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Effects of Fertilization on Yield and Quality of Maize and Rapeseed in Upper Reaches of Chishui River Region and Discharge Amount of Fertilizer Pollution
LIUHaonan, YANGJuan, JIAOMeng
Chin Agric Sci Bull ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (19) : 73-80.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Effects of Fertilization on Yield and Quality of Maize and Rapeseed in Upper Reaches of Chishui River Region and Discharge Amount of Fertilizer Pollution
The study aims to investigate the effects of fertilization on yield, quality, fertilizer use efficiency in maize (variety ‘Fuhua 22’) and rapeseed (variety ‘Yunyouza 15’) and discharge amount of fertilizer pollution, providing scientific guidance for optimizing fertilizer management of major crops in the upper reaches of the Chishui River. A field experiment with five treatments was implemented, including control (CK), phosphorus-potassium (PK), nitrogen-potassium (NK), nitrogen-phosphorus (NP), and nitrogen-phosphorus-potassium (NPK), to assess their effects on crop yield, quality at maturity, fertilizer use efficiency, and discharge amount of fertilizer pollution. The results showed that the NPK treatment significantly increased rapeseed yield by 81.73% compared to CK, whereas the yield increases under nutrient-deficient treatments (PK, NK, NP) ranged only from 35.42% to 52.86%. In terms of quality, fertilization significantly increased the contents of fat, protein, oleic acid and erucic acid, but had no significant effects on palmitic acid, stearic acid, linoleic acid or linolenic acid contents. Similarly, maize yield under NPK treatment increased by 90.00% compared to CK, whereas the yield increases under nutrient-deficient treatments (PK, NK, NP) ranged only from 42.74% to 79.24%. In terms of quality, the NPK treatment exhibited the highest maize starch and protein contents, which increased by 4.94% and 60.47%, whereas nutrient-deficient treatments demonstrated comparatively smaller increments. In addition, the study also found that the nitrogen, phosphorus, and potassium utilization efficiencies of maize and rapeseed reached their highest levels under NPK fertilization conditions. Under NPK fertilization conditions, nitrogen and phosphorus pollution from maize and rapeseed fields were minimized, being significantly lower than those under nutrient-deficient treatments. In conclusion, balanced fertilization not only significantly enhanced crop yield and quality along with the fertilizer use efficiency, but also effectively mitigated agricultural non-point source pollution.
nitrogen, phosphorus and potassium / maize / rapeseed / yield / quality / discharge amount of fertilizer pollution
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为油菜（Brassica campestris）种植推荐合理的氮磷钾肥配比施肥量,对油菜品种华油杂50进行了“3414”田间试验,采用随机区组设计,测定了油菜植株的农艺性状、产量和品质等关键指标。结果表明,合理施肥提高了油菜产量,与N2P2K2相比,缺乏氮、磷、钾肥的处理（N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0）导致减产81.14%、26.40%和22.75%,而增加氮、磷、钾肥的处理（N3P2K2、N2P3K2和N2P2K3）则分别使产量提高了14.60%、4.39%和1.76%;对氮肥和钾肥的产量单因子效应分析显示,氮肥和钾肥存在最佳施肥量,最佳施肥量分别为165.0、57.0 kg/hm2;从农学效率和油菜品质综合考量,N2P2K2是最优处理。在该施肥量下,氮、磷、钾肥农学效率分别是14.5、12.4、10.0 kg/kg,肥料利用率分别为46.6%、15.1%和6.9%;与不施肥处理（N0P0K0）相比,氮磷钾肥提高了油菜籽中的软脂酸、亚油酸、蛋白质含量,降低了综合芥酸、硫苷和含油量。随着氮肥用量的增加,软脂酸、亚油酸和蛋白质含量呈上升趋势。综上所述,黄冈市团风县油菜种植氮肥和钾肥最佳施肥量分别为165.0、57.0 kg/hm2,综合农学效率和肥料利用率,磷肥推荐施肥量为 63.0~94.5 kg/hm2。
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旨在深入研究氮磷钾均衡施肥和分别减施氮、磷和钾肥对河北平原超高产夏玉米养分吸收特性和产量性状的影响。本试验以‘郑单958’为材料，采用常规植株养分测试和产量性状分析方法，进行不同养分处理下植株各生育时期氮磷钾含量和成熟期产量测定。与不施肥空白对照(CK)相比，氮磷钾均衡施肥处理(T)和分别减施氮素处理(T-N)、磷素处理(T-P)及钾素处理(T-K)，显著增加各生育时期、生育阶段和全生育期的植株氮、磷和钾的积累量，提高吸收速率、产量、穗粒数和千粒重。T-N、T-P和T-K植株氮磷钾积累量、吸收速率和产量较处理T显著降低，其中以T-N减幅最大，T-P次之，T-K最小。各处理植株生育期间氮磷钾吸收速率呈单峰曲线，氮磷吸收高峰为大口—吐丝期，钾吸收高峰为拔节—大口期。不同处理每生产100 kg 籽粒吸收N为2.07 ~ 2.81 kg、P2O5为0.67~0.83 kg、K2O为2.21~2.52 kg，各施肥处理生产单位籽粒的氮、磷和钾量高于CK。本研究表明，适宜氮磷钾肥配施，具有改善生育期间植株养分积累、提高植株养分含量、增强植株干物质积累和产量形成的作用。
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为了探索高产田氮磷钾肥处理及氮磷钾效应对油菜产量性状的影响,以‘秦油2号’和‘中油821’品种为材料,设置施纯氮0、180 kg/hm2,磷(P2O5)和钾(K2O)各为0、90 kg/hm2,采用裂区设计,分析了N、P、K以及互作效应对油菜经济性状的影响。结果表明：氮磷配施比对照（空白）增产25.7%,比单施N、P、K分别增产21.6%、18.0%、37.9%;两个品种的产量均以N 180 kg/hm2+P 90 kg/hm2最佳,‘秦油2号’为3850.70 kg/hm2,‘中油821’为3096.26 kg/hm2。‘秦油2号’在9个处理中都比‘中油821’极显著增产,平均增产22.2%,是营养基因型差异所致;综合效应分析得出氮磷交互效应对产量具有正向作用,但未达显著水平,而氮磷各自效应明显。进一步剖析增产原因,氮磷交互效应对‘秦油2号’单株角果数影响较大,对‘中油821’的株高和千粒重增加显著;磷的单独效应对‘秦油2号’的千粒重和‘中油821’的单株角果数影响最明显。本研究表明,氮磷配施的产量显著高于单施,配施增产主要原因是各自单独效应的累加;关中高产田氮肥用量180 kg/hm2、磷肥90 kg/hm2。
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油菜是重要的油料作物, 对缺磷敏感, 我国油菜主产区土壤供磷状况较差, 缺磷常导致油菜籽减产。于2019—2021年度2季在长江中游地区进行磷肥用量田间试验, 设置0、45、90、135和180 kg P2O5 hm-2 5个施磷水平, 探究磷营养供应状况同时对油菜籽产量和品质的影响。结果表明, 施磷显著增加油菜单株角果数、角粒数和千粒重, 进而增加了油菜产量。不施磷处理的平均产量仅190 kg hm-2, 施磷增产8.5~12.5倍, 根据产量效应得到的最高产量施磷量为51.8~65.0 kg P2O5 hm-2。油菜籽磷含量、含水率、含油率、蛋白质、硫甙、油酸、亚麻酸和硬脂酸对磷肥用量的响应均达到极显著水平, 芥酸、亚油酸和棕榈酸的响应较小。随着施磷量的增加, 油菜籽含油率呈先增后降的趋势(施磷90 kg P2O5 hm-2和135 kg P2O5 hm-2最高), 蛋白质含量呈缓慢升高趋势, 硫甙含量显著降低。在磷肥投入量为90~135 kg P2O5 hm-2时获得最大油分产量和蛋白质产量。过量的磷肥施用会降低油菜籽的油酸含量, 提高了亚麻酸含量。通径分析表明, 籽粒磷含量、含油率和亚麻酸含量对产量有较大的直接正作用, 含水率、蛋白质和亚麻酸通过籽粒磷含量对产量有较大的间接正作用, 硫甙、油酸、亚油酸和硬脂酸通过籽粒磷含量对产量有较大的间接负作用。综合结果显示, 以油菜籽产量和食用油品质为目标的推荐磷肥用量为45~90 kg P2O5 hm-2, 以追求饲用饼粕蛋白质产量为目标, 推荐磷肥用量为90~135 kg P2O5 hm-2。
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为油菜科学施肥提供依据，利用当前推广的6个油菜品种秦优11号（QY11）、中农油2008（ZNY2008）、中油杂11号（ZYZ11）、湘油17（XY17）、浙油601（ZY601）和沪油杂1号（HYZ1），在大田试验条件下研究了氮、磷、钾肥施用对油菜产量及氮、磷、钾素吸收利用的影响，并比较了不同品种对施肥响应的差异。结果显示，相同施肥处理下不同品种籽粒产量差异显著，不施N（PKB）、不施P（NKB）、不施K（NPB）及NPK全施（NPKB）处理下品种间最大差异分别为385、244、759和720kg/hm2，变异系数分别为18.1%、25.5%、16.4%和11.0%。氮、磷、钾施用可显著提高各品种产量和相应养分积累量，NPKB处理相比PKB、NKB及NPB处理分别增产1 101～2 012、1 681～2 459和293～1 567kg/hm2，N、P、K积累量分别增加63.0～113.2、17.2～23.8和94.1～166.3kg/hm2。不同品种氮、磷、钾肥利用率也存在显著差异。同一品种对氮、磷、钾的响应一致，其中秦优11号对氮、磷、钾肥施用的敏感程度均大于其它品种，湘油17耐低氮、低磷和低钾的能力均高于其它品种。
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在农业生产减肥增效绿色可持续发展的背景下，分析了施肥在我国油菜生产中的作用、不同区域化肥用量和肥料利用率现状，揭示了施肥不科学、肥料利用率低、现有施肥技术难下地等问题。总结了近年来我国油菜科学施肥技术研究的主要进展，显示油菜高效简化施肥技术体系雏形已基本构建。针对我国农业生产的新形势，以满足油菜绿色高效轻简生产和生态环境新要求为目标，提出了近期油菜施肥技术研究的重点内容。
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