地膜玉米免耕轮作小麦的减水减氮效应

针对长期连作作物生产力低下等突出问题,研究前茬地膜覆盖作物免耕留膜,轮作后茬作物的生产效应,对于优化栽培模式,建立甘肃河西绿洲灌区作物生产的节本增效技术具有重要意义。2016—2017年,通过田间定位试验,研究了前茬地膜覆盖玉米茬口两种耕作方式(免耕留膜,NT;传统耕作,CT)、两种灌水水平(传统灌水,2400 m~3·hm~(-2),I2;传统灌水减量20%,1920 m~3·hm~(-2),I1)和3个施氮水平(传统施氮,225 kg·hm~(-2),N3;传统施氮减量20%,180 kg·hm~(-2),N2;传统施氮减量40%,135 kg·hm~(-2),N1)对轮作小麦产量、光能与灌溉水利用及经济效益的影响,以期为优化试区小麦的栽培技术提供理论依据。研究结果表明,前茬玉米免耕留膜较传统耕作小麦全生育期总叶日积提高21.6%～26.1%(P0.05),特别是小麦灌浆至成熟期提高41.3%～45.2%(P0.05),具有延缓衰老的作用。小麦灌浆至成熟期,免耕留膜集成减量20%水氮供应(NTI1N2)处理比传统耕作和水氮供应(CTI2N3)提高叶日积34.8%～50.7%。免耕留膜较传统耕作提高籽粒产量、光能利用率和灌溉水利用效率分别为10.1%～10.4%、5.6%～12.3%和10.1%～10.3%(P0.05);NTI1N2较CTI2N3处理小麦增产15.2%～22.0%、光能利用率提高8.1%～18.5%、灌溉水利用效率提高44.0%～52.5%(P0.05)。免耕留膜结合减量水氮供应可降低生产成本,提高纯收益和产投比,NTI1N2较CTI2N3处理纯收益和产投比分别提高22.9%～23.9%和34.8%～35.1%,单方水效益提高53.6%～68.9%(P0.05)。因此,前茬地膜覆盖玉米免耕留膜配套减量20%灌水(1920 m~3·hm~(-2))与施氮(180 kg·hm~(-2))可作为甘肃河西绿洲灌区发展节本增效小麦生产的关键技术。     

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。     

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。     

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。     

绿洲灌区春小麦产量和氮素利用率对绿肥还田量的响应

  【目的】   西北绿洲灌区小麦多连作种植,存在氮肥投入量大、利用率低等问题。研究麦后复种绿肥对小麦产量和氮素利用的影响,以期为该区小麦氮素高效利用技术的构建提供理论依据。   【方法】   2018—2020年,在河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥田间试验,春小麦季设置不施氮肥 (N₀) 和传统施氮量180 kg/hm2 (N₁)处理,小麦收获后分别设置不复种绿肥 (G₀) 和复种毛叶苕子 (Vicia villosa Roth) 且盛花期还田处理,其还田量分别设置为15000 kg/hm2 (G₁)、30000 kg/hm2 (G₂)、45000 kg/hm2 (G₃),研究各处理对次年春小麦吸氮量、籽粒产量和氮肥利用率的影响。   【结果】   绿肥还田显著提高春小麦地上部氮素累积量。在小麦季施氮条件下,G₁、G₂、G₃处理后季小麦氮素积累量较G₀处理分别增加8.7%～9.3%、15.3%～16.6%、11.9%～12.3%,不施氮条件下,G₁、G₂、G₃处理较G₀处理分别增加3.3%～4.0%、4.6%～5.6%、5.9%～8.4%。施氮结合绿肥还田提高了春小麦营养器官氮素向穗部的转运量、转运率及对籽粒的贡献率,以G₂处理提高幅度最大。与G₀处理相比,G₂处理小麦叶部和茎部氮素向穗部的转运量分别提高38.8%～49.5%和49.1%～64.7%,转运率分别提高8.0%～21.5%和13.0%～14.9%,对籽粒的贡献率分别提高11.0%～26.0%和25.6%～31.3%;在春小麦传统施氮量条件下,G₂处理有较高的籽粒产量、氮素收获指数与氮肥利用率,较G₀处理分别提高18.4%～27.6%、3.4%～7.2%与82.1%～105.3%。   【结论】   在干旱绿洲灌区,绿肥还田30000 kg/hm2结合施氮180 kg/hm2是提高春小麦产量、氮肥利用率的高效农艺措施。     

传统耕作结合秸秆地膜双元覆盖是提高渭北旱塬春玉米产量和养分吸收的有效措施

  【目的】  在干旱半干旱地区,实现雨养农业作物持续增产的关键因素是提高作物养分利用效率。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对春玉米产量和养分吸收的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  保护性耕作定位试验位于中国科学院黄土高原农业生态试验站,始于2003年。设有4个传统耕作和4个免耕处理,具体为传统耕作 (CT)、传统耕作+地膜覆盖 (CP)、传统耕作+秸秆覆盖 (CS)、传统耕作+地膜+秸秆覆盖 (CPS)、免耕 (NT)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜+秸秆覆盖 (NPS)。调查分析了2007—2016年玉米产量和玉米养分吸收特性。  【结果】  4个传统耕作处理中,CP处理玉米籽粒平均产量比CT处理提高了24.4%,氮素和钾素养分利用效率最高;CS处理玉米平均生物产量比CT处理提高了39.4%,玉米茎秆养分吸收量最高,特别是总吸钾量提高了101.7%;CPS处理籽粒平均产量最高 (9381.6 kg/hm2),总吸氮量和吸磷量分别比CT处理提高了63.2%和123.7%。4个免耕处理中,NP处理籽粒平均产量比NT处理提高了25.8%,NS处理比NT处理降低了3.9%;CPS处理平均籽粒产量、生物产量、植株总吸氮量和总吸磷量最高。相同覆盖处理下,传统耕作的平均籽粒产量、生物产量、氮磷总吸收量均高于免耕。平水年地膜覆盖增产效果最好 (27.0%～37.4%),干旱年秸秆覆盖增产效果最好 (3.5%～8.5%),丰水年则以地膜秸秆双元覆盖增产效果最大 (31.6%～38.1%)。  【结论】  黄土高原旱地条件下,传统耕作对玉米的增产效果好于免耕。采用传统耕作结合地膜秸秆双元覆盖提高了玉米籽粒产量,增加了玉米地上部养分吸收量,在不同气候年份下对玉米增产效果均较好,且年际间变异幅度较小,是渭北旱塬增加玉米养分吸收,提高籽粒产量的最佳田间管理措施。     

玉米对尿素减量与复合氮肥增效剂配施的响应

用15N-尿素进行盆栽和田间试验(盆栽试验尿素标准用量为120mg/盆,田间试验尿素标准用量为157.5kg/hm2),研究了复合氮肥增效剂用量、尿素减量与复合氮肥增效剂配施对玉米生长、籽粒产量和氮素吸收利用的影响。结果表明,适量(施氮量的20%~60%)的复合氮肥增效剂能显著促进玉米幼苗生长发育。氮素减量5%~15%时配施复合氮肥增效剂对玉米生长和含氮量影响不显著,15N和吸氮总量与不施增效剂的处理相当或有所提高。除尿素减量30%处理外,其余各尿素减量配施复合氮肥增效剂的处理,玉米氮素利用率比不施增效剂的处理提高5.6%~7.3%,尿素减量5%~50%配施复合氮肥增效剂,玉米氮素表观利用率提高7.7%~17.0%。在大田条件下,尿素氮减少5%~15%(即减少施氮7.8~23.7kg/hm2)配施复合氮肥增效剂不影响玉米的单季产量,玉米植株吸氮总量、氮素净吸收量、氮肥生理效率和农学效率与不施增效剂的处理相当或增加,氮素表观利用率提高14.8%~15.2%。尿素减量达30%时,配施复合氮肥增效剂对玉米植株生长和氮素吸收利用明显不利。尿素与20%施氮量的复合氮肥增效剂配施,不影响玉米植株生长和单季产量,能提高玉米氮素利用率,节省氮肥投入达15%。     

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。      

氮肥运筹对黄壤坡耕地作物产量和土壤无机氮累积量的影响

通过3年田间试验,探索贵州黄壤坡耕地玉米-小麦间套作体系作物增产、环境友好的适宜氮肥施用量。本研究设置6个小麦氮肥用量(N 0、90、120、150、180和240 kg/hm~2)和6个玉米氮肥用量(N 0、146、195、244、293和390 kg/hm~2),分别用N0、N1、N2、N3、N4、N5表示。结果表明:玉米在0～146.25 kg/hm~2的施氮量下,籽粒产量随着施氮量提高而增加,超过146.25 kg/hm~2施氮量,籽粒产量呈下降的趋势;玉米在0～243.25kg/hm~2的施氮量下,植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过243.25 kg/hm~2的施氮量,植株氮素累积量呈下降的趋势。小麦在0～150 kg/hm~2的施氮量下,籽粒产量和植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过150kg/hm~2施氮量,籽粒产量和植株氮素累积量呈下降的趋势。玉米-小麦间套作在0～236.25 kg/hm~2的施氮量下,籽粒产量随着施氮量提高而增加,超过236.25 kg/hm~2施氮量,籽粒产量呈下降的趋势;玉米-小麦间套作在0～315 kg/hm~2的施氮量下,植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过315 kg/hm~2施氮量,植株氮素累积量呈下降的趋势。3年试验周期内氮素利用率较低,不超过25%;土壤中残留无机氮随着施肥量的增加而增加,并以NO3--N为主,100 cm土体累积的NO3--N与周年施氮量呈正相关(R2=0.746 3)。N0、N1、N2、N3、N4、N5处理的0～100 cm土体累积无机氮分别为275.5、301.5、292.1、366.5、431.2、616.9 kg/hm~2,N0、N1、N2、N3、N4、N5处理的耕层土壤无机氮占100 cm土体内土壤无机氮的比例分别为18.1%、19.0%、27.3%、26.2%、33.9%、22.1%。耕层无机氮表聚效应较弱,而土体累积无机氮含量较高。当每年施氮量为225.6～264.6 kg/hm~2时,籽粒产量为3 784.8～3 888.2 kg/hm~2,NO3--N积累量在217.5～228.9 kg/hm~2,增施氮肥,有利于籽粒增产,土壤NO3--N积累量平均增速为0.29 kg/kg,是贵州黄壤坡耕地麦-玉间套作体系氮肥适宜施用量,更有利于黄壤区农业的可持续发展。     

稻秸还田下减量化施氮对小麦产量、养分吸收及土壤理化性质的影响

为明确稻秸还田下减量化施氮对小麦产量、养分吸收及土壤理化性质的影响，以小麦品种“宁麦16”为试验材料开展了试验研究，设置了不施氮对照（CK）、施氮量（常量施氮225kg/hm2，N1；减量20%施氮180 kg/hm2，N2）和氮肥运筹（基肥与追肥的比例为5:5，M1；基肥与追肥的比例为7:3，M2）处理，测定并分析了不同施氮量和氮肥运筹下小麦产量与其构成因素、养分吸收与分配、氮肥利用效率及土壤理化性质。结果表明，稻秸还田下，施氮可使小麦产量显著增加，N2处理小麦产量较N1处理仅降低了80.72kg/hm2，提高基施氮肥比例可使小麦单位面积有效穗数增加。施氮显著促进了小麦籽粒、秸秆和地上部的氮素、磷素和钾素吸收，N2处理小麦氮素、磷素和钾素吸收量低于N1处理；N1和N2水平下，M2处理小麦氮素和磷素吸收量均高于M1处理，而钾素吸收量低于后者。N2处理小麦氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮肥表观利用率和氮素生理效率较N1处理提高，而100kg籽粒吸氮量降低。N1处理土壤碱解氮含量显著高于CK；N2处理土壤有机质、碱解氮和速效钾含量低于N1处理，而土壤有效磷含量高于后者；N1和N2水平下，M1处理土壤有机质和碱解氮含量高于M2处理，而土壤有效磷和速效钾含量表现为M2处理高于M1处理。综合来看，稻秸还田下，常规施氮量基础上减量20%，适当提高基施氮肥比例，可增加单位面积有效穗数，实现小麦高产稳产，提高氮肥利用效率。     

氮肥运筹对黄土塬区春玉米产量、效益和氮肥利用率的综合效应

【目的】研究氮肥种类、施氮量、施肥方式及施肥位置对春玉米产量、氮素吸收、氮肥利用率和经济效益的综合效应，为黄土塬区雨养春玉米氮肥减量和轻简化施肥提供理论与技术支撑。【方法】本研究在黄土高原中南部陕西长武县进行，共设两个试验。1) 肥料效应试验 (2017—2018)，供试作物为春玉米 (品种为‘先玉335’)，一年一熟制，耕作方式为平作半膜覆盖。设8个处理:不施氮 (N0)；常规施氮 (N225，分次施肥，膜间施肥)；减量施氮 (N180，分次施肥，膜间施肥)；普通尿素减量一次性膜间基施 (B-N180)；硫包衣尿素减量一次性膜间基施 (B-SCU)和膜内基施 (B-SCUi)；基质缓释尿素减量一次性膜间基施 (B-MU) 和膜内基施 (B-MUi)。生育期内测定耕层土壤矿质氮 (NH₄+ + NO₃–) 含量及植株地上部氮素累积量，收获后测定产量及0—200 cm土壤剖面中矿质氮 (NH₄+ + NO₃–) 残留量等指标。2) 肥料氮素释放试验，与2018生育季肥料效应试验同时同地进行，不种植玉米。设6个施肥处理:普通尿素膜间 (U) 和膜内 (Ui)、硫包衣尿素膜间 (SCU) 和膜内 (SCUi)、基质缓释尿素膜间 (MU) 和膜内 (MUi)。测定施肥区单位土体 (5 cm × 6 cm × 100 cm) 中矿质氮量，土体中矿质氮增量被视为肥料释放氮。【结果】氮肥种类、施氮量和施肥方式对春玉米产量、氮素累积量、氮肥利用率和经济收益等有显著影响，矿质氮在土壤剖面中的分布及其肥效受生育季降雨量及降雨分布的影响。施N 180～225 kg/hm2可显著增加黄土塬区春玉米产量，增产幅度为49.47%～84.73%。与N225处理相比，B-MU、B-MUi和B-N180等处理2个生育季均无减产效应，但氮肥利用率较常规施肥增加4.41%～23.61%，经济效益增加346～1586 yuan/hm2，同时减少了土壤矿质氮的残留；而B-SCUi处理产量显著下降，其氮素累积量、氮肥利用率及经济效益也均有所降低；N180处理2017生育季无显著减产效应，2018生育季减产23.31%，减少经济效益5623 yuan/hm2。膜际种植条件下，膜间施肥效果优于膜内施肥。基质缓释尿素的养分释放规律与当地水热条件和植株吸氮规律较匹配。【结论】黄土塬区氮肥全部膜间基施有利于雨养春玉米喇叭口期前吸收足够的氮素营养，减少氮肥追施可能带来的氮素损失或干旱季节无法追肥的风险，提高生产效率和氮肥利用率。基质缓释尿素所释养分与玉米根系在土壤中的分布匹配性较好，减少20%的氮肥投入量无减产效应，是当地轻简化施肥的推荐氮肥种类；硫包衣尿素在玉米生育前期养分释放量过少，不适宜一次性基施。     

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。     

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。     

密度和施氮量互作对全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率的影响

【目的】本研究旨在探讨旱地全膜双垄沟播玉米产量、氮素和水分利用效率对种植密度和施氮量的响应。【方法】选择甘肃省定西市安定区农业部西北黄土高原地区作物栽培科学观测试验站,作物一年一熟,无灌溉,为典型旱地雨养农业区。2016和2017年,以耐密品种‘先玉335’为试验材料进行了大田试验。设置了3个种植密度 (45000、60000、75000 株/hm2) 和4个施氮量 (N0、138、207、276 kg/hm2,分别表示为N0、N138、N207、N276)。收获期调查分析了玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率。【结果】种植密度和施氮量均显著影响玉米籽粒产量、氮素和水分利用效率,且两者互作效应显著。在中密度 (60000 株/hm2) 条件下,玉米籽粒产量较低密度 (45000 株/hm2) 和高密度 (75000 株/hm2) 分别增加了24.86%～26.91%和25.83%～34.34%,氮素利用效率分别提高了41.07%和41.63%,水分利用效率分别提高了9.87%～18.09%和17.81%～32.89%,且差异性均达到了显著水平。施氮量在138～276 kg/hm2范围内的玉米籽粒产量和水分利用效率均显著高于无氮处理,各施氮处理表现为N276 > N207 > N138 > N0,且N276、N207与N138、N0处理间差异显著。随着施氮量的增加,氮肥偏生产力呈下降趋势,氮肥利用率呈先升高后降低趋势,以施氮量为207 kg/hm2时玉米氮肥吸收利用率最大,较N276和N138处理分别提高了4.23%和27.37%。玉米产量提高引起了氮肥吸收利用率和水分利用效率的协同提高。【结论】综合考虑产量、氮素利用率和水分利用效率等因素,在本试验条件下,旱地全膜双垄沟播玉米栽培以种植密度为60000 株/hm2,施氮量为207 kg/hm2较为适宜。     

松嫩平原西部膜下滴灌玉米基于叶龄指数的适宜追氮量研究

【目的】膜下滴灌玉米种植模式在松嫩平原西部大面积推广,研究该模式下不同叶龄追施不同氮肥量对玉米的干物质积累、 氮肥利用及产量形成的影响,可为建立该种植模式玉米施肥制度提供理论依据。【方法】 在底施N 60 kg/hm2、 P2O5 90 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2的条件下,设置4个追施尿素态氮肥水平处理: 0(N0)、 40(N40)、 90(N90)和140(N140)kg/hm2,于叶龄指数为30%、 45%、 60%和75%时,随滴灌进行追施,以不追肥为对照(CK)。测定了不同处理玉米叶片光合效率、 干物质积累和运转以及产量,计算了氮肥的利用率。【结果】随着玉米生育进程,在一定施肥范围内(0~150 kg/hm2),玉米产量、 叶面积指数、 叶绿素含量、 干物质积累、 植株氮素积累、 氮肥利用率、 氮肥农学效率及氮收获指数均随施氮量的增加而增加,当氮肥超过一定数量时(200 kg/hm2),各指标增加不明显,甚至下降。在叶龄指数为45%时追施90 kg/hm2氮肥处理,叶面积指数及叶绿素含量分别为6.92和2.69 mg/g,籽粒产量为11957.89 kg/hm2,干物质积累量、 花后同化物输入籽粒量及花后同化物对籽粒的贡献率分别为423.76 g/plant、 14451.50 kg/hm2和85.86%;氮肥利用率、 氮肥农学利用率分别为69.10%和38.38 kg/kg,显著高于其他处理(P0.05)。【结论】在松嫩平原西部膜下滴灌种植模式下,在玉米叶龄指数为45%时追施90 kg/hm2氮肥,可显著提高光合利用率,改善玉米生育后期的氮素吸收和干物质积累并增加产量,提高玉米对氮肥的吸收利用效率。     

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。     

连续三年减施氮肥对潮土玉米生长及根际土壤氮素供应的影响

【目的】我国北方农业生产中氮肥过量施用现象较普遍,冬小麦?夏玉米轮作体系是当地主要种植方式。研究轮作体系氮肥减施对玉米产量、氮肥利用率、根系形态及根际中无机氮特征的影响,为集约化农业生产体系中氮肥合理施用提供支持。【方法】选择河北衡水潮土试验点冬小麦?夏玉米轮作体系,连续开展了三年田间试验,小麦收获后免耕播种夏玉米。冬小麦季设置N 0、180、225、300 kg/hm2四个氮肥用量处理,其夏玉米季相应氮肥用量依次设置为N 0、144、180和240 kg/hm2,为不施氮肥、减施40%、减施25%和习惯施氮量处理。分别在玉米生育期的苗期、大喇叭口期、灌浆期及收获期在处理小区随机选植株5株,测定玉米籽粒产量、地上部氮含量、氮累积量及根际土壤中无机氮等指标,利用WinRHIZO根系分析系统分析获取根长、直径等数据。【结果】与N240 处理相比,N144、N180处理连续三年的玉米籽粒产量、地上部含氮量与氮累积量、根系长度与直径、根际土壤硝态氮与铵态氮含量均未受到明显影响,而氮肥利用率显著提高,农田氮素表观损失降低。三季N0、N144和N180处理的夏玉米籽粒产量、非根际土壤硝态氮和铵态氮含量出现下降。除2008年大喇叭口期之外,三季玉米所有生育时期中,施用氮肥处理的夏玉米根际土壤硝态氮含量明显低于非根际土壤。2008年玉米抽雄期,根际土壤中铵态氮含量显著高于非根际土壤,而在收获期,根际土壤铵态氮含量比非根际土壤明显降低。同一生育期,氮肥减施未明显降低根际土壤铵态氮含量。2008和2009年两季玉米籽粒产量均与大喇叭口期以后地上部氮累积量呈显著正相关,而2010年只与苗期和成熟期显著相关。2009年玉米根际硝态氮含量均与玉米产量呈正相关,生育后期呈极显著正相关关系,而除大喇叭口期非根际土壤硝态氮含量与玉米籽粒产量不相关外,其他生育期的非根际土壤硝态氮含量均与籽粒产量显著相关。【结论】在华北小麦–玉米轮作种植体系下,在土壤肥力水平较高地区,连续三年减氮 25% 甚至 40%,未显著改变夏玉米根系形态及根际无机氮供应水平,氮肥利用率显著提高,但非根际无机氮供应水平和籽粒产量有下降趋势。因此,在河北高肥力地区小麦?玉米轮作下短期减少氮肥用量可行,持续减施还需进一步研究。     

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。