灌溉对大麦/玉米带田土壤硝态氮累积和淋失的影响

以甘肃省河西走廊灌区为试验地点，分别在0、150、300 kg/hm²氮水平和816、1632 m³/hm²灌水量下，对3次灌水前、后大麦/玉米带田0～200 cm土壤NO^-₃-N含量变化和灌水后135 cm处渗漏液NO^-₃-N浓度进行了测定。结果表明：灌水明显影响土壤硝态氮累积量，随灌水次数增加，土壤硝态氮累积量降低，而且在高灌水条件下土壤硝态氮累积量变化比低灌水量时大。从渗漏液硝态氮浓度来看，大麦带和玉米带都是以第1次灌水最高，浓度分别为8.04～17.21和3.30～14.57 mg/L。3次灌水土壤硝态氮淋失量，玉米带以N 150 kg/hm²和灌水量1632 m³/hm²最高，平均为4.31 kg/hm²；大麦带以N 150 kg/hm²及灌水量1632 m³/hm²和N 150 kg/hm²及灌水量816 m³/hm²比较高，平均为6.82 kg/hm²。     

灌水施氮和缩节胺用量对南疆棉花产量品质和水肥利用效率的影响

为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响,于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验,设置3个灌水量（W₁：60%ET_c,W₂：80% ET_c,W₃：100% ET_c,ET_c为作物蒸发蒸腾量）,4个施氮量（N₀：0 kg/hm²,N₂₀₀：200 kg/hm²,N₃₀₀：300 kg/hm²,N₄₀₀：400 kg/hm²）和2个缩节胺用量（D₁：120 g/hm²,D₂：240 g/hm²）。结果表明：灌水量、施氮量和缩节胺用量对籽棉产量、水分利用效率、肥料偏生产力和部分纤维品质指标影响显著（P<0.05）。灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用对肥料偏生产力和纤维品质影响显著（P<0.05）。株高、叶面积指数和干物质量也受灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用影响。W₃N₃₀₀D₂处理籽棉产量最高（2020年为7 578 kg/hm²,2021年为7 173 kg/hm²）,W₁N₄₀₀D₁处理水分利用效率和W₃N₀D₂处理肥料偏生产力最高,W₃N₄₀₀D₁处理的纤维长度、纤维强度和马克隆值均获得较大值,纤维品质最佳。基于TOPSIS综合评价方法对棉花产量品质和水肥利用效率进行综合评价,100%ET_c灌水量、300 kg/hm²施氮量和240 g/hm²缩节胺用量组合最优,可作为南疆棉花适宜的水氮和化控管理模式。研究结果可为南疆棉花水肥高效利用提供理论依据和科学指导。     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。     

水肥耦合对华北高产农区小麦-玉米产量和土壤硝态氮淋失风险的影响

在封丘农田生态系统国家试验站, 通过多组水肥组合试验, 研究了冬小麦-夏玉米轮作下, 水、肥对作物产量、硝态氮在土壤剖面中的分布特征及其淋失风险的影响。结果表明, 适宜灌溉情况下, 氮磷配施是提高作物产量的关键, 氮钾配施与磷钾配施增产效果不明显。统计结果表明, 各因素对小麦产量影响次序依次为氮肥≥磷肥＞灌溉＞钾肥, 对玉米产量的影响次序为氮肥＞磷肥＞钾肥＞灌溉, 只有氮磷对作物产量的影响达到统计学上的显著性差异。随着施氮量和灌溉量的增加, 硝态氮累积峰峰值增加, 峰厚度加厚, 出现位置加深, 且根区外硝态氮含量亦显著增加, 极大地提高了硝态氮的淋失风险。适宜氮肥用量与适宜灌溉是减轻硝态氮淋失风险的关键, 氮磷配施可有效降低深层土壤硝态氮累积。研究区域适宜氮肥用量为每年400 kg(N)·hm^-2,适宜磷肥用量为每年225 kg( P₂O₅)·hm^-2, 一般降雨年型全年灌溉量以280 mm 左右为宜。     

水肥耦合对冬小麦籽粒蛋白质及氨基酸含量的影响

为了解不同水、肥条件下小麦籽粒氨基酸及蛋白质含量的变化, 2009~2010 年度在河南省洛阳市农业科学院以“洛旱2 号”小麦为材料, 采用防雨棚池栽种植方式, 研究了不同灌水量、施氮和施磷量及其互作对小麦籽粒蛋白质及氨基酸含量的影响。结果表明: 不同灌水量和施氮量对小麦籽粒蛋白质和氨基酸均有极显著影响(P≤0.01), 且灌水×施氮互作效应显著(P≤0.05 或P≤0.01); 而施磷对其影响不显著。小麦籽粒蛋白质和氨基酸含量均随施氮量增加而增加, 随灌水量增加而降低, 但当灌水量超过282.0 mm、施氮量超过179.2 kg·hm^-2 时, 各指标的变化不再明显,蛋白质含量在高施氮量下略有下降。而必需氨基酸占总氨基酸含量的比例呈随灌水量增加而增加,随施氮量增加而降低的趋势。从不同水肥处理组合看, 蛋白质和氨基酸含量以处理组合N₁₀₅P₄₂W₁₂₇[施氮量105 kg(N)·hm^-2、施磷量42 kg(P₂O₅)·hm^-2 和全生育期灌水量127 mm, 下同]最高, 必需氨基酸/总氨基酸以处理组合N_30.8P₁₂₆W₂₈₂ 最高。籽粒产量随灌水量的增加而增加, 且产量高的处理其水分利用效率也较高。综合从蛋白质及氨基酸产量看, 以处理组合N_179.2P₁₂₆W₂₈₂ 表现最好, 即施氮量为179.2 kg·hm^-2、施磷量为126 kg·hm^-2、灌水量为282 mm。     

适宜种植密度和施氮量对提高冬小麦产量和水氮利用效率的影响

针对西北地区干旱以及不合理的施氮和种植密度导致的冬小麦产量和水氮利用效率偏低的问题，探究垄膜沟播模式下冬小麦高产和水氮高效利用的最优氮肥密度管理措施。试验设置150 kg/hm²（D1）、187.5 kg/hm²（D2）、225 kg/hm²（D3）3个密度梯度和180 kg/hm²（N1）、270 kg/hm²（N2）、360 kg/hm²（N3）3个施氮水平（以N计），通过2 a（2021—2022年和2022—2023年）田间试验，研究氮密互作对冬小麦生理生长、干物质累积、产量、水分利用效率（water use efficiency，WUE）和氮利用效率（nitrogen partial factor productivity，NPFP）的影响。结果表明：与当地常规氮密处理（D1N3）相比，合理增大种植密度和减少施氮量可使抽穗期LAI提高13.93%～67.19%，最大干物质累积量和累积速率增大147.25%和65.29%。2 a产量均在D2N2处理达到最大，平均值11911.93 kg·/hm²，但2 a WUE分别在D2N2和D2N3达到最高，NPFP分别在D2N2和D3N1处理最高。通过拟合分析，2021—2022年冬小麦产量、WUE和NPFP达到最大值时所对应的种植密度与施氮量分别为195.92和260.82 kg/hm²、200.51和249.80 kg/hm²、195.92和187.35 kg/hm²，2022—2023年分别为195.92和257.14 kg/hm²、194.39和286.53 kg/hm²、197.45和183.67 kg/hm²。基于回归模型对产量、WUE和NPFP进行综合评价，最终确定种植密度180.45～190.04 kg/hm²、施氮量201.66～256.67 kg/hm²的组合模式为垄膜沟播冬小麦高产和水氮高效利用的氮密管理措施。研究结果可为西北地区冬小麦的高产高效栽培提供理论依据。     

灌溉模式和有机肥配施对水稻产量、光合特性和氮肥利用率的影响

针对湘北地区农业水资源日益紧缺和水稻生产上滥施化学氮肥的现状，为了节约淡水资源、降低化肥用量、实现水肥协同和资源高效利用，设置2种灌溉方式(W₁：全生育期淹水灌溉；W₂：全生育期湿润灌溉)和4个施氮水平(N₀：不施氮肥；N₁：施N量150 kg/hm²，肥料为尿素氮100%；N₂：施N量150 kg/hm²，肥料为尿素氮80%+有机氮(菜枯)20%；N₃：施N量150 kg/hm²，肥料为尿素氮60%+有机氮(菜枯)40%)，分析水稻产量、光合特性、氮素代谢和氮肥利用率对灌溉模式和有机肥配施的响应规律。结果表明：与W₁相比，W₂显著增加水稻产量、氮肥利用率、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等；在不同施氮处理下，增加有机肥比例能显著提高产量，N₃、N₂、N₁分别比N₀增产28.32%、25.52%、18.88%，同时氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力也表现为N₃>N₂>N₁，N₃的氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别达到了78.52%、9.77 kg/kg、46.91 kg/kg。综合评分法表明，灌溉模式和有机肥配施的最佳模式为W₂N₃，即湿润灌溉、施N量150 kg/hm²、肥料为尿素氮60%+有机氮(菜枯)40% 组合。该研究结果可为湘北地区水稻水肥管理提供科学依据。     

控释氮肥减量对糜子产量、氮素利用及土壤氮含量的影响

针对黄土高原旱作区糜子生产中氮肥种类单一、肥料利用效率低的问题,本试验以当地习惯施氮尿素N 120kg/hm²(TN)为对照,设置控释氮肥N 120kg/hm²(T1)、108kg/hm²(T2)、96kg/hm²(T3)、84kg/hm²(T4)、72kg/hm²(T5)和不施肥(T0)七个处理,探究不同控释氮肥处理下土壤全氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量的变化规律,分析糜子成熟期氮素积累分配、氮素利用效率及产量对控释氮肥的响应,以期为建立旱地糜子控释氮肥一次性基施轻简栽培技术提供支撑。结果表明：与施用尿素相比,等量控释氮肥可以提高糜子抽穗期和成熟期土壤全氮、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量分别达0.38%~5.51%、1.76%~7.63%、5.41%~11.80%和4.04%~14.77%,其中硝态氮和铵态氮含量两年均显著高于TN,随着控释氮肥减量糜子田各形态氮素均呈降低趋势,减氮量达20%以上时土壤硝态氮和铵态氮含量均显著低于TN处理。施用控释氮肥可以提高糜子成熟期氮素积累量1.97%~3.21%,增加糜子氮素向籽粒中的分配比例0.55%~1.18%,控释氮肥减量20%以上时糜子氮素积累量显著低于尿素全量基施处理。与普通尿素相比,控释氮肥提高了糜子氮肥表观利用率、氮肥偏生产力及氮肥农学利用率,增幅分别为3.29%~4.59%、3.88%~4.14%和5.01%~7.63%,其中氮肥偏生产力处理间差异达显著水平,随着控释氮肥减量糜子氮肥表观利用率、氮肥偏生产力及氮肥农学利用率均呈上升趋势。施用控释氮肥通过增加单位面积穗数和穗重显著提高了糜子产量两年分别达3.88%和4.47%,控释氮肥减量20%以下时糜子产量与尿素差异不显著。相关性分析结果表明,糜子氮素积累量与产量呈极显著正相关,氮素利用效率指标与土壤硝态氮含量相关性最强。综上所述,施用控释氮肥较尿素可显著提高糜子生育中后期土壤供氮能力,促进糜子对氮素的吸收利用进而增加产量,且在适量减氮20%时并未显著降低糜子产量,因此控释氮肥在糜子生产中有较大的应用前景及减氮潜力。     

减施氮肥与添加秸秆对设施黄瓜-茄子轮作土壤硝态氮累积与淋失的影响

针对设施蔬菜土壤硝态氮累积与淋失严重的问题,以宁夏引黄灌区设施黄瓜-茄子为供试作物,研究减施氮肥与添加秸秆对设施菜田硝态氮累积与淋失的影响。采用田间试验、取样、室内分析与生物统计的方法,设置农民常规施肥(CON)、氮肥减量28%(RF)和氮肥减量39%+秸秆添加(BMP)3个处理,开展不同氮肥管理措施对设施黄瓜-茄子种植体系土壤硝态氮累积与淋失的影响。结果表明,与CON相比,RF和BMP处理能有效降低0～120 cm土层土壤硝态氮储量,2016年黄瓜、2017年茄子和2018年茄子季土体硝态氮储量分别降低2.2%～9.4%、3.9%～6.1%和5.2%～12.8%,相应的硝态氮淋失量分别降低了55.6%～69.7%、59.4%～74.8%和35.4%～48.9%。BMP与RF处理相比,分别降低了2.3%～8.1%的硝态氮储量和20.9%～38.1%的硝态氮淋失量。土体硝态氮储量与淋失量呈显著正相关(R2=0.6973)。因此,在宁夏引黄灌区设施菜田农民习惯施肥的基础上,采用氮肥减施结合秸秆添加(BMP),即黄瓜氮肥减施39%,氮肥纯养分量为275 kg/hm²,配合添加玉米秸秆30.0 t/hm²,茄子氮肥减施39%,氮肥纯养分量为319 kg/hm²,配合添加玉米秸秆30.0 t/hm²,在获得高产的同时能降低土壤硝态氮累积和淋失,降低农田土壤面源污染风险,并提高经济效益,值得在宁夏引黄灌区设施菜田大面积推广应用。     

河北太行山山前平原葡萄园土壤硝态氮累积特征及影响因素

为进一步摸清农户生产实践条件下果园土壤硝态氮分布特征及影响因素,以河北太行山山前平原的保定地区葡萄园为研究对象,调查28个果园生产管理现状,测定分析葡萄园和临近农田共31个样点0—200 cm土壤硝态氮含量、累积量及主要影响因素。结果表明:葡萄生产中氮肥施用量偏高,每季平均为297 kg/hm²,过量的养分投入导致氮素在土壤中累积,0—200 cm土层硝态氮淋洗现象明显,平均累积量高达1 555 kg/hm²。不同树龄、施氮量、灌溉量水平下,土壤硝态氮含量有所不同,但均表现出随土层深度增加而增加的趋势,并且明显高于农田土壤。相关性分析表明,硝态氮累积量与树龄和施氮量均呈极显著正相关,与灌溉量呈显著负相关。通径分析表明,对土壤硝态氮累积量影响最大的因素为施氮量,其次为树龄和施肥次数,最后为灌溉量,施肥次数主要通过影响施氮量来间接影响硝态氮累积量。研究区域葡萄园氮素盈余严重,土壤硝态氮大量累积,并向深层土壤淋洗,影响该地区硝态氮累积的主要因素为施氮量、树龄和灌溉量。     

牛场肥水灌溉对冬小麦产量与氮利用效率及土壤硝态氮的影响

【目的】本研究利用田间小区试验,研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮利用效率及土壤硝态氮的影响,以期为提高灌溉肥水中氮利用效率,降低养殖肥水灌溉的氮损失提供理论依据。【方法】通过田间小区定位试验,以华北平原典型冬小麦种植系统为研究对象,定量研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮素积累、 氮效率及土壤硝态氮的影响。试验共设5个处理,分别为: 不施肥、 小麦各生育期进行清水灌溉(CK); 在冬小麦生育期内进行2次牛场肥水灌溉(越冬期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为160 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T1); 在冬小麦生育期内进行3次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 灌浆期,肥水灌溉带入氮量为240 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T2); 在冬小麦生育期进行4次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 抽穗期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为320 kg/hm2),不进行清水灌溉(T3); 农民习惯施肥,冬小麦播种时施复合肥(15-21-6)375 kg/hm2、 拔节期追肥尿素600 kg/hm2(氮投入量为332 kg/hm2),全生育期灌溉清水(CF)。每个处理重复3次,冬小麦全生育期灌水4次,灌水定额为830 m3/hm2,灌水量用超声波流量计计量。【结果】牛场肥水灌溉对冬小麦产量和氮的影响主要有以下几个方面: 1)连续三年冬小麦产量均随牛场肥水灌溉次数的增加表现为先增加后降低的趋势,肥水灌溉带入氮为240 kg/hm2(灌溉3次)时,冬小麦产量最高。2)牛场肥水灌溉显著增加冬小麦植株地上部氮积累量。2011年和2012年肥水灌溉的三个处理之间及与习惯施肥处理之间差异不显著,2013年T2和T3处理植株氮吸收量显著高于T1处理和习惯施肥处理。3)冬小麦肥水氮利用率和农学效率随肥水灌溉带入氮量的增加而降低。三年均以T1最高,分别为48.57%和37.15 kg/kg。4)每季冬小麦收获后,随着灌溉带入氮量的增加,0100 cm土层NO-3-N积累量增加。肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2时,0100 cm剖面NO-3-N积累量显著高于肥水灌溉带入氮为160~240 kg/hm2处理。【结论】牛场肥水灌溉显著增加冬小麦产量,随肥水灌溉带入氮的增加冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。冬小麦肥水氮表观利用率和农学效率均随肥水灌溉带入氮量的增加而降低,肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2,80100 cm土层有大量NO-3-N累积,且有向下淋溶的趋势。本试验条件下,综合产量、 冬小麦植株氮积累量及氮效率等方面考虑,牛场肥水灌溉冬小麦适宜氮带入量为160~240 kg/hm2。     

适宜施氮量提高温室砂田滴灌甜瓜产量品质及水氮利用率

为解决设施砂田甜瓜生产中的水肥瓶颈问题,该文通过大田试验,研究西北旱区设施砂田甜瓜传统水肥管理与滴灌施肥处理对不同生育时期甜瓜生长、产量、品质及水氮利用率的影响,从而确定甜瓜高效的灌溉方式及适宜的氮肥用量。试验设置了2个对照处理:大水漫灌不施氮肥(CK0)和大水漫灌传统施氮(CK),并在灌水量减少40%的滴灌条件下设置了4个氮肥水平:不施氮(T1)、传统施氮量N 180 kg/hm2(T2)、减氮40%即N 108 kg/hm2(T3)、增氮40%即N 252 kg/hm2(T4),共6个处理。结果表明:滴灌施肥处理较对照在甜瓜生长后期光合、植株干物质及氮素积累量等生理、生长指标均显著提高,甜瓜增产7.40%~14.35%,水、氮利用率分别提高28.81%~40.65%和22.78%~77.22%,果实品质中可溶性固形物及Vc含量也显著提高,硝酸盐含量显著降低,且滴灌可减少砂层含土量,从而延长砂田的使用年限。相同滴灌条件不同氮水平处理间,甜瓜植株干物质及氮素积累量随施氮量的增加而增加,而光合指标、产量、品质及水氮利用率则表现出先增加后降低的趋势,其中以T2和T3处理的甜瓜产量、品质和水氮利用率最高。综合分析表明,滴灌施肥是西北旱区设施砂田甜瓜栽培优质高产、高效和节水节肥的水肥管理模式,适宜的氮肥施用量为108~180 kg/hm2。     

冬小麦-夏玉米轮作产量与氮素利用最佳水氮配置

【目的】华北太行山前平原高产限水区冬小麦-夏玉米轮作体系中灌水施肥不合理的现象普遍存在,水资源浪费和农业面源污染严重。长期定位研究水氮配置对小麦玉米产量和氮素利用影响,可为该区优化水氮管理模式,充分发挥水氮协同增效作用提供依据。【方法】2006~2014年进行大田试验,采取裂区设计,灌水量为主区,施氮量为副区。小麦季灌水设春灌一次水(W1, 拔节水)和两次水(W2, 拔节水+开花水)两个处理; 玉米季在小麦灌一次水基础上设限水处理(WL),在两次水基础上设适水处理(WS),限水和适水的灌水次数根据降水年型而定。两种灌水条件均设置6个施氮水平,分别为0(N0)、 60(N60)、 120(N120)、 180(N180)、 240(N240)、 300(N300)kg/hm2。连续8年定位测定了小麦玉米产量、 植株吸氮量。【结果】小麦玉米产量和植株吸氮量年际间差异均较大,相对而言,W2(WS)产量和吸氮量的年际波动较小,一定程度上降低了不同年型气象因素的影响,达到稳产的效果。两种水分条件下N0 和N60处理的作物产量和吸氮量除个别年份外都显著低于其余施氮处理。本研究的产量水平下(冬小麦7000~9500 kg/hm2,夏玉米8500~11000 kg/hm2)小麦玉米产量与其吸氮量呈显著线性正相关。小麦玉米8年平均产量和吸氮量在一定施氮范围内均随施氮量的增加而显著增加,但施氮达到120 kg/hm2后产量不再显著增加,达到180 kg/hm2后吸氮量不再显著增加,同一施氮水平的作物产量和吸氮量都表现W2(WS)高于W1(WL)。两种水分条件下小麦玉米的氮肥偏生产力、 氮肥农学效率和氮素生产效率都随施氮量的增大而显著减小,但对同一施氮水平W2(WS)高于W1(WL)。冬小麦-夏玉米整个轮作体系氮肥累计表观利用率(一段时期内作物对肥料氮的累计吸收量与该时期施氮总量的比值)同样随施氮量的增加显著减小,一次水+限水条件下从N60+60的51.8%下降到N300+300的22.3%,两次水+适水从N60+60的57.4%下降到N300+300的24.6%。同一施氮水平的氮肥累计表观利用率两次水+适水都高于一次水+限水。【结论】冬小麦春灌两次水、 施用N 120 kg/hm2,夏玉米适水灌溉、 施N 120 kg/hm2的产量和吸氮量都达到最高水平,氮肥偏生产力、 农学效率、 累计表观利用率以及氮素生产效率也比较高,因此在一定时期内可作为当地小麦-玉米轮作体系适宜的水氮配置,周年产量可维持在16~19 t/hm2。     

高低畦种植模式下水氮耦合对冬小麦产量和水氮利用效率的影响

高低畦种植是在生产实践中摸索出的一套节水增产的冬小麦种植模式,尽管已被山东省列为农业主推技术,但由于建立时间尚短,其背后机理研究仍较薄弱,很大程度上制约了该模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮管理制度,于2020—2022年开展田间试验,设置3个灌水定额(W1:120 mm、W2:90 mm、W3:60 mm)和3个施氮水平(N1:300 kg/hm²、N2:240 kg/hm²、N3:180 kg/hm²),以水氮充足的平作种植为对照(CK,灌水定额120 mm,施氮量300 kg/hm²),测定了不同生育期土壤含水率、成熟期地上部生物量和产量,并计算了麦田耗水量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润等指标。结果表明：1)与平作种植相比,高低畦种植的麦田耗水量无明显差异,但冬小麦产量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润分别提高14.8%～17.6%、15.9%～16.9%、14.8%～17.6%和58.9%～112.6%,说明高低畦种植模式具有增产与节水有机统一的良好潜力。2)灌水水平...     

水肥一体化配合硝化/脲酶抑制剂实现油菜减氮增效研究

【目的】研究水肥一体化方式下减氮施肥并添加硝化和脲酶抑制剂对油菜生长及土壤硝态氮和铵态氮含量的影响,旨在筛选出配合硝化/脲酶抑制剂施用的最适减氮量,为减少氮素损失、提高蔬菜生产中氮素利用率和降低蔬菜硝酸盐含量提供理论依据。 【方法】采用盆栽试验,利用负压灌溉水肥一体化系统 [(–5 ± 1) kPa],设不施氮肥 (T1)、尿素 150 kg/hm2 (T2)、尿素 150 kg/hm2 + 10%DCD (双氰胺) + 1%HQ (氢醌)(T3)、尿素 127.5 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ (T4)、尿素 105 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ (T5) 共 5 个处理。监测了油菜生长期间供水量、土壤含水量、油菜生长指标及土壤硝态氮与铵态氮含量的变化,分析调查了收获后油菜的产量、品质指标和养分含量。 【结果】在油菜生长期间,负压灌溉各处理的总出水量非常接近 (12174～13869 mL)。当施肥量相同时,与不添加抑制剂处理 (T2) 相比,施用硝化和脲酶抑制剂 (T3) 能够有效抑制土壤中铵态氮向硝态氮的转化,提高叶长、叶宽和叶绿素含量,显著提高油菜产量 25.2%,提高氮肥利用率 85.2%,硝酸盐含量显著降低 51.9%。与不添加抑制剂处理 (T2) 相比,减氮 15%～30% 同时添加硝化和脲酶抑制剂对油菜产量、品质、养分吸收也均有不同程度的促进效果,并能够抑制硝化作用,减少土壤中硝态氮累积,减氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制剂的处理 (T5) 能将油菜产量提高 15.9%,氮、磷、钾含量分别提高 8.4%、21.5% 和 27.8%,氮肥利用率提高 1.26 倍,油菜体内硝酸盐含量降低 66.6%。 【结论】适当减氮并添加硝化和脲酶抑制剂对油菜产量和养分吸收均有明显的促进效果,而且能减少油菜硝酸盐含量和土壤中硝态氮累积。在本试验负压水肥一体化条件下,减氮 30% 并添加硝化和脲酶抑制剂,即尿素 105 kg/hm2 + 10%DCD + 1%HQ 不仅效果最佳,还降低了因氮肥投入高而造成硝酸盐累积的风险。     

调亏灌溉对新疆滴灌春小麦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响

2017年和2018年在北疆滴灌春小麦栽培中,额定施氮量为纯氮300kg/hm2,设置3个调亏灌水量(水分不调亏E1:100%ET0;水分中度调亏E2:80%ET0;水分重度调亏E3:60%ET0)和2个小麦品种(水分敏感型X1:新春22;水分不敏感型X2:新春44),灌溉频率为7天1次。研究不同处理对滴灌春小麦土壤水分、硝态氮分布及产量的影响。结果表明:(1)水分重度调亏(E3)可以缓解0—40cm土壤水分和土壤硝态氮向深层流失,减少作物耗水量,提高水分利用效率。(2)新春22和新春44在土壤质量含水量、土壤硝态氮含量指标上无显著的品种间差异,小麦品种对于土壤理化性质的影响较小。(3)在水分中度调亏(E2)处理下,新春44(X2)能在节约大量灌水同时,提高水分利用效率,保持最适的氮素营养指数(NNI),进而使产量得到了显著的补偿,而新春22(X1)通过中度和重度调亏不能使产量得到有效的补偿。(4)在同一灌溉频率、施氮量水平下,品种对滴灌春小麦水分利用效率的影响大于调亏灌溉水平对滴灌春小麦水分利用效率的影响。(5)水分不敏感型品种新春44(X2)更适合在北疆地区采用调亏灌溉模式生产,综合考虑氮素营养指数(NNI)、耗水量、水分利用效率及产量,其最适的调亏灌溉水平为E2。     

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦–夏玉米轮作土壤氮素平衡的影响

规模化畜禽养殖废弃物已成为当前重要的污染来源,为有效控制畜禽养殖污水面源污染,将处理后的养殖肥水作为水、氮资源进行农田灌溉,在华北冬小麦–夏玉米轮作灌溉区,连续3 a进行牛场肥水灌溉田间定位试验,研究冬小麦季牛场肥水灌溉对作物产量、氮表观利用率、土壤无机氮残留及轮作体系氮平衡的影响。结果表明,肥水灌溉能显著提高作物产量,肥水灌溉处理(冬小麦生育期内肥水灌溉带入氮为160、240和320 kg/hm2)冬小麦和夏玉米3 a产量平均增幅分别为36.78%和40.82%。随着牛场肥水灌溉年限的推移作物增产效果逐渐明显,冬小麦–夏玉米轮作体系作物累计氮利用率逐年升高,6季作物收获后氮累计利用率达47.87%~67.63%,肥水氮后效明显。肥水灌溉增加了100 cm土体内无机氮残留,NO3--N残留量显著高于NH4+-N。对冬小麦–夏玉米轮作体系氮平衡分析表明,随牛场肥水灌溉带入氮量增加,作物氮累计吸收增加,在冬小麦生育期内肥水氮带入量为160 kg/hm2夏玉米生育期内不施氮处理(T1),氮表观利用率显著高于其他肥水灌溉处理(T2和T3),100 cm土体无机氮残留率和氮表观损失率均显著低于T3处理,与T2处理差异不显著。该试验条件下,综合产量、氮累计利用率及土壤无机氮残留考虑,冬小麦–夏玉米轮作体系肥水灌溉适宜氮带入量为160~240 kg/hm2。适量牛场肥水灌溉冬小麦–夏玉米能够增加作物产量,增加作物对肥水氮的利用率,减少氮在土壤中的积累。     

基于水氮管理与种植结构优化的作物丰产高效管理策略

河西走廊农业生产受到水资源短缺与农业资源利用效率低的限制,制约着该地区的种子、粮食生产与农业可持续发展战略。该研究构建了考虑作物水氮需求量、降雨量、土壤初始含氮量的水氮管理制度优化方法,并结合所构建的考虑空间尺度作物产量与水氮利用效率的多目标种植结构优化方法,为河西走廊制种玉米、大田玉米和小麦制定丰产高效的水氮管理与种植结构调整策略,从而实现作物产量和水氮利用效率的协同提升。结果显示：优化的水氮管理制度相比管理现状可减少单位面积灌水量9.1%～27.3%、施氮量26.6%～50.0%;以作物产量和水氮利用效率最大为目标,以种植面积、产量需求和水氮投入量为约束,调整制种玉米、大田玉米和小麦的种植面积与空间分布,优化后制种玉米和小麦种植面积减少、大田玉米种植面积增加,总种植面积减少4 874.8 hm2,且作物种植空间分布较优化前差异明显;水氮管理与种植结构优化协同作用可以在水氮用量分别减少0.29×109 m3和3.36×107 kg的情况下,作物总产量提升0.16×109 kg,区域灌溉水生产力和氮肥利用效率分别提升0.62 kg/m3和18.97 kg/kg。该研究可以为产粮区和缺水区的作物丰产高效和农业可持续发展提供科学指导与决策参考。     

扬辐麦4号小麦不同产量群体氮素吸收利用特性

【目的】 分析扬辐麦 4 号小麦不同产量群体氮素吸收利用特性,为高产群体氮肥调控提供技术依据。 【方法】 2008～2010 年,在稻麦两熟条件下,采用二因素裂区设计,以施氮量为主区,设 N 187.5、225和262.5 kg/hm2 3 水平,以氮肥运筹比例为裂区,设基肥:壮蘖肥:拔节肥:孕穗肥为 7:1:2:0、5:1:2:2 和 3:1:3:3 三个水平。分析了不同产量群体阶段氮素积累量、花后氮素输出量与氮肥利用率。 【结果】 扬辐麦 4 号小麦高产群体（产量 ≥ 7500 kg/hm2）与中高产群体（7000～7500 kg/hm2）和中低产群体（产量 ≤ 7000 kg/hm2）相比,出苗至越冬期、越冬期至拔节期和拔节期至开花期氮素积累量适宜,开花期至成熟期氮素积累量高;高产群体 100 kg 籽粒吸氮量 2.87～3.01 kg、氮收获指数 0.71～0.80、氮肥吸收利用率为 44%～47%;其氮肥农学效率 （17.69～17.96 kg/kg）和偏生产力（34.70～36.07 kg/kg）较高。 【结论】 扬辐麦 4 号采用基本苗 150 × 104/hm2,施氮量 225 kg/hm2条件下,采用基肥 : 壮蘖肥 : 拔节肥 : 孕穗肥分配比例为 5:1:2:2、3:1:3:3 的氮肥运筹方式,可获得最高的花后氮积累量、氮肥利用率以及氮收获指数,较高的氮肥农学效率和氮素利用效率,实现高产高效。      

减氮节水对宁夏引黄灌区春小麦光合特性与产量的影响

针对宁夏引黄灌区春小麦生产中氮肥投入过量及水资源利用效率低的问题,探究减氮背景下节水灌溉对春小麦群体动态、光合特性及产量的影响。2021年以宁春4号为供试材料,分别设置3个施氮水平（常规施氮270 kg/hm2、减施氮肥25%和不施氮）和3个灌溉定额（常规灌溉400 mm、节水20%和节水40%）。结果表明：1）同一氮肥水平下不同灌溉处理的群体总茎数均无显著性差异;同一灌溉定额水平下常规施氮和减氮水平处理的群体总茎数均显著高于不施氮处理,但二者无显著差异,减氮节水处理亦能维持较高的群体总茎数和茎蘖成穗率。2）与常规施氮相比,减氮25%对春小麦的生长发育无明显影响,在此基础上节水20%并不会降低春小麦株高,叶面积的生长,不会减少春小麦干物质累积量。3）减氮水平与常规施氮处理的春小麦叶片SPAD值和光合指标无明显差异,减氮水平下节水20%处理的叶片SPAD值和光合指标同常规灌溉无显著差异,但显著高于节水40%处理。4）所有水氮处理中减氮水平下20%节水处理的穗粒数和千粒质量最高,春小麦产量达8 092.52 kg/hm2,与常规施氮常规灌溉处理的产量无显著差异。减氮25%节水20%处理的灌溉施肥模式,既可获得较高产量又可以节约水氮资源,达到了宁夏引黄灌区春小麦生产中减氮、节水、稳产的目的。因此,可作为当地适宜的施氮灌溉方案。