氮肥运筹对稻茬小麦干物质、氮素转运及氮素平衡的影响

为给稻茬小麦高产、优质栽培中合理施氮提供依据,以低蛋白小麦品种宁麦9号和高蛋白小麦品种豫麦34号为材料,设置不同施氮水平(0、150、225和300 kg·hm-2)及基追比(基肥∶追肥为1∶9、3∶7、5∶5和7∶3),研究氮肥运筹对小麦植株C-N积累与转运规律、产量、蛋白质含量及氮素利用的影响。结果表明,适当增加施氮量及追肥比例可同步提高两小麦品种籽粒产量和蛋白质含量。随施氮量和追肥比例的增加,两品种干物质转运量均呈先增后降的趋势,而干物质转运效率及其对籽粒产量的贡献率则显著降低。营养器官氮素转运量随施氮量增加而增加,随追肥比例增加先增后降;氮素转运率及其对籽粒氮素贡献率则随施氮量和追肥比例增加而下降。相关分析表明,提高花后干物质积累是提高小麦产量的重要途径,而促进花前营养器官贮存氮素向籽粒的转运是提高小麦蛋白质含量的重要措施。增加施氮量和基肥比例显著增加了两品种氮素的表观损失量并降低了氮素利用效率。本试验条件下,增施氮肥至225 kg·hm-2,追肥比例宁麦9号≤50%、豫麦34号为50%～70%可同步提高两品种籽粒产量、品质和氮素利用效率,降低氮素损失。     

不同氮肥运筹对东北春玉米氮素吸收和土壤氮素平衡的影响

在吉林省榆树市粮食高产示范区,以先玉335为试验材料,通过田间试验研究不同氮肥运筹对春玉米的生长、产量及土壤氮素平衡的影响。结果表明,适宜氮肥运筹方式能显著提高玉米产量,施氮量200 kg/hm2,全部用作基肥不追肥(基追比1∶0)处理前期氮素供应过量,导致氮素向子粒转运量减少,过多保留在营养体中,致使产量和氮素利用效率相对其他处理较低;氮肥1/5基施,2/5拔节期追施,2/5大喇叭口期追施(基追比为1∶2∶2)的处理有较高的氮肥农学利用率、氮肥利用率和氮肥偏生产力。玉米生育期田间氮肥的表观损失主要由一次性过量施肥造成,增大拔节后追肥比例增加了收获后土壤的无机氮残留。对氮肥的调控应结合作物养分不同阶段需求及土壤养分供应,达到玉米高产和提高氮肥利用效率,减少氮肥损失对环境带来的危害。     

稻秸还田下播种密度与氮肥运筹对小麦产量及氮素利用效率的影响

为明确秸秆还田条件下稻茬小麦高产高效栽培的适宜播种密度和氮肥运筹方式,采用大田试验,以济麦22号为材料,研究了稻秸还田下不同播种密度(播量120kg·hm-2、180kg·hm-2)、施氮量(180、225和270kg N·hm-2)及氮肥基追比(基肥∶拔节肥∶孕穗肥为6∶3∶1、5∶3∶2和4∶3∶3)对小麦产量和氮素利用效率的影响。结果表明,在施氮量180kg·hm-2(低氮)和225kg·hm-2(适氮)下,提高播种密度显著提高了小麦叶面积指数、开花期旗叶光合速率、花后干物质积累量和籽粒产量;而在施氮量270kg·hm-2(高氮)下,提高播种密度显著降低了小麦生育后期叶面积指数、开花期旗叶光合速率、花后干物质积累量和籽粒产量。提高播种密度、降低施氮量均降低了土壤中无机氮的盈余量,氮肥吸收效率和氮肥农学效率显著提高。产量、氮肥吸收效率及氮肥农学效率均在氮肥基追比为基肥∶拔节肥∶孕穗肥=6∶3∶1时最大。因此,稻秸还田条件下提高小麦播种密度、适当降低施氮量并提高基肥比例,可以实现小麦产量和氮素利用效率的同步提高。     

长江中下游稻茬小麦超高产群体干物质积累与分配特性

为给长江中下游稻茬小麦超高产(>9 000 kg·hm-2)生产提供理论与实践依据,以中筋小麦新品种扬麦20为材料,通过氮素运筹(氮肥施用量、施用时期和比例)和基本苗调控建立稻茬小麦不同产量水平群体,研究超高产群体干物质积累与分配特性。结果表明,合理调控拔节期至孕穗期及适量增加孕穗期至开花期群体干物质积累量,在开花期干物质积累适量的基础上,重点促进花后干物质积累量,增加成熟期干物质积累量,是长江中下游稻茬小麦实现超高产的关键。稻茬小麦超高产群体开花期干物质积累量为12 800～13 600 kg·hm-2,花后及成熟期干物质积累量分别达7 200、20 000 kg·hm-2以上。开花期群体叶片干物质积累量与花后、成熟期干物质积累量呈抛物线关系,茎鞘、穗干物质积累量与成熟期干物质积累量呈极显著线性正相关,表明开花期叶片干物质积累量达到3 300～3 400 kg·hm-2,茎鞘、穗干物质积累量分别达7 500、2 000 kg·hm-2以上,有利于提高群体花后干物质积累量和产量。     

晚播条件下施氮量对稻茬小麦氮素吸收及产量的影响

为给安徽省江淮稻麦轮作区域晚播稻茬小麦高产栽培的氮肥合理施用提供依据,选用当地主栽品种扬麦18和皖垦麦076为试验材料,设置5个施氮水平(0、90、180、270和360 kg·hm~(-2)),分析施氮量对晚播小麦氮素积累与分配、糖氮比、氮素同化酶活性及产量的影响。结果表明,增施氮肥能显著提高小麦各器官的氮积累量以及营养器官花前贮存氮素转运量、转运效率和转运氮素对籽粒氮素的贡献率,氮素收获指数随着施氮量的增加而降低。随施氮量的增加,小麦各生育时期不同器官的糖氮比值显著降低。小麦的氮素分配比例在生育前期以叶片最高,成熟期籽粒中氮素分配比例显著高于其余部位,而小麦的可溶性糖分配比例在生育前期以茎鞘最高,成熟期籽粒较高。在0～270 kg·hm~(-2)施氮量范围内,增施氮肥后,两个小麦品种的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶活性均显著提高,穗数、穗粒数和籽粒产量均明显增加。继续增加施氮量至360kg·hm~(-2)时,氮素同化酶活性和产量无显著变化,说明施氮过多对小麦氮素同化和产量无益。土壤氮贡献率、氮肥农学利用效率和氮素偏生产力均随施氮量增加而降低。推荐江淮区域稻茬小麦晚播条件下适宜施氮量为180～270kg·hm~(-2)偏下限,可兼顾高产及氮素高效吸收和利用。     

氮肥运筹对玉米干物质及氮素积累转运和产量的影响

2015~2016年进行田间氮肥试验,研究分次施肥和施氮量对玉米干物质、氮素积累特性和产量的影响。供试品种为郑单958,采用二因素裂区设置,主区2种施氮方式,全部基施和50%基施+50%大喇叭口期追施;副区68、113、181、249 kg/hm²4种施氮量,对照为不施氮肥,测定干物质和氮素积累量以及产量与产量构成。结果表明,追施氮肥前,一次性基施比分次施肥的干物质及氮素积累量高;追施氮肥后,分次施肥比一次性基施的干物质及氮素积累量高,分次施肥且施氮量为181 kg/hm²时整个生育期干物质和氮素积累量最高。各处理间的子粒产量和产量结构达显著差异水平,通过施氮量与产量的模拟方程显示,理论最高产量为9288.95 kg/hm²,对应的施氮量为202.93 kg/hm²。综合以上结果,说明基施90.5 kg/hm²+追施90.5 kg/hm²的氮肥运筹可获得玉米较高产量。     

不同施氮模式对春玉米产量、养分吸收及氮肥利用率的影响

通过田间试验研究吉林省黑土区不同施氮模式对春玉米产量、养分吸收及利用率的影响。结果表明, 玉米氮肥合理运筹有利于干物质积累和对养分的吸收与利用, 可获得较高的产量、效益和氮肥利用效率。在试验条件下, 施纯N 200 kg/hm², 1/5氮肥基施、2/5氮肥于拔节期追施、2/5氮肥于大喇叭口期追施的氮肥施用方式, 为黑土区春玉米最佳氮肥运筹模式。     

拔节期追氮对冬小麦产量、效益及氮素吸收和利用的影响

为探讨豫北地区合理的氮肥施用模式,以周麦18和济麦22为材料,分析了拔节期追氮对冬小麦籽粒产量、经济效益及氮素吸收和利用的影响.结果表明,在底施纯氮120 kg·hm-2的基础上,随拔节期追氮量的增加,籽粒产量呈先增后降趋势,籽粒产量与追氮量之间可用二次曲线方程进行拟合.周麦18和济麦22在追氮140 kg·hm-2(N260)处理下籽粒产量和经济效益较高.随追氮量的增加,植株氮素积累总量增长缓慢且有下降趋势,籽粒氮素收获指数、追施氮素利用效率和氮肥偏生产力显著降低,追施氮肥农学利用效率呈先升后降变化趋势.拔节期追氮促进了营养器官氮素向籽粒中转运.各追氮处理下,周麦18和济麦22籽粒氮素分别有81.53％～88.62％和79.65％～89.10％来自营养器官氮素的转运.综合来看,底施氮肥120kg·hm-2结合拔节期追氮140～180 kg·hm-2是豫北地区小麦高产高效的氮肥施用模式.     

麦后直播花生施氮对根瘤生长发育、荚果产量和氮素利用的影响

大田条件下,以花生品种花育25为材料,采用麦收后贴茬种植方式,研究了不同施氮量对花生根瘤数、根瘤干重、根瘤固氮量、植株含氮量、荚果产量和氮素利用率的影响。结果表明,施氮量37.5kg/hm2处理的根瘤数和根瘤干重均高于其他处理,根瘤菌固氮量较高;植株、荚果含氮量和荚果产量与75kg/hm2施氮量处理间无显著差异,但均高于其他处理;氮素利用率显著高于其他处理。本试验条件下,综合考虑产量和氮素利用率两方面因素,施纯氮量37.5kg/hm2为兼顾高产和节肥的最佳栽培模式。     

减量施氮对滴灌春小麦干物质和氮素积累转运特征的影响

为探明新疆滴灌春小麦氮高效利用特征,于2019年采用田间试验研究了减氮对强筋型小麦品种新春38号和中筋型品种新春49号的干物质和氮素积累、转运及氮素利用效率的影响。结果表明,新春38号和新春49号拔节期、开花期、成熟期的各器官及植株的干物质积累量和花前干物质转运效率及其对籽粒产量贡献率随减氮比例的增大呈现先增大后减小的趋势,均在CF_2(较正常施氮减10%)处理下达到最大值;氮素积累量和花前氮素转运量及花后氮素积累量均随减氮比例的增大呈逐渐减小的趋势,均在正常施氮(CK_1)处理下达到最大值;花前氮素转运效率和花前氮素对籽粒氮的贡献率呈增大趋势。新春38号和新春49号的氮肥利用效率均随减氮比例的增大呈先升高后降低的趋势,在CF_2处理下达到最大值,为37.53%和35.91%,比CK_1提高12.36%和10.21%。小麦籽粒产量随施氮量减少呈先增大后减小的趋势,在CF_2处理下最大,与不施氮(CK_2)相比,各施氮处理下小麦籽粒产量均显著增加,新春38号和新春49号分别提高24.04%～39.22%和32.05%～45.38%。综合考虑,推荐较正常施氮减氮10%(CF_2,270 kg·hm~(-2))为新疆滴灌春小麦栽培模式的适宜施氮量。     

氮素调控措施对小麦植株氮素同化过程和产量的影响

为明确不同氮素调控措施对小麦氮素同化过程和产量的影响,以皖麦68为试验材料,设置传统施肥+生物炭(CN+C)、传统施肥+硝化抑制剂(CN+D)、传统施肥+叶面肥(CN+P)、不施氮肥(CK)和传统施肥(CN)5个处理,分析各氮素调控措施与小麦叶片和茎秆的氮代谢物质含量、氮肥利用效率及产量等的关系。结果表明,与传统施肥相比,施用生物炭和硝化抑制剂能提高小麦体内铵态氮含量以及硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性,叶面喷肥能提高小麦灌浆期铵态氮含量和NR活性;各氮素调控措施能提高小麦灌浆期体内游离氨基酸和可溶性蛋白质含量,增强小麦的氮素转运速率和氮代谢水平,显著提高氮肥吸收利用率、氮肥农学效率和氮素偏生产力,进而提高小麦产量;施用生物炭、硝化抑制剂和叶面肥相比传统施肥分别增产568.3、520.0和663.3 kg·hm~(-2)。     

施氮量对小麦氮素利用的影响

为给小麦氮肥高效利用提供依据,采用大田试验,连续2个年度(2012~(-2)013、2013~(-2)014)分别在潮土(济南)和棕壤(淄博)两种土壤类型上观测了0kg·hm~(-2)(对照)、69kg·hm~(-2)、138kg·hm~(-2)、207kg·hm~(-2)、276kg·hm~(-2)(高氮处理)和345kg·hm~(-2)(富氮处理)纯氮对小麦产量、氮肥利用效率和耕层土壤养分含量的影响。结果表明,在0~276kg·hm~(-2)范围内,小麦叶面积系数(LAI)和植被归一化指数(NDVI)均随氮肥施用量的增加而增加,富氮处理下LAI和NDVI开始下降。施氮量在0~276kg·hm~(-2)范围内时,穗数、穗粒数和千粒重随着施氮量的增加而增加,说明在一定范围内增施氮肥有利于小麦"库"的建成。从低施氮量开始到207kg·hm~(-2)的用量时,肥料氮的利用效率持续增加,但是继续增加施氮量时,氮肥农学利用效率出现下降,此时小麦进入氮肥的"奢侈吸收"阶段。在黄淮海麦区气候条件下,在小麦季施入氮素过量与否,对耕层土壤的肥力提升作用不明显,因此小麦养分管理应以达到作物养分吸收和土壤供求同步、土壤无机氮没有显著积累为宜。     

不同水氮环境条件下小麦氮素含量和氮素利用效率的遗传模型研究

为了研究不同水氮环境条件下小麦氮素含量和氮素利用效率（NUE）的遗传模型，随机选用8个亲本组配成28个双列杂交组合，在正常和水氮亏缺胁迫两种环境下进行随机区组试验，采用Hayman的分析方法研究了各性状的遗传模型。结果表明，在正常环境下籽粒和茎秆的氮素含量为加性-显性-上住性模型遗传，叶片氮素含量和氮素利用效率为加性-上住性模型遗传。在水氮亏缺胁迫环境条件下，籽粒和叶片氮素含量为加性-显性模型遗传。茎秆氮素含量和氮素利用效率为加性-显性-上位性模型遗传。可见，小麦氮素含量和氮素利用效率的遗传模型在不同的水氮环境中不完全一样。     

氮素精准管理对小麦产量和氮素利用的影响

为实现氮素高效利用与小麦籽粒产量协同提高的目标,于2017-2018和2018-2019年在山东省泰安市和德州市两地进行了基于小麦氮肥需求特征的氮肥精准管理试验,设传统农户施肥(FN)和氮肥精准管理(PN)2个处理。结果表明,与传统农户施肥相比,氮肥精准管理可以在氮肥用量减少30.2%~44.8%的情况下,使小麦籽粒产量增加7.9%~11.6%,使氮素吸收效率提高43.4%~63.3%,使氮素表观利用率增加30.7%~68.7%,使氮素农学效率提高50.6%~81.3%,使氮肥偏生产力增加84.0%~103.2%。这说明,基于小麦需肥特征的氮肥精准管理能在显著降低氮肥投入量的同时取得较高产量,这为减氮增效协同目标的实现奠定了理论基础。     

氮肥运筹模式对冬小麦氮素吸收利用的影响

为给小麦高产、高效、无污染及可持续生产提供合理的氮肥运筹技术和理论依据, 以烟农19为材料,在大田条件下,研究了不同施氮量和基追比例对土壤小麦系统氮素积累及分配的影响。结果表明,施氮可提高0~100 cm土体内的全氮含量。在小麦越冬前, 0~40 cm土层中NO3-N含量随氮肥用量和基肥比例的增加显著增加;起身期到拔节期,施氮量为180和240 kg·hm-2且基肥∶拔节肥∶孕穗肥为3∶5∶2处理的0~40 cm土层内NO3-N含量下降,而施氮量为240 kg·hm-2且基肥∶拔节肥为7∶3和5∶5的处理及施氮量为300 kg·hm-2且基肥∶拔节肥为7∶3的处理则显著增加;拔节期到成熟期,随施氮量的增加,0~60 cm土层速效氮增加幅度有所提高。孕穗肥可明显提高灌浆期的植株全氮含量。因此,在240 kg·hm-2 施氮水平、基肥∶拔节肥∶孕穗肥为3∶5∶2条件下,施氮既能减少土壤硝态氮累积量,又能有效降低土壤硝态氮污染地下水的可能性。     

小麦固氮作用研究进展

小麦是主要的粮食作物之一，研究小麦及其固氮菌的作用对提高小麦产量具有重要意义。本文对近年来小麦的自生固氮（菌）、联合固氮（菌）和共生固氮（菌）的研究进行了全面分析与评价，系统论述了固氮基因遗传表达机理、固氮酶调节作用、固氮酶体系及其电子传递顺序研究的新进展。小麦固氮需要高能耗，但接种固氮菌增产作用明显，遗传改进研究已取得显著进展，进一步深入研究可望降低化肥施用量，提高小麦产量与蛋白质品质，实现生态良性循环和绿色生产。     

施氮量对冬小麦氮素利用和产量的影响

为给限量灌溉条件下冬小麦高产栽培中合理施氮提供依据,2008-2009年度分别在藁城市和清苑县以冀5265和科农199为材料,研究了限量灌溉条件下（小麦全生育期灌3水,每次灌水量75 mm）施氮量（0、120、180、240和300 kg·hm^-2,分别用N0、N120、N180、N240和N300表示）对冬小麦氮素吸收利用及小麦产量的影响。结果表明,增施氮肥有利于增加小麦植株和籽粒的含氮量和氮素积累总量。随施氮量的增加,藁城点籽粒氮素积累量呈持续增加趋势,清苑点在N240处理下籽粒中氮素积累量达到最高后开始下降。两地试验中氮素干物质生产效率均随施氮量的增加而降低,藁城的氮素生产效率、回收效率及农艺效率呈先升高后降低的趋势,以N180的氮素生产效率最高,回收效率和农艺效率则以N240最高;穗数和穗粒数随施氮量的增加而增大,千粒重随施氮量的增加而降低,且各处理间差异显著;籽粒产量随施氮量增加呈递增趋势,但N240与N300之间差异不显著。清苑县的试验中,氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、回收效率和农艺效率都随施氮量的增加而降低,且在部分处理之间差异显著;穗数、穗粒数和籽粒产量均以N240的最高,千粒重则以N0的最高,再增加施氮量反而使产量及其构成因素有所降低。根据本研究结果,在河北平原限量灌溉条件下,小麦生产中施氮240 kg·hm^-2可以获得较理想的籽粒产量和氮素利用效率。     

不同专用小麦氮素同化及根际土壤氮素转化的特点

为了解不同专用小麦氮素同化及根际土壤氮素转化的特点,利用盆栽试验比较分析了强筋型小麦豫麦34、中筋型小麦豫麦49和弱筋型小麦豫麦50叶片谷氨酰胺合成酶（GS）活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量及其根际土壤微生物和土壤酶活性的差异。结果表明,随生育进程,功能叶GS活性先升后降,豫麦34于开花期达到最大,豫麦49和豫麦50则在花后14 d达到高峰;叶片游离氨基酸含量呈先降后升再降的趋势,在花后14 d有一小高峰,除拔节期外,各时期均表现为豫麦34>豫麦49>豫麦50;除拔节期外,各时期叶片可溶蛋白含量均表现为豫麦34>豫麦50>豫麦49。根际土壤反硝化细菌活性在开花期较低,在其他时期均表现为豫麦34>豫麦49>豫麦50。硝化作用在拔节期和花后28 d品种间差异显著;豫麦34和豫麦49的亚硝化作用在开花期有小幅上升,豫麦50则在开花期达到最低值;土壤蛋白酶及脲酶活性在生育后期较大;不同专用小麦根际土壤铵态氮和硝态氮含量仅在拔节期差异显著。     

施氮量对强筋小麦氮素积累和氮肥农学利用效率的影响

为探究冀东平原强筋小麦高产优质高效的最佳施氮量,在大田选用石优20号和中麦998两个强筋小麦品种,设置施氮量0 (N_0)、180 (N_1)和240 (N_2)kg·hm~(-2),研究了施氮量对强筋小麦氮素积累、转运和氮肥农学利用效率的效应。结果表明,小麦花前氮素积累量占成熟期植株地上部总氮素积累量的59%～66%,花后占34%～41%。随施氮量增加,小麦植株花前氮素积累量和转运量均提高,叶是花前氮素积累和转运的主要器官。小麦籽粒灌浆过程中,营养器官的氮素积累量逐渐下降,籽粒氮素积累量逐渐提高,营养器官氮素转运高峰与籽粒氮素积累高峰一致,石优20号为花后14～21d,中麦998为花后7～21d。施氮量从180 kg·hm~(-2)增加到240kg·hm~(-2),石优20号和中麦998的产量分别提高了6.10%和7.58%,籽粒蛋白质含量分别提高了3.68%和3.73%,而氮肥农学利用效率分别降低了25.68%和23.93%。综上所述,促进花前氮素的积累和转运可提高强筋小麦蛋白质含量;适当减少施氮量可实现强筋小麦的提质增效。本试验条件下,冀东平原强筋小麦生产的适宜施氮量为180kg·hm~(-2)。     

氮肥对豆茬冬小麦氮素利用及产量的影响

为探明黄淮海地区大豆茬口（S）冬小麦的最佳施氮策略，以玉米茬口（M）为对照，研究了不同施氮水平（0、180、240、300 kg·hm^-2）下大豆茬口对冬小麦干物质积累动态、氮素吸收利用特征及产量的影响。结果表明，与玉米茬口相比，大豆茬口可显著提高不施氮处理下的小麦干物质积累速率及积累量，尤其在生育后期（开花至成熟期）；可以提高0和180 kg·hm^-2施氮水平下冬小麦植株氮素吸收量，成熟期小麦籽粒氮素积累量分别提高了32.1%和9.5%，但当施氮量达到300 kg·hm^-2后，豆茬小麦的生长及氮素积累均受到显著抑制，总体呈现"低氮促进，高氮抑制"的氮肥效应。两种茬口冬小麦产量均在240  kg·hm^-2施氮量达到最高；在0和180 kg·hm^-2施氮量下，大豆茬口较玉米茬口均显著增产（P<0.05，  25.8%和13.1%），在240和300 kg·hm^-2施氮量下，减产幅度分别为5.13%和13.9%，后者差异显著。豆茬小麦的氮肥利用率、生理效率及产量效应均低于玉米茬口。综上，豆茬冬小麦的施氮量应适当低于玉米茬口，黄淮海地区推荐施氮量不宜超过240 kg·hm^-2，采用豆-麦部分替代玉-麦模式种植，可实现该地区减氮增效目标。