冬小麦不同畦灌施肥模式水氮分布田间试验

基于冬小麦生长期间施用尿素获得的试验观测结果,分析不同畦灌施肥模式下沿畦长土壤水氮空间分布差异,开展畦灌施肥模式田间试验评价,探讨适宜的畦灌施肥运行方式。研究结果表明,畦灌施肥模式差异对有效贮存在作物根系层的土壤水分和土壤硝态氮占0～80 cm土层相应值的比重以及土壤水分空间分布均匀性不产生显著影响,但对沿畦长土壤硝态氮空间分布均匀性的影响却较为明显。基于入畦单宽流量4 L/(s·m)和灌溉全程均匀施肥的畦灌施肥运行方式,可在冬小麦生长期返青水和扬花水灌后2 d的作物有效根系层内,形成相对较高的土壤水氮空间分布均匀性,适合当地生产实践中采用。     

畦灌条件下液施与撒施硫酸铵施肥性能评价

为了分析比较不同施肥方式下的畦灌施肥性能,该文取水溶后可直接形成不同形态氮素的硫酸铵为施用肥料,开展入畦流量为3和6L/(ms)下的化肥液施与撒施畦灌试验,基于田间实测数据计算了施氮分布均匀性、施氮储存率和施氮满足率指标值,分析了液施与撒施硫酸铵下畦灌施肥性能之间的差异。结果表明,畦灌液施与撒施在施氮分布均匀性、施氮存储率和施氮满足率等指标值上存在显著性差异,且前者比后者分别平均高出14.5、14.3和8.4个百分点,因此液施是较优畦灌施肥方式;对局部畦段,液施大流量与小流量下施氮分布均匀性差异显著,前者平均高出后者4.2个百分点,因此液施宜选择6L/(ms);撒施大流量与小流量下施氮分布均匀性、施氮存储率和施氮满足率间差异显著,对整体畦长而言,小流量施氮分布均匀性比大流量高出5.5个百分点,小流量施氮储存率和施氮满足率分别高出大流量5.3和3.2个百分点,因此撒施宜选择3L/(ms)。该结论为评价和优化畦灌施肥系统提供了科学依据。     

畦灌撒施与液施硫酸铵地表水流和土壤中氮素时空分布特征

分析不同灌溉施肥方式下氮素时空分布特征可为改进畦灌施肥技术与方法提供科学依据。该研究基于冬小麦返青灌溉开展的不同入畦流量下撒施和液施硫酸铵时获得的畦灌试验观测结果,分析2种不同施肥方式下地表水流和土壤中氮素时空分布规律,讨论不同施肥方式下影响灌后土壤氮素空间分布均匀性的要素。结果表明,施肥方式对地表水流和土壤中氮素分布影响显著,入畦流量对其影响不显著。液施下地表水流中氮素时空分布差异不显著,撒施下具有明显时空变异性;液施能明显改善灌后土壤氮素空间分布均匀性,灌后1 d 1m土层内氮素空间变异系数为0.07,明显小于撒施。土壤氮素增量分布均匀性在液施下主要与灌水量分布有关,撒施下则与地表水流中氮素分布和灌水量分布有关。液施在提高施肥均匀性和减小灌溉期间肥的损失方面优于撒施,且更易于水肥联合管理。     

畦灌液施方式对夏玉米灌溉质量和水分利用率的影响

通过田间夏玉米畦灌试验,分析畦灌液施方式对作物生长和土壤水氮的影响,评价不同处理下的灌溉施肥质量和水分利用效率,探究适宜的畦灌液施方式。在畦田试验中选择不同畦宽、施肥时机和改水成数,采用正交设计选取最优的液施组合。结果表明,不同畦灌处理对土壤水氮存储效率影响不显著,但对水氮均匀度产生显著影响,土壤水分存储效率(59%～63%)略低于氮素存储效率(61%～64%),而均匀度(95%～99%)略高于氮素均匀度(85%～94%)。畦宽、施肥时机和改水成数显著影响夏玉米产量和水分利用效率。综合各项指标考虑,畦宽为1.5m、改水成数为95%和灌溉到畦长1/2时施肥的畦灌灌水施肥方式下具有较高的土壤水氮储存效率(63.36%和64.01%)和均匀度(98.71%和94.42%),为作物高效吸收利用提供较为均匀的土壤状态,从而获得较高产量(9 886.1kg/hm2)和水分利用效率(2.62kg/(hm2·mm))。     

畦灌与施肥时机对土壤硝态氮分布和冬小麦产量的影响

为探究不同畦田规格与施肥时机对土壤NO_3~--N分布规律及对冬小麦产量的影响,优化选择具有较高灌水施肥均匀度和储氮效率及产量的最佳灌溉施肥模式,于2017—2018年在冬小麦季选取畦宽、畦长和施肥时机3个试验因素,传统撒施灌溉作为对照,通过正交试验设计设置12个处理。结果表明:1)与灌水前相比,灌水后各处理土壤不同层次NO_3~--N浓度均增加,且随着土层深度的增加NO_3~--N浓度逐渐降低。在液施处理下NO_3~--N在有效根系层的累积较撒施处理高出0.27%～27.97%。2)畦宽、畦长和施肥时机显著影响NO_3~--N的分布。在返青期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为91.64%;施肥时机对储氮效率的贡献率最高,为44.22%。在扬花期,畦长对灌水施肥均匀度的贡献率最高,为92.67%;畦宽对储氮效率的贡献率最高,为53.6%。在60 m畦长条件下可以获得较高的灌水施肥均匀度。3)畦宽、畦长和施肥时机对作物产量的贡献率分别为37.2%、37.3%和23.9%,畦宽3.2 m、畦长60 m和全程液施的处理下达到了最高产量,为7 869.2 kg/hm~2。因此,液施可以提高土壤NO_3~--N分布均匀性,有利于NO_3~--N在小麦根系层的累积,减少氮素的淋溶损失;综合对土壤NO_3~--N分布均匀性、积累及作物产量来看,畦宽3.2m、畦长60m和全程液施的处理为该研究处理下最优模式。     

施肥方式对土壤水肥分布特征影响

通过室内土柱试验研究,分析了灌溉施肥与不同深度的土壤施肥处理对土壤水力特性及水肥分布的影响。结果表明,土壤施肥处理不同程度地降低了土壤入渗性能,且施肥层越浅对土壤的减渗作用越大。各处理的土壤水分经过24h再分布过程后无显著差异。在灌溉施肥条件下,土壤中的硝态氮分布较均匀,而磷和钾滞留在土壤表层。对于土壤施肥情况,在灌溉结束后硝态氮被淋洗到湿润峰以上10cm附近,P和K的浓度峰值发生在施肥层附近。施肥深度决定了灌溉结束后浓度峰值出现的位置,施肥层越深,养分浓度的峰值出现的位置越深。     

滴灌均匀系数对土壤水分和氮素分布的影响

为了确定滴灌均匀系数的设计与评价标准,在日光温室内研究了滴灌施肥灌溉均匀性和施氮量对土壤水氮分布特性的影响。试验中滴灌均匀系数（Cu）设置0.62、0.80和0.96 3个水平,施氮量设置150和300 kg/hm2 2个水平。土壤含水率和电导率采用沿毛管均匀布置的TDR探头（Hydra Probe）连续监测,并定期取土样测试土壤硝态氮和铵态氮含量。结果表明,在作物生育期内3种滴灌均匀系数处理的土壤含水率一直保持很高的均匀系数,滴灌均匀系数和施氮量对土壤含水率均值及其均匀系数的影响均不显著（α=0.05）。土壤电导率及硝态氮含量的均匀性在很大程度上取决于土壤初始氮素含量的均匀性,其均匀系数低于土壤含水率的均匀系数,滴灌均匀系数的影响也不显著。从获得均匀的土壤水氮分布的角度出发,现行滴灌均匀系数标准尚有降低的空间。     

喷灌施肥灌溉均匀性对土壤硝态氮空间分布影响的田间试验研究

在2002～2003年冬小麦生育期内进行了喷灌施肥条件下均匀系数对土壤水氮时空分布及淋失影响的田间试验。试验中，喷灌均匀系数设置低、中、高三个处理，灌溉季节内的平均喷灌均匀系数分别为72%、79%和84%，施肥灌溉均匀系数分别为71%、78%和85%。对70和90 cm深度处的土壤水势进行了监测以评估均匀系数对水氮淋失的影响，结果表明，在所研究的喷灌均匀系数范围内深层渗漏量很小。试验结果还指出，土壤硝态氮随时间和空间表现出很强的变化特征，均匀系数变化范围为23%～97%，变差系数的变化范围为0.04～1.00；灌溉季节内土壤硝态氮分布的均匀性主要取决于初始硝态氮分布的均匀程度，而喷灌均匀系数对土壤氮素的空间分布无明显影响。     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续 13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量 ,并造成硝态氮的淋溶 ,单施氮肥硝态氮淋溶深度达 150 cm;氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶 ,提高了氮肥的利用率 ;在贫氮地区土壤上 ,尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下 ,连续种植小麦、玉米、苜蓿 ,以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小 ,而小麦连作施肥累积量最大 ;而且 ,无论施肥与否 ,均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中 ,粮草 3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小 ,其余轮作系统均造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存     

黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝态氮的分布与积累

报道了黄土旱区连续13年长期不同轮作施肥对土壤剖面硝态氮分布与积累的影响。化学氮肥的施用可有效地提高土壤硝态氮的含量，并造成硝态氮的淋溶，单施氮肥硝态氮淋溶深度达150cm；氮肥、磷肥和有机肥的配合施用不同程度的减小了硝态氮的淋溶，提高了氮肥的利用率；在贫氮地区土壤上，尤以氮肥、磷肥配施效果最佳。在相同的施肥种类和施肥量下，连续种植小麦、玉米、苜蓿，以玉米连作施肥土壤中硝态氮的累积量最小，而小麦连作施肥累积量最大；而且，无论施肥与否，均对深层土壤硝态氮分布造成不同程度的亏缺。在不同轮作系统中，粮草3年轮作土壤剖面硝态氮的累积最小，其余轮作系统的造成土壤硝态氮不同程度的下淋积存。     

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。     

穴施条件下肥料养分在土壤中迁移规律的初步研究

根区施肥是高效施肥的关键措施,确定根区施肥的最佳位置,需要了解肥料施用后肥料养分在土壤中的迁移规律。本研究通过室内模拟试验来研究尿素、聚磷酸铵和氯化钾复合肥穴施条件下,土壤水分、培养时间对两种土壤中氮磷钾养分迁移的影响效应。结果表明：随土壤水分由30%增加到42%,氮磷钾在土壤中的迁移距离都会显著增加,培养15d的姜堰和广德两种土壤中,铵态氮、速效磷和速效钾的迁移距离分别由9-11cm、4cm和9-10cm增加到12-14cm、5-6cm和11cm。土壤含水量增加使氮磷养分的迁移距离平均增加了约三分之一。随培养时间从15天延长到30天,30%土壤含水量条件下两种土壤中速效磷迁移距离无显著变化,而速效钾的迁移距离显著增加,铵态氮迁移距离在硝化作用弱些的广德水稻土中增加显著,而在硝化作用较强的姜堰水稻土中增加幅度较小。肥料穴施条件下铵态氮的硝化作用除受土壤水分、pH和时间因素影响外,还受肥际高浓度养分的强烈抑制作用,这种抑制作用延缓了铵态氮向硝态氮的转化,是根区一次施肥技术中氮肥持续高效供应的重要原因。总体而言,氮磷钾养分迁移距离表现为：硝态氮>铵态氮>钾>磷,肥料氮的迁移受硝化作用影响大,肥料磷的迁移受土壤水分影响较大,而肥料钾与铵态氮的迁移规律较为类似,都因土壤水分增加和时间的延长而逐渐增加。     

北方夏玉米滴灌施肥一体化技术应用效果

为有效提高夏玉米水肥利用效率,通过田间试验对滴灌施肥一体化高效调控与利用技术进行系统的探究。结果表明,与常规漫灌(T1)相比,采用滴灌施肥一体化技术(T2和T3)可显著提高夏玉米大喇叭口期至灌浆期的叶面积指数;显著促进吐丝期至成熟期的干物质积累;在产量构成因素方面显著增加穗粗和穗粒数,并在一定程度上降低玉米穗的秃顶长度,进而显著提高夏玉米的产量。与T1相比,T2和T3增产5.32%~6.13%;水分利用效率提高36.10%~39.42%;氮、磷、钾肥利用率分别提高37.56%~35.29%、23.09%~30.30%、106.21%~121.51%。此外,采用滴灌施肥一体化技术可显著提高夏玉米生产经济效益。与T1相比,T2和T3可有效降低投产比,收益率平均提高4.71个百分点。在化肥用量较常规灌溉模式减少20%条件下,采用滴灌施肥一体化技术既能显著提高夏玉米产量,又能提高经济效益,是适宜在潮土区推广的一种高效节本增收的灌溉模式。     

滴灌施肥时机对设施蔬菜产量品质与氮肥利用效率的影响

为了提高设施蔬菜滴灌水肥利用效率,在日光温室内开展了为期15个月不同滴灌施肥时机对设施蔬菜产量品质、土壤-蔬菜系统中氮素分布、氮素平衡和氮素利用效率的研究。结果表明:滴灌施肥时机对果实产量、全氮和硝酸盐含量有显著影响,灌水中前期施肥处理产量、全氮和硝酸盐含量均较高,随着施肥时段向后推移,蔬菜吸收氮素先增大后减小;灌水后期施肥处理在收获后各层土壤硝态氮含量最低且消耗量最高,灌水中期施肥处理土壤-蔬菜系统表观损失和氮盈余小,较其他处理低15.35%~59.13%;灌水中期施肥处理氮肥偏生产力和氮肥表观利用率高于前后期施肥处理,3茬平均氮肥表观利用率T2处理高于其他处理7.09%,7.41%,11.48%。施肥时机对土壤-蔬菜系统产量品质和氮素分布等综合影响明显,推荐滴灌施肥过程中尽量使施肥时机保持在灌水过程的中期。     

长期定位施肥对夏玉米钾素吸收及土壤钾素动态变化的影响

以长期定位试验为平台,夏玉米品种郑单136为材料,设置CK（不施肥）,NP（施氮、 磷肥）,NPK（施氮、 磷、 钾肥）和1.5MNPK（小麦季施高量氮、 磷、 钾肥+有机肥,玉米季仅施用化肥）4个处理,研究夏玉米钾素吸收规律及生育期内土壤钾素动态变化。结果表明,生育期内施钾与不施钾处理夏玉米干物质积累量均一直增加,在成熟期达到最大值; 在施用氮、 磷肥的基础上增施钾肥不但可以提高夏玉米地上部干物质积累量,同时也可以提高叶片及茎秆中的钾素含量,进而提高夏玉米整个地上部吸钾量;而在氮、 磷、 钾肥基础上增施有机肥,对夏玉米干物质积累无显著影响,但可显著提高茎秆及叶片的钾素含量和地上部钾素吸收总量。夏玉米钾素吸收主要集中在灌浆期之前,在灌浆期达到最大值,之后钾素出现回流现象。夏玉米收获后与播种前相比,土壤水溶性钾和交换性钾含量无明显下降或者略有增加,而非交换性钾明显下降,非交换性钾是夏玉米钾素吸收的主要形式。夏玉米吸钾量与播种前土壤3种形态的钾素含量呈显著正相关。因此,增施钾肥对于改善夏玉米生产,维持土壤钾素平衡及实现农业可持续发展具有深远意义。     

采用粒片状肥料实现夏玉米一次施肥的可行性研究

【目的】为探求夏玉米高产一次性施肥技术,根据夏玉米需肥特性,研制大小一致、 含等量氮磷钾养分的新型压缩片状肥料,将此肥料施在玉米植株适宜的位置,实现单株定量精准施肥。【方法】将尿素、 磷酸一铵和氯化钾肥料按夏玉米需肥特性合理配比,粉碎、 充分混匀后采用液压机压缩为重7.0 g的片状肥料,每2片含有每株玉米所需的氮磷钾养分; 在夏玉米苗期,将2粒片状肥料分别施在两株玉米中间两边间隔约15 cm处,施肥深度约10 cm,使得每株玉米四周都有肥料持续供应养分。采用田间试验分别在河南鹤壁和山东菏泽研究了单株定量施肥、 缓释肥及常规施肥对夏玉米产量、 干物质积累、 氮代谢、 氮磷钾养分积累量及氮肥利用效率的影响。【结果】鹤壁和菏泽夏玉米施氮肥显著增产15.1%~19.5%和13.8%~16.1%。单株定量一次性施肥叶片硝酸还原酶活性在大喇叭口期和吐丝期分别较习惯2次施肥高7.45%和5.57%,谷氨酰胺合成酶活性分别高9.88%和6.18%; 植株氮、 磷和钾素积累量均略有增加,氮肥农学效率和氮肥当季利用率分别高1.24 kg/kg和3.41个百分点,产量平均增加2.5%。【结论】夏玉米单株定量一次性施肥叶片硝酸还原酶、 谷氨酰胺合成酶活性、 干物重、 植株氮磷钾养分积累量与习惯2次施肥、 缓释肥一次性施肥效果相当,产量和氮肥利用效率略有增加,实现了高产和一次性施肥的目标。     

水肥配合对太行山山前平原高产区土壤矿质氮分布及作物产量的影响

在中国科学院栾城农业生态系统试验站的潮褐土上,通过水、肥2因子3水平的完全方案,研究冬小麦-夏玉米轮作下,水、肥对土壤矿质氮分布及作物产量的影响。试验表明,NO3--N在土壤剖面中的分布除受水、肥作用外,还与土壤质地,作物及雨季降水有关;NO3--N在土壤剖面中的累积则受水肥二因素的共同制约。高水高肥处理,在收获2季作物后,土壤剖面中NO3--N明显积累;当水分或肥料不足,NO3--N的积累量减少;冬小麦全生育期旱作,不仅影响当季NO3--N的形成转化和冬小麦对N素吸收,而且直接影响后季夏玉米的产量以及土壤NO3--N的积累。土壤NO3--N的累积量与土壤水分含量存在明显的耦合作用。NH4+-N在土壤中所占比例很小,不同水、肥组合处理对其分布和累积无明显影响。肥料和水分都是冬小麦产量的限制因素,尤其水分不足,对当季和后季作物都有直接影响。针对该区地下水紧缺的矛盾,在有限水分供应时,应首先保证冬小麦季灌足底墒水和拔节水,每水至少灌60mm,施肥量不宜太高,否则会造成NO3--N在土壤中积累或淋失。本试验条件下该区适宜的水肥处理应为W2MF。