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耕地业历来以实现更高的生产水平为目的;然而,现在需要考虑新的多样目标。作物和生产系统对环境的影响、农产品的质量、降低生产成本、提升营养物质利用率是现代农业的主要目标之一。水稻旱地旱轮作在南亚国家很重要,覆盖面积约2670万公顷。而在中国,轮作的产量占据谷物总产量的72%,覆盖约13万公顷的区域。中国长江流域是―水稻-油菜‖水旱轮作系统的主要种植地,其产量占据中国谷物总产量的70%,油菜产量更是占据中国油菜总产量的91%。在该区域,油菜在单瓣水稻-油菜轮作中或重瓣水稻-油菜轮作中种植,但两者都限制了作物的期限和土壤的养分供应。此外,水稻旱地轮作的产量面临着显著的下降或停滞,因为它的可持续性受到肥料失衡应用、较低的养分利用率和土壤肥力下降的威胁。这引起一系列的经济和环境问题,因此,本文进行一系列的调查实验,以期解决此类问题。中国的农业生产已经取得惊人的成就,但未来在确保食物安全和环境安全上还有无数的挑战。分析平衡施肥和本土营养素的供给能力将有助于促进粮食产量和环境可持续发展。水稻旱地轮作是研究区域内重要的农业生产系统。现已经通过运用矿物肥料来增加水稻和油菜的产量。然而,水稻-油菜轮作中,氮(N)、磷(P)、钾(K)的积累和适当应用与高的产量和养分供应能力之间的关系仍然不明确。因此,2011至2013年间,我们的田间试验在华中湖北省的洪湖(HH)、沙洋(SY)和荆州(JZ)三个地点进行,为的是研究水稻-油菜轮作中提高作物产量和本土营养供应能力的施肥效应。四种矿物肥料(NPK,NP,NK和PK)和三个重复项一起被置于随机组中。在研究地两年(2011-2013)的水稻-油菜轮作中,与磷钾肥(PK)相比,施用氮磷钾肥(NPK)的农作物产量均显著上升:19-41%(水稻)和61-76%(油菜)。施肥的产量效应排序依次为:氮磷钾>氮磷>氮钾>磷钾,这显示出氮(N)是排在磷(P)和钾(K)之后最具限制性的水稻油菜轮作营养素。最高的氮(N)、磷(P)和钾(K)的积累是在氮磷钾肥(NPK)的情况下,而最低的吸收是在磷钾肥(PK)的条件下。此外,当和氮(N)一起施用时,磷(P)和钾(K)的积累效应很高。和氮磷钾(NPK)肥相比,本土的供氮能力(INS),本土的供磷能力(IPS)和本土的供钾能力(IKS)降低到一个显著水平,并影响了每个点的水稻油菜轮作产量。INS,IPS和IKS的结果表明,在这些土壤平衡施肥对于避免土壤肥力状况恶化是必要的。根据作物的产率,养分的积累和土壤养分的供给能力得知,氮磷钾肥(NPK)均衡营养的使用是提高水稻油菜产量和环境安全的关键策略。氮(N)肥的高效率使用对于提高作物生产力和保持环境可持续性非常重要。水稻-油菜轮作是中国经济和粮食安全的支柱。因此,本研究于2011-2013年间在洪湖进行了一个现场试验,以确定提高作物产量的最合适施氮量和水稻-油菜轮作中氮的使用效率。六种氮肥处理(RO1,RO2,RO3,RO4,RO5和RO6)和三个重复项一起被放入完全随机组中。ROx代表了水稻和油菜的氮肥施用量。与RO1(控制;没有使用)相比,在2011-2013年总轮作期间,施加了氮肥的地块的粮食产量显著上升59-71%(水稻)和109-160%(油菜)。此外,本研究观察到氮积累的类似趋势,水稻和油菜的范围分别为88-125%和134-200%。在总轮作期间,RO2氮的利用率(NUE)很高(38.5%),RO6氮的利用率(NUE)很低(34.2%)。R05的表观氮平衡(ANB)最低(183.4千克/公顷),R02其次(234.2千克/公顷),R06最高(344.5千克/公顷),粮食产量、氮的利用率(NUE)和表观氮平衡(ANB)的结果表明,R02的施氮量为最优选择。这些信息可以帮助华中地区的水稻油菜轮作系统开发具有成本效益的、环境友好型的管理策略。冬油菜(油菜)是一种显性油料作物,并已成为食用油产品以及能源农业的替代作物。本研究旨在找出氮(N)、磷(P)、钾(K)肥组合的产量效应,以及油菜作物中油和蛋白质的含量。2012-2013年间,根据湖北省三个地点的地方建议,氮(N),磷(P),钾(K)肥(NPK,NP,NK和PK)的四种肥料被应用。相比于研究点的磷钾(PK)肥,施用氮磷钾(NPK)肥后的油菜产量显著上升61-72%。施肥产量效应的排序依次为:NPK>NP>NK>PK,说明氮是磷、钾之后油菜生产力中最具限制性的营养素。氮、磷、钾肥的施用可显著影响油和蛋白质的含量,在所有对照组中,氮磷钾(NPK)组合效果最佳。油和蛋白质的含量以及其它脂肪酸(棕榈酸,硬脂酸,油酸,亚油酸和亚麻酸)没有受到氮磷钾肥的施加的显著影响。通过增加氮肥的施用量,油菜的含油量持续减少,蛋白质含量持续增加。这些结果表明,相比于其它组合氮磷钾(NPK)的组合更高效。