高密度种植条件下春玉米氮素的需求规律与适宜施氮量

【目的】研究高密度(75 000株/hm~2)种植条件下,东北中部春玉米群体氮素需求规律与分配特征,及其对氮肥运筹的响应,以制定高密度群体玉米的氮素管理措施。【方法】试验于2011—2012年在吉林省公主岭市中国农业科学院作物科学研究所试验田进行,以先玉335为供试材料,在大田条件下设置了5个氮肥施用水平(不施氮(N1),70%推荐施氮量(N2),推荐施氮(N3),130%推荐施氮量(N4),高量施氮(N5)),结合高产栽培管理模式,通过两年田间定点试验,系统监测了不同生育时期植株干物质和养分在各器官中的累积与分配特征,并研究了氮肥施用水平对玉米产量、氮素转运效率的影响。【结果】不同氮肥处理间产量、生物量和氮累积量差异显著,且氮肥处理与年际间交互作用显著;玉米籽粒产量随施氮量的增加呈现单峰曲线变化,以N3处理下产量最高,产量差异主要来自穗粒数和千粒重;春玉米干物质累积随生育进程呈现先快后慢的累积动态,合理的氮肥施用可以提高籽粒的累积量和氮素转运效率,是其增产的重要基础,处理间以N3处理籽粒所占总干物质比重最高;N3处理下吐丝后氮素累积比例显著高于其他4个处理,这表明合理的氮肥运筹可能更有助于植株生育后期对氮素的吸收;通过两年定点试验数据拟合,建立了产量与施氮量的一元二次回归方程y=-0.1715x~2+79.73x+3940.1(R~2=0.963);计算得出最佳经济施肥量为225.1 kg·hm~(-2)。【结论】合理的氮肥运筹显著提升植株干物质向籽粒中转移,并增加吐丝期后植株氮素的吸收和转运能力;在东北中部黑土区中等土壤肥力条件下,基于75 000株/hm~2的种植密度,春玉米氮肥施用量可根据品种及肥力特征在225 kg·hm~(-2)左右进行微调。     

不同施氮量下缓释氮肥与尿素掺混对玉米生长与氮素吸收利用的影响

【目的】研究不同施氮量下,尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生长、干物质累积量、产量、氮肥利用率和土壤硝态氮残留的影响,为作物高效施氮管理提供理论依据。【方法】试验选用玉米品种郑单958,设置了3种氮肥类型(尿素(U)、缓释氮肥(S)、尿素缓释肥3∶7掺混(SU))和4个施氮水平(N1(90 kg·hm~(-2))、N2(120 kg·hm~(-2))、N3(180 kg·hm~(-2))、N4(240 kg·hm~(-2))),以不施氮肥(N0)为对照,共13个处理。生育期内对玉米株高、茎粗和叶面积指数进行观测,并统计干物质累积量、产量及产量构成因素。【结果】氮肥类型与施氮量及两者交互作用对玉米生长指标、干物质累积量、产量及产量构成要素都有显著的影响。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下玉米最大干物质累积量和氮素累积吸收量分别为17 927.9 kg·hm~(-2)和156.1 kg·hm~(-2),较其他处理分别提高了16.0%—61.7%和8.1%—45.2%。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下,产量达到最高,为6 200 kg·hm~(-2),比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理的产量分别增加了19.8%和20.7%;其中,缓释氮肥处理(S)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N2施氮量下比尿素处理施氮量减少30%时,产量无显著性差异。玉米的产量并不是随着施氮量的增加而增加,尿素(U)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N3施氮量时玉米产量比N4施氮量分别增加了19.7%和19.0%,缓释氮肥处理(S)中N2施氮量的玉米产量比N3和N4施氮量分别提高10.9%和26.5%。尿素掺混缓释氮肥(SU)N3处理玉米吐丝期后营养器官中氮素向籽粒中转运量最大,比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理分别增加了14.7%和8.2%,有利于促进籽粒的增产。土壤硝态氮的累积量随着施氮量的增加而增加,但是尿素掺混缓释氮肥(SU)处理的土壤硝态氮累积量比尿素(U)处理和缓释氮肥(S)处理分别平均减少21.2%和9.5%,尿素掺混缓释氮肥(SU)处理土壤硝态氮含量主要分布在0—40 cm土层,不仅促进玉米的吸收,更减少土壤氮素向更深土层的淋失,提高耕作层的土壤养分。【结论】尿素与缓释氮肥掺混,施氮量180 kg·hm~(-2)是试验区玉米高效生产的最佳施氮量。     

氮肥减量下缓释肥和尿素配施对黄土高原春玉米氮素利用和产量效益的影响

针对黄土高原春玉米生产中过量施肥和效益较低的问题,研究氮肥减量下缓释肥(Slow-releaseUrea,简称C)和尿素(Urea,简称U)配施对春玉米干物质量、地上部氮素积累量、产量、品质以及经济效益的影响。于2017和2018年在长武试验站进行试验,以半膜覆盖下的春玉米为研究对象,设置5种处理:不施氮肥(CK)、常规施肥模式为全尿素施肥(100%U, N 225kg·hm~(-2))、缓释肥和尿素7∶3配施(100%CU,N 225kg·hm~(-2))、氮肥减量20%下的缓释肥和尿素7∶3配施(80%CU, N 180kg·hm~(-2))、氮肥减量40%下的缓释肥和尿素7∶3配施(60%CU,N 135kg·hm~(-2))。结果表明:与施氮量225 kg·hm~(-2)相比,氮肥减量下的缓释肥和尿素配施处理均显著提高了氮肥利用率和氮肥偏生产力。与常规施肥相比,2 a的收获期80%CU处理均提高了土壤硝态氮质量分数,而干物质量、地上部氮素积累量、土壤铵态氮质量分数以及籽粒品质与之无显著差异。不同施氮处理中,80%CU在2 a均收获了最高的产量,与100%U和100%CU相比无显著差异,但显著高于60%CU。从经济效益来看,80%CU处理下春玉米生产中的纯利润最高,平均纯利润为11 122元·hm~(-2),平均每年比100%U增加189元·hm~(-2)。综上,在黄土高原地区氮肥减量20%下缓释肥和尿素配施可以实现减氮增效的目标。     

夏玉米根系与土壤硝态氮空间分布吻合度对水氮处理的响应

【目的】根系是玉米吸收氮素营养的主要器官。在大田条件下,对夏玉米根系生长分布、根系与土壤硝态氮空间吻合度对不同水氮处理的响应,以及根系与土壤硝态氮空间吻合度指标的有效性进行研究,用以了解其时空分布及与土壤氮分布的吻合情况对玉米氮素吸收利用的影响。【方法】2011—2015年,设置不灌水+不施氮(W0N0)、不灌水+300 kg N·hm~(-2)(W0N1)、不灌水+360 kg N·hm~(-2)(W0N2)、大喇叭口期灌水+不施氮(W1N0)、大喇叭口期灌水+300 kg N·hm~(-2)(W1N1)、大喇叭口期灌水+360 kg N·hm~(-2)(W1N2)共6个水氮处理。各施氮处理下拔节期施氮30%、大喇叭口期施氮70%。大喇叭口期灌水量为750 m~3·hm~(-2)。在2015年玉米生长季,分别于玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期、吐丝后20 d和成熟期在玉米种植行和行间采集0—50 cm土体样品(每10 cm一层),测定夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量,并计算根系与土壤硝态氮空间吻合度。在成熟期采集植株样品,分析玉米氮素吸收量。【结果】随着玉米生育进程,种植行和行间0—50 cm土壤剖面夏玉米根长密度、根干重密度和硝态氮含量均表现出先升高后降低的趋势,根长密度和根干重密度峰值出现在吐丝后20 d,而土壤硝态氮含量峰值出现在大喇叭口期。在0—360 kg·hm~(-2)的范围内,夏玉米根长密度和吐丝期之前土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增加,但玉米根干重密度和吐丝期之后土壤硝态氮含量先升高后降低,峰值出现在施氮300 kg·hm~(-2)处理。大喇叭口期灌水可以提高夏玉米生育后期根长密度和根干重密度,但降低了土壤硝态氮含量。随着土层加深,种植行夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD1-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD1-N)总体呈降低趋势,行间夏玉米根长密度与土壤硝态氮空间吻合度(RLD2-N)以及根干重密度与土壤硝态氮空间吻合度(RWD2-N)总体呈先增加后降低趋势,峰值出现在10—30 cm土层。随着玉米生育进程,各土层RLD1-N、RWD1-N和RWD2-N以及0—40 cm土层RLD2-N呈先升高后降低变化趋势。与不施氮处理相比,施用氮肥提高了RLD1-N、RLD2-N、RWD1-N和RWD2-N。施氮量从300 kg·hm~(-2)增加至360 kg·hm~(-2)时,降低了0—30 cm土层RLD2-N、0—20 cm土层RWD1-N以及拔节至吐丝期间RLD1-N和0—20 cm土层RWD2-N,提高了40—50 cm土层RLD2-N、20—50 cm土层RWD1-N以及吐丝期之后的RLD1-N和RWD2-N。夏玉米种植行和行间根长密度和根干重密度与其硝态氮含量的吻合度与产量极显著正相关,但与氮素利用效率极显著负相关,且其相关性优于根长密度和根干重密度与产量及氮素利用效率的相关性。【结论】在大田条件下,施用氮肥可以提高夏玉米根长密度、根干重密度、土壤硝态氮含量以及夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。但施氮量超过300 kg·hm~(-2)时会降低夏玉米生育前期上部土层的夏玉米根系与土壤硝态氮空间吻合度。根系与土壤硝态氮空间吻合度可以作为研究夏玉米氮素利用效率的有效指标。     

密植与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种产量及氮素利用效率的影响

【目的】探究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种籽粒产量及氮素利用效率的影响。【方法】以稀植大穗型品种鲁单981(LD981)和紧凑耐密型品种郑单958(ZD958)为供试材料,设置52 500和82 500株/hm~2两个种植密度,同时设置0、90、180、270和360 kg·hm~(-2) 5个施氮水平,研究密度与氮肥用量对不同耐密型夏玉米品种单株及群体干物质积累特性、氮素转运效率、氮素利用效率、产量及其构成因素的影响。【结果】增加种植密度,相同施氮水平处理的千粒重和穗粒数显著降低,单位面积穗数、空秆率、倒伏率显著提高,不耐密品种空秆率、倒伏率增加更显著。其中,ZD958与LD981各施氮处理的平均千粒重、穗粒数分别降低6.24%、6.77%和7.52%、18.09%,LD981空秆率、倒伏率高达17.0%、27.6%,显著高于ZD958。高密度条件下,籽粒产量随施氮量增加而增加,施氮270和360 kg·hm~(-2)处理的产量差异不显著;低密度条件下,随施氮量增加,籽粒产量先上升后下降,施氮量270 kg·hm~(-2)处理产量达到最大值。增加种植密度,夏玉米单株干物质积累量呈降低趋势,群体干物质积累量呈增加的趋势。随施氮量增加,单株和群体干物质积累量均显著增加,花后干物质贡献率呈上升趋势。相同氮素水平下,高密度处理显著提高夏玉米总氮素积累量、氮素转运量及其对籽粒的贡献率。增加种植密度,ZD958和LD981各施氮处理的平均总氮素积累量、氮肥农学利用率、氮肥利用率分别增加15.94%、39.01%、26.22%和1.96%、5.79%、14.92%。相同种植密度水平下,总氮素积累量和花后氮素同化量随施氮量增加呈上升趋势,而氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力呈下降趋势。增加种植密度,营养器官氮素转运量和氮素转运对籽粒的贡献率显著增加。高密度种植条件下,氮素转运效率及贡献率随施氮量增加而增加,而低密度种植条件下,随施氮量增加而降低。【结论】本试验条件下,增密施氮显著提高不同耐密型夏玉米干物质积累量,但密度对籽粒产量的影响,品种间差异显著。增密后,LD981籽粒产量增加不显著,ZD958籽粒产量显著提高。高密度条件下,增加施氮量,不同耐密型玉米籽粒产量均显著增加,而LD981空秆率、倒伏率显著提高,是限制LD981籽粒产量提高的主要原因。增密显著提高不同耐密型玉米氮素利用率,提高营养器官氮素转运量;增加种植密度,ZD958花后氮素同化量增加,LD981则降低。施氮降低了植株氮素利用效率,但可以提高高密度条件下植株氮素吸收量,提高花后氮素同化量。增密与施氮相结合,有利于耐密型玉米产量与氮肥利用率协同提高。综合考虑产量和氮效率两方面,ZD958适宜种植密度为82 500株/hm~2,施氮量为270 kg·hm~(-2);LD981适宜种植密度为52 500株/hm~2,施氮量为180 kg·hm~(-2)。     

增密减氮对嫩单18产量和氮素利用率的影响

以紧凑耐密型玉米品种嫩单18为试验材料。设置2个种植密度:60 000株/hm~2和75 000株/hm~2;设置4个施氮量:0(N0)、120 kg/hm~2(N1)、240 kg/hm~2(N2)和360 kg/hm~2(N3)。探究栽培密度与氮肥施用水平对耐密型玉米品种嫩单18单株及群体干物质积累特性、氮素转运效率、氮素利用效率、产量及其构成因素的影响。结果表明,同一种植密度条件下,氮肥施用水平对千粒重、穗粒数、产量、花后单株干物质积累量、花后群体干物质积累量和氮素利用率影响显著;增加种植密度,同一施肥水平下嫩单18的千粒重和穗粒数显著降低,花后氮素同化量对子粒的贡献率随着施氮量的增加而减少,营养器官氮素转运量对子粒的贡献率随着施氮量的增加而增加,这与低密度种植情况相反,表明高密度条件下花后营养器官氮素转运量对提高玉米产量的贡献较大。因此,根据品种特性适当增加种植密度、减少氮肥用量能够更好地协调群体与个体间的关系,提高群体的光能和养分利用效率,从而获得更高的产量。综合玉米子粒产量和氮肥利用率,嫩单18的适宜栽培模式为密度75 000株/hm~2、施氮量240 kg/hm~2。     

施氮量对水稻产量、氮素吸收及土壤氮素平衡的影响

为了研究施氮量对不同水稻品种的产量、氮素吸收及土壤氮素平衡的影响,2017—2018年在豫南稻区以5个籼稻品种为试验材料,设置5个施氮水平(0、82. 5、165、247. 5和330 kg·hm~(-2)),进行大田试验,测定水稻产量、氮素累积量,分析氮素利用率和土壤氮素平衡。结果表明,施氮显著提高水稻产量,郭陆滩试验点5个品种增产率41. 3%～82. 0%;洋河试验点5个品种增产率22. 5%～44. 8%。根据方程拟合结果郭陆滩试验点的5个品种推荐施氮量变幅为169～209 kg·hm~(-2),产量变幅为9 581～13 081 kg·hm~(-2),氮素累积量为143. 8～251. 6kg·hm~(-2),氮素利用率47. 1～57. 6 kg·hm~(-2);洋河试验点的5个品种推荐施氮量变幅为104～213 kg·hm~(-2),产量变幅为8 716～10 675 kg·hm~(-2),氮素累积量为105. 3～193. 0 kg·hm~(-2),氮素利用率35. 9～39. 8 kg·hm~(-2)。本试验设置中,在较高产量时,氮肥利用率维持在合理范围内条件下,洋河试验点施氮量151 kg·hm~(-2)为宜,郭陆滩试验点施氮量192 kg·hm~(-2)为宜。     

黄土旱塬几种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收及分配的差异

【目的】以高原沟壑区典型代表性土壤黑垆土为供试土壤,以紧凑型玉米品种先玉335为供试作物,根据目标产量,在高密栽培及优化施氮量和施氮时期基础上,研究4种农田水分管理模式下春玉米氮素吸收、分配及转移规律,以期为黄土高原南部半干旱区春玉米高产高效栽培提供依据。【方法】田间试验以补充灌溉、雨养、地膜覆盖和秸秆覆盖等为农田水分管理模式,通过在玉米苗期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期、蜡熟期和生理成熟期等关键生育时期采集地上部植株样品,研究春玉米各生育时期不同器官氮素累积、分配和转移规律与产量及水分养分效率的关系。【结果】随生育阶段推进,春玉米生长速度加快,氮素吸收累积逐渐增加,进入生殖阶段后,各器官氮素分配随生长中心转移而发生变化。不同农田水分管理模式明显影响春玉米氮素累积、分配及转移,在各个测定时期,补充灌溉处理氮素累积量均高于其它3个处理,地膜覆盖处理在玉米成熟期氮素累积量仅次于补充灌溉处理,成熟期雨养和覆秸秆处理氮素累积量相对较低。在补充灌溉条件下,各器官氮素向籽粒转移量最多,完熟期籽粒氮素累积量最大,为235.5kg·hm-2,其次是覆膜处理为225.3kg·hm-2,二者差异不显著;秸秆覆盖处理籽粒氮素累积量与雨养处理差异也不显著,但补充灌溉处理和地膜覆盖处理显著高于雨养和秸秆覆盖处理,与产量及氮素利用效率高低具有一致性。【结论】有利于提高产量及水分利用效率的农田水分管理模式可提高氮素吸收及籽粒氮素累积。从玉米氮素累积、分配及与产量和水分养分效率关系看,补充灌溉和地膜覆盖为本试验条件下的较优农田水分管理模式,从节约水资源及充分利用天然降雨角度考虑,应首选地膜覆盖管理模式。     

施氮量对不同种植密度夏玉米产量和氮素吸收利用的影响

为探讨氮肥减施下夏玉米的合理群体构建,以黄淮海区域主栽夏玉米品种郑单1002为材料,在漯河市临颍县和驻马店市遂平县2个地点进行了不同密植条件下施氮量对夏玉米产量以及干物质和氮素积累、转运和吸收利用等的影响研究。结果表明:夏玉米干物质积累量、氮素积累量以及氮素转运和吸收均受种植密度和氮肥施用量显著影响;密植有利于提高夏玉米吐丝期和成熟期的干物质积累量,促进植株氮素积累,提高氮素转运量和氮肥吸收、利用效率,但对于氮素转运效率和氮素转运对籽粒的贡献率不利;增加施氮量提高了夏玉米吐丝期和成熟期的干物质和氮素积累量、氮素转运量,但降低了氮素吸收效率和氮肥利用效率。密植在增产(5.18%～14.15%)的同时使氮肥偏生产力提高了6.65%～17.33%;较高的施氮量获得高产,但降低了氮肥偏生产力。综合考虑,遂平和临颍试验点夏玉米在67 500株/hm~2密植条件下,氮肥减施20%即施氮180 kg/hm~2可获得较高的产量兼具较高的氮肥偏生产力;而在高密植75 000株/hm~2条件下,根据地力水平适宜采取的施氮量为180～225 kg/hm~2。     

氮肥施用对中筋小麦氮素利用的影响

为探讨氮肥施用对中筋小麦氮素利用的影响,以衡观35为试材,采用田间小区试验,研究不同氮肥施用量(0,180,300kg·hm~(-2),分别记为N_0,N_1,N_2)小麦的籽粒产量、品质及氮利用率。结果表明,施用氮肥可增加衡观35小麦单位面积成穗数并提高籽粒产量,与N_0相比,N_1、N_2处理小麦籽粒产量分别显著增加38.3%和37.6%(P<0.05),成穗数分别显著增加33.4%和29.9%(P<0.05);随施氮量增加,小麦穗粒数没有变化,而千粒质量呈下降趋势。与N_0相比,N_1、N_2处理衡观35小麦籽粒蛋白含量提高6.8%和23.6%,其中N_2与N_0和N_1差异显著(P<0.05);不同施氮水平衡观35籽粒湿面筋含量与面筋持水率均无显著差异(P>0.05)。施用氮肥可促进小麦茎、叶累积氮向籽粒转移,与N_0相比,N_1和N_2茎、叶转移量增加8.9～17.7 kg·hm~(-2),转移率增加1.1～6.8个百分点。随施氮量增加,衡观35小麦叶片中的氮对籽粒氮的贡献率、植株氮肥利用效率、氮肥偏生产力及氮肥表观利用率均下降,植株氮素收获指数升高,花前运转氮素贡献率下降,花后积累氮素贡献率升高,成熟期营养器官氮素累积量增加。综合而言,当地肥力水平下,中筋小麦衡观35适宜施氮量约在150 kg·hm~(-2),过量施用氮肥,不利于植株营养器官累积氮向籽粒转移,氮肥利用率降低。     

不同水旱轮作体系秸秆还田与氮肥运筹对作物产量及养分吸收利用的影响

【目的】通过研究不同水旱轮作方式下秸秆还田与氮肥运筹对作物产量、氮素吸收及氮肥偏生产力的影响,以期为秸秆还田条件下氮肥的合理施用提供理论依据。【方法】2013-2014年在湖北省孝南、松滋、应城等14个县（市、区）开展水稻-油菜和水稻-小麦2种轮作条件下秸秆还田与氮肥运筹田间试验。试验共设置5个处理,分别为氮肥习惯3次施用、氮肥习惯3次施用配合秸秆还田、高量氮肥3次施用配合秸秆还田、氮肥2次施用（后肥前移）、氮肥2次施用（后肥前移）配合秸秆还田。分析秸秆还田条件下不同氮肥运筹对水稻、油菜及小麦产量、生物量、氮素吸收量及氮肥偏生产力的影响。【结果】对比秸秆还田下的2种轮作模式,增施氮肥对稻油轮作系统作物产量、地上部生物量及氮素吸收量无显著影响,而其对稻麦轮作系统的各指标均有显著提高的作用。稻麦轮作下,高量氮肥3次施用配合秸秆还田相比较氮肥习惯3次施用水稻和小麦平均增产量为0.632和0.564 t·hm^-2,增产率分别达6.85%和10.67%;地上部生物量分别增加1.50和1.07 t·hm^-2,增幅分别达8.11%和9.06%。地上部氮素吸收量分别增加11.54和23.57 kg·hm^-2,增幅分别达7.88%和21.28%,稻麦周年氮素吸收总量增加35.11 kg·hm^-2,增幅达13.65%。氮肥2次施用配合秸秆还田处理产量和氮素吸收量可以达到或优于氮肥习惯3次施用处理的水平,且以稻麦轮作下效果更为明显,其中水稻和小麦季平均增产量分别为0.439和0.385 t·hm^-2,增产率分别达5.12%和7.63%;地上部氮素吸收量分别增加11.09和21.06 kg·hm^-2,增幅分别达8.26%和20.82%,稻麦周年氮素吸收总量平均增加32.14 kg·hm^-2,增幅达13.66%。就氮肥利用率而言均表现出氮肥的常量投入即可获得较高的氮肥偏生产力（水稻季均值范围52.03-59.29 kg·kg^-1,油菜季10.62-11.12 kg·kg^-1,小麦季33.63-36.20 kg·kg^-1）,等氮量投入下秸秆还田效果要明显优于秸秆不还田,且秸秆还田条件下氮肥后肥前移可以提高氮肥利用率。稻油轮作下氮肥习惯3次施用配合秸秆还田相比较氮肥习惯3次施用、氮肥2次施用配合秸秆还田相比较氮肥2次施用水稻季氮肥偏生产力分别增加2.45和4.07 kg·kg^-1,增幅分别达4.36%和7.37%,油菜季分别增加0.36和0.49 kg·kg^-1,增幅分别达3.38%和4.62%;稻麦轮作下水稻季分别增加3.88和1.64 kg·kg^-1,增幅分别达7.46%和3.10%,小麦季分别增加1.60和1.93 kg·kg^-1,增幅分别达4.75%和5.65%。与氮肥习惯3次施用处理相比,氮肥2次施用配合秸秆还田处理在稻油轮作下水稻和油菜氮肥偏生产力平均分别增加5.68%和4.00%;在稻麦轮作下水稻和小麦氮肥偏生产力平均分别增加5.12%和7.63%。【结论】综合氮素利用效率来看,在秸秆还田条件下2种水旱轮作模式均可以通过调整氮肥的后肥前移以保证作物达到高产或稳产的目的,同时提高氮肥利用率。     

夏闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦土壤水分及氮素利用的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦降水少且分配不均、水分和氮素利用效率低的问题,探索旱地小麦覆盖保水和氮肥施用的最佳技术途径。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村开展试验,主区为覆盖方式,设夏闲期深翻后覆盖与不覆盖2个水平,副区为施氮量,设低(纯氮75 kg·hm~(-2))、中(纯氮150 kg·hm~(-2))、高(纯氮225 kg·hm~(-2))3个水平,明确年际间夏闲期深翻覆盖配施氮肥对旱地麦田土壤水分、植株氮素利用、产量的影响。【结果】各生育时期土壤水分、植株氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以丰水年最高,欠水年最低,丰水年、平水年较欠水年分别提高产量80%、69%,提高水分利用效率7%、20%,提高氮素利用效率6%、5%。夏闲期覆盖较不覆盖,播种期0—300 cm土壤蓄水量显著提高,达50—62 mm;花前各生育时期土壤蓄水量显著提高,各生育时期植株氮素积累量提高,籽粒氮素积累量显著提高;丰水年和平水年拔节后各阶段氮素积累量显著提高,花前叶片和穗氮素转运量对籽粒贡献率提高;欠水年花前各阶段氮素积累量及其所占比例提高,花前茎秆+茎鞘氮素转运量对籽粒贡献率显著提高;产量显著提高,达23%—41%;水分利用效率提高3%—15%;丰水年和平水年氮素利用效率显著提高,达14%—26%,欠水年低氮条件下也显著提高,达10%。丰水年配施高氮,平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,不覆盖条件下的欠水年配施低氮,孕穗期前土壤蓄水量、产量和水分利用效率均较高。丰水年配施高氮,花前氮素转运量和花后氮素积累量均最高,且各处理间差异显著,主要是由于促进花前叶片和穗中氮素向籽粒转运;平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,花前氮素转运量和籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,平水年主要促进叶片和穗中氮素向籽粒转运,穗叶片,覆盖条件下的欠水年主要促进茎秆+茎鞘和穗中氮素向籽粒中转运,茎秆+茎鞘穗;不覆盖条件下的欠水年配施低氮,籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,花前氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,茎秆+茎鞘和穗氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,且各处理间差异显著。【结论】旱地麦田夏闲期覆盖有利于蓄积降水,有利于促进丰水年和平水年小麦生育中后期氮素积累,促进叶片和穗中氮素向籽粒转运;有利于促进欠水年生育前中期氮素积累,促进茎秆+茎鞘中氮素向籽粒转运。丰水年施氮225kg·hm~(-2),平水年和覆盖条件下的欠水年施氮150 kg·hm~(-2),不覆盖条件下的欠水年施氮量75 kg·hm~(-2)可实现产量和水分利用效率的同步提升。     

减氮适墒对冬小麦土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响

【目的】针对黄淮冬麦区过量施氮的现象,研究了适量减氮在不同土壤墒情下硝态氮分布以及冬小麦对氮素吸收利用效率和籽粒产量的变化,为该地区小麦生产上科学施用氮肥提供理论依据。【方法】于2014—2015和2015—2016两个小麦生长季,在大田条件下设置3个灌水处理,自然降水(W1)、适墒(W2,70%±5%)、足墒(W3,80%±5%)和3个施氮量处理(不施氮,N1;减氮施肥,N2:195 kg·hm~(-2);常规高量氮肥,N3:270 kg·hm~(-2)),测定了0—100 cm土层硝态氮含量、冬小麦植株氮素吸收转运量和籽粒产量。【结果】0—60 cm土层硝态氮(NO_3-N)的分布随土层加深而减少,随施氮量增加而提高,随土壤墒情的增大而减少;60 cm又出现不同程度的回升,尤其是足墒(W3)加大了NO_3-N的淋溶,N2、N3水平下80—100 cm土层W3平均比W1高出了3.8 mg·kg~(-1)和4.2 mg·kg~(-1);减氮处理(N2)促进了NO_3-N吸收,成熟期0—20 cm土层NO_3-N比开花期平均降幅为2.3 mg·kg~(-1),高氮处理(N3)收获后土层中NO_3-N却有较多的富集。减氮适墒处理(W2N2)显著增加了开花期营养器官氮素积累量(P0.05),并促进氮素向籽粒的有效转运,尤其表现在叶片中;花前氮素转移量和对籽粒的贡献率均达最大,籽粒产量和籽粒中的氮素积累量分别比其他处理平均高出15.4%、27.3%,从而极显著提高了氮素吸收率和生产效率(P0.05)。【结论】本试验条件下,施氮量195 kg·hm~(-2),拔节后土壤相对含水量维持在70%±5%,是兼顾产量、氮肥吸收和生产效率的最佳处理。     

氮肥和密度对毯状苗移栽油菜碳氮积累、运转和利用效率的影响

【目的】研究油菜育秧盘毯状苗移栽,大田不同氮肥和密度耦合对油菜碳氮积累、运转和利用效率的影响,探讨植株碳氮代谢与油菜产量形成的关系。【方法】以宁杂1818油菜品种为试验材料,通过毯状苗的培育和移栽试验,比较不同年份、氮肥以及密度条件下碳氮积累、运转以及利用效率差异。【结果】油菜毯状苗适宜条件下移栽也可以获得3 750 kg·hm~(-2)高产。不施氮肥以及225 kg·hm~(-2)氮肥处理条件下随着密度增加产量显著增加,在300 kg·hm~(-2)氮肥处理和125 000穴/hm~2移栽密度条件下1穴1株、1穴2株和1穴3株间产量无显著差异。油菜植株中碳素积累能力显著高于氮素积累能力,初花期前植株C/N比较低,为16.30,初花期后C/N比较高,为114.37。碳素籽粒生产效率、氮素籽粒生产效率随着氮肥用量增加呈下降趋势,其中氮素籽粒生产效率随施氮量增加下降幅度更大。初花期至成熟期叶片氮素运转率最高,不同处理变化范围为73.90%—78.56%,其次是茎枝氮素运转率,变化范围为38.96%—67.08%,根中氮素运转率最低,变化范围为24.45%—37.06%。不同处理叶片中氮素运转率差异较小,茎枝和根中氮素运转率随着氮肥用量增加逐渐降低。初花期至成熟期叶片碳素运转率为正值,不同处理变幅为23.16%—29.08%,随着密度增加叶片碳素运转率总体上呈增加趋势,不同氮肥处理间差异相对较小。初花期至成熟期根和茎枝仍然以积累碳素为主,两者碳素运转率表现为负值。【结论】油菜毯状苗机械移栽,可有效提高茬口较迟地区的油菜生产能力。油菜在初花期之前氮代谢能力强,初花期以后碳代谢能力强,前期氮素供应有利于植株营养体的建成,从而使得后期积累更多的碳素,促进后期的产量形成。     

黄土高原旱地小麦覆膜增产与氮肥增效分析

【目的】研究覆膜栽培条件下黄土高原旱地冬小麦产量形成规律和氮肥吸收运移特征,为旱地小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】于2012-2016年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,通过农户模式（FP）、农户施肥+垄膜沟播模式（RFSF1）、监控施肥+垄膜沟播处理（RFSF2）和监控施肥+全膜覆土穴播处理（WFFHS）4种不同栽培模式,具体分析不同施肥和覆膜措施互作对黄土旱塬冬小麦产量形成、地上部氮素积累转移、土壤硝态氮残留以及土壤氮素平衡的影响。【结果】试验期间,农户模式冬小麦平均产量为3 367 kg·hm^-2,通过监控施肥覆膜种植,平均产量可提升至4 491 kg·hm^-2,监控施肥对籽粒产量形成的贡献率为14.8%,监控施肥和覆膜协同贡献率达24.7%-42.1%。黄土旱塬冬小麦产量形成主要取决于公顷穗数,其次是千粒重。WFFHS处理因其合理的群体构建和良好水肥条件具有最高公顷穗数、千粒重和籽粒产量,平均分别为581×10⁴穗/hm²、44.3 g和4 785 kg·hm^-2。从地上部氮素转运看,冬小麦地上部吸收氮素的花后转运量与生物产量和经济产量呈极显著正相关,相关系数分别为0.959^**和0.960^**。农户模式小麦籽粒中3/4氮素来源于花前营养器官的转移,1/4氮素来源于花后根系土壤吸收。通过监控施肥覆膜种植可显著提高花前营养器官氮素向籽粒的转移量,其转运贡献率在81.4%-88.8%。从土壤氮素残留看,长期过量施氮已导致黄土旱塬麦田土壤硝态氮在1 m 土层的累积,累积量在100 kg·hm^-2 以上,20-60 cm土层为累积峰值。经过连续4年种植,农户模式2 m土壤硝态氮累积量达277 kg·hm^-2,较2012年播前增加了87.7%,其中75%的硝态氮集中在0-120 cm 土层,监控施肥覆膜种植处理2 m土壤硝态氮累积量较2012年播前仅增加15.7%-24.2%。试验期间土壤残留硝态氮有随降水向下淋移的趋势,表现为2016年收获期各处理在120-200 cm土层较2012年播前有10.2%-133.7%的增幅。从4年土壤氮平衡角度总体评价,土壤残留氮素具有一定后效作用,各处理氮肥表观利用率在28.8%-56.7%,氮肥表观残留率在12.1%-28.9%,氮肥表观损失率在31.2%-49.6%。监控施肥覆膜种植可减少土壤氮表观损失量和土壤残留量,增加氮表观矿化量。其中WFFHS处理更大程度上利用了历年土壤残留硝态氮和有机质的矿化氮,具有相对低的氮素表观残留率（12.1%）和氮素表观损失率（31.2%）以及相对高的氮素表观利用率（56.7%）。【结论】全膜覆土穴播监控施肥种植可更好地改善土壤水肥供应条件,更大程度利用历年土壤残留硝态氮,增加地上部氮素积累量、积累氮素向籽粒的转移贡献率,构建合理群体,最终获得显著的增产效应和较高的氮素利用效率,是黄土高原冬小麦区有效的栽培措施。     

油菜专用控释尿素用量对冬油菜产量和氮素吸收的影响

【目的】明确不同冬油菜种植区域油菜专用控释尿素用量对冬油菜产量和氮素吸收的影响,验证油菜专用控释尿素一次性施用的可行性和适宜用量,为指导冬油菜轻简化生产提供依据。【方法】于2015-2016年分别开展油菜专用控释尿素静水释放试验和田间埋袋养分释放以及控释尿素用量施用效果田间试验。油菜专用控释尿素用量试验布置于冬油菜3个主产地区--湖南衡阳、江西九江和湖北武穴。试验共设5个氮肥用量梯度,分别为0、60、120、180和240 kg N·hm^-2,探究油菜专用控释尿素对不同区域冬油菜产量和氮素吸收的影响。【结果】田间埋袋试验结果表明,油菜专用控释尿素的缓释期在150 d左右,累积释放量为83.4%,与冬油菜氮素需求吻合。施用油菜专用控释尿素可以调控收获密度,增加冬油菜的单株角果数和每角粒数。与不施氮处理相比,单株角果数、每角粒数分别增加15.0-81.5角/株和0.2-2.4粒/角,收获密度随氮肥用量增加或降低协调群体与个体。3个产地的籽粒产量均在施氮量达到180 kg N·hm^-2时最高,分别较不施氮增产1 118、1 088和2 049 kg·hm^-2。用线性加平台模型拟合的最佳控释尿素用量,湖南衡阳、江西九江和湖北武穴分别为174、180和192 kg N·hm^-2。油菜专用控释尿素施用显著增加地上部生物量、氮素含量和氮素积累量。在收获期时,随氮肥用量增加,茎秆中的氮素分配比例逐渐增加,籽粒中氮素积累分配比例减小,而角壳的氮素分配比例保持在10%左右。不同时期氮肥利用率存在差异,苗期最小,花期最大,收获期居中,分别为19.20%-23.45%、50.69%-56.89%和39.39%-46.71%。苗期和花期的氮肥利用率随着施氮量的增加,出现先增加后降低的趋势,在控释尿素用量为180 kg N·hm^-2时达到最大;收获期的氮肥利用率随着施氮量的增加呈降低趋势。【结论】油菜专用控释尿素一次性施用可以增加油菜各生育时期的氮素吸收、促进油菜生长发育,提高收获密度、单株角果数和每角粒数,增加油菜产量。不同冬油菜主产区所需专用控释尿素推荐用量差异不大,平均为180 kg N·hm^-2。     

深松蓄水增量播种对旱地小麦植株氮素吸收利用、产量及蛋白质含量的影响

【目的】明确旱地麦田休闲期深松的蓄水效果,探索旱地小麦构建合理群体的最适播量,有利于寻求产量与品质同步提升的最佳耕作及播种技术途径。【方法】于2012—2014年在山西闻喜县开展大田试验,以休闲期深松与否为主区,以67.5、90、112.5 kg·hm-2共3个播量为副区,测定休闲期土壤水分、冬前群体分蘖数、植株各器官干物质量及含氮率、产量及其构成因素,研究休闲期深松蓄水调节播量对植株氮素吸收和利用、产量及籽粒蛋白质含量的影响。【结果】休闲期深松较对照休闲期土壤蓄水效率提高60%以上。深松较对照冬前群体分蘖数、越冬期植株干物质量和氮素积累量、开花前叶片和颖壳+穗轴积累氮素的运转量、开花后氮素积累量均显著增加。深松条件下增加播量,冬前群体分蘖数及越冬期植株干物质积累量显著增加,开花前各器官积累氮素的运转量增加,开花前叶片、颖壳+穗轴积累氮素的运转对籽粒的贡献率提高,但播量90 kg·hm-2与112.5 kg·hm-2两处理间差异不显著。深松较对照穗数、穗粒数显著提高,两年度分别增产26%—66%、17%—34%;而籽粒蛋白质含量降低,但播量90 kg·hm-2时降低不显著。深松条件下增加播量,穗数、千粒重、产量提高,但播量90 kg·hm-2与112.5kg·hm-2两处理间差异不显著;籽粒蛋白质含量及其产量均以播量90 kg·hm-2较高。深松较对照水分利用效率显著提高,两年度分别提高13%—22%、9%—16%;氮素吸收效率、氮肥生产效率显著提高,播量67.5 kg·hm-2和90 kg·hm-2时的氮素利用效率显著提高。深松后水分利用效率以播量90 kg·hm-2较高,且与其他两处理间差异显著,深松条件下增加播量,氮素吸收效率显著提高,氮肥生产效率提高,但播量90 kg·hm-2与112.5 kg·hm-2两处理间的氮肥生产效率差异不显著。此外,休闲期深松配套不同播量处理,产量和籽粒蛋白质产量均与开花前各器官积累氮素的运转量显著或极显著相关,且降水多的年份,与开花前颖壳+穗轴积累氮素的运转量相关性较高。降水较多的年份较降水较少的年份开花后氮素的积累量与产量相关性较高。【结论】旱地小麦休闲期深松蓄水配套播量90 kg·hm-2有利于形成冬前壮苗;有利于开花期各器官氮素积累,促进开花前叶片和颖壳+穗轴中积累的氮素向籽粒转移;有利于形成有效穗数,构建合理群体,提高产量、水分利用效率、氮素吸收效率和氮肥生产效率,实现旱地小麦产量与籽粒蛋白质含量同步提升。