可 能是由于硝化抑制剂只是抑制铵态氮向亚硝态氮的转化过程, 对尿素水解没有抑制作用, 尿素水解 产生铵态氮后, 引起土壤 ph 值增加, 可能加剧了氨的挥发潜势, 使土壤溶液中铵态氮浓度较低 另 外, 脲酶抑制剂具有抑制土壤脲酶活性, 延缓尿素水解成氨的作用, 致使土壤中的铵态氮浓度不会 太高, 淋溶水的铵态氮也会保持较低水平有关 [8] 农田中的氮素去向一直是科研人员关注的热点问题 有研究表明 [9], 添加硝化抑制剂 DCD 能增 加土壤氮素的固持, 使土壤中的一部分有效态氮转化为固定态氮 但是也有研究指出,DCD 会增加 土壤氮素矿化 [10-12], 可能增加淋溶风险 NBPT 脲酶抑制剂主要是抑制尿素水解, 其效果应是使尿素 水解时间延长, 但尿素一旦水解, 硝化过程仍然发生, 并且因可能抑制氨挥发而增加参与硝化的氮 8

11 硝化 / 脲酶抑制剂对土壤氮素淋溶影响 量, 导致氮素淋溶损失增加 但本试验条件下,DCD NBPT 以及两者的配合施用都一定程度降低了 氮素的淋溶损失 硝化抑制剂的添加, 可能由于土壤对有效态氮素的固持以及可能会增加的氨挥发 潜势占相对优势, 最终使淋溶液的无机氮淋失量降低 ; 脲酶抑制剂能够降低无机氮淋失量, 其原因 可能一方面是氮素以氮氧化物等气态形式损失, 另一方面可能是增加了氮素在土壤中的残留量, 或 者被土壤固持吸附, 或者被土壤中的微生物利用 本试验中, 土壤水分充足, 推测可能发生了反硝 化作用, 造成了氮氧化物损失 也有研究指出 [13,14,15], 不加有机物条件下, 脲酶抑制剂 NBPT 能够一 定程度增加氮素的土壤残留率, 使施入尿素 N 的固定增加, 这也为土壤中微生物活动提供有效氮源, 进而可能被微生物吸收或转化为有机态氮 但抑制剂对氮素的作用受不同具体试验条件如温度 降 雨量 土壤质地等诸多环境和土壤因子的影响 [16], 具体机理还有待于进一步研究 4 结论 4.1 尿素中添加 NBPT DCD 以及 DCD 与 NBPT 配合施用, 均可在 24 天之前显著降低淋溶液硝态氮浓度, 各处理硝态氮浓度均在 30 天后达到峰值,DCD DCD 与 NBPT 配合处理的峰值延缓了 7 天 4.2 在 40 公斤 / 亩施肥量条件下, 整个试验周期中,DCD 处理对氮素淋溶都表现出较好的抑制剂效果,NBPT 以及 DCD 与 NBPT 配合施用, 在培养试验后期抑制效果较好 与 N 处理相比,NBPT DCD 以及 DCD 与 NBPT 配合施用均可显著降低硝态氮累积淋失量, 降低幅度平均可达 13% 以上 参考文献 : [1] 中国土壤学会. 土壤农业化学分析方法 [ M]. 北京 : 中国农业科技出版社,2000: [2] 卢婉芳, 陈苇, 王德仁. 脲酶抑制剂 (NBPT) 对提高尿素氮利用率的研究 [J]. 中国农学通报,1990,6(2): [3] 薛由保, 李双霖, 李清禄. 脲酶抑制剂对提高尿素利用率的效果 [J]. 福建农学院学报,1991,20(3): [4] Malzer G L, Kelling K A, Schmitt M A, Hoeft R G, Randall G W. Performance of dicyandiamide in the north central states [J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 1989, 20 (19&20): [5] Di H J, Cameron K C. Reducing environmental impacts of agriculture by using a fine particle suspension nitrification inhibitor to decrease nitrate leaching from grazed pastures[j]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2005, 109: [6] 赵言文, 刘常珍, 胡正义, 高义民, 王彩绒, 毕冬梅. 元素硫和双氰胺对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响 [J]. 应用生态学报,2005,16(3): [7] Barbara C, Andrews O, Stefaan D N, Pascal B, Cleemput O V, Georges H. Influence of DCD and DMPP on soil N dynamics after incorporation of vegetable crop residues[j]. Biology and Fertility of Soils, 2006, 43 (1): [8] 王天元, 宋雅君, 滕鹏起. 土壤脲酶及脲酶抑制剂 [J]. 化学工程师, 2004, (8): 下接 2 页 9

12 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 苏丹草 - 黑麦草轮作制中平衡施肥对土壤肥力的影响 1 李文西 1 鲁剑巍 2,3 陈防 4 鲁君明 1 李小坤 (1 华中农业大学资源与环境学院, 湖北武汉 ; 2 国际植物营养研究所武汉办事处, 湖北武汉 ; 3 中国科学院武汉植物园, 湖北武汉 ; 4 洪湖市大同湖管理区农技中心, 湖北洪湖 ) 摘要 : 采用 5 年苏丹草 - 黑麦草轮作定位试验研究平衡施肥对土壤养分的影响 结果表明, 氮磷 钾肥配施能够提高土壤有机质 全氮 速效磷 速效钾含量, 且增加效果明显 随着苏丹草 黑麦 草连续轮作种植,NPK 处理的土壤有机质 全氮 速效磷 速效钾含量均呈上升趋势 ;CK 处理的土 壤有机质 全氮也不同程度升高, 而土壤速效磷 速效钾含量较基础土壤变化不大 关键词 : 氮磷钾肥配施 ; 苏丹草 ; 黑麦草 ; 土壤肥力 我国南方地区丰富的水草资源保障了渔业 畜牧业的快速发展 苏丹草 (Sorghum sudanense) 黑麦草 (Lolium multiflorum L.) 是南方渔业 畜牧业的重要饲料, 且种植面积不断扩大, 苏丹草 - 黑 麦草轮作已成为南方地区一种新型的种植制度 [1,2] 这两种牧草每年多次收获, 因此养分带走量远高于 [1, 一般的农田作物 2] 然而, 生产中养分资源管理措施并不合理, 种植过程中施肥少或不施肥的现象 仍然存在, 长期苏丹草 黑麦草种植制度中养分投入 支出的不平衡, 将会引起土壤肥力的下降, 影响草业及土地生产的可持续发展 因此, 我们在江汉平原大同湖农场开展了苏丹草 - 黑麦草轮作制下氮磷钾肥配合施用试验, 以期为科学施肥 改善土壤肥力及保障土地可持续发展提供依据 1 材料与方法 1.1 试验区概况试验区位于江汉平原洪湖市大同湖农场, 属亚热带湿润季风气候, 四季分明, 光照充足, 年降水量 1100 ~ 1300 毫米 供试土壤为长江冲积物发育潮土, 基本农化性状 [3] ph 6.93, 有机质 18.5 克 / 公斤 全氮 1.05 克 / 公斤 全磷 0.85 克 / 公斤 速效磷 12.0 毫克 / 公斤 全钾 克 / 公斤 缓效钾 毫克 / 公斤 速效钾 毫克 / 公斤 1.2 试验材料与设计轮作定位试验从 2005 年 4 月开始,2009 年 4 月结束, 共 5 个苏丹草 - 黑麦草轮作周期, 供试牧草品种为 盐池 苏丹草 (Sorghum sudanense cv.yanchi) 和 邦德 一年生黑麦草 (Lolium multiflorum cv. Abundant) 每季苏丹草 黑麦草播种量分别为 7.5 公斤 / 亩 2.5 公斤 / 亩, 均撒播 试验设 CK( 不施肥 ) NPK( 氮磷钾肥配施 ) 处理, 苏丹草试验期养分用量 N 30 公斤 / 亩 P 2 O 5 12 公斤 / 亩 K 2 O 20 公斤 / 亩, 氮肥总量的 1/3 和钾肥总量的 1/2 作基肥, 其余均分 3 次追施, 磷肥全部基施 黑麦草试验期养分用量 N 15 公斤 / 亩 P 2 O 5 9 公斤 / 亩 K 2 O 10 公斤 / 亩, 氮 钾肥总量的 10

13 苏丹草 - 黑麦草轮作制中平衡施肥对土壤肥力的影响 1/2 作基肥, 其余均分 2 次追施, 磷肥全部基施 氮 磷 钾肥分别采用尿素 过磷酸钙 氯化钾 各处理重复 4 次, 随机区组排列, 小区面积 15 平方米 1.3 样品采集与分析 每季苏丹草 黑麦草收获后, 各小区多点采集表层土 (0-20cm), 混匀, 风干后依次过 20 目 100 目筛, 土水比 1 :2.5- 电极法测 ph, 重铬酸钾 - 外加热法测有机质, 半微量开氏法测全氮,0.5 mol/l NaHCO 3 浸提 - 钼锑抗比色法测速效磷,1mol/L NH 4 OAc 浸提 - 火焰光度法测速效钾 [3] 试验结果用 LSD 法检验 P<0.05 水平上的差异显著性 2 结果与分析 2.1 ph 随着苏丹草 黑麦草不断种植 ( 表 1),CK 处理的土壤 ph 值较基础土壤变化较小, 而 NPK 处理 的土壤 ph 呈下降趋势 年度最后一季结束后,NPK 处理的土壤 ph 低于 CK 处理, 说明施 肥影响土壤 ph 值变化 表 1 苏丹草 - 黑麦草轮作制中土壤 ph 变化 处理 基础 土壤苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草 CK NPK 有机质 表 2 显示,CK NPK 处理的土壤有机质含量随着轮作时间均呈上升趋势, 最后一季较基础土壤 分别增加 15.1% 31.5%, 说明苏丹草 - 黑麦草轮作体系自身有利于土壤有机质含量的增加, 从而 改善土壤肥力 年度最后一季结束后,NPK 处理的土壤有机质含量高于 CK 处理, 增加 14.3%, 说明氮磷钾肥配施提高了土壤有机质含量 表 2 苏丹草 - 黑麦草轮作制中土壤有机质变化 ( 克 / 公斤 ) 处理 基础 土壤苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草 CK NPK 全氮表 3 显示, 随着苏丹草 黑麦草不断种植,CK 处理的土壤全氮含量略有升高, 变化较小 ;NPK 处理的土壤全氮含量也呈上升趋势, 最后一季较基础土壤增加 32.3% 苏丹草 - 黑麦草轮作制中, NPK 处理的土壤全氮高于 CK 处理, 增加幅度为 10.1%~45.5%, 说明氮磷钾肥配施能够提高土壤全氮含量, 有利于改善土壤氮素养分 11

14 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 表 3 苏丹草 - 黑麦草轮作制中土壤全氮变化 ( 克 / 公斤 ) 处理 基础 土壤苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草 CK NPK 速效磷 随着苏丹草 黑麦草轮作时间的增加 ( 表 4),CK 处理的土壤速效磷较基础土壤变化较小, 而 NPK 处理的土壤速效磷呈上升趋势, 最高达 毫克 / 公斤 与 CK 处理相比,NPK 处理的土壤速 效磷含量增加幅度为 36.3%~456.4%, 说明氮磷钾肥配施能够明显增加土壤速效磷含量 表 4 苏丹草 - 黑麦草轮作制中土壤速效磷变化 ( 毫克 / 公斤 ) 处理 基础土 壤苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草 CK NPK 速效钾 表 5 显示, 随着苏丹草 黑麦草不断种植,CK 处理的土壤速效钾略有下降, 但变化不大,NPK 处理的土壤速效钾含量呈上升趋势 整体上, 苏丹草 - 黑麦草轮作体系中 NPK 处理的土壤速效钾含量 高于 CK 处理, 说明氮磷钾肥配施能够提高土壤速效钾的含量 表 5 苏丹草 - 黑麦草轮作制中土壤速效钾变化 ( 毫克 / 公斤 ) 处理 基础土 壤苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草苏丹草黑麦草 CK NPK 小结 苏丹草 - 黑麦草轮作体系中,NPK 处理的土壤有机质 全氮 速效磷 速效钾含量高于 CK 处理, 说明氮磷钾肥配施能够提高土壤养分含量, 有利于改善土壤肥力 随着苏丹草 黑麦草连续轮作, NPK 处理的土壤 ph 呈下降趋势, 说明施肥改变了土壤 ph 值, 这可能由于尿素施用后经水解未能被 作物及时吸收而在土壤中积累, 引起土壤酸度的增加 [4] 试验条件下, 与种植前土壤比较,CK 处理 的土壤有机质 全氮均不同程度增加, 在开放的农田生态系统中, 大气降雨 作物根系可能维持或 改善了系统中土壤有机质 全氮含量 [5] 下接 16 页 12

15 玉米钾肥适宜用量研究 玉米钾肥适宜用量研究邢月华汪仁包红静王聪翔宫亮 ( 辽宁省农业科学院环境资源与农村能源研究所, 辽宁沈阳 ) 摘要 : 通过田间试验方法, 探索不同钾肥用量对玉米产量 效益及养分吸收的影响 试验结果表明 : 施钾可显著增加玉米产量和经济效益, 各施钾处理比不施钾处理增产 48~92 公斤 / 亩, 增收 56~91 元 / 亩 施用钾肥可促进玉米对氮磷养分的吸收, 但随着施钾量的增加, 钾肥的增产效益和利用率降低 因此, 在一定氮磷肥基础上, 应适当增施钾肥, 有利于提高肥料的利用率 最高产量施钾 (K 2 O) 量为 12.1 公斤 / 亩, 经济合理施钾 (K 2 O) 量为 9.7 公斤 / 亩, 最高产量为 550 公斤 / 亩, 经济产量为 547 公斤 / 亩 关键词 : 玉米, 钾肥, 产量, 利润, 养分吸收 近年来, 我国土壤缺钾程度加剧, 在土壤含钾相对丰富的北方地区, 缺钾面积也逐渐扩大, 在 部分地区, 已逐渐发展成为农业生产进一步发展的限制因素 原因主要有二 :( 一 ) 高产 优质 喜 肥品种的不断更新和氮磷肥料的大量投入增加了作物对钾素的需要量和移走量 ;( 二 ) 有机肥料用量 [1, 下降 秸杆还田比例减小, 钾肥供应不足, 造成农田钾素收支严重不平衡 2] 因此, 研究钾肥合理 施用技术, 对实现作物高产高效以及农业的可持续发展具有重要的意义 近年来, 我省玉米钾肥研 究越来越受到重视, 有关玉米钾肥增产效果有了一些报道 [3-6], 但对玉米钾肥适宜用量研究报道较少 本文主要探讨玉米施钾的适宜用量及钾肥对玉米的产量及养分吸收的影响, 旨在为我省玉米合理施 肥提供科学依据 1 材料与方法 1.1 试验基本情况 试验布置在新民市兴隆堡镇五十家子村的草甸土上, 供试土壤养分状况见表 1 供试玉米品种为 郑单 958, 种植密度 4000 株 / 亩,2007 年 4 月 23 日种植,9 月 21 日收获 表 1 土壤养分分析结果 (ASI 法 ) OM(%) ph NH 4-N NO 3 -N P K Ca Mg S Fe Cu Mn Zn B ( 毫克 / 升 ) 试验设计 : 在氮 磷 (P 2 O 5 ) 施用量为 12 和 2 公斤 / 亩基础上, 设置 5 个钾素用量处理, 分别为 公斤 / 亩 ( 表 2) 氮肥为尿素(N46%), 磷肥用磷酸二铵 (N18%,P 2 O 5 46%), 钾肥用氯化钾 (K 2 O60%) 全部磷钾肥和 1/3 氮肥作基肥施用, 其余 2/3 氮肥在拔节期和大喇叭口期追施 小区面积 30 米 2,3 次重复, 随机排列 13

16 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 表 2 玉米钾肥不同用量研究施肥方案 处理 施肥量 ( 公斤 / 亩 ) N P 2 O 5 K 2 O 测定项目与方法在春季播种前采集耕层土样进行土壤养分分析 ; 在秋季测产时采集玉米植株和籽粒样品进行全氮磷钾含量分析 土壤养分含量分析采用土壤养分状况系统研究法测定 P K 的浸提剂为 ASI 溶液 (0.25mol/L NaHCO mol/L EDTA-0.01mol/L NH 4 F),P 用钼锑抗比色法测定,K 用原子吸收分光光度计测定 ;NH + 4 -N 的浸提剂为 1mol/L KCl 溶液, 靛酚蓝比色法测定 ; 有机质 (OM) 浸提剂为 0.2mol/L Na0H -0.01mol/L EDTA-2% 甲醇, 比色测定 ;ph : 水土比为 2.5 :1, 复合电极测定 玉米植株和籽粒全氮磷钾采用 H 2 SO 4 -H 2 O 2 消煮, 氮采用凯氏法测定, 磷采用钒钼黄比色法测定, 钾采用火焰光度计法测定 2 结果与讨论 2.1 钾肥不同用量对玉米产量及效益的影响 从表 3 可以看出, 各施钾处理比不施钾处理产量分别增加了 和 92 公斤 / 亩, 相对增 加了 10.5% 14.6% 16.2% 和 20.0% 从各处理显著性分析来看, 各施钾处理均比不施钾肥的处理 增产达极显著水平, 说明本试验条件下, 施用钾肥对玉米产量有明显的促进作用 从经济效益分析 来看, 各施钾处理比不施钾处理增收 56~91 元 / 亩, 平均增收 72 元 / 亩 可见, 合理的施用钾肥不仅 增加了产量, 还增加了农民的经济收入 表 3 玉米钾肥不同用量下玉米产量及效益分析 处理 产量 ( 公斤 / 亩 ) 增产肥料成本收益施钾增收 I II III 平均 ( 公斤 / 亩 ) (%) ( 元 / 亩 ) dD cC bB bAB aA 注 : 纯 N 4.2 元 / 公斤,P 2 O 元 / 公斤,K 2 O 3.8 元 / 公斤, 玉米 1.4 元 / 公斤 2.2 钾肥不同用量对玉米养分吸收的影响 表 4 5 结果表明, 不施钾处理的含氮量 含磷量 吸氮总量和吸磷总量都是最低的, 可见增施 钾肥能够增加玉米的含氮量 含磷量 吸氮总量和吸磷总量, 这表明在施用氮磷肥的基础上施用钾 14

17 玉米钾肥适宜用量研究 肥可以提高玉米对氮磷养分的吸收 表 5 还可以看出, 随着施钾量的增加, 钾肥的增产效益和利用率 降低, 因此, 在一定氮磷肥基础上, 应适当增施钾肥, 有利于提高肥料的利用率 表 4 不同钾肥用量对玉米氮磷钾养分含量的影响 处理 籽粒 (%) 秸秆 (%) N P 2 O 5 K 2 O N P 2 O 5 K 2 O 表 5 不同钾肥用量对玉米氮磷钾养分吸收的影响 产量 N 吸收量 P 2 O 5 吸收量 K 2 O 吸收量 钾肥钾肥增产利用 处理 ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) 效益 率 籽粒 秸秆 籽粒 秸秆 总量 籽粒 秸秆 总量 籽粒 秸秆 总量 ( 公斤 / 公斤 ) (%) 注 : 施钾处理作物吸收的 K 2 O 量 ( 公斤 / 亩 )- 无钾处理作物吸收的 K 2 O 量 ( 公斤 / 亩 ) 钾肥利用率 (%)= 100% 所施钾肥中 K 2 O 总量 ( 公斤 / 亩 ) 2.3 玉米施用钾肥的肥料效应 根据玉米不同钾肥用量试验产量结果, 用一元二次方程拟合出产量 Y 和施钾 (K 2 O) 量的关系 式, 即钾肥的效应方程 :Y= K K 2 (R 2 =0.971**, 式中 Y 为玉米籽粒产量,K 表 示 K 2 O 用量 ) 按照今年当地的玉米平均收购价 1.4 元 / 公斤,K 2 O 价格 3.8 元 / 公斤, 计算出最高产量 施钾 (K 2 O) 量为 12.1 公斤 / 亩, 经济合理施钾 (K 2 O) 量为 9.7 公斤 / 亩, 最高产量为 550 公斤 / 亩, 经济产量为 547 公斤 / 亩 3 小结 3.1 玉米施钾可显著增加玉米产量和经济效益 各施钾处理比不施钾处理增产 48~92 公斤 / 亩, 增收 56~91 元 / 亩, 平均增收 72 元 / 亩 3.2 施用钾肥可以提高玉米对氮磷养分的吸收 但随着施钾量的增加, 钾肥的增产效益和利用率 降低, 因此, 在一定氮磷肥基础上, 适当增施钾肥, 有利于提高肥料的利用率 3.3 钾肥的效应方程 :Y= K K 2 (R 2 =0.971**, 式中 Y 为玉米籽粒产量,K 表 示 K 2 O 用量 ) 按照今年当地的玉米平均收购价 1.4 元 / 公斤,K 2 O 价格 3.8 元 / 公斤, 计算出最高产量 15

18 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 施钾 (K 2 O) 量为 12.1 公斤 / 亩, 经济合理施钾 (K 2 O) 量为 9.7 公斤 / 亩, 最高产量为 550 公斤 / 亩, 经济产量为 547 公斤 / 亩 参考文献 : [1] 金继运. 我国北方土壤缺钾和钾肥应用的发展趋势 [C]. 北方土壤钾素和钾肥效益. 北京 : 中国农业科技出版社,1994,1-4. [2] 谢建昌, 周健民,Hardter R. 钾与中国农业 [M]. 南京 : 河海大学出版社,2000, [3] 谭德水, 金继运, 黄绍文, 何萍. 东北地区黑土 草甸土长期施钾对玉米产量及耕层土钾素形态的影响 [J]. 植物营养与肥料学报,2007,13(5) : [4] 王庆祥, 姜艳超, 吕桂兰. 氮 钾肥对甜玉米产量与品质的影响 [J]. 玉米科学, 2006, 14(3) : ,153. [5] 侯志研, 吴硕, 李开宇. 辽西风沙半干旱区玉米施用钾肥试验初报 [J]. 杂粮作物, 2001, 21(3):52. [6] 宋国华. 玉米补钾的增产效果 [J]. 杂粮作物,2001,21(1): 上接 12 页参考文献 : [1] 鲁剑巍, 陈防, 梁友光, 等. 磷钾肥对鱼草产量及经济效益的影响 [J]. 水利渔业,2003, 23(2):58~59. [2] 李文西, 鲁剑巍, 鲁君明, 等. 苏丹草 - 黑麦草轮作制中施肥对饲草产量 养分吸收与土壤性质的影响 [J]. 作物学报,2009,35(7): [3] 鲍士旦. 土壤农业化学分析 [M]. 北京 : 中国农业出版社,2000. [4] 张喜林, 周宝库, 孙磊, 等. 长期施用化肥和有机肥料对黑土酸度的影响 [J]. 土壤通报, 2008,39(5): [5] 王激清, 马文奇, 江荣风, 等. 中国农田生态系统氮素平衡模型的建立及其应用 [J]. 农业工程学报,2007,23(8):

19 氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响 氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响王宜伦, 张许, 韩燕来, 谭金芳 * ( 河南农业大学资源环境学院 / 河南省高校农业资源与环境工程技术研究中心, 郑州 ) 摘要 : 采用田间试验研究了不同施氮量和施氮时期对超高产夏玉米产量和氮肥效率的影响 试验结果表明 : 超高产夏玉米施氮显著增产, 增产幅度为 5.21%~15.95%, 以 30% 苗肥 +30% 大口肥 +40% 吐丝肥 方式施氮量 20 公斤 / 亩的产量和氮肥利用效率最高, 两年产量分别达到 公斤 / 亩和 公斤 / 亩, 氮肥利用率为 25.82%, 农学效率为 5.90 公斤产量 / 公斤养分 综合考虑产量和氮肥利用率, 超高产夏玉米施氮量 17~20 公斤 / 亩, 施氮时期以 30% 苗肥 +30% 大喇叭口肥 +40% 吐丝肥 方式施用为宜 关键词 : 夏玉米 ; 超高产 ; 氮肥 ; 产量 ; 氮肥效率 玉米是中国种植面积最大的粮食作物, 实现夏玉米高产和超高产 ( 800 公斤 / 亩 ) 是提高玉米 总产量 保障粮食安全的重要途径 [1-2] 夏玉米生育期内吸肥能力强, 需肥量大, 充足的养分供应是 夏玉米获得高产的关键 已有研究表明, 夏玉米对氮肥敏感, 且耐肥性强, 施氮增产效果显著, 合 理施用氮肥对于提高夏玉米产量和氮肥利用率 减轻环境压力具有重要意义 [3-5], 有关氮肥用量 施 氮时期和不同氮肥类型等对中产和高产水平夏玉米 (450~700 公斤 / 亩 ) 产量 品质 氮素吸收利 用 碳氮代谢和氮肥利用效率的影响研究报道较多 [6-10], 而对超高产夏玉米的研究多集中在栽培技 术 气候条件 土壤性状 种植密度及生理特性等方面 [11-14], 超高产夏玉米合理施氮技术未见详细报 道 针对目前超高产夏玉米生产中存在施用氮肥过量 施肥时期不合理等问题, 作者连续两年在河 南省浚县高产土壤上研究不同施氮量 推荐施氮量不同施肥时期和比例对超高产夏玉米产量及氮肥 效率的影响, 摸清超高产夏玉米合理施氮量和施氮时期, 为超高产夏玉米合理施用氮肥提供依据 1 材料与方法 1.1 试验地基本情况试验在河南省浚县矩桥镇的姜庄村 (2007 年 ) 和刘寨村 (2008 年 ) 进行 该区属暖温带大陆半湿润性季风气候, 年太阳辐射总量 kj/cm 2, 年日照时数 小时, 0 积温 , 无霜期 221 天, 一年两熟, 常年降水量 mm 地下水资源丰富, 灌溉条件好 试验区土壤为潮土, 粘壤质, 土壤基本养分状况见表 1 本研究由国际植物营养研究所 (IPNI) 北京办事处资助 作者简介 : 王宜伦 (1976 -), 男, 山东郓城人, 博士, 从事植物营养与施肥研究, wangyilunrl@163. com 通讯作者 : 谭金芳 (1958 -), 男, 教授, 博导, 从事植物营养与施肥及新型肥料研制,tanjf@henau.edu.cn 17

20 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 表 1 土壤农化性质 地点 有机质有效氮有效磷速效钾有效硫有效硼有效铜有效铁有效锰有效锌 (%) ( 毫克 / 升 ) 姜庄村 刘寨村 注 : 本表数据为中国农业科学院中加合作实验室 ASI 法分析测定 1.2 试验设计 氮肥用量试验设 5 个氮水平, 施氮时期为 5 个处理, 详见表 2 表 2 试验设计 ( 施氮量, 公斤 / 亩 ) 氮肥用量试验设计 施氮时期试验设计 处理号 总 N 量 苗期 大口期 处理号 总 N 量 苗期 大口期 吐丝期 N T N T N T N T N T 磷钾肥均一致,P 2 O 5 为 6 公斤 / 亩,K 2 O 为 8 公斤 / 亩 氮肥用尿素, 磷肥用过磷酸钙, 钾肥用氯 化钾, 磷 钾肥在苗期 (5 叶期 ) 开沟一次施入, 大口期和吐丝期采用穴施追施尿素 供试夏玉米品 种两年均为郑单 958, 统一采用超高产玉米栽培的管理方法,3 次重复, 随机区组排列 1.3 样品的采集与分析 在玉米播种前采集 0-20 厘米土壤样品, 用于测定基础养分 在成熟期采集每个小区的有代表性 的植株样品 3 株, 称鲜重, 分器官洗净, 在 105 下杀青 15 分钟, 再在 65 下烘干至恒重, 粉碎后 分析植株氮含量 采用浓 H 2 SO 4 -H 2 O 2 消煮 - 蒸馏定氮法测定植株全氮 [15] 完全成熟后全部收获中间 两行玉米, 装入尼龙网袋, 晒干脱粒称重, 以含水量 14% 的重量折算小区产量, 另取 10 穗玉米进行 考种, 调查穗长 穗行数 穗粒数 行粒数和百粒重等 1.4 有关指标计算和统计方法 氮肥利用率 (%)=( 施氮肥区植株地上部氮素积累量 - 不施氮肥区植株地上部氮素积累量 )/ 施氮 肥量 100 氮肥农学效率 ( 公斤产量 / 公斤养分 )= 施肥作物增产量 / 施氮量 采用 Excel2003 和 DPS7.05 软件进行数据处理和统计分析 2 结果与分析 2.1 施氮量对夏玉米产量的影响 从图 1 可以看出, 夏玉米施用氮肥增产显著,2007 年增产幅度为 7.43%~10.31%,2008 年增产幅 18

21 氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响 度为 5.21%~9.80%, 两年均以 N2 产量最高 综合两年产量分析, 施氮量超过 20 公斤 / 亩时产量没有差异 以施氮量和产量作肥料效应方程,2007 年为 y = x x + 717(R 2 = ), 求得经济最佳施肥量为 公斤 / 亩 ;2008 年为 y = x x (R 2 = ), 经济最佳施肥量为 公斤 / 亩, 两年结果较为一致, 即超高产夏玉米经济最佳施氮量为 17 公斤 / 亩 图 1 不同施氮量对超高产夏玉米产量的影响 2.2 施氮时期对夏玉米产量的影响图 2 表明, 超高产夏玉米不同时期施氮增产较氮肥用量效果明显,2007 年增产幅度为 9.62%~15.95%,2008 年增产幅度为 9.80%~15.17%, 两年均以 T4 产量最高, 分别达到 公斤 / 亩和 公斤 / 亩 T4 T3 和 T2 比 T1 两年平均分别增产 5.33% 3.90% 和 2.27%, 其中 T4 与 T1 产量差异达到显著水平 可见, 不同施氮时期增产效果显著, 将前期氮肥适当后移至吐丝期追施均比习惯施氮增产, 以 T4 施氮方式增产效果最佳 图 2 施氮时期对超高产夏玉米产量的影响 19

22 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 2.3 施氮量对夏玉米氮肥利用效率的影响 从表 3 可以看出, 氮肥利用率和农学效率随施氮量的增加而逐渐降低, 施氮量超过 20 公斤 / 亩, 氮肥利用效率较低, 且没有显著差异 N1 和 N2 氮肥利用率存在显著差异, 而农学效率没有显著差 异 氮肥利用率两年平均为 7.7%~21.8%, 农学效率平均为 1.43~4.51 公斤产量 / 公斤养分 综合考 虑产量和氮肥利用率, 超高产夏玉米适宜施氮量为 17~20 公斤 / 亩 表 3 施氮量对超高产夏玉米氮肥利用效率的影响 2007 年 2008 年 处理号氮肥农学效率氮肥农学效率氮肥利用率 (%) 氮肥利用率 (%) ( 公斤产量 / 公斤 N) ( 公斤产量 / 公斤 N) N a 4.83a 20.41a 4.19a N b 3.44ab 14.74b 3.94a N c 2.22b 9.13c 2.18ab N4 8.16c 1.51b 7.28c 1.35b 2.4 施氮时期对夏玉米氮肥利用效率的影响 从表 4 可以看出,T4 T3 和 T2 两年的氮肥利用效率均高于 T1,2007 年氮肥利用率提高 了 3.11%~7.67% 农学效率提高了 0.70 ~2.66 公斤产量 / 公斤养分,2008 年氮肥利用率提高了 0.64%~11.74% 农学效率提高了 1.22 ~2.16 公斤产量 / 公斤养分, 其中 T4 氮肥利用效率最高, 与 T1 差异达到显著水平 可见, 合理运筹氮肥可显著提高氮肥利用效率 表 4 施氮时期对超高产夏玉米氮肥利用效率的影响 2007 年 2008 年 处理号氮肥农学效率氮肥农学效率氮肥利用率 (%) 氮肥利用率 (%) ( 公斤产量 / 公斤 N) ( 公斤产量 / 公斤 N) T b 3.44b 14.74b 3.94b T ab 4.14ab 15.38b 5.16ab T a 5.33a 25.58a 5.25ab T a 5.70a 26.48a 6.10a 3 小结 氮肥对超高产夏玉米产量有显著影响, 氮肥用量试验增产幅度为 5.21%~10.31%, 施氮时期增产幅度为 9.62%~15.95% 超高产夏玉米经济最佳施氮量为 17 公斤 / 亩 以 30% 苗肥 +30% 大口肥 +40% 吐丝肥 方式施用氮肥的产量最高, 两年产量分别达到 公斤 / 亩和 公斤 / 亩 氮肥利用率和农学效率随施氮量的增加而逐渐降低, 施氮量超过 20 公斤 / 亩, 氮肥利用效率显著降低, 综合考虑产量和氮肥利用率, 超高产夏玉米施氮量以 17~20 公斤 / 亩为宜 合理运筹氮肥显著提高了氮肥利用效率, 以 30% 苗肥 +30% 大口肥 +40% 吐丝肥 方式施用氮肥利用效率最高, 氮肥利用率平均为 25.82%, 农学效率为 5.90 公斤产量 / 公斤养分, 比习惯施氮氮肥利用率提高了 9.7 个百分点 农学效率提高了 2.21 公斤产量 / 公斤养分 20

23 氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响 参考文献 : [1] 郭庆法, 王庆成, 汪黎明. 中国玉米栽培学 [M]. 上海 : 上海科学技术出版社, 2004: 1-3. [2] 李少昆. 当前玉米生产中存在的主要问题与对策 [J]. 中国农业信息, 2008, (6): [3] 何萍, 金继运, 林葆. 玉米高产施肥营养生理研究进展 [J]. 玉米科学, 1998, 6(2): [4] 王宜伦, 李潮海, 何萍, 等. 超高产夏玉米养分限制因子及养分吸收积累规律研究 [J]. 植物营养与肥料学报,2010,16(3): [5] 吕殿青, 同延安, 孙本华, 等. 氮肥施用对环境污染影响的研究 [J]. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(1): [6] 易镇邪, 王璞, 申丽霞, 等. 不同类型氮肥对夏玉米氮素累积 转运与氮肥利用的影响 [J]. 作物学报, 2006, 32(5): [7] 赵营, 同延安, 赵护兵. 不同供氮水平对夏玉米养分累积 转运及产量的影响 [J]. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(5): [8] 王永军, 王空军, 董树亭, 等. 氮肥用量 时期对墨西哥玉米产量及饲用营养品质的影响 [J]. 中国农业科学, 2005, 38(3): 下接 28 页 21

24 氮肥运筹对超高产夏玉米产量及氮肥效率的影响 参考文献 : [1] 郭庆法, 王庆成, 汪黎明. 中国玉米栽培学 [M]. 上海 : 上海科学技术出版社, 2004: 1-3. [2] 李少昆. 当前玉米生产中存在的主要问题与对策 [J]. 中国农业信息, 2008, (6): [3] 何萍, 金继运, 林葆. 玉米高产施肥营养生理研究进展 [J]. 玉米科学, 1998, 6(2): [4] 王宜伦, 李潮海, 何萍, 等. 超高产夏玉米养分限制因子及养分吸收积累规律研究 [J]. 植物营养与肥料学报,2010,16(3): [5] 吕殿青, 同延安, 孙本华, 等. 氮肥施用对环境污染影响的研究 [J]. 植物营养与肥料学报, 1998, 4(1): [6] 易镇邪, 王璞, 申丽霞, 等. 不同类型氮肥对夏玉米氮素累积 转运与氮肥利用的影响 [J]. 作物学报, 2006, 32(5): [7] 赵营, 同延安, 赵护兵. 不同供氮水平对夏玉米养分累积 转运及产量的影响 [J]. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(5): [8] 王永军, 王空军, 董树亭, 等. 氮肥用量 时期对墨西哥玉米产量及饲用营养品质的影响 [J]. 中国农业科学, 2005, 38(3): 下接 28 页 21

25 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 农业面源污染防控中不同玫瑰品种磷养分管理研究 1 付利波 1 苏帆 1 尹梅 1 陈华 1* 洪丽芳 2 赵光顺 2 王家得 (1 云南省农业科学院农业环境资源研究所, 昆明, 晋宁县蔬菜花卉办公室, 云南昆阳,650600) 摘要 : 试验以滇池周边主要农业生产区晋宁县 3 个主栽玫品种为研究对象, 在 有 5 年玫瑰栽培历史的土地上, 以减少磷素流失为目标, 在不影响花卉经济收入的情况下, 研究磷素 养分精准化管理对植株 土壤和地下水磷含量变化规律的影响, 提出磷高效利用的污染防控型品种 和养分最佳用量 结果表明, 从产量 经济效益 植株吸收磷量 土壤磷盈亏 地下水磷污染风险 等方面综合考虑, 该试验条件下推荐磷高效利用 环境友好型玫瑰品种为超级, 推荐处理为农民习 惯施肥减磷 25%, 施肥量 公斤 / 亩 三个品种比较, 产量 经济效益 植株吸收磷量 : 超级 > 艳粉 > 黑玫 ; 土壤速效磷 全磷 0 ~ 60 厘米土层含磷总量 地下水磷含量 : 黑玫 > 艳粉 > 超级 三个土层比较, 土壤磷 : 上层 (0 ~ 20 厘米 )> 中层 ( 20 ~ 40 厘米 )> 下层 (40 ~ 60 厘米 ); 试验采收时与处理前采样进行土壤磷盈亏比较, 三个玫瑰品种不施磷处理均出现土壤磷亏缺 ; 减磷 50% 处理磷开始在土壤中富集, 并随施肥量增多而富集加剧 土壤速效磷 全磷 0 ~ 60 厘米土层 含磷总量 地下水磷含量却随磷施用量增加而增加, 加大了土壤 地下水的磷污染负荷 关键词 : 玫瑰磷产量植株土壤地下水 磷 (P) 是植物生长所必需的大量营养元素, 又是水体产生富营养化的主要因素之一 研究表明, 在许多地区, 以农田排 P 为主的农业非点源污染已成为水体中 P 的最主要来源, 而且所占份额仍在不 断增加 滇池流域也不例外, 近年随着农业产业结构的调整和种植方式的改变, 滇池周边地区以塑 料大棚为主的花卉种植面积迅速扩大, 单位面积化肥施用量成倍提高, 农田中多余的 P 随着农田径 流 侧渗和垂直下渗等多种途经输入滇池, 是滇池水体富营养化的重要原因之一 [1-5] 而有关滇池流 域精准化养分管理对植株 土壤 ( 不同层次 ) 地下水 P 累积与环境风险研究尚未见报道, 本试验以 减少磷素流失为目标, 在不影响花卉经济收入的情况下, 研究磷减施对植株 土壤和地下水磷含量 变化规律的影响, 提出 P 高效利用的污染防控型品种和养分最佳用量 1 试验设计与材料 1.1 试验材料试验于 2008 年在云南昆明晋宁县昆阳镇凤踪村已种植 5 年的花卉大棚中进行 试验选三个玫瑰主栽品种 : 超级 艳粉和黑玫, 三个品种试验布置在同一连体大棚中 供试土壤为水稻土, 为当地中高肥力田块 试验前分别取 0 ~ 20 厘米 20 ~ 40 厘米 40 ~ 60 国家科技支撑计划项目资助 (2007BAD87B12) 和国际植物营养研究所 (IPNI) 资助通讯作者, gredbean@163.con 作者简价 : 付利波 ( ), 女, 云南宣威人, 农学学士, 副研究员, 研究方向 : 土壤肥料与农业环境资源研究 fulibo001@yahoo.com.cn, Tel:

26 农业面源污染防控中不同玫瑰品种磷养分管理研究 厘米土层基础土样测定土壤碱解 N( 碱解扩散法 ) 全 N( 半微量凯氏法 ) 有效 P(0.5mol/L NaHCO 3 浸提 钼锑抗比色法 ) 全 P( 碱熔 钼锑抗比色法 ) 速效 K( 乙酸铵溶液浸提 火焰光度计法 ) 全 K ( 碱熔 火焰光度计法 ) ph( 玻璃电位法 ) 和有机质 ( 重铬酸钾容量法 ) [6-8] 结果见表 1 试验用氮肥为尿素 (46%), 磷肥为普通过磷酸钙 (16%), 钾肥为氯化钾 (60%) 分别于平茬后 7 天 30 天和初花期施入 品种 超级 艳粉 黑玫 表 1 供试土壤农化性状 土层 N( 克 / 公斤 ) P( 克 / 公斤 ) K( 克 / 公斤 ) OM ph 碱解 N 全 N 速效 P 全 P 速效 K 全 K (%) 0-20 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 厘米 试验设计 三个品种试验均设 4 个处理 P0 P1 P2 P3,4 次重复, 每个小区面积 8.4 平方米, 随机区组 排列 其中 P3 为农民习惯施肥,P0 为不施磷处理,P1 为减磷 50% 处理,P2 为减磷 25% 处理, 评 价减少磷施用量对玫瑰产量和环境的影响 ; 所有处理氮 钾肥用量相同 (N 用量 公斤 / 亩 K 2 O 用量 21 公斤 / 亩 ), 具体各处理磷肥用量见表 2, 其它田间管理按常规栽培技术要求进行 表 2 试验处理及施肥量 处理 P 2 O 5 ( 公斤 / 亩 ) 总量第一次第二次第三次 P P P P 样品采集及分析 植株样品采集与测定 : 根据玫瑰生长规律, 每次施肥前各小区取植株 2 株, 每处理共取 8 株测定植株全磷含量 ( 硫酸 - 过氧化氢消煮法 钼蓝比色法 ) [8] 土样采取与测定 : 土样采用土钻法, 分别在每次施肥前和收获后, 分三层 (0 ~ 20 厘米, 20 ~ 40 厘米,40 ~ 60 厘米 ) 取土样, 每小区取 3 个样点, 取样点在畦上两株之间 将取自相同处理同一土层的土样于田间混合均匀后自然风干, 磨碎后过 80 目筛, 分别测定土壤有效 P(0.5mol/L NaHCO 3 浸提 钼锑抗比色法 ) 全 P( 碱熔 钼锑抗比色法 ) [6-8] 地下水样的采集与测定 : 每次施肥前每处理挖深 80 厘米剖面一个, 待剖面坑里水汇集至刚澄 23

27 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 清, 取水样 600ml, 测定地下水总磷 水溶性总磷 ( 过硫酸钾消解法 钼锑抗分光光度法 ) [9] 2 结果分析 2.1 不同养分管理对不同玫瑰品种产量与经济效益的影响 不同养分管理对不同玫瑰品种产量的影响 玫瑰采收季节, 按花农采收标准, 对玫瑰实时采摘并计产得出小区产量, 折算出各处理玫瑰产 量, 见表 3 结果表明, 在氮 钾用量相同的情况下, 三个品种减少磷用量 25% 处理产量最高, 比 农民习惯施肥 P3, 都有不同程度增产, 差异不显著, 分别增 0.35% 3% 3.66% ; 减磷 50% 和不 施磷处理却出现减产现象, 减磷 50% 处理减产 0.75% 2.07% 0.79%, 不施磷处理减产 18.84% 7.37% 和 2.52% 三个品种产量比较, 超级最高, 艳粉次之, 黑玫最低 表 3 不同养分管理对不同玫瑰品种产量 ( 枝 / 亩 ) 的影响 处理 超级艳粉黑玫产量均值标准差均值标准差均值标准差 P aA aA bA P aA aA abA P aA aA aA P aA aA abA 处理间 F 值 :2.207 处理间 F 值 :1.162 处理间 F 值 :2.832 显著水平 : 显著水平 : 显著水平 : 备注 :P0 : 不施肥 P1 :P3 减 P50% P2 :P3 减 P25% P3 : 农民习惯施肥, 下同 不同养分管理对不同玫瑰品种经济效益的影响 按花农采收标准, 对试验玫瑰实时采摘并计产得出小区产量, 按当时市场平均价计算产值, 减去 施用磷肥成本, 折算出各处理玫瑰经济效益 ( 表 4) 结果表明, 在已种植玫瑰 5 年 连续高强度施 肥的土壤上, 超级 艳粉 黑玫减磷 25% 经济效益最好 从表中数据可看出, 在氮 钾用量相同的 情况下, 与农民习惯施肥 P3 处理比较, 三个品种减磷 25% 处理经济效益增加最多, 分别增 0.58% 3.36% 和 4.32% ; 减磷 50% 处理超级 艳粉经济效益开始降低, 降低 0.31% 和 1.46%, 黑玫仍保持 增长, 增 0.35% ; 不施磷处理经济效益都有降低, 三个品种分别降 18.11% 6.18% 和 0.27% ; 三个 品种经济效益比较, 超级最高, 艳粉次之, 黑玫最低 表 4 不同养分管理对不同玫瑰品种经济效益 ( 元 / 亩 ) 的影响 处理 磷肥成本 扣除磷肥成本后经济效益超级艳粉黑玫 P P P P 备注 : 普通过磷酸钙 :700 元 / 吨, 经济效益仅为扣除磷肥成本而未考虑其它成本的经济效益 ; 花价 : 按当时市 场平均价 12 元 /20 枝计算 24

28 农业面源污染防控中不同玫瑰品种磷养分管理研究 2.2 不同养分管理对不同玫瑰品种植株磷含量的影响 采收时对玫瑰整株取样进行植株全磷分析, 结果表明 : 玫瑰植株吸收磷在整株 茎叶 根 花 中均表现为 : 超级 > 艳粉 > 黑玫 ; 在氮 钾用量相同的情况下, 三个品种植株整株 茎叶 根和花 吸收磷量均随施磷量增加而增加, 磷用量到 15 公斤 / 亩时, 反而下降, 可能与高磷处理植株生长受 影响有关 植株各部位吸收磷量 (4 个处理平均值 ) 茎叶 : 根 : 花, 超级为 1 :0.92 :0.20, 艳粉是 1 :0.96 :0.26, 黑玫 1 :0.84 :0.41 表 5 不同养分管理对不同玫瑰品种植株吸收磷的影响 处理 超级 ( 公斤 / 亩干基 ) 艳粉 ( 公斤 / 亩干基 ) 黑玫 ( 公斤 / 亩干基 ) 整株茎叶根花整株茎叶根花整株茎叶根花 P P P P 不同养分管理对不同玫瑰品种土壤磷含量的影响 不同养分管理对不同玫瑰品种土壤速效磷的影响通过收获当天分三层 (0 ~ 20 厘米,20 ~ 40 厘米,40 ~ 60 厘米 ) 在畦上两株之间采集土样, 进行土壤速效磷测试 结果可以看出, 在配施一定量氮 钾基础上, 随着磷肥用量的增加, 土壤速效磷含量也有不同程度增加, 增加了农业面源污染物磷对地下水的污染风险 三个品种土壤速效磷含量 : 上层 (0 ~ 20 厘米 )> 中层 (20 ~ 40 厘米 )> 下层 (40 ~ 60 厘米 ), 不同品种间比较, 黑玫 > 艳粉 > 超级 表 6 收获时不同养分管理对不同玫瑰品种土壤速效磷含量的影响 项目速效磷 ( 克 / 公斤 ) 处理 超级 ( 克 / 公斤 ) 艳粉 ( 克 / 公斤 ) 黑玫 ( 克 / 公斤 ) 0-20 厘米 厘米 厘米 0-20 厘米 厘米 厘米 0-20 厘米 厘米 厘米 P P P P 不同磷水平对不同玫瑰品种植花土壤全磷含量的影响通过收获当天分三层 (0 ~ 20 厘米,20 ~ 40 厘米,40 ~ 60 厘米 ) 取土, 进行土壤全磷分析测试 结果可以看出, 在配施一定量氮 钾基础上, 不施磷处理土壤全磷含量在 ~ 克 / 公斤之间 ; 与农民习惯施肥 P3 处理相比, 随着磷用量的减少,3 个品种各层土壤磷含量均表现出不同程度的降低 ( 降幅在 0.01% ~ 1.37%), 一定程度上降低了磷在植花土壤中富集的风险 在玫瑰采收时, 由于磷的移动性差, 三个品种土壤全磷含量均表现为上层 (0 ~ 20 厘米 )> 中层 (20 ~ 40 厘米 )> 下层 (40 ~ 60 厘米 ) 植花土壤全磷含量, 黑玫 > 艳粉 > 超级 25

29 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 不同磷水平对不同玫瑰品种收获后植花土壤含磷总量的影响 在试验地不同处理小区相应土层各取环刀土 10 个测容重, 取平均值得土壤容重 1.55g/ 厘米 3, 利用公式 [ 每亩耕地土重 ( 公斤 / 亩 )= 土壤容重 (g/ 厘米 3 ) 667(m 2 ) ( 土层厚度厘 米 ) 土壤含磷量 ( 克 / 公斤 )/ ] [10] 计算出每亩土地 20 厘米厚度土层土壤磷总量 结果表明, 在滇池湖滨区种植玫瑰 5 年的大棚植花土地上, 经过一季花 (3 个半月 ) 不同养分管理, 在该试验磷 肥不同管理水平下,20 厘米厚土层土壤含磷总量在 ~ 公斤 / 亩之间 相同处理 相同品 种 不同土层土壤磷总量比较 : 上层 (0 ~ 20 厘米 )> 中层 ( 20 ~ 40 厘米 )> 下层 (40 ~ 60 厘 米 ); 相同处理 相同土层 不同品种土壤含磷总量比较 : 黑玫 > 艳粉 > 超级 0 ~ 60 厘米土层土 壤含磷总量, 品种超级 艳粉 黑玫都表现为不施磷处理比基础样亏损, 分别亏 1.6 公斤 / 亩 1.2 公 斤 / 亩和 0.7 公斤 / 亩 ; 减磷 50% 处理比基础样盈余, 分别盈余 6.3 公斤 / 亩 6.7 公斤 / 亩和 7.4 公斤 / 亩 ; 减磷 25% 处理比基础样分别盈余 9.4 公斤 / 亩 9.8 公斤 / 亩和 10.8 公斤 / 亩 ; 农民习惯施肥 P3 处理比基础样盈余最多, 分别盈余 12.8 公斤 / 亩 13.4 公斤 / 亩和 13.9 公斤 / 亩 项目 土壤全磷 ( 克 / 公斤 ) 土壤磷总量 (20 厘米厚度 ) ( 公斤 / 亩 ) 土壤磷总量比基础样增减 (20 厘米 ) ( 公斤 / 亩 ) 0 ~ 60 厘米土层土壤磷总量亏盈 ( 公斤 / 亩 ) 2.4 不同养分管理对地下水磷含量的影响 表 7 收获时不同养分管理对玫瑰土壤磷的影响 处理 超级艳粉黑玫 0-20 厘米 厘米 厘米 0-20 厘米 厘米 厘米 0-20 厘米 厘米 厘米 P P P P 基 P P P P 基 P P P P P P P P 样品采收期同时取地下水测定水溶性总磷和总磷含量, 结果 ( 表 8) 显示 : 三个品种地下水水 溶性总磷, 黑玫 > 超级 > 艳粉, 最高达到 毫克 / 升 ; 总磷为黑玫 > 艳粉 > 超级, 黑玫最高可达 毫克 / 升 三个品种地下水水溶性总磷 总磷含量都随磷施用量增加而增加, 地下水可溶性总 磷占总磷比例艳粉明显低于超级和黑玫 26

30 农业面源污染防控中不同玫瑰品种磷养分管理研究 表 8 不同品种 不同养分管理对花地地下水磷含量的影响 处理 水溶性总磷 ( 毫克 / 升 ) 总磷 ( 毫克 / 升 ) 超级艳粉黑玫超级艳粉黑玫 P P P P 结论与讨论 在滇池周边玫瑰主栽地区已种植 5 年玫瑰的土壤上, 减施 25% 磷肥所有品种玫瑰产量最高 经济效益最好 在氮 钾用量相同的情况下, 三个品种减少磷用量 25% 处理产量最高, 比农民习惯施肥 P3, 分别增 0.35% 3% 3.66% ; 减磷 50% 和不施磷处理却出现减产, 减磷 50% 处理减产 0.75% 2.07% 0.79%, 不施磷处理减产 18.84% 7.37% 和 2.52% 三个品种产量比较, 品种超级最高, 艳粉次之, 黑玫最低 从经济效益角度考虑, 三个品种都是减磷 25% 处理最好, 不施磷处理经济效益都有降低 三个品种经济效益比较, 超级 > 艳粉 > 黑玫 对植株磷含量进行比较, 玫瑰整株 茎叶 根 花吸收带走磷的量均表现为 : 超级 > 艳粉 > 黑玫 ; 随着磷用量的增加, 三个品种植株整株 茎叶 根和花吸收磷量均随施磷量增加而增加, 磷用量到 15 公斤 / 亩时, 反而下降 玫瑰植株各部位吸收磷量 (4 个处理平均值 ) 茎叶 : 根 : 花, 超级为 1 :0.92 :0.20, 艳粉是 1 :0.96 :0.26, 黑玫 1 :0.84 :0.41 土壤速效磷 全磷含量随着磷肥用量的增加而增加 不同土层比较, 上层 (0 ~ 20 厘米 )> 中层 (20 ~ 40 厘米 )> 下层 (40 ~ 60 厘米 ); 不同品种间比较, 黑玫 > 艳粉 > 超级 ; 对不同土层土壤含磷总量进行计算, 在磷素不同养分管理水平下,20 厘米厚土层土壤含磷总量在 ~ 公斤 / 亩之间 不同土层比较, 上层 (0 ~ 20 厘米 )> 中层 ( 20 ~ 40 厘米 )> 下层 (40 ~ 60 厘米 ); 不同品种比较, 黑玫 > 艳粉 > 超级 0 ~ 60 厘米土层土壤含磷总量, 超级 艳粉 黑玫三个品种都表现为不施磷处理比基础样亏损, 分别亏 1.6 公斤 / 亩 1.2 公斤 / 亩和 0.7 公斤 / 亩 ; 减磷 50% 处理比基础样盈余, 分别盈余 6.3 公斤 / 亩 6.7 公斤 / 亩和 7.4 公斤 / 亩 ; 减磷 25% 处理比基础样分别盈 9.4 公斤 / 亩 9.8 公斤 / 亩和 10.8 公斤 / 亩 ; 农民习惯施肥 P3 处理比基础样盈余最多, 分别盈余 12.8 公斤 / 亩 13.4 公斤 / 亩和 13.9 公斤 / 亩 各处理地下水总磷表现为黑玫 > 艳粉 > 超级, 三个品种地下水水溶性总磷 总磷含量都随磷施用量增加而增加 综上所述, 从产量 经济效益 植株带走的磷 土壤磷盈亏 对地下水磷污染风险等方面综合考虑, 该试验条件下推荐磷高效 环境友好型玫瑰种植品种为超级, 推荐施肥量为农民习惯施肥减磷 25%, 施磷量为 公斤 / 亩 参考文献 : [1] 陆轶峰, 李宗逊, 雷宝坤. 滇池流域农田氮 磷肥施用现状与评价 [J]. 云南环境科学, 2003, (3), [2] 高明, 杨浩. 滇池流域斗南不同土地利用下土壤养分的分布及其对环境的影响 [J]. 安徽农业 27

31 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 科学, 2006, 34(23): ,6259 [3] 段永蕙, 张乃明. 滇池流域农村面源污染状况分析 [J]. 环境保护, 2003, (7) [4] 张乃明, 李成学, 李阳红. 滇池流域土壤磷累积特征与释放风险研究 [J]. 土壤, 2007, 39(4): [5] 黎明, 刘德启, 沈颂东, 袁雯, 姜海燕, 蔡晔. 国内富营养化湖泊生态修复技术研究进展 [J]. 水土保持研究, 2007,14(5): ,355 [6] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法 [M]. 北京 : 中国农业科技出版社.2000 [7] 鲍士旦. 土壤农化分析 ( 第三版 )[M]. 北京 : 中国农业出版社.2005 [8] 李酉开. 土壤农业化学常规分析方法 [M]. 北京 : 科学出版社.2005 [9] 魏复盛. 水和废水监测分析方法 ( 第四版 )[M]. 北京 : 中国环境科学出版社.2002 [10] 朱祖祥. 土壤学 [M]. 北京 : 农业出版社.1982 上接 21 页 [9] 吕丽华, 陶洪斌, 王璞, 等. 施氮量对夏玉米碳 氮代谢和氮利用效率的影响 [J]. 植物营养与肥料学报, 2008, 14(4): [10] 夏来坤, 陶洪斌, 许学彬, 等. 不同施氮时期对夏玉米干物质积累及氮肥利用的影响 [J]. 玉米科学, 2009, 17(5): , 144. [11] 谢瑞芝, 李潮海, 周苏玫, 等. 超高产夏玉米生长机制研究 [J]. 河南农业大学学报, 1999, 33(1): [12] 东先旺, 刘树堂. 夏玉米超高产群体光合特性的研究 [J]. 华北农学报, 1999, 14(2): 1-5. [13] 黄振喜, 王永军, 王空军, 等. 产量 kg ha-1 以上夏玉米灌浆期间的光合特性 [J]. 中国农业科学, 2007, 40(9): [14] 李潮海, 苏新宏, 谢瑞芝, 等. 超高产栽培条件下夏玉米产量与气候生态条件关系研究 [J]. 中国农业科学, 2001, 34(3): [15] 鲍士旦. 土壤农化分析 [M]. 北京 : 中国农业出版社, 2000: 30-33, 56-57, 81-83,

32 黑龙江省大豆磷肥效果研究 黑龙江省大豆磷肥效果研究 1 李玉影 1 韩光 1 刘双全 1 佟玉欣 1 姬景红 1 王伟 1 刘颖 2 董树春 1 张明怡 (1 黑龙江省农科院土壤肥料与环境资源研究所, 哈尔 滨 黑龙江庆安县农委, 庆安 ) 摘要 : 在黑龙江省北部黑土和东部白浆土大豆主产区设置大豆磷肥用量试验, 以明确该地区大 豆施磷效果和适宜的磷肥用量 结果表明, 黑龙江省大豆磷肥适宜用量为 P 2 O 5 6 公斤 / 亩, 平均增产 51.7 公斤 / 亩, 平均增产率为 36.2%, 平均增收 161 元 / 亩, 适量施用磷肥是大豆高产高效的重要措 施 关键词 : 黑龙江, 大豆, 磷肥效果, 产量, 效益 黑龙江省地处北纬 ~ 53 33, 幅员面积 万平方公里, 耕地面积 万亩 [1], 是中国大豆生产的最大省份,1978 年大豆年平均播种面积为 2288 万亩,2009 年达 7295 万亩 ( 图 1); 大豆总产和单产呈波浪式上升趋势, 年平均总产 万吨, 年平均单产 公斤 / 亩 ( 图 2) [2], 呈现出单产不高 总产不稳的态势, 产量还有很大的提高空间 黑龙江省大豆播种面积占全国的 37%~44%, 总产占全国的 38%~46%, 商品率 80% 以上 [3] 近年来, 大豆生产有了较大的发展, 但 也遇到了严峻的挑战, 如何进一步提高大豆单产, 对提高黑龙江省大豆总产量 稳定国内大豆市场 振兴国家大豆产业具有重要现实意义 图 1 黑龙江省大豆年播种面积

33 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 图 2 黑龙江省大豆产量状况 材料与方法 1.1 试验设计 试验地点为黑龙江省依安县先锋乡长山村 红兴隆分局 853 农场 ( 宝清县境内 ) 海伦市东林乡 长荣村, 供试土壤分别为黑土 白浆土和黑土, 土壤理化性状见表 1 试验设 5 个处理, 在氮钾基础 上做磷肥单因素试验, 磷设 5 个水平 采用小区试验方法, 小区面积 30 平方米,3 次重复, 随机区 组排列 依安县供试大豆品种为东农 53, 种植密度 株 / 亩, 海伦县大豆品种为绥农 26, 种植 密度 株 / 亩,853 农场大豆品种为合丰 50, 种植密度 株 / 亩 所有肥料全部作基肥施入, 开深沟, 侧条施, 确保一次播种保全苗 氮肥用尿素, 磷肥用重过磷酸钙, 钾肥用氯化钾 2009 年 5 月 7 日 ~ 12 日播种,9 月 25 日 ~ 10 月 4 日收获, 试验处理及肥料用量见表 2 表 1 供试土壤基本理化性状 地点 ph 有机质碱解氮速效磷速效钾有效硫有效锌有效硼 ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) ( 毫克 / 升 ) 依安 农场 海伦 表 2 试验处理及肥料成本 ( 公斤 / 亩 ) 处理 N P 2 O 5 K 2 O 成本 ( 元 / 亩 ) 1.P P P P P 注 :2009 年尿素含 N 46%,2000 元 / 吨 ; 重过磷酸钙含 P 2 O 5 46%,2700 元 / 吨 ; 氯化钾含 K 2 O 60%,3600 元 / 吨 30

34 黑龙江省大豆磷肥效果研究 1.2 分析方法 有机质含量测定 : 重铬酸钾容量法 ( 外加热法 ); 土壤碱解氮 (N): 碱解扩散法 ; 速效磷 : 0.5mol/LNaHCO 3 法 ; 速效钾 :1.0mol/LNH 4 OAc 浸提, 原子吸收法 [4] ; 有效硫 有效硼 有效锌采 [5] 用国际农化服务公司 (ASI) 方法测定 2 结果与分析 2.1 磷肥对大豆生长发育的影响 试验结果表明, 磷肥对大豆生长发育有显著影响 ( 表 3) 施磷肥处理大豆株高 单株荚数 单 株粒数和百粒重均高于不施磷肥处理, 空瘪率则低于不施磷肥处理 对大豆生长发育效果最好的磷 肥用量是 P2 处理, 即 P 2 O 5 6 公斤 / 亩, 与 P0 比较,3 个点大豆平均株高增加 16.0cm 单株荚数增加 8.6 个 单株粒数增加 19.4 个 百粒重增加 1.99 克 空瘪率降低 2.9 个百分点 可见, 不施磷肥会严 重影响大豆生长发育及干物质的积累 表 3 磷肥对大豆生长发育的影响 地点依安海伦 853 农场平均 (3 个点 ) 处理 株高单株荚数单株粒数空瘪率百粒重 ( 厘米 ) ( 个 / 株 ) ( 个 / 株 ) (%) ( 克 ) 1.P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P 磷肥对大豆产量及经济效益的影响从 3 个点平均结果来看 ( 表 4), 施磷肥增产幅度 8.3%~45.3%, 产量和经济效益最好的是 P2 处理, 即 P 2 O 5 6 公斤 / 亩, 平均增产 51.7 公斤 / 亩, 平均增产率为 36.2%, 平均增收 元 / 亩 ; 其次是 P3 处理, 即 P 2 O 5 9 公斤 / 亩, 平均增产 51.5 公斤 / 亩, 平均增产率 34.7%, 平均增收 元 / 31

35 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 亩 ; 再次是 P4 最差的是 P1 处理, 磷肥过高和过低均达不到较好的增产和增收效果 依安试验点, 产量和经济效益最好的是 P2 处理, 其次是 P3 处理, 增产幅度 28.5%~45.3%, 平均增产 38.2%, 平 均增效 元 / 亩 海伦试验点, 产量和经济效益最好的是 P2 处理, 其次是 P3 处理, 增产幅度 22.3%~41.1%, 平均增产 32.4%, 平均增效 元 / 亩 853 农场试验点, 产量和经济效益最好的 是 P3 处理, 其次是 P2 处理, 增产幅度 8.3%-27.1%, 平均增产 19.8%, 平均增效 92.2 元 / 亩 大豆是低产作物, 目前, 黑龙江省农民种植大豆施肥投入较低, 一般 N 2 公斤 / 亩 P 2 O 5 3 公斤 / 亩 K 2 O 2.3 公斤 / 亩, 满足不了高产的需要 [6,7 ] 研究表明, 黑龙江省大豆主产区土壤含磷量较高, 但种植大豆仍然需要施较高量的磷肥, 主要原因是大豆磷肥利用率较低和大豆重迎茬对土壤养分消 耗的不均衡造成的, 因此, 明确磷肥适宜用量是获得大豆高产高效的重要保障 地点 依安 海伦 853 农场 平均 (3 个点 ) 注 :2009 年大豆价格 3.8 元 / 公斤 表 4 磷肥对大豆产量及经济效益的影响 处理 籽粒产量差异显著性增产增产率效益 ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) (%) ( 元 / 亩 ) 1. P c B 2. P b A P a A P a A P ab A P c B 2. P b AB P b AB P ab A P ab A P b C 2. P b BC P a AB P a A P a AB P P P P P 大豆施磷模型的建立模型是指导科学施肥的依据之一, 对大豆产量和施磷量进行回归分析, 发现产量和施磷量之间具有显著的回归关系 依安黑土试验统计结果, 产量与磷肥用量之间存在显著回归关系 : y= x x 2,R=0.9836, 上式中 y 为大豆产量,x 为 P 2 O 5 用量, 单位是公斤 / 亩, 当施磷量为 P 2 O 公斤 / 亩, 产量最高达 公斤 / 亩 海伦黑土试验 y= x x 2, R=0.9893, 当施磷量为 P 2 O 公斤 / 亩, 产量最高为 公斤 / 亩 853 农场白浆土试验 y= x x 2,R=0.9519, 当施磷量为 P 2 O 公斤 / 亩, 产量最高为 公斤 / 亩 32

36 黑龙江省大豆磷肥效果研究 上述三个试验点回归分析结果表明, 大豆产量与施磷量间的回归关系显著, 可以用来指导施肥 3 小结 黑龙江省土壤肥沃, 土壤中速效磷的含量也较高, 但试验结果显示, 大豆施用磷肥效果仍然显著 3.1 适宜用量的磷肥对大豆生长发育具有显著的促进作用 与不施磷肥比较, 施 P 2 O 5 6 公斤 / 亩, 大豆株高 单株荚数 单株粒数 百粒重平均增加 16.0cm 8.6 个 19.4 个 1.99 克, 空瘪率平均降低 2.9 个百分点 3.2 适宜用量的磷肥对大豆产量和经济效益有显著的正效应 施磷肥增产幅度 8.3%~45.3% ; 黑龙江省磷肥适宜用量为 P 2 O 5 6 公斤 / 亩, 平均增产 51.7 公斤 / 亩, 平均增收 161 元 / 亩 ; 磷肥用量过低满足不了大豆高产需要, 过高影响出苗 生长发育和产量, 同时造成资源浪费和环境污染, 适当施用磷肥是大豆高产高效的重要措施 参考文献 : [1] 黑龙江土地管理局, 黑龙江省土壤普查办公室. 黑龙江土壤. 农业出版社, [2] 黑龙江省统计局. 黑龙江统计年鉴. 中国统计出版社, 2010 [3] 刘忠堂. 黑龙江省大豆生产形势分析与建议. 大豆科技, 2009(4): [4] 鲍士旦主编. 土壤农化分析. 北京 : 中国农业出版社, 2005, 30-34, 56-58, 81-83, [5] 加拿大钾磷研究所北京办事处. 土壤养分状况系统研究法. 中国农业出版社, 1992, [6] 郝玥, 吴颜春, 徐金兰. 大豆不同肥料用量试验研究. 大豆通报, 2005(3): 8-9 [7] 韩秉进, 陈渊, 韩晓增. 黑土区大豆适宜 NPK 肥料用量研究. 农业系统科学与综合研究, 2003, 19(2): 年依安县大豆磷肥试验效果 33

37 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 [1] 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异 王晓丽, 姜存仓 *, 郝艳淑, 鲁剑巍 ( 华中农业大学资环学院植物营养实验室, 武汉 ) 摘要 : 为了研究不同钾水平对不同钾效率基因型棉花生长发育的影响, 在 湖北省洪湖市大同湖试验基地进行了田间试验 结果表明 : 高效基因型棉花 103 在营养生长转为生殖生长时进度较快, 较早进入生殖生长阶段, 有利于产 量的形成 ; 而低效基因型棉花 122 营养生长时期较长, 营养器官生长较旺盛 103 结桃数较多, 伏桃比例较大, 而 122 形成较多的秋桃, 不利于高产 103 的功能叶中钾含量均高 于 122, 说明 103 吸钾效率较高 从肥料的产量效应 施肥的经济效益 施肥养分的利用效率三大方 面分析,103 各处理比 122 相应处理经济效益高, 钾肥农学利用率也较高 关键词 : 棉花 ; 基因型 ; 生长发育 ; 钾含量 ; 经济效率 钾是植物必需的营养元素之一, 在植物生长发育和代谢过程中具有重要的作用 [1] 近几十年来, 由于多方面的原因, 作物对钾的需求量明显增加 我国大部分地区土壤含钾量偏低, 供钾能力不足, 施用钾肥后, 往往有显著的增产效果 [2] 世界各国也甚为重视土壤钾素的研究和钾肥在农业上的应 用, 近年来, 为获得钾营养高效的种质资源, 国内外学者们进行了营养基因型差异的研究 [3-4], 这不 仅能为选育钾高效基因型提供遗传材料, 而且对提高土壤中钾素和钾肥的利用率具有重要意义 棉花是重要的经济作物, 对钾需求较高, 钾的缺乏已经成为限制棉花提高产量和品质的最关键 的营养元素 [5] 本试验以钾高效高增产潜力基因型棉花 103 和钾低效低增产潜力基因型棉花 122 为材 料, 通过大田试验探讨不同基因型棉花在不同钾营养水平下生长发育和钾含量的差异, 并计算经济 效率, 以期为选育钾高效基因型棉花提供材料, 也为棉农增产增收提供依据 1 材料与方法 1.1 试验材料与设计 供试材料 供试材料为华中农业大学微量元素研究中心在 间通过 两步筛选法 从 86 个棉花 种质资源中筛选出来的两个棉花品种 [6], 分别是钾 双高 ( 钾高效和高增产潜力 ) 基因型 103 和钾 双低 ( 钾低效和低增产潜力 ) 基因型 122 种子由华中农业大学作物遗传育种研究所和中国农业科 学院棉花研究所种质资源室提供 供试土壤采自湖北省洪湖市大同湖农场, 为花岗片麻岩发育而成 的黄褐土, 基本理化性状见表 1 * 国际植物营养研究所基金项目 (IPNI-HB-37) 资助作者简介 : 王晓丽, 女,1987 年生, 硕士研究生, Wangxiao.ying.1987@163.com 通讯作者 : 姜存仓, 男, 博士, 副教授, 主要从事植物营养机理与施肥研究 jcc2000@mail.hzau. edu.cn 34

38 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异 表 1 土壤基本本理化性状 有机质碱解氮全氮速效磷速效钾缓效钾有效硼 ph ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) 试验设计 该试验为 2 个棉花品种和 3 个施钾水平的组合, 共设 6 个处理, 分别为 :103K0 :103 品种不施 钾 ;103K1 :103 品种低钾处理, 施 9 公斤 K 2 O/ 亩 ;103K2 :103 品种高钾处理, 施 18 公斤 K 2 O/ 亩 ; 122K0 :122 品种不施钾 ;122K1 :122 品种低钾处理, 施 9 公斤 K 2 O/ 亩 ;122K2 :122 品种高钾处理, 施 18 公斤 K 2 O/ 亩 每个处理有 4 次重复, 共 24 个小区, 小区面积为 20 平方米 小区排列如表 2 : 表 2 小区排列分布图 重复 Ⅰ 重复 Ⅱ 重复 Ⅲ 重复 Ⅳ 小区株数 103K1 103K2 103K0 103K K0 103K1 103K2 103K K2 103K0 103K1 103K K0 122K1 122K2 122K K1 122K2 122K0 122K K2 122K0 122K1 122K0 42 所施肥料为尿素 (46% N), 磷酸二铵 ( ), 氯化钾 (60% K 2 O), 硼砂 各处理施用相同的 氮 磷和硼肥, 每平方米施 N 30 克,P 2 O 5 9 克 氮肥基施 45%, 提苗肥 10%, 花铃肥 30%, 补桃 肥 15% ; 磷肥全部基施 ; 钾肥 60% 基施,40% 作花铃肥 1.2 试验方法 种植与管理试验于 4 月 6 日播种,4 月 12 日齐苗 ;4 月 19 日大田施底肥 (1 厢 2 行棉花中间开一条底肥沟 ) ;4 月 27 日 (1 叶 1 心期 ) 移栽 ;6 月 5 日进入现蕾期 ;7 月 4 日施花铃肥 ;8 月 1 日施盖顶肥, 打顶心 ;10 月 20 日前累计计产统计分析 种植过程中要注意水肥管理, 防虫治病, 定期记录考察棉株生长动态 项目测定与数据处理记录考察棉株的株高 叶片数 桃数等生长动态变化以及棉花产量, 株高用直尺直接测量, 叶片数以完全展开的真叶数为准 叶片中的钾含量采用 1mol/L 盐酸浸提, 火焰光度计法测定 1 肥料的产量效应例如 : 处理 1 NP :Y1 处理 2 NPK :Y2 ⑴ 增产量 :Y=Y2 Y1 ; ⑵ 增产率 :(Y2 Y1) 100% /Y1 ; 2 施肥的经济效益 ⑴ 增加收入 : 增产量 * 产品价格 ⑵ 净收益 ( 利润 ) : 增加收入 增加成本 35

39 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 ⑶ 产投比 (VCR) : 增加收入 / 增加成本 3 施肥养分的利用效率 ⑵ 肥料的农学利用率 ( 公斤 / 公斤 ):( 施肥区产量 不施肥区产量 )/ 增施纯养分量 ⑵ 肥料贡献率 (%):( 施肥区产量 不施肥区产量 )/ 施肥区产量 100% 2 结果与分析 2.1 不同钾处理对不同基因型棉花生长发育的影响 不同钾处理对不同基因型棉花叶片数的影响 图 1 不同钾处理对不同基因型棉花叶片数的影响 从 6 月 5 日叶片生长状况调查结果可以看出 ( 图 1), 棉花进入现蕾期,122 各处理的叶片数均多于 103 各处理 说明在此阶段 122 营养生长仍较旺盛, 而 103 逐渐由营养生长为主转入营养生长和生殖生长并进的阶段,103 营养生长逐渐放缓, 营养物质更多的向生殖器官转移, 有利于坐蕾 坐桃, 为后期桃铃的形成奠定物质基础, 这也许就是 103 之所以高产的机制之一 不同钾处理对不同基因型棉花桃数的影响 7 月 15 日之前为伏前桃, 由图 2 可以看出,103 和 122 伏前桃数均随钾肥用量增加而增多, 两种基因型差异不大 7 月 16 日 8 月 15 日所结的桃为伏桃,103 在此阶段桃数大幅增加, 且随施钾量增加桃数相应增加, 而 122 则没有明显变化, 这说明 103 能很好的吸收和利用钾素, 较快较好的进入生殖生长, 保证足够多的伏桃数目, 而 122 伏桃数目较少, 钾素的增加对伏桃的形成影响不显著 8 月 16 日以后所结的桃为秋桃,103 在此阶段桃数先增加后减少, 在 8 月 19 日左右达到峰值, 在 9 月 21 日以后,103 缺钾处理晚秋桃极少, 仅 1.2 个 / 株, 随钾肥用量增加晚秋桃增多, 最多达 8.4 个 / 株 122 晚秋桃比例较大, 且随时间推移桃数逐渐增加,9 月 21 日左右,122 在 K1 水平桃数就可达 11.4 个 / 株,K2 与 K1 相近 但总体上看,103 所结桃数大于 122, 且 103 桃数主要集中于伏桃, 有利于棉花的优质高产 36

40 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异 图 2 不同钾处理对不同基因型棉花桃数的影响 2.2 不同钾处理对不同基因型棉花叶片钾含量的影响 图 3 不同钾处理对不同基因型棉花功能叶钾含量的影响由图 3 可以看出, 在花铃期两种基因型棉花叶片钾含量均随施钾量的增加而升高 但是, 在相同的钾处理水平下, 高效基因型棉花 103 的叶片钾含量均高于低效基因型棉花 122 的, 由此可推断 103 对钾素的吸收效率较高, 即使在低钾胁迫下, 也能吸收较多的钾, 保证了功能叶钾素的供应, 促进叶片光合作用, 为棉花的生长提供了物质基础 这意味着高效基因型棉花 103 之所以能够构建自身较大的生物量, 达到较多的物质积累, 是因为其能够以较低的土壤钾含量维持其正常的生理功能 因此, 钾含量的差异能间接反映高效和低效基因型棉花吸收土壤钾素能力的高低 37

41 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 2.3 不同钾处理对不同基因型棉花产量及经济效益的影响 表 3 不同钾水平对不同基因型棉花产量的影响 ( 公斤 ) 处理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 小区平均产量平均亩产 ( 公斤 ) ( 公斤 ) 103K b 103K a 103K a 122K c 122K c 122K c 从表 3 可以看出,103 利用钾的能力较强, 随着钾肥用量增加, 其平均产量随之升高 122 随钾 肥施用量的增加产量变化也较明显, 但是各处理平均产量远低于 103, 不论在缺钾还是在高钾条件 下,103 的平均产量几乎是 122 的 3 倍 从平均产量差异也可以说明 103 是钾高效高潜力基因型, 而 122 为钾低效低潜力基因型 表 4 不同钾处理对不同基因型棉花经济效益的影响 处理 钾肥农学钾肥平均产量增产增产率增加收入增加成本净收益利用率贡献率 (%) ( 公斤 / 公 ( 公斤 / 亩 ) ( 元 / 亩 ) (%) 斤 ) 103K KI K K K K 注 : 籽棉的市场价为 :7 元 / 公斤, 含 60%K 2 O 的氯化钾肥价格 :2.6 元 / 公斤 由表 4 可知, 从肥料的产量效应分析,103 和 122 的 K2 处理均比 K1 处理增产量高, 说明在一定范围内增施钾肥有利于提高棉花的产量,103 各处理增产量分别为 公斤 / 亩和 公斤 / 亩, 显著高于 122 的相应处理, 此结果也可说明 103 品种比 122 品种对钾的利用效率高 ;103K1 和 103K2 处理相对于 103K0 处理的增产率分别为 11% 和 13%, 显著高于对应的 122 各处理 按目前棉花的市场价格 7 元 / 公斤以及含 60%K 2 O 的钾肥价格 2.6 元 / 公斤, 从施肥的经济效益分析, 每亩地 103K1 处理和 103K2 处理比 103K0 处理增加的收入分别为 元和 元, 远高于 122 对应处理的 35.0 元和 52.5 元, 而 103K1 和 103K2 的净收益分别为 元和 99.8 元, 而 122K1 和 122K2 的净收益为负值 从产投比来看,103 各处理产投比均大于 2, 因此可用于生产实践, 但 122 各处理产投比小于 1, 呈现入不敷出的态势 从施肥养分的利用效果分析,103K1 和 103K2 的肥料农学利用率为分别为 2.5 和 1.4 公斤 / 公斤, 肥料的贡献率为 9.9% 和 11.2%, 比 122K1 和 122K2 都要高, 这更直接的反映了 103 品种对钾的高效利用 38

42 不同钾效率基因型棉花对不同钾水平反应的差异 3 讨论 在刚刚现蕾的时期,103 的营养生长逐渐放缓, 较早的转向营养生长和生殖生长并进的阶段, 有 利于把较多的营养物质转向生殖器官, 从而促进棉株生殖生长, 提高坐蕾 坐桃数, 为高产稳产奠 定基础 低效基因型棉花 122 营养生长时期较长, 同一时期 122 营养器官生长较旺盛 因而, 两种基 因型在养分的调节 分配方面存在差异, 营养物质在营养器官和生殖器官的积累和分配明显不同 另外, 两种基因型棉花在形成三桃时也有明显差异,103 总的结桃数多于 122 伏前桃是棉花早 发稳产的标志, 但桃轻品质差 ; 伏桃在三桃中比例最大, 一般占总桃数的 40%-60%, 伏桃大而重, 纤维品质较好, 是棉花夺取优质高产的关键 103 所结桃中伏桃比重较大, 施钾量增加伏桃数随之增 加, 说明 103 对钾较敏感, 钾肥的施用有利于高效基因型棉花高产稳产 122 伏桃数较少, 即使施用 了足量的钾肥, 也不能使产量达到一个相当水平, 虽然后期秋桃数增加较明显, 但秋桃桃小品质差, 不能达到理想产量 在花铃期, 不同的基因型棉花叶片钾含量均随钾水平的升高而升高 但是, 不同钾处理条件下, 103 叶片钾含量均高于 122, 说明 103 对钾素的吸收效率较高, 这也是 103 高增产潜力的原因之一 从肥料的产量效应 施肥的经济效益 施肥养分的利用效果三大方面分析, 以及通过增产量 增产率 增加收益 净收益 产投比 肥料农学利用率和肥料的贡献率 7 个指标的分析, 均得出 103 各处理比 122 相应处理经济效益高, 增施钾肥有利于高效基因型棉花产量的形成, 为农民增产增收提 供了可行性方案 目前, 关于棉花钾素营养研究已有大量的报道 [7-9], 但是关于钾素对不同基因型棉 花生理方面的影响机理还有待进一步研究 参考文献 [1] 姜存仓, 高祥照, 王运华, 等. 不同基因型棉花苗期钾效率差异及其机制的研究 [J]. 植物营养与肥料学报,2005,11(6) : [2] 高祥照, 马文奇, 崔勇, 等. 我国耕地土壤养分变化与肥料投入状况 [J]. 植物营养与肥料学报, 2000, 6(4) : [3] 刘国栋, 刘更另. 籼型杂交稻耐低钾基因型的筛选 [J]. 中国农业科学,2002,35(9) : [4] George M S, Lu G Q, Zhou J. Genotypic variation for potassium uptake and utilization efficiency in sweet potato (Ipomoea batayas L) [J]. Field Crops Research, 2002, 77(1): 7-15 [5] 马健, 周桃华. 钾对棉花生育及光合生理特性的影响研究进展综述 [J]. 安徽农学通报,2009, 15(12) :47-49 [6] 姜存仓, 高祥照, 王运华, 等. 不同钾效率棉花基因型对低钾胁迫的反应 [J]. 棉花学报, 2006, 18(2) : [7] 刘燕, 王进友, 张祥, 等. 钾营养对高品质棉不同部位棉铃发育及内源激素影响的研究 [J]. 棉花学报,2006,18(4) : [8] 张志勇, 王刚卫, 田晓莉, 等. 棉花品种间苗期钾吸收效率的差异研究 [J]. 棉花学报,2007, 19 (1) : [9] 张炎, 高媛, 胡伟, 等. 施钾对长绒棉干物质积累 分配和产量品质的影响 [J]. 高效施肥, 2010,24(1) :

43 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 [1] 基于土壤氮素收支平衡的油菜氮肥推荐施用量研究 1 宁运旺 2 朱德进 1* 张永春 1 汪吉东 1 许仙菊 3 王寅 3 鲁剑巍 (1 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所, 江苏南京, ;2 江苏省姜堰市农业局, 江苏姜堰, ;3 华中 农业大学资源与环境学院, 湖北武汉, ) 摘要 : 本文以土壤氮素表观平衡作为推荐施肥依据, 研究氮素养分收获指数 (NHI) 作为油菜 推荐施肥指标的可行性 我国农田氮肥施用状况表明, 在现有施肥技术下保持土壤氮素收支平衡时 NHI 为 0.863, 据此可以推荐作物的氮肥施用量 在此基础上, 于江苏省姜堰市设置了 3 点 5 个氮水 平的田间试验进行验证, 结果表明 : 与最高产量施氮量比较, 在保证产量变化不大的前提下 ( 减产 0.7%),NHI 为 时的推荐施氮量可节省氮肥 12.6%, 氮素偏生产力和农学效率分别提高 13.2% 和 10.8% 关键词 : 氮素收获指数推荐施氮量土壤养分表观平衡油菜 对作物氮肥适宜用量实施的推荐方法很多 [1-5], 朱兆良把这些方法归纳为两类, 即通过土壤或植 株测试以确定适宜施氮量的测试类方法和以田间肥料用量试验为基础的肥料效应方程类方法 [6] 目前 后一种方法作为农业部 2006 年 4 月发布的 测土配方施肥技术规范 中使用的方法, 在农业技术和 推广领域大规模应用 以田间肥料用量试验为基础的肥料效应方程类方法, 获得的作物推荐施肥量是一个相对概念, 与目标产量有关 通过目标产量可以计算出基于最高产量的推荐施肥量 ; 同时以经济效益为目标时, 可以计算出基于最佳经济效益的推荐施肥量 然而农业生产的目标是多元的, 产量 效益 品质 生态环境 可持续发展等都与施肥有非常密切的关系, 而且各目标间往往很难存在一致性, 因此追 求单一目标的推荐施肥必然会影响其它目标的实现 [7] ; 在以高产为目标的推荐施肥体系下, 虽然作 物产量得到了保证, 但高用量的化肥投入导致肥料的生产效率降低 [8], 对生态环境造成破坏 [9-12] 因 此, 在当前的农业生产中, 一个兼顾作物产量和生态环境的氮肥推荐方法具有重要意义 1 方法的提出 施肥的直接对象是土壤, 施肥对环境的影响与土壤密切相关 肥料是以物质 ( 养分 ) 的形式输入土壤的, 如果把土壤看成一个稳定的生态系统, 当系统中物质的输入输出保持平衡时对环境的影响最小 从施肥到作物收获这一过程, 土壤表观养分平衡可以用表 1 表示 : 基金项目 : 国家科技支撑计划 (2008BADA4B08,2006BAD05B03),IPNI 国际合作项目作者简介 : 宁运旺 (1966-), 男, 安徽望江人, 学士, 副研究员, 从事植物营养研究 (Tel) ; ( ) ningyunwang460@sian.com 通讯作者 : 张永春, yczhang66@sina.com 40

44 基于土壤氮素收支平衡的油菜氮肥推荐施用量研究 养分输入肥料养分起始土壤养分大气沉降 灌溉 种子带入 非生物固氮等 表 1 土壤氮素养分输出输入平衡表 表 1 中, 大气沉降 灌溉 种子带入 非生物固氮等环境养分向土壤输入, 以及侵蚀 径流 渗 漏或淋洗 挥发 蒸腾等土壤养分向环境输出均属于自然发生的行为, 在不施肥的自然环境中土壤 养分与环境的交换假设是平衡的 理论上如果通过改进施肥技术使施肥后土壤向环境输出的养分增 值为零, 在保持土壤养分平衡的条件下, 则施入的肥料养分与收获时作物摄取的养分相等 ; 但肥料 施入土壤后打破了自然环境中的养分交换平衡, 土壤养分向环境的输出会增加, 增加量的大小取决 于施肥技术 : 施肥技术越高, 增加量越小 以 2004 年我国农田氮素平衡状况为例 ( 表 2) [13] 土壤向环境输出的氮素为 万吨, 而环境 向土壤的氮素输入为 万吨, 因施肥使土壤氮素养分向环境的输出比环境氮向土壤的输入增加了 万吨, 占当年氮肥投入 万吨的 13.7% [13] 为保持土壤氮素平衡, 就必须使施入的肥料氮 是收获时作物摄取氮的 1/( )=1.16 倍 因此, 用氮素养分收获指数 (NHI) 来评价施肥对环境 影响的指标是有意义的 [14] 表 年中国农田生态系统氮素平衡状况 氮素养分收获指数 NHI 是指作物收获后携出的养分与施入土壤的养分量的比值 : 氮养分收获指数 NHI= 作物氮素摄取总量 / 氮素供应量 NHI=1 时表示作物氮素摄取总量与氮肥供应量相等, 实际由于施肥使土壤与环境间的氮素交换 为负值, 因此在 HI=1 时的推荐施氮量下土壤氮素处于亏缺状态 NHI=1/1.16( 约为 0.863) 时已考虑现有施肥技术下氮肥施入土壤后的损失, 作物收获后土壤养 分可保持种植前的水平 此时的推荐施肥量可保持土壤养分平衡, 是一种可持续发展的推荐施肥量 2 方法的验证 2.1 材料与方法 试验材料 养分输出作物摄取养分土壤残余养分侵蚀 径流 渗漏 淋洗 挥发等损失 输入项目 氮量 ( 万吨 ) 输出项目 氮量 ( 万吨 ) 化肥 作物收获 有机肥 氨挥发 生物固氮 反硝化 灌溉 51.5 植株蒸腾 大气沉降 淋溶径流 种子输入 25.8 侵蚀 总计 输出总计 田间试验于 2008 年 10 月 ~ 2009 年 5 月在江苏省姜堰市大伦镇村的农户试验地进行, 油菜品种为 华双 4 号 试验土壤属于潮土类灰潮土亚类的勤泥土, 试验共分三组进行, 三组土壤理化性状见表 3 41

45 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 表 3 试验土壤基本理化性状 农户 ph 有机质全氮碱解氮速效磷速效钾 ( 克 / 公斤 ) ( 毫克 / 公斤 ) 试验设计试验小区面积 20 平方米, 采用随机区组设计, 共设 5 个处理, 每处理重复 3 次, 分别为 CK( 不施肥 ) N 0 PKB N 1 PKB N 2 PKB N 3 PKB N 4 PKB 其中 P K 的用量分别为 6 公斤 P 2 O 5 / 亩和 8 公斤 K 2 O / 亩, 硼的用量为硼砂 1 公斤 / 亩,N 0 ~ N 4 的用量分别为 公斤 / 亩 育苗移栽, 每小区 210 株油菜 试验用肥料品种为尿素 ( 含 N 46%) 普通过磷酸钙( 含 P 2 O 5 12%) 氯化钾 ( 含 K 2 O 60%) 肥料运筹方式为基肥: 氮肥 60%, 磷肥的全部, 钾肥的 62.5%, 结合耕翻撒施 ; 追肥 : 第一次追肥在越冬期, 氮肥 20%, 钾肥的 20%, 第二次追肥在抽苔前期, 氮肥的 20%, 钾肥的 17.5%, 结合松土撒施 其它田间管理措施一致 样品采集与分析 试验收获前在一个取样重复内定点取样, 每小区取地上部分油菜植株 6 株, 装入尼龙网袋, 风干 考种后植株茎秆 角壳 籽粒分别留样分析 土壤和植株的养分测定采用常规分析方法 [15] 数据处理 以区域内的三个大田试验作为三个重复进行统计, 采用 Excel 表计算数据,SPSS 统计软件处理 数据,LSD 检验进行处理间的多重比较 2.2 结果分析 基于油菜最高产量和最佳经济效益的推荐施氮量 不同施氮量对油菜籽产量的影响如表 4 氮肥对油菜有显著的增产作用 施用 6 公斤 N / 亩即可 获得显著的增产效果, 比不施氮处理增产 33.8% ; 施氮量达 18 公斤 N/ 亩时油菜籽产量进一步显著增 加, 增产幅度达 78.7%, 并获得最高产量, 继续加大施氮量, 产量呈下降趋势 通过施氮量与油菜籽产量的回归方程计算出最高产量施氮 (N) 量和最佳经济施氮量分别为 18.8 公斤 / 亩和 16.6 公斤 / 亩,( 氮肥价格按 4.25 元 / 公斤 N, 油菜籽价格按 3.9 元 / 公斤 ) 表 4 不同施氮水平对油菜籽产量的影响 施氮水平 籽粒产量 增产 ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) (%) ± 4.6 c ± 7.3 b ± 7.9 a ± 9.7 a ± 9.6 a

46 基于土壤氮素收支平衡的油菜氮肥推荐施用量研究 基于 NHI 为 时的推荐施氮量 建立作物氮素收获指数 NHI 与施氮量之间的二次函数,y= x x (R 2 =0.9963**), 当 NHI 等于 1 时, 氮素施用量为 13.6 公斤 N/ 亩 ; 当 NHI 值等于 时, 氮素施用 量为 16.4 公斤 N/ 亩 表 5 不同施氮水平对油菜植株氮素收获指数的影响 施氮水平 ( 公斤 / 亩 ) NHI 0 / ±0.05a ±0.14 b ±0.06 bc ±0.22c 几种氮肥推荐用量下油菜的生产效率比较 表 6 几种氮肥推荐用量下的油菜生产效率 推荐施氮量 基于最高产量 基于最佳经济 NHI=0.863 NHI=1 1 氮素施入量 ( 公斤 / 亩 ) 相对值 籽粒产量 ( 公斤 / 亩 ) 相对值 氮素偏生产力 ( 公斤 / 公斤 ) 氮肥农学效率 ( 公斤 / 公斤 ) 氮收获指数 (HI) 表 6 列举了油菜在几种推荐施肥方法下的生产效率 与最高产量推荐施氮量比较,NHI=0.863 时 的推荐施氮量在减少氮肥用量 12.6% 时, 油菜籽粒产量仅减少 0.7%, 氮素偏生产力和农学效率分别 提高 13.2% 和 10.8%, 而 NHI=1 时的推荐施氮量在节氮 27.3% 时, 也仅减产 3.3% ;NHI=0.863 时的 推荐施氮与基于最佳经济的推荐施氮比较, 产量和氮素生产效率 ( 偏生产力 农学效率 ) 相差很小 ; 这表明应用 NHI 作为推荐施氮的指标对油菜产量几乎没有影响或影响很小, 而在节省氮肥用量上有 较好的效果 实际上由于产量 施氮量曲线在推荐施氮量附近时已相当平缓, 少量增加或减少氮肥 的施用量对产量的影响不大 朱兆良曾提出氮肥推荐 区域平均, 具体微调 的的概念原则, 即在一个区域内针对某一作物 进行大量的田间氮肥用量试验, 以最佳经济推荐施氮量的平均值作为该作物的区域平均适宜施氮量, 各田块根据具体情况适当调整, 年在江苏常熟的验证结果表明, 在节氮 14% 时水稻只减 产 0.7%, 与本研究结果一致 [6] 3 方法的讨论与应用 3.1 NHI 作为推荐施肥指标的优势 土壤除了与环境之间的物质交换外, 土壤本身由于有机氮的矿化 无机氮的硝化反硝化等, 可被 [6 作物利用的有效氮素经常处于不确定状态, 使得土壤 Nmin. 测试值与作物产量之间相关性较差 16], 43

47 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 因此土壤氮素平衡也一直是研究中的难点, 根据土壤 Nmin. 测试值的推荐施肥难以有效 基于土壤氮 素收支平衡, 使用 NHI 作为推荐施肥的指标, 从表观上推导土壤养分平衡, 不考虑土壤内部养分的复 杂变化过程, 使土壤肥力从施肥到作物收获后保持稳定, 既能避开土壤氮测试的难题, 又符合可持续 发展的要求 施氮量与 NHI 之间的关系可通过田间肥料效应试验获得, 利用测土配方施肥体系中的 3414 试验或其它试验结果也可以很方便地计算出基于 NHI 的推荐施氮量 因此具有较好的适用性和推广 价值 基于最佳经济效益的推荐施氮量在我国测土配方施肥中应用较多, 在本文中与基于 NHI 的推荐 施氮量非常接近, 但基于最佳经济效益的推荐施氮量的计算 ( 公式 dy/dx=px/py) 受肥料和农产品的 市场价格影响 [17], 存在一定的不稳定性 ; 而采用作物养分收获指数 (NHI) 只与肥料的施用技术有 关 3.2 NHI 的范围与应用 NHI > 1 收获时作物摄取的养分大于投入的养分, 加上施肥增加的养分损失, 土壤养分快速耗 竭, 不利于农业的持续发展, 不推荐使用 NHI = 1 收获时作物摄取的养分等于投入的养分, 但由于施肥增加的养分损失, 土壤养分处于 [18, 19, 亏缺状态, 可以作为施肥量下限的参考值 ; 鉴于我国肥料使用存在明显的区域不平衡 20], 在华 东 华北的一些土壤养分多年盈余 流失风险较大的地区可以尝试使用 NHI=0.863 以 2004 年的施肥技术, 收获时作物摄取的养分与施肥增加的养分损失之和等于投 入的养分, 土壤养分保持平衡, 有利于农业的持续发展和降低环境风险, 在大部分地区推荐使用 NHI<0.863 以 2004 年的施肥技术, 收获时作物摄取的养分与施肥增加的养分损失之和小于投 入的养分, 土壤养分盈余 ; 基于最高产量的推荐施氮量处于这一范围, 在土地贫瘠 产量较低的西 北地区推荐使用 随着施肥技术的提高, 土壤与环境间的氮素交换趋于平衡, 为保持土壤养分平衡,NHI 的取值逐 渐向 1 接近 本文以油菜为试验作物, 通过 3 点 5 个施氮水平的大田实验, 计算了基于 NHI 为 时的推荐施氮量与基于最高产量和最佳经济效益的推荐施氮量, 比较了不同推荐施氮下油菜的籽粒 产量和氮肥生产效率, 结果发现, 与最高产量施氮量比较,NHI 为 时的推荐施氮量在节省氮肥 12.6% 时只减产 0.7%, 氮素偏生产力和农学效率分别提高 13.2% 和 10.8% 参考文献 : [1] 陈新平, 张福锁. 通过 3414 试验建立测土配方施肥技术指标体系 [J]. 中国农技推广, 2006,22(4): [2] 陈新平, 李志宏, 王兴仁, 等. 土壤 植株快速测试推荐施肥技术体系的建立与应用 [J]. 土壤肥料,1999,(2):6-10. [3] K.Mengel, B. H utsch, Y. Kane.Nitrogen fertilizer application rates on creal crops according to available mineral and organic soil nitrogen [J]. Europ. J. Agronomy, 2006, (24):

48 基于土壤氮素收支平衡的油菜氮肥推荐施用量研究 [4] Vianney Houles,Martine Guerif,Bruno Mary.Elaboration of nitrogen nutrition indicator for winter wheat based on leaf area index and chlorophyll contrnt for making nitrogen recommendation[j]. Europ.J.Agronomy, 2007, (27):1-11. [5] Lihong Xue,Lizhang Yang.Recommendations for nitrogen fertilizer topdressing rates in rice using canopy reflectance spectra[j]. Biosystem Engineering, 2008, (100): [6] 朱兆良. 推荐氮肥适宜施用量的方法论诌议 [J]. 植物营养与肥料学报,2006,12(1):1-4. [7] 侯彦林. 生态平衡施肥 :Ⅰ. 理论体系 [J]. 磷肥与复肥,2008,23(2): [8] 金继运, 李家康, 李书田. 粮食作物对化肥的需求分析 [J]. 磷肥与复肥,2006, 21(3):1-5. [9] 朱兆良, 孙波. 中国农田面源污染控制对策研究 [J]. 环境保护,2008,394(48):4-6. [10] 宋勇生, 范晓晖, 林德喜, 等. 太湖地区稻田氨挥发及影响因素的研究 [J]. 土壤学报, 2004,41(2): [11] 田玉华, 尹斌, 贺发云, 等. 太湖地区稻季的氮素径流损失研究 [J]. 土壤学报,2007,44 (6): [12] 侯彦林, 周永娟, 李红英, 等. 中国农田面源污染研究 :Ⅰ 污染类型区划和分省污染现状分析 [J]. 农业环境科学学报, 2008, 27(4) : [13] 王激清, 马文奇, 江荣风, 等. 中国农田生态系统氮素平衡模型的建立及其应用 [J]. 农业工程学报,2007,23(8): [14] 姜甜甜, 高如泰, 夏训峰, 等. 北京市农田生态系统氮素养分平衡与负荷研究 - 以密云县和房山区为例 [J]. 农业环境科学学报,2009,28(1 1) : [15] 鲍士旦. 土壤农化分析 [M]. 北京 : 中国农业科技出版社,2000, [16] 陈伦寿, 李仁岗 [M]. 农田施肥原理与实践 北京 : 农业出版社,1984, [17] 陈新平, 张福锁. 可持续农业中的推荐施肥 [J]. 化肥工业,1996,23(3):7-11. [19] 金继运. 我国肥料资源利用中存在的问题及对策建议 [J]. 中国农技推广,2005(11):4-6. [20] 王激清, 马文奇, 江荣风, 张福锁. 养分资源综合管理与中国粮食安全 [J]. 资源科学, 2008,30(3):

49 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 施用氮磷钾对生姜生长和干物质积累的影响 李录久 1, 王家嘉 1, 丁楠 2, 李东平 1, 姚殿立 2 2, 柳希玉 (1 安徽省农科院土壤肥料研究所合肥 , 2 安徽省临泉县农业技术推广中心 ) 摘要 : 通过田间试验研究平衡施肥对生姜产量和干物质积累的影响 结果 表明, 氮磷钾配施的平衡施肥能明显促进生姜的生长发育, 增加各生育期干物质积累量, 提高块 茎产量和经济收益 两年试验平均, 生姜最佳施肥处理 (OPT) 较不施氮肥 磷肥 钾肥和氮 磷钾的对照分别增产 46.7% 12.1% 和 30.5% 及 58.0% ; 施肥增收 1283~5193 元 / 亩, 产投比为 16.14~55.38:1 关键词 : 生姜, 平衡施肥, 干物质积累动态 生姜是人们日常生活中常用的重要调味品, 又是一种传统的中药材和工业原料, 应用领域广, [1, 为我国名特出口创汇蔬菜品种 2] 目前除西藏外, 全国各省 ( 区 ) 都有种植 安徽是我国生姜重要 [3, 产区, 全省常年种植面积 20 多万亩 4] 安徽临泉是全国著名的生姜产地, 有多家生姜加工企业, 是当地农民增收的重要经济来源 生姜产量高, 需肥量大 [5] 但是, 由于种植户文化素质不高, 科学施肥意识不强, 盲目施肥现象较为突出, 导致生姜病虫害加剧, 产量骤减, 品质变差, 种姜经济效益低下, 严重挫伤了姜农生产 [6, 的积极性 国内外虽然对生姜进行了多年研究, 但主要集中于栽培技术方面 7], 施肥研究不多, 对不同施肥条件下生姜干物质积累动态的研究鲜有报道 [8] 因此, 开展生姜高产平衡施肥技术研究, 探索生姜生长发育动态和干物质积累规律, 对制定生姜科学施肥方案有重要作用 在国际植物营养研究所 IPNI 的资助下, 在安徽省生姜主产区, 连续多年开展了生姜营养诊断施肥研究, 取得了显著的增产增收和改善品质效果 现将结果整理如下 1 材料与方法. 1.1 土壤养分状况试验在安徽省临泉县单桥和杨桥等乡镇进行 供试土壤为砂姜黑土 播前 0 ~ 20 厘米耕层土壤样品经北京中 -- 加合作实验室测定, 养分状况见表 1 表 1 供试土壤基本农化性状 时间 地点 ph 有机质土壤有效养分含量 ( 毫克 / 公斤 ) ( 水 ) (%) 氮 N 磷 P 钾 K 硫 S 硼 B 铜 Cu 铁 Fe 锰 Mn 锌 Zn 2007 单桥 杨桥 试验设计试验设 5 个处理 :1 OPT(NPK),2 OPT N,3 OPT P,4 OPT K,5 CK,N-P 2 O 5-46

50 施用氮磷钾对生姜生长和干物质积累的影响 K 2 O 施用量 ( 公斤 / 亩 ) 分别为 ,0-6-30, , 和 0-0-0, 见表 2 氮肥 -- 尿素, 磷肥 -- 磷酸二铵或过磷酸钙, 钾肥 -- 氯化钾 施肥方法为 :40% 的氮肥和钾肥及全部磷肥作基肥, 剩下的 60% 氮 钾肥作追肥,8 月初和 9 月上旬分两次追施 小区面积为 20.0 和 21.6 米 2,4 次重复, 完全随机区组排列 供试生姜品种为当地主栽的狮头姜, 种植密度 7100 株 / 亩 3 月底催芽,5 月初栽植,10 月下旬收获 其它栽培管理措施如灌水和病虫草害防治同当地一般大田生姜 2 结果与讨论 2.1 施用氮磷钾对生姜生长和干物质积累的影响茎叶是植物进行光合作用的主要器官, 生长量大小不仅反映了植株生长势的强弱, 而且对光合作用有较大的影响, 最终影响经济产量 图 1(a) 表明, 施用氮磷钾能有效促进生姜的生长发育, 增加各生育期生姜茎叶干物质积累量 生姜幼苗期, 各处理地上部茎叶生长量差异不大, 主要原因是这一时期生姜生长缓慢, 光合产物少, 各处理生长量均较小 随着生姜生育期的推进, 地上部生长量迅速增加, 各处理间的差异逐渐加大 9 月份以后, 生姜进入旺盛生长期, 茎叶生长加快, 不同施肥处理间的差异逐步扩大, 不施肥的 CK 及不施氮的 OPT - N 处理, 与最佳氮磷钾配施的 OPT 处理相比, 茎叶干重分别减少了 39.1% 和 32.5%,OPT - K 处理减少 26.0% 至收获时,CK 的茎叶干重只有 OPT 的 49.9%, 不到一半,OPT - N 及 OPT - K 处理相应为 OPT 的 77.6% 和 73.6%, 主要原因是旺盛生长期, 生姜生长需要大量的氮磷钾等营养元素, 不施氮 钾的处理土壤有效 N K 供应不足, 生姜生长受到抑制而生长缓慢, 下部叶片易干枯脱落, 生长量较小, 与 OPT 的差异逐渐扩大 由于试验地土壤有效 P 含量在缺 P 的临界值以上, 不施磷肥的 OPT - P 处理, 生姜生长受到的影响较小, 茎叶干重与 OPT 的差异也较小 (a) 茎叶 (b) 姜块 (c) 全株图 1 施肥对生姜茎叶 姜块干物质积累量和全株生物量的影响生姜产品器官 ( 块茎 ) 干重的生长动态与茎叶干重相似 ( 图 1b), 仍以不施肥的 CK 和不施氮肥的 OPT N 处理受到的影响最大, 收获时姜块干重分别只有 OPT 处理的 38.3% 和 66.0% 不施钾的 OPT - K 处理, 单株块茎重也较低, 表明钾对生姜块茎生长和膨大有较大的影响 不施磷肥对块茎膨大的影响较小, 单株姜块重与 OPT 的差异较小 与茎叶干重不同的是, 单株姜块重前期差异更小, 47

51 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 而后期差异则更大 ( 图 1b), 主要原因是前期生姜以营养生长为主, 后期块茎膨大为主 ; 不施氮 钾肥的处理土壤 N K 养分供应不足, 严重影响了后期块茎的发育与膨大, 最终姜块瘦小 施用氮磷钾能明显增加生姜各生育期生物积累量 ( 图 1c) 幼苗期由于生姜生长发育缓慢, 茎 叶 姜块干物质积累很少, 除 OPT 外其它各处理间差异较小 进入旺盛生长期后, 生姜生长发育加快, 施用氮磷钾的 OPT 处理茎 叶 姜各部位积累的干物质量迅速增多, 干物质积累量快速增加, 不施肥的空白对照与不施氮 钾的 OPT - N OPT - K 处理生长受到抑制, 茎 叶 姜块干物质积累少, 与最佳施肥 OPT 处理间的差距逐渐扩大, 生物积累量相差很多, 收获时对照 CK 及 OPT - N OPT - K 处理的生物积累量只有 OPT 的 44.1% 63.9% 和 72.8% 不施磷肥对生姜生长影响较小, 干物质积累量与 OPT 间的差异也较小 ( 图 1c) 2.2 生姜平衡施肥的增产效应 从表 2 可以看出, 不同施肥处理间生姜块茎产量存在较大的差异, 产量高低顺序依次为 OPT>OPT - P> OPT - K> OPT - N>CK, 最佳氮磷钾配施的 OPT 处理显著高于各缺素的对照, 表明淮北平原砂姜黑土地区, 氮磷钾化肥配合施用的平衡施肥能明显促进生姜的生长发育, 大幅度 提高块茎产量 两年试验, 与不施氮 磷 钾的对照相比, 生姜增施氮肥 (OPT 处理较 OPT N) 的增产率分别为 49.5% 和 43.9%, 施磷 (OPT 较 OPT P 处理 ) 产量相对提高 11.9% 和 12.3%, 施 钾 (OPT 较 OPT K) 增产 33.4% 和 27.7%, 施用氮磷钾较不施肥的空白对照 (OPT 比 CK) 产量提 高 62.0% 和 54.0%, 平均增产率分别为 46.7% 12.1% 和 30.5% 及 58.0%, 除施磷处理达 5%% 的显 著水平外, 增施氮 钾肥和氮磷钾均达 1% 的极显著水平 不施肥或不施氮肥 钾肥时, 生姜块茎产 量下降, 两年平均, 相对产量相应只有最佳施肥处理 OPT 的 63.3% 68.2% 和 76.6%, 减产极其明 显 其中不施氮肥对生姜块茎产量的影响最大, 平均减产幅度超过 30% ; 其次为不施钾的处理,2 年平均减产 23.4% ; 不施磷对生姜块茎产量的影响相对较小, 平均减产 9.8% 生姜氮磷钾肥料的增 产效应顺序为 N>K>>P, 因此, 淮北平原砂姜黑土地区, 当前生姜养分限制因子主要和氮和钾 表 2 施肥对生姜块茎产量和经济效益的影响 年份 处理 代号 OPT 处理较其它各处理产量增产增产率产值增收施肥 ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) (%) ( 元 / 亩 ) ( 元 / 亩 ) 产投比 N 30 P 6 K 30 OPT N 0 P 6 K 30 OPT N ** N 30 P 0 K 30 OPT P * N 30 P 6 K 0 OPT K ** N 0 P 0 K 0 CK ** N 30 P 6 K 30 OPT N 0 P 6 K 30 OPT N ** N 30 P 0 K 30 OPT P * N 30 P 6 K 0 OPT K ** N 0 P 0 K 0 CK ** *2007 年生姜价格 =3.00 元 /kg,n=3.91 元 /kg,p 2 O 5 =4.12 元 /kg,k 2 O=3.50 元 /kg ;2008 年生姜价格 =4.00 元 /kg,n=4.57 元 /kg,p 2 O 5 =5.17 元 /kg,k 2 O=5.83 元 /kg 计算 48

52 施用氮磷钾对生姜生长和干物质积累的影响 2.3 生姜施肥的经济效益分析表 2 的结果表明, 淮北平原砂姜黑土地区, 氮磷钾化肥配合施用的平衡施肥技术, 可有效提高生姜的产值, 增加农民种植生姜的经济收入 两年试验, 不考虑用工等差异, 扣除肥料成本后, 最佳施肥处理 OPT 较不施氮肥的对照 (OPT 处理较 OPT N) 分别增收 3963 和 4679 元 / 亩, 施用氮肥的产投比达 和 35.16:1 ; 较不施磷肥的对照 (OPT 处理较 OPT P) 增收 1283 和 1701 元 / 亩, 施用磷肥的产投比为 和 55.83:1 ; 较不施钾肥的对照 (OPT 处理较 OPT K) 增收 2982 和 3245 元 / 亩, 施用钾肥的产投比为 和 19.54:1 ; 较不施肥的空白对照 (OPT 处理较 CK) 增收 4466 和 5193 元 / 亩, 施用氮磷钾的产投比为 和 19.07:1 两年试验平均, 施用氮磷钾化肥每亩分别增收 4321 元 1492 元和 3114 元及 4830 元 从经济效益分析, 施用氮 钾肥的收益较高, 磷肥的收益较低, 表明生姜增施适量的氮钾肥能明显提高经济收益 3 小结 施用适量的氮磷钾对生姜的生长和发育具有良好的促进作用, 生姜主要生育期, 地上部茎叶和地下块茎干重明显增加, 干物质积累量大幅度增多, 最终为块茎产量的提高打下了坚实的物质基础 氮磷钾化肥配合施用的平衡施肥对生姜具有显著的增产效应, 两年试验平均, 生姜施氮的增产率为 46.7%, 施磷产量相对提高 12.1%, 施钾增产 30.5%, 较不施肥的空白对照产量提高 58.0%, 达 5% 或 1% 的显著或极显著水准 氮磷钾肥料的增产效应顺序为 N>K>>P, 当前该地区养分限制因子主要是氮和钾 平衡施肥可明显增加生姜产值, 提高农民种植生姜的经济效益 施用氮磷钾化肥增收 1283 ~ 5193 元 / 亩, 施肥产投比为 16.14~55.38:1 参考文献 : [1 胡繁荣主编. 蔬菜栽培学 [M]. 上海, 上海交通大学出版社,2003. [2] 张宏志, 管正学, 王建立, 等. 贵州生姜资源的应用研究 [J]. 资源科学,2001,23(5): [3] 李录久, 郭熙盛, 丁楠等. 钾氮配施对生姜产量和品质的影响 [J] 土壤肥料,2003 (5): [4] 安徽省农业厅. 安徽省农业统计资料 [M],2000. [5] 徐坤, 徐峰. 氮肥对生姜生长及产量的影响 [J]. 中国蔬菜,1999, (6):12~14. [6] 王玉萍, 孙中胜, 于瑛, 等. 北方寒地大棚复式生姜栽培技术 [J]. 现代化农业, 2002, (4): [7] 王跃华. 保护地生姜高产栽培技术 [J]. 农业科技通讯,2002, (3): [8] Behura, S. Effect of nitrogen and potassium on growth parameters and rhizomatic characters of mango- ginger (Curcuma amada) [J]. Indian Journal of Agronomy,2001,46:

53 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 云南红壤旱坡地玉米氮磷钾肥效应 * 1 刘建香 2 张国建 1 郭云周 2 杨袁刚 2 吴杏红 (1. 云南省农业科学院农业环境资源研究所, 昆明, ;2. 云南农业职业技术学院, 昆明,650031) 摘要 : 通过田间试验研究了云南省昆明市小哨红壤旱坡地氮 磷 钾肥配合施 用对玉米产量和养分吸收的影响 结果表明 : 钾肥的农学效率 > 磷肥的农学效率 > 氮肥的农学效率 ; 施氮 4 公斤 / 亩, 玉米产量最高, 为 653 公斤 / 亩, 氮肥的农学效率最高, 每公斤氮肥增产玉米 20.7 公斤, 随着施氮量的增加, 氮肥的农学效率迅速下降 ; 玉米产量随施磷量的增加而增加, 施 6 公斤 P 2 O 5 / 亩, 磷肥的农学效率最高, 每公斤 P 2 O 5 增产玉米 30.1 公斤, 磷肥的农学效率随着施磷量的增 加逐渐下降 ; 玉米产量随着施钾量的增加而增加, 施 6 公斤 K 2 O/ 亩, 钾肥的农学效率最高, 每公斤 K 2 O 增产玉米 32.4 公斤, 钾肥的农学效率随着施钾量的增加趋于下降 关键词 : 玉米, 氮磷钾肥, 产量, 农学效率 玉米是云南省主要旱粮作物, 常年种植面积约 1500 万亩, 总产 500 余万吨 [1] 玉米生产的施 肥习惯上, 人们往往偏施氮肥而忽视了磷 钾肥配合施用对玉米生长发育 产量构成和养分吸收的 促进作用, 从而导致玉米产量不高, 种植玉米的经济潜力得不到充分发挥 [2], 玉米品质受到影响 [3] 施用氮肥是提高作物产量的重要手段,1996 年以来全球氮肥用量超过 8000 万吨, 我国氮肥施用量 1995 年以来在 2200 ~ 2500 万吨之间 [4] 尽管我国已经是化肥生产和施用大国, 但由于生态气候类 型多种多样, 各地生产条件和生产水平千差万别, 合理施肥任重而道远, 首先是化肥合理用量的快 速 准确确定还面临不少的技术难题, 其次是化肥施用方法尚待改进 本试验基于中 - 加实验室土壤 ASI 测定结果, 在施用等量镁 锌的条件下, 研究不同氮 磷 钾肥配合施用与玉米产量和养分吸收 的关系, 为玉米高产提供合理的施肥依据 1 材料与方法 1.1 基本情况试验地点 : 试验设在云南省昆明市官渡区大板桥街道办事处小哨村云南农业职业技术学院教学农场的旱坡地上 供试土壤 : 红壤, 养分状况见表 1 * 国际合作项目 : 云南持续农业的坡地管理 (NMS-YN200801), 国际植物营养研究所资助 作者简介 : 刘建香 (1968 ), 女, 云南河口人, 高级实验师, 从事土壤农化及作物栽培研究 推广 通迅作者 : 郭云周 gyzhou3959@sina.com 50

54 云南红壤旱坡地玉米氮磷钾肥效应 表 1 供试土壤化学性状 OM 养分含量 ( 毫克 / 升 ) ph (%) NH + 4 -N NO - 3 -N P K Mg S Fe Cu Mn Zn 试验设计试验设置 10 个处理,4 次重复, 随机区组排列, 小区规格 6.25 米 3.20 米, 面积 20 平方米 10 个处理分别是 :N 0 P 2 K 2 N 1 P 2 K 2 N 2 P 2 K 2 N 3 P 2 K 2 N 2 P 0 K 2 N 2 P 1 K 2 N 2 P 3 K 2 N 2 P 2 K 0 N 2 P 2 K 1 N 2 P 2 K 玉米播种立夏节令播种, 选用 会单 -4 号 杂交玉米品种, 播种行距 80 厘米, 开浅沟条播, 每行播种 70 粒, 出苗后定苗, 株距 20 厘米, 每个小区 4 行, 每行 31 株, 每个小区玉米定苗 124 株 1.4 施肥量及施肥方法以中 - 加试验室肥料推荐用量 (OPT)N 4 公斤 / 亩 P 2 O 5 6 公斤 / 亩 K 2 O 6 公斤 / 亩 硫酸锌 0.1 公斤 / 亩 石灰 40 公斤 / 亩 碳酸镁 14 公斤 / 亩, 试验处理肥料用量 :N 0 N 1 N 2 N 3 分别为纯氮 公斤 / 亩,P 0 P 1 P 2 P 3 分别为 P 2 O 5 用量 公斤 / 亩,K 0 K 1 K 2 K 3 分别为 K 2 O 用量 公斤 / 亩 施肥方法 : 试验小区划分好以后, 施入石灰和碳酸镁, 并与耕层土壤混合 ; 全部磷肥 20% 的氮肥 20% 钾肥作底肥,80% 的氮肥 80% 钾肥和全部锌肥作追肥 其中, 五叶期追施 30% 的氮肥 50% 钾肥和 100% 的锌肥, 大喇叭口期追施 50% 的氮肥 30% 钾肥 氮肥采用尿素, 磷肥采用普通过磷酸钙, 钾肥采用氯化钾, 锌肥采用硫酸锌 1.5 田间管理玉米从播种到收获, 田间管理的中心任务是培育壮苗, 适时追肥和防治病虫害 1.6 调查记载玉米灌浆期穗位叶长和宽 取样考种 收获测产 籽粒和秸秆氮磷钾含量测定 2 结果与分析 2.1 施氮量对玉米产量 氮肥农学效率和氮素吸收的影响施用五氧化二磷 12 公斤 / 亩 氧化钾 12 公斤 / 亩的基础上, 不同施氮条件下玉米产量 氮肥的农学效率 回收率见表 2 51

55 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 表 2 不同施氮条件下玉米产量 氮肥农学效率与氮素吸收量 处理 施氮量籽粒产量氮的农学效率氮吸收量 ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 公斤 N) 总氮籽粒氮 氮回收率 % N 0 P 2 K a 12.1a 8.0a N 1 P 2 K a a 8.1a 18.0 N 2 P 2 K a a 9.1a 31.3 N 3 P 2 K a a 8.0a 8.3 不同施氮量处理玉米产量差异不显著, 其中以施氮量 4 公斤 / 亩处理玉米产量最高, 为 653 公斤 / 亩, 之后再增施氮肥, 玉米产量不增反降 施氮量为 4 公斤 / 亩时, 氮肥的农学效率最高, 每公斤氮 素可增产玉米 20.7 公斤, 而后随着施氮量的升高, 氮肥的农学效率大幅降低 不同施氮量处理玉米 吸收氮素差异不显著, 收获籽粒带走氮素差异也不显著, 施氮量为 8 公斤 / 亩时, 氮的回收率最高, 达到 31.3% 以上结果表明, 有机质含量较高的红壤旱坡地上, 多施氮肥并没有产生相应的产量回 报, 相反氮肥浪费明显 2.2 施磷量对玉米产量 磷肥农学效率和磷素吸收的影响 施用纯氮 8 公斤 / 亩 氧化钾 12 公斤 / 亩的基础上, 不同施磷条件下玉米产量 磷肥的农学效率 回收率见表 3 表 3 不同施磷量条件下玉米产量 磷肥农学效率与磷素吸收量 处理 施磷量籽粒产量磷的农学效率 P 2 O 5 吸收量 ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 P 2 O 5 / 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 公斤 P 2 O 5 ) 总量籽粒磷 磷回收率 (%) N 2 P 0 K b 3.8b 2.2b N 2 P 1 K a a 3.9a 27.3 N 2 P 2 K a a 3.8a 16.9 N 2 P 3 K a a 3.9a 16.6 与不施磷肥处理相比, 施磷处理玉米增产显著, 且玉米产量随着施磷量的增加而增加, 但施磷 由 6 公斤 / 亩增至 12 公斤 / 亩 18 公斤 / 亩时, 玉米产量增加不显著 从磷肥的农学效率来看, 以施 磷 6 公斤 / 亩最高, 每公斤五氧化二磷可增产玉米 30.1 公斤, 而后随着施磷量的升高而降低 施磷处 理玉米吸收磷素 籽粒带走磷素显著高于不施磷处理, 随着施磷量的增加, 玉米吸收磷素 籽粒带 走磷素呈增加趋势 施磷量为 6 公斤 / 亩时, 磷的回收率最高, 为 27.3% 2.3 施钾量对玉米产量 钾肥农学效率和钾素吸收的影响 施用纯氮 8 公斤 / 亩 五氧化二磷 12 公斤 / 亩的基础上, 不同施钾条件下玉米产量 钾肥的农学 效率 回收率见表 4 表 4 不同钾量条件下玉米产量 钾肥农学效率与钾素吸收量 处理 施钾量籽粒产量钾的农学效率 K 2 O 吸收量 ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 K 2 O/ 亩 ) ( 公斤 / 亩 ) ( 公斤 / 公斤 K 2 O) 总量籽粒钾 钾回收率 (%) N 2 P 2 K b 3.7d 1.2b N 2 P 2 K a c 1.8a 65.6 N 2 P 2 K a b 2.0a 75.5 N 2 P 2 K a a 1.8a

56 云南红壤旱坡地玉米氮磷钾肥效应 与不施钾肥处理相比, 施钾处理玉米增产显著, 且玉米产量随着施钾量的增加而增加, 但施钾量由 6 公斤 / 亩增至 12 公斤 / 亩 18 公斤 / 亩时, 玉米产量增加不显著 从钾肥的农学效率来看, 以施钾 6 公斤 / 亩最高, 每公斤氧化钾可增产玉米 32.4 公斤, 而后随着施钾量的升高而降低 施钾处理玉米吸收钾素 籽粒带走钾素显著高于不施钾处理, 随着施钾量的增加, 玉米吸收钾素 籽粒带走钾素呈增加趋势 施钾量为 12 公斤 / 亩时, 钾的回收率最高, 为 75.5% 3 讨论与小结 玉米对氮肥敏感, 施氮增产效果明显, 且其耐肥性较强, 需氮肥较多, 因此近年来随着用于玉米 [5, 氮肥数量的逐年增加, 出现了玉米氮肥超量施用问题, 氮肥的增产效果逐年降低 6], 我国氮肥的当 季利用率仅为 30% ~ 35% [7, 8] 造成氮肥肥效降低的因素很多, 其中主要因素是施肥过量和施用方 法不当, 如玉米所需要的必需营养元素供给不平衡 [9] 华北平原夏玉米 - 冬小麦轮作体系中, 氮肥超 量施用现象十分普遍,1997 年的调查表明, 北京地区夏玉米田平均施肥量为 N 17 公斤 / 亩, 有的达 20 公斤 / 亩以上 [10], 造成氮肥利用率显著下降, 北京地区一般为 16% ~ 22% [11], 黄淮海平原吴桥试 区甚至仅为 3.5% ~ 11.6% [12 ] 氮肥在提高作物产量的同时, 也对环境造成了极大的威胁, 已经引起 了人们的高度重视 [4], 张淑香等在北京昌平褐潮土上进行的冬小麦和夏玉米轮作施用包膜尿素试验, 玉米的氮肥表观利用率为 55% ~ 140%, 高于小麦的氮肥表观利用率 (30.0% ~ 45.3%) [13], 蔡祖聪 等在河南封丘潮土上进行的小麦 玉米轮作长期肥料试验结果, 在等 N P K 的情况下, 处理 NPK NP 1/2OM(1/2 氮用有机肥 ) 和 OM( 全部氮用有机肥 ) 的氮回收率达到 66% ~ 75%, 其中以处理 1/2 OM 最高, 其次为 OM [4] 云南小哨红壤旱坡地上, 施用 P 2 O 5 K 2 O 各 12 公斤 / 亩的条件下, 施 氮 4 公斤 / 亩时, 玉米产量最高, 为 653 公斤 / 亩, 氮肥农学效率最高, 每公斤氮素可增产玉米 20.7 公斤, 随着施氮量的增加, 氮肥的农学效率迅速下降, 氮肥回收率则以施氮 8 公斤 / 亩时最高, 为 31.3% 玉米是典型磷敏感型作物, 尤其苗期施用磷肥对提高土壤磷素供应 增加作物产量具有重要作 用, 施磷促进氮肥吸收, 减少土壤氮素的耗竭, 施 N 素 10 公斤 / 亩不配施磷的氮肥利用率只有 11.6%, 配施 P 2 O ~ 15 公斤 / 亩后氮肥利用率达到 26.5% ~ 39.4% ; 施 N 7.5 公斤 / 亩不配施磷的氮肥利 用率 19.0%, 配施 P 2 O ~ 10 公斤 / 亩后氮肥利用率达到 23.5% ~ 33.2%, 施磷促进氮的吸收, 随 配施磷量的增加氮肥利用率提高 4.5% ~ 27.7%, 随施磷量的增加磷肥利用率降低 [14], 缺磷是红壤旱 地的主要障碍因子, 施磷增产显著 ; 补施磷肥后, 缺钾逐渐成为主要障碍因子, 补施钾肥有显著增产 效果 ; 磷肥必须与农家肥和钾肥配合施用, 否则, 随着年限延长, 只施用氮磷肥将会导致地力下降, 最后绝产 [15] 刘建玲等报道, 磷肥的当季利用率一般只有 10% ~ 25%, 而 75% ~ 90% 的磷肥以不 同形态的磷酸盐积累在土壤中, 小麦 - 玉米轮作长期定位试验中单施磷肥及氮 磷肥配合施用小麦 玉米均表现出显著的增产作用,12 年间, 与不施磷肥处理相比, 年施磷 4.5 公斤 / 亩处理小麦 春玉米 的平均增产率分别为 79.3% 96.9%,1 公斤 P 2 O 5 增产小麦 春玉米分别为 公斤, 在年施 磷 4.5 公斤 / 亩基础上增施 1 倍的磷肥, 磷肥增产效应显著下降,1 公斤 P 2 O 5 增产小麦 夏玉米分别为 公斤 [16] 云南小哨红壤旱坡地上, 施氮 8 公斤 / 亩 K 2 O 12 公斤 / 亩的条件下, 玉米产量随着 施磷量的增加而增加, 磷肥的农学效率和回收率以施 P 2 O 5 6 公斤 / 亩时最高, 每公斤 P 2 O 5 可增产玉米 30.1 公斤, 磷的回收率为 27.3%, 磷肥的农学效率和回收率随着施磷量的增加逐渐下降 刘英等报道, 江淮丘陵区下蜀黄土发育的马肝土上, 施钾 9 公斤 / 亩时, 每千克 K 2 O 增产玉米最 53

57 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 高, 达 6.89 公斤 ; 每千克 N 增产 公斤 ; 在 NP 肥充足时, 钾肥的增产效果极其显著 ; 而氮肥仍 是玉米高产的首要限制因子 [17] 金凤霞等人在吉林蛟河市进行的玉米氮磷钾效应试验, 白浆土上氮 磷 钾的增产效果为氮 > 钾 > 磷, 且三要素间交互作用明显 ; 氮 磷 钾肥配合施用优于磷钾 氮 磷 氮钾配合施用, 与对照相比, 其余处理均有极显著增产效果, 在该土壤条件下 N P 2 O 5 K 2 O 最 高施用量为 14 公斤 / 亩 4.5 公斤 / 亩 4.3 公斤 / 亩 ; 最佳经济施肥量分别为 12.2 公斤 / 亩 4.2 公斤 / 亩 4 公斤 / 亩 [18] 云南小哨红壤旱坡地上, 施氮 8 公斤 / 亩 P 2 O 5 12 公斤 / 亩的条件下, 玉米产量随着施 钾量的增加而增加, 钾肥的农学效率以施 K 2 O 6 公斤 / 亩时最高, 每公斤 K 2 O 增产玉米 32.4 公斤, 并 随着施钾量的增加趋于下降, 钾肥的回收率以施 K 2 O 12 公斤 / 亩时最高, 为 75.5% 4 致谢 云南持续农业的坡地管理, 长期得到国际植物营养研究所中国项目部的关心和支持, 以及成都 代表处涂仕华博士的悉心指导, 在此致以衷心感谢 参考文献 : [1] 中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴 -2009[M]. 北京 : 中国统计出版社,2009 : [2] 武际, 郭熙盛, 王文军, 等. 磷钾肥配合施用对玉米产量及养分吸收的影响 [J]. 玉米科学, 2006,14(3) : [3] 王秀芳, 张宽, 王立春, 等. 科学管理与调控钾肥, 实现玉米高产稳产 [J]. 玉米科学,2004, 12(3) :92-95 [4] 蔡祖聪, 钦绳武. 华北潮土长期试验中的作物产量 氮肥利用率及其环境效应 [J]. 土壤学报, 2006,43(6): [5] 易镇邪, 王璞. 包膜复合肥对夏玉米产量 氮肥利用率与土壤速效氮的影响 [J]. 植物营养与肥料学报,2007,13(2) : [6] 游福欣, 王向阳, 王宗杰, 等. 夏玉米最佳施氮量研究 [J]. 安徽农业科学,2005,33(5) : [7] 朱兆良. 农田中氮肥的损失与对策 [J]. 土壤与环境,2000,(9) :1-16 [8] 李生秀. 植物营养与肥料学科的现状与展望 [J]. 植物营养与肥料学报,1999,5(3) : [9] 刘红霞, 张会民, 王定勋, 等. 氮 锌配施对夏玉米的增产效应研究 [J]. 吉林农业大学学报, 2004,26(5) : [10] 赵久然, 郭强, 郭景伦, 等. 北京郊区粮田化肥投入和产量现状的调查分析 [J]. 北京农业科学, 1997,(2) :36-38 [11] 李新慧. 京郊粮田土壤氮素损失机制与提高氮肥利用率 [J]. 北京土壤学会简讯,1999,2(5) : 5-8 下接 66 页 54

58 钾营养对水果和蔬菜食物品质的影响 一篇精简综述 钾营养对水果和蔬菜食物品质的影响 一篇精简综述 Gene E. Lester, John L. Jifon 和 Donald J. Makus 著加拿大国际植物营养研究所成都代表处谢玲译涂仕华校 ( 原文出自 BETTER CROPS 2010, No. 1 P18-21, 在诸多作物矿质营养元素中, 钾作为一个阳离子对水果品质的影响独树一帜 它决定了水果的商品性 消费者的偏爱和与人类健康相关的植物养分 但是, 许多因素如植物种类 土壤和环境条件通常会限制植物在生长过程中从土壤中吸收充足的钾来满足果实的需要, 优化上述提到的品质特性 本刊 2007 年登出的一篇研究论文 (Lester et al., 2007) 已报道了叶面喷施钾肥能明显地提高哈密瓜多项果实品质参数, 尽管土壤测试结果显示该土壤钾含量丰富 本文在以前报道过的得克萨斯格兰德河流域所做的工作基础上进行了扩展, 综述了已发表的论文摘要, 包括土施和 / 或者叶面喷施钾肥对水果和蔬菜品质特性 ( 包含植物营养素 ) 的影响 钾是一种关键的植物矿质元素 ( 养分 ), 对水果和蔬菜中与人类健康息息相关的品质化合物含量的影响很大 (Usherwood, 1985) 尽管钾不是任何有机分子或植物的结构成分, 但它参与了与植物生长, 产量和品质形成, 以及应激反应相关的重要生物化学和生理过程 (Marschner, 1995; Cakmak, 2005) 除调控植物蒸腾和光合作用过程中的气孔开闭外, 钾还参与了光合磷酰化, 光合产物从源组织经韧皮部到库组织的运移, 酶的激活, 维护细胞膨压和增强抗逆能力 (Usherwood, 1985; Doman and Geiger, 1979; Marschner, 1995; Pettigrew, 2008) 充足的钾素营养与增加产量 水果大小 可 55

59 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 溶固型物和 VC 含量 改善水果着色度 延长保存期及保持园艺作物的运输品质密切相关 (Geraldson, 1985; Lester et al.,2005, 2006, 2007; Kanai et al., 2007) 尽管很多土壤都富含钾, 但大部份钾却不能被植物利用, 这是因为土壤中的植物有效钾库相对 其它形态钾更小 土壤中的钾有几种形态, 包括矿物钾 ( 占全钾的 90% -98%), 非交换钾, 交换钾, 溶解钾或溶液钾 (K + ), 植物只能直接吸收溶液钾 (Tisdale et al., 1985) 反过来, 作物对钾吸收取决 于许多作物和环境因素 (Tisdale et al., 1985; Marschner, 1995; Brady and Weil, 1999) 比如, 充足 的土壤水分能加快钾的扩散 ( 通常占 >75% 钾的移动 ), 促进根系对钾的吸收 质流也担负一些土壤 钾的运输, 同样需要充足的水分 Skogley 和 Haby (1981) 发现把土壤水分从 10% 增加到 28%, 在 土壤中钾的运输总量就会翻倍 因此, 土壤水分不足就会影响土壤钾的运移和植物对钾的吸收, 从 而导致缺钾 土壤性质也会强烈影响钾的有效性 比如, 粘土可能因固钾能力强而使钾肥效应不明显, 因为 施入土壤中的有效钾很快就会被粘土固定 (Tisdale et al., 1985; Brady and Weil, 1999) 土壤对钾的 持留能力有助于减少钾的淋失, 从长远来看, 因此而形成的土壤钾库对后作有益 相反, 砂质土壤 一般供钾能力较弱, 这是因为其阳离子交换能力低 石灰性土壤中钙离子 (Ca 2+ ) 含量很高, 它占据了土壤表面和交换位点 尽管这会限制土壤对钾的 吸附和增加溶液钾浓度, 但高养分阳离子含量 - 尤其是 Ca 2+ 和 Mg 2+, 往往会因为竞争根系表面的吸 附位而抑制钾的吸收 结果是, 生长在高石灰性土壤上的作物会表现出缺钾症状, 尽管土壤测试显 示这土壤并不缺钾 (Havlin et. al., 1999) 钾的吸收同样也取决于植物方面的原因, 包括植物基因型和生育期 ( 营养生长期对生殖生长期, Rengel et al., 2008) 对结果期的许多果树来说, 养分吸收主要是在营养生长期, 这一阶段植物合成 的碳水化合物必须足以供给根部生长和养分吸收过程的需要 在生殖生长期, 水果发育膨大和营养 器官之间竞争光合产物会影响根系生长 / 活力和对钾的吸收 在此情况下, 增施钾肥可能并不会完全 缓解这种发育诱导的缺钾, 这一方面是因为果树生殖生长期根系生长 / 活力的降低, 另一方面是因为 与其它阳离子竞争根表吸收位点 (Marschner, 1995) 表 1 钾影响果实的论文摘要综述 : 作物, 钾肥施用方法和形态对果实属性的影响 a 作物施钾方式钾肥形态 苹果 (Malus X domestica) 苹果 香蕉 (Musa sp.) 柑橘 (Citrus reticulata) 柑橘 (Citrus sinensis) 土壤 叶面 土壤 叶面 土壤 b 改善的品质属性 c 参考文献 KCl 颜色 结实度 甜度 Nava(2009); K 2 SO 4 大小 颜色 结实度 甜度 El-Gazzar(2000); K 2 SO 4 产量 结实度 甜度 Attala(1998) 未知 大小 颜色 结实度 甜度 Wojcik(2005); KCl 无变化 Hassanloui(2004) 未知 品质 Naresh(1999); KCl 大小 甜度 酸度 Suresh(2002) KCl, KNO 3 无变化 Haggag(1990); 未知 产量 品质 Dutta(2003); K 2 SO 4 品质 Shawdy(2000) 未知 ; 产量 品质 Lin(2006); 未知 品质 储存期 Srivastava(2001) 柑橘 (Citrus reticulata) 叶面 KCl>KNO 3 果皮厚度 品质 Gill(2005) K 黄瓜 (Cucumis sativus) 土壤 2 SO 4 > KCl 氨基酸 品质 Guo(2004); KCl 无变化 Umamaheswarappa(2004) 黄瓜叶面 KCl>KNO 3 品质 抗病能力 Magen(2003) 56

60 钾营养对水果和蔬菜食物品质的影响 一篇精简综述 葡萄 (Vitis vinifera) 土壤 K 2 SO 4 品质 敏感度 Sipiora(2005) 番石榴 (psidium guajava) 土壤 未知 产量 果重 品质 Ke(1997) 番石榴 叶面 K 2 SO 4 > KCl 酸度 品质 Dutta(2004) 猕猴桃 (Actinidia deliciosa) 土壤 K 2 SO 4 > KCl 结实度 酸 等级 He(2002) 荔枝 (Litchi chinensis) 叶面 KNO 3 果重 产量 Ashok(2004) 芒果 (Mangifera indica) 土壤 KNO 3 无变化 Simoes(2001) 芒果 叶面 KNO 3 无效 Rebolledo-Martinez(2008) 未知组织 香味 颜色 保存期 Shinde(2006) 香瓜 (Cucumis melo) 土壤 未知 产量 Demiral(2005) Gly-amino-K 维它命 Lester(2005); 香瓜 叶面 Gly-amino-K> KCl 结实度 甜度 维它命 Lester(2006); Gly-amino-K=K 2 SO 4 > 结实度 维它命糖 产量 商 Jifon(2009) KCl>KNO 3 品果实 油桃 (Prunus persica) 土壤 未知 结实度 储存期 裂痕减少 Zhang(2008) 黄秋葵 (Abelmoschu esculentus) 叶面 Naphthenate-K 叶绿素 蛋白质 胡萝卜素 Jahan(1991) 西番莲 (Passiflora edulis) 水培 K 2 SO 4 产量 种子数 品质 Costa-Araujo(2006) 番木瓜 (Carica papaya) 土壤 未知 重量 甜度 品质 Ghosh(2007) 梨 (Pyrus communis) 土壤 K 2 SO 4 无变化 Jonson(1998) Phalsa (Grewia subinaequalis) 叶面 K 2 SO 4 大小 重量 品质 Singh(1993) KCl 几乎无变化 Hochmuth(1994); 甜椒 (Capsicum annuum) 土壤 K 2 SO 4 辣味 品质 Ananthi(2004); K 2 SO 4 > KNO 3 辣味 产量 果重 Golcz(2004); K 2 SO 4 品质 El-Masry(2000) 甜椒 水培 KNO 3 无变化 Flores(2004) 菠萝 (Ananas conosus) 土壤 KCl VC 果实中间褐色部分减少 Herath(2000) 石榴 (Punica granatum) 叶面 K 2 SO 4 > KCl 生长 产量 品质 Muthumanickam(1999) 草莓 (Fragaria X ananassa) 土壤 KCl 无变化 Albregts(1996); 水培 KCl>KNO 3 品质 Lbrahim(2004) 草莓 滴灌施肥 K 2 SO 4 产量 综合品质 Khayyat(2007) KCl 番茄红素 Taber(2008); 蕃茄 (Lycopersicon esculentum) 土壤 K 2 SO 4 品质 Si(2007); K 2 SO 4 产量 早熟 品质 Hewedy(2000) KCl>KNO 3 外观 品质 Chapagain(2003); KCl>KNO 3 产量 品质 Chapagain(2004); 蕃茄 水培 / 无土 K 2 SO 4 类胡萝卜素 维它命 E Fanasca(2006); 未知 ; 抗氧化剂 Li(2006); 未知 ; 番茄红素 品质 Yang(2005) 蕃茄 叶面 未知 生长 蛋白质 维它命 C 甜度 酸度 Li(2008) 蔬菜 土壤 K 2 SO 4 > KCl 干物质量 维它命 C Ni(2001) 西瓜 (Citrullus lanatus) 土壤 KCl 无变化 Locascio(2002); KCl 无变化 Perkins-Veazie(2003) a 不同研究来源的数据用分号隔开 ; 一种钾形态对品质的贡献大于另一种形态时, 用 > 符号表示 b 源自不同研究的属性用分号隔开 品质 意为作者没有特指, 或因素太多而不能一一列举 c 不同研究的参考文献用分号隔开, 因简略之故只列出第一作者 注 :Gly-amino-K 甘氨酸钾 Naphthenate-K 环烷酸钾 57

61 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 在本刊或别处登出的一项研究报告 (Lester et al., 2005, 2006, 2007) 表明, 叶面喷施钾对哈密瓜商品质量的提高是通过增加果实的结实度和含糖量来实现的, 对人体健康品质的提高是通过增加维生素 C 和 β- 葫萝卜素含量来实现的, 土壤测试表明该土壤钾含量处于较高水平 尽管如此, 文献中有关施用不同钾肥品种 土施对比叶面喷施 环境 ( 季节 ) 因素 施肥时间和施用频次的好处仍然很含混 本综述总结了一些已发表的有关果树施用钾肥效果的论文摘要, 重点放在各种钾肥品种 土施对比叶面喷施钾肥对水果品质的作用效果 比较不同钾肥品种对水果的影响 尽管很多研究报道了施用钾肥有助于提高果实的抗病性, 增加产量 果重 结实度 含糖量 感官属性 货架时间和有益于人体的生物活性物质含量, 但科学文献中也有施用钾肥对水果品质无影响的报道 ( 表 1) 这些相互矛盾的研究结果, 虽然难以明断谁是谁非, 但可用每一研究所采用的施肥方法 ( 如土施对比叶面喷施, 灌溉施肥或水培 ) 和钾肥品种 ( 如 KCl, K 2 SO 4, KNO 3, 氨基酸络合钾 ) 的不同而进行解释 本文综述了过去 20 年来发表的相关论文摘要 ( 表 1) 回顾这些研究, 大多数显示钾肥对作物品质属性有影响 然而, 有 8 个研究结果例外, 包括苹果 (Hassanloui,et al., 2004); 黄瓜 (Umamaheswarappa and Krishnappa, 2004), 芒果,(Rebolledo-Martinez et al., 2008), 梨 (Johnson 58

62 钾营养对水果和蔬菜食物品质的影响 一篇精简综述 et al., 1998), 甜椒 (Hochmuth et al., 1994), 草莓 (Albregts et al., 1996) 和西瓜 (Locascioand Hochmuth, 2002; Perkins-Veazie et al., 2003)], 即钾肥对水果品质影响很小或没有影响 有趣的是, 除苹果研究外, 其余研究都有一个共同之处, 那就是钾肥是直接施入土中, 多数情况下作者没有提供钾肥的施用时间和土壤理化性状的信息 这些因素会影响土壤养分的有效性和作物吸收 同时, 在某些条件下土施钾肥可能对作物吸收 产量和果实品质影响很小或根本没有影响 (Tisdale etal., 1985; Brady and Weil, 1999) 很多对结果作物 ( 如黄瓜 芒果和香瓜 ) 的研究是将土施钾肥与叶面喷施相比较 结果是, 所有叶面喷施钾肥都改善了果实品质属性 相反, 土施钾肥对果实品质的影响一般很小或无 (Demiraland Koseoglu,2005; Lesteret al., 2005,2006; Jifon and Lester, 2009; 表 1) 此外, 在钾肥形态的研究中, 果实品质似乎取决于钾肥品种 比如,Jifon 和 Lester (2009) 指出, 在作物生长中后期土施或叶面喷施 KNO 3 对水果的商品品质属性和有益于人体健康的营养品质属性的影响很小或没有 ; 在某些情况下, 这些属性甚至比对照还差 本文表明, 在制定钾肥施用方案时, 实施者应明白仅凭土壤测试数据并不能做出最佳决策 虽然土壤测试数据在制定施肥方案时非常重要且有用, 但还必须考虑其他重要因素, 如施肥时间, 作物需肥动态以及钾肥品种 单凭高的土壤含钾量并不一定就能肯定作物对钾肥没有反应 此外, 果实发育膨大期对钾的需求量很高, 叶面喷施钾肥能改善水果的几种品质属性 Lester 博士 (gene.lester@ars.usda.gov) 和 Makus 博士在美国农业部 农业研究服务中心 (USDAARS) Kika de la Garza 亚热带农业研究中心工作, 地址是 : 2413 East Business Highway 83, Building 200, Weslaco, Texas USA Jifon 博士任职于得克萨斯农业生活中心 水果蔬菜改良中心 Texas A&M 系统, 地址是 :East Business Highway 83, Weslaco, Texas USA 参考资料略 59

63 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 全球作物集约化减少了温室气体排放 Cliff Snyder, Tom Bruulsema, Valter Casarin, 陈防, Raúl Jaramillo, Tom Jensen, Robert Mikkelsen, Rob Norton, T. Satyanarayana, 涂仕华著加拿大国际植物营养研究所成都代表处谢玲译涂仕华校 ( 原文出自 BETTER CROS, 2010, No. 4 P16-17, 全球人口从 1961 年的 30.8 亿增加到 2005 年的 65.1 亿 ( 增长率为 111%), 预计 2050 年将达到近 90 亿 人口增长将导致食物需求增加 70% 我们能否保证人口快速增长对食物的需求? 如果能, 这将对温室气体 (GHG) 排放和气候变化产生何种影响呢? 近期发表的一篇科技文章 (Burney et al., 2010) 对这些问题提供了一些答案 从 1961 年至 2005 年, 全球作物生产的增加是通过扩大耕地面积 ( 粗放农业 ) 以及通过集约化生产增加现有耕地上的作物单产来实现的 在此期间, 作物种植面积从 9.6 亿公顷上升至 亿公顷, 增长 27% 同时, 作物产量 ( 即各类作物产品的总量 ), 从 1.84 t/ha 增长至 3.96 t/ha(135%) 这些作物产量的提高是通过农民采用作物高产品种和杂交品种, 增加肥料用量, 加强病虫害防治, 改善灌溉条件, 采用水土保持技术以及提高农业机械化水平来实现的 据估计,2005 年由农业生产排放的温室气体占全球总排放量的 10-12% 这些排放的气体主要是笑气 (N 2 O) 和甲烷 (CH 4 ), 其总量相当于 亿吨 (GT) 的二氧化碳当量 (CO 2e ) 全球大约有 60% 的笑气和 50% 的甲烷排放源自农业生产 (Flynn and Smith, 2010) 因森林砍伐和农业垦荒改变土地利用方式所产生的温室气体占全球总排放量的 6-17% 2005 年, 大气中的 N 2 O 浓度已由工业革命前的 270μl/L 上升至 319μl/L, 每年递增 0.26% (Davidson, 2009); CO 2 浓度从 1961 年的 318 ml/l 上升至 2005 年的 380 ml/l(ftp://ftp.cmdl.noaa.gov/ccg/co2/trends/co2_ annmean_mlo.txt ), 每年递增 0.44% 这些温室气体浓度的增加被普遍认为是加剧全球变暖和导致气候变化的元凶 2005 年全球 N 肥使用量大约为 9300 万吨 政府间气候变化专门委员会的数据表明, 按 1% 的 N 2 O 排放为 1 个 N 2 O 排放系数 ( 即每施用 100 kg N 排放出 1 kg N 2 O-N), 农业研究的投入有助于避免温室气体排放估计这一用氮量会排放 146 万吨的 N 2 O 或 433 吨的 CO 2e 照此计算,2005 年全球氮肥消费所产生的温室气体占全球总排放量的 %(Flynn and Smith, 2010) 现代农业生产很大程度上依赖于化肥使用 为了帮助回答有关温室气体排放净影响的问题, 美国斯坦福大学的科学家 (Burneyet al., 2010) 把 年的温室气体排放情况按两个可选的虚拟情景与真实情况相比较 在虚拟世界 1 中, 耕地面积不断扩大, 但作物产量却保持在 1961 年的水平 ; 60

64 全球作物集约化减少了温室气体排放 而真实世界中人们的生活水平却在不断提高 在虚拟世界 2 中, 耕地面积也是不断扩大, 但人们的 生活仍然维持在 1961 年的水平 表 1 说明的是这些假定和全球温室气体排放估量 表 年满足全球食物需求条件下真实和虚拟世界情景中温室气体排放量 (prepared from data in Burney et al., 2010). 真实世界 虚拟世界 1 虚拟世界 2 集约型作物生产 粗放型作物生产 生活水平 提高 与真实世界相同与 1961 年相同 作物产量, 吨 / 公顷 作物生产, 百万吨 农业拖拉机, 百万台 灌溉面积, 百万公顷 肥料 (N-P 2 O 5 -K 2 O) 施用量, 公斤 / 公顷 全球化肥使用量, 百万吨 自 1961 年作物耕地增加面积, 百万公顷 与真实世界相比温室气体排放量的净增长, 十亿吨 CO 2e 虚拟世界 1 保守假定机械化利用和灌溉面积与真实世界相同 在虚拟世界 1 中, 假定施肥量和作物产量都始终保持在 1961 年的水平, 为了满足全球食物需求, 就需要比真实世界扩大更多的耕地 ( 7 倍 ) 和侵占更多天然非农用土地 假定虚拟世界 2 的肥料消费 与虚拟世界 1 相同, 但人均粮食生产 ( 生活水平 ) 不变 即使如此, 虚拟世界 2 仍需要更多的耕地面 积 (4.5 倍以上 ) 来满足全球对食物的需求 在虚拟世界 1 和虚拟世界 2 中, 全球 CO 2e 排放比真实世 界明显地增加 尽管单位耕地面积的温室气体排放量已经增加, 但集约化农业在很大程度上遏制了排放 ( 表 1) 同时, 不断增加的化肥生产和使用对全球作物和食物生产的贡献达 40%-60% (Stewart et al., 2005; Erisman et al., 2008) 用另一种方式来表达集约化作物生产, 即每年减少了 131 亿吨的 CO 2e 排放, 每投入一美元用于农作物生产可减少 249 kg CO 2e 排放 这些数字是与 1961 年所用技术相比的结果 (Burney et al., 2010) 重要意义 这项研究可得出两个重要结论 首先, 提高作物生产力的投资是一项防止温室气体排放的划算 途径 其次, 减缓措施必须保证所采用的温室气体减排策略要考虑对整个系统的影响 增加作物生 产投入效率是一项切实可行的战略, 但通过减少投入而限制产量的增加则不可行 对人类来说, 为 90 亿人类提供食物需求的同时又要保护地球和耕地的持续生产力, 是一项从未 面临过的巨大挑战 (Foley et al., 2005) 为了满足我们对食物生产的需求, 同时维护地球的繁荣和保 护其重要天然生态区域, 发展生态集约生产系统 (Cassman, 1999), 通过最佳管理措施 (BMPs) 提高养 分利用率 (Dobermann, 2007) 以及改善养分管理, 实现肥料工业和农业委员会的成员们一直倡导和致 力推动的经济 环境和社会目标 (Bruulsema et al., 2008; IFA, 2009; Snyder et al., 2009) 作为一个全球化的社会, 我们是否已经准备好了如何去迎接这些挑战呢? 61

65 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 作者系国际植物营养研究所 (IPNI) 养分和环境工作组的成员, 均为 IPNI 职员, 遍及全球不同地区 Snyder 博士是工作组组长 (( net) 增加投入的有效利用是一项切实可行的战略 鸣谢作者感谢 IPNI 的资深副总裁 科研主管 Paul Fixen 博士在这篇文章写作中所做的贡献 Abbreviations and notes: N = nitrogen. 1 gigaton (Gt) = 10 9 tonnes = kg = 1,000 Tg CO 2e = carbon dioxide equivalent in radiative forcing or global warming potential CO 2e is 296 for N 2 O and 23 for CH 4 (IPCC, 2006) 简写及注释 : N= 氮 1 1 gigaton (Gt) =109 吨 = 公斤 = 1,000 兆克 参考资料 : Bruulsema, T.W., C. Witt, F. García, S. Li, T.N. Rao, F. Chen, and S. Ivanova Better Crops 92(2): Burney, J.A., S.J. Davis, and D.B. Lobell Proc. Natl. Acad. Sci. 107(26): Cassman, K.G Proc. Natl. Acad. Sci. 96: Davidson, E.A Nature Geoscience 2: Dobermann, A Nutrient use efficiency measurement and management. pp In Fertilizer Best Management Practices: General Principles, Strategy for their Adoption and Voluntary Initiatives vs Regulations. 259 pp. Proc. IFA International Workshop on Fertilizer Best Management Practices. 7-9 March 2007, Brussels, Belgium. International Fertilizer Industry Association, Paris, France. Erisman, J.W., M.A. Sutton, J. Galloway, Z. Klimont, and W. Winiwarter Nature Geoscience 1: Flynn, H.C. and P. Smith Greenhouse gas budgets of crop production current and likely future trends. 67 pp. International Fertilizer Industry 62

66 全球作物集约化减少了温室气体排放 Association. Paris, France. Foley, J.A., R. DeFries, G.P. Asner, C. Barford, G. Bonan, S.R. Carpenter, F. S. Chapin, M.T. Coe, G.C. Daily, H.K. Gibbs, J.H. Helkowski, T. Holloway, E.A. Howard, C.J. Kucharik, C. Monfreda, J.A. Patz, I. C. Prentice, N. Ramankutty, and P.K. Snyder Science 309: IFA The Global 4R Nutrient Stewardship Framework. Developing Fertilizer Best Management Practices for Delivering Economic, Social and Environmental Benefits. 10 pp. International Fertilizer Industry Association. Paris, France. IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 4: Agriculture, Forestry and Other Land Use. Chapter 11: N 2 O Emissions from Managed Soils, and CO 2 Emissions from Lime and Urea Application. or.jp/public/2006gl/pdf/4_volume4/v4_11_ch11_n 2 O&CO 2.pdf (verified 30 July 2010). Snyder, C.S., T.W. Bruulsema, T.L. Jensen, and P.E. Fixen Agric. Ecosyst. Environ. 133: Stewart, W.M., D.W. Dibb, A.E. Johnston, and T.J. Smyth Agron. J. 97:

67 国际植物营养研究所系列期刊 BETTER CROPS 中文版专刊 IPNI 中国项目部 工作会议 年 3 月 20 日 -21 日,IPNI 中国北方地区 2010 年工作会议在北京市顺义区国家发改委培训中心召开, 来自中国北方的 15 个省 ( 直辖市 ) 的 60 余名植物营养专家参加了此次会议 各单位与会代表对 2010 年工作进行总结和汇报, 同时各合作单位与 IPNI 各项目负责人确定了 2011 年度新的工作计划和工作目标 2 中加合作项目数据库管理工作会议于 2011 年 3 月 22 日 -23 日在北京市顺义区和园景逸大酒店顺利进行 中国农科院以及全国 30 个省 ( 直辖市 ) 的农科院 大学的 100 余名土壤肥料专家参加了此次会议 国际植物营养研究所副总裁 Adrian Johnston 博士专程到华参加了此次会议 3 月 22 日, 中加合作项目数据库管理工作会议对数据库建设中的在线网页制作和视频会议使用等集中和与会代表进行了交流和培训, 与会代表对这一新技术产生了极大的兴趣 3 月 23 日,IPNI 中国项目部对全国各省 ( 直辖市 ) 在数据库建设中有突出贡献的合作单位进行了表彰和奖励 其中, 吉林省农业科学院农业环境与资源研究中心和山西省农业科学院农业环境与资源研究所获等一等奖, 河北省农林科学院农业资源环境研究所 天津市农业资源与环境研究所 湖北省农业科学院植保土肥研究所和四川省农业科学院土壤肥料研究所荣获二等奖, 辽宁省农业科学院环境资源与农村能源研究所 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所 山东省农业科学院农业资源与环境研究所 甘肃省农业科学院旱地农业研究所 宁夏农林科学院农业资源与环境研究所 安徽省农业科学院土壤肥料研究所 福建省农业科学院土壤肥料研究所 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所 贵州省土壤肥料研究所 广东省农业科学院土壤肥料研究所 广西农业科学院农业资源与环境研究所 云南省农业科学院农业环境资源研究所和黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所等单位荣获三等奖 64

68 IPNI 中国项目部 工作会议 I 副总裁 Adrian Johnston 博士和 IPHZ 中国目部成员同数据库建设中获奖单位代表合 IPNI 副总裁 Adrian Johnston 博士和 IPNI 中国项目部成员同数据库建设中获奖单位代表合影 2011 年 3 月 23 日, 国际植物营养研究所副总裁 Adrian Johnston 博士为 2010 年 IPNI 研究生奖学 金中国项目部获奖人员中国农业科学院研究生院硕士研究生易琼颁奖 65