施氮量对滴灌冬小麦–夏玉米周年产量及氮素利用效率的影响

  【目的】  当前华北平原冬小麦–夏玉米生产中,存在氮肥投入量大、氮肥利用效率低等问题,在滴灌水肥一体化条件下研究施氮量对冬小麦–夏玉米周年产量、氮素利用效率和土壤全氮含量、硝态氮残留的影响,以期为该地区小麦–玉米节肥、高产高效的栽培模式提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在青岛农业大学胶州现代农业示范园开展小麦、玉米滴灌施肥田间试验。设冬小麦/夏玉米生长季不施氮(N0)和施氮 150/150 kg/hm2 (N1)、210/225 kg/hm2 (N2) 和270/300 kg/hm2 (N3) 4个水平,以传统施肥方式和常规施氮量240/240 kg/hm2为对照(CK)。分析冬小麦和夏玉米产量、氮素吸收量和土壤氮素残留量。  【结果】  N2处理冬小麦、夏玉米产量最高,与N3处理无显著差异,但显著高于N0、N1和CK处理;N3处理冬小麦、夏玉米的干物质积累量、氮素吸收量最高,与N2处理差异较小,而显著高于N0、N1和CK处理。冬小麦、夏玉米氮肥偏生产力随着施氮量的提高而降低;冬小麦季氮素利用效率随着施氮量的提高而降低;夏玉米季,N2、N1和N0处理的氮素利用效率显著高于N3和CK处理,且N0、N1和N2处理间无显著差异;冬小麦、夏玉米氮肥农学利用率均随着施氮量的提高而降低,N2施氮水平下,氮素利用效率和氮肥农学利用率均表现较优。随着施氮量的增加,0—100 cm土层土壤全氮含量和硝态氮含量呈增加的趋势,全氮积累主要集中在0—40 cm土层,N3、N2和CK处理0—100 cm土层土壤全氮含量与N0和N1处理之间的差异随着轮作年数的增加而逐渐增大,N2处理较N3和CK处理有效抑制了硝态氮在表层土壤的积累和向深层土壤的迁移,降低了硝态氮淋失风险。  【结论】  冬小麦季施氮210 kg/hm2和夏玉米季施氮225 kg/hm2 (N2)可实现周年作物增产高效,提高氮素利用效率,显著降低硝态氮向深层土壤迁移,降低硝态氮淋失风险,是滴灌水肥一体化下华北平原麦玉周年轮作适宜的施氮量。     

过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响

【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮,有机碳、氮和微生物量碳、氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N 0、80、160、240、320 kg/hm2。重复4次,小区面积40 m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、施氮量N 160 kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N 320 kg/hm2为过量施氮(N320),分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品,进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300 cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8 mg/kg增加到15.5 mg/kg;同时,0—60 cm和0—300 cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9 kg/hm2增加到76.5和727.7 kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300 cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4 kg/hm2增加到130.7 kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40 cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39 g/kg,有机氮分别为1.05和0.71 g/kg,较对照增加52.2%和54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、20—40 cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253和205 mg/kg,却显著提高了0—20、20—40 cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和7.5 mg/kg提高到43.6和16.1 mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。     

水氮耦合对滴灌棉田土壤有机碳组分及酶活性的影响

【目的】研究灌水量和施氮量对滴灌棉田土壤有机碳、氮含量及有机碳库稳定性的影响，为实现新疆棉花高效生产和可持续发展提供理论依据。【方法】采用两因素三水平完全随机区组设计进行棉花田间滴灌施肥试验，设置的3个灌水量(W)分别为360 mm (低量)、480 mm (适量)、600 mm (高量)，3个施氮(N)水平分别为0 kg/hm²、300 kg/hm² (适量)和450 kg/hm² (高量)，共9个处理组合。棉花收获后，采集0—20 cm土层土壤，测定土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)和稳定态有机碳(NOC)含量，测定土壤脲酶(URE)、β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰基-β-D葡萄糖苷酶(NAG)活性。利用田间原位填埋尼龙网袋法测定各处理土壤有机物料(秸秆)分解率(OMDR)，计算土壤碳库管理指数(CPMI)。【结果】与W600N450处理相比，2015和2016年W480N300处理土壤有机碳分别提高了8.9%和10.9%,C/N分别提高了16.2%和1...     

施氮方式与添加脲酶/硝化抑制剂对稻季NH3挥发和N2O排放的影响

【目的】分析施肥方式及添加脲酶/硝化抑制剂对稻田NH₃挥发和N₂O排放的影响,基于稻田NH₃和N₂O减排的效果评价优化施肥措施的可行性。【方法】在太湖地区开展为期两年的稻季田间小区试验,供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),用量为施氮量的1%。设置6个处理：1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm² (当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm²(RNB);4)尿素N 225 kg/hm²,50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP(RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。每次施肥后两周内,用密闭式抽气法监测稻田NH₃挥发,在水稻生育期内用静态箱—气相色谱法监测稻田N...     

尿素施肥方式对水稻增产增效和土壤氮素损失的影响

【目的】探讨尿素施用量、基施比例和方法对水稻产量、吸氮量和氮肥利用率的影响,以及肥料氮的去向,为制定科学合理的施氮措施提供理论依据。【方法】水稻季田间试验于2019年和2020年在江苏太湖地区开展。供试脲酶抑制剂为N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT),硝化抑制剂为对羟基苯丙酸甲酯(MHPP),二者用量均为施氮量的1%。试验共设6个处理：1)不施氮肥对照(CK);2)表施尿素N 300 kg/hm² (当地常规施肥,CN);3)表施尿素N 225 kg/hm² (RNB);4)尿素N 225 kg/hm²,50%表施,50%深施(RND);5)表施尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP (RNB+DI);6)尿素N 225 kg/hm²+NBPT+MHPP,50%表施,50%深施(RND+DI)。表施氮肥处理基肥∶分蘖肥∶孕穗肥为4∶3∶3;深施氮肥处理基肥∶孕穗肥为7∶3。2020年在处理小区内设置了¹⁵N示踪微区试验。调查了水稻产量、吸氮量、氮肥利...     

新疆塔额盆地滴灌甜菜临界氮浓度模型的构建与检验

为确定新疆塔额盆地甜菜(Beta vulgaris L.)的合理施肥量,本研究于2020—2021年开展大田试验,设置0(N0)、75(N75)、150(N150)、225(N225)和300 kg·hm^-2(N300)5个氮水平,分析不同施氮量对甜菜苗期、块根形成分化期、叶丛快速生长期、块根膨大期、糖分积累期、收获期植株总生物量及氮浓度的影响,构建基于生物量的临界氮浓度稀释模型,并计算不同施氮量的氮营养指数,分析其与相对生物量和相对产量的关系,确定甜菜氮营养丰缺情况。结果表明,施氮量从0增加到225 kg·hm^-2时,植株生物量呈显著增长趋势,但当施氮量从225增加至300 kg·hm^-2时,植株生物量增加不显著。从苗期至收获期,与N0处理相比,N225和N300处理的植株生物量分别增加了82.55%和86.44%。甜菜全生育时期内,植株生物量随施氮量变化表现为N02为0.974,模型检验参数...     

氮、硫配施对冬小麦氮素利用效率及产量的影响

【目的】氮(N)、硫(S)是生物所必需的营养物质,对小麦籽粒产量和品质起着重要作用。硫素供应不足,特别是在当前大量氮素供应情况下引起的作物生理性缺硫将导致作物产量和含硫氨基酸蛋白质含量下降。本文旨在探索氮、硫配施对冬小麦氮素利用效率和籽粒产量的促进效果并提出合理的区域氮、硫施肥技术。【方法】20122013年,在河南温县以国审冬小麦品种豫麦49-198为供试材料,进行大田试验。设置不同施氮量0、120、180、240和360 kg/hm2(分别以N0、N120、N180、N240和N360表示)和施硫0和60 kg/hm2(S0和S60)试验,调查氮、硫对冬小麦干物质积累、氮素积累分配、籽粒产量和氮素利用效率的影响。【结果】对冬小麦生育后期干物质积累分析表明,干物质积累随施氮量增多而提高,相同施氮量条件下施硫较不施硫小麦干物质积累量显著提高,其中成熟期干物质积累量N180S60、N240S60和N360S60分别较N180S0、N240S0和N360S0提高2225、3607和3120 kg/hm2,而且氮素低的处理添加硫后干物质积累量高于氮素高不加硫处理,如N180S60N240S0、N240S60N360S0,处理间差异均达显著水平。随施氮量增多,冬小麦植株氮素积累总量增加,在N 240和360 kg/hm2水平,硫素供应显著增加小麦植株氮素积累。不同施氮量条件下施硫较不施硫均显著提高了小麦籽粒产量,分别提高了10.5%、18.3%、5.2%、5.6%和4.9%。随施氮量增多,氮肥偏生产力下降,氮回收效率、生理效率和农学效率则均以N 180达最高值。不同施氮水平下,施硫均显著提高了冬小麦氮素回收效率,但对氮生理效率影响不显著,其中在施N量为120、180和240kg/hm2时,施硫较不施硫氮肥偏生产力和农学效率均显著提高。【结论】在当前小麦生产中,采用控氮或减氮增硫技术措施,可实现小麦氮利用效率和籽粒产量的同步提高。在本试验地区小麦生产中,达到冬小麦稳产高效或增产高效的适宜施氮量为180 240 kg/hm2配合60 kg/hm2硫肥施用。     

基于15N标记的干旱区滴灌肥料氮的去向和效益研究

【目的】采用¹⁵N示踪法,研究滴灌肥料氮与土壤氮素的转化和去向以及在土壤中的残留分布,为新疆滴灌春小麦氮肥优化管理提供科学依据。【方法】试验于2019年在石河子大学农学院试验站进行,供试春小麦材料为强筋型‘新春38’(XC38)和中筋型‘新春49’(XC49)。试验设7个施氮(N)水平：300、285、270、255、240、225和0 kg/hm²,分别记作N300、N285、N270、N255、N240、N225和N0处理。每个试验小区内,安装未封底的PVC管(直径11 cm,高65 cm),管内施用与该处理等量的¹⁵N标记尿素。于小麦成熟期,测定PVC管内植株样品与土壤样品中的¹⁵N丰度,同时在小区内测定产量,计算氮素利用效率。【结果】两品种春小麦吸收的氮素来自肥料的比例为30.49%～36.06%,对土壤氮的依赖程度在60%以上。随着氮肥施用量的降低,对土壤氮的依赖程度逐渐增加。¹⁵N标记氮肥在土壤中的总残留率为24.05%～31.60%,主要集中在0—40cm土层,土...     

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。     

浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响

  【目的】  研究浅埋滴灌下不同施氮量对玉米产量和花后氮代谢的影响,为西辽河平原玉米丰产与氮素资源高效管理提供理论依据。  【方法】  玉米浅埋滴灌水肥一体化定位试验在内蒙古自治区通辽市科尔沁区农业高新科技示范区连续进行了3年。设置N 0、150、210和300 kg/hm2 4个处理,分别记为N0、N150、N210和N300。完熟期测定玉米植株氮含量、干物质积累量和产量及产量构成因素,开花期至成熟期定期取样测定氮代谢相关酶活性、光合氮素利用效率和非结构性碳水化合物含量。  【结果】  N300处理与N210处理3年玉米产量差异不显著,但显著高于N150处理;N300、N210处理玉米穗粒数、千粒重无显著差异,但均显著高于N150处理,穗粒数较N150处理分别提高15.70%、10.85%,千粒重分别提高了9.78%、5.82%。N210处理氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥生理利用率和氮素吸收效率均高于N300处理,3年平均较N300处理分别提高37.01%、29.84%、10.10%和28.89%。N300处理花后氮素积累量高于N210处理,但二者转运量差异均不显著。N300处理与N210处理花后氮代谢酶活性、光合氮素利用效率和非结构性碳水化合物含量的差异均不显著,且二者均显著高于N150处理,其中氮代谢酶活性和光合氮素利用效率的差异在花后10天开始显现,非结构性碳水化合物含量差异的显著变化则在花后30天开始。  【结论】  西辽河平原灌区玉米浅埋滴灌水氮一体化条件下,施氮210～300 kg/hm2增加了植株氮素吸收转运,提高了氮素利用效率,增强了花后氮代谢酶活性和保持了花后氮素光合生产能力,进而促进产量提高。施氮量210 kg/hm2与300 kg/hm2之间没有显著产量差异,但前者氮肥利用效率显著增加,因此,施氮量210 kg/hm2是较为经济合理的施氮量。     

设施土壤有机氮组分及番茄产量对水氮调控的响应

【目的】酸解铵态氮和酸解氨基酸氮是土壤有机氮的主要组分,可表征土壤的供氮能力,并在氮素矿化、固定、迁移以及为植物生长供氮过程中起到至关重要的作用。研究水、氮调控下设施土壤有机氮组分和番茄产量的相互关系,为评价设施土壤肥力变化和制定科学合理的水、氮管理措施提供科学依据。【方法】田间定位试验在沈阳农业大学的温室内进行了5年,供试作物为番茄,栽培垄上覆盖薄膜,打孔移栽番茄幼苗,膜下滴灌。定位试验三个氮肥处理为施N75、300、525kg/hm^2,记为N1、N2和N3;三个灌水量为25、35和45kPa灌水下限(灌水始点土壤水吸力),记为W1、W2和W3,共9个肥水处理组合。在试验第五年番茄生长期(2016年4—8月)调查了番茄产量及其构成,在休闲期(2016年9月)测定0—10、10—20和20—30cm土层土壤有机氮组分、有机碳和全氮含量。【结果】9个处理中,土壤全氮、有机碳和除酸解氨基糖氮外的有机氮组分含量均随土层深度的增加而降低,且0—10、10—20和20—30cm土层间含量差异显著(P<0.05)。三个土层中酸解总氮占土壤全氮的66.0%、64.6%和55.2%,是土壤有机氮的主要存在形态。土壤酸解总氮中各组分含量及其所占比例的大小顺序为酸解氨基酸氮、酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖氮。灌水下限和施氮量对番茄产量及单果重的影响均达极显著水平(P<0.01),水氮交互效应也达显著水平(P<0.05)。休闲期土壤酸解铵态氮与番茄产量间显著负相关(P<0.05)。番茄产量W1N2(25kPa+N300kg/hm^2)、W2N1(35kPa+N75kg/hm^2)和W1N1(25kPa+75kg/hm^2)处理间差异不显著。【结论】灌水和施氮量及其交互效应对各土层土壤全氮、酸解总氮、酸解铵态氮和酸解氨基酸氮的影响均达到极显著水平(P<0.01),而对土壤有机碳的影响不显著(P>0.05)。相同施氮量下,0—30cm土层酸解铵态氮和0—20cm土层酸解氨基酸氮含量均在土壤水吸力维持在35~6kPa范围内达最高值,此土壤水分含量下的0—20cm土层酸解氨基酸氮含量在施N75kg/hm^2时达到最大值。从节水减氮和番茄产量的角度考虑,控制土壤水吸力不低于35kPa、每季随水施N75kg/hm^2为供试番茄生产条件下最佳的水、氮组合量。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。     

不同氮肥类型和用量对小麦产量和加工品质的影响

  【目的】   分析不同用量有机肥氮和化肥氮对小麦籽粒产量和品质的影响,为提升小麦品质提供科学施肥依据。   【方法】   不同氮肥类型长期定位试验位于山东陵县,始于2006年。肥料分为有机肥氮和化肥氮两大类,用量均设定为0、60、120、180、240、300、360、420、500、600 kg/hm2。2018年取样测定小麦产量和籽粒品质指标,运用多元统计分析方法评价了长期施用不同量有机肥氮和化肥氮对济麦22产量和品质的影响。   【结果】   氮肥类型对小麦籽粒容重、出粉率两个磨粉品质指标无显著影响,氮肥用量对籽粒容重、出粉率影响显著,施氮量越高,容重越低,出粉率越高。氮肥类型和用量对营养品质和加工品质影响显著。施氮量低于300 kg/hm2时,有机肥氮处理小麦的蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量、面团吸水率、面团形成时间均小于化肥氮处理;施氮量高于300 kg/hm2,有机肥氮和化肥氮处理的小麦品质指标差异较小。相关性分析表明,蛋白质含量、湿面筋含量、沉淀值与大多数品质指标存在显著的相关性。主成分分析表明,蛋白质含量因子对品质变异的贡献率为57%,显著大于其他主成分因子。品质指标综合分析表明,无论有机肥氮还是化肥氮,施氮量越大品质综合得分越高,相同施氮量下化肥氮处理小麦的品质综合得分大于有机肥氮处理,且施氮量越大差距越小。综合产量和籽粒品质的聚类分析表明,19个施肥处理可分为4类:第一类为不施氮和施有机肥氮60 kg/hm2 处理,为低产低质型;第二类为有机肥氮120 kg/hm2和化肥氮60 kg/hm2处理,为低产中质型;第三类为有机肥氮180、240 kg/hm2和化肥氮120 kg/hm2处理,为中产中质型;第四类为有机肥氮 ≥ 300 kg/hm2和化肥氮 ≥ 180 kg/hm2的处理,为高产高质型。   【结论】   氮肥类型对小麦籽粒产量和品质的影响与用量有关,有机肥氮低于300 kg/hm2或化肥氮低于180 kg/hm2,产量和品质均较差,且有机肥氮处理的小麦产量和籽粒品质低于化肥氮处理,有机肥氮用量 ≥ 300 kg/hm2或化肥氮用量 ≥ 180 kg/hm2时,可确保高产优质。     

滴灌施肥对冬小麦农田土壤NO_3~--N分布、累积及氮素平衡的影响

【目的】黄淮海平原高产麦田水肥资源的大量投入带来了水肥利用率低、氮素损失量大等一系列问题,本文研究了滴灌施肥对黄淮海平原冬小麦大田氮素利用和损失的影响,以期为小麦高产高效施肥提供新的技术手段。【方法】以尿素、NH4H2PO4和KCl混合的水溶性肥料为材料,在山东桓台进行冬小麦主要生育期测墒补灌并随水施肥的田间试验,设置4个施氮量处理,即N0(不施肥)、N1(94.5 kg/hm2)、N2(189 kg/hm2)和N3(270 kg/hm2),分析了大田土壤NO-3-N空间分布、剖面累积及氮素的平衡。【结果】1)滴灌施肥24 h后,随施氮量的增加,在滴头周围水平方向上土壤NO-3-N从在湿润土体边缘聚集逐渐变化为在滴头下方聚集,当施氮量为189 kg/hm2时,滴灌施肥后滴头下方和湿润土体边缘的NO-3-N含量差异不显著,在滴头周围水平方向上均匀性最好;NO-3-N在滴头下方土壤内随水运移深度主要在60 cm以上,滴灌施肥后滴头下方垂直方向上NO-3-N没有在湿润体边缘聚集。2)冬小麦收获后,0—100 cm土壤剖面NO-3-N累积量随施氮量的增加而逐渐增加,且施氮量超过N 189kg/hm2后,土壤剖面NO-3-N累积量的增加幅度加大,0—40 cm土层的NO-3-N增加量显著高于其他土层,N0、N1、N2和N3处理0—40 cm土层NO-3-N累积量所占比例分别为66%、72%、72%和71%。3)随着施氮量的增加,冬小麦吸氮量和籽粒产量先增加后下降,而0—100 cm土层氮素残留量、表观损失量不断增加,滴灌施肥条件下氮素表观损失量较低,N1、N2和N3的表观损失率分别为20%、17%和16%。【结论】滴灌施肥措施下,合理的灌溉量可以调节滴灌施肥后硝态氮主要向下运移至作物根区范围,集中在作物根系最密集的0—40 cm范围内,肥液浓度对硝态氮运移深度影响不大。施入适宜量氮肥有利于提高滴头下方湿润体内水平方向上NO-3-N分布的均匀度,从而促进作物对氮素的吸收。施氮量为189 kg/hm2的N2处理获得了最高的籽粒产量和氮肥利用效率,播前和收获后根区土壤NO-3-N累积量基本达到平衡,是试验筛选出的最佳滴灌施氮模式。     

有机无机肥配施提高旱地麦田土壤养分有效性及酶活性

【目的】有机无机肥配施可显著提高土壤微生物活性,改善土壤养分供应状况。深入理解不同氮肥用量配施有机肥下土壤的生物化学性状,为充分发挥肥料效益,实现冬小麦高产稳产提供科学施肥依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在黄土高原南部半湿润易旱区连续三年进行了田间定位试验。采用裂区试验,设置5个氮肥用量 (N 0、75、150、225、300 kg/hm2),配施或不施有机肥 (30 t/hm2)。在冬小麦拔节期、抽穗期、灌浆期、成熟期,取0—20 cm土层样品,采用常规方法测定土壤养分和酶活性。在收获期,调查了冬小麦籽粒产量。【结果】1) 冬小麦产量以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理最高,且有机无机肥配施与单施化肥处理相比能够在减少19.1%的氮肥用量条件下,保证冬小麦产量稳产高产,此外在天气不理想的状况下,冬小麦的净收益也能保持在较高水平。2)在冬小麦的整个生育期,有机无机肥配施处理可显著提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、硝态氮含量以及土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,与单施化肥处理相比分别增加18.2%、27.4%、149.3%、31.4%、27.6%、4.0%、4.7%、1.5%,但对过氧化氢酶活性无明显促进作用,且除了脲酶以施氮量N 300 kg/hm2配施有机肥的活性最高,其余指标均以施氮量N 150 kg/hm2配施有机肥处理效果最佳。3) 施氮量、有机肥、冬小麦生育期显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶活性,施氮量和有机肥的交互效应显著影响碱性磷酸酶活性,施氮量和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,有机肥和冬小麦生育期的交互效应显著影响土壤碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,施氮量、有机肥和冬小麦生育期三者的交互效应显著影响土壤蔗糖酶活性。4) 相关分析表明,土壤碱性磷酸酶与有机质间、脲酶与速效钾之间均未达显著相关水平,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶与有机质、全氮、有效磷、速效钾均呈显著或极显著正相关。【结论】土壤养分、酶活性和冬小麦产量之间密切相关,在施用有机肥30 t/hm2的基础上配施氮肥N 150 kg/hm2,有利于增强黄土高原南部半湿润易旱区冬小麦土壤生态系统的可持续性。     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化，及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化，为旱地小麦合理施用氮肥，保持土壤肥力，提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验，2015—2017连续3年取样，研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量，小麦氮磷钾素吸收利用，籽粒氮、磷、钾含量，地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比，长期施氮小麦平均增产67.1%，生物量提高52.0%，收获指数提高9.5%；穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%，千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系，获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加，磷含量降低，钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关，小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg；有效磷含量随施氮量增加而降低，速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量，研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2，施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2，播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

施氮对不同肥力土壤小麦氮营养和产量的影响

【目的】农田养分供应是由土壤基础肥力和肥料投入共同决定的,不同土壤肥力下土壤养分供应能力和特征也不同。本文研究了河南省高、低肥力田块下,不同施氮量对小麦主要生育时期植株氮素营养和土壤硝态氮及产量的影响,以期为河南省同类生产条件下氮肥的合理施用和产量的提升提供参考和依据。【方法】2015—2016年,以小麦品种矮抗58为供试材料进行大田试验,分别设置0、120、225、330 kg/hm^2 4个施氮处理(表示为N0、N1、N2、N3),在开花期到成熟期调查施氮量对土壤硝态氮及产量的影响;在开花期、花后10天和花后20天,测定施氮量对小麦旗叶到倒4叶的叶片氮含量、SPAD值和氮素积累量,以及对植株和所有叶片氮含量的影响。【结果】从开花期到成熟期土壤中硝态氮含量随着施氮量的增加而增加,高肥力田块的土壤硝态氮含量显著高于低肥力田块的土壤硝态氮含量。施氮能显著增加低肥力田块产量,但是高肥力田块的产量均高于低肥力田块,与不施氮相比,低肥力田块的产量最大增幅是高肥力田块产量最大增幅的2.63倍。N1和N2处理下,在开花期和花后10天倒2叶的SPAD值高肥力田块显著高于低肥力田块,但在花后20天低肥力田块显著高于高肥力田块。在N1、N2和N3处理下,旗叶的氮含量在花后10天高肥力田块显著高于低肥力田块,但在花后20天则显著相反。开花期到花后20天,对于低肥力田块旗叶的氮素积累量对上4叶的贡献率最大(N0除外),最高达52.6%;高肥力田块,旗叶和倒2叶对上4叶的氮素积累量贡献率处在同等重要的位置,最高分别达39.9%和39.7%。花后10天到花后20天,高肥力田块不同叶位的氮素转运量和转运率均高于低肥力田块(N0除外)。【结论】增施氮肥可以通过提高土壤硝态氮含量来提高土壤供氮能力,高肥力田块的叶片转运量和转运率比低肥力田块高,低肥力田块通过提高施氮量增加的产量低于高肥力田块下的产量,因此,需改善农田基础肥力来提高产量。通过对高、低肥力条件下产量的分析发现,达到最高产量时的施氮量分别为213kg/hm^2和287 kg/hm^2。     

潮土小麦–玉米轮作体系氮肥用量阈值及土壤硝态氮年际变化

  【目的】  合理施氮是粮食高产、稳产的重要保证。研究不同施氮水平下作物产量的可持续指数以及土壤硝态氮年际迁移特征，对指导黄淮海地区冬小麦–玉米轮作体系下农田氮肥的合理施用具有重要意义。  【方法】  长期定位试验始建于2006年，设置10个施氮水平:0、60、120、180、240、300、360、420、500和600 kg/hm2。测定冬小麦和夏玉米产量及土壤剖面 (0—200 cm) 硝态氮含量的年际变化特征。  【结果】  施氮水平显著影响冬小麦–夏玉米轮作体系下作物产量，施肥年限以及施肥年限与施肥量间的交互作用对小麦、玉米产量也存在极显著影响。施N 0～240 kg/hm2的处理，小麦、玉米产量随施氮量的增加逐渐增加；施N 300～600 kg/hm2的处理作物产量基本稳定，处理间差异不显著 (P > 0.05)。施氮能显著提高冬小麦产量的可持续性指数 (P < 0.05)，但对夏玉米产量的可持续指数影响较小。随着施氮量增加，土壤硝态氮含量呈现逐渐增加的趋势，且施N量低于300 kg/hm2时，0—200 cm土层硝态氮含量均处于较低水平，施氮量超过300 kg/hm2后，土壤硝态氮含量显著增加。另外，随着试验年限的延长，土壤硝态氮累积峰逐渐下移，2008、2011和2017年土壤硝态氮含量峰值分别在40—60 cm、80—120 cm和80—160 cm。  【结论】  黄淮海盐化潮土区，冬小麦–夏玉米轮作制度下氮合理用量在冬小麦上的阈值为240 kg/hm2、在夏玉米上的阈值为180 kg/hm2，在此氮肥用量下，长期施肥既可保证作物 (小麦、玉米) 稳产，又不会显著增加土壤硝态氮残留及向下迁移。     

沼液替代化学氮肥对滨海稻田土壤有机氮和细菌群落的影响

  【目的】  明确沼液替代化肥对稻田土壤有机氮(SON)矿化的影响及其与土壤微生物群落变化的关系。  【方法】  田间试验于2017年在江苏滨海稻田上进行,在总氮投入量225 kg/hm2的前提下,设置4个沼液替代化肥氮比例:0%、33%、66%、100% (即,BS0、BS33、BS66、BS100处理)。试验连续进行3年后(2019年),取土测定了有机氮的矿化特征,分析有机氮中酸解氮、非酸解氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮、酸解未知态氮的含量及细菌组成结构。  【结果】  与BS0处理相比,BS66处理的土壤氮矿化势(N₀)增幅最大,达39.7%。氨基酸态氮和非酸解氮含量沼液施用处理有显著升高(P<0.05),BS66处理的氨基酸态氮较BS0增加了39.2%,BS100处理的非酸解氮含量增加了73.9%。沼液替代化肥提高了土壤Chloroflexi (绿弯菌门)与Actinobacteria (放线菌门)的相对丰度,显著降低了Nitrospirae (硝化螺旋菌门)的相对丰度(P<0.05)。不同细菌属对沼液替代化肥水平的响应差异较大,随着沼液替代化肥比例的上升Subgroup_6_unclassified的相对丰度增加;而Subgroup_17_unclassified的相对丰度则呈下降趋势;KD4-96_unclassified的相对丰度在BS33处理下降低而在BS66处理及BS100处理下升高;沼液替代化肥模式下新增了相对丰度≥1%的细菌属Subgroup_7_unclassified。冗余分析结果显示,土壤N₀与Thermodesulfovibrionia_unclassified呈极显著负相关(P<0.01),非酸解氮与Subgroup_6_unclassified呈显著正相关(P<0.05),而与Betaproteobacteria_unclassified呈显著负相关(P<0.05),氨基酸态氮与Proteobacteria_unclassified、氨基糖态氮与KD4-96_unclassified呈显著正相关(P<0.05),酸解未知态氮和Desulfarculaceae_unclassified呈显著负相关(P<0.05)。  【结论】  沼液替代化肥改变了土壤微生物群落结构,增加了土壤氮库容量,显著提高了土壤氮矿化势,增强了土壤供氮能力。