覆膜对长江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影响

【目的】研究并明确长江中游覆膜对不同施氮梯度春玉米产量、 氮素积累与利用效率及土壤速效氮素时空动态的影响规律,为长江中游发展覆膜春玉米及氮素养分管理提供理论依据。【方法】采用大田试验,进行两因素裂区试验,主因素为覆膜(F)和不覆膜(NF),副因素为施氮量(5个施氮水平: 0、 135、 202.5、 270、 337.5 kg/hm2,分别用N0、 N135、 N202.5、 N270、 N337.5表示)。于拔节期、 吐丝期及成熟期测定春玉米氮素积累量(TNAA)及利用效率[氮肥农学利用效率(ANUE)和氮素回收率(NRE)],同时取0—20、 20—40和40—60 cm土层土样测定硝态氮和铵态氮含量,成熟期测定产量及其构成因素。【结果】覆膜使春玉米增产23.0%~45.9%,达极显著水平,增产的主要原因是增加穗粒数(7.6%~37.0%, P0.05)和提高百粒重(0.5~2.1 g, P0.05); 增施氮肥主要通过增加穗粒数(60.2%~125.0%, P0.01)来实现产量的提高(102.2%~168.6%, P0.01),而对穗数和百粒重无显著影响; 二因素互作对春玉米产量、 穗数、 穗粒数及百粒重的影响均达极显著水平。分析春玉米对氮素的积累利用可以看出,长江中游春玉米TNAA随生育时期而显著增加,覆膜和增施氮肥显著提高各生育时期TNAA,但二因素互作仅对吐丝期TNAA影响显著。覆膜显著提高春玉米ANUE(45.32%~164.23%),但对NRE无显著影响; 增施氮肥显著降低ANUE(26.21%~43.71%)和NRE(26.75%~47.20%); 二因素互作对春玉米ANUE和NRE影响程度亦未达到显著水平。覆膜增加土壤温度,加快了肥料的养分释放进程,同时覆膜改变春玉米生育进程,减少同期降雨量,提高中低施氮水平(N 135~270 kg/hm2)耕层(0—20 cm)土壤速效氮素的含量; 覆膜显著提高N202.5和N270处理下20—40 cm土层土壤速效氮含量; 覆膜仅对深层土壤(40—60 cm)拔节期速效氮含量的影响达显著水平。【结论】覆膜和施氮二者相互作用有利于提高穗粒数和吐丝期植株氮素积累量,进而促进籽粒灌浆过程,提高百粒重。在本研究条件下,长江中游春玉米适宜的施氮量应控制在202.5~270 kg/hm2,覆膜降低土壤氮素损失,促进玉米对氮素的吸收,实现稳产和肥料的高效协同提高。     

施肥与灌水对硝态氮在土壤中残留的影响

通过田间试验研究不同施氮量与灌水量对春玉米和冬小麦田土壤中硝态氮分布与累积的影响,结果表明,春玉米收获后0~2 m土壤中累积硝态氮185.7~748.0 kg/hm2,其中1 m以上占57.9%~70.1%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的1.8%(N 112.5 kg/hm2),50.7%(N 225 kg/hm2),56.7%(N 337.5 kg/hm2)和77.0%(N450 kg/hm2)。不施N和施N 112.5 kg/hm2时春玉米田土壤剖面没有明显累积峰;施N等于或高于225 kg/hm2时在60~80 cm土层有明显累积峰,施氮量高的峰值较高;施N 450 kg/hm2时在120~140 cm深度出现另一个累积高峰。冬小麦收获后土壤0~2 m硝态氮累积量为74.9~328.8 kg/hm2,其中1m以上占67.8%~90.7%。由于施用氮肥而增加的硝态氮占施N量的19.5%(N 112.5 kg/hm2),35.6%(N 225 kg/hm2),58.9%(N 337.5 kg/hm2)和56.4%(N 450 kg/hm2)。冬小麦田收获后土壤深层(1~2 m)没有明显的硝态氮累积,即使施氮量高达450 kg/hm2时也只在表层40 cm以上累积较多。不论是春玉米还是冬小麦,当生育期施氮量大于225 kg/hm2时0~2 m土层均有明显的硝态氮累积,施氮量高的累积量较高。施氮量是造成土壤中硝酸盐累积的主要因素,灌水量对春玉米田硝态氮的向下迁移有显著影响。     

水氮互作对河套灌区膜下滴灌玉米产量与水氮利用的影响

为探讨不同滴灌施氮策略对玉米生长、产量、水肥利用效率的影响,于2015年在河套灌区开展了玉米膜下滴灌田间试验。试验设置3个灌水水平(采用张力计指导灌溉,分别控制滴头正下方20cm深度处土壤基质势下限高于-20,-30,-40kPa),6个施氮水平(0,180,225,262.5,300,345kg/hm2),研究水氮互作对玉米株高、LAI、产量、水氮利用率的影响。结果表明,在玉米生育期前期,高氮对玉米株高与叶面积指数(LAI)具有明显的促进作用,在灌浆期,受水氮互作以及施氮量的影响,随施氮量的增大表现出先升高后降低的趋势,当施氮水平为N3(262.5kg/hm2)时为最大。完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为:W1(-20kPa)W2(-30kPa)W3(-40kPa),施氮对玉米籽粒吸氮量的变化表现为:N3(262.5kg/hm2)N4(225kg/hm2)N2(300kg/hm2)N5(345kg/hm2)N0(0kg/hm2),N3比N1和N2分别升高15.71%和11.13%,比N4仅提高1.51%。灌水与施氮均可显著增加玉米籽粒产量、百粒重、穗行数以及行粒数,二者有显著的交互作用,且以氮为主效应。在施氮0~262.5kg/hm2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;在该范围内水分利用效率以及灌溉水利用效率均随施氮量升高而增加,随基质势控制水平的升高而明显下降,以灌水水平W3(-40kPa)为最大。在试验中,以W3N3处理的水氮利用率最高,其水分利用效率与氮肥回收率比产量最高的W2N4要分别高出1.93%和76.60%,但产量比W2N4要下降约8.58%。在河套灌区玉米膜下滴灌施氮条件下,灌水量-30kPa和施氮量225kg/hm2时,可获得最高的籽粒产量。在灌水量-40kPa和施氮量262.5kg/hm2条件下,可以获得低于最高籽粒产量约8%的籽粒产量与最高的水氮利用率。从节水和生态可持续发展角度来看,灌水水平W3(-40kPa)、施氮水平N3(262.5kg/hm2)为当地最佳的滴灌施氮策略。     

揭膜时期和施氮量对陇东旱塬春玉米群体生理指标及产量的影响

为了探明甘肃陇东旱塬区全膜双垄沟播玉米产量、生长指标同步提高的适宜揭膜时期和施氮量,本研究以甘肃陇东旱塬全膜双垄沟播春玉米为研究对象,设置了3个揭膜时期(拔节期揭膜、抽雄期揭膜、全生育期覆膜)和3个施氮量(N 0、150、225 kg/hm~2),研究了揭膜时期、施氮量及其互作对春玉米生长指标及产量的影响。结果表明:揭膜时期或施氮量对玉米产量影响差异达显著或极显著水平,而其互作不显著。抽雄期揭膜籽粒产量和水分利用效率均优于拔节期揭膜和全生育期覆膜,而拔节期揭膜与全生育期覆膜之间产量差异不显著。同一揭膜时期,施氮(高氮或低氮)玉米产量极显著高于不施氮,且产量随施氮量的增加而增加。与低氮处理相比较,高氮处理玉米产量虽有一定程度的增加,但差异不显著。同时,抽雄期揭膜结合高施氮量较低施氮量更有利于玉米叶片SPAD值、光合速率及叶面积指数等生长指标的改善。因此,综合考虑产量、水分利用效率及生长指标,在甘肃陇东旱塬区全膜双垄沟播玉米栽培条件下,抽雄期揭膜结合施氮量150~225 kg/hm~2为较适宜的栽培模式。     

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。     

减量施氮及秸秆深埋对春玉米地土壤电导率和硝态氮淋溶的影响

通过在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站半覆膜种植春玉米大田试验,研究了减氮及秸秆深埋对土壤电导率、土壤硝态氮淋溶和玉米产量的影响,旨在为提高氮肥利用效率和保护环境提供理论依据。试验设5个处理3个重复,处理包括不施氮(CK)、常规施氮(CON1,N 250kg/hm2)、常规施氮加秸秆(CON2,N 250kg/hm2+秸秆)、减量施氮(CR1,N 200kg/hm2)和减量施氮加秸秆(CR2,N 200kg/hm2+秸秆)。测量了春玉米各生育期土层剖面土壤电导率、收获期土壤硝态氮含量和春玉米产量。结果表明:土壤电导率在分蘖期、拔节期40—150cm土层出现峰值,在抽穗期、成熟期40—200cm土层出现峰值,峰值范围下移。在0—150cm土层范围内,土壤电导率整体呈现CON2CON1,CR2CR1。在0—150cm土层范围内,常规施氮土壤电导率高于减量施氮。与常规施氮相比,减量施氮减少了土壤剖面硝态氮含量,同时,采取秸秆深埋措施也能减少土壤剖面硝态氮含量,并延缓硝态氮的淋溶下移。与常规施氮相比,减量20%施氮增产9.59%。施氮条件下,秸秆深埋时,有利于提高作物产量,提高氮肥增产潜力。秸秆深埋有利于提高土壤电导率,减少土壤硝态氮含量,阻控土壤硝态氮向下淋溶,提高玉米产量。     

控释、常规尿素配施对雨养区春玉米产量及氮素利用的影响

为明确宁夏南部雨养种植区玉米合理施氮方式及用量,完善高产高效栽培技术,为干旱半干旱地区玉米高产栽培提供理论与技术支持,以先玉698为试验材料,设置2个氮肥种类(控释尿素和常规尿素,纯氮量都为225kg/hm2)和4个氮肥追施量及时期(T1常规尿素基施N150kg/hm2+小口期追施N75kg/hm2;T2控释尿素基施N75kg/hm2+常规尿素基施N75kg/hm2+小口期追施常规尿素N75kg/hm2;T3控释尿素基施N150kg/hm2+常规尿素基施N75kg/hm2;T4控释尿素基施N225kg/hm2),以不施氮肥为对照,比较研究不同处理对春玉米群体物质生产、氮素运移特性和产量的影响。结果表明,在施氮量相等条件下,控释尿素与普通尿素配合(T3)一次基施比习惯施肥(T1)显著增加了玉米的产量,产量增幅为12.63%,穗粒数和粒重的增加是玉米增产的主要原因。合理增加基肥中控释尿素比例能够显著增加玉米花后和全生育期干物质积累量,同时促进玉米营养器官和籽粒对氮的吸收累积。控释尿素基施有利于氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥贡献率的提高,其中以T3处理最好,氮肥农学利用率和氮肥对产量的贡献率分别比T2和T4高52.12%,22.96%和35.39%,20.53%。因此,建议在宁南山区玉米高产施肥管理中以控释尿素(全部氮肥量的2/3)与常规尿素(全部氮肥量的1/3)全部基施为宜。     

不同揭膜时期和施氮量对陕西关中地区夏玉米生理生长、产量及水分利用效率的影响

为了探明陕西省关中地区覆膜玉米生理生长、产量及水分利用效率同步提高的最佳揭膜时期和施氮量，制定合理的栽培措施，本试验以关中地区覆膜夏玉米为研究对象，设置3个揭膜时期（拔节抽雄期揭膜、抽雄期揭膜、全生育期覆膜）和3个施氮量（N 0、120、240 kg/hm2），研究了揭膜和氮肥互作对玉米生理生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明，揭膜和施氮量均显著影响玉米生理生长、产量和水分利用效率，但两者的互作效应不显著。在3 个施氮水平下，与全生育期覆膜处理相比，抽雄期揭膜可通过改善根际土壤气热条件，提高根系活力，从而增加夏玉米株高、叶面积和地上部干物质量，提高了叶片净光合速率，降低了叶片丙二醛含量，获得较优的穗部性状和较高的籽粒产量及水分利用效率，而拔节抽雄期揭膜处理与全生育期覆膜处理之间无明显差异。当揭膜时期相同时，施氮处理的夏玉米生理生长、产量及水分利用效率等指标均优于不施氮处理，而高氮和低氮处理间无显著差异，但随着施氮量的增加，叶片净光合速率、籽粒产量和水分利用效率呈现减少趋势，叶片丙二醛含量呈现增加趋势。综合考虑产量、水氮高效利用、环境等综合效应，在本试验条件下，陕西关中地区覆膜玉米的适宜揭膜时期为抽雄期、适宜的施氮量为N120 kg/hm2，其籽粒产量和水分利用效率分别为11362 kg/hm2和34 kg/(hm2mm)。     

日光温室番茄氮素资源综合管理技术研究

根据养分资源综合管理原理,应用氮素供应目标值结合PSNT(Presidedress.Soil.Nitrate.Testing)技术对日光温室春、秋季番茄主要生育时期0—30.cm土壤硝态氮进行实时监测并进行氮素追施调控。试验设计为:当春季目标产量为84.t/hm2时,在第一、二、三穗果膨大期每次追肥时采用N.300.kg/hm2的氮素供应目标值(0—30.cm土层NO3--N+灌溉水带入氮素+追施化肥氮素),之后每次追肥采用N.200.kg/hm2的氮素供应目标值;当秋季目标产量为75.t/hm2时,在第一、二、三、四穗果膨大期每次追肥时采用N.200.kg/hm2的氮素供应目标值,之后每次追肥采用N250.kg/hm2的氮素供应目标值。结果表明,与传统氮素处理相比,由于充分利用了来自环境的氮素养分(包括矿化态有机氮和灌溉水中氮素),氮素追施调控处理的番茄在春季生长后期(3至6穗果生长时期)、秋季生长前期(1至3穗果生长时期)没有追施氮肥;在氮肥总投入量分别减少62%和78%的情况下,番茄产量不降低,但显著降低了土壤—蔬菜体系中氮素表观损失量,作到了氮素资源的综合管理与作物的高效利用,减轻了过量施氮对环境产生的负面影响。     

春玉米土壤矿质氮累积及酶活性对施氮的响应

【目的】东北地区春玉米生产中过量施用氮肥的现象普遍存在,导致氮肥利用效率下降,氮素污染严重。有关施氮对东北春玉米土壤矿质氮累积特性影响的研究鲜有报道。本文利用春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为,探寻春玉米的合理施氮量。【方法】采用田间试验和室内分析相结合的方法研究春玉米土壤矿质氮累积量及氮代谢关键酶活性对施氮的响应行为。设计6个施氮水平(N 0、 60、 120、 180、 240和300 kg/hm2)。自播种开始,每隔15 d分层采集0120 cm土样一次,共取样10次,进行相关指标的测定与计算。收获时,选择代表性的春玉米进行考种测产。【结果】春玉米产量随施氮量增加显著增加,当施氮量高于N 240 kg/hm2时,产量有减少的趋势。土壤中累积的矿质氮以硝态氮为主,其变化行为受施氮量和生育时期的双重制约。土壤硝态氮累积量随施氮量的增加和生育时期的推进均显著增加。受氮肥追施的影响,拔节~大喇叭口期和抽雄期060 cm土层铵态氮累积量与苗期和成熟期相比显著增加;从苗期到抽雄期,060 cm土层的硝态氮累积量显著增加,而60 cm以下土层无规律性变化。除成熟期外,其他3个生育时期土壤硝态氮累积量均随施氮量的增加显著增加,而随着土层的加深呈降低趋势。与施氮量低的处理(无硝态氮累积峰)相比,N240和N300处理的硝态氮累积峰从拔节期的2060 cm迁移到抽雄期的80100 cm,说明过量施氮增加了硝态氮淋溶损失的风险,对环境形成一定的威胁。土壤脲酶和硝酸还原酶活性均随着施氮量的增加先增加后降低,均随着生育时期的推进呈波浪式变化,峰值出现在拔节期~抽雄期,这与土壤中铵态氮和硝态氮累积量的变化趋势相一致。【结论】综合考虑春玉米产量性状、 矿质氮累积量、 氮代谢关键酶活性和经济效益,初步认为,在本试验条件下,春玉米的适宜施氮量在179~209 kg/hm2之间,且在生产上应用该施氮量可以实现氮肥用量降低、 产量增加、 氮肥效率提高及生态环境保护的协调一致。     

不同施肥模式对春玉米产量、水分利用效率及硝态氮残留的影响

通过2年田间试验,研究了减量施氮和减氮配施不同比例控释肥对黄土旱塬春玉米产量、水分利用效率及土壤硝态氮残留量的影响,旨在为黄土高原旱作农业区提供合理的施肥管理模式。试验于2017年4月至2018年9月在黄土旱塬雨养农业区进行,供试作物为春玉米,采用半覆膜种植方式,一年一熟制。试验共设置CK(不施氮肥)、N1C1(控释尿素65%+普通尿素35%,N200kg/hm^2)、N1C2(控释尿素50%+普通尿素50%,N200kg/hm^2)、N1C3(控释尿素35%+普通尿素65%,N200kg/hm^2)、N1(减氮模式,普通尿素,N200kg/hm^2)、N2(传统施氮模式,普通尿素,N250kg/hm^2)6个处理,测定土壤含水量、收获期土壤剖面(0—300cm)中的硝态氮含量及春玉米产量。结果表明:与N2处理相比,减氮处理(N1)并没有减少作物产量,反而显著增加作物产量(p<0.05),2017年、2018年分别增加9.6%和6.9%,土壤水分利用效率分别提高13.3%和10.2%(p<0.05)。同等施氮量(200kg/hm^2)下,与全尿素N1处理相比,2017年配施不同比例控释肥的各处理降低了春玉米的产量和水分利用效率;2018年N1C2处理较N1处理显著增加春玉米的产量和水分利用效率(p<0.05),分别增加7.7%和11.6%。此外,试验2年后减氮模式N1和减氮配施一定比例的控释肥处理显著减少土壤剖面(0—300cm)中硝态氮的残留量(p<0.05),与N2处理相比,N1处理减少了61.2%;同等施氮量(200kg/hm^2)下,与N1处理相比,N1C2处理降低了50.8%。     

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

黄土塬区春玉米氮肥-水分-产量关系研究

土壤水分是制约我国西北干旱半干旱地区农业发展的重要因素,探寻科学合理的氮肥—水分—产量关系,对于促进区域农业持续发展有重要的理论与实践意义。在陕西省长武县的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行氮肥递减试验,在传统施氮250 kg/hm~2(N6)的基础上,依次递减20%,设置CK、N1、N2、N3、N4、N5、N6 7个处理。结果表明:(1)春玉米生育期土壤耗水量随氮肥施用量的增加而增加,土壤水分亏缺主要发生在80 cm以下土层,且水分亏缺程度随施氮量增加而加重。(2)春玉米产量和水分利用率均随氮肥用量的增加呈现二次抛物线趋势变化。春玉米传统施氮量(N6,250 kg/hm~2)已严重过量,减氮20%(N5,施氮量200 kg/hm~2)可以取得较高的产量和水分利用率。2年N5籽粒产量较N6分别增加9.6%和5.8%,水分利用率提高14.5%和9.1%。因此,建议把减氮20%(N5,即200 kg/hm~2施氮量)作为试验区推荐施氮量。     

不同抗旱措施配施菌肥对河西绿洲土壤改良和制种玉米产量的影响

为探讨地膜覆盖和施用保水剂配施菌肥后河西绿洲土壤微生物数量、酶活性变化及制种玉米产量和水分利用效率的影响,在河西走廊绿洲灌区设置单地膜覆盖(AF)、单施保水剂(AW)、单施菌肥(AB)、保水剂配施菌肥(WB)、地膜覆盖配施菌肥(FB)、露地不施保水剂和菌肥(CK)6个处理,分析制种玉米播种前和收获后0—20,20—40 cm土壤微生物数量及酶活性动态变化和产量变化。结果表明:(1)菌肥单施或配施均可提高土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性和增加真菌、细菌、放线菌数量及土壤微生物碳氮含量,改善土壤微生物环境,其中保水剂配施菌肥处理改善效果最佳,其次为地膜配施菌肥处理。(2)菌肥单施对制种玉米生长影响较小,但地膜配施菌肥可显著提高制种玉米叶面积指数和干物质积累量,并能调节产量构成因子。(3)不同抗旱措施及其配施菌肥能够不同程度促进制种玉米籽粒产量形成,其中地膜配施菌肥制种玉米籽粒产量最高(10 105.64 kg/hm~2),其次为单地膜覆盖(8 967.24 kg/hm~2)和保水剂配施菌肥(8 323.93 kg/hm~2),分别较CK显著增产61.99%,43.74%,33.43%。(4)地膜配施菌肥制种玉米水分利用效率最高(2.40 kg/m~3),其次为单地膜覆盖(2.15 kg/m~3)和保水剂配施菌肥(1.89 kg/m~3),分别较CK显著提高80.10%,61.84%,41.80%。因此,综合考虑产量、水分生产效率及土壤微环境等指标,抗旱措施配施菌肥最佳组合方式为地膜配施菌肥,既能促进制种玉米的生长发育,又能提高灌溉水利用效率和水分利用效率,在增产的同时,还能改善耕作层土壤微环境,对河西灌区制种玉米可持续发展具有重要的意义。     

氮肥施用和地膜覆盖对旱作春玉米氮素吸收及分配的影响

【目的】通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武县洪家镇,地貌为高原沟壑区,地带性土壤为黑垆土,供试作物为春玉米。试验采用裂区设计,主区为地膜覆盖和不覆盖,副区为4个施氮水平(0、100、250和400 kg/hm^2)。在玉米六叶期(V6)、十叶期(V10)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6) 5个时期采集植株样品,测定生物量并按照需要分为不同部位测定植株全氮含量。【结果】1)氮肥施用和地膜覆盖显著提高春玉米籽粒产量,地膜覆盖条件下氮肥提高春玉米籽粒产量效果更显著。地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理春玉米籽粒获得高产,产量达12.8～16.4 t/hm^2,两个施氮量间春玉米籽粒产量差异不显著;不覆盖条件下,施氮量400kg/hm^2处理春玉米籽粒产量显著低于250 kg/hm^2处理。2)氮肥施用和地膜覆盖及二因素互作显著提高春玉米花前和花后氮素累积量,二因素互作对春玉米花后氮素和干物质累积作用较花前更大,地膜覆盖条件下施氮处理花后氮素和干物质累积量比例分别为51.5%～54.9%和51.1%～59.9%,为春玉米籽粒产量提高奠定物质基础,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得高的花前和花后氮素和干物质累积量,但施氮量400 kg/hm^2处理的氮素和干物质累积量与施氮量250 kg/hm^2处理的均差异不显著。3)由于氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高花前氮素累积和促进花后的生长发育,二因素协同促进春玉米营养器官氮素转移量,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理均能有效促进花前储存更多的氮素向籽粒转运,提高花后期氮同化量,促进籽粒产量的提高。相同覆盖条件下,施氮量400 kg/hm^2处理营养器官氮素转移量与施氮量250 kg/hm^2差异不显著。4)地膜覆盖显著提高相同施氮量下氮肥农学效率和氮肥偏生产力;地膜覆盖和氮肥用量及二因素互作显著提高氮收获指数,地膜覆盖条件下,施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得较高的氮收获指数,氮收获指数达65.1%～75.4%,但施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理氮收获指数差异不显著。【结论】在该试验条件下,氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高春玉米花前和花后的氮素吸收和干物质累积,但二因素互作对春玉米花后氮素吸收和干物质累积影响更大,从而促进了营养器官氮素转移,提高了春玉米产量和氮收获指数。     

旱地小麦休闲期覆盖施磷对土壤水库的调控作用

为探明休闲期覆盖配施磷肥对土壤水分运行规律、小麦产量和水分利用效率的影响,在山西省闻喜县进行了休闲期覆盖与不覆盖条件下75 kg(P2O5)·hm-2、112.5 kg(P2O5)·hm-2、150 kg(P2O5)·hm-23个施磷量的田间试验。结果表明:与不覆盖相比,休闲期覆盖后,播种—孕穗期0~100 cm土壤蓄水量显著提高,小麦播种期提高38~41 mm;增加施磷量,越冬—孕穗期土壤蓄水量提高,尤其拔节期40~100 cm土层。覆盖后,播种—拔节期土壤贮水减少量及其占整个生育期比例显著提高,拔节—开花期土壤贮水减少量增加;增加施磷量,拔节—开花期土壤贮水减少量及其比例显著提高,开花—成熟期80~100 cm土层贮水减少量显著提高。覆盖后增加施磷量,产量和水分利用效率显著提高,产量提高1 452 kg·hm-2,水分利用效率提高16%。覆盖配施磷肥条件下,拔节—开花期60~100 cm、开花—成熟期80~100 cm土层贮水减少量与产量呈极显著相关。因此认为,旱地小麦休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降雨,提高底墒,可实现伏雨春夏用;覆盖促进小麦生育前期和中期吸收土壤水分;增施磷肥有利于提高土壤水分,促进小麦生育后期深层吸水;旱地小麦休闲期覆盖配施磷肥150 kg·hm-2有利于蓄水保墒,达到增产、高效的目的。     

秸秆还田与施氮对黑土区春玉米田产量、 温室气体排放及土壤酶活性的影响

探讨秸秆还田与施氮对高纬度黑土区春玉米产量与温室气体排放特性的影响,对促进粮食增产和降低环境代价具有重要意义。本研究通过位于黑土区的大田定位试验,利用静态箱-气相色谱计数方法,在秸秆还田与不还田和3个氮素用量(纯N:120 kg·hm~(-2),240 kg·hm~(-2)和300 kg·hm~(-2))条件下,研究了春玉米不同生育时期农田土壤CO2、N2O和CH4综合温室效应与排放强度,以及土壤过氧化氢酶和脲酶活性的变化。结果表明:无秸秆还田时,高氮用量处理春玉米产量最高;秸秆还田后,中等氮用量处理(240 kg·hm~(-2))春玉米产量最高,且与无秸秆还田的高氮处理间无显著差异。无秸秆还田时,随施氮量增加,CO2、N2O和CH4排放量均显著提高,综合温室效应和土壤温室气体排放量与强度显著增加(P0.05);增施氮肥配合秸秆还田,增加了CO2和N2O的排放量,而土壤CH4的碳汇功能增强,温室气体排放量与强度未显著提高(P0.05)。无秸秆还田,增施氮肥降低了土壤过氧化氢酶活性但提高了土壤脲酶活性;而秸秆还田使得增施氮肥引起的土壤过氧化氢酶活性降低的幅度加大但土壤脲酶活性提高的幅度变小。因此,秸秆还田后配合中等用量氮处理(240 kg·hm~(-2))玉米产量最高,且能够抑制单纯增施氮肥对综合温室效应和土壤温室气体排放强度的促进作用,推荐在生产中参考使用。     

Exploring optimal soil mulching to enhance maize yield and water use efficiency in dryland areas in China

Water and nutrient availability significantly limits global crop production, especially for dryland agriculture in arid and semi-arid regions. To explore the optimal soil mulching options for the Loess Plateau in China, a 3-year field study was conducted to investigate the effects of various soil mulching practices on soil temperature and the water use and grain yield of spring maize. The treatments included traditional flat farming (CK), narrow plastic film mulch (NM), wide plastic film mulch (WM) and narrow plastic film mulch?+?maize straw mulch between rows (MS). The results showed that MS treatment increased consistently soil temperature during the initial stages of maize growth, and more importantly, it reduced diurnal temperature variation. MS also increased in soil water storage by 10.1%, leading to the highest water use efficiency (WUE?=?30.9?kg?ha^?1?mm^?1) over CK on 3 year average. MS significantly increased maize yield and net income of farmers by up to 20%, compared to CK. In conclusion, optimisation of soil mulching strategies significantly enhanced crop yield and water productivity in dryland agriculture in China. Our study provides important guidance for exploring better soil management practice for dryland agriculture in the other regions of the world.