新疆塔额盆地滴灌冬小麦氮营养诊断研究

为实现塔额盆地滴灌冬小麦氮营养诊断、确定适宜施氮量,在2020—2021年开展了两年大田试验。试验以‘新冬18’为研究对象,共设5个氮肥水平(0、80、160、240和320 kg/hm²),分析不同施氮量对小麦地上部生物量及植株氮浓度的影响,构建冬小麦临界氮浓度稀释曲线模型,并计算不同施氮量的植株氮营养指数,分析其与相对产量的关系,确定冬小麦氮营养丰缺情况。研究结果表明,冬小麦各生育时期,施氮量从0增加到240 kg/hm²,植株生物量及氮浓度差异显著,但当施氮量从240增加到320 kg/hm²时,植株生物量及氮浓度差异不显著。施氮量与产量的拟合曲线表明,超过一定的施氮量后,增施氮肥会降低冬小麦产量,说明存在氮奢侈消费现象。依据地上部生物量与植株氮浓度构建的冬小麦临界氮浓度稀释曲线模型Nc=3.088DM-0.374,模型决定系数R2=0.918,模型检验参数(标准化均方根误差,n-RMSE)为8.89%,模型稳定性极好。基于植株临界氮浓度计算的氮营养指数,冬小麦适宜施氮量为160～240 kg/hm²。冬小麦各生育时期,氮营养指数与相对产量的相关性均达到显著水平。综上所述,建立的塔额盆地冬小麦临界氮浓度稀释曲线模型及氮营养指数可以较好地诊断并评价冬小麦氮营养状况。     

不同降水年型施氮量对冬小麦水氮资源利用效率的调控

  【目的】  研究不同降水年型氮肥用量引起的小麦生育期耗水量、植株氮素积累与运转、产量及效率的变化,为黄土高原旱地冬小麦精准施肥提供理论依据。  【方法】  于2017—2020年在山西农业大学闻喜试验示范基地开展大田试验,种植制度为冬小麦后夏休闲,一年一熟。3个试验年降水量分别属于正常、干旱和湿润年型。试验设施氮量 0、120、150、180、210 kg/hm2 5个处理,分析了小麦耗水量、氮素吸收与利用、产量形成及不同降水年型间的差异。  【结果】  不同降水年型旱地小麦生育期总耗水量均以N 180 kg/hm2最高,且丰水年和欠水年耗水变化率以施N 150～180 kg/hm2最高,平水年则以施N 120～150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量,显著提高了花前叶片和穗轴+颖壳氮素运转量,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2提高了播种—拔节期植株氮素积累量及花前叶片和茎秆+叶鞘氮素运转量。不同降水年型花前植株氮素运转量、成熟期的植株氮素积累量变化率均以N 120～150 kg/hm2最高。与其他施氮处理相比,丰水年施N 180 kg/hm2产量显著提高了8.4%～35.6%,平水年施N 150 kg/hm2产量显著提高8.9%～33.7%,欠水年施N 150 kg/hm2产量显著提高13.4%～48.9%;不同降水年型产量变化率以施N 120～150 kg/hm2最高,且施氮量增加到N 180 kg/hm2时在丰水年仍可增产。丰水年施N 150～180 kg/hm2肥效最高,达14.9 kg/kg,平水年和欠水年均施N 120～150 kg/hm2肥效最高,分别达18.0和15.2 kg/kg;丰水年施N 180 kg/hm2、平水年和欠水年施N 150 kg/hm2均可获得较高的水、氮利用效率和氮肥表观利用率。此外,不同降水年型增加施氮量条件下,产量、水分利用效率均与花前植株氮素运转量呈显著相关关系。  【结论】  综合考虑氮肥用量氮肥变化量对耗水量、氮素运转量及产量等变化率的影响,丰水年施N 180 kg/hm2,平水年和欠水年施N 150 kg/hm2可提高产量、水氮利用效率和氮肥表观利用率,该施氮量为该区域的推荐施肥量。     

基于全株生物量和全株氮浓度的马铃薯氮临界浓度稀释模型的构建及验证

  【目的】  临界氮浓度稀释曲线的构建是作物氮素营养诊断的基础,然而其曲线参数可能受品种等因素影响。本研究的主要目的是构建滴灌条件下常见马铃薯品种临界氮浓度稀释曲线模型,并利用相应的氮素营养指数进行马铃薯氮素营养诊断。  【方法】  于2014—2016年分别进行了滴灌条件下3个马铃薯品种、不同施氮量的田间试验。在马铃薯苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期和收获期5个关键时期,进行地上部茎叶和地下部块茎取样,分别测定了生物量和氮浓度,根据公式计算出马铃薯全株生物量和全株氮浓度。根据全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型和相应的氮素营养指数。  【结果】  马铃薯地上部生物量和地上部氮浓度以及全株生物量和全株氮浓度都是随着生育时期的推进呈现出负幂函数关系,基于地上部生物量和地上部氮浓度建立的临界氮浓度稀释曲线决定系数平均为0.52,而以马铃薯全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释曲线决定系数平均为0.94,较前者提高了80%。以马铃薯全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型更为合理,且受品种影响较小,克新1号、夏坡地和荷兰14用同一个临界氮浓度稀释曲线的决定系数均达到0.95,表明构建的氮素营养模型可以进行不同品种的马铃薯氮素营养诊断。  【结论】  相对于传统籽粒型作物基于地上部生物量和地上部氮浓度建立临界氮浓度稀释模型,基于全株生物量和全株氮浓度建立的临界氮浓度稀释模型适用于不同品种马铃薯的营养诊断。在内蒙古滴灌生产条件下,马铃薯临界氮浓度稀释模型为Nc = 4.57W–0.41,基于该模型计算的马铃薯克新1号合理施氮量为N 170～180 kg/hm2、夏坡地合理施氮量为 190～200 kg/hm2、荷兰14合理施氮量为 215～225 kg/hm2。这些计算结果与试验结果的吻合度达到了0.95。     

基于不同降水年型渭北旱塬小麦–土壤系统氮素表观平衡的氮肥用量研究

【目的】 研究渭北旱区不同降水年型氮肥用量对小麦–土壤系统氮素表观平衡的影响规律,以实现作物稳产、平衡土壤氮素携出、避免过多氮肥残留累积为目标,通过3年田间定位试验,探讨渭北旱区冬小麦稳产增效的最佳氮素投入量。 【方法】 2011年7月—2012年6月降水量为710.1 mm,高于年均降水量 23.1%,属于丰水年;2012年7月—2013年6月降水量为391.4 mm,低于年均降水量 32.2%,属于欠水年;2013年7月—2014年6月降水量为603.8 mm,高于年均降水量 4.6%,属于平水年。本研究设置5个氮肥水平 N 0、75、150、225、300 kg/hm2,分别以N0、N75、N150、N225、N300表示,研究不同施氮量对冬小麦产量、吸氮量、氮素表观平衡及收获后土壤硝态氮残留量的影响。通过保证土壤氮素的输入和携出平衡确定氮肥用量,并通过该施氮量下吸氮量、产量及收获后100 cm土层硝态氮累积量加以验证。 【结果】 连续3年的定位试验结果表明,产量随降水量的增加而提高。相同降水量条件下,产量随施氮量增加呈先增加后降低的趋势,3年小麦产量均在N225水平达到最大值,但N225与N150水平之间差异不显著,小麦地上部吸氮量与籽粒产量有相似的规律;小麦收获后0—100 cm土层硝态氮残留量也随施氮量的增加而升高。其中50.8%～75.5%的集中在0—40 cm,并且随着年限的延长逐渐减少,3年平均值分别为63.8%、66.1%和53.6%,而40—100 cm土层硝态氮残留量逐年升高且有向下淋溶的趋势;3种降水年型,土壤氮素盈余量 (土壤氮素输入 – 输出) 为0 kg/hm 2的氮素盈余指标下的氮素投入量有所不同:丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为127、54和103 kg/hm2;在考虑到维持作物产量和土壤肥力而允许氮素表观盈余指标为N 40 kg/hm2时,丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为170、99和150 kg/hm2。此时的作物吸氮量 (130、59、110 kg/hm2) 和产量 (6267、2309、4502 kg/hm2) 均能保持在较高水平,与理论最高吸氮量和最高产量值接近,而施氮量与理论最高吸氮量和产量时的施氮量相比有不同程度降低,分别减少了4.7%、142%、21.3%和5.3%、120%、30.7%。小麦收获后100 cm土层硝态氮累积量分别为101.4、104.2和113.7 kg/hm2,不仅可以保持土壤氮库的稳定,还能将残留硝态氮基本维持在安全阈值内 (N 90～100 kg/hm2)。 【结论】 综合考虑不同降水年型氮肥用量下冬小麦–土壤系统氮素表观平衡的变化,建议在渭北旱区丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为170、99和150 kg/hm2,以保证作物稳产和氮素高效吸收利用。      

内蒙古中西部玉米临界氮浓度稀释模型的构建与验证

  【目的】  建立内蒙古中西部地区玉米临界氮浓度稀释曲线模型,利用相应的氮营养指数对玉米进行氮素营养诊断,并验证曲线的可靠性,以期为实现内蒙古中西部玉米合理施用氮肥提供理论依据。  【方法】  于2019—2021年,分别在内蒙古中部的达拉特旗和西部的五原县、乌拉特前旗 3个典型区域,以新玉12、晋单42、先玉1225、泽玉19、宏育203和晋单542以及东农258为试验材料,进行建模田间试验。6个氮肥处理包括传统氮肥(N 400 kg/hm2)、不施氮 (对照)、推荐优化施氮(N) 180 kg/hm2 (OPT)以及70% OPT、130% OPT、170% OPT,分别在玉米拔节期 (V6)、八叶期（V8）、十叶期（V10）、大喇叭口期 (V12)、吐丝期 (R1)、乳熟期 (R3) 和蜡熟期 (R5)进行植株取样,测定植株地上部生物量和植株氮浓度,利用地上部生物量和植株氮浓度构建临界氮浓度稀释模型。2021年在达拉特旗进行验证试验,设置推荐施氮示范田和传统习惯生产田,测定玉米植株地上部生物量和植株氮浓度,利用氮营养指数(NNI)对临界氮浓度稀释模型进行验证。  【结果】  内蒙古中西部不同品种玉米产量水平相当,为10.60～12.72 t/hm2。达拉特旗、五原县、乌拉特前旗3个典型区域的临界氮浓度稀释曲线分别为Nc = 3.09DM－0.32、Nc = 3.30DM–0.28 和Nc = 3.58DM–0.35,生物量与临界氮浓度拟合的决定系数(R2)分别为0.98、0.82和0.88。整合3个试验地点的7个玉米品种数据,将临界氮浓度稀释曲线模型跨地点和品种进一步拟合,建立了内蒙古中西部玉米临界氮浓度稀释曲线Nc = 3.32DM–0.305,R2为0.89,且达到显著水平,模型验证的均方根误差RMSE为2.39 g/kg。根据新构建的临界氮浓度稀释曲线模型,内蒙古中西部玉米合理施氮量为N 180～220 kg/hm2。  【结论】  在同一区域,产量水平接近的玉米品种可以共用一条临界氮浓度稀释曲线。内蒙古中西部玉米产量在10.60～12.72 t/hm2,构建的内蒙古中西部地区春玉米临界氮浓度稀释曲线为Nc = 3.32DM–0.305;模型验证结果表明,该模型稳定性较好,可以有效地对内蒙古中西部玉米植株氮素营养状况进行诊断。通过模型推断,内蒙古中西部玉米合理施氮(N)量为 180～220 kg/hm2。     

不同氮效率夏玉米临界氮浓度稀释模型与氮营养诊断

【目的】建立豫中地区玉米临界氮稀释曲线,比较不同氮素利用率玉米品种模型差异,探讨基于此的氮营养指数用于诊断、评价玉米氮素营养的可靠性,为实现玉米合理施用氮肥提供理论依据。【方法】以伟科702和中单909两个不同氮利用效率的品种为试验材料进行连续三年的田间定位试验,共设5个氮肥水平(0、120、180、240和360 kg/hm^2),分析不同施氮量对两个玉米品种拔节期、大喇叭口期、吐丝期、收获期干物质的影响,基于不同时期干物质和植株氮浓度建立两个品种临界氮稀释曲线,分析不同氮利用率品种玉米临界氮稀释曲线模型的差异和氮营养指数及其与相对地上部生物量和相对产量的关系。【结果】中单909的氮利用率显著高于伟科702。在各生育时期,两个玉米品种地上部生物量随施氮量变化表现为N0 –0.341,中单909 Nc=30.801DM^–0.370)具有很好的稳定性。相比中单909的模型参数,伟科702的参数a提高了15.70%,参数b降低了7.84%,且参数a变化值大于参数b。同一时期两个品种基于此模型的氮营养指数均随施氮量的增加而上升;施氮量低于180 kg/hm^2时,随着玉米生育时期的推进,氮营养指数随施氮量的增加呈先升高再降低的趋势,当施氮量超过240 kg/hm^2时,氮营养指数一直升高。氮营养指数与相对地上部生物量、相对产量相关性均达到显著水平。【结论】本文建立的豫中地区的两个品种玉米临界氮稀释曲线模型及氮营养指数,可以很好地诊断和评价玉米植株氮素营养状况。不同氮利用率品种间临界氮浓度稀释曲线模型参数存在差异,氮高效的品种具有较低的单位生物量氮浓度和较高的曲线斜率,其各时期临界氮浓度低于氮利用率低的品种。     

水氮耦合条件下番茄临界氮浓度模型的建立及氮素营养诊断

【目的】临界氮浓度是指在一定的生长时期内获得最大生物量时的最小氮浓度值,具有明确的生物学意义。探究不同水氮供应对番茄地上部生物量、氮素累积的影响,构建临界氮浓度稀释曲线模型,并基于氮素吸收和氮营养指数模型进行番茄氮素营养诊断,可为番茄水肥一体化提供一定的理论依据。【方法】于2013年在日光温室内进行了盆栽试验,供试番茄品种为金鹏M6088。设置3个灌水量为低水W1(60%70%θf)、中水W2(70%80%θf)和高水W3(80%90%θf),θf为田间持水率;施氮量设置3个水平为低氮N1(N 0.24 g/kg土)、中氮N2(N 0.36 g/kg土)和高氮N3(N 0.48 g/kg土),试验采用完全随机区组设计,共9个处理,每个处理重复15次,研究了不同水氮条件下番茄的地上部生物量、氮素累积及氮浓度的动态变化,构建了番茄不同水分条件下的临界氮浓度稀释曲线模型。【结果】番茄地上部生物量、氮累积量随移栽时间的动态变化符合Logistic模型,不同水氮供应对番茄地上部生物量理论最大值的影响不同,中水和高水条件下,番茄地上部生物量理论最大值随着施氮量的增加呈先增加后减小的趋势;而在低水条件下呈递增趋势,说明适量增施氮肥可以减轻干旱对干物质量累积的抑制;番茄地上部生物量快速累积起始日较氮快速累积起始日晚8 17 d,且不同水氮处理番茄地上部生物量最大生长速率、氮累积量最大累积速率均出现在中水中氮(W2N2)处理;在相同的水分条件下,番茄地上部生物量氮浓度随施氮量的增加而提高,随生育进程的推移呈下降趋势;氮浓度与地上部生物量之间符合幂指数关系,适当增大灌水量可以提高植株对氮的容纳能力,并且可以缓解氮浓度随植株生物增长量下降,使植株稳步有序地生长;不同的水氮供应对番茄产量影响显著,随着灌水量和施氮量的增加,产量显著提高,但当灌水量和施氮量达到一定数量时产量不仅没有提高反而随其增加而降低。【结论】基于临界氮浓度构建的氮营养指数、氮吸收模型对番茄的适宜施氮量诊断结果一致,均以中水中氮(W2N2)为最佳条件,即当灌水量和施肥量分别为62.1 L/plant、15.1 g/plant时,番茄单株产量达到最大(1602 g),构建的模型合理可行。     

关中地区玉米临界氮浓度稀释曲线的建立和验证

基于临界氮浓度稀释曲线推导的氮素营养指数既可以诊断出氮素供应不足也可以诊断出氮肥供应过量。该文在整理分析关中平原8 a氮肥大田试验的基础上,分别构建了关中灌区夏玉米和渭北旱塬春玉米的地上部生物量的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,关中玉米地上部临界氮浓度与生物量符合幂函数关系。利用独立试验资料对建立的临界氮稀释曲线模型进行检验,结果表明:该模型能准确诊断该区玉米植株的氮营养状况,施肥量和施肥时期对玉米植株的氮素营养状况影响较大,一般随着施氮量的增加氮素营养指数值会增大,只基施氮肥或前期施氮过多都会使玉米在生长过程中营养失衡。该研究建立的关中地区玉米的临界氮稀释模型为该区玉米氮素营养诊断和优化管理提供了较好的技术途径和理论参考。     

滴灌番茄临界氮浓度、氮素吸收和氮营养指数模拟

作物的氮浓度随生物量的增加而下降,临界氮浓度是指在一定的生长时期内获得最大生物量时的最小氮浓度值。该文在滴灌条件下,基于3a不同的氮素水平试验,构建了加工番茄地上部生物量的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,临界氮浓度与地上部最大生物量之间符合幂指数关系,相关系数为R~2=0.947,加工番茄最高(%Nmax)、最低(%Nmin)临界氮浓度稀释模型亦符合幂指数关系,相关系数分别为R~2=0.959、R~2=0.925。基于临界氮浓度建立了加工番茄氮素吸收模型(Nupt)、氮素营养指数模型(NNI),可作为加工番茄氮素营养状况的判别指标,氮素吸收和氮营养指数模型对新疆北疆加工番茄种植区的适宜施氮量诊断结果一致,均以300kg/hm2为最佳施氮量。该研究所建立的临界氮浓度稀释曲线模型较前人建立的模型更具机理性,因此,该模型所得出的分析结果是合适和可靠的,并且可用于指导加工番茄动态精准施肥及为氮素优化管理的建立提供参考。     

不同水分条件下葡萄临界氮稀释曲线模型的建立及氮素营养诊断

以1a生葡萄植株“红提”为试材,在Venlo型试验温室内进行土壤水分和施氮量双因素区组试验。试验设置4个灌水水平,分别为正常灌溉量W1（田间最大持水量的70%～80%）、轻度水分胁迫W2（60%～70%）、中度水分胁迫W3（50%～60%）和重度水分胁迫W4（30%～40%）;设置4个施氮水平,分别为1.5倍推荐施氮量（N1,25.5g plant-1）、正常推荐施氮量（N2,17g plant-1）、0.5倍推荐施氮量（N3,8.5g plant-1）和不施用氮肥（N4,0g plant-1）。每10d观测一次植株体内氮浓度和植株地上部生物量,利用不同水分条件下葡萄植株在一定生长时期内所获最大生物量时对应的最小氮浓度值即临界氮浓度（Nc）构建葡萄临界氮浓度稀释曲线模型,并在此基础上建立氮素吸收模型（Nupt）和氮素营养指数模型（NNI）,对不同水分条件下葡萄氮营养状况进行定量诊断。结果表明：设施葡萄植株临界氮浓度与地上部生物量存在幂函数关系,随着灌水量的增加,葡萄植株临界氮浓度值增大,氮素吸收量及地上部生物量也呈增加趋势;在W1、W2水分条件下,葡萄植株生物量随施氮量增加而增加,而W3和W4处理葡萄生物量随施氮量增加呈先增后降的趋势;在相同水分条件下,氮浓度随施氮量增加而增加,随葡萄生长进程而降低;利用Nupt和NNI模型可对植株体内氮营养元素亏缺与否进行有效诊断。     

施氮对单作和套作小麦产量和氮素利用特征的影响

小麦/玉米套作是四川主要的旱作模式,研究小麦的氮素吸收利用效率及套作玉米对小麦的影响有助于进一步提示套作小麦的增产优势、养分高效利用及了解玉米小麦间相互作用机理。本研究通过田间试验研究了不同氮水平下[0 kg(N)·hm-2、60 kg(N)·hm-2、120 kg(N)·hm-2和180 kg(N)·hm-2,分别记为N1、N2、N3和N4]小麦单作、小麦/空带和小麦/玉米套作3种模式中小麦的产量、氮素吸收利用特征和玉米对小麦的影响。结果表明:在不同的氮处理下,与单作小麦相比,小麦玉米套作的小麦始终表现出明显的产量优势,其生物量和籽粒产量比单作小麦平均增加15.7%和17.8%;套作小麦边行优势明显,其边行的地上部生物量、产量、吸氮量和氮肥偏生产力比单作行分别增加23.8%、27.3%、48.9%和19.1%,说明套作小麦比单作小麦对氮利用效率更高。不施氮(N1)和低氮(N2)处理小麦/玉米套作模式中小麦的生物量、产量比小麦/空带模式平均低6.5%和5.7%,但在中氮水平(N3)时小麦/玉米套作模式中小麦产量、地上部生物量、地上部吸氮量和氮肥偏生产力分别比小麦/空带模式高14.1%、5.0%、6.8%和4.5%。说明在小麦/玉米套作模式中套入玉米在施氮不足时小麦生长受到抑制,而在施氮充足时小麦生长得到促进。因此,套作小麦有边行优势和产量优势,小麦行间套作玉米时需要配施一定量的氮肥以消除小麦、玉米间的氮素竞争从而促进小麦的生长。     

膜下滴灌微咸水棉花临界氮稀释曲线模型与氮肥用量推荐

为了优化膜下滴灌微咸水条件下棉花生产氮素管理。于2017–2019年在新疆库尔勒市开展3 a定位施氮试验,以新陆中棉花为试验材料,设置施氮水平0（NF0）、150（NF1）、250（NF2）、300（NF3）、350（NF4）、450（NF5）kg/hm²,各试验处理灌水量均为487.5 mm,分析施氮量对棉花地上部干物质量、氮素累积吸收量、产量和氮肥利用效率的影响,构建了膜下滴灌微咸水棉花临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明：棉花氮素累积吸收量随生育期进程的推进而增大,棉花临界氮浓度与最大地上部干物质量符合幂函数关系。氮肥农学利用率和表观利用率均与施氮量呈二次多项式变化关系,氮肥生理利用率和偏生产力均与施氮量呈线性关系。氮浓度稀释曲线模型参数a和b分别为3.967和-0.227。NF1、NF2和NF3处理的氮素营养指数均小于1,表明氮素营养供应不足,棉花生长受到氮素限制。NF4和NF5处理的氮素营养指数接近于1,说明棉花氮素营养状况较好,但NF5产量和氮素利用效率较低,NF4获得最高产量和较高的氮素利用效率。因此,350 kg/hm²为南疆膜下滴灌微咸水棉花生育期推荐施氮量,该研究构建的临界氮浓度稀释曲线模型对田间施氮管理具有重要意义。     

不同覆盖措施下旱地冬小麦的氮磷钾需求及其生理效率

【目的】目前西北旱地小麦水肥管理与保水栽培多集中于产量和水分利用效率的研究,养分效率以及养分吸收后形成小麦籽粒产量和养分含量能力的报道相对较少。本研究探讨了不同覆盖措施对黄土高原旱地冬小麦氮磷钾需求和生理效率的影响,为提高黄土高原旱地冬小麦养分效率,以及为促进小麦的高效优质生产提供理论依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在陕西省永寿县连续进行了 4 年田间定位试验,以不施氮肥为对照,施 N 195 kg/hm2 (N1 农户模式)、 N 150 kg/hm2 (N2 农户减氮),全膜穴播、垄覆沟播和秸秆覆盖,共 6 个处理,3 个覆盖处理施氮量均为 150 kg/hm2 。调查分析了冬小麦籽粒产量、籽粒养分含量、籽粒产量形成和籽粒养分含量形成的氮磷钾需求及生理效率。【结果】减氮无覆盖处理较常规施氮处理籽粒产量形成的需氮量显著降低 5.3%,其他指标均无显著性差异。在 150 kg/hm2施氮条件下,与无覆盖相比,垄覆沟播的产量未增加,但提高了地上部吸氮量,籽粒产量形成的需氮量显著增加 2.6%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 6.3%;全膜穴播籽粒产量显著增加 6.9%,地上部吸氮量提高 11.3%;秸秆覆盖产量增加 3.5%,地上部吸氮量显著增加 13.2%,籽粒产量形成的需氮量显著增加 8.5%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 3.9%。与相同施氮量无覆盖相比,垄覆沟播地上部吸磷量和吸钾量未增加,全膜穴播地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 15.6%、23.4%,籽粒产量形成的钾生理效率显著降低 10.6%;秸秆覆盖地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 13.2%、24.4%,籽粒产量形成的磷、钾生理效率分别显著降低 9.9%、15.1%。在施氮量由 195 kg/hm2 减至 150 kg/hm2 后,与无覆盖相比,采用垄覆沟播技术未能增加小麦产量,但增加了地上部的吸氮量,从而提高了籽粒产量形成的需氮量,降低了氮的生理效率;采用全膜穴播技术提高了籽粒产量,同时增加地上部吸氮量,但未增加籽粒产量形成的需氮量和氮生理效率;采用秸秆覆盖技术增加了产量,同时增加地上部吸氮量,而籽粒产量形成的需氮量也增加,从而降低了籽粒产量形成的氮生理效率。【结论】旱地小麦生产中为保证籽粒产量和营养品质,需增加地膜覆盖和秸秆覆盖的氮肥用量。     

关中平原冬小麦临界磷浓度稀释曲线的构建与磷营养诊断

  【目的】  基于关中平原冬小麦施磷量与小麦磷营养的关系,建立临界磷浓度稀释曲线,为当地冬小麦科学施磷提供理论依据。  【方法】  长期定位施磷田间试验始于2009年,供试小麦品种为‘西农979’。设置4个施磷水平(P₂O₅) 0、60、120、180 kg/hm2,分别记为P0、P60、P120和P180处理。于2018—2021年冬小麦拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期和成熟期取样,分析冬小麦地上部生物量、植株磷浓度,记录小麦产量。利用2018—2020年冬小麦地上部生物量和植株磷含量建立临界磷浓度稀释模型,计算磷营养指数 (PNI)。依据2020—2021年冬小麦数据验证磷营养指数诊断的可靠性。  【结果】  1) 施用磷肥可显著增加冬小麦穗数和穗粒数,显著降低千粒重,2018—2021年3季冬小麦依次提高穗数50.7%～53.0%、23.1%～29.7%和17.5%～19.0%,穗粒数依次提高28.6%～34.2%、22.7%～24.1%和18.7%～19.6%,千粒重依次降低1.1%～2.9%、3.5%～7.0%和1.3%～4.9%,P60、P120和P180处理间穗数、穗粒数(2018—2019年除外)差异不显著。随着施磷量增加,冬小麦籽粒产量先持续增高而后降低,施磷处理下2018—2021年3季冬小麦依次增产104.3%～108.2%、39.8%～47.4%和27.6%～32.5%,在P120处理下产量达到最大值,2018—2021年3季依次为7100、6369和6714 kg/hm2。2) 冬小麦地上部生物量随生育进程的推进逐渐增加,地上部磷浓度随生育进程推进逐渐降低。同一取样时期,施磷量增加,地上部生物量和磷浓度也随之增加。据此,本研究2019—2020年建立的临界磷浓度稀释曲线模型为P_c=6.00DM–0.43,模型RMSE值为0.09,n-RMSE值为3.45%,表明模型模拟值的可靠性和稳定性达到要求。3) 随着施磷量增加,磷营养指数 (PNI) 增大,磷营养指数 (PNI) 在P120处理下最接近1。各施磷量处理下,冬小麦磷营养指数 (PNI) 随生育期的变化较小。  【结论】  依据不同施磷量下冬小麦地上部生物量和磷浓度,建立的临界磷浓度稀释曲线模型与磷营养指数 (PNI) 模型能够准确诊断关中平原冬小麦不同生育阶段的磷素盈亏状况,可用来指导关中平原冬小麦植株各生育期磷素含量评估和磷肥施用。     

旱地不同小麦品种产量与干物质及氮磷钾养分需求的关系

【目的】 黄土高原是我国旱地小麦主要产区,但产量普遍偏低,明确不同小麦品种的产量与干物质及氮磷钾养分需求的关系,对高产高效小麦品种选育、科学合理施肥、实现区域小麦增产有重要意义。 【方法】 于2014和2015年,在黄土高原典型旱作雨养农业区种植来自我国不同主产区和当地的123个小麦品种,采集收获期的植株样品,测定了不同小麦品种的产量、干物质及氮磷钾养分累积和需求量,分析了产量与干物质及养分需求的关系。 【结果】 不同小麦品种的籽粒产量与生物量、收获指数、养分吸收量和养分收获指数均呈显著正相关,与干物质、需氮量、需磷量呈显著负相关。从两年的平均结果来看,当小麦籽粒产量从5474 kg/hm2增至7891 kg/hm2时,生物量从12194 kg/hm2增至17032 kg/hm2,收获指数从38%增至54%,地上部氮、磷、钾吸收量分别从159 kg/hm2增至231 kg/hm2、21.3 kg/hm2增至29.5 kg/hm2、79.1 kg/hm2增至136.9 kg/hm2,氮、磷、钾收获指数分别从62%增至83%、75%增至90%、20%增至37%。干物质需求量却从2611 kg/Mg降至1873 kg/Mg,氮、磷需求量也分别从35.1 kg/Mg降至23.7 kg/Mg、4.5 kg/Mg降至3.2 kg/Mg。品种间需钾量也随产量升高而降低,从19.9 kg/Mg降至11.9 kg/Mg,但产量与需钾量间并无显著负相关关系。 【结论】 旱地条件下,高产品种具有较高的生物量、收获指数、养分吸收量和养分收获指数,而干物质及养分需求量却较低。因此,在实际生产中,不仅要选育高产高效小麦品种,提高生物量,协调籽粒产量与生物量、养分吸收量和收获指数的关系,也要根据高产品种的养分需求规律,结合区域土壤养分供应能力和气候特点,科学合理施肥,保证作物有充足的养分吸收量,并向籽粒高效转移,使高产品种的产量潜力充分发挥。      

水氮互作对冬小麦光合生理特性和产量的影响

针对黄淮海地区农业生产中存在的水资源供应短缺,肥料利用率低等问题,设计试验研究水氮互作对冬小麦光合生理特性和产量的影响,为黄淮海地区高效利用水氮资源提供理论依据。2015-2017年以石麦15(SM15)为材料,利用水肥渗漏研究池,设计2个供水量水平(500,250 mm);2个施氮量水平(90,180kg/hm~2);2个氮肥类型(无机肥尿素,有机肥牛粪)。结果表明:2年试验内冬小麦旗叶光合生理特性变化规律相似,各处理的冬小麦旗叶光合速率,蒸腾速率,单叶水分利用效率在生育期内均呈现先上升后下降的趋势。水氮互作对小麦旗叶光合速率影响显著,W1(供水量500mm)处理的旗叶光合速率明显高于W2(供水量250mm)处理,施氮肥180kg/hm~2处理的旗叶光合速率明显高于施氮肥90kg/hm~2的处理,与施用无机肥相比,施用有机肥可保证冬小麦生育后期维持较高的旗叶光合速率。2年试验干物质积累量最多、产量最高的处理为W1M1(供水量500mm,施有机氮肥180kg/hm~2)。综合冬小麦光合生理特性,籽粒产量,本试验条件下有机肥增产效果优于无机肥,冬小麦生育期供水量500mm,施有机氮肥180kg/hm~2时冬小麦旗叶光合生理特性较优,获得较高产量。     

绿肥配施氮肥对双季稻产量和养分吸收的影响

基于2016年的田间定位试验，在冬闲(F)和冬种绿肥(G)2种模式下，探究不同施氮量(N0:不施氮；N50:减氮50%;N100:常规氮；N150:增施氮50%)对双季稻产量、养分吸收特征及氮素利用率的影响，以期为南方稻区绿肥利用和氮肥施用提供科学理论依据。结果表明，与冬闲模式相比，冬种绿肥模式提高4种不同氮水平下的早晚稻产量，其中早、晚稻稻谷产量平均增产8.0%,5.7%。2种模式下的早稻产量随施氮量增加均呈现出先增加后降低的趋势，而晚稻则呈现上升的趋势。冬种绿肥模式同样提高植株地上部氮(N)、磷(P)和钾(K)素积累量和氮肥偏生产力。随施氮量的增加，这2种模式的早晚稻养分收获指数和氮肥利用率大多呈下降趋势，高量氮肥处理(N150)降低早稻地上部K素的积累量。早晚稻稻谷产量与水稻N、P和K素积累量存在显著正相关，2种模式下的高氮处理(N150)K素吸收的降低与其早稻产量下降相关联。结合稻谷产量与施氮量拟合分析、养分吸收利用等多方面效应，综合考量，冬闲模式下，早稻季氮肥适宜施用范围为150.0～170.3 kg/hm²,冬种绿肥模式下，早稻季氮肥适宜施用范围为75...     

耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、水分利用效率和种植效益的影响

为探索旱地小麦增产增效增收协同的耕作方式及其配套施氮技术。2016—2017(欠水年)和2017—2018(丰水年)年度,在豫西典型旱区洛宁县设置夏闲期深松(ST,麦收后2周左右隔年进行)和翻耕(PT,传统的7月或底8月初连年进行)2种耕作方式为主区,设置4个氮肥用量为副区(播前基施纯氮0(N0),120(N120),180(N180),240 (N240) kg/hm~2)的田间定位试验,分析了土壤水分以及小麦产量、水分利用效率和种植效益。结果表明:与翻耕相比,深松提高了休闲效率,播前、开花期和成熟期0—200 cm土壤蓄水量分别提高6.5%～11.7%,5.0%～8.5%,4.7%～8.2%,使欠水年的千粒重、丰水年的穗数和穗粒数显著提高(P0.05),从而使欠水年的产量和经济效益分别提高7.1%～17.8%和5.5%～30.2%,丰水年施氮处理的产量、水分利用效率和经济效益分别提高10.2%～22.0%,3.0%～13.0%,16.1%～35.1%。增加氮肥用量有利于提高休闲效率,使播前土壤蓄水量翻耕下得到恢复、深松下显著提高(P0.05),小麦产量、水分利用效率和经济效益翻耕下N180最优,较其他处理分别提高6.5%～43.9%,8.1%～36.1%,12.4%～61.3%;深松下欠水年以N180较优,丰水年以N240最优,且较其他处理分别提高3.9%～67.9%,1.0%～54.1%,3.6%～95.8%。因此,麦收后2周左右隔年深松有利于提高土壤含水量,进而提高产量、水分利用效率和种植效益,且在欠水年配施纯氮180 kg/hm~2、丰水年配施纯氮240 kg/hm~2效果最优。研究结果可为提高旱地小麦产量、效率和效益提供理论依据和技术参考。     

Partitioning the Nutrient and Nonnutrient Contributions Of Compost to Dryland-Organic Wheat

Organic materials supply nutrients to plants but may also have other, nonnutrient-related benefits which are more difficult to quantify. This study partitioned the winter wheat (Triticum aestivum L.) yield response from compost applications into nutrient and nonnutrient fractions. Composted dairy manure and wheat straw bedding was applied at five rates (0, 10, 25, 50, and 75 Mg dry weight ha^?1) to dry-land wheat in an organic wheat-fallow farming system. The compost was fall-applied and incorporated prior to planting at adjacent sites in sequential years. Maximum grain yield increases from compost application ranged from 2,139 kg ha^?1 in a year with 186% of average annual precipitation to 1,324 kg ha^?1 in a year with 87% of average annual precipitation. The Mitscherlich equation was used to describe the yield response to compost rate. The nutrient and nonnutrient contributions of compost to grain yield were partitioned by solving the Mitscherlich equation for compost rates where applied nutrients were in surplus (≥25 Mg ha^?1), calculating a non-nutrient Mitscherlich response function, and subtracting the nonnutrient response function from the full response to determine the nutrient contribution across compost rates. At the 10 Mg ha^?1 compost rate, the nonnutrient to nutrient yield response ratio varied from 0.25:1 for the year with above average precipitation to 2.2:1 for the year with below average precipitation. Compost significantly increases dry-land wheat yields. These results suggest that nonnutrient benefits of compost applications may be significant and exceed nutrient benefits under dryland production in low rainfall years.     

施钴对冬小麦产量品质的影响

在潮土上采用田间小区试验,研究了钴元素对小麦产量和品质的影响。结果表明:施用适量的钴可以显著提高冬小麦的产量,改善冬小麦的品质。各施钴处理较对照增产7.4%～20.3%。施钴量在1.05kg.hm2以内,随着施钴量的增加,增产效应提高,当施钴量超过1.05kg.hm2时,随着施钴量的增加,冬小麦的产量增加,但增产效应下降。各施钴处理子粒蛋白质含量与蛋白质产量均有不同程度的提高,以Co2处理最高。此外,低浓度的钴(施钴量0.45～0.75kg.hm2)可以提高冬小麦子粒面粉的沉降值、总评价值和湿、干面筋含量,而高浓度的钴(施钴量大于1.35kg.hm2)则降低冬小麦子粒面粉沉降值、总评价值和湿、干面筋含量。土壤有效钴含量与施钴量呈极显著正相关,小麦籽粒中钴含量与施钴量呈显著正相关,地下部的钴含量显著大于地上部。