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秸秆还田与化肥配施对汉中盆地稻麦轮作农田土壤固碳及经济效益的影响

本站小编 Free考研考试/2021-12-26
吴玉红1, 郝兴顺,1,*, 田霄鸿2, 陈浩1, 张春辉1, 崔月贞1, 秦宇航11 汉中市农业科学研究所, 陕西汉中 723000
2 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 721000

Effect of straw returning combined with NPK fertilization on soil carbon sequestration and economic benefits under rice-wheat rotation in Hanzhong basin

WU Yu-Hong1, HAO Xing-Shun,1,*, TIAN Xiao-Hong2, CHEN Hao1, ZHANG Chun-Hui1, CUI Yue-Zhen1, QIN Yu-Hang11 Hanzhong Agricultural Research Institute, Hanzhong 723000, Shaanxi, China
2 College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China

通讯作者: 郝兴顺, E-mail: 372770515@qq.com, Tel: 0916-2231123

收稿日期:2019-03-19接受日期:2019-09-26网络出版日期:2019-10-15
基金资助:本研究由陕西省科技统筹创新工程计划项目.2015KTCL02-21
陕西省农业科技创新转化项目资助.NYKJ-2018-HZ01


Received:2019-03-19Accepted:2019-09-26Online:2019-10-15
Fund supported: This study was supported by the Innovation Project of Science and Technology of Shaanxi Province.2015KTCL02-21
the Agricultural Science and Technology Innovation and Transformation Project of Shaanxi Province .NYKJ-2018-HZ01

作者简介 About authors
E-mail:382755569@qq.com。









摘要
为汉中盆地秸秆还田技术和合理化肥减量技术提供科学依据, 2015—2017年小麦和水稻生长季, 设置秸秆不还田+常规施肥(SN+NPK); 秸秆常规还田+常规施肥(S+NPK); 秸秆促腐还田+常规施肥(SD+NPK); 秸秆促腐还田+化肥减量15% (SD+85%NPK); 秸秆促腐还田+化肥减量30% (SD+70%NPK), 共5个处理, 研究其对土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、碳储量(SCS)、作物产量及经济效益的影响。结果表明与秸秆不还田配施常规施肥处理(SN+NPK)相比, 秸秆还田配施不同比例化肥处理显著提高了稻田0~15 cm土层的TOC和LOC, 增幅分别为3.62%~25.07%和23.01%~46.79%; S+NPK和SD+NPK处理提高了0~30 cm碳储量, 增幅分别为4.67%和18.20%。而SD+85%NPK和 SD+70%NPK分别降低8.31%和9.83%。S+NPK和SD+NPK处理显著增加了小麦和水稻籽粒产量, 而SD+85%NPK和SD+70%NPK处理均降低了小麦和水稻产量, 周年产量2年平均增幅分别为3.47%、8.70%、-3.65%、-8.12%。与SN+NPK处理相比, S+NPK、SD+NPK、SD+85%NPK、SD+70%NPK处理周年经济效益2年平均增幅分别为16.91%、23.56%、6.02%、1.06%。土壤有机碳、作物产量和经济效益SD+NPK处理的最高, S+NPK 处理次之, SD+70%NPK处理最低, 与之相比, SD+85%NPK处理在小麦和水稻两季共减少化肥80 kg hm -2, 作物周年产量降低不明显, 经济效益略有增加。秸秆还田与常规化肥配施是提高汉中盆地稻麦轮作体系农田固碳、产量及经济效益的最佳措施, 两季作物全量还田条件下化肥用量减少15%是适宜该区域的绿色生产模式。
关键词： 稻麦轮作;秸秆还田;化肥减量;土壤有机碳;周年生产力

Abstract
A two-year field experiment was conducted to investigate the response of soil carbon sequestration, crop yield and economic benefit to rates of NPK application and straw returning under rice-wheat rotation from 2015 to 2017. The experiment included five treatments: application of NPK without straw returning (SN+NPK), application of NPK with straw returning (S+NPK), application of NPK with decayed straw returning (SD+NPK), application of NPK with 15% reduction plus decayed straw returning (SD+85%NPK) and application of NPK with 15% reduction plus decayed straw returning (SD+70%NPK). Compared with SN+NPK, total organic carbon (TOC) and active organic carbon (LOC) in 0-15 cm depth increased by 3.62%-25.07% and 23.01%-46.79% in the treatments of straw returning plus different returned NPK application, respectively. Both S+NPK and SD+NPK treatments increased organic carbon storage (SCS) in 0-30 cm soil layer by 4.67% and 18.20%, but SD+85%NPK and SD+70%NPK decreased the SCS by 8.31% and 9.83%, respectively. Compared with SN+NPK, both S+NPK and SD+NPK increased grain yields for wheat and rice. However, SD+85%NPK and SD+70%NPK treatments significantly reduced grain yields for wheat and rice. Compared with SN+NPK treatment, the increase in annual average yield was 3.47% for S+NPK, 8.70% for SD+NPK, -3.65% for SD+85%NPK, and -8.12% for SD+70%NPK, while the increase of annual net profit in two years was 16.91%, 23.56%, 6.02%, and 1.06%, respectively. Soil organic carbon, crop yield and efficiency were the highest in the SD+NPK treatment, but lowest in SD+70%NPK. Compared with SD+70%NPK treatment, SD+85%NPK did not affect the annual average yield, but slightly increased the annual net profit due to a cost reduction caused by less fertilizer application with a total reduction of 80 kg ha -1. In conclusion, the combination of straw returning with NPK fertilization is an effective farming practice to improve soil carbon sequestration, crop yield and economic benefits in Hanzhong basin. Considering the environment and economic effects, decayed straw returning with 15% reduction in NPK application is more suitable to achieve the fertilizer reduction and green production.
Keywords：rice-wheat rotation;straw return;fertilizer reduction;soil organic carbon;annual productivity


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本文引用格式
吴玉红, 郝兴顺, 田霄鸿, 陈浩, 张春辉, 崔月贞, 秦宇航. 秸秆还田与化肥配施对汉中盆地稻麦轮作农田土壤固碳及经济效益的影响[J]. 作物学报, 2020, 46(2): 259-268. doi:10.3724/SP.J.1006.2020.92013
WU Yu-Hong, HAO Xing-Shun, TIAN Xiao-Hong, CHEN Hao, ZHANG Chun-Hui, CUI Yue-Zhen, QIN Yu-Hang. Effect of straw returning combined with NPK fertilization on soil carbon sequestration and economic benefits under rice-wheat rotation in Hanzhong basin[J]. Acta Agronomica Sinica, 2020, 46(2): 259-268. doi:10.3724/SP.J.1006.2020.92013


化肥在提高作物产量, 保障粮食安全方面做出了巨大贡献[1], 但我国化肥施用过量现象普遍, 因而严重的农业面源污染问题日益突出[2,3]。源头减量技术是控制农业面源污染的根本所在, 而化肥减量是源头减量的主要措施[4,5], 有机肥替代减量技术则是化肥减量的重要措施。汉中盆地是陕西省主要的水稻生产基地, 同时也是国家南水北调中线工程及引汉济渭工程汉江的水源涵养地, 其水体污染状况直接影响调水的水质, 而农业面源污染是主要污染之一[6]。本区域化肥使用量普遍较大, 有机肥投入严重缺乏、秸秆利用率低等问题较为突出[7,8]。秸秆直接还田不仅可以减少因秸秆焚烧而产生的环境污染, 还可以提高土壤肥力, 被认为是秸秆综合利用中最经济有效的方式, 也是一种有效的农田培肥措施[9]。在化肥零增长的背景下, 对秸秆中养分进行再利用从而减少化肥使用量作为控制种植业源头面源污染的一项有效措施备受关注[7,8,9,10,11], 但受气候条件和土壤肥力等因素的影响, 减量施肥效果可能存在着很大的区域性差异。减量技术应兼顾作物产量和生态效益, 结合环境区域特征, 因地制宜, 因此更具针对性地提出化肥减量化技术对稳定作物产量和减少面源污染具有重要意义。当前针对北方旱地、南方双季稻田、稻-油轮作体系秸秆还田与化肥减量配施对土壤有机碳、作物产量影响的研究较多[3,10-13], 而针对陕西南部水稻-小麦轮作系统中秸秆还田与化肥减量配施对土壤碳库、作物产量及经济效益研究较为缺乏。因此, 研究适宜该地区秸秆还田替代化肥的适度减量技术, 对保障农业可持续发展及保证水源地水质安全具有重要意义。本文探讨了在秸秆还田基础上减少化肥施用量的可行性, 开展了秸秆还田和化肥配施对稻麦轮作土壤有机碳、作物产量及经济效益影响研究, 旨在探索适宜汉中盆地稻麦轮作体系中培肥地力、提高产量、增加效益、生态安全的一种技术模式, 为汉江水源地秸秆还田效益和适度的化肥减量技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于陕西省勉县汉中市农业科学研究所试验示范站(33°09'38"N, 106°54'56"E), 海拔约600 m, 属易湿润区, 无霜期260 d, 年均气温14℃左右, 年均降水量800~1000 mm, ≥10℃年积温为4480℃。供试土壤类型为黄褐土型潴育性水稻土。试验前土壤pH为5.19, 有机质18.8 g kg-1、全氮1.25 g kg-1、速效磷35.3 mg kg-1、速效钾78.9 mg kg-1。

1.2 试验设计

试验于2015—2017年间进行, 实行冬小麦-水稻轮作。小麦季和水稻季均设置5个处理: ①秸秆不还田+常规施肥(SN+NPK); ②秸秆常规还田+常规施肥(S+NPK); ③秸秆促腐还田+常规施肥(SD+NPK); ④ 秸秆促腐还田+化肥减量15% (SD+85%NPK); ⑤秸秆促腐还田+化肥减量30% (SD+70%NPK)。水稻、小麦肥料均使用尿素(46%)、洋丰复合肥(14-16-15)、氯化钾(60%)。施用山东君德牌高活性秸秆腐熟剂(枯草芽孢秆菌, 有效活菌数≥20亿个g-1, 使用量30 kg hm-2)。秸秆还田方式及田间操作见表1。试验小区面积0.12 hm2, 东西长80 m, 南北宽15 m, 每个处理0.36 hm2。为便于机械化作业, 采用大区试验设计, 随机排列, 每个处理重复3次, 3个小区顺序排列。

Table 1
表1
表1小麦、水稻秸秆还田方式及田间操作
Table 1Returning method of straw and field operation
秸秆类型
Straw type		还田方式
Returning method		田间操作
Field operation
小麦秸秆
Wheat straw		不还田
No straw returning (SN)		小麦秸秆不还田
Wheat straws removed
常规还田
Straw returning (S)		小麦秸秆全量旋耕还田
All wheat straws returned with rotary tillage
促腐还田
Decayed straw returning (SD)		小麦秸秆添加腐熟剂全量旋耕还田
All wheat straws returned and applied straw compositing agents with rotary tillage
水稻秸秆
Rice straw		不还田
No straw returning (SN)		水稻秸秆不还田
Ricet straws removed
常规还田
Straw returning (S)		水稻秸秆全量旋耕还田
All rice straws returned with rotary tillage
促腐还田
Decayed straw returning (SD)		水稻秸秆添加腐熟剂全量旋耕还田
All rice straws returned and applied straw compositing agents with rotary tillage

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供试小麦品种为汉麦5号, 分别于2015年10月15日播种, 2016年5月23日收获, 2016年10月15日播种, 2017年5月24日收获。小麦化肥常规用量为N 180 kg hm-2、P2O5 90 kg hm-2、K2O 84.6 kg hm-2。化肥减量处理为NPK同时减少相应的比例。所有处理中氮肥70%做底肥, 30%做追肥, 每年冬灌时追施, 磷钾肥均做基肥。

供试水稻品种为中籼稻黄华占, 2016年于4月10日育秧, 5月30日机械插秧, 9月23日收获。2017年于4月10日育秧, 6月1日机械插秧, 9月25日收获。水稻常规施肥量为N 180 kg hm-2、P2O5 90 kg hm-2、K2O 105 kg hm-2。化肥减量处理为NPK同时减少相应的比例。所有处理中氮肥分移栽前基施、移栽后5 d和移栽后10 d追施, 比例为6︰2︰2, 磷钾肥一次基施。

1.3 项目测定与方法

1.3.1 测产 水稻、小麦每个处理按“S”形选取5个5 m × 5 m的样方, 单收脱粒后晒干称量测产。

1.3.2 土壤容重测定 2017年水稻收获后, 分0~15 cm和15~30 cm共2个层次采集环刀样测定土壤容重。

1.3.3 土壤有机碳及活性有机碳测定 2017年9月水稻收获后采集0~15 cm、15~30 cm土层的土壤样品, 剔除植物残体和其他杂物, 置阴凉通风处摊晾干, 粉碎, 过0.15 mm筛备用。采用重铬酸钾外加热法[14]测定土壤总有机碳(TOC); 采用333 mmol L-1 KMnO4氧化-紫外分光光度计法[15]测定活性有机碳(LOC)。非活性有机碳含量为总有机碳和活性有机碳含量之差。以秸秆不还田处理的各土层碳含量作为参考, 计算碳库管理指数[16]。

碳库指数(CPI) = 样品总有机碳含量/参考土壤总有机碳含量

碳库活度(A) = 活性有机碳碳含量/非活性有机碳含量

碳库活度指数(AI) = 样品碳库活度/参考土壤活度

碳库管理指数(CPIM) = 碳库指数×碳库活度指数×100 = CPI×AI×100

土壤碳储量 = 土壤有机碳含量×土壤容重×土层厚度

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003软件处理数据和绘图, 采用DPS 7.05统计分析软件对数据进行方差分析及差异显著性检验(LSD法, P=0.05)。

2 结果与分析

2.1 稻麦轮作体系下秸秆还田和化肥减量配施对稻田土壤固碳的影响

由表2可以看出, 0~15 cm土层土壤总有机碳(TOC)和活性有机碳(LOC)含量明显高于15~30 cm土层, 土壤有机碳具有明显表聚现象。与秸秆不还田常规施肥处理(SN+NPK)相比, 秸秆还田配施化肥处理(S+NPK、SD+NPK、SD+85%NPK、SD+ 70%NPK)显著增加了0~15 cm土层的总有机碳(TOC)和活性有机碳(LOC), 增幅分别为3.62%~25.07%和23.01%~46.79%, 且SD+NPK>S+NPK>SD+85%NPK> SD+70%NPK, 说明秸秆还田对土壤活性有机碳影响更大。S+NPK和SD+NPK处理显著增加了15~30 cm土层TOC和LOC, 而SD+85%NPK和SD+ 70%NPK处理显著降低了15~30 cm土层TOC和LOC, SD+NPK处理下TOC和LOC增幅最大, 较SN+NPK分别提高18.51%和41.82%, 说明秸秆促腐还田与常规化肥配施更有利于0~30 cm土层土壤有机碳的积累。

Table 2
表2
表2不同秸秆还田下的土壤有机碳和活性有机碳含量
Table 2Contents of TOC and LOC under different straw return treatments
处理
Treatment		0-15 cm15-30 cm
土壤有机碳
TOC (g kg-1)		土壤活性有机碳
LOC (g kg-1)		土壤有机碳
TOC (g kg-1)		土壤活性有机碳
LOC (g kg-1)
SN+NPK10.49 e2.65 e5.51 c2.08 c
S+NPK12.25 b3.82 b5.85 b2.51 b
SD+NPK13.12 a3.89 a6.53 a2.95 a
SD+85%NPK11.87 c3.67 c4.87 d1.59 d
SD+70%NPK10.87 d3.26 d4.74 d1.50 e
SN+NPK: NPK fertilization without straw return; S+NPK: NPK fertilization with straw returning; SD+NPK: NPK fertilization with decayed straw returning; SD+85%NPK: NPK fertilization rate reduction by 15% plus decayed straw returning; SD+70%NPK: NPK fertilization rates reduction by 30% plus decayed straw returning. TOC: soil total organic carbon; LOC: labile organic carbon. Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level.
SN+NPK: 秸秆不还田+常规施肥; S+NPK: 秸秆还田+常规施肥; SD+NPK: 秸秆促腐还田+常规施肥; SD+85%NPK: 秸秆促腐还田+化肥减量15%; SD+70%NPK: 秸秆促腐还田+化肥减量30%。TOC: 土壤总有机碳; LOC: 活性有机碳。标以不同小写字母的值在处理间差异显著(P < 0.05)。

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与秸秆不还田常规施肥处理(SN+NPK)相比(表3), S+NPK和SD+NPK显著增加了0~15 cm土层的碳储量和碳库管理指数, SD+85%NPK和SD+70%NPK显著降低了0~15 cm土层碳储量, 而显著增加了碳库管理指数。15~30 cm 土层, S+NPK和SD+NPK处理显著增加了碳库管理指数, 而SD+85%NPK和SD+70%NPK显著降低了碳库管理指数。与SN+NPK相比, S+NPK和SD+NPK处理提高了0~30 cm碳储量, 增幅分别为4.67%和18.20%。而SD+85%NPK和SD+70%NPK分别降低了8.31%和9.83%。说明秸秆促腐还田与常规化肥配施更有利于碳储量的增加, 秸秆促腐还田与化肥减量配施则不利于土壤碳的积累, 且在化肥减量的条件下随着减肥比例的增加土壤碳氮比增加, 秸秆碳转化受阻, 进而不利于土壤碳储量的增加。

Table 3
表3
表3不同秸秆还田处理对土壤碳储量及碳库管理指数的影响
Table 3Effects of different straw return treatments on SCS and CPMI
处理
Treatment		0-15 cm15-30 cm0-30 cm
容重
Soil bulk
density
(g cm-3)		碳储量
SCS
(×103 kg hm-2)		碳库管理
指数
CPMI		容重
Soil bulk
density
(g cm-3)		碳储量
SCS
(×103 kg hm-2)		碳库管理
指数
CPMI		碳储量
SCS
(×103 kg hm-2)
SN+NPK1.3921.71 c100.00 e1.7414.38 b100.00 c36.20
S+NPK1.2723.33 b152.49 b1.6714.61 b131.36 b37.89
SD+NPK1.3125.98 a164.07 a1.7316.95 a161.00 a42.79
SD+85%NPK1.1921.08 d148.37 c1.6411.94 c70.29 d33.19
SD+70%NPK1.2820.86 d131.47 d1.6611.77 c65.63 e32.64
SCS: carbon storage; CPMI: carbon pool management index. The soil bulk density of SN+NPK, S+NPK, SM+NPK, SM+85%NPK, SM+70% NPK was 1.39, 1.27, 1.31, 1.19, and 1.28 g cm-3 in 0-15 cm and 1.74, 1.67, 1.73, 1.64, and 1.66 g cm-3 in 15-30 cm. Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those given in Table 2.
SCS: 土壤碳储量; CPMI: 碳库管理指数。标以不同小写字母的值在处理间差异显著(P < 0.05)。缩写同表2。

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2.2 秸秆还田与化肥配施对小麦和水稻产量的影响

如表4所示, 2年度试验结果基本一致。秸秆还田和秸秆促腐还田与常规施肥配施均提高了小麦、水稻的籽粒产量, 秸秆促腐还田与化肥减量配施则降低了小麦、水稻的籽粒产量, 且随着化肥减量比例的增加, 减产幅度增加。SD+NPK处理增产幅度最大, 小麦、水稻2年平均每公顷增产687.9 kg和539.9 kg。周年总产方面, 与SN+NPK相比, S+NPK、SD+NPK2年平均增产3.47%和8.70%, SD+ 85%NPK、SD+70%NPK处理2年平均减产3.65%和8.12%, 说明本试验条件下化肥减量对当季作物产量的影响大于秸秆还田的效应。秸秆还田量方面, 水稻高于小麦, 同时由于作物籽料产量的年度差异, 秸秆还田量也存在年度间差异, 表现为水稻秸秆还田量2个年度变化较小, 而小麦秸秆还田量2017年显著高于2016年。

Table 4
表4
表4不同秸秆还田下小麦和水稻籽粒产量、秸秆还田量及周年产量
Table 4Wheat yield, rice yield, amount of returning-straw and two seasons yield in different straw return treatments
处理
Treatment		2016年作物籽粒产量
Crop yield in 2016
(kg hm-2)		2016年地上部分秸秆还田量
Rrate of straw returned to the field in 2016 (kg hm-2)		2017年作物籽粒产量
Crop yield in 2017
(kg hm-2)		2017年地上部分秸秆还田量
Rate of straw returned to the field in 2017 (kg hm-2)		周年产量
Two seasons yield
(kg hm-2)
小麦
Wheat yield		水稻
Rice yield		水稻秸秆
Rice straw		小麦秸秆Wheat straw小麦
Wheat yield		水稻
Rice yield		水稻秸秆
Rice straw		小麦秸秆
Wheat straw		2015-20162016-2017
SN+NPK3900.0 a9248.4 ab005550.0 b9062.4 a0013148.4 a14612.4 b
S+NPK4291.7 a9288.5 ab9288.54720.95866.5 b9280.2 a9280.26453.213580.1 a15146.7 ab
SD+NPK4008.3 a9923.1 a9923.14409.16817.5 a9467.6 a9467.67499.313931.4 a16285.1 a
SD+85%NPK3394.5 b8955.2 b8955.23733.95500.5 b8932.5 a8932.56050.612349.7 b14433.0 b
SD+70%NPK3191.7 b8644.5 b8644.53510.84950.0 c8746.4 b8746.45445.011836.2 c13696.4 c
Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 0.05 probability level. The amount of returning-straw was calculated by the product of straw/grain ratio and grain yield. The straw to grain ratios of rice and wheat were 1.0 and 1.1, respectively. Abbreviations are the same as those given in Table 2.
标以不同小写字母的值在处理间差异显著(P < 0.05)。地上部分秸秆还田量为草谷比×作物籽粒产量。水稻草谷比1.0;小麦草谷比1.1。缩写同表2。

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秸秆还田与化肥减量配施条件下水稻和小麦的减产效应年度间表现为2017年低于2016年。小麦秸秆还田与化肥减量配施降低了水稻籽粒产量, SD+85%NPK、SD+70%NPK较S+NPK处理2016年和2017年分别减产3.17%、6.53%和1.43%、3.49%。水稻秸秆还田与化肥减量配施降低了小麦籽粒产量, 2016年和2017年SD+85%NPK和SD+70%NPK处理减产率分别为12.96%、18.16%和0.89%、10.81%。

2.3 秸秆还田与化肥配施对水稻-小麦周年经济效益的影响

2016年和2017年周年产值及净收益见表5。与秸秆不还田相比, S+NPK、SD+NPK、SD+85%NPK、SD+70%NPK处理周年经济效益2年平均增幅分别为16.91%、23.56%、6.02%、1.06%。秸秆还田与常规化肥配施产值和效益均明显增加, 与化肥减量配施虽然产值下降, 但是降低了化肥投入成本、节约了秸秆移除的劳动力成本, 经济效益除2016年度SD+70%NPK处理略低于SN+NPK处理外, 其他均高于对照处理。本试验条件下小麦和水稻两季作物秸秆全量促腐还田配施常量化肥经济效益最佳, 较两季不还田周年经济效益2年平均每公顷增加5110.50元。小麦、水稻秸秆全量促腐还田与化肥减量配施虽然对作物产量有影响但可以降低环境污染风险, 节约成本, 增加经济效益。SD+85%NPK、SD+70%NPK处理周年经济效益2年平均每公顷较S+NPK分别增收1350.18元和273.41元。

Table 5
表5
表5稻麦轮作体系下不同秸秆还田处理对周年经济效益的影响
Table 5Effects of different straw return treatments on two season economic benefits under rice-wheat rotation system (Yuan hm-2)
处理
Treatment		肥料成本
Fertilizer cost		腐秆剂成本
Straw-decomposing inoculant cost		秸秆处理劳动力成本
Labor cost of straw treatment		其他成本
Other costs		产值Output value净收益Net income
2015-20162016-20172015-20162016-2017
SN+NPK4202.8503000840035155.2039193.4419552.3523590.59
S+NPK4202.850450840036019.7340501.6222966.8827448.77
SD+NPK4202.85450450840037385.0742984.5623882.2229481.71
SD+85%NPK3781.80450450840033315.1538691.7520233.3525609.95
SD+70%NPK3360.90450450840031997.7337013.8419336.8324352.94
Data were based on average market price. Fertilizer prices were 4.3, 7.7, and 6.7 Yuan kg-1 for net N, P2O5, and K2O, respectively. Crop prices were 1.9 and 3.0 Yuan kg-1 for wheat and rice in 2016, 2.0 and 3.1 Yuan kg-1 for wheat and rice in 2017, respectively. The labor cost refers to the cost of manual removal of straw and calculated according to 100 Yuan person-1 day-1 and 30 persons hm-2 in the SN+NPK treatment. However, the labor cost in other treatments refers to the cost of manual mulching uniformly of straw and calculated according to 100 Yuan person-1 day-1 and 4.5 persons hm-2. Other costs include two-season crop irrigation costs, two-season crop seed and pesticide costs, wheat and rice harvesting machinery costs, wheat and rice mechanical tillage costs and rice transplanting machinery cost which were calculated at 900, 750, 2700, 2700, and 1350 Yuan hm-2, respectively. Abbreviations are the same as those given in Table 2.
根据当地市场销售的肥料价格纯N、P2O5、K2O分别为4.3、7.7、6.7 Yuan kg-1, 小麦、水稻价格2016年和2017年分别按照1.9、3.0 Yuan kg-1和2.0、3.1 Yuan kg-1计算。SN+NPK中秸秆处理劳动力成本指人工移除秸秆的劳动力成本, 按照100 Yuan person-1 day-1, 30人 hm-2计算, 其他处理秸秆处理劳动力成本指秸秆覆盖均匀的劳动力成本, 按照100 Yuan person-1 day-1, 4.5人 hm-2。其他成本包括两季作物灌溉费用(900 Yuan hm-2)、两季作物农药种子成本(750 Yuan hm-2)、小麦和水稻收获机械成本(2700 Yuan hm-2)、机械旋耕成本(2700 Yuan hm-2)、水稻插秧机械成本(1350 Yuan hm-2)。缩写同表2。

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3 讨论

3.1 秸秆还田及与化肥配施对稻-麦轮作土壤有机碳、活性有机碳及碳储量的影响

施肥和秸秆还田是影响土壤有机碳的重要管理措施。本试验中秸秆还田与各个化肥处理配施较秸秆不还田单施化肥处理, 显著提高了0~15 cm土层的总有机碳(TOC)和活性有机碳(LOC)。秸秆常规还田和秸秆促腐还田与常规化肥配施显著增加了15~30 cm土层TOC和LOC, 而秸秆还田与化肥减量配施则显著降低了TOC和LOC, 且随着化肥减少量的增加降幅呈递增趋势。本试验条件下秸秆旋耕还田主要集中在0~15 cm土层, 秸秆还田对0~15 cm土层有机碳的影响大于施肥的影响。这与相关研究结果一致[17]。赵亚南等研究四川盆地施肥对稻麦轮作下紫色土有机碳的影响, 表明秸秆还田与化肥配施处理对有机碳的提升效果高于单施化肥的处理。本试验中土壤活性有机碳含量的变化幅度较总有机碳大, 说明活性有机碳对秸秆还田的响应较为敏感。本文中秸秆还田与化肥配施的处理较单施化肥处理, 显著提高了0~15 cm土层的碳库管理指数, 15~30 cm土层秸秆还田与常规化肥配施显著增了碳库管理指数而秸秆还田与化肥减量配施显著降低了碳库管理指数。本试验中秸秆还田和秸秆促腐还田与常规化肥配施均提高了0~15 cm和15~30 cm土层的碳库管理指数和碳储量, 秸秆促腐还田配施化肥更能提高碳库管理指数和碳储量, 这与相关研究结论一致[19], 这可能与秸秆促腐还田增加了土壤有机碳和土壤活性有机碳有关。而秸秆促腐还田与化肥减量配施较秸秆促腐还田与常规化肥配施显著降低了0~15 cm和15~30 cm土层的碳库管理指数和碳储量, 可能是因为化肥减施较常规施肥增加了C/N, 使得秸秆的腐解受到了抑制。

3.2 秸秆还田与化肥减量配施对稻-麦轮作周年生产力的影响

化肥零增长行动的背景下, 不同种植体系中化肥减量技术研究得到了广泛的关注。很多研究表明[20,21,22], 水稻-小麦、小麦-玉米、玉米-油菜等轮作体系中, 适量减肥并没有引起产量的显著变化。本试验中秸秆还田与化肥减量配施均显著降低了小麦和水稻的产量, 且随着化肥减量的增加对作物产量的负面影响递增。本试验中秸秆还田与化肥减量配施对水稻产量影响小于对小麦产量的影响, 可能是由于水田具有较好的水热稳定性, 基础地力对水稻产量的贡献大[23]。此外, 也可能是因为水稻季小麦秸秆还田和小麦季水稻秸秆还田的肥料效应差异性, 水稻季小麦秸秆还田后高温和淹水条件下有利于小麦秸秆的腐解和养分的释放, 减弱了化肥减量对水稻生长的显著影响, 而小麦生长在冬季, 气温低且干旱, 水稻秸秆腐解及养分释放较慢, 不能显著降低减肥对小麦生长的影响, 这一研究结论与赵亚南等[3]研究的稻油轮作减量施肥对水稻油菜生长影响的结论一致。

梁涛等[24]研究四川盆地稻田基础地力对产量的响应表明, 随着基础地力的提升, 土壤对产量的贡献越来越大, 肥料对产量的影响越来越小。因此化肥减量基础是建立在高的基础肥力的基础之上, 化肥减量的适宜比例与土壤基础地力、作物类型有较大的关系。本试验中秸秆还田与化肥减量配施均降低了小麦和水稻的产量, 但是随着秸秆还田年限的增加, 作物减产效应有下降趋势, 可能是因为随着小麦和水稻秸秆逐年归还进入土壤, 土壤汇碳功能增强从而提升了土壤基础地力, 化肥减量对作物产量的影响作用减小。添加秸秆腐熟剂是促进秸秆腐解的重要措施之一[25]。已有研究证实, 秸秆促腐还田可以加速秸秆腐解进程、增加作物产量[26,27]。本试验中秸秆还田施用腐熟剂配施常规化肥与常规秸秆还田配施化肥相比, 对小麦和水稻产量的增加并未表现出较强的优势, 可能是因为秸秆促腐还田初期腐熟剂中功能微生物促进土壤微生物大量快速繁殖, 产生了与作物竞争养分的现象, 对作物生长初期产生一定影响, 但随着秸秆腐解, 促腐条件下秸秆中养分释放及土壤养分有效性提升优于常规秸秆还田处理, 相比而言秸秆促腐还田更有利于促进作物中后期的生长, 可见, 秸秆腐熟剂和化肥配施的最佳用量需进一步研究, 以便秸秆促腐还田技术的推广应用。

3.3 秸秆还田量和化肥减量比例对作物产量的影响

秸秆还田可替代下季作物化学养分的比例受秸秆还田量、秸秆种类等因素影响较大[28]。秸秆碳源的输入有利于促进土壤微生物繁殖, 土壤微生物参与土壤C、N、P等元素循环过程中可能造成微生物与作物竞争养分, 本试验中水稻秸秆还田量高于小麦秸秆还田量, 微生物与小麦竞争养分更加激烈, 而化肥减量条件下养分竞争则愈加激烈。不同类型秸秆可替代下季作物化肥减量的比例也存在差异, 宋大利等[24]认为长江中下游稻麦轮作体系中随着秸秆还田量的增加, 可以替代下季作物的化学养分施用量比例也随之增大, 水稻秸秆全量还田(6891.2 kg hm-2)理论上可以替代小麦34.0% (N)和34.7% (P2O5)化学养分施用量, 2/3水稻秸秆还田就可以完全替代小麦化肥钾的施用量, 小麦秸秆全量还田 (5392.2 kg hm-2)可以替代水稻19.7% (N)、12.0% (P2O5)和54.2% (K2O)的化学养分施用量。而本试验中水稻秸秆全量还田条件下NPK养分替代比例15%、30%时, 水稻秸秆2年平均还田量为8943.9 kg hm-2和8695.5 kg hm-2, 均高于6891.2 kg hm-2, 但小麦产量两年平均分别下降6.93%和14.49%。小麦秸秆全量还田条件下NPK养分替代比例为15%和30%时, 小麦秸秆2年平均还田量分别为4477.9 kg hm-2、4892.3 kg hm-2, 均低于5392.2 kg hm-2, 水稻产量2年平均分别下降2.30%和5.01%。可见秸秆还田量和可替代下季作物化学养分施用量比例理论值与生产实际差异较大, 本试验中秸秆还田量为全量还田, 化肥替代比例只涉及了15%和30%, 因此适宜本区域的秸秆还田量和不同化肥减量比例的最优组合有待进一步深入研究。

4 结论

秸秆还田与化肥配施均能够显著提高0~15 cm土层土壤有机碳和活性有机碳, 且对土壤活性有机碳促进作用更明显。秸秆还田和秸秆促腐还田与常量化肥配施增加了0~30 cm土层碳储量, 同时提高了小麦和水稻的产量及经济效益。秸秆还田与化肥减量配施0~30 cm土层碳储量有下降趋势, 小麦和水稻产量下降但经济效益增加。稻麦体系条件下两季作物秸秆促腐还田配施常量化肥产值与效益最佳, 两季作物秸秆常规还田配施常量化肥次之, 而两季作物秸秆促腐还田条件下化肥减量15%对小麦水稻产量没有显著影响, 不仅可以维持作物稳产, 节约成本, 提高经济效益, 又可以降低环境污染风险, 同时具有农学、环境及经济的三重效应。因此, 秸秆还田与化肥配施是提高汉中盆地稻麦轮作体系农田固碳、产量及经济效益的最佳措施, 而两季作物秸秆全量还田条件下化肥减量15%是适宜该区域的化肥减量技术和绿色生产模式。

参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

朱兆良, 金继运 . 保障我国粮食安全的肥料问题
植物营养与肥料学报, 2013,19:259-273.
DOI:10.11674/zwyf.2013.0201URL [本文引用: 1]
肥料在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用，同时化肥养分利用率低又产生了对环境的不良影响。因此用好肥料资源、提高肥料利用效率是关系到国家粮食安全和环境质量的重大科技问题。本文实事求是地分析了我国人多、地少、耕地质量差、农田生态环境脆弱的基本国情和肥料领域面临的严重挑战；对国家种植业发展对肥料的需求，有机养分和化肥利用现状和问题、农田中化学氮肥的损失及其对环境的影响等问题进行了较为全面地综述；提出了&ldquo;区域用量控制与田块微调相结合&rdquo;的推荐施肥的理念和技术路线；形成和发展了适合分散经营和规模经营的分区养分管理和精准施肥技术体系；同时对新型肥料和有机养分资源在我国研究应用的现状和存在的问题进行了分析评述。在此基础上，提出了提高耕地综合生产能力、依靠科技进步高效利用肥料资源、按照增产潜力做好施肥区域布局等技术政策，建议针对肥料科学技术的发展形成稳定的政策支持和保障。
Zhu Z L, Jin J Y . Fertilizer use and food security in China
J Plant Nutr Fert, 2013,19:259-273 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.11674/zwyf.2013.0201URL [本文引用: 1]
肥料在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用，同时化肥养分利用率低又产生了对环境的不良影响。因此用好肥料资源、提高肥料利用效率是关系到国家粮食安全和环境质量的重大科技问题。本文实事求是地分析了我国人多、地少、耕地质量差、农田生态环境脆弱的基本国情和肥料领域面临的严重挑战；对国家种植业发展对肥料的需求，有机养分和化肥利用现状和问题、农田中化学氮肥的损失及其对环境的影响等问题进行了较为全面地综述；提出了&ldquo;区域用量控制与田块微调相结合&rdquo;的推荐施肥的理念和技术路线；形成和发展了适合分散经营和规模经营的分区养分管理和精准施肥技术体系；同时对新型肥料和有机养分资源在我国研究应用的现状和存在的问题进行了分析评述。在此基础上，提出了提高耕地综合生产能力、依靠科技进步高效利用肥料资源、按照增产潜力做好施肥区域布局等技术政策，建议针对肥料科学技术的发展形成稳定的政策支持和保障。

刘金山, 戴健, 刘洋, 郭雄, 王朝辉 . 过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响
植物营养与肥料学报, 2015,21:112-120.
DOI:10.11674/zwyf.2015.0112URL [本文引用: 1]
【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、 氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、 氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮, 有机碳、 氮和微生物量碳、 氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、 氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100 kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N 0、80、160、240、320 kg/hm2。重复4次,小区面积40 m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、 施氮量N 160 kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N 320 kg/hm2为过量施氮(N320), 分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品, 进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300 cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8 mg/kg 增加到15.5 mg/kg; 同时, 0—60 cm 和0—300 cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9 kg/hm2 增加到76.5 和727.7 kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300 cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4 kg/hm2 增加到130.7 kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40 cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39 g/kg,有机氮分别为1.05 和0.71 g/kg, 较对照增加52.2% 和 54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、 20—40 cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253 和205 mg/kg,却显著提高了0—20、 20—40 cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和 7.5 mg/kg提高到43.6和16.1 mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。
Liu J S, Dai J, Liu Y, Guo X, Wang Z H . Effects of excessive nitrogen fertilization on soil organic carbon and nitrogen and nitrogen supply capacity in dryland
J Plant Nutr Fert, 2015,21:112-120 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.11674/zwyf.2015.0112URL [本文引用: 1]
【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、 氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、 氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮, 有机碳、 氮和微生物量碳、 氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、 氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100 kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N 0、80、160、240、320 kg/hm2。重复4次,小区面积40 m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、 施氮量N 160 kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N 320 kg/hm2为过量施氮(N320), 分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品, 进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300 cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8 mg/kg 增加到15.5 mg/kg; 同时, 0—60 cm 和0—300 cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9 kg/hm2 增加到76.5 和727.7 kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300 cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4 kg/hm2 增加到130.7 kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40 cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39 g/kg,有机氮分别为1.05 和0.71 g/kg, 较对照增加52.2% 和 54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、 20—40 cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253 和205 mg/kg,却显著提高了0—20、 20—40 cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和 7.5 mg/kg提高到43.6和16.1 mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。

赵亚南, 宿敏敏, 吕阳, 况福虹, 陈轩敬, 张跃强, 石孝均 . 减量施肥下小麦产量、肥料利用率和土壤养分平衡
植物营养与肥料学报, 2017,23:864-873
[本文引用: 3]

Zhao Y N, Su M M, Lyu Y, Kuang Z H, Chen X J, Zhang Y Q, Shi X J . Wheat yield, nutrient use efficiencies and soil nutrient balance under reduced fertilizer rate
J Plant Nutr Fert, 2017,23:864-873 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 3]

薛利红, 杨林章, 施卫明, 王慎强 . 农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践—源头减量技术
农业环境科学学报, 2013,32:881-888.
[本文引用: 1]

Xue L H, Yang L Z, Shi W M, Wang S Q . Reduce-retain-reuse-restore technology for controlling the agricultural nonpoint pollution in countryside in China: source reduction technology
J Agro-Environ Sci, 2013,32:881-888 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

门倩, 海江波, 岳忠娜, 薛少平, 王庆 . 化肥减量对玉米田土壤酶活性及微生物量的影响
西北农林科技大学学报(自然科学版), 2012,40(6):135-140.
[本文引用: 1]

Men Q, Hai J B, Yue Z N, Xue S P, Wang Q . Effects on maize field soil enzyme activities and microbial biomass of chemical fertilizer reduction
Nat Sci J Northwest A&F Univ, 2012,40(6):135-140 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

姜世英, 韩鹏, 贾振邦, 毛小玲, 司今, 叶芳芳 . 南水北调中线丹江口库区农业面源污染PSR评价与基于GIS的空间特征分析
农业环境科学学报, 2010,29:2153-2162.
[本文引用: 1]

Jiang S Y, Han P, Jia Z B, Mao X L, Si J, Ye F F . Evaluation with PSR model and GIS analysis of agricultural non-point source pollution in Danjiangkou reservoir of the mid-route of the south-to-north water transfer project
J Agro-Environ Sci, 2010,29:2153-2162 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

吴玉红, 郝兴顺, 田霄鸿, 陈艳龙, 张春辉, 陈浩, 李厚华, 秦宇航, 赵胜利 . 秸秆还田与化肥减量配施对稻茬麦土壤养分、酶活性及产量影响
西南农业学报, 2018,31:998-1005.
[本文引用: 2]

Wu Y H, Hao X S, Tian X H, Chen Y L, Zhang C H, Chen H, Li H H, Qin Y H, Zhao S L . Effects of reduction of NPK fertilizer application rates plus rice straw return on soil nutrient, enzyme activities and wheat yield in rice-wheat rotation system
Southwest China J Agric Sci, 2018,31:998-1005 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 2]

吴玉红, 郝兴顺, 田霄鸿, 陈艳龙, 张春辉, 陈浩, 李厚华, 秦宇航, 黄重 . 秸秆还田对汉中盆地稻田土壤有机碳组分、碳储量及水稻产量的影响
水土保持学报, 2017,31(4):325-331.
[本文引用: 2]

Wu Y H, Hao X S, Tian X H, Chen Y L, Zhang C H, Chen H, Li H H, Qin Y H, Huang C . Effects of straw returning on the contents of soil organic fractions, carbon storage and crop yield of paddy field in Hanzhong basin
Res Soil Water Conserv, 2017,31(4):325-331 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 2]

袁嫚嫚, 邬刚, 胡润, 孙义祥 . 秸秆还田配施化肥对稻油轮作土壤有机碳组分及产量影响
植物营养与肥料学报, 2017,23:27-35
[本文引用: 2]

Yuan M M, Wu G, Hu R, Sun Y X . Effects of straw returning plus fertilization on soil organic carbon components and crop yields in rice-rapeseed rotation system
J Plant Nutr Fert, 2017,23:27-35 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 2]

吴得峰, 姜继韶, 孙棋棋, 王蕊, 李如剑, 王志齐, 刘洪星, 崔全红, 郭胜利, 党廷辉, 巨晓棠 . 减量施氮对雨养区春玉米产量和环境效应的影响
农业环境科学学报, 2016,35:1202-1209.
[本文引用: 2]

Wu D F, Jiang J S, Sun Q Q, Wang R, Li J R, Wang Z Q, Liu H X, Cui Q H, Guo S L, Dang T H, Ju X T . Effect of reduced nitrogen fertilization on spring maize production and environmental impacts in rain-fed areas
J Agro-Environ Sci, 2016,35:1202-1209 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 2]

田雁飞 . 秸秆还田与减量施肥对作物产量及土壤养分的影响研究
安徽农业大学硕士学位论文, 安徽合肥, 2012.
[本文引用: 1]

Tian Y F . Effect of Returning Straw and Reduced Nitrogen Fertilization on Crop Yield and Soil Fertility
MS Thesis of Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui, China, 2012 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

黄容, 高明, 万毅林, 田冬, 陶睿, 王芳丽 . 秸秆还田与化肥减量配施对稻鄄菜轮作下土壤养分及酶活性的影响
环境科学, 2016,37:4446-4453.


Huang R, Gao M, Wan Y L, Tian D, Tao R, Wang F L . Effects of straw in combination with reducing fertilization rate on soil nutrients and enzyme activity in the paddy-vegetable rotation soils
Environ Sci, 2016,37:4446-4453 (in Chinese with English abstract).


梁涛, 廖敦秀, 陈新平, 王帅, 付登伟, 陈轩敬, 石孝均 . 重庆稻田基础地力水平对水稻养分利用效率的影响
中国农业科学, 2018,51:3106-3116.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.16.007URL [本文引用: 1]
【目的】土壤基础地力水平与土壤养分的供应能力有着直接的关系,进而影响作物对土壤和肥料养分的吸收。研究基础地力与水稻养分利用效率的关系,评价不同地力水平下水稻对土壤和肥料养分利用的影响,为在不同地力下提高养分利用效率提供依据。【方法】利用2006—2012年重庆测土配方施肥项目水稻“3414”试验,调查每个试验点无肥区（N0P0K0）、无氮区（N0P2K2）、无磷区（N2P0K2）、无钾区（N2P2K0）和全肥区（N2P2K2）处理的产量及秸秆和籽粒氮磷钾养分含量,计算重庆不同区域水稻养分吸收量、土壤有效养分利用效率和依存率以及肥料回收率、农学效率,采用指数及线性拟合、基础地力产量分级方法评价基础地力对水稻养分利用效率的影响。【结果】重庆不同区域稻田基础地力产量5.40—6.45 t·hm-2,基础地力等级处于低和中低等级的（<4 t·hm-2和4—5 t·hm-2）样本数为63,占总样本量的25.6%。随着稻田基础地力等级的提高,水稻产量和养分吸收量也随之不断增加,高基础地力等级稻田其有机质和碱解氮也相对较高,pH过低可能是低基础地力等级稻田（<4 t·hm-2）的限制因素。重庆水稻施氮磷钾肥增产率分别为18.5%、5.2%和3.9%,在相同的施肥水平下,随着基础地力等级的提高,水稻氮磷钾肥料回收率分别下降6.9%、4.5%和3.1%。基础地力产量与土壤有效氮利用效率、土壤养分依存率存在正相关,说明较高的基础地力会促进水稻对土壤养分的吸收,提高土壤养分利用效率,而基础地力与氮肥回收率、肥料农学效率呈负相关,说明高基础地力会降低肥料的利用效率。基础地力与土壤有效磷、有效钾养分利用效率和磷钾回收率相关性不强,但与相应氮指标能够达到显著相关或极显著相关,说明基础地力对氮的反映能力高于磷钾。【结论】高基础地力可以提高水稻产量和对土壤养分的吸收量,但对肥料养分的利用效率下降。在高基础地力条件下,施肥对水稻的增产作用和地力提升作用有限,应限制肥料的投入。
Liang T, Liao D X, Chen X P, Wang S, Fu D W, Chen X J, Shi X J . Effect of paddy inherent soil productivity on nutrient utilization efficiency of rice in Chongqing
Sci Agric Sin, 2018,51:3106-3116 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.16.007URL [本文引用: 1]
【目的】土壤基础地力水平与土壤养分的供应能力有着直接的关系,进而影响作物对土壤和肥料养分的吸收。研究基础地力与水稻养分利用效率的关系,评价不同地力水平下水稻对土壤和肥料养分利用的影响,为在不同地力下提高养分利用效率提供依据。【方法】利用2006—2012年重庆测土配方施肥项目水稻“3414”试验,调查每个试验点无肥区（N0P0K0）、无氮区（N0P2K2）、无磷区（N2P0K2）、无钾区（N2P2K0）和全肥区（N2P2K2）处理的产量及秸秆和籽粒氮磷钾养分含量,计算重庆不同区域水稻养分吸收量、土壤有效养分利用效率和依存率以及肥料回收率、农学效率,采用指数及线性拟合、基础地力产量分级方法评价基础地力对水稻养分利用效率的影响。【结果】重庆不同区域稻田基础地力产量5.40—6.45 t·hm-2,基础地力等级处于低和中低等级的（<4 t·hm-2和4—5 t·hm-2）样本数为63,占总样本量的25.6%。随着稻田基础地力等级的提高,水稻产量和养分吸收量也随之不断增加,高基础地力等级稻田其有机质和碱解氮也相对较高,pH过低可能是低基础地力等级稻田（<4 t·hm-2）的限制因素。重庆水稻施氮磷钾肥增产率分别为18.5%、5.2%和3.9%,在相同的施肥水平下,随着基础地力等级的提高,水稻氮磷钾肥料回收率分别下降6.9%、4.5%和3.1%。基础地力产量与土壤有效氮利用效率、土壤养分依存率存在正相关,说明较高的基础地力会促进水稻对土壤养分的吸收,提高土壤养分利用效率,而基础地力与氮肥回收率、肥料农学效率呈负相关,说明高基础地力会降低肥料的利用效率。基础地力与土壤有效磷、有效钾养分利用效率和磷钾回收率相关性不强,但与相应氮指标能够达到显著相关或极显著相关,说明基础地力对氮的反映能力高于磷钾。【结论】高基础地力可以提高水稻产量和对土壤养分的吸收量,但对肥料养分的利用效率下降。在高基础地力条件下,施肥对水稻的增产作用和地力提升作用有限,应限制肥料的投入。

鲍士旦 . 土壤农业化学分析. 北京: 中国农业出版社, 2000. pp 30-34.
[本文引用: 1]

Bao S D. Analysis of Soil and Agricultural Chemistry. Beijing: China Agriculture Press, 2000. pp 30-34(in Chinese).
[本文引用: 1]

于荣, 徐明岗, 王伯仁 . 土壤活性有机质测定方法的比较
土壤肥料, 2005, ( 2):49-52.
[本文引用: 1]

Yu R, Xu M G, Wang B R . Study on methods for determining labile organic matter of soils
Soils Fert, 2005, ( 2):49-52 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

李硕, 李有兵, 王淑娟, 师江澜, 田霄鸿 . 关中平原作物秸秆不同还田方式对土壤有机碳和碳库管理指数的影响
应用生态学报, 2015,26:1215-1222.
URL [本文引用: 1]
以关中平原持续4年的小麦、玉米（麦玉）秸秆还田中长期定位试验为基础，研究了麦玉秸秆9种不同还田方式对土壤总有机碳（TOC）、活性有机碳（LOC）含量和活性有机碳分配比例（LOC/TOC）、总有机碳储量（SCS）及碳库管理指数（CPMI）的影响.结果表明： 麦玉秸秆还田均可显著提高土壤（0～30 cm）TOC、LOC含量和SCS，且土壤有机碳主要集中于耕层（0～20 cm）；麦玉秸秆双季还田的TOC、LOC含量和SCS显著高于单季还田和双季均不还田，其中，与双季均不还田相比，小麦秸秆粉碎还田玉米秸秆深松还田的TOC、LOC含量和SCS提高幅度最显著.在0～10和10～20 cm土层中，小麦秸秆粉碎还田玉米秸秆深松还田的CPMI显著高于其他处理，其中，小麦秸秆粉碎还田较其不还田可使CPMI提高19.1%和67.9%，玉米秸秆深松还田较其不还田可提高22.6%和32.4%.相关性分析显示，CPMI较LOC/TOC更能有效表征0～30 cm土层土壤有机碳的固持和转化关系.从提高本地区土壤有机碳固持量角度来看，小麦秸秆粉碎还田玉米秸秆深松还田为最佳还田方式.

Li S, Li Y B, Wang S J, Shi J L, Tian X H . Effects of different straw-returning regimes on soil organic carbon and carbon pool management index in Guanzhong Plain, Northwest China
Chin J Appl Ecol, 2015,26:1215-1222 (in Chinese with English abstract).
URL [本文引用: 1]
以关中平原持续4年的小麦、玉米（麦玉）秸秆还田中长期定位试验为基础，研究了麦玉秸秆9种不同还田方式对土壤总有机碳（TOC）、活性有机碳（LOC）含量和活性有机碳分配比例（LOC/TOC）、总有机碳储量（SCS）及碳库管理指数（CPMI）的影响.结果表明： 麦玉秸秆还田均可显著提高土壤（0～30 cm）TOC、LOC含量和SCS，且土壤有机碳主要集中于耕层（0～20 cm）；麦玉秸秆双季还田的TOC、LOC含量和SCS显著高于单季还田和双季均不还田，其中，与双季均不还田相比，小麦秸秆粉碎还田玉米秸秆深松还田的TOC、LOC含量和SCS提高幅度最显著.在0～10和10～20 cm土层中，小麦秸秆粉碎还田玉米秸秆深松还田的CPMI显著高于其他处理，其中，小麦秸秆粉碎还田较其不还田可使CPMI提高19.1%和67.9%，玉米秸秆深松还田较其不还田可提高22.6%和32.4%.相关性分析显示，CPMI较LOC/TOC更能有效表征0～30 cm土层土壤有机碳的固持和转化关系.从提高本地区土壤有机碳固持量角度来看，小麦秸秆粉碎还田玉米秸秆深松还田为最佳还田方式.


刘禹池, 曾祥忠, 冯文强, 秦鱼生, 王昌全, 涂仕华, 陈道全 . 稻-油轮作下长期秸秆还田与施肥对作物产量和土壤理化形状的影响
植物营养与肥料学报, 2014,20:1450-1459.
DOI:10.11674/zwyf.2014.0615URL [本文引用: 1]
【目的】研究长期秸秆还田与施肥对作物产量和土壤肥力的影响,为该种植模式下作物最佳养分管理提供技术支撑。【方法】自2005年起在成都平原的广汉市开展了水稻-油菜轮作下连续秸秆覆盖还田+免耕与不同施肥的长期定位试验。试验为随机区组设计,共有8个处理,3次重复。这8个处理包括对照(只施化肥、 无秸秆覆盖)和秸秆覆盖还田下4个氮肥用量、 2个磷肥用量和3个钾肥用量的7个组合处理。自2005年起每季收获时采集植株样本,分析不同处理下水稻和油菜的农艺形状与产量变化情况,2010年水稻收获后采取耕层(0—5 cm、 5—15 cm和15—30 cm)土样,分析不同处理的土壤肥力演化趋势。【结果】在稻-油轮作下,同一处理水稻和油菜产量受气候变化影响存在显著的年度间差异。秸秆还田对水稻产量的影响始于覆盖后的第三年,即秸秆覆盖处理的水稻产量显著高于相同施氮量的无覆盖对照处理,油菜秸秆覆盖条件下的减磷和减钾处理的水稻产量相当或高于对照处理。按此计算,秸秆还田在水稻季每公顷可节约大约N 60 kg和K2O 90 kg。在油菜季,稻草覆盖似乎不能明显减少氮肥投入,减磷处理的油菜产量始终最低。因此,施用充足的磷肥成为油菜高产的关键,该结果为稻-油轮作制度中磷肥的合理分配提供了科学依据,即磷肥应重点施在油菜上,水稻上可少施或不施磷肥。在油菜季,秸秆还田每公顷能节约大约N 30 kg和K2O 90 kg。连续秸秆覆盖+免耕使土壤有机质和氮、 磷、 钾养分在0—5 cm土层聚集,但对下层土壤影响不大; 减磷、 减钾处理使土壤磷、 钾耗竭,但无覆盖对照处理的土壤钾耗竭大于减钾处理;在磷钾施肥量不变的情况下,增加氮肥施用量降低了土壤速效钾与有效磷含量。长期秸秆覆盖还田+免耕能显著改善0—5 cm土层的土壤物理性状,即降低土壤容重,增加孔隙度、 非水稳性和水稳性团聚体的数量,但增加了下层土壤的容重和降低了土壤孔隙度。【结论】长期秸秆覆盖还田+免耕能显著提高水稻-油菜轮作下的作物产量,减少肥料投入和提高表层土壤肥力水平,但油菜季必须注意施用足够的磷肥以保证油菜籽高产的需要。
Liu Y C, Zeng X Z, Feng W Q, Qin Y S, Wang C Q, Tu S H, Chen D Q . Effects of long-term straw mulch and fertilization on crop yields and soil physical and chemical properties under rice-rapeseed rotation
J Plant Nutr Fert, 2014,20:1450-1459 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.11674/zwyf.2014.0615URL [本文引用: 1]
【目的】研究长期秸秆还田与施肥对作物产量和土壤肥力的影响,为该种植模式下作物最佳养分管理提供技术支撑。【方法】自2005年起在成都平原的广汉市开展了水稻-油菜轮作下连续秸秆覆盖还田+免耕与不同施肥的长期定位试验。试验为随机区组设计,共有8个处理,3次重复。这8个处理包括对照(只施化肥、 无秸秆覆盖)和秸秆覆盖还田下4个氮肥用量、 2个磷肥用量和3个钾肥用量的7个组合处理。自2005年起每季收获时采集植株样本,分析不同处理下水稻和油菜的农艺形状与产量变化情况,2010年水稻收获后采取耕层(0—5 cm、 5—15 cm和15—30 cm)土样,分析不同处理的土壤肥力演化趋势。【结果】在稻-油轮作下,同一处理水稻和油菜产量受气候变化影响存在显著的年度间差异。秸秆还田对水稻产量的影响始于覆盖后的第三年,即秸秆覆盖处理的水稻产量显著高于相同施氮量的无覆盖对照处理,油菜秸秆覆盖条件下的减磷和减钾处理的水稻产量相当或高于对照处理。按此计算,秸秆还田在水稻季每公顷可节约大约N 60 kg和K2O 90 kg。在油菜季,稻草覆盖似乎不能明显减少氮肥投入,减磷处理的油菜产量始终最低。因此,施用充足的磷肥成为油菜高产的关键,该结果为稻-油轮作制度中磷肥的合理分配提供了科学依据,即磷肥应重点施在油菜上,水稻上可少施或不施磷肥。在油菜季,秸秆还田每公顷能节约大约N 30 kg和K2O 90 kg。连续秸秆覆盖+免耕使土壤有机质和氮、 磷、 钾养分在0—5 cm土层聚集,但对下层土壤影响不大; 减磷、 减钾处理使土壤磷、 钾耗竭,但无覆盖对照处理的土壤钾耗竭大于减钾处理;在磷钾施肥量不变的情况下,增加氮肥施用量降低了土壤速效钾与有效磷含量。长期秸秆覆盖还田+免耕能显著改善0—5 cm土层的土壤物理性状,即降低土壤容重,增加孔隙度、 非水稳性和水稳性团聚体的数量,但增加了下层土壤的容重和降低了土壤孔隙度。【结论】长期秸秆覆盖还田+免耕能显著提高水稻-油菜轮作下的作物产量,减少肥料投入和提高表层土壤肥力水平,但油菜季必须注意施用足够的磷肥以保证油菜籽高产的需要。

赵亚南, 柴冠群, 张珍珍, 谢军, 李丹萍, 张跃强, 石孝均 . 稻麦轮作下紫色土有机碳活性及其长期不同施肥的响应
中国农业科学, 2016,49:4398-4407.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.012URL
【目的】研究稻麦轮作系统中紫色土总有机碳、活性有机碳和活性有机碳不同组分的变化特征及其对长期不同施肥措施的响应,揭示稻麦轮作系统长期不同施肥管理下有机碳质量和内在组成的变化。【方法】采集22年长期定位试验不施肥（CK）、单施化学氮肥（N）、化肥氮磷钾配施（NPK）、化肥氮磷钾+秸秆还田（NPKS）、高量化肥氮磷钾+等量秸秆还田（1.5NPKS）和化肥氮磷钾+厩肥（NPKM）处理0&mdash;20、20&mdash;40、40&mdash;60 cm土层的土壤,测定了总有机碳、活性有机碳及其不同活性组分的含量,计算土壤碳库管理指数和不同活性组分的分配比例,分析了活性有机碳及其各组分与总有机碳的关系。【结果】长期不同施肥显著影响了各土层总有机碳和活性有机碳含量,与不施肥相比,所有施肥处理均维持或提高了土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数,其中化肥氮磷钾+秸秆还田（NPKS）处理0&mdash;20、20&mdash;40和40&mdash;60 cm土层总有机碳含量分别提高32.5%、25.7%和5.3%,活性有机碳含量提高37.0%、44.7%和9.3%,碳库管理指数提高38%、49%和9%,其提升幅度高于其他施肥处理。长期不同施肥显著提高了各土层高、中、低活性有机碳含量,有机无机肥配施处理（NPKS、1.5NPKS、NPKM）提升效果高于单施化肥处理（NPK、N）；但施肥对各活性组分占活性有机碳比例的影响较小,并没有改变各活性组分的分布格局。土壤活性有机碳及其高、中、低活性组分的含量与土壤深度有关,0&mdash;20 cm耕层土壤活性有机碳及高、中、低活性组分的含量均高于20&mdash;40和40&mdash;60 cm土层。不同土层高、中、低组分占活性有机碳的比例也存在较大差异,0&mdash;20 cm土层高、中、低活性组分占活性有机碳的比例平均为23.6%、35.6%和40.7%；下层土壤各活性组分的含量均下降,其中20&mdash;40 cm土层低活性组分下降程度较大,导致其占活性有机碳的比例下降至24.7%,而高活性和中活性组分的比例增加至30.5%和44.8%。土壤活性有机碳及其各组分与总有机碳含量呈显著线性正相关,表明土壤活性有机碳可以较好地反映总有机碳变化。【结论】稻麦轮作条件下,长期不同施肥可维持或提高土壤总有机碳、活性有机碳及其不同组分的含量,提高土壤碳库管理指数,氮磷钾肥配合秸秆还田总体提升效果较好,是促进土壤总有机碳和活性有机碳累积、改善土壤有机碳质量的推荐施肥措施。
Zhao Y N, Chai G Q, Zhang Z Z, Xie J, Li D P, Zhang Y Q, Shi X J . Soil organic carbon lability of purple soil as affected by long-term fertilization in a rice-wheat cropping system
Sci Agric Sin, 2016, 49:4398-4407 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.012URL
【目的】研究稻麦轮作系统中紫色土总有机碳、活性有机碳和活性有机碳不同组分的变化特征及其对长期不同施肥措施的响应,揭示稻麦轮作系统长期不同施肥管理下有机碳质量和内在组成的变化。【方法】采集22年长期定位试验不施肥（CK）、单施化学氮肥（N）、化肥氮磷钾配施（NPK）、化肥氮磷钾+秸秆还田（NPKS）、高量化肥氮磷钾+等量秸秆还田（1.5NPKS）和化肥氮磷钾+厩肥（NPKM）处理0&mdash;20、20&mdash;40、40&mdash;60 cm土层的土壤,测定了总有机碳、活性有机碳及其不同活性组分的含量,计算土壤碳库管理指数和不同活性组分的分配比例,分析了活性有机碳及其各组分与总有机碳的关系。【结果】长期不同施肥显著影响了各土层总有机碳和活性有机碳含量,与不施肥相比,所有施肥处理均维持或提高了土壤总有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数,其中化肥氮磷钾+秸秆还田（NPKS）处理0&mdash;20、20&mdash;40和40&mdash;60 cm土层总有机碳含量分别提高32.5%、25.7%和5.3%,活性有机碳含量提高37.0%、44.7%和9.3%,碳库管理指数提高38%、49%和9%,其提升幅度高于其他施肥处理。长期不同施肥显著提高了各土层高、中、低活性有机碳含量,有机无机肥配施处理（NPKS、1.5NPKS、NPKM）提升效果高于单施化肥处理（NPK、N）；但施肥对各活性组分占活性有机碳比例的影响较小,并没有改变各活性组分的分布格局。土壤活性有机碳及其高、中、低活性组分的含量与土壤深度有关,0&mdash;20 cm耕层土壤活性有机碳及高、中、低活性组分的含量均高于20&mdash;40和40&mdash;60 cm土层。不同土层高、中、低组分占活性有机碳的比例也存在较大差异,0&mdash;20 cm土层高、中、低活性组分占活性有机碳的比例平均为23.6%、35.6%和40.7%；下层土壤各活性组分的含量均下降,其中20&mdash;40 cm土层低活性组分下降程度较大,导致其占活性有机碳的比例下降至24.7%,而高活性和中活性组分的比例增加至30.5%和44.8%。土壤活性有机碳及其各组分与总有机碳含量呈显著线性正相关,表明土壤活性有机碳可以较好地反映总有机碳变化。【结论】稻麦轮作条件下,长期不同施肥可维持或提高土壤总有机碳、活性有机碳及其不同组分的含量,提高土壤碳库管理指数,氮磷钾肥配合秸秆还田总体提升效果较好,是促进土壤总有机碳和活性有机碳累积、改善土壤有机碳质量的推荐施肥措施。

马超, 周静, 刘满强, 郑学博, 崔键, 李辉信, 康炳龙 . 秸秆促腐还田对土壤养分及活性有机碳的影响
土壤学报, 2013,50:915-921.
[本文引用: 1]

Ma C, Zhou J, Liu M Q, Zheng X B, Cui J, Li H X, Kang B L . Effects of incorportion of pre-treated straws into field on soil nutrients and labile organic carbon in Shajiang black soil
Acta Pedol Sin, 2013,50:915-921 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

张均华, 刘建立, 张佳宝, 赵夫涛, 程亚南, 王伟鹏 . 施氮量对稻麦干物质转运与氮肥利用的影响
作物学报, 2010,36:1736-1742.
DOI:10.3724/SP.J.1006.2010.01736URL [本文引用: 1]
为探讨太湖地区稻麦轮作农田适宜施氮量及氮素对干物质转运与氮肥利用的影响, 于2007—2009期间在中国科学院常熟农业生态实验站建立田间定位试验。设置4个氮肥处理水平, 分别用N0、N1、N2和N3表示。水稻各处理的施氮量分别为0、125、225和325 kg hm-2；小麦相应处理施氮量分别为0、94、169和244 kg hm-2(为稻季相应处理施氮量的75%)。结果表明, 水稻施氮量超过225 kg hm-2, 小麦施氮量超过169 kg hm-2后, 产量增加不显著。水稻、小麦开花期干物质积累量均随施氮量的增加而增加, 但花前营养器官干物质转运对籽粒贡献率均随氮肥用量增加而降低；氮肥农学效率与氮肥生理效率均随氮肥用量增加而降低, 且N2与N3处理之间差异不显著；边际产量均随施氮量增加而下降, N3处理边际效益水稻平均低于3.1 kg kg-1, 小麦平均低于2.4 kg kg-1。综上所述, 无论水稻还是小麦, N2处理既能保证较高物质转运率, 又能保证较高的氮肥利用效率与经济效益。
Zhang J H, Liu J L, Zhang J B, Zhao F T, Cheng Y N, Wang W P . Effect of nitrogen application rates on translocation of dry matter and utilization of nitrogen in rice and wheat
Acta Agron Sin, 2010,36:1736-1742 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3724/SP.J.1006.2010.01736URL [本文引用: 1]
为探讨太湖地区稻麦轮作农田适宜施氮量及氮素对干物质转运与氮肥利用的影响, 于2007—2009期间在中国科学院常熟农业生态实验站建立田间定位试验。设置4个氮肥处理水平, 分别用N0、N1、N2和N3表示。水稻各处理的施氮量分别为0、125、225和325 kg hm-2；小麦相应处理施氮量分别为0、94、169和244 kg hm-2(为稻季相应处理施氮量的75%)。结果表明, 水稻施氮量超过225 kg hm-2, 小麦施氮量超过169 kg hm-2后, 产量增加不显著。水稻、小麦开花期干物质积累量均随施氮量的增加而增加, 但花前营养器官干物质转运对籽粒贡献率均随氮肥用量增加而降低；氮肥农学效率与氮肥生理效率均随氮肥用量增加而降低, 且N2与N3处理之间差异不显著；边际产量均随施氮量增加而下降, N3处理边际效益水稻平均低于3.1 kg kg-1, 小麦平均低于2.4 kg kg-1。综上所述, 无论水稻还是小麦, N2处理既能保证较高物质转运率, 又能保证较高的氮肥利用效率与经济效益。

刘学军, 巨晓棠, 张福锁 . 减量施氮对东小麦-夏玉米种植体系中氮肥利用与平衡的影响
应用生态学报, 2004,15:458-462.
[本文引用: 1]

Liu X J, Ju X T, Zhang F S . Effect of reduced N application on N utilization and balance in winter wheat-summer maize cropping system
Chin J Appl Ecol, 2004,15:458-462 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

段然, 汤月丰, 文炯, 吴翠霞, 彭长城, 白玲玉, 曾希柏 . 减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响
中国农业生态学报, 2013,21:536-543.
[本文引用: 1]

Duan R, Tang Y F, Wen J, Wu C X, Peng C C, Bai LY, Zeng X B . Effect of reducing fertilizer application on crop yield and nitrogen and phosphorus loss in runoff from embankment upland in Dongting Lake Region
Chin J Eco-Agric, 2013,21:536-543 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

李忠芳, 张水清, 李慧, 孙楠, 逄焕成, 娄翼来, 徐明岗 . 长期施肥下我国水稻土基础地力变化趋势
植物营养与肥料学报, 2015,21:1394-1402.
DOI:10.11674/zwyf.2015.0603URL [本文引用: 1]
目的 水田具有较好的水热稳定性,且基础地力对水稻产量的贡献大,所以水稻土基础地力高低是保证水稻高产稳产的重要指标。研究长期不同施肥下我国不同区域水稻土基础地力的变化态势及其特征,不仅为水稻土的农业可持续生产提供理论依据,还为评价和建立长期合理的施肥模式提供数据支持。方法 以不施肥处理(CK)的水稻产量表征其基础地力,以不施肥产量与常规施肥(施氮、 磷、 钾肥,NPK)产量的比值作为基础地力贡献率,分析了我国7个水稻连作或稻麦轮作农田生态系统下长期施肥稻田的基础地力和基础地力贡献率随时间的变化趋势和特征,比较了不同地点及不同轮作方式的差异,探讨了基础地力贡献率与水稻产量及其相关指标的关系。结果 长期不施肥水稻产量随时间的变化总体上较稳定,平均变化速率仅为-0.3 kg/(hm2·a)。不同水稻土类型间差异大,红壤水稻土基础地力易呈下降趋势,而紫色水稻土较稳定。不同轮作方式上,晚稻和单季稻的不施肥产量随时间呈上升趋势,分别增加1.6和29.2 kg/(hm2·a),而早稻不施肥产量呈逐年下降趋势,平均下降20.0 kg/(hm2·a)。同一区域的试验点,白沙(BS)和望城(WangC)不施肥的水稻产量逐年下降速率最大,下降值达47~82 kg/(hm2·a); 而南昌(NC)的早晚稻、 武昌(WuC)和遂宁(SN)的单季稻均呈逐年上升的趋势,上升速率达44~81 kg/(hm2·a)。水稻多年(>20年)平均基础地力贡献率较高(各地变化幅度42%~68%,平均值为59.7%),其中早稻、 晚稻和单季稻分别为55.1%、 67.1%和54.9%。基础地力贡献率与不施肥的产量可持续性指数(SYI)间呈显著的正相关关系(r=0.655, n=13)。7个试验点的多年施肥处理水稻平均产量为5100 kg/hm2,显著高于不施肥产量(2911 kg/hm2),多年施肥措施对水稻产量的贡献率为40.3%。结论 长期不施肥晚稻和单季稻产量稳定或有上升趋势,而早稻产量不稳定,部分呈显著下降趋势,其变幅大小与水稻土类型有关,其中红壤水稻土的早稻产量易呈下降趋势,而紫色水稻土的最稳定; 施肥条件下各试验点水稻产量随时间变化较稳定。从长期角度而言,提高南方水稻土基础地力是提升其产量可持续性的有效途径之一。
Li Z F, Zhang S Q, Li H, Sun N, Pang H C, Lou Y L, Xu M G . Trends of basic soil productivity in paddy soil under long-term fertilization in China
J Plant Nutr Fert, 2015,21:1394-1402 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.11674/zwyf.2015.0603URL [本文引用: 1]
目的 水田具有较好的水热稳定性,且基础地力对水稻产量的贡献大,所以水稻土基础地力高低是保证水稻高产稳产的重要指标。研究长期不同施肥下我国不同区域水稻土基础地力的变化态势及其特征,不仅为水稻土的农业可持续生产提供理论依据,还为评价和建立长期合理的施肥模式提供数据支持。方法 以不施肥处理(CK)的水稻产量表征其基础地力,以不施肥产量与常规施肥(施氮、 磷、 钾肥,NPK)产量的比值作为基础地力贡献率,分析了我国7个水稻连作或稻麦轮作农田生态系统下长期施肥稻田的基础地力和基础地力贡献率随时间的变化趋势和特征,比较了不同地点及不同轮作方式的差异,探讨了基础地力贡献率与水稻产量及其相关指标的关系。结果 长期不施肥水稻产量随时间的变化总体上较稳定,平均变化速率仅为-0.3 kg/(hm2·a)。不同水稻土类型间差异大,红壤水稻土基础地力易呈下降趋势,而紫色水稻土较稳定。不同轮作方式上,晚稻和单季稻的不施肥产量随时间呈上升趋势,分别增加1.6和29.2 kg/(hm2·a),而早稻不施肥产量呈逐年下降趋势,平均下降20.0 kg/(hm2·a)。同一区域的试验点,白沙(BS)和望城(WangC)不施肥的水稻产量逐年下降速率最大,下降值达47~82 kg/(hm2·a); 而南昌(NC)的早晚稻、 武昌(WuC)和遂宁(SN)的单季稻均呈逐年上升的趋势,上升速率达44~81 kg/(hm2·a)。水稻多年(>20年)平均基础地力贡献率较高(各地变化幅度42%~68%,平均值为59.7%),其中早稻、 晚稻和单季稻分别为55.1%、 67.1%和54.9%。基础地力贡献率与不施肥的产量可持续性指数(SYI)间呈显著的正相关关系(r=0.655, n=13)。7个试验点的多年施肥处理水稻平均产量为5100 kg/hm2,显著高于不施肥产量(2911 kg/hm2),多年施肥措施对水稻产量的贡献率为40.3%。结论 长期不施肥晚稻和单季稻产量稳定或有上升趋势,而早稻产量不稳定,部分呈显著下降趋势,其变幅大小与水稻土类型有关,其中红壤水稻土的早稻产量易呈下降趋势,而紫色水稻土的最稳定; 施肥条件下各试验点水稻产量随时间变化较稳定。从长期角度而言,提高南方水稻土基础地力是提升其产量可持续性的有效途径之一。

梁涛, 陈轩敬, 赵亚南, 黄兴成, 李鸿, 石孝均, 张跃强 . 四川盆地水稻产量对基础地力与施肥的响应
中国农业科学, 2015,48:4759-4768.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.23.017URL [本文引用: 2]
【目的】四川盆地是中国主要的单季稻种植区之一。研究四川盆地稻田土壤基础地力、养分供应能力和施肥效果,评价土壤基础地力和施肥对水稻产量的影响,为四川盆地稻田地力的保育培肥和区域合理施肥提供依据。【方法】依托2005年以来在四川盆地布置的474个水稻田长期定位试验点,选取对照（不施肥CK）、磷钾（PK）、氮钾（NK）、氮磷（NP）和氮磷钾（NPK）5个处理,测定水稻产量和养分吸收量,分析四川盆地稻田土壤基础地力现状、土壤养分供应能力和施肥效果及其之间的关系,基于水稻产量评价不同基础地力稻田的施肥效果及产量稳定性和可持续性。同时通过调研四川盆地水稻研究结果,分析30多年来稻田基础地力的变化趋势。【结果】文献调研表明,四川盆地田基础地力稳定提升,2000年以来稻田基础地力产量在5.6—6.4 t·hm-2,比二十世纪八九十年代提高了1.5 t·hm-2,地力贡献率也上升6.7%。田间试验表明,基础地力和肥料对产量的贡献率分别为67.4%—75.9%和24.1%—32.6%。四川盆地稻田土壤氮、磷、钾养分供应量分别为103—120、23.2—27.5和139—185 kg·hm-2,土壤养分对产量的平均贡献率达到78.2%、88.8%、90.8%,而施肥对产量的贡献率低于30%,且氮肥的增产效果高于磷肥和钾肥。四川盆地不同生态区土壤基础地力和养分供应能力均表现为成都平原>盆地中部浅丘区>盆地周边丘陵区>盆地东部丘陵区；土壤基础地力越高越容易实现水稻高产,土壤基础地力与土壤贡献率呈显著正相关,而与肥料贡献率呈显著负相关；土壤基础地力越高,产量可持续性和稳定性越高。【结论】提高稻田土壤基础地力可促进水稻高产稳产,降低高产对肥料的依赖性,有利于水稻的可持续生产。
Liang T, Chen X J, Zhao Y N, Huang X C, Li H, Shi X J, Zhang Y Q . Response of rice yield to inherent soil productivity of paddies and fertilization in Sichuan basin
Sci Agric Sin, 2015,48:4759-4768 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.23.017URL [本文引用: 2]
【目的】四川盆地是中国主要的单季稻种植区之一。研究四川盆地稻田土壤基础地力、养分供应能力和施肥效果,评价土壤基础地力和施肥对水稻产量的影响,为四川盆地稻田地力的保育培肥和区域合理施肥提供依据。【方法】依托2005年以来在四川盆地布置的474个水稻田长期定位试验点,选取对照（不施肥CK）、磷钾（PK）、氮钾（NK）、氮磷（NP）和氮磷钾（NPK）5个处理,测定水稻产量和养分吸收量,分析四川盆地稻田土壤基础地力现状、土壤养分供应能力和施肥效果及其之间的关系,基于水稻产量评价不同基础地力稻田的施肥效果及产量稳定性和可持续性。同时通过调研四川盆地水稻研究结果,分析30多年来稻田基础地力的变化趋势。【结果】文献调研表明,四川盆地田基础地力稳定提升,2000年以来稻田基础地力产量在5.6—6.4 t·hm-2,比二十世纪八九十年代提高了1.5 t·hm-2,地力贡献率也上升6.7%。田间试验表明,基础地力和肥料对产量的贡献率分别为67.4%—75.9%和24.1%—32.6%。四川盆地稻田土壤氮、磷、钾养分供应量分别为103—120、23.2—27.5和139—185 kg·hm-2,土壤养分对产量的平均贡献率达到78.2%、88.8%、90.8%,而施肥对产量的贡献率低于30%,且氮肥的增产效果高于磷肥和钾肥。四川盆地不同生态区土壤基础地力和养分供应能力均表现为成都平原>盆地中部浅丘区>盆地周边丘陵区>盆地东部丘陵区；土壤基础地力越高越容易实现水稻高产,土壤基础地力与土壤贡献率呈显著正相关,而与肥料贡献率呈显著负相关；土壤基础地力越高,产量可持续性和稳定性越高。【结论】提高稻田土壤基础地力可促进水稻高产稳产,降低高产对肥料的依赖性,有利于水稻的可持续生产。

丁文成, 李书田, 黄绍敏 . 氮肥管理和秸秆腐熟剂对 15N标记玉米秸秆氮有效性与去向的影响
中国农业科学, 2016,49:2725-2736.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.14.007URL [本文引用: 1]
【目的】研究氮肥用量、有机无机配合和添加秸秆腐熟剂对秸秆氮当季有效性、后效及去向的影响,为秸秆还田条件下的氮肥管理提供理论依据。【方法】运用15N同位素示踪技术,采用盆栽试验连续种植一季冬小麦和两茬玉米,研究15N标记玉米秸秆（15N-秸秆）氮的生物有效性和对土壤氮库的贡献。试验推荐施氮量210 kg N·hm-2,约0.1 g N·kg-1土,秸秆粉碎后按3.0 g·kg-1土掺入每盆中。设4个氮水平：不施氮；100%化肥氮；80%化肥氮；有机无机配施（80%化肥氮+20%腐熟猪粪氮）。各施氮水平下设添加和不添加秸秆腐熟剂2种情况,腐熟剂用量为0.1 g·kg-1土。【结果】冬小麦吸氮量来自15N-秸秆氮的比例（%Ndfs）为6.30%—14.25%,施氮比不施氮减少%Ndfs,有机无机配施比单施氮肥提高%Ndfs,添加腐熟剂不影响冬小麦的%Ndfs。第一茬和第二茬玉米吸收氮的%Ndfs分别为1.13%—3.73%和1.67%—5.97%,不施氮高于施氮处理,施氮处理间无显著差异,添加腐熟剂降低%Ndfs。冬小麦对15N-秸秆氮的当季利用率为7.14%—10.32%,第一茬玉米和第二茬玉米对残留15N-秸秆的利用率分别为3.75%—5.51%和2.28%—3.18%。三茬后作物对15N-秸秆氮的利用率为13.13%—18.60%,土壤残留率55.63%—69.16%,损失率17.26%—26.09%。三茬中施氮比不施氮提高15N-秸秆氮的利用率,不同氮肥管理不影响当季利用率和第二茬后效,氮肥减量（80%推荐氮）降低15N-秸秆氮第一茬后效和总利用率,但若配施有机肥则提高利用率。添加腐熟剂提高15N-秸秆氮当季、第一茬玉米和三茬总利用率,降残留率和损失率。冬小麦和两茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮含量变化较大,但其来源于15N-秸秆氮的比例都小于3%,施氮处理的影响不明显,而添加腐熟剂增加冬小麦和第一茬玉米收获后土壤矿质氮%Ndfs,减少土壤微生物量氮%Ndfs,不影响第二茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮%Ndfs。三茬收获后残留的15N-秸秆氮中矿质氮和微生物量氮也小于3%,说明残留在土壤中的15N-秸秆氮主要以有机态氮存在。【结论】在秸秆还田条件下,采用化肥氮与有机肥氮配施并结合施用秸秆腐熟剂是提高秸秆氮素转化和有效性的有效措施。
Ding W C, Li S T, Huang S M . Bioavailability and fate of nitrogen from 15N-labeled corn straw as affected by nitrogen management and straw microbial inoculants
Sci Agric Sin, 2016,49:2725-2736 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.14.007URL [本文引用: 1]
【目的】研究氮肥用量、有机无机配合和添加秸秆腐熟剂对秸秆氮当季有效性、后效及去向的影响,为秸秆还田条件下的氮肥管理提供理论依据。【方法】运用15N同位素示踪技术,采用盆栽试验连续种植一季冬小麦和两茬玉米,研究15N标记玉米秸秆（15N-秸秆）氮的生物有效性和对土壤氮库的贡献。试验推荐施氮量210 kg N·hm-2,约0.1 g N·kg-1土,秸秆粉碎后按3.0 g·kg-1土掺入每盆中。设4个氮水平：不施氮；100%化肥氮；80%化肥氮；有机无机配施（80%化肥氮+20%腐熟猪粪氮）。各施氮水平下设添加和不添加秸秆腐熟剂2种情况,腐熟剂用量为0.1 g·kg-1土。【结果】冬小麦吸氮量来自15N-秸秆氮的比例（%Ndfs）为6.30%—14.25%,施氮比不施氮减少%Ndfs,有机无机配施比单施氮肥提高%Ndfs,添加腐熟剂不影响冬小麦的%Ndfs。第一茬和第二茬玉米吸收氮的%Ndfs分别为1.13%—3.73%和1.67%—5.97%,不施氮高于施氮处理,施氮处理间无显著差异,添加腐熟剂降低%Ndfs。冬小麦对15N-秸秆氮的当季利用率为7.14%—10.32%,第一茬玉米和第二茬玉米对残留15N-秸秆的利用率分别为3.75%—5.51%和2.28%—3.18%。三茬后作物对15N-秸秆氮的利用率为13.13%—18.60%,土壤残留率55.63%—69.16%,损失率17.26%—26.09%。三茬中施氮比不施氮提高15N-秸秆氮的利用率,不同氮肥管理不影响当季利用率和第二茬后效,氮肥减量（80%推荐氮）降低15N-秸秆氮第一茬后效和总利用率,但若配施有机肥则提高利用率。添加腐熟剂提高15N-秸秆氮当季、第一茬玉米和三茬总利用率,降残留率和损失率。冬小麦和两茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮含量变化较大,但其来源于15N-秸秆氮的比例都小于3%,施氮处理的影响不明显,而添加腐熟剂增加冬小麦和第一茬玉米收获后土壤矿质氮%Ndfs,减少土壤微生物量氮%Ndfs,不影响第二茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮%Ndfs。三茬收获后残留的15N-秸秆氮中矿质氮和微生物量氮也小于3%,说明残留在土壤中的15N-秸秆氮主要以有机态氮存在。【结论】在秸秆还田条件下,采用化肥氮与有机肥氮配施并结合施用秸秆腐熟剂是提高秸秆氮素转化和有效性的有效措施。

于建光, 常志州, 黄红英, 叶小梅, 马艳, 钱玉婷 . 秸秆腐熟剂对土壤微生物及养分的影响
农业环境科学学报, 2010,29:563-570.
[本文引用: 1]

Yu J G, Chang Z Z, Huang H Z, Ye X M, Ma Y, Qian Y T . Effect of microbial inoculants for straw decomposing on soil microorganisms and nutrients
J Agro-Environ Sci, 2010,29:563-570 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

张电学, 韩志卿, 刘微, 高书国, 候东军, 李国舫, 常连生 . 不同促腐条件下玉米秸秆直接还田的生物学效应研究
植物营养与肥料学报, 2005,11:742-749.
DOI:10.11674/zwyf.2005.0606URL [本文引用: 1]
通过2年田间定位试验,研究了冀东地区小麦—玉米轮作制度下,不同促腐条件下玉米秸秆配施化肥直接还田的生物学效应。结果表明,秸秆配施化肥并调节其C/N条件下,施用促腐剂较未施用处理增产达显著水平,作物各生育期土壤微生物量、酶活性均表现出高于未施用处理的趋势。以土壤微生物量、酶活性及氮、磷动态变化综合评判,秋季玉米秸秆直接还田在施用氮磷钾化学肥料作基肥的基础上,调节秸秆C/N.15∶1～35∶1范围内,不同C/N未影响秸秆的转化进程;在调节秸秆C/N的前提下,施用促腐剂则促进了秸秆的快速腐解,使秸秆转化过程中氮素的净释放和磷素再次进入净释放的时间提前,利于作物生长发育和产量形成。
Zhang D X, Han Z Q, Liu W, Gao S G, Hou D J, Li G F, Chang L S . Biological effect of maize stalk return to field directly under different accretion decay conditions
J Plant Nutr Fert, 2005,11:742-749 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.11674/zwyf.2005.0606URL [本文引用: 1]
通过2年田间定位试验,研究了冀东地区小麦—玉米轮作制度下,不同促腐条件下玉米秸秆配施化肥直接还田的生物学效应。结果表明,秸秆配施化肥并调节其C/N条件下,施用促腐剂较未施用处理增产达显著水平,作物各生育期土壤微生物量、酶活性均表现出高于未施用处理的趋势。以土壤微生物量、酶活性及氮、磷动态变化综合评判,秋季玉米秸秆直接还田在施用氮磷钾化学肥料作基肥的基础上,调节秸秆C/N.15∶1～35∶1范围内,不同C/N未影响秸秆的转化进程;在调节秸秆C/N的前提下,施用促腐剂则促进了秸秆的快速腐解,使秸秆转化过程中氮素的净释放和磷素再次进入净释放的时间提前,利于作物生长发育和产量形成。

宋大利, 侯胜鹏, 王秀斌, 梁国庆, 周卫 . 中国秸秆养分资源数量及替代化肥潜力
植物营养与肥料学报, 2018,24:1-21.
[本文引用: 1]

Song D L, Hou S P, Wang X B, Liang G Q, Zhou W . Nutrient resource quantity of crop straw and its potential of substituting
J Plant Nutr Fert, 2018,24:1-21 (in Chinese with English abstract).
[本文引用: 1]

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