【摘 要】
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合理的水分和养分管理对保证作物产量、资源高效利用以及环境安全至关重要。然而在我国北方麦玉轮作体系中存在过量施肥与灌溉的问题,过量水肥导致作物贪青晚熟,降低产量,增加养分的淋失,造成资源浪费、环境污染等一系列的问题。本研究通过4年田间试验(2017-2020),探究水肥减量以及秸秆还田对麦玉轮作系统作物产量、氮磷效率及平衡的影响。试验共设置5个处理,分别为农户水肥(FP)、化肥减量(FP-F)、水分
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(编号:2016YFD0800100)“农田氮磷淋溶损失污染与防控机制研究”;
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合理的水分和养分管理对保证作物产量、资源高效利用以及环境安全至关重要。然而在我国北方麦玉轮作体系中存在过量施肥与灌溉的问题,过量水肥导致作物贪青晚熟,降低产量,增加养分的淋失,造成资源浪费、环境污染等一系列的问题。本研究通过4年田间试验(2017-2020),探究水肥减量以及秸秆还田对麦玉轮作系统作物产量、氮磷效率及平衡的影响。试验共设置5个处理,分别为农户水肥(FP)、化肥减量(FP-F)、水分减量(FP-W)、农户水肥配合秸秆还田(FP+S)、水肥减量配合秸秆还田(OPT+S)。研究得到主要结果及结论如下:1)化肥减量、水分减量都没有显著影响小麦、玉米以及小麦/玉米体系的籽粒产量和生物量。农户水肥配合秸秆还田没有影响小麦籽粒产量,提高了2018和2019年玉米籽粒产量(13.9%、19.1%)和生物量(19.2%、20.0%)。水肥减量配合秸秆还田也没有显著影响小麦的籽粒产量,同样提高了2018和2019年玉米籽粒产量(11.6%、17.0%)和生物量(20.3%、9.3%)。2)化肥减量显著降低了2019-2020年生产百公斤小麦籽粒需氮量(16.8%)和需磷量(10.3%)。水肥减量配合秸秆还田显著提高了2020年玉米百公斤籽粒需氮量(19.3%)和需磷量(29.4%)。水分减量、农户水肥配合秸秆还田均显著增加了2017年玉米百公斤籽粒的需磷量,增幅均为22.2%。3)化肥减量、水肥减量配合秸秆还田显著提高了小麦/玉米体系的氮肥偏生产力,平均增幅分别为38.9%、44.8%。化肥减量显著提高了三个轮作年的氮素吸收效率,平均增幅为27.4%;水肥减量配合秸秆还田显著提高了2017-2018、2018-2019年的氮素吸收效率,平均增幅为37.2%。化肥减量显著提高了2019-2020年氮利用效率,增幅为12.5%,其余年份、处理之间氮利用效率均无显著性差异。4)化肥减量、水肥减量配合秸秆还田显著提高了小麦/玉米体系磷肥偏生产力,平均增幅分别为38.1%、43.9%。化肥减量、水肥减量配合秸秆还田显著提高了磷吸收效率,平均增幅分别为35.5%、38.6%。此外,各处理间磷利用效率无显著性差异。5)试验所有处理都表现出氮素和磷素的盈余,其中农户水肥配合秸秆还田处理的氮素盈余量最高,为436 kg·hm-2·yr-1,化肥减量处理的氮素盈余量最低,为151 kg·hm-2·yr-1。同样,农户水肥配合秸秆还田处理的磷素盈余量也最高,为85.8 kg·hm-2·yr-1,化肥减量处理的磷素盈余量最低,为49.6 kg·hm-2·yr-1。综上所述,化肥减量没有降低作物产量,同时提高了氮磷肥的偏生产力和氮磷的吸收效率,也减少了土壤中氮磷的盈余。水分减量不会影响作物的产量和氮磷效率。农户水肥配合秸秆还田有增加玉米产量的趋势,但是增加了氮磷的盈余量。水肥减量配合秸秆还田也有增加玉米产量的趋势,同时能提高氮磷肥偏生产力、氮磷素吸收效率。因此,在农户水肥模式下水肥减量配合秸秆还田,实现高产高效、环境友好的目标。
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