北方麦区小麦产量与蛋白质含量变化对土壤硝态氮的响应

【目的】分析我国北方麦区不同土壤硝态氮残留梯度下减施氮肥后小麦籽粒产量、蛋白质含量变化,为保证合理减施氮肥,有效降低麦田土壤硝态氮残留提供理论依据。【方法】于2018—2019年在我国北方麦区43个地点进行田间试验,研究不同硝态氮残留情况下氮肥减施对小麦产量、蛋白质含量、产量构成及氮素吸收利用的影响。【结果】与农户施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少55 kg·hm^-2（26%）,产量为5 885 kg·hm^-2,比农户施肥增产3.1%,籽粒蛋白质含量为132.4 g·kg^-1,与农户施肥相比无显著差异。当1 m土层硝态氮残留量<55 kg·hm^-2时,小麦产量最低,为4 252 kg·hm^-2,硝态氮残留在55—100 kg·hm^-2时,产量达到最高,为7 186 kg·hm^-2,硝态氮残留量过高并不能持续提高小麦产量;当土壤硝态氮残留量<100 kg·hm^-2时,不施氮肥小麦产量会显著降低,但采用监控施肥技术合理减施氮肥,无论土壤硝态氮残留多少,均不会减产。土壤硝态氮残留>300 kg·hm^-2时,小麦籽粒的蛋白质含量达到最高,平均为146.93 g·kg^-1;当土壤硝态氮残留量<200 kg·hm^-2时,不施氮肥会显著降低籽粒蛋白质含量,但通过监控土壤硝态氮合理减施氮肥,无论硝态氮残留高低,均不会降低籽粒蛋白质含量;硝态氮残留介于55—100 kg·hm^-2时,农户与监控施肥处理的小麦籽粒蛋白质含量分别为124.5和123.1 g·kg^-1。采用监控施肥技术,小麦氮肥吸收效率（地上部吸氮量/施氮量）与氮肥偏生产力分别为1.36 和45.7 kg·kg^-1,较农户施肥显著提高61.5%和57.1%。【结论】综合考虑维持北方麦区小麦较高的产量和蛋白质含量,收获期1 m土层硝态氮残留量应介于55—100 kg·hm^-2。基于小麦目标产量、籽粒蛋白质含量和土壤硝态氮监控,确定合理的氮肥用量,对实现小麦氮肥减施、绿色生产有重要意义。     

秸秆还田和氮肥用量对冬小麦产量和氮素利用的影响

【目的】在陕西关中小麦-玉米轮作区通过连续7年田间定位试验,探索秸秆还田配施化学氮肥对冬小麦产量、籽粒蛋白质含量、地上部吸氮量、收获期土壤硝态氮残留量及土壤氮素平衡的影响,为小麦增产及氮素高效利用提供科学依据。【方法】试验采用裂区设计,主处理为玉米秸秆还田和不还田,副处理设置5个施氮水平,分别为0（N0,不施用氮肥）、84 kg·hm^-2（N84,当地推荐氮肥用量的一半）、168 kg·hm^-2（N168,当地推荐氮肥用量）、252 kg·hm^-2（N252,高氮肥用量）、336 kg·hm^-2（N336,超高氮肥用量）。【结果】与秸秆不还田处理相比秸秆还田未提高冬小麦籽粒产量,施用氮肥较不施氮肥小麦增产18%—29%,而超高氮肥用量较推荐氮肥用量有减产风险。秸秆还田和氮肥用量对小麦产量有交互效应。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田在氮肥用量为252和336 kg·hm^-2时,公顷小麦穗数增加5%—7%,产量平均增加5%—6%。秸秆还田对小麦籽粒蛋白质含量无显著影响,施用氮肥的籽粒蛋白质含量较不施用氮肥增加16%—33%。秸秆还田对小麦地上部吸氮量无显著影响,施用氮肥的地上部吸氮量较不施用氮肥增加36%—72%。秸秆还田和氮肥用量对小麦地上部吸氮量有交互效应。与秸秆不还田处理相比,秸秆还田在氮肥用量为252和336 kg·hm^-2时地上部吸氮量平均增加5%—8%。与秸秆不还田相比,秸秆还田使土壤硝态氮残留量平均增加18%,增加的硝态氮含量主要分布在70—170 cm土层。N168处理在秸秆不还田条件下土壤氮处于亏损状态,秸秆还田后有效地弥补了氮亏缺,进一步增加氮肥用量,将大幅增加土壤氮盈余量。相对于秸秆还田,氮肥用量对土壤氮盈余量的影响更大。【结论】秸秆还田配施高氮肥用量能增加小麦产量和地上部吸氮量,但同时增加了土壤硝态氮残留量和氮盈余量。综合考虑小麦籽粒产量、土壤硝态氮残留和土壤表观氮平衡等,秸秆还田配施168 kg·hm^-2氮肥更利于维持小麦产量和保护生态环境。     

不同降雨年型旱地冬小麦水分利用及产量对施氮量的响应

【目的】降雨和施氮是影响渭北旱塬冬小麦生产的主要因素,降雨年际变幅大对其影响更大,因此小麦增产效应受降雨年型显著影响。分析不同降雨年型下施氮量对旱地麦田水分利用、籽粒产量和蛋白质含量的影响,能够为实现渭北旱地冬小麦 “因雨施氮”和稳产优质提供理论依据。【方法】于2017—2020年连续3年在陕西合阳县开展田间定位施氮试验,以晋麦47为试验材料,设置5个施氮量处理0、60、120、180、240 kg·hm^-2（分别以N₀、N₆₀、N₁₂₀、N₁₈₀、N₂₄₀表示）,研究不同降雨年型施氮量对冬小麦生育期0—200 cm土层水分变化动态、水分利用效率、产量构成及蛋白质含量的影响。【结果】降雨年型和施氮对冬小麦播前底墒及生育期土壤含水量、耗水量、水分利用效率、籽粒产量和蛋白质含量影响显著。（1）休闲期降雨与播前底墒呈线性相关,每增加1 mm夏季降雨,底墒增加0.9 mm。在丰水年和平水年休闲期降雨充足,前季小麦增加施氮量对下季小麦播前底墒无显著影响;在欠水年休闲期降雨较少,前季小麦每增施氮100 kg·hm^-2,下季小麦播前底墒减少15.4 mm。丰水年较欠水年和平水年均能提高冬小麦生育期0—200 cm土层土壤含水量,因而分别增加生育期耗水量35.7%和6.6%。全生育期0—120 cm土层土壤含水量受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但160—200 cm 深层土壤含水量相对稳定。丰水年的水分利用效率较欠水年和平水年分别提高55.7%和26.5%,籽粒产量分别提高112.3%和39.1%,蛋白质含量分别降低8.3%和5.2%。（2）与N₀处理相比,丰水年、欠水年和平水年施氮均降低各生育时期0—200 cm土层土壤含水量,分别提高生育期耗水量4.6%—14.6%、6.0%—8.6%、2.2%—9.5%,分别增加水分利用效率20.7%—39.8%、4.7%—33.3%、13.1%—35.4%,分别增产7.1%—28.1%、1.5%—34.1%、8.5%—28.9%,分别提高蛋白质含量5.6%—10.4%、10.1%—17.7%、8.5%—15.6%。（3）施氮量和籽粒产量、蛋白质产量均符合二次曲线关系,拟合方程表明,丰水年、欠水年和平水年满足旱地冬小麦稳产优质的最适施氮量范围分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm^-2。【结论】综合来看,丰水年、欠水年和平水年的最佳施氮量分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm^-2,并可采取“播前底墒确定基施氮肥量+播种至拔节期降雨确定追施氮肥量”的“因雨施氮”管理模式,既能满足旱地冬小麦稳产优质,也可保证水分高效利用。     

长期少免耕与氮肥减量对全膜双垄沟播玉米产量及碳排放的调控作用

【目的】明确氮肥减量条件下耕作方式对土壤呼吸、碳排放、作物产量的影响,揭示玉米生长与土壤碳排放的关系。【方法】于2018—2019年依托2012年布设于甘肃农业大学旱作农业综合实验站的耕作方式及氮肥减量长期定位试验。本试验以具有良好集雨抑蒸、增温保墒作用的全膜双垄沟播技术为前提,采取二因素裂区设计,主区为4种耕作方式：翻耕（T1）;旋耕（T2）;深松耕（T3）和免耕（T4）,副区处理为两个施氮水平：氮肥减量（N1：基施氮200 kg·hm^-2）和传统施氮（N2：基施200 kg·hm^-2+拔节期施100 kg·hm^-2）。研究不同处理的玉米生长、土壤呼吸速率特征、碳排放量和土壤有机碳含量的变化,分析碳排放效率 （CEE） 及净生态系统生产力 （NEP）。【结果】（1） 耕作方式及施氮水平显著影响全膜双垄沟播玉米的生长,耕作方式对干物质积累的影响主要在灌浆期和成熟期,免耕处理显著提高了该时期的干物质积累量、生长率和净同化速率,较其他耕作方式籽粒产量提高2%—15%;施氮水平在拔节期—开花期对干物质的影响较大,但同一耕作方式下N1与 N2水平的产量差异不显著。（2）土壤呼吸速率呈先升高后降低的单峰曲线,在大喇叭口期—开花期达到峰值,耕作方式对土壤呼吸、碳排放量及碳排放效率的影响大于施氮水平,免耕处理的土壤呼吸速率较旋耕、翻耕和深松耕分别降低了4.3%、12.9%和24.3%,总碳排放量降低了21.5%、13.4%和31.2%,碳排放效率提高26.5%—55.9%;免耕减施氮肥较其他处理碳排放总量降低489—1 917.5 kg·hm^-2,碳排放效率提高了20.1%—56.2%。（3） 所有处理均表现为大气CO₂的“汇”,但免耕和减施氮肥表现出更强的碳汇效应,与传统翻耕相比,免耕处理0—5 cm土层有机碳含量增加了11.3%（P<0.05）,与传统施氮相比,氮肥减量水平下0—10 cm土层的有机碳含量提高了5.8%（P<0.05）。（4）全膜双垄沟播玉米碳排放效率与干物质积累量、生长率和净同化率呈显著正相关关系,玉米碳排放效率与土壤有机碳含量呈极显著负相关,其原因主要是耕作方式和氮肥减量促进了玉米光合能力,从而捕获更多CO₂,进而提高了玉米固碳能力。【结论】在472—491 mm的年降水条件下,免耕结合氮肥减量（基施氮200 kg·hm^-2）能提高玉米产量、土壤有机碳含量,降低碳排放总量,提高碳排放效率,是陇中黄土高原全膜双垄沟播玉米一项绿色增产技术,建议在生产中使用。     

水稻长期氮肥效率和土壤氮素平衡

通过不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、平衡施肥(NPK)和有机肥配施无机肥(MNPK)4个处理,利用8年水稻定位试验数据,分析水稻地上部生物量、产量及籽粒和秸秆中氮含量对不同施肥处理的响应,研究了水稻生长期土壤和环境氮素供应状况、氮肥效率和土壤氮素表观平衡等。结果表明,8年CK的水稻平均每年可生产籽粒9.42 t·hm^-2,相当于NPK的77.5%,因此,施肥对水稻产量提高的贡献率为22.5%。平均每年不施肥的土壤自然供氮131.4 kg·hm^-2,相当于平衡施肥的71.4%。水稻地上部吸氮量的74.5%来源于籽粒。在平衡施肥条件下,每施入1 kg氮肥,可生产籽粒61.1 kg,每吸收1 kg氮素,可生产籽粒平均为66.1 kg。由于作物对氮素不断的吸收,造成CK的土壤每年氮素亏缺 131.4 kg·hm^-2,在年平均施氮量208 kg·hm^-2的条件下,NP可使土壤每年氮素出现盈余326.1 kg hm^-2,但NPK的土壤氮素盈余量反而出现下降,尤其MNPK,土壤氮素盈余量比NP降低85.8%。     

新疆小麦、玉米的产量和氮磷钾肥利用效率

【目的】明确新疆小麦、玉米化肥利用效率现状,进一步优化养分管理,提高化肥利用效率,为新疆乃至全国粮食安全提供基础数据和技术支撑。【方法】2018—2020年,在新疆主要粮食种植区开展72个田间试验（小麦40个、玉米32个）,设置氮磷钾（NPK）、无氮（PK）、无磷（NK）、无钾（NP）4个处理,3次重复,分析新疆当前施肥条件下小麦、玉米的养分吸收,氮、磷、钾肥产量反应,农学效率,肥料利用率等特征。【结果】（1）新疆小麦氮（N）、磷（P₂O₅）、钾肥（K₂O）平均施用量分别为233.1、128.0和75.5 kg·hm^-2,玉米氮、磷、钾肥平均施用量分别为254.9、148.0和67.8 kg·hm^-2。（2）小麦NPK处理平均产量为7 504 kg·hm^-2,氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为2 206 kg·hm^-2（500—3 795 kg·hm^-2）、2 016 kg·hm^-2（288—4 230 kg·hm^-2）和1 362 kg·hm^-2（105—2 910 kg·hm^-2）,施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为45.0%、39.7%和23.0%;玉米NPK处理平均产量为13 715 kg·hm^-2,氮、磷、钾肥的平均产量反应分别为4 657 kg·hm^-2（1 559—6 900 kg·hm^-2）、1 942 kg·hm^-2（473—4 699 kg·hm^-2）和1 297 kg·hm^-2（113—5 440 kg·hm^-2）,施氮、磷、钾肥的平均增产率分别为52.2%、21.2%和15.5%。玉米施氮肥的产量反应明显高于小麦。（3）NPK处理中,每形成100 kg小麦籽粒需氮（N）2.7 kg（1.7—4.0 kg）、磷（P₂O₅）0.8 kg（0.4-1.3 kg）、钾（K₂O）2.1 kg（1.2—3.9 kg）;每形成100 kg玉米籽粒需氮（N）2.1 kg（1.5-2.9 kg）、磷（P₂O₅）0.8 kg（0.4-1.2 kg）、钾（K₂O）2.1 kg（0.7—3.4 kg）。（4）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为9.6、15.9和18.7 kg·kg^-1,磷、钾肥显著高于氮肥;玉米氮、磷、钾肥的平均农学效率分别为18.7、13.4和18.1 kg·kg^-1,氮、钾肥显著高于磷肥。玉米氮肥的农学效率高于小麦,磷、钾肥的农学效率两种作物差异不大。（5）新疆小麦氮、磷、钾肥的平均利用率分别为41.4%、21.8%和45.2%;玉米氮、磷、钾肥的平均利用率分别为46.9%、20.5%和49.6%。小麦、玉米的氮、钾肥利用率均显著高于磷肥。【结论】当前新疆小麦、玉米产量水平较高,氮、磷、钾肥利用效率已处于较高水平,氮、钾肥的利用率显著高于磷肥。小麦、玉米对缺氮最为敏感,其次对缺磷,缺钾的减产幅度最低。当前新疆小麦、玉米的氮肥施用量较合理,施钾量不足,小麦存在过量施磷。今后需加大小麦、玉米的钾肥投入,减少小麦的磷肥投入。     

施氮量对迟播油菜氮素利用和产量品质的影响

【目的】长江流域多熟制模式下,油菜播种推迟,引起产量低、品质差。为探究施氮量对迟播油菜氮素利用和产量、品质的影响,本研究通过测定不同施氮量下迟播油菜产量构成、农艺性状、养分积累、籽粒品质,以期探明迟播油菜最佳施氮量。【方法】以甘蓝型油菜品种中油杂19为材料,在湖北应城、黄冈进行大田裂区试验,设置2个播期（常规播期S1,10月10日;迟播S2, 11月10日）为主区,4个施氮量（N0：不施氮肥;N1：120 kg·hm^-2;N2：240 kg·hm^-2;N3：360 kg·hm^-2）为副区。【结果】（1）迟播（S2）显著降低油菜籽粒产量,增加氮肥施用量,不同播期油菜单株角果数、每角果粒数及千粒重均有显著上升趋势,与N0相比,在N1、N2和N3处理下,籽粒产量在常规播期下两地平均增加31.9%、68.6%和79.8%,在迟播下两地平均增长36.0%、82.3%和87.3%;（2）播期推迟,油菜根颈粗、株高、分枝起点高度和根系干重均显著下降,地上部干重增加,根冠比下降。增加氮肥施用量,不同播期油菜根颈粗、株高及分枝起点高度增加,地上及根系干重均上升,但根冠比呈现下降趋势;此外,与N0相比,在N1、N2和N3下,倒伏角度在正常播期下两地平均增加162.7%、254.7%和374.7%,在迟播下两地平均增长105.5%、208.7%和303.1%,即增施氮肥加重了倒伏的发生;（3）推迟播期,油菜根系氮含量和氮积累量均下降;籽粒氮含量上升而氮积累量下降、含油率下降;茎秆、角果壳氮含量变化不显著,但氮积累量显著上升。增加氮肥施用量,各部位氮含量和氮积累量增加,含油率下降,但产油量呈上升趋势,在240 kg·hm^-2施氮量水平时,产油量在两个播期下均达最大,应城分别为1 830.5和1 534.5 kg·hm^-2,黄冈分别为1 535.1和1 220.0 kg·hm^-2。籽粒氮素利用率也达最高,应城分别为34.88%和31.14%,黄冈分别为27.95%和25.48%。籽粒氮素利用率与籽粒产量和产油量呈极显著正相关,与倒伏角度不相关,因此可以通过提高籽粒氮素利用率提高籽粒产量和产油量,同时不加重倒伏发生。【结论】增加氮肥施用可提高迟播油菜产量,但氮肥施用应控制在240 kg·hm^-2左右,以控制倒伏进一步加剧,并获得最大产油量。     

轮作体系下麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量和氮素吸收的影响

为了研究麦/油-稻轮作体系麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量、氮素吸收和氮肥偏生产力的影响,于2017—2018年开展麦-稻轮作和油-稻轮作的田间试验,在麦/油季设置常规施氮(小麦,N 150 kg·hm^-2;油菜,N 180 kg·hm^-2)、减量施氮(小麦,N 120 kg·hm^-2;油菜,N 150 kg·hm^-2)2个处理,在水稻季N 150 kg·hm^-2用量基础上设置3个运筹M1~M3,基肥、分蘖肥、穗肥的用量比分别为2∶2∶6、3∶3∶4和4∶4∶2。结果表明:在麦-稻轮作体系下,小麦季减量施氮小麦产量、地上部生物量和地上部氮素吸收量分别显著(P<0.05)降低15.36%、14.21%和17.14%,小麦氮肥偏生产力显著(P<0.05)增加5.79%。小麦季常规施肥处理下,M3运筹的水稻产量最高,而减量施氮处理下,M2运筹的水稻产量、地上部氮素吸收量和氮肥偏生产力最高。在油-稻轮作体系下,油菜季减量施氮显著(P<0.05)降低了油菜的产量和地上部氮素吸收量,降幅分别为14.28%和16.76%。无论油菜季减氮与否,M3运筹的水稻产量、地上部生物量和氮肥偏生产力均最高。     

不同氮用量对四川春玉米光合特性、氮利用效率及产量的影响

【目的】明确不同施氮量下春玉米产量形成的光合机制,分析不同施氮量对氮肥利用率、土壤氮素盈余量等的影响,为当地合理施用氮肥,促进春玉米高产高效提供理论参考。【方法】以玉米品种仲玉3号为试验材料,分别于2019、2020年在四川农业大学雅安试验农场的肥效长期定位试验地进行田间试验,设置5个供氮水平,分别为0（不施氮）、90 kg·hm^-2（低氮）、180 kg·hm^-2（适量氮）、270 kg·hm^-2（农民习惯施氮）、360 kg·hm^-2（高氮）,记为N0、N1、N2、N3、N4。于拔节期、吐丝期和灌浆期测定叶面积,分别计算叶面积指数、光合势;于灌浆期测定穗位叶净光合速率等光合参数以及吐丝期、灌浆期测定叶绿素含量;吐丝期、灌浆期、收获期测定地上部群体干物质积累量,收获时测定产量,分析各部位氮含量,计算土壤氮素盈余量、春玉米氮素利用效率和施氮经济效益。【结果】（1）春玉米产量随施氮量增加先升后持平,2019、2020两年都是N2处理的产量最高,平均为9 746 kg·hm^-2,相较于N0、N1处理分别增产179%、28.7%（P<0.05）,而N2与N3、N4处理间产量无显著差异。两年产量经线性+平台拟合,平台施氮量为134.8 kg·hm^-2,平台产量为9 604 kg·hm^-2,此时产投比也最高（12.6）。（2）适量施氮（N2）相比不施氮均显著提高穗位叶叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及叶面积指数和光合势等,继续增施氮肥上述指标无显著差异甚至显著降低。（3）结合光合特性与收获期产量的相关性分析及偏最小二乘法分析表明,春玉米光合势、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶面积指数、叶绿素a+b与产量均呈极显著正相关关系（P<0.01）,且影响春玉米产量的主导因素是叶绿素a+b。（4）收获期籽粒氮素积累量和地上部氮总积累量两年都是随施氮量增加先显著上升,在N2处理后（超过180 kg·hm^-2）微弱上升或基本持平;经拟合表明土壤氮素盈余量为0时施氮量为139 kg·hm^-2;春玉米氮肥表观利用率两年都是N2处理最高,平均达73.7%,较N1处理提高10.8%（P<0.05）,继续增施氮肥,氮肥表观利用率则显著下降,N3、N4处理氮肥表观利用率相较于N2处理分别降低32.9%和48.1%（P<0.05）。【结论】适量施氮能明显提高春玉米叶片光合性能,延缓穗位叶总叶绿素的降解,延长光合作用持续期,优化总叶绿素、叶面积指数和光合势在春玉米产量形成中的作用。同时,适量施氮能显著增加地上部群体干物质积累量和籽粒产量,促进玉米对氮素的吸收与积累,降低土壤氮素残留,提高氮肥表观利用率。综合产量、施肥经济效益、氮肥表观利用率和氮素盈余量等因素,试验区（四川雅安）氮素投入量为139—180 kg·hm^-2能维持春玉米的高产高效目标。     

秸秆还田配合氮肥减量对稻田土壤养分、碳库及水稻产量的影响

通过大田定位试验,研究秸秆还田和氮肥减量对稻田土壤养分、碳库及水稻产量的影响。结果表明,采用适当的秸秆还田配合氮肥减量处理可以有效改善土壤理化性状,提高水稻产量。与单施纯氮270 kg·hm^-2处理相比,等氮量的秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2处理的稻田土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、总有机碳含量分别显著(P<0.05)增加了33.86%、13.83%、54.64%、21.60%、33.81%,而铵态氮、可溶性有机碳和微生物碳含量分别显著(P<0.05)减少了13.69%、49.22%和32.36%。在产量方面,秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2的产量最高,较秸秆不还田不施氮肥处理和秸秆还田不施氮肥处理分别显著(P<0.05)增产57.90%、62.22%。在本试验条件下,秸秆还田配施纯氮240 kg·hm^-2为最优的秸秆还田配合氮肥减量模式,对改善土壤养分、增加土壤碳库、提高水稻产量具有一定作用。     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

夏闲期耕作对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

【目的】研究不同夏闲期耕作方式对黄土高原旱地麦田土壤水稳性团聚体稳定性的影响。【方法】于2013-2017年在山西省闻喜县邱家岭村开展免耕-免耕-免耕-免耕（4aNT）、深翻-深翻-深翻-深松（3aPT-ST）、深松-深松-深松-深翻（3aST-PT）和深松/深翻（4aST/PT）轮耕4种耕作处理,测定了平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）、稳定率（WSAR）、破坏率（PAD）、分形维数（D）、峰凸系数（C_E）和偏倚系数（C_S）等水稳性团聚体稳定性指标。【结果】4年轮耕处理结果表明,深松/深翻轮耕能够有效提高土壤有机质含量和旱地麦田产量。深松/深翻轮耕0-50 cm土层＞0.25 mm水稳性团聚体含量分别比连续免耕、深翻-深翻-深翻-深松和深松-深松-深松-深翻高40.4%-45.5%、61.8%-98.0%和39.4%-106.1%,且深松/深翻轮耕处理下的GMD、MWD、WSAR和C_S均显著高于其他耕作处理,而D、PAD和C_E均显著低于其他耕作处理（P＜0.05）。各参数之间的相关分析结果显示,WSAR、MWD、GMD和C_S之间相互呈极显著正相关,且均与PAD、D和C_E呈极显著负相关（P＜0.01）。【结论】夏闲期耕作会显著影响土壤水稳性团聚体的稳定性,而夏闲期深松/深翻轮耕处理能提高耕层水稳定性团聚体含量与稳定性,更好的改善旱地土壤结构,提高产量。     

渭北旱塬小麦玉米轮作区不同耕作方式 对土壤水分和作物产量的影响

【目的】陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,降水短缺及其季节分布不均制约着旱地冬小麦和春玉米生长发育,是导致作物产量低而不稳的主要因素。论文旨在探索渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作区在不同轮耕措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。【方法】于2007-2013年在陕西合阳实施了免耕/深松、深松/翻耕、翻耕/免耕、连续翻耕等不同耕作处理田间定位试验,测定休闲期和作物生育期土壤水分及作物收获期土壤理化性状,分析各耕作处理作物产量和水分利用效率的变化规律。【结果】（1）3种耕作处理均能降低土壤容重,提高土壤孔隙度,增加田间持水量和土壤有机质,且以免耕/深松轮耕处理效果最佳,与连续翻耕相比,免耕/深松轮耕处理平均土壤容重较连续翻耕处理降低3.6%,平均土壤孔隙度、田间持水量和土壤有机质含量较连续翻耕处理分别增加4.4%、11.6%和6.9%。（2）在6个试验年度的3个休闲期间,平均土壤蓄墒率：免耕/深松＞翻耕/免耕＞深松/翻耕＞连续翻耕,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均土壤蓄墒率较连续翻耕处理分别增加22.4个百分点、4.4个百分点和4.9个百分点,增墒效果显著;免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别高18.2、1.3和11.8 mm。（3）在冬小麦生长期,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加13.2、1.7和14.6 mm;在春玉米生长期,免耕/深松和深松/翻耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加17.8和15.1 mm,深松/翻耕处理低于连续翻耕处理5.0 mm。（4）在冬小麦生产年度,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产8.1%、8.9%和4.9%,水分利用效率平均提高14.3%、13.8%和10.2%;在春玉米生产年度,免耕/深松和深松/翻耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产10.2%和6.4%,水分利用效率平均提高4.6%和8.2%,翻耕/免耕与连续翻耕处理平均产量接近,水分利用效率接近。【结论】综合可知,3种轮耕模式中,与连续翻耕处理相比,深松/翻耕轮耕模式土壤水分状况较差,但其作物产量和水分利用效率较高;翻耕/免耕轮耕模式土壤水分状况较好,但其作物产量和水分利用效率较差;而免耕/深松轮耕模式对于改善土壤耕层物理结构、提高土壤蓄水保墒效果和作物增产效应最佳,为渭北旱塬区麦玉轮作田较适宜的休闲轮耕模式。     

不同降水年型黄土旱塬冬小麦免耕与深松轮耕蓄墒增收效应

目的 为旱区不同降水年型冬小麦蓄墒增产耕作方式的选择提供科学依据。方法 于2007—2018年在陕西黄土旱塬实施免耕与深松轮耕长期定位试验,设置免耕/免耕/深松（NNS）、免耕/深松（NS）和连续免耕（N）3种耕作处理,分析不同降水年型轮耕模式下冬小麦休闲期和生育期蓄墒效果及ET、WUE、产量和经济效益。结果 降水年型对冬小麦休闲期及生育期土壤蓄墒、ET、WUE、产量和经济效益影响显著。丰水年型较干旱和平水年型分别提高冬小麦休闲期（23.9%和31.9%）和生育期（6.5%和16.6%）0—200 cm土层土壤蓄墒量,并在冬小麦水分急剧消耗的拔节期至灌浆期,分别增加耗水量1倍和3倍以上,且较干旱和平水年型WUE分别提高21.1%和16.3%,增产70.0%和25.8%,增效2倍和1/2倍以上。干旱、丰水和平水年型分别以免耕/深松（NS）（106.1 mm）、连续免耕（N）（192.0 mm）和连续免耕（N）（91.5 mm）处理休闲期0—200 cm土壤蓄墒量最高;生育期0—100 cm土壤蓄墒效果受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但120—200 cm深层土壤蓄水量基本呈“先增后减”的稳定变化趋势,并以免耕和深松轮耕措施蓄墒效果较好;免耕/免耕/深松（NNS）处理在干旱和丰水年型WUE及增产增效优势显著,在平水年型,连续免耕（N）处理产量和经济效益最高,分别为4 297 kg·hm ^-2和4 773元/hm ²。受深松作业及其频次影响,免耕/免耕/深松（NNS）和免耕/深松（NS）轮耕处理分别增加生产成本172和227元/hm ²,但生产投入的高低并非是影响经济效益的关键因素。较免耕/深松（NS）处理,免耕/免耕/深松（NNS）能以较少的深松频次节省生产成本,以较高的籽粒产量实现经济效益的最大化,具有减耗节水、提高冬小麦WUE和节本增效的优势,并在多数试验年份下保持节水减耗、经济高效的生产正效应,更具生产普适性。结论 从可持续农业生产及绿色低耗高效的发展目标综合分析,推荐免耕/免耕/深松（NNS）轮耕措施为黄土旱区冬小麦蓄墒增产增收的最适耕作方式。     

休闲期耕作对旱地小麦土壤水分、花后脯氨酸积累 及籽粒蛋白质积累的影响

【目的】研究休闲期不同时间耕作对土壤水分、花后旗叶和籽粒脯氨酸积累、籽粒蛋白质积累的影响,旨在探索休闲期一次性耕作的蓄水保墒技术,为旱地小麦高产、优质提供理论依据。【方法】采用大田试验设定前茬小麦收获后15 d、45 d两个时期,深翻、深松两种耕作方式（以未耕作为对照）,研究其对播前0-300 cm土壤蓄水量,花后旗叶和籽粒脯氨酸含量、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性动态变化,籽粒蛋白质含量动态变化的影响及花后脯氨酸含量与两种氮代谢酶活性的关系。【结果】休闲期深翻或深松均可提高旱地小麦播前0-300 cm土壤蓄水量,且欠水年效果明显,以前茬小麦收获后45 d深翻效果较好。休闲期耕作降低了花后旗叶脯氨酸含量、花后5-15 d籽粒脯氨酸含量、旗叶和籽粒GDH活性,提高了籽粒GS活性、籽粒蛋白质产量。但耕作时间在不同降雨年型对旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量的影响存在差异,在欠水年,休闲期耕作降低了旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量;在丰水年,麦收后15 d耕作降低了旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量,而麦收后45 d耕作则相反。休闲期耕作条件下,旱地小麦播前土壤蓄水量与籽粒脯氨酸含量的相关性高于与旗叶脯氨酸含量的相关性。前茬小麦收获后15 d耕作条件下,旗叶脯氨酸含量与旗叶GDH活性相关性较大,籽粒脯氨酸含量与旗叶GS活性相关性较大;前茬小麦收获后45 d耕作条件下,旗叶脯氨酸含量与籽粒GDH活性相关性较大,而籽粒脯氨酸含量与两种酶活性无显著相关性。【结论】休闲期耕作有利于蓄水保墒,且欠水年效果较明显,有利于降低花后旗叶脯氨酸含量及灌浆前期籽粒脯氨酸含量,减缓花后小麦干旱胁迫,由于脯氨酸含量与两种氮代谢酶有一定相关性,从而影响籽粒蛋白质积累。休闲期耕作的时间对土壤水分、花后脯氨酸积累、籽粒蛋白质积累有较大的调控效应,且以休闲期等雨后耕作有利于籽粒蛋白质形成,深翻效果较好。     

不同轮耕模式对黄土高原旱作麦田土壤物理性状的影响

【目的】研究免耕、深松和翻耕两两组合而成的3种不同轮耕模式对黄土高原旱作麦田土壤物理结构与稳定性影响。【方法】于2007—2012年在陕西渭北旱塬麦田开展夏闲期免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种隔年交替的轮耕试验,测定土壤容重,并应用干筛和湿筛法分析土壤团聚体不同粒级含量、大小和分形维数。【结果】与耕作试验前相比,5年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理在收获期0—60 cm土层土壤容重与孔隙度差异均不显著。3种轮耕处理的耕层团聚体性状变化差异显著,0—10 cm土层大于0.25 mm水稳性团聚体含量（R0.25）及稳定率表现为免耕/深松＞深松/翻耕＞翻耕/免耕;0—30 cm土层水稳性团聚体平均重量直径（mean weight diameter,MWD）大小表现为免耕/深松＞深松/翻耕＞翻耕/免耕。3种轮耕处理的团聚体分形维数（fractal dimension,D）,干筛法下10—30 cm土层表现出差异,湿筛法下0—10 cm土层表现出差异,免耕/深松处理分形维数低于深松/翻耕和翻耕/免耕处理。【结论】3种轮耕模式对土壤容重的影响无显著差异。免耕/深松保护性轮耕模式能提高耕层团聚体含量与稳定性,改善旱地土壤结构;而深松/翻耕与翻耕/免耕的轮耕模式由于隔年翻耕对土壤的强烈扰动,对土壤结构改善效果不明显。     

深松覆盖对旱地冬小麦产量和水分利用率的影响

1999-2009年在洛阳孟津试验场内,设置深松覆盖、传统耕作(对照)2个处理,利用长期定位试验及气象观测设备,研究深松覆盖对旱地冬小麦产量及水分利用率的影响。结果表明:(1)豫西地区干旱程度正在加剧,年平均降雨量546.7mm,与常年平均相比减少了7.95%。(2)深松覆盖在所有年份均表现增产,10a间平均增产8.67%,增产幅度为4.9%～20.87%,干旱年份增产幅度更大。(3)深松覆盖能显著提高降水贮蓄率,10a间深松覆盖降水贮蓄率在37.5%～75.0%,平均54.9%,传统耕作降水贮藏率在22.9%～64.8%,平均46.2%,深松覆盖较传统耕作平均提高22.13%。(4)深松覆盖可有效提高土壤水分利用效率,干旱年份水分利用效率较高,提高的幅度更大,10a间降水利用效率平均提高4.73%。     

有机肥替代化肥对旱地小麦产量和养分利用效率的影响及其经济环境效应

【目的】通过5年连续监测有机肥、生物有机肥替代化肥对旱地小麦产量、养分利用、经济及土壤环境的影响,以期为旱地小麦科学高效生产提供施肥依据。【方法】于2013—2018年在山西省洪洞县旱地麦田试验区,通过农户施肥（FP）、测控施肥（OF）、有机肥替代化肥（OFM）和生物有机肥替代化肥（OFB）4个处理,分析有机肥替代化肥对黄土旱塬冬小麦产量构成,经济效益,养分吸收转移特征,肥料利用效率,土壤环境等的影响。【结果】（1）与FP处理相比,OFM、OFB处理5年平均减施化肥氮素35%,籽粒产量显著提高17.2%—21.4%、纯收入显著提高44.3%—54.7%;与OF处理相比,OFM、OFB处理5年平均替代化肥氮素40%,增加了公顷穗数和千粒重,籽粒产量显著提高6.0%—9.8%,纯收入显著提高12.9%—21.0%。（2）OFM、OFB处理与OF处理相比,籽粒氮含量显著提高9.6%—12.8%,磷含量显著提高12.5%—17.9%;籽粒氮、磷、钾的花前营养器官转移量与花后土壤吸收量均有所提高,特别是促进了籽粒中氮、磷素的花后土壤吸收量,分别显著提高了48.8%—50.5%,70.5%—76.2%。（3）与OF处理相比,OFM处理的钾肥农学效率和偏生产力显著提高33.9%和6.2%。OFB处理的氮、磷肥的表观回收率显著提高48.6%和65.5%,氮、钾肥的农学效率显著提高71.3%和51.3%,偏生产力显著提高20.3%和10.0%。（4）经过5年的有机肥、生物有机肥替代化肥处理,土壤肥力（有机质, 全氮, 有效磷, 速效钾）有所提高,表层土壤硝态氮残留显著减少9.6%—23.0%,且2 m土层硝态氮无明显淋溶现象。【结论】有机肥、生物有机肥替代化肥可以提高小麦籽粒对氮、磷、钾的吸收,促进氮、磷素的花后土壤吸收,提高肥料的利用效率,显著降低土壤硝态氮残留量,有助于提升土壤肥力,最终获得较高的经济和环境效益,是旱地麦田高效持续生产和发展绿色农业的一项重要措施。     

耕作对渭北旱塬小麦-玉米轮作田土壤水分和产量的影响

【目的】探讨不同降水年型下,耕作方式对冬小麦-休闲-春玉米轮作田土壤水分和作物产量的影响,为旱区粮田降雨高效利用与耕作制度创新提供理论支撑。【方法】于2007—2019年在渭北旱塬进行长期定位保护性耕作试验,以传统翻耕（CT）为对照,设置免耕（NT）和深松（ST）2种少耕耕作方式,分析不同降水年型下耕作方式对小麦-玉米轮作田休闲期土壤蓄墒、作物产量和水分利用效率的影响。【结果】（1）降水年型、耕作方式及其互作均显著影响休闲期末期土壤贮水量和休闲期蓄墒率,其中降水年型是休闲末期土壤贮水量和休闲期蓄墒率变化的主导因素。休闲末期0—200 cm土层土壤贮水量（mm）表现为丰水年型（430.6）>欠水年型（405.9）>平水年型（381.5）;NT（417.4）>ST（402.3）>CT（398.2）;丰水年型NT处理休闲末期0—200 cm土层土壤贮水量最高（438.5）,平水年型ST处理最低（370.2）;休闲期蓄墒率（%）表现为丰水年型（27.1）>欠水年型（26.6）>平水年型（25.1）;NT（27.6）>ST（26.4）>CT（25.8）;欠水年型NT处理土壤蓄墒率最高（29.1）,平水年型CT处理土壤蓄墒率最低（25.0）。（2）降水年型、耕作方式及其互作均显著影响冬小麦产量和水分利用效率（WUE）,其中耕作方式是冬小麦产量（kg∙hm^-2）和WUE（kg∙hm^-2∙mm^-1）变化的主导因素。冬小麦产量表现为丰水年型（4985）>欠水年型（3984）;NT（4522）>ST（4468）>CT（4465）;丰水年型NT处理产量最高（5033）,欠水年型ST处理最低（3957）;冬小麦WUE表现为丰水年型（15.4）>欠水年型（14.9）;NT（16.2）>ST（15.4）>CT（14.0）;丰水年型NT处理WUE最高（16.5）,欠水年型CT处理最低（13.9）。（3）降水年型、耕作方式及其互作均显著影响春玉米产量和水分利用效率（WUE）,其中降水年型是春玉米产量（kg∙hm^-2）和WUE（kg∙hm^-2∙mm^-1）变化的主导因素。春玉米产量表现为丰水年型（7677）>欠水年型（6999）>平水年型（5887）;NT（6900）>ST（6879）>CT（6785）;丰水年型ST处理产量最高（8003）,平水年型ST处理最低（5723）;春玉米WUE表现为丰水年型（18.7）>欠水年型（17.5）>平水年型（14.8）;NT（17.8）>ST（17.0）>CT（16.2）;丰水年型ST处理WUE最高（19.3）,平水年型CT处理最低（13.9）。（4）在冬小麦-休闲-春玉米轮作周期中,耕作方式显著影响作物产量和WUE。其中NT处理多年平均产量和WUE分别较CT处理提高1.6%和9.5%,ST处理多年平均产量和WUE分别较CT处理提高1.2%和3.9%。【结论】综合各降水年型下土壤水分与作物产量得出,保护性耕作可以相对高效地实现保水增产目的,其中以免耕处理蓄水与增产效应最佳。从旱作农田高产高效及长期可持续发展的角度综合考虑,推荐免耕作为黄土高原地区实现蓄水保墒及增产增收目的的耕作方式。