不同夏玉米品种水分利用效率对氮肥与降水量的响应

以郑单958与农大108为材料,在3种类型氮肥、3个施氮水平条件下,连续两年(2004~2005)研究了华北平原夏玉米水分利用效率(WUE)对氮肥与降水量的响应。结果表明,(1)在施N 0~180 kg/hm2范围内,夏玉米WUE随施氮量增大而增大,且不同氮肥类型间有一定差异;(2)WUE具有明显的基因型差异,在施氮与不施氮条件下均表现郑单958>农大108;(3)WUE与产量呈极显著正相关,与灌浆期穗位叶光合速率、气孔导度与蒸腾速率呈较明显的正相关关系;(4)WUE存在明显的年际间差异,两品种均表现2005年明显大于2004年,这主要由降水量差异所致。夏玉米生育前期及全生育期降水量的减少使夏玉米产量与耗水量均降低,但产量的降幅小于耗水量的降幅,从而使WUE得到提高。可见在本试验条件下,选择合适的品种进行适度干旱或限量灌溉栽培,再配以施氮量180 kg/hm2,可明显提高夏玉米水分利用效率。     

灌水量及减氮模式对冬小麦产量及水氮利用的影响

为探究关中平原冬小麦合理的减氮模式及相应的灌水量,以灌水量为主处理、减氮模式为副处理开展冬小麦田间裂区试验,灌水量设90 mm和150 mm,参照本地习惯施氮(尿素CO,施氮量210 kg·hm~(-2))设置减氮模式,施氮量为150 kg·hm~(-2),有3种施氮类型:尿素+硝化抑制剂(DMPP)、控释氮肥和尿素掺施(PCU)和控释复合肥(SF),另以不施氮肥(N0)为对照,对小麦产量、水分和氮肥利用效率及土壤硝态氮残留状况进行分析。结果表明:灌水量和减氮模式两因素及其交互作用对冬小麦有效穗数、千粒重、籽粒产量、土壤硝态氮残留量及水分和氮肥利用效率均有显著影响;灌水量对冬小麦产量的影响随减氮模式而变,与灌水90 mm相比, PCU150和DMPP150处理在灌水量150 mm时产量降低,SF150和N0处理产量有所增大;灌水90 mm时,减氮模式PCU150和DMPP150较习惯施氮CO210减少施氮28.6%,籽粒产量和有效穗数显著增加,分别增产17.4%和11.6%,水分利用效率提高17.5%和13.5%,氮肥利用效率增加64.3%和58.4%, 0～200 cm土层硝态氮残留量减少57.8%和45.6%。关中平原在冬小麦全生育期灌水90 mm,采用尿素加硝化抑制剂基施、树脂包膜尿素基施60%+尿素拔节期追施40%两种减氮模式,冬小麦可维持较高产量和水肥利用效率。     

地下水埋深和施氮量对夏玉米灌浆特性及水氮利用效率的影响

为揭示不同地下水埋深和施氮量对夏玉米灌浆过程和水氮利用效率影响,以夏玉米‘怀玉208’为试验材料,基于大型地中渗透仪,采用随机区组的试验方法,研究了地下水埋深（GW,2、3、4 m）和施氮量（N,300、240 kg·hm^-2）对夏玉米籽粒灌浆过程和水氮利用效率的影响。结果表明：（1）各处理玉米百粒质量随花后天数呈“S”型曲线变化趋势。施氮量和地下水埋深均极显著影响玉米收获时的百粒质量,但二者交互作用不显著;地下水埋深相同时,施氮量为300 kg·hm^-2玉米的百粒质量均显著高于施氮量为240 kg·hm^-2玉米的百粒质量。（2）灌浆期各处理玉米籽粒灌浆速率均呈“抛物线”型变化趋势。Logistic方程能很好地拟合各处理玉米籽粒灌浆过程。收获期玉米籽粒百粒质量与最大灌浆速率时的籽粒质量、玉米平均灌浆速率极显著正相关。地下水埋深和施氮量对玉米灌浆参数的影响具有显著交互作用。（3）施氮量和地下水埋深极显著影响玉米产量,其中N300GW4处理玉米产量最高,N240GW3处理的产量最低。玉米产量与穗长、穗粗、百粒质量、穗行数、行粒数、穗粒数极显著正相关。（4）施氮量、地下水埋深及二者交互作用均极显著影响玉米氮肥偏生产力;施氮量极显著影响玉米水分利用效率,地下水埋深及二者交互作用对玉米水分利用效率影响不显著。N240GW4处理玉米氮肥利用效率及水分利用效率均最高。综上可知,地下水埋深和施氮量对玉米水氮利用效率及灌浆过程交互作用显著,N240GW4处理是本研究推荐的农业绿色高产生产模式。     

秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量及氮素调控的影响

以周麦23为供试材料,采用裂区设计的大田试验研究了关中地区秸秆还田配施不同氮肥水平对冬小麦产量及氮素调控的影响。结果表明：相较于单施氮肥处理,秸秆还田配施氮肥处理冬小麦产量在低施氮量处理时有降低的趋势,在高施氮量处理时有增加的趋势,但两者间的差异不显著;秸秆还田配施氮肥能有效提高冬小麦的氮素利用效率,冬小麦的氮肥表观利用率提高了1．6％～9．1％;秸秆还田措施配施适量的氮肥有降低冬小麦百公斤籽粒需氮量的趋势。综合考虑到生产成本及潜在环境污染的可能性因素,在秸秆还田条件下,试验地区冬小麦施氮量以252～321 kg·hm-2为宜。     

耕作模式与氮肥运筹对土壤主要理化性状及作物产量的影响

在冬小麦-夏玉米轮作条件下,以小麦品种矮抗58和玉米品种郑单958为材料,研究了不同耕作方式(小麦季深耕、玉米季免耕;小麦季旋耕、玉米季免耕)及不同氮肥总量(540,420,300 kg·hm~(-2))和不同氮肥运筹方式(不同追肥比例及追肥时期)对豫东潮土和豫南砂姜黑土物理性状及氮含量的周年变化以及作物产量的影响。结果表明:深耕能显著降低潮土和砂姜黑土20~40 cm土层土壤容重,显著提高两类土壤20~40 cm土层土壤总孔隙度以及田间持水量,且深耕处理下两类土壤周年作物产量分别比旋耕处理增加4.30%和2.63%;土壤全氮以及碱解氮含量均随着氮肥施用总量的增加而升高,在氮肥施用量相同条件下,追施氮肥前土壤全氮和碱解氮含量随着底施氮量的增加而升高,追施氮肥后随着追氮量的增加而增加。研究认为,本试验条件下,考虑到经济效益,建议采用小麦季隔年深耕而玉米季免耕直播的耕作方式,在潮土区的B1C3(小麦季300 kg·hm~(-2)纯氮,按照底肥与拔节期追肥之比为1∶1施入,玉米季240 kg·hm~(-2)纯氮,按底肥与拔节期追肥大喇叭口期追肥之比为2∶1∶1施入)施肥模式,和砂浆黑土地区的B2C1(小麦季240 kg·hm~(-2)全底施,玉米季180 kg·hm~(-2)纯氮,底肥与拔节期追肥之比3∶1施入)施肥模式为两地最优的氮肥施用模式。     

北疆滴灌玉米施氮量估算及减氮增铵效应

根据产量与施氮量函数模型计算滴灌玉米施氮量,并通过减氮增铵改善滴灌玉米氮素营养,探索滴灌水氮一体化下优化施氮策略。2013—2014年两年田间试验表明:玉米产量、干物质量及氮素吸收量均随施氮量的增加显著升高,当施氮量大于435 kg·hm-2时,则呈下降趋势,表现为N435N540N330N225N0;减氮增铵处理的上述指标表现为N375+CPN37575%N375+CPN0,当施氮量在330~435 kg·hm-2时,不同处理的玉米氮素吸收量与氮素收获指数差异均不显著,说明在此范围内减氮增铵对玉米干物质积累、玉米氮素营养及产量无负面影响;根据产量与施氮量间函数关系可得天山北坡滴灌玉米经济最佳产量17 049 kg·hm-2下的施氮量为402.5kg·hm-2;施氮和增铵处理可显著增加玉米穗粒数、单穗重;氮肥偏生产力和氮肥利用率均随施氮量增加而下降,氮肥利用率表现为N225(46.6%)N330(45.8%)N435(43.6%)N540(34.6%);滴灌玉米氮肥偏生产力和氮肥利用率均以75%N375+CP处理最高,分别比施氮量在330~435 kg·hm-2之间其他处理的平均值增加了31.4%、27.9%和5.8%、6.4%,说明减氮增铵可显著提高滴灌玉米氮素养分利用效率;天山北坡滴灌玉米优化施氮量为402.5kg·hm-2,通过施用硝化抑制剂与尿素水氮一体化分次施入可实现减氮93.8 kg·hm-2,并显著提高氮肥利用率。     

灌溉量和氮肥增效剂对夏玉米产量及水肥利用的影响

为探究水分和氮肥增效剂对夏玉米生长及水肥利用的综合影响，通过设置40 mm（W1）和60 mm（W2）两个灌水水平下不施氮肥（N0）、施用氮肥（U）、氮肥+硝化抑制剂（U+DCD）、氮肥+脲酶抑制剂（U+NBPT）、氮肥+双效抑制剂（U+N+D）5种氮肥施用措施，开展夏玉米田间试验。结果表明：相较于施用氮肥处理，氮肥配施增效剂可以显著提高夏玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力，增幅分别为5.92%~13.82%、5.85%~18.07%、11.12%~24.30%、12.35%~41.83%和5.93%~13.80%，其中氮肥配施双效抑制剂效果较优；氮肥配施脲酶抑制剂和双效抑制剂可以降低夏玉米农田土壤氨挥发累积量和成熟期土壤硝态氮残留量，前者效果最优。相比于W1，W2水平下氮肥配施双效抑制剂处理玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力分别提高10.54%、15.51%、19.40%、20.31%和27.36%；氮肥配施脲酶抑制剂处理农田土壤氨挥发累积量和硝态氮残留量分别降低11.33%和48.46%。综合考虑夏玉米施肥灌水方案的经济效益、环境效益、水肥利用效率和玉米植株生长，构建模糊综合评价体系，得到最优处理为灌水量60 mm下氮肥配施双效抑制剂。     

麦玉两熟秸秆还田对作物产量和农田氮素平衡的影响

为探讨秸秆还田对作物产量和农田氮素平衡的影响,于2006~2007生长季在河南省滑县进行了田间小区定位试验。研究结果表明,与单施纯氮90、1802、70和360 kg/hm2相比,秸秆还田配施同量氮肥能够增加作物产量,冬小麦分别增产7.1%、8.4%、11.1%和10.2%,夏玉米籽粒产量分别增产5.8%、9.5%、10.1%和9.0%,其中,秸秆还田配施N 270 kg/hm2的冬小麦-夏玉米产量最高。为保持周年农田氮素平衡,冬小麦-夏玉米秸秆还田配施纯N不要超过360 kg/hm2。麦玉两熟秸秆还田配施纯N以360~540 kg/hm2为宜。     

氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦产量及氮素利用的影响

于2019—2021年采用再裂区设计,设置氮肥、生物炭和脲酶抑制剂3个因素,主处理设5个氮水平：0、75、150、225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2,副处理设2个生物炭水平：0 t·hm^-2和7.5 t·hm^-2,副副处理设2个脲酶抑制剂水平：0%和2%,共20个处理,研究氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦轮作体系作物产量和氮肥吸收利用的影响。结果表明,施用生物炭显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量、氮肥表观利用率、氮素收获指数以及夏玉米地上部生物量,较不施生物炭处理分别增加4.4%和2.9%、2.3%和3.0%、25.8%和13.5%、4.9%和6.1%、4.5%;氮肥单独配施生物炭可显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,且氮肥和生物炭具有显著的交互效应。施用脲酶抑制剂显著增加夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,较不施脲酶抑制剂处理分别提高1.5%和3.0%;氮肥单独配施脲酶抑制剂可提高夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,但氮肥与脲酶抑制剂无显著...     

氮肥对北疆滴灌复播青储玉米光合特性及养分利用的影响

为了解氮肥对北疆滴灌复播青储玉米生理指标的影响,提高氮肥利用效率,通过田间小区试验,研究了一管一行毛管布置模式下,不同氮肥处理（100、170、240、310、380 kg?hm －2）对复播青储玉米光合特性、土壤铵态氮分布的影响。结果表明,不同氮肥处理条件下复播玉米叶片净光合速率、蒸腾速率日变化曲线均呈单峰型;土壤铵态氮含量总体上随施氮量的增加先减少后增加;产量随施氮量的增加先增加后减小。综合分析认为,一管一行毛管布置模式下,240 kg?hm －2的施氮量处理下水氮耦合效果最佳,土壤铵态氮含量总体最少,产量与叶片水分利用效率最高,净光合速率较高。     

河套灌区春小麦高产栽培水氮高效利用研究

在内蒙古河套灌区解放闸灌域沙壕渠实验站,通过田间试验,对节水灌溉模式(拔节+抽穗2水)和常规充分灌溉模式(分蘖+拔节+抽穗+灌浆4水)下,不同施氮量对春小麦产量形成、水分利用和氮素利用等方面进行了研究.结果表明:2水与4水处理间小麦产量及其构成因素均无显著差异,而水分利用效率(WUE)比4水处理提高7.8%.在较低施氮...     

Effects of water salinity and N application rate on water- and N-use efficiency of cotton under drip irrigation

In arid and semi-arid regions, freshwater scarcity and high water salinity are serious and chronic problems for crop production and sustainable agriculture development. We conducted a field experiment to evaluate the effect of irrigation water salinity and nitrogen（N） application rate on soil salinity and cotton yield under drip irrigation during the 2011 and 2012 growing seasons. The experimental design was a 3×4 factorial with three irrigation water salinity levels（0.35, 4.61 and 8.04 dS/m） and four N application rates（0, 240, 360 and 480 kg N/hm2）. Results showed that soil water content increased as the salinity of the irrigation water increased, but decreased as the N application rate increased. Soil salinity increased as the salinity of the irrigation water increased. Specifically, soil salinity measured in 1：5 soil：water extracts was 218% higher in the 4.61 dS/m treatment and 347% higher in the 8.04 dS/m treatment than in the 0.35 dS/m treatment. Nitrogen fertilizer application had relatively little effect on soil salinity, increasing salinity by only 3%–9% compared with the unfertilized treatment. Cotton biomass, cotton yield and evapotranspiration（ET） decreased significantly in both years as the salinity of irrigation water increased, and increased as the N application rate increased regardless of irrigation water salinity; however, the positive effects of N application were reduced when the salinity of the irrigation water was 8.04 dS/m. Water use efficiency（WUE） was significantly higher by 11% in the 0.35 dS/m treatment than in the 8.04 dS/m treatment. There was no significant difference in WUE between the 0.35 dS/m treatment and the 4.61 dS/m treatment. The WUE was also significantly affected by the N application rate. The WUE was highest in the 480 kg N/hm2 treatment, being 31% higher than that in the 0 kg N/hm2 treatment and 12% higher than that in the 240 kg N/hm2 treatment. There was no significant difference between the 360 and 480 kg N/hm2 treatments. The N use efficien     

不同施氮水平下小麦/玉米套作群体产量和水氮利用

通过2018—2020年连续两年田间试验,以小麦/玉米套作群体为试验对象,研究N0、N1和N2 3个水平下（施N量分别为小麦0、120 kg·hm^-2和240 kg·hm^-2,玉米0、180 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2）小麦/玉米套作群体产量、土地当量比与土壤水分利用的差异。结果表明：小麦/玉米套作具有明显的产量与水分利用优势,与单作相比,套作小麦产量提高21.34%~27.80%（P＜0.05）,产量优势主要来源于边1行与边2行的增产,而套作玉米表现受氮肥供应的调控,在N0与N1水平下套作产量减少3.02%~11.43%,仅在N2水平下高于单作玉米;小麦/玉米套作群体的土地当量比（LER）在1.04~1.16,具有土地利用优势;在相同产量下小麦/玉米套作群体比单作群体的耗水量更少,水分利用效率更高,其中在N1水平下耗水量减少最为明显,两年内平均减少消耗47.30 mm的水分,而水分利用效率比单作系统提高2.77%~6.46%,小麦/玉米套作群体在3个施氮水平下均表现出节水与水分利用优势;套作种植还可以提高小麦和玉米的氮肥农学利用率及小麦的氮肥偏生产力,两年内套作小麦的氮肥偏生产力和氮肥农学利用率最高可达64.17 kg·kg^-1和11.17 kg·kg^-1。因此在半湿润区雨养条件下具有发展小麦/玉米套作种植模式的可行性。     

施肥和降水年型对旱地玉米产量及水分利用的影响

在我国北方半湿润偏旱区的山西省寿阳旱农试验区,经过长达10a的定位试验结果表明,施肥可使水分利用效率明显提高,是不施肥处理的2.25倍;旱地玉米产量和水分利用效率,同时受生育期降水量和播前土壤贮水量两个因素的影响。干旱年份,玉米产量的提高更依赖于土壤水分、养分的协调供应,施肥的增产效果受到土壤水分亏缺的限制,合理施肥、培肥土壤、保蓄水分,可增强旱地玉米抵御干旱的能力;丰水年份和正常年份,肥料的增产作用得到充分发挥,丰水年份应注意蓄水保墒。     

Optimizing water and nitrogen inputs for winter wheat cropping system on the Loess Plateau,China

Optimal use of water and fertilizers can enhance winter wheat yield and increase the efficiencies of water and fertilizer usage in dryland agricultural systems.In order to optimize water and nitrogen(N)management for winter wheat,we conducted field experiments from 2006 to 2008 at the Changwu Agro-ecological Experimental Station of the Chinese Academy of Sciences on the Loess Plateau,China.Regression models of wheat yield and evapotranspiration(ET)were established in this study to evaluate the water and fertilizer coupling effects and to determine the optimal coupling domain.The results showed that there was a positive effect of water and N fertilizer on crop yield,and optimal irrigation and N inputs can significantly increase the yield of winter wheat.In the drought year(2006–2007),the maximum yield(Ymax)of winter wheat was 9.211 t/hm2for the treatment with 324 mm irrigation and 310 kg/hm2N input,and the highest water use efficiency(WUE)of 16.335 kg/(hm2 mm)was achieved with198 mm irrigation and 274 kg/hm2N input.While in the normal year(2007–2008),the maximum winter wheat yield of 10.715 t/hm2was achieved by applying 318 mm irrigation and 291 kg/hm2N,and the highest WUE was 18.69kg/(hm2 mm)with 107 mm irrigation and 256 kg/hm2N input.Crop yield and ET response to irrigation and N inputs followed a quadratic and a line function,respectively.The optimal coupling domain was determined using the elasticity index(EI)and its expression in the water-N dimensions,and was represented by an ellipse,such that the global maximum WUE(WUEmax)and Ymax values corresponded to the left and right end points of the long axis,respectively.Considering the aim to get the greatest profit in practice,the optimal coupling domain was represented by the lower half of the ellipse,with the Ymax and WUEmax on the two end points of the long axis.Overall,we found that the total amount of irrigation for winter wheat should not exceed 324 mm.In addition,our optimal coupling domain visually reflects the optimal range of water and N inputs for the maximum winter wheat yield on the Loess Plateau,and it may also provide a useful reference for identifying appropriate water and N inputs in agricultural applications.     

不同水肥条件下春小麦耗水量和水分利用率

通过温室盆栽试验,研究了不同土壤水分和施氮量条件下春小麦的耗水量和水分利用率等相关参数的变化情况。结果表明:春小麦耗水量、生物产量及经济产量均因土壤水分和施氮量的不同而变化。水分充足,春小麦耗水量、生物产量及经济产量均随施氮量的增加而显著增加;中度水分胁迫下,低氮处理的耗水量、生物产量及经济产量均最高,最适氮处理与CK处理接近;干旱条件,低氮与CK处理耗水量和产量接近,而最适氮处理则极显著降低。各生育时期的耗水量和日耗水量在不同生育时期存在差异,其中以灌浆期春小麦日均耗水量为最高。在不同土壤水分条件下,春小麦地上部分干重和籽粒的水分利用效率随施氮量的增加而增加,尤以水分充足条件下水分利用率随施氮量的增加最为显著。