氮肥施用和地膜覆盖对旱作春玉米氮素吸收及分配的影响

【目的】通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武县洪家镇,地貌为高原沟壑区,地带性土壤为黑垆土,供试作物为春玉米。试验采用裂区设计,主区为地膜覆盖和不覆盖,副区为4个施氮水平(0、100、250和400 kg/hm^2)。在玉米六叶期(V6)、十叶期(V10)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6) 5个时期采集植株样品,测定生物量并按照需要分为不同部位测定植株全氮含量。【结果】1)氮肥施用和地膜覆盖显著提高春玉米籽粒产量,地膜覆盖条件下氮肥提高春玉米籽粒产量效果更显著。地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理春玉米籽粒获得高产,产量达12.8～16.4 t/hm^2,两个施氮量间春玉米籽粒产量差异不显著;不覆盖条件下,施氮量400kg/hm^2处理春玉米籽粒产量显著低于250 kg/hm^2处理。2)氮肥施用和地膜覆盖及二因素互作显著提高春玉米花前和花后氮素累积量,二因素互作对春玉米花后氮素和干物质累积作用较花前更大,地膜覆盖条件下施氮处理花后氮素和干物质累积量比例分别为51.5%～54.9%和51.1%～59.9%,为春玉米籽粒产量提高奠定物质基础,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得高的花前和花后氮素和干物质累积量,但施氮量400 kg/hm^2处理的氮素和干物质累积量与施氮量250 kg/hm^2处理的均差异不显著。3)由于氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高花前氮素累积和促进花后的生长发育,二因素协同促进春玉米营养器官氮素转移量,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理均能有效促进花前储存更多的氮素向籽粒转运,提高花后期氮同化量,促进籽粒产量的提高。相同覆盖条件下,施氮量400 kg/hm^2处理营养器官氮素转移量与施氮量250 kg/hm^2差异不显著。4)地膜覆盖显著提高相同施氮量下氮肥农学效率和氮肥偏生产力;地膜覆盖和氮肥用量及二因素互作显著提高氮收获指数,地膜覆盖条件下,施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得较高的氮收获指数,氮收获指数达65.1%～75.4%,但施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理氮收获指数差异不显著。【结论】在该试验条件下,氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高春玉米花前和花后的氮素吸收和干物质累积,但二因素互作对春玉米花后氮素吸收和干物质累积影响更大,从而促进了营养器官氮素转移,提高了春玉米产量和氮收获指数。     

氮肥后移满足绿洲灌区全膜覆盖玉米的氮素需求

【目的】 在水热资源有限区,地膜覆盖使得玉米对氮素的需求前移,容易造成后期脱肥。本研究在河西绿洲灌区通过田间试验,探讨氮肥后移对全膜覆盖玉米产量、氮素积累特征和氮肥利用率的影响,以期为优化地膜覆盖栽培玉米的施氮制度提供理论依据。 【方法】 试验为单因素试验,在施氮量450 kg/hm2水平下,基肥和大喇叭口期追肥分别占总施氮量的20%和40%,其余40%的氮追施时期和比例分为3个处理:N1 (拔节肥10% + 花粒肥30%),N2(拔节肥20% + 花粒肥20%),N3 (传统方式,拔节肥30% + 花粒肥10%),此外,还设定了不施氮肥空白对照。调查了玉米氮素积累动态及氮素利用状况。 【结果】 氮肥后移对玉米生育前期植株氮素的积累影响不显著,但能显著提高生育后期的氮素积累量。与N3相比,N1处理玉米植株氮素积累量在成熟期提高10.0%,籽粒吸氮量提高44.6%;氮肥后移对玉米籽粒产量和收获指数均有显著影响,N1处理籽粒产量较N3提高15.8%,收获指数提高12.2%,N2处理的籽粒产量与收获指数与N3处理差异不显著。N1处理的玉米氮素收获指数较N3处理提高31.0%,氮肥利用率 (NUE)、氮肥农学效率 (NAE) 和氮肥生理利用率 (NPE) 分别提高15.1%、79.4%和55.7%,N2处理与N3处理间则无显著差异。 【结论】 在总施氮量为450 kg/hm2的水平下,玉米拔节期追施45 kg/hm2、大喇叭口期追施180 kg/hm2、花后10 d追施135 kg/hm2氮肥,可有效提高地膜覆盖玉米的氮素供需吻合度,增加玉米生育后期氮素积累量,提高产量、氮素收获指数和氮肥利用率,是河西绿洲灌区实现玉米增产和提高氮肥利用率的一项有效措施。      

地下水埋深与控肥对夏玉米氮素吸收和产量的影响

为探明地下水埋深与减施氮肥对夏玉米氮素吸收利用及产量的影响,基于大型地中渗透仪,研究了地下水埋深和施氮量对夏玉米氮素利用效率、植株氮素积累量、产量及其形成要素的影响,其中地下水埋深设2 m(G1),3 m(G2)和4 m(G3)3个水平,施氮量设减氮20%处理(240 kg/hm²,N1)、常规施氮处理(300 kg/hm²,N2)2个水平,不控水不施氮处理(G0N0)作为对照,共计7个处理。结果表明:(1)减氮20%条件下,夏玉米产量随地下水埋深增加呈减小趋势,氮素收获指数在埋深2 m下显著高于埋深3,4 m,分别增加5.71%,7.22%;(2)常规施氮条件下,埋深2 m处理茎、叶吸氮量显著高于埋深3~4 m处理,增幅为19.52%~50.31%,但产量、籽粒吸氮量和氮素收获指数埋深2 m处理显著低于埋深3~4 m处理,降幅为17.28%~29.28%;(3)地下水埋深2 m下,产量、氮肥农学效率、氮肥生理利用率、籽粒氮肥吸收利用率和氮素收获指数减氮20%处理均显著高于常规施氮处理,增幅为22.18%~115.35%。地下水埋深2 m条件下,施氮240 kg/hm²显著提升氮肥的增产效果,以及施氮后氮素转化为产量和干物质的效率,同时还增强氮素向籽粒的转移率,从而保持产量不致降低,因此埋深2 m条件下减氮20%有一定可行性。研究结果可为地下水浅埋地区控施氮肥提供理论参考依据。     

尿素与液态脲甲醛缓释氮肥配施对棉花生长与氮素吸收利用的影响

研究不同施氮水平下,尿素与液态脲甲醛缓释氮肥不同比例配施对棉花生长发育、干物质积累量、棉花各器官氮素积累量、氮肥利用率以及产量的影响,为新疆滴灌棉田高产施氮管理提供理论依据。试验选用棉花品种新陆早64号,设置2种施氮方式,分别为常规全施尿素(T2)和尿素与缓释氮肥不同比例配施(US);配施处理按照施氮量设3个水平,分别为不减氮U0.8S0.2(T3)和U0.6S0.4(T4)、减氮20%U0.6S0.2(T5)和U0.4S0.4(T6)、减氮40%U0.4S0.2(T7)和U0.2S0.4(T8),不施氮肥(T1)为对照,共8个处理。分别在苗期、蕾期、花期、铃期、吐絮期对棉花株高、SPAD值、干物质累积量进行测定,并分析植株氮素积累量、氮肥利用率和单株产量。结果表明:尿素与缓释氮肥配施可以促进棉花的生长发育和产量,不减氮水平下T4处理棉花的株高、SPAD值、植株干物质积累量和单株产量达到最大,T4处理棉花单株产量较T1和T2处理分别显著提高了54.09%和26.50%(P<0.05);在减氮20%水平下,T5与T6处理的棉花株高和SPAD值差异均不显著,且T5、T6处理的棉花单株产量及其构成因素与常规全施尿素T2处理也无显著差异,可实现减氮不减产;减氮40%水平下,T7与T8处理在棉花生长发育及产量间均无显著差异。同时,尿素与缓释氮肥配施有利于提高棉花的氮素吸收利用,不减氮水平下T4处理的氮素农学效率和氮素偏生产力在各处理间达到最大,分别为8.73和24.86 kg/kg;T5、T6处理的氮素表观利用率显著高于T2处理(P<0.05),分别为62.09%和62.44%;减氮40%水平下,配施缓释氮肥比例较高的T8处理氮素表观利用率较T7处理高8.51%。综上:T4和T5处理均能显著增加棉花氮肥利用率,有利于棉花生长发育及单株产量的提高,是本试验中棉花高产高效的最佳配施比例。     

绿洲灌区小麦复种绿肥并翻压还田对翌年玉米产量形成及氮素吸收利用的影响

  【目的】  针对农田化学氮肥施用量高、利用率低等问题,探究绿肥替代部分化肥氮对玉米产量形成及氮素吸收利用的影响,为优化绿洲灌区玉米的施氮制度提供理论参考。  【方法】  于2019—2021年,在甘肃河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥并翻压还田后翌年轮作玉米减施氮肥田间试验。玉米季设传统施氮量(Nck)和绿肥替代10%、20%、30%、40%的化肥氮处理（即N10、N20、N30、N40处理）。分析了各处理玉米产量及其构成和氮素积累量、转运量及利用效率。  【结果】  与Nck相比,N10、N20处理籽粒产量、产量构成因素及叶面积指数无显著差异,玉米植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量及转运氮对籽粒氮素的贡献率也无显著差异;2020年N10、N20处理对玉米茎叶的氮素积累量、转运量及转运率无显著影响,2021年N20处理玉米叶片和茎的氮素积累量分别降低5.0%和17.8%,叶片和茎的氮素转运量分别提高5.5%和9.1%,氮素转运率分别提高5.0%和14.1%。相比Nck,N30、N40处理提高了茎叶的氮素积累量,但降低了氮素转运量和转运率,降低了转运氮对籽粒氮素的贡献率以及籽粒和植株的氮素积累量,N30、N40处理籽粒产量分别降低了16.8%～19.0%、27.9%～28.9%。与Nck相比,N10和N20处理氮素利用效率无显著变化,2021年N20处理氮素收获指数显著提高了3.5%,N30和N40处理降低了氮素利用效率与氮素收获指数。绿肥替代化肥氮各处理均显著提高氮肥偏生产力,以N20处理提高幅度最大。  【结论】  小麦–绿肥–春玉米体系下,绿肥翻压替代翌年玉米20%的化肥氮投入能有效协调玉米产量形成和氮素的积累转运,维持玉米籽粒产量及氮素利用效率,提高氮素收获指数与氮肥偏生产力,实现绿洲灌区玉米稳产和减氮的生产目标。     

冬油菜季氮肥减量对后茬夏玉米氮素供应与产量的影响

为研究油菜-玉米轮作制度下冬油菜季氮肥减量对后茬夏玉米氮素供应与产量的影响,以川油36和仲玉3号为试验材料,前茬冬油菜设置常规施氮量减量40%(108 kg/hm²)、常规施氮量减量20%(144 kg/hm²)和常规施氮量(180 kg/hm²)3个氮肥处理,分别命名为N1、N2和N3处理,于2018～2019和2019～2020年2个生长季节分别进行试验。结果表明,后茬夏玉米季土壤0～20和20～40 cm土层中碱解氮含量均随冬油菜季氮肥减量而下降,尤其在0～20 cm土层中,N1处理的碱解氮含量显著低于N2和N3处理,而N2和N3处理之间差异不显著。玉米植株氮素积累量随冬油菜季施氮量的减少而减少,各处理间差异显著,而氮素向籽粒的转移率呈上升趋势。玉米籽粒氮素积累量和产量以N2和N3处理较高,2018～2019年N2处理籽粒氮素积累量较N1和N3处理分别显著高出6.43%和3.95%,产量显著高出8.28%和4.72%;2019～2020年N2和N3处理籽粒氮素积累量较N1处理分别显著高出5.73%和7.94%,产量显著高出14.27%和15.89%。当冬油菜在常规施氮量减量20%的处理下,可实现油菜-玉米轮作系统周年减氮增效,同时有效提高玉米籽粒对氮肥的利用。     

施氮量和密度互作对玉米产量和氮肥利用效率的影响

【目的】施氮量、种植密度等主要栽培措施的互作效应,往往使氮肥利用效率难以估计和评价,定量分析施氮量和密度互作下玉米产量和氮肥利用效率 (NUE) 响应的生理过程,对玉米高产氮高效栽培具有参考价值。 【方法】以郑单958为材料,在3个种植密度 (4.5、7.5和10.5万株/hm2) 和3个施氮量 (N 0、150和300 kg/hm2) 条件下进行田间试验。在14叶展期 (V14)、吐丝期 (R1)、灌浆期 (R3) 和成熟期 (R6) 取样,采用长宽系数法测定叶面积后,将样品分为叶片、茎秆 (含叶鞘、雄穗) 和雌穗 (R1、R3);在成熟期,将样品分为茎秆 (包括叶片、茎鞘、苞叶、穗轴) 和籽粒两部分,记录干质量,测定植株及籽粒全氮含量。分析了玉米碳氮积累与产量形成和氮肥吸收利用的关系。 【结果】与N150相比,N300既没有提高玉米群体碳氮积累总量,也没有提高个体生产能力,氮肥利用效率较低;N150和D10.5条件下,玉米产量和氮肥利用效率最高,说明减氮增密是协同提高玉米产量和氮肥利用效率的重要途径。施氮和增密的氮素积累优势主要受V14—R3阶段干物质积累的驱动,且这种关系在花前V14前后就已经建立。V14—R3阶段干物质积累速率与氮素积累速率呈显著正相关,施氮和增密明显促进氮素积累对干物质积累的响应强度。施氮和增密下玉米以花前较低氮浓度获得较高氮积累量,也说明其花前氮积累是以花前大量茎叶干物质积累为前提,花后氮积累则主要取决于雌穗干物质积累。氮密互作对氮收获指数 (NHI) 无显著影响,而适宜施氮和增密显著提高HI,说明减氮增密获得较高的氮肥利用效率,而与籽粒中氮素分配多少无关,主要取决于籽粒中干物质分配的多少。 【结论】施氮量和密度互作通过影响干物质积累量、产量和氮积累量影响氮肥利用效率。合理减氮增密通过促进V14—R3阶段作物生长率和花后物质生产,驱动充足的氮素积累和干物质分配,实现产量与氮肥利用效率的协同提高。     

不同氮肥管理对吉林春玉米生长发育和养分吸收的影响

针对吉林春玉米氮肥施用中存在氮肥用量偏大,且具盲目性的现状,采用田间试验研究农民习惯施氮量和推荐施氮量下氮肥不同施用方式对春玉米干物质积累、子粒产量、氮素吸收和利用效率的影响。结果表明,推荐施氮量下,苗期和灌浆期春玉米干物质积累量显著高于习惯施肥,有机无机配合提高了春玉米干物质积累速率。施氮处理与不施氮相比均显著增加玉米子粒产量,增产11.2%～16.8%; 推荐施氮量下玉米子粒产量与习惯施氮量相当,但显著提高氮素的偏因子生产力和农学效率。在氮磷钾用量一致的基础上,用30%有机肥氮替代化肥氮与100%化肥氮处理的产量相当,对氮素利用效率也没有影响,并降低收获期土壤无机氮含量。说明合理施用氮肥不但能够维持玉米产量,还可减少氮肥投入,提高氮肥利用效率;有机肥部分替代化肥氮是吉林春玉米氮素管理的有效途径之一。     

不同土壤水分状况下实现夏玉米高产及氮素高效的控释尿素用量研究

【目的】 水分和氮肥运筹是提高玉米产量的重要措施。本文研究了不同土壤水分状况下适宜的控释尿素用量,为控释肥大面积高效应用和玉米轻简化栽培提供科学依据。 【方法】 本研究以‘郑单958’为试验材料,采用旱棚土柱试验,两因素裂区设计。主区为水分处理:重度水分胁迫 (最大田间持水量的35%±5%,W1),轻度水分胁迫 (55%±5%,W2),正常水分 (75%±5%,W3)。副区为控释尿素处理:不施氮 (N0),低氮 (施纯氮105 kg/hm2,N1) ,中氮 (施纯氮210 kg/hm2,N2),高氮 (施纯氮315 kg/hm2,N3)处理。分别在吐丝期 (R1)、籽粒建成期 (R2)、乳熟期 (R3)、蜡熟期 (R5) 和完熟期 (R6),取植株样,称量茎鞘、叶片、籽粒和穗轴的生物量,在收获期测产。采用CAIPOS土壤墒情监测系统控制土壤水分,每天早晨和傍晚各读取一次以确定每天的浇水量。 【结果】 相同水分条件下,夏玉米产量随着控释尿素施氮量的增加而增加,相同氮素水平,各处理产量呈现随着土壤水分含量的增加而增加的趋势。重度水分胁迫下,植株干物质和氮素积累整体水平较低,尤其是花后干物质和氮素的积累所占比例较低;2014年N1、N2和N3之间的产量差异不显著,2015年氮素籽粒生产效率和氮肥利用率随施氮量增加而显著降低。轻度水分胁迫下,夏玉米干物质、氮素积累和产量随着施氮量的增加呈显著增加的趋势,花后干物质和氮素的积累所占比例较高;N3处理产量和氮素积累量与正常水分条件下N3处理差异不显著;2014年N3与N2处理之间氮素籽粒生产效率和氮肥利用率差异均不显著,2015年N3处理的氮肥利用率显著高于N2处理。正常水分条件下,N3与N2处理产量差异不显著,但显著高于N1处理;N2处理的花后干物质与氮素积累所占比例、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥生理效率显著高于N3处理。 【结论】 水氮互作对夏玉米产量和氮肥利用具有显著影响,轻度水分胁迫下,适当提高氮肥用量 (W2N3),或者正常供水下配合适量氮肥 (W3N2),水氮互作效应最显著,能够保持氮素的高效释放,有利于花后植株中干物质与氮素的积累,从而提高夏玉米产量和氮肥利用率。本试验条件下,在土壤水分含量为最大田间持水量的75% ± 5%时,控释尿素施氮量以纯氮210 kg/hm2为最佳;在土壤水分含量为最大田间持水量的55% ± 5%时,控释尿素施氮量以纯氮315 kg/hm2为宜。      

紫云英配施控释氮肥对早稻产量及氮素吸收利用的影响

通过田间小区试验,研究减量尿素或控释氮肥配施紫云英对早稻产量、农艺性状、植株干物质积累量、氮素养分吸收利用及土壤氮素养分的影响。结果表明:在减氮量20%和40%条件下,尿素或控释氮肥配施紫云英均能促进早稻稻谷增产,其中80%尿素配施紫云英和60%控释氮肥配施紫云英处理的稻谷产量较100%尿素处理分别增产7.5%和6.7%,但稻草产量均低于100%尿素处理。有效穗数、千粒重和每穗实粒数的增加是稻谷增产的主要原因。100%尿素处理早稻前期生长旺盛,而减量尿素或控释氮肥与紫云英配施对水稻植株生长的促进作用主要在水稻生长中后期。100%尿素处理的干物质积累量、水稻植株全氮含量、氮素养分积累量在水稻生长前期均较高,水稻生长中后期80%尿素配施紫云英和60%控释氮肥配施紫云英处理的氮素养分持续供应的优势得到体现。适当降低氮肥用量,减量尿素或控释氮肥配施紫云英有利于提高化肥氮素利用效率。氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力和氮收获指数均以60%控释氮肥与紫云英配施处理最高。控释氮肥和紫云英在水稻生长中后期释放了较多的氮素营养,提高了水稻生长中后期土壤碱解氮含量。     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。     

覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐及产量的影响

为探讨寒旱盐灌区覆盖后秋浇对翌年春玉米生育期水热盐状况的影响,2013年10月—2015年10月在河套灌区盐渍土壤进行覆盖秋浇后翌年春玉米田间试验,设5个处理,秸秆覆盖量0.9 kg/m2(F0.9)、秸秆覆盖量0.6 kg/m2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、地膜覆盖(DM)、未覆盖(CK)。试验于每月中旬进行取土测定土壤含水率、电导率,玉米收获后测定籽粒产量及生物产量与经济系数。结果表明:秋浇前地面覆盖影响翌年春玉米生育期内各处理的土壤温度,地膜覆盖处理耕层地温均值最高,秸秆覆盖处理的土壤温度低于未覆盖处理,且秸秆覆盖使得春季土温升温缓慢而不利于春播作物生长;各处理覆盖秋浇后的土壤含水率均高于未覆盖处理CK,无论是播期的土壤储水量还是生育期内的土壤储水量,秸秆覆盖处理的蓄水保墒性地膜覆盖处理及未覆盖处理;各处理0~40 cm覆盖秋浇后的土壤含盐量均值均低于CK,其中处理YZ的土壤含盐量最低;地面覆盖处理的籽粒产量和生物产量均高于未覆盖处理CK,籽粒产量最高的是处理YZ;各处理中,玉米整杆覆盖处理YZ和粉碎的玉米秸秆覆盖量为0.9 kg/m2的产量与经济系数较高。研究可为覆盖秋浇农艺节水应用提供参考。     

沟垄二元覆盖对渭北旱塬区土壤肥力及玉米产量的影响

探讨沟垄二元覆盖对旱地土壤肥力及作物生产力的影响,对完善半湿润区作物微集水栽培技术具有重要的理论和实践意义。2007—2011年在渭北旱塬进行5年定位试验,设置垄上覆地膜,沟内分别覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸秆、液体地膜和沟不覆盖等不同沟垄覆盖模式,以传统平作为对照。结果表明,2011年春玉米收获后各处理土壤有机质及速效养分含量随土层的加深而降低,与2007年试验处理前相比,沟垄二元覆盖各处理土壤养分含量明显增加,而垄覆地膜+沟不覆盖和传统平作处理有所下降。垄覆地膜沟覆秸秆处理0~20 cm层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著高于对照,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜处理有机质和碱解氮含量较对照有所增加,而其有效磷和速效钾含量显著增加。20~60 cm层土壤有机质和速效养分含量各沟垄二元覆盖处理均略高于对照。各沟垄覆盖处理表层(0~20 cm)土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均较对照增加,且以垄覆地膜沟覆秸秆处理土壤酶活性最高,垄覆地膜沟覆生物降解膜和垄覆地膜沟覆地膜处理次之。垄覆地膜沟覆生物降解膜、垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著增产41.1%、42.1%、39.3%,水分利用效率显著提高38.0%、39.6%、37.0%。在渭北旱塬区进行沟垄二元覆盖对提高土壤肥力、酶活性及春玉米产量和水分利用效率有显著提高作用,以垄覆地膜沟覆秸秆处理最佳,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜次之。可见,垄覆地膜沟覆地膜、生物降解膜或秸秆的沟垄全覆盖种植在渭北旱塬雨养农业区春玉米生产栽培具有一定的可行性和应用价值。     

秸秆覆盖方式和施氮量对河套灌区夏玉米氮利用及产量影响

为探究夏玉米氮素转运利用规律、产量及土壤NO3－-N含量分布对秸秆覆盖方式和施氮量的响应，在河套灌区开展2a不同秸秆覆盖方式（秸秆表覆B处理、秸秆深埋S处理）和不同施氮水平（不施氮N0、低氮N1、中氮N2、高氮N3）的田间试验，以传统耕作模式为对照（CK处理）。结果表明：在0～100 cm土层，各处理NO3－-N含量随施氮量增加而增大，成熟期B和CK处理随土层加深呈先减后增趋势，而S处理呈先增后减趋势；B处理提高0～20 cm土层NO3－-N含量，而S处理提高20～40 cm土层NO3－-N含量（P<0.05）；秸秆覆盖可减少0～100 cm土层NO3－-N累积损失量，且显著提高氮肥利用率及夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率，SN2处理效果较佳。相比CK处理，成熟期的SN2处理2 a平均NO3－-N累积损失量降低39.6%，氮肥利用率较提高28.5%，夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率提高32.1%，增产9.3%。综合分析，秸秆深埋配施中氮效果较佳，可实现河套灌区夏玉米提效增产的目标，并减少深层土壤NO3－-N累积损失量，为优化河套灌区夏玉米耕作施氮模式和缓解农业面源污染提供参考。     

不同覆盖方式对中度盐渍土壤的改良增产效应研究

地膜与秸秆覆盖是干旱半干旱地区防治土壤次生盐渍化,提高土壤水分利用效率的重要措施。为探索不同地面覆盖方式在盐渍土壤的应用效应及机理,在内蒙古河套灌区中度含盐土壤进行田间试验,试验共设7个处理:玉米粉碎秸秆覆盖量9 000 kg·hm-2(F0.9)、玉米粉碎秸秆覆盖量6 000 kg·hm-2(F0.6)、玉米整秆覆盖(YZ)、葵花整秆覆盖(KZ)、新地膜覆盖(DM)、地膜二次使用免耕(MG)、未覆盖(CK),研究不同地面覆盖方式对中度盐渍化向日葵农田的土壤水盐运动、向日葵产量和种植经济效益等影响,分析不同覆盖措施的改良增产效应。结果表明:在0~5 cm土层,处理F0.9、YZ、DM的含盐量收获后较播前降低,土壤表层脱盐,而MG、F0.6、KZ、CK土壤表层积盐。0~20 cm土层,土壤含盐量收获后与播前相比,处理F0.9、DM土壤耕层脱盐,而F0.6、YZ、MG、KZ、CK在土壤耕层积盐。各覆盖处理主要影响0~20 cm的土壤含盐量,随着土壤深度的增加,覆盖层因素对土壤含盐量的影响趋于一致。耕层土壤含盐量相比较,F0.9的含盐量最低,抑盐效果最好,DM与F0.6抑盐效果相近,不同秸秆覆盖处理间,F0.9、F0.6强于YZ、KZ,地膜覆盖之间,DM强于MG。在0~5 cm土层及0~20 cm土层,DM的生育期平均土壤含水率高于秸秆覆盖处理,粉碎秸秆覆盖(F0.9、F0.6)的生育期平均土壤含水率高于整秆秸秆覆盖(YZ、KZ)。处理DM、F0.9较CK显著提高了向日葵生育期内0~100 cm土壤储水量均值,F0.9、DM处理显著降低了0~100 cm土壤储水量变异系数,在生育期内保持了较稳定的土壤墒情。各覆盖处理均较CK显著增产,各处理产量效应是:DMF0.9YZF0.6MGKZCK。覆盖措施通过改善农田小环境提高了作物水分利用效率,DM、F0.9、YZ处理的作物水分利用效率显著高于其他处理。处理DM、MG、YZ、F0.9、F0.6的产投比显著高于CK,增收效果明显,DM和MG的纯收入及产投比显著高于秸秆覆盖处理。对于中度盐渍化耕地,新地膜覆盖DM是最有效的覆盖方式,秸秆覆盖处理中,F0.9为最优覆盖方式,与其他覆盖处理相比较,KZ处理的保墒、抑盐、增产等效果较差,因此向日葵秸秆不适合用作地面覆盖材料。结果可为覆盖技术在内蒙古河套灌区农业生产中的应用提供理论与技术支持。     

覆盖方式对旱地马铃薯阶段耗水量特征和产量的影响

为明确不同覆盖方式对旱地马铃薯田土壤耗水、耗水规律、水分利用效率、产量及产量形成的影响,在陇中半干旱农区设置了玉米秸秆带状双行覆盖(SSM2)、玉米秸秆带状单行覆盖(SSM1)、玉米秸秆全覆盖(SFM)、地膜春覆盖(PMS)和地膜秋覆盖(PMA)5种覆盖方式,以传统露地平作为对照(CK)。结果表明:2年试验中,玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理土壤贮水消耗量较CK分别增加13.5,14.8 mm。玉米秸秆带状覆盖能显著提高降水对马铃薯耗水贡献率,不同降雨年型内均以SSM2处理贡献率最高,2年分别为95.6%和94.3%。于CK相比,覆盖处理均降低了生育前期(播种-块茎形成期)耗水量,地膜覆盖显著增加了生育中期(块茎形成期-淀粉积累期)耗水量,玉米秸秆带状覆盖显著增加了生育后期(淀粉积累期-收获期)的耗水量。玉米秸秆带状覆盖和地膜覆盖分别能使马铃薯干薯产量增加27.9%和24.2%,干薯水分利用效率提高23.1%和19.3%。综上可知,玉米秸秆带状覆盖处理能显著增加马铃薯生育时期内农田土壤贮水消耗量,并改善马铃薯生育前期和生育后期耗水,减少旱地马铃薯农田无效耗水,能显著提高马铃薯干薯产量和水分利用效率。     

旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米产量的影响

通过大田试验,考察了旱地垄沟覆膜栽培对土壤硝酸盐时空分布和玉米生物性状及产量的影响。试验设计了垄沟覆膜、平作不覆膜、平作覆膜和裸地对照4个处理,并对其土壤水分、硝酸盐的时空分布和玉米产量进行研究。结果表明:在整个玉米生长季,垄沟覆膜栽培模式下土壤0~40 cm土层含水量显著高于平作不覆膜;NO_3~--N主要集中在0~40 cm土层,且垄沟覆膜-垄上NO_3~--N表聚现象比其它处理更明显,10 cm处垄上NO_3~--N含量是沟内的1.6倍、平作不覆膜的2倍;垄沟覆膜和平作覆膜比平作不覆膜处理单株干物质量分别增加了36.15%、16.11%;单株含氮量分别增加了13.97%、3.59%;垄沟覆膜产量高于其他处理。垄沟覆膜栽培能够在保持作物生长状况良好,获得较高产量的同时,增加作物对氮素的吸收利用,同时增加NO_3~--N的表层累积,将其保持在根区,从而降低了NO_3~--N淋洗的发生,降低环境风险,是旱区获得经济和环境双重效益的玉米栽培模式。     

北方干旱区降解膜覆盖农田玉米生长和氮素利用模拟及优化

为了明确干旱区降解地膜覆盖下作物生长及氮肥利用特征,在内蒙古河套灌区进行两年的降解膜覆盖农田施肥试验。在降解膜覆盖下设4个施氮水平:0(BN0)、216(BN1:追施氮160)、276(BN2:追施氮220)、336(BN3:追施氮280)kg/hm2,另设高氮塑料地膜覆盖(PN3)与高氮无膜覆盖(NN3)处理作为对照。率定和验证了不同类型地膜覆盖条件的DNDC模型(denitrification-decompositionmodel,脱氮-分解作用模型),模拟并研究了不同类型地膜覆盖及不同施氮量对玉米生长、氮素吸收及利用效率的影响,并基于线性+平台模型优化了施肥模式。结果表明:在灌浆期降解地膜与塑料地膜覆盖下玉米生长无明显差异,干物质累积量2a平均仅降低了2.41%(P>0.05),但比无膜处理分别提高了9.65%(P<0.05);在收获期降解地膜与塑料地膜覆盖处理之间差异增大但仍未达显著水平,仅降低了3.07%(P>0.05),且作物的日吸氮量、产量、氮肥利用率和氮素吸收效率也无显著差异,2 a平均分别仅降低1.09%、3.97%、3.08%和2.22%(P>0.05),但比无膜覆盖处理分别提高了7.04%、13.67%、12.90%和8.90%(P<0.05)。随着施氮量增加干物质累积量的增大趋势趋于平缓甚至出现负值,施氮量为336 kg/hm2(BN3)处理较276 kg/hm2(BN2)处理降低了1.06%,日吸氮量、累积吸氮量和产量仅提高了0.35%、0.78%和0.34%(P>0.05),而比216 kg/hm2(BN1)处理分别提高了6.41%、8.38%、23.58%和35.37%(P<0.05)。通过DNDC模型不同情景模拟及线性+平台模型寻优,得到降解地膜覆盖农田施氮肥252.94 kg/hm2时,继续增加氮肥对产量无明显促进作用,为该地区降解地膜覆盖下较优的施肥模式。     

不同揭膜时期和施氮量对陕西关中地区夏玉米生理生长、产量及水分利用效率的影响

为了探明陕西省关中地区覆膜玉米生理生长、产量及水分利用效率同步提高的最佳揭膜时期和施氮量，制定合理的栽培措施，本试验以关中地区覆膜夏玉米为研究对象，设置3个揭膜时期（拔节抽雄期揭膜、抽雄期揭膜、全生育期覆膜）和3个施氮量（N 0、120、240 kg/hm2），研究了揭膜和氮肥互作对玉米生理生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明，揭膜和施氮量均显著影响玉米生理生长、产量和水分利用效率，但两者的互作效应不显著。在3 个施氮水平下，与全生育期覆膜处理相比，抽雄期揭膜可通过改善根际土壤气热条件，提高根系活力，从而增加夏玉米株高、叶面积和地上部干物质量，提高了叶片净光合速率，降低了叶片丙二醛含量，获得较优的穗部性状和较高的籽粒产量及水分利用效率，而拔节抽雄期揭膜处理与全生育期覆膜处理之间无明显差异。当揭膜时期相同时，施氮处理的夏玉米生理生长、产量及水分利用效率等指标均优于不施氮处理，而高氮和低氮处理间无显著差异，但随着施氮量的增加，叶片净光合速率、籽粒产量和水分利用效率呈现减少趋势，叶片丙二醛含量呈现增加趋势。综合考虑产量、水氮高效利用、环境等综合效应，在本试验条件下，陕西关中地区覆膜玉米的适宜揭膜时期为抽雄期、适宜的施氮量为N120 kg/hm2，其籽粒产量和水分利用效率分别为11362 kg/hm2和34 kg/(hm2mm)。     

秸秆和地膜覆盖条件下玉米农田土壤有机碳组分生长季动态

基于黄土高原8 a的春玉米覆盖定位试验,研究了秸秆和地膜覆盖下土壤有机碳、微生物量碳、潜在可矿化碳及颗粒有机碳在作物不同生育期的季节变化特征,探讨旱作农田不同碳组分对地表覆盖的响应规律。结果表明:1)秸秆和地膜覆盖下土壤有机碳及其各组分含量在玉米生长期间总体呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势。2)与不覆盖对照相比,秸秆覆盖在大部分作物生育期均显著提高了土壤有机碳各组分含量,有助于培肥地力和土壤固碳;而地膜覆盖在作物生育后期导致土壤有机碳及各组分含量显著下降。3)秸秆覆盖下表层土壤颗粒有机碳对总有机碳变化具有重要贡献,地膜覆盖后土壤有机碳变化可能主要来自于潜在可矿化碳和颗粒有机碳,而土壤微生物量碳相对含量在不同处理间差异不大。4)对照和地膜覆盖处理土壤潜在可矿化碳和颗粒有机碳的相对含量在大喇叭口—抽雄期均有显著下降,而秸秆覆盖下两种组分的相对含量则保持平稳,表明秸秆覆盖对生育后期土壤潜在可矿化碳和颗粒有机碳有重要的补给作用。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤有机碳及组分含量的作用,地膜覆盖则无明显效果,且在春玉米生育后期降低了土壤总有机碳及各组分的含量。