典型黑土不同施氮量对马铃薯产量和氮素利用率的影响

  【目的】  我国马铃薯生产中养分不平衡施用问题严重，过量施氮不利于农业可持续发展和生态环境保护。在养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 推荐施肥量基础上，研究不同施氮量对马铃薯产量、养分吸收和氮肥利用率的影响，为马铃薯推荐施肥提供科学依据。  【方法】  于2017―2018年，分别在黑龙江克山县不同地块进行2个田间试验，在NE系统推荐施肥量 (N₁₈₀) 的基础上，设减施推荐施氮量的50% (N₉₀)、25% (N₁₃₅) 和增施25% (N₂₂₅)、50% (N₂₇₀) 4个处理，并以不施氮肥的处理作对照 (N₀)。测定马铃薯产量、养分吸收量、肥料利用率等指标。  【结果】  017和2018年马铃薯产量均以NE系统推荐的N₁₈₀处理最高，较N₀处理两年平均增产40.4%。N₉₀和N₁₃₅处理低施氮水平 (≤ 180 kg/hm2) 下，随着施氮量的增加，马铃薯产量也明显增加，当施氮量超过NE系统推荐的施肥量 (180 kg/hm2) 后，继续增施氮肥对产量增加无明显作用。与N₀处理相比，两年N₁₈₀处理的块茎、秸秆和全株氮素吸收量平均增幅分别为49.8%、58.2%和52.0%，磷素吸收量平均增幅为36.3%、52.2%和39.8%，钾素吸收量平均增幅为26.4%、46.8%和31.3%，生产1 t块茎 (鲜重) 所需要的氮、磷、钾养分分别为4.6、1.1和5.8 kg。N₁₈₀处理的产量和氮磷钾养分吸收量均为最高，氮素农学效率和回收率与N₉₀和N₁₃₅处理差异不显著。  【结论】  在不超过马铃薯氮素需求条件下，增加氮肥投入可显著增加马铃薯产量和氮素吸收量，NE系统能够指导马铃薯科学施肥，保障马铃薯产量，提高氮肥利用效率。     

施氮量对滴灌冬小麦–夏玉米周年产量及氮素利用效率的影响

  【目的】  当前华北平原冬小麦–夏玉米生产中,存在氮肥投入量大、氮肥利用效率低等问题,在滴灌水肥一体化条件下研究施氮量对冬小麦–夏玉米周年产量、氮素利用效率和土壤全氮含量、硝态氮残留的影响,以期为该地区小麦–玉米节肥、高产高效的栽培模式提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在青岛农业大学胶州现代农业示范园开展小麦、玉米滴灌施肥田间试验。设冬小麦/夏玉米生长季不施氮(N0)和施氮 150/150 kg/hm2 (N1)、210/225 kg/hm2 (N2) 和270/300 kg/hm2 (N3) 4个水平,以传统施肥方式和常规施氮量240/240 kg/hm2为对照(CK)。分析冬小麦和夏玉米产量、氮素吸收量和土壤氮素残留量。  【结果】  N2处理冬小麦、夏玉米产量最高,与N3处理无显著差异,但显著高于N0、N1和CK处理;N3处理冬小麦、夏玉米的干物质积累量、氮素吸收量最高,与N2处理差异较小,而显著高于N0、N1和CK处理。冬小麦、夏玉米氮肥偏生产力随着施氮量的提高而降低;冬小麦季氮素利用效率随着施氮量的提高而降低;夏玉米季,N2、N1和N0处理的氮素利用效率显著高于N3和CK处理,且N0、N1和N2处理间无显著差异;冬小麦、夏玉米氮肥农学利用率均随着施氮量的提高而降低,N2施氮水平下,氮素利用效率和氮肥农学利用率均表现较优。随着施氮量的增加,0—100 cm土层土壤全氮含量和硝态氮含量呈增加的趋势,全氮积累主要集中在0—40 cm土层,N3、N2和CK处理0—100 cm土层土壤全氮含量与N0和N1处理之间的差异随着轮作年数的增加而逐渐增大,N2处理较N3和CK处理有效抑制了硝态氮在表层土壤的积累和向深层土壤的迁移,降低了硝态氮淋失风险。  【结论】  冬小麦季施氮210 kg/hm2和夏玉米季施氮225 kg/hm2 (N2)可实现周年作物增产高效,提高氮素利用效率,显著降低硝态氮向深层土壤迁移,降低硝态氮淋失风险,是滴灌水肥一体化下华北平原麦玉周年轮作适宜的施氮量。     

增密减氮提高夏玉米产量和氮素利用效率

  【目的】  适宜密植是获得高产的关键栽培因子，氮肥高效施用是农业绿色可持续发展的重要环节。探讨不同密度和施氮量组合对夏玉米产量及氮素吸收利用的影响，以期为夏玉米的高产高效栽培提供理论与技术支撑。  【方法】  本研究以‘江玉877’为供试品种，在江苏省宿迁市、盐城市和扬州市3个试验点进行试验，设置60000株/hm2 (D1)、82500株/hm2 (D2) 2个种植密度及不施氮 (N0)、常规肥N 300 kg/hm2 (N1)、常规肥N 225 kg/hm2 (N2)、缓释肥一次性基施N 225 kg/hm2 (N3) 4个施氮方式。研究夏玉米产量、干物质及氮素积累与分配、氮素利用率对不同密度和施氮方式组合的响应。  【结果】  不同种植密度条件下，4个施氮方式对夏玉米产量及氮素吸收利用具有显著影响。相同施氮量下，2个种植密度单株籽粒产量表现为D2 < D1，但群体产量表现为D2 > D1。D1种植密度下，N1和N3的平均群体产量比N2分别提高11.3%和10.9%，D2种植密度下比N2分别提高7.4%和9.0%，且相同密度条件下N1和N3的群体产量差异不显著。宿迁点D2N3的群体产量 (9214 kg/hm2) 在所有处理中最高。群体氮素积累量和转运量D2高于D1。D1种植密度下，N3和N1处理的群体干物质和氮素积累总量差异不显著，均显著高于N2处理；D2种植密度下N3处理的群体干物质积累总量显著高于N1处理，群体氮素积累总量差异不显著。各施氮处理的玉米收益在D2种植密度下均显著高于D1种植密度下，D2N3组合在所有处理中收益最高。  【结论】  综合3个试验点产量与氮素吸收利用的结果，在82500 株/hm2种植密度下结合缓释肥N 225 kg/hm2一次性基施，可协同提高江苏省夏玉米产量和氮素利用率，同时降低生产成本，提高玉米种植收益。     

缓释氮肥与尿素掺混对玉米生理特性和氮素吸收的影响

【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理特性、氮素吸收和土壤硝态氮残留的影响,以期探索减少土壤硝态氮淋失、提高氮肥利用效率的高效施氮管理模式。 【方法】 试验在西北农林科技大学节水灌溉试验站进行,供试土壤质地为壤土,玉米品种为郑单958。设置了3种氮肥类型为尿素 (U)、缓释氮肥 (S)、尿素和缓释氮肥以 3∶7比例掺混 (SU); 4 个施氮 (N)水平为 90 kg/hm2 (N1)、120 kg/hm2 (N2)、180 kg/hm2 (N3)、240 kg/hm2 (N4),以不施氮肥 (N0) 为对照,共13个处理。在生育期内对玉米的产量和生理指标进行观测,并测定玉米主要生育期植株养分和土壤硝态氮含量。 【结果】 尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理的玉米生长后期叶绿素总量最大值分别比尿素 (U) 处理和缓释氮肥 (S) 处理最大值提高7.7%和1.3%。各生育期尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理的净光合速率和蒸腾速率最高,分别高于其他处理6.9%～88.6%和3.4%～90.3%。尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能够更好地促进玉米对氮素的吸收利用,其中尿素掺混缓释氮肥 (SU) N3处理氮素吸收量和籽粒的氮素分配量达最大,分别为156.0 kg/hm2和79.7 kg/hm2,高于其他处理8.1%～67.3%和6.2%～54.1%。尿素 (U) N3处理与缓释氮肥 (S) N2处理的氮素吸收量和籽粒的氮素分配量无显著差异;尿素掺混缓释氮肥 (SU) 在N3施氮量下,产量达到最高为 6200.4 kg/hm2,比尿素 (U) N3处理和缓释氮肥 (S) N2处理的产量分别增加了20.7%和19.8%。与单施尿素 (U) 和缓释氮肥 (S) 处理相比,尿素掺混缓释氮肥 (SU) 处理能充分利用0—40 cm土层养分,减少土壤氮素向更深土层淋失,提高氮肥利用率,降低土壤环境污染的风险。 【结论】 尿素与缓释氮肥掺混条件下,施氮量180 kg/hm2是提高试验区玉米叶绿素含量和光合作用,促进氮素吸收,减少硝态氮向土壤深层淋失的最佳施肥管理模式。      

养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响

  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度，对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材，于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上，设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理，以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期，测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量，分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高，较N0处理两年平均增产24.7%，施氮量0～300 kg/hm2范围内，甜瓜产量随施氮水平的增加而增加，超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降；在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优，商品率、经济效益最高，施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成；氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低，但N225和N300处理差异不显著，果实吸氮量在N300处理时最高，N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理；0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加，2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%～55.3%，2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%～69.9%；0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加，甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%；甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出，甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2，最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2，产量增加886.5 kg/hm2，增幅为2.1%；土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2，增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质，还是氮素收获指数，NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时，主要增加茎叶干物质量，但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下，土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加，且向下淋洗明显，试验的第一年主要积累在0—100 cm土层，第二年则下移至100—200 cm土层，环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时，氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此，在生态脆弱区，限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要，也是实现环境可持续的要求。     

吉林春玉米氮磷钾养分需求与利用效率研究

【目的】 明确吉林春玉米的氮、磷、钾养分需求和利用效率,为区域春玉米的高效合理施肥提供技术参数。 【方法】 整理2005—2013年国家测土配方施肥项目在吉林省开展的680个 “3414”田间试验,选取N₀P₀K₀、N₀P₂K₂、N₂P₀K₂、N₂P₂K₂和N₂P₂K₀ 5个处理,研究氮、磷、钾肥对春玉米籽粒产量、植株养分吸收量的影响,明确产量、养分吸收量与土壤基础养分供应能力的关系,评估春玉米的氮、磷、钾养分需求量和利用效率。 【结果】 吉林春玉米在氮磷钾配施处理 (N₂P₂K₂) 获得最高的籽粒产量和植株养分吸收量,平均产量达9.6 t/hm2,玉米氮、磷、钾养分平均吸收量分别为N 190.8 kg/hm2、P₂O₅ 87.0 kg/hm2和K₂O 215.1 kg/hm2。与不施肥处理相比,氮磷钾配施处理平均增产42.5%,植株氮、磷、钾养分吸收量平均分别提高57.5%、64.2%和49.5%。在其他养分充分供应基础上,增施氮、磷、钾肥平均分别增加吸收N 57.2 kg/hm2 (42.9%)、P₂O₅ 19.2 kg/hm2 (28.4%) 和K₂O 32.1 kg/hm2 (17.5%)。以缺素处理植株养分吸收量表征土壤养分基础供应能力,发现氮磷钾配施处理玉米产量和养分吸收量均随土壤基础养分供应能力的提高而逐渐上升,变化趋势均符合显著的对数关系。经测算,吉林春玉米氮磷钾配施处理生产百公斤籽粒平均需吸收N 1.98 kg、P₂O₅ 0.90 kg和K₂O 2.24 kg,比例为1∶0.45∶1.13。减氮、减磷和减钾处理的百公斤籽粒氮、磷、钾素需求量平均分别为N 1.69 kg、P₂O₅ 0.79 kg和K₂O 2.11 kg,与氮磷钾配施处理相比均显著下降,而且试验点间变异也明显增大。目前,吉林春玉米生产中氮、磷、钾肥的平均养分回收利用效率分别为33.7%、27.5%和45.3%,而平均生理利用效率分别为28.8、52.8和28.3 kg/kg。 【结论】 吉林春玉米对肥料养分的依存度较高,合理施肥是保持高产高效的重要前提。      

基于养分专家系统推荐施肥的北方马铃薯适宜氮肥用量研究

  【目的】  通过分析我国北方一作区马铃薯产量、氮素利用率、土壤氮素平衡等指标,研究该区适宜施氮量,并对养分专家系统(Nutrient Expert, NE)推荐施氮量的合理性进行验证,以期为马铃薯氮肥推荐提供科学、轻简的方法。  【方法】  于2017—2020年在甘肃省、黑龙江省和内蒙古自治区3个试验点,分别开展了4年马铃薯田间定位试验。以上3个试验点基于NE的推荐施氮量分别为180～186、180和178～240 kg/hm2。甘肃试验点设4个氮肥量级处理,黑龙江设6个氮肥量级处理,内蒙古设5个氮肥量级处理。测定各处理马铃薯块茎产量、氮素吸收量、氮肥利用率、土壤无机氮含量和脲酶活性以及土壤表观氮素平衡,并进一步建立施氮量与产量和经济效益的经验模型,提出不同试验点马铃薯适宜氮肥用量。  【结果】  马铃薯块茎产量随施氮量增加呈“先增加后降低”的趋势,两者关系用一元二次曲线模型拟合结果显著。甘肃、黑龙江和内蒙古试验点产量和氮素吸收量均以NE处理最高,其4年平均产量分别为32.5、37.9和35.5 t/hm2,与不施氮处理相比,分别提高了48.4%、71.5%和63.6%,当施氮量超过NE处理后产量显著降低。土壤无机氮含量随施氮量增加而显著提高,脲酶活性随施氮量的增加呈“先增加后降低”的趋势,且各试验点NE处理均能获得较高的土壤无机氮含量和脲酶活性。氮肥累积回收率和累积农学效率均随施氮量增加而显著降低,甘肃、黑龙江和内蒙古3个试验点NE处理4年氮肥累积回收率分别为39.2%、55.1%和53.1%,农学效率分别为57.9、87.6和68.3 kg/kg,相比于最高施氮量处理,氮肥累积回收率分别显著提高了12.5、21.8和21.3个百分点,农学效率分别显著提高了27.0、37.2和30.4 kg/kg。氮素表观平衡与施氮量呈显著正相关,NE处理4年累计的氮素投入与支出趋近平衡。一元二次曲线模型回归分析表明,甘肃、黑龙江和内蒙古试验点最高产量施氮量分别为186、199和231 kg/hm2,经济最佳施氮量分别为165、188和214 kg/hm2。  【结论】  养分专家系统推荐施氮量能够在满足马铃薯高产的同时,达到较高的氮肥利用率和经济收益,并通过减少土壤氮素盈余降低氮素损失风险,证实养分专家系统推荐施肥在北方一作区可以促进马铃薯氮肥高效利用,是可行的氮素推荐施肥方法。     

耦合效应弥补水氮减量对夏玉米养分吸收和利用的不利影响

  【目的】  适宜的水氮管理是提高关中平原夏玉米产量的关键。研究水、氮减量及其交互作用对夏玉米养分积累和转运以及氮素利用的影响,为关中平原夏玉米高产高效栽培提供理论依据。  【方法】  于2018—2019年,在陕西杨凌设置水、氮二因素裂区田间试验。3个灌溉处理为传统灌水量800 m3/hm2 (W2)、减量50%灌水 (400 m3/hm2,W1)和无灌溉(W0)。每个灌溉量下设传统施氮量的100% (300 kg/hm2, N300)、–25% (225 kg/hm2, N225)、–50% (150 kg/hm2, N150)、–75% (75 kg/hm2, N75)和不施氮(N0) 5个水平,W2N300为传统水氮管理模式对照。分析夏玉米籽粒产量、氮磷钾养分积累与转运特征,计算氮肥利用效率。  【结果】  与W2N300相比,W2N225、W1N225、W1N150处理的夏玉米产量和产量构成因素无显著差异。W1N225显著提高了玉米抽雄后干物质积累,显著提高了玉米抽雄后氮、磷、钾养分积累和所占比例,W2N225、W1N300则与W2N300无显著差异。与W2N300相比,W1N225处理可以显著提高干物质和氮磷钾养分转运量,分别比W2N300处理的干物质和氮磷钾转运量提高了11.67%、16.28%、19.80%、18.95%。相关分析结果表明,玉米抽雄前后氮、磷、钾素积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关,且抽雄后的氮、磷、钾积累量与产量的相关性高于抽雄前。  【结论】  在传统灌水量和施氮量基础上,减少50% 的灌水量,减少25%的氮素投入量可显著提高玉米抽雄后养分积累,促进养分转运量和抽雄后转运养分对籽粒贡献率的协同提高,进而提高了玉米产量和氮肥利用效率。综合考虑夏玉米产量,氮、磷、钾养分积累与其转运特征以及氮素利用效率等因素,在关中平原灌溉区,以灌水减量50% (即400 m3/hm2)、施氮减少25% (即 225 kg/hm2)的模式较为适宜。     

生态集约化养分管理对春玉米产量和氮素利用率的影响

通过两年田间试验,研究了吉林玉米带不同氮素管理措施对春玉米产量、氮素吸收、氮素平衡状况以及经济效益的影响。两年的结果表明:与农民习惯施肥（FP）相比,生态集约化养分管理措施（EI）在减少氮肥用量28%的情况下,并未影响作物的产量和氮素吸收,而其氮素回收率,农学效率,偏生产力和经济效益却分别提高了48.1%、56.9%、43.8%和11.0%; 第一年不施氮肥第二年补施氮肥不会影响第二年春玉米产量和氮肥利用率。在氮素输出项中,EI处理两季作物氮素总表观损失仅为97 kg/hm2,而FP处理高达226 kg/hm2。因此,在考虑高产的基础上兼顾保护环境的要求,基于氮肥农学效率、作物目标产量和作物施肥反应的生态集约化养分管理措施是一种较为理想的氮素管理措施。     

控释尿素与普通尿素配施对糯玉米产量和氮素吸收利用的影响

  【目的】  缓/控释肥料轻简化施用技术在我国玉米生产中逐步得到应用,研究控释氮肥与尿素不同比例配施对大田糯玉米产量、物质积累与转运以及氮素吸收利用的影响,为糯玉米高产高效施肥提供理论与技术支撑。  【方法】  田间试验于2019—2020年在江苏连云港进行,供试玉米品种为连花糯2号。在施N 225 kg/hm2水平下,设置5个普通尿素与控释尿素配施比例处理:100%普通尿素 (N1)、100%控释尿素 (N2)、普通氮素∶控释尿素=1∶2 (N3)、普通氮素∶控释尿素=1∶1 (N4)、普通氮素∶控释尿素=2∶1 (N5),以不施氮处理 (N0)为对照。测定了糯玉米籽粒产量、植株物质积累转运与分配及氮肥利用率。  【结果】  5个普通尿素与控释尿素配施处理中,N3处理的增产增收幅度最大,较N1处理产量增加了30%,平均收益增加了2835元/hm2,N4和N5处理产量和经济效益大于N1处理,小于N3处理,且二者差异较小。控释尿素与普通尿素配施显著提高吐丝后干物质和氮素积累量,且以N3处理增加最明显,其次为N2和N4处理,N5与N1处理干物质积累量差异不显著。不同氮肥配施对植株氮素转运量和转运率有显著影响,且N2、N3和N4处理间差异不显著,三者高于N1和N5处理。施用控释尿素处理的平均收获指数和成熟期籽粒氮素含量占比高于N1处理,其中N3处理的收获指数(0.45)及籽粒氮素含量占比(57.5%)最高,其次为N2处理。与N1相比,配施控释尿素提高了糯玉米的氮素偏生产力、氮素农学效率和氮素回收率,且以N3处理的增加幅度最大,其次为N2和N4处理,N5与N1处理差异不显著。与N2处理相比,N3处理的氮素偏生产力提高了2.6 kg/kg、氮素农学效率增加了2.6 kg/kg、氮素回收率提高了6.6个百分点。  【结论】  控释尿素与普通尿素配施对糯玉米产量及氮素吸收利用具有显著影响。综合两年糯玉米籽粒产量与氮素吸收利用的表现,在施氮量225 kg/hm2条件下普通尿素与控释尿素配施比例为1∶2时,有利于协同提高江苏省糯玉米产量、氮素利用率和种植收益。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征，对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年，设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量，施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理，小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加；施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定，处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05)，但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加，土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势，且施N量低于300 kg/hm2时，0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平，施氮量超过300 kg/hm2后，土壤硝态氮含量显著增加。另外，随着试验年限的延长，土壤硝态氮累积峰逐渐下移，2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区，冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2，在此氮肥用量下，长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产，又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

不同施肥量对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响

  【目的】  沟垄集雨种植是西北旱作农田广泛运用的高效节水栽培模式。研究不同施肥处理对旱作沟垄集雨种植农田土壤水分及玉米产量的影响,为优化施肥配置,进一步提升其增产效能提供科学依据。  【方法】  以玉米为供试作物,在宁夏回族自治区固原市进行了连续5年的田间定位施肥试验。试验玉米栽培采用集雨沟垄栽培技术,设置4个施肥水平处理:无肥对照 (CK),低肥 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2),中肥 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2),高肥 (N 450 kg/hm2,P₂O₅ 225 kg/hm2)。在玉米生长关键期,取0—200 cm深土壤不同层次的土壤样品,测定了土壤含水量、农田耗水量、水分利用效率,调查了玉米产量。  【结果】  无论缺水年、平水年还是丰水年,随施肥量的增加,农田耗水量、玉米干物质累积量均呈提高趋势,高、中、低水平施肥处理的农田耗水量较CK分别平均提高了8.8%、7.7%和5.3%,玉米干物质累积量分别显著 (P < 0.05) 提高了38.3%、35.8%和31.2%。在各年份,各处理土壤含水量从四叶期到抽雄吐丝期均随施肥量的增加呈降低的趋势,而在收获期,各施肥处理土壤含水量均显著 (P < 0.05) 低于CK,高、中、低水平施肥处理分别平均降低24.7%、24.2%和17.7%。综合来看,中肥处理5年平均籽粒产量最高 (11.4 t/hm2),产量变异系数最小 (12.9%)。在丰水年,低肥处理玉米产量及籽粒水分利用效率均高于高肥和中肥处理,而在平水年和干旱年,中肥处理可获得较高的籽粒产量和水分利用效率。  【结论】  在半干旱地区,施肥量对沟垄集雨种植模式春玉米产量及水分利用效率的影响受制于降雨量。在丰水年,较低的施肥量 (N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2) 即可获得理想产量和水分利用效率,而在平水年和干旱年,中量施肥水平 (N 300 kg/hm2、P₂O₅ 150 kg/hm2) 获得的产量和水分利用效率最高。高施肥量 (N 450 kg/hm2、P₂O₅ 225 kg/hm2) 会造成土壤水分的大量消耗。     

播期和水氮互作对滴灌施肥春玉米生长和水氮利用的影响

  【目的】  河西地区石羊河流域的农业生产中水资源短缺，光热资源利用率和水肥利用效率低。通过调整播期协调光热资源与水肥供应，研究提高春玉米生长及水肥利用效率的可能性。  【方法】  大田滴灌试验于2018年在甘肃省中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行。设置3个播种日期，即4月10日 (S₁)、4月20日 (S₂)、4月30日 (S₃)；2个灌水量水平，即80% ET_c (I₈₀)、100% ET_c (I₁₀₀) (ET_c为作物蒸发蒸腾量)；4个施氮量水平，即N 0、120、180、240 kg/hm2，分别表示为N₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀。在玉米生长关键期，测定植株生长状况和水分利用指标，收获期测产。  【结果】  播期对春玉米各生育阶段的持续时间影响显著，生育期天数随着播期的推迟呈缩减趋势，合理播期应避免灌浆期的高温辐射和降雨量过多。除耗水量外，施氮量对其它各指标影响显著。叶面积指数、干物质积累量和产量均随灌水量增加而增加，随施氮量增加而上升，产量随播期的推迟而减少。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理产量最大，为16830 kg/hm2，比S₂I₁₀₀N₂₄₀处理增产7.35%、节肥14.29%，比S₃I₁₀₀N₁₈₀处理增产12.55%。水分利用效率随施氮量增大而增加，随灌水量增大而升高。S₁I₁₀₀N₁₈₀处理水分利用效率为3.1 kg/m3，比S₁I₈₀N₂₄₀处理高12.32%。氮肥偏生产力随施氮量增大而减小，S₁I₁₀₀N₁₈₀处理氮肥偏生产力为93.5 kg/kg，比S₁I₁₀₀N₁₂₀处理降低4.9%，但增产42.65%。  【结论】  综合产量和节水节肥因素，在本试验条件下适时早播 (4月10日) 有助于充分发挥水肥资源的潜力。在早播和充分灌水条件下，施用较低的氮肥量 (N 180 kg/hm2) 即可获得最高的产量。     

磷肥减量结合硫酸铵配施提高西北地区旱地春玉米磷素利用效率

  【目的】  西北旱地春玉米种植区磷肥过量施用，磷肥利用效率偏低。本研究旨在探究春玉米磷肥减施的可行性以及实现磷素高效利用的优化施肥方式，以期为该地区春玉米磷肥高效利用提供参考。  【方法】  在西北典型雨养农业区设置3年的定位田间试验，共设5个处理:对照 (CK，不施磷肥)、农户模式 (FP，磷用量P₂O₅ 120 kg/hm2，撒施)、减磷撒施 (RP，磷用量P₂O₅ 70 kg/hm2，撒施)、减磷条施 (BF，磷用量P₂O₅ 70 kg/hm2，条施)、硫酸铵模式 (SA，采用硫酸铵氮肥替代尿素氮肥，其他同减磷撒施处理)。在玉米四叶期、五叶期以及成熟期采集植物和土壤样品 (根际土和非根际土)，测定玉米根系、地上部生物量及其磷含量，土壤碱性磷酸酶活性、pH、有效磷、丛枝菌根侵染率，并采用WinRHIZO根系扫描系统测定根长、根表面积、根体积等指标。  【结果】  三年试验结果表明，RP、BF、SA处理玉米籽粒产量、生物量与FP处理无显著差异 (P > 0.05)，但磷肥偏生产力显著提高，平均增幅68.0%。RP、BF、SA处理成熟期玉米籽粒磷含量较FP处理降低7.1%～12.9%，磷累积量降低了8.8%～17.0%，其中RP和BF处理降低幅度达到显著水平，但SA处理籽粒磷含量和磷累积量与FP处理相当。与FP处理相比，RP和SA的磷肥回收利用率均有提高，其中SA处理显著提高7.2个百分点；RP、BF、SA处理均有促进春玉米苗期根系生长的趋势，其中SA处理根长、根表面积以及细根长 (直径小于0.50 mm) 分别提高13.9%～37.9%、8.6%～46.1%、12.2%～43.0%。此外，与FP处理相比，RP和SA处理提高了玉米苗期根系丛枝菌根侵染率，增幅在16.2%～21.7%；SA处理非根际土碱性酶活性有增加趋势，五叶期差异达显著水平，BF处理非根际土有效磷含量提高了18.8%～56.3%。  【结论】  在西北旱地春玉米种植区，磷肥施用量由现在的P₂O₅ 120 kg/hm2减少至70～75 kg/hm2仍可保证玉米稳产。在此基础上，用生理酸性肥料硫酸铵代替尿素可促进玉米根系生长以及丛枝菌根侵染，促进玉米对磷素的吸收利用。     

玉米光能利用率和产量对密度、施氮量及其互作的响应

  【目的】  合理密植和施肥是提高雨养农业区作物产量和肥料利用效率的有效途径。我们研究了半湿润雨养黑土农业区玉米不同种植密度和施氮量及其互作对光能利用率和产量的影响,为进一步挖掘东北玉米产量潜力提供理论依据和数据支撑。  【方法】  于2017—2019年以郑单958 (ZD958)为供试品种进行了田间试验。试验采用裂区设计,种植密度为主区,分别为4.5×104株/hm2 (M4.5)、6.0 ×104株/hm2 (M6.0)、7.5 ×104株/hm2 (M7.5)和9.0 ×104株/hm2 (M9.0),施氮量为裂区,分别为N 120 kg/hm2 (N120)、180 kg/hm2 (N180)和240 kg/hm2 (N240),各处理均设3次重复。分析了玉米光能利用率(LUE),玉米地上部干物质累积量、籽粒产量、净光合速率(P_n)和叶面积指数(LAI)等指标。  【结果】  年度间玉米产量、干物质量、LAI、净光合速率(P_n)和光能利用率(LUE)差异均达显著水平。2017、2018、2019年玉米的光能利用率(LUE)平均分别为1.58%、1.99%和2.20%。种植密度对玉米产量、干物质量、LAI、光合速率(P_n)和LUE的影响均显著(P<0.05),在密度M7.5处理下,LUE和平均产量最高(2.07%和12219 kg/hm2),在光合辐射较低年份(如2019年)可通过适当增加种植密度来提高玉米的光能利用率(LUE)和产量。施氮量对玉米干物质量和LAI有显著影响(P<0.05),LUE在N180处理下最高,平均为2.0%。密度与施氮量互作对玉米产量、干物质量、LAI、光合速率(P_n)无显著影响,但对LUE影响显著,以M7.5+N240处理LUE平均值最高(2.16%),且密度对光能利用率(LUE)的影响(9.93%)大于施氮量的影响(6.01%)。  【结论】  在半湿润雨养黑土农业区,密度、密度与施氮量交互作用均显著影响玉米的光能利用率,密度的影响大于施氮量。适当增密(7.5×104株/hm2)和合理施氮量(N 180～240 kg/hm2)是实现玉米高产的重要措施。     

云南中、低供磷能力土壤玉米最佳施磷量研究

  【目的】  探明不同供磷能力土壤条件下玉米对磷肥用量的反应及最佳磷肥用量,为磷肥高效利用提供依据。  【方法】  玉米田间试验于2017―2019年在云南寻甸和小哨进行,土壤Olsen-P含量分别为15和4.5 mg/kg,属于中、低供磷能力土壤。试验设施磷量P₂O₅ 0 kg/hm2 (P0)、45 kg/hm2 (P45)、90 kg/hm2 (P90)、135 kg/hm2 (P135)和270 kg/hm2 (P270) 5个水平处理(寻甸)和P₂O₅ 0 kg/hm2 (P0)、60 kg/hm2 (P60)、90 kg/hm2 (P90)和120 kg/hm2 (P120) 4个水平处理(小哨),其中90 kg/hm2是当地推荐磷肥用量。分析了玉米主要生育期植株生物量、产量、磷素吸收与分配,计算了磷肥利用率。利用线性加平台模型,模拟了不同磷水平下玉米的籽粒产量与磷肥用量的关系。  【结果】  在两个试验点,施磷均显著提高了玉米产量,但是当施P₂O₅>90 kg/hm2时,不能进一步提高玉米籽粒产量,甚至两个最高磷处理P270 (寻甸)和P120 (小哨)的玉米产量显著低于P90处理。在供磷能力中等土壤上,P45和P90处理最有利于玉米磷素的吸收和累积,同时促进磷素向籽粒中转移,P45的磷肥利用率最高。在低供磷能力土壤上,玉米磷素吸收量随施磷量呈现抛物线趋势,即磷素吸收累积整体表现为 P90>P120>P60>P0,P90的磷肥利用率最高。利用线性加平台模型对玉米产量与施磷量的模拟达到极显著置信水平,计算的最佳施磷量在供磷能力中等和较低的土壤上,分别为65.6和93.7 kg/hm2。  【结论】  相比于当地的磷肥推荐量P₂O₅ 90 kg/hm2,供磷能力中等的土壤条件下应减少磷肥用量至65.6 kg/hm2,在供磷能力低的土壤上磷肥用量应适当增加至93.7 kg/hm2。     

提高滨海盐渍地区春玉米产量及改善土壤盐碱特性的综合管理措施

  【目的】  研究土壤改良、作物调控和土壤作物系统综合管理措施对玉米生长和土壤盐碱特性的影响,为滨海盐渍地区玉米生产和土壤改善提供理论和技术支撑。  【方法】  田间试验于2016年开始在山东省垦利区进行,土壤改良剂为脱硫石膏30 t/hm2加牛粪15 t/hm2,共设4个处理,其中两个处理为农户习惯使用土壤改良剂处理(ISM)和不使用土壤改良剂处理(FP),作物品种为‘郑单958’,播种密度为7.5×104株/hm2,N、P₂O₅、K₂O用量分别为280、90、60 kg/hm2;另外两个处理为综合作物管理使用土壤改良剂处理(ISCM)和不使用土壤改良剂处理(ICM),作物品种为‘登海618’,播种密度为9.0×104株/hm2,N、P₂O₅、K₂O用量分别为200、135、60 kg/hm2。于2020年春玉米收获后取0—60 cm土层土壤样品,每20 cm为一层,分析了钠离子、交换性钠百分率(ESP)、有机碳和全氮含量;调查了该年度春玉米产量和产量构成因素。  【结果】  相较于FP处理,ISM处理0—20 cm土层土壤交换性钠离子含量和ESP值分别显著降低17.1%和28.4%,土壤有机碳和全氮储量分别增加了7.2%和10.7%,玉米产量增加了8.0%;ICM处理成熟期玉米生物量累积提高了19.7%,氮肥偏生产力提高了61.7%,籽粒氮含量提高了6.2%,产量提高了15.5%;ISCM处理分别显著降低交换性钠离子含量和ESP值31.4%和41.1%,分别显著增加表层土壤有机碳和全氮储量15.8%和17.4%,地上部吸氮量提高了29.5%,氮肥偏生产力提高了66.2%,并获得了最高产量(11.24 t/hm2),较FP处理产量提高18.8%。  【结论】  在滨海盐渍地区,通过施用土壤改良剂、适当提高作物密度、调整氮磷钾肥比例和玉米品种,可显著增加土壤中有机碳和全氮储量,降低土壤交换性钠离子含量及碱化度,进而促进玉米干物质积累和氮素吸收,提高氮肥利用效率,实现滨海盐渍地区土壤质量与玉米产量的协同提升。     

综合农艺措施实现东北玉米生产和环境效益及土壤肥力的同步提升

  【目的】  东北春玉米生产中普遍存在种植密度偏低、肥料施用不合理、耕层质量差等问题,严重制约了玉米持续增产及养分效率的提升。研究综合农艺措施下玉米产量、植株氮素吸收与利用及土壤氮素平衡,为春玉米高效生产提供参考依据。  【方法】  2017—2019年,以玉米品种‘富民108’为供试材料,在吉林省农安县进行田间试验。整合密度、耕作方式、氮素施用量和施用时期等技术要素,设置了高产高效模式(HH)和超高产模式(SH),同时设置农户模式(FP)和基础地力模式(CK)作为对照;为计算肥料利用率及土壤氮素平衡,在FP、HH和SH模式下各自增设不施氮肥空白处理。在玉米6个生育期,取植株样品测定氮素含量和吸收量,同时取0—40 cm土壤样品测定铵态氮和硝态氮含量。在成熟期考种、测产。  【结果】  3年试验玉米籽粒产量均表现为SH>HH>FP (P<0.05),SH比HH、FP处理平均提高了8.76%、20.16%。氮素偏生产力(PFP_N) 3年均以HH处理最高,SH处理最低,HH比FP、SH处理平均分别提高37.92%、45.65%;氮素农学效率(AE_N)和氮素回收效率(RE_N)均表现为HH>SH>FP,HH处理的AE_N和RE_N分别比SH、FP处理提高了21.21%、35.72%和9.69%、63.56%。植株氮积累量在苗期至拔节期FP、HH、SH处理间无显著差异。生殖生长阶段(R1至R6)植株氮素积累量占氮素总积累量的比例为SH (36.21%)>HH (34.60%)>FP (29.75%)>CK (26.33%)。籽粒氮素积累量来自花后吸收的比例随着产量的增加而提高,SH、HH、FP、CK处理花后氮素吸收量的贡献率分别为48.43%、44.78%、40.40%、35.39%。0—20 cm、20—40 cm土层土壤无机氮含量在玉米开花期前均以FP处理最高,而开花期到成熟期以SH处理最高,与FP、HH处理相比,SH处理的0—20 cm 土层土壤无机氮含量平均分别提高了12.00%、4.05%,20—40 cm土层土壤无机氮含量分别提高了14.81%、4.93%。HH处理氮素表观损失量显著低于FP和SH处理,而土壤氮素盈余量均以FP处理最高,比HH、SH处理分别平均高了23.36%、5.25%。玉米净收益HH比FP、SH处理分别提高了14.38%、18.30%。  【结论】  高产高效模式显著提高了玉米氮素利用率,降低了土壤氮残留率和氮损失量,而超高产模式虽然使产量进一步显著增加,但降低了氮素利用效率,增加了土壤氮素残留与表观损失量。综合考虑产量、氮素利用率、经济效益及潜在环境风险,将种植密度由6.0万株/hm2提高至7.5万株/hm2,氮肥播前一次性基施改为减量分次施用,配套秋季深翻、夏季深松的高产高效模式,可以实现春玉米产量和氮效率的同步提高。     

施氮量对穗期高温胁迫下玉米叶片光合生理及产量的影响

  【目的】  探究不同施氮量对玉米穗期高温胁迫下光合生理及产量的影响,为合理施氮实现玉米抗逆稳产提供理论依据。  【方法】  2020—2021年开展人工模拟高温田间试验。以耐热型品种郑单958 (Zhengdan 958) 和热敏感型品种先玉335 (Xianyu 335) 为材料;设置3个施氮量,分别为低氮 (N 90 kg/hm2,N90)、中氮 (N 180 kg/hm2,N180) 和高氮 (N 270 kg/hm2,N270)。在玉米第11片叶展开期至抽雄期进行高温处理 (HT),分别持续12天 (2020年) 和9天 (2021年),以田间自然生长的植株为对照 (CK),处理期间高温和对照的日最高温度均值分别为41.9℃、35.9℃ (2020年) 和40.8℃、37.7℃ (2021年),昼夜温差均值分别为19.3℃、13.0℃ (2020年) 和18.1℃、14.8℃ (2021年),调查两个品种穗位叶的光合色素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、光合酶活性、籽粒产量及产量构成因素,分析温度、品种和施氮量三者之间的互作效应。  【结果】  1) 高温胁迫提高了两个玉米品种穗位叶的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (PEPCase) 和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (Rubisco) 活性,降低了穗位叶光合色素含量、净光合速率 (P_n)、叶绿素荧光参数和产量,高温对热敏感型品种先玉 335的影响大于耐热型品种郑单 958。 2) 在对照条件下,两个品种的光合色素含量、P_n、最大光化学效率 (F_v/F_m)、PEPCase活性、Rubisco活性、籽粒产量及产量构成因素随着施氮量的增加而增加;在高温条件下,则随施氮量增加呈先升后降趋势,均以N180处理最高。3) 品种、温度、施氮量及温度×施氮量的互作效应对光合性能指标和产量均具有极显著影响 (P<0.01)。与对照相比,高温条件下3个氮肥用量中N270处理的各项指标降幅最大,说明在高温条件下高氮加剧了玉米穗位叶光合性能减弱,加深了高温危害,且先玉 335表现更明显。4) 相关分析表明,两个品种的产量与穗粗、穗粒数、光合色素含量、P_n、F_v/F_m、实际光化学效率 (YⅡ)、表观电子传递速率 (ETR) 和光化学淬灭系数 (qP) 均呈极显著正相关 (P<0.01),穗粗、穗粒数与各光合生理指标均呈极显著正相关 (P<0.01)。因此,光合性能下降引起穗粒数减少,进而导致产量下降。  【结论】  第11片叶展开期至抽雄期高温胁迫可显著抑制玉米光合生理,降低产量。合理的施氮量 (N 180 kg/hm2) 可以缓解高温胁迫,提高光合生理活性,增加籽粒产量,而高氮 (N 270 kg/hm2) 会增加高温造成的产量损失。     

华北热资源限制区实现夏玉米高产高效和机械粒收的适宜种植密度和施氮量

  【目的】  华北平原夏玉米高效生产不仅取决于产量和肥料利用率,也依赖于高效的机械粒收。本研究探讨了密度与氮肥用量对夏玉米产量形成和收获期籽粒水分含量的影响。  【方法】  以玉米‘京农科728’为材料,采用裂区试验设计,主区设置2个密度:7.5×104株/hm2 (D_7.5)和9.0×104株/hm2 (D_9.0),副区设置5个施氮（N)水平:0、180、240、300和360 kg/hm2 (分别表示为N₀、N₁₈₀、N₂₄₀、N₃₀₀和N₃₆₀)。测定了不同密度和氮肥用量下玉米叶片SPAD值、叶面积指数(LAI)、干物质积累(DM)、籽粒灌浆、产量及其构成因素、氮肥偏生产力(PFP_N)和农学利用效率(AE_N)。  【结果】  与D_7.5相比,D_9.0处理V6和R1期LAI和DM分别提高5.0%～26.3%和3.7%～34.8%;籽粒最大灌浆速率(G_max)提高0.35～1.33 g/(100-grain·d),灌浆速率最大时日期(T_max)提前4.4 天但灌浆持续期缩短6.9～12.2天,穗粒数减少15.0～51.3粒,实现增产2.4%～28.3%,达7.36×103～12.22×103 kg/hm2;PPF_N和AE_N分别显著提高10.1%～17.2%和72.0%～94.4%。与N₀相比,夏玉米叶片SPAD值随施氮量增加显著提高,施氮处理LAI和DM分别提高3.5%～171.3%和5.0%～177.7%;N₂₄₀～N₃₆₀水平G_max达峰值1.33～1.39 g/(100-grain·d),施氮处理T_max提前4.1～4.6天,灌浆速率最大时生长量(W_max)提高5.7%～9.4%;百粒重提高0.5%～18.4%,穗粒数显著增加62.8～79.2粒,产量提高3.2%～115.7%,达10.10×103～11.33×103 kg/hm2。在D_7.5和D_9.0下,随施氮量增加夏玉米PFP_N、AE_N分别显著降低24.2%～46.6%和21.2%～43.1%、21.1%～32.5%和13.0%～32.9%。  【结论】  较高的夏玉米密度可以有效提高玉米干物质积累速度,降低籽粒含水量至15.4%～24.8%,满足籽粒机收的要求。施氮量控制在180～240 kg/hm2,可进一步降低籽粒收获时的含水量,提高叶片SPAD值、叶面积指数及干物质积累,改善籽粒灌浆提高粒重,实现产量稳定在10.5×103～11.2×103 kg/hm2,氮肥偏生产力和农学利用效率高达47.0～59.7和27.6～30.9 kg/kg。因此,机收夏玉米适宜的密度为9.0×104株/hm2,施氮水平为180～240 kg/hm2。