小麦蚕豆间作施氮对小麦氮素吸收、累积的影响

田间试验研究了小麦蚕豆间作及4种施氮水平(0、90 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2和270 kg·hm^-2)对小麦植株体内氮含量、小麦地上部氮素累积及氮素养分吸收速率的影响。结果表明: 间作显著增加了小麦地上部植株的氮含量, 与单作相比, 分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期不同施氮处理间作小麦植株的氮含量平均比单作提高20.0%、21.9%、21.4%和17.1%; 抽穗期和成熟期间作小麦叶、茎和穗中的氮含量均高于单作; 间作显著提高了小麦植株的氮素累积量和氮素吸收速率, 与单作相比整个生育期间作小麦氮素累积量增幅为15.5%~30.4%。无论单作还是间作, 小麦植株氮含量和氮素累积量随氮肥用量的增加而增加, 施氮对单作小麦植株氮含量、氮素累积量和氮素吸收速率的影响大于间作, 随着氮肥用量的增加, 间作优势逐渐减弱; 单作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加而增加, 间作小麦植株的氮素吸收速率随氮肥用量的增加呈先增后降的趋势。本研究表明, 间作和施氮促进了小麦对氮素的吸收利用, 间作优势与施氮水平密切相关, 间作体系中氮素养分的合理投入是发挥间作优势的关键。     

化肥氮对冬小麦氮素吸收的贡献和土壤氮库的补偿

  【目的】  小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库，土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗，综合考虑这两方面的影响，核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【方法】  收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果，分析化肥氮和土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献，小麦当季氮吸收、化肥氮的去向、土壤氮库的盈亏分别与施氮量之间的关系，以及秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【结果】  施氮量与化肥氮对小麦当季氮吸收的贡献之间呈显著正相关 (P = 0.029)，而与土壤氮的贡献之间呈显著负相关 (P = 0.031)。小麦当季氮素吸收源于土壤的比例约为2/3，源于化肥的比例约为1/3，追施氮对小麦氮吸收的贡献约是基施氮的1.5倍。施氮量与氮肥有效率 (氮肥利用率+氮肥残留率) 之间呈极显著负相关 (P = 0.004)，而与氮肥损失率之间呈极显著正相关 (P < 0.001)。在秸秆不还田和还田条件下，小麦季土壤氮库的盈亏均与施氮量之间呈极显著正相关 (P ≤ 0.001)。  【结论】  在施氮量为N 60～500 kg/hm2时，小麦吸收的氮素1/3来自化肥，2/3来自土壤。冬小麦季化肥氮的3个去向为:地上部吸收、土壤残留和损失，其所占比例分别约为36%、33%和31%。在秸秆不还田和还田条件下，土壤氮库达到平衡的施氮量分别为N 308和233 kg/hm2。     

施氮量对土壤–棉花系统中氮素吸收利用和氮素去向的影响

  【目的】  明确棉田施氮效应，为科学施氮提供理论依据。  【方法】  采用15N示踪法进行盆栽试验，以聊棉6号为材料，设N 0、2、4、6、8 g/pot (分别记作N0、N2、N4、N6、N8) 5个施氮量，研究施氮量对土壤–棉花系统中氮素吸收利用及氮素去向的影响。  【结果】  在收获期，随着施氮量的增加，籽棉产量先升高后降低，N2、N4处理籽棉产量和收获指数明显高于其他处理；干物质积累量和氮素吸收量增加，均以N8处理最大；氮肥农学利用率显著降低，而氮肥回收率则先升高后降低，以N4处理最大，其与N2处理差异不显著；棉株肥料15N吸收量显著升高，而15N回收率呈下降趋势；肥料15N残留量、15N损失量显著升高，15N残留率为21.87%～29.76%，15N损失率为17.68%～33.61%，与初花期相比，收获期15N残留量、15N损失量增加而15N残留率、15N损失率降低，花后对肥料15N吸收利用增强，15N回收率升高，15N残留率和15N损失率降低。棉株氮素来源于土壤氮的比例 (Ndfs) 为66.35%～81.87%，土壤氮素激发率为114.44%～125.86%，各施氮量间土壤氮素均产生正激发效应，且差异不显著。  【结论】  N2处理肥料15N回收率为58.65%、15N残留率为23.67%、15N损失率为17.68%，可在保证棉花高产基础上，减少氮肥投入，充分发挥土壤氮库的作用，提高氮肥吸收利用，降低损失，满足高产和环境友好的需求。     

麦?豆轮作体系周年施氮量对夏大豆氮素利用效率和产量的影响

  【目的】  探明伊犁河谷麦?豆轮作体系下施氮对夏大豆氮素利用及产量的影响，筛选出夏大豆高产的周年施氮组合。  【方法】  于2016—2018年在新疆伊宁县进行小麦?大豆轮作田间试验。前茬冬小麦设4个施氮水平，分别为0、104、173、242 kg/hm2，即WN0、WN1、WN2、WN3处理；在小麦各处理基础上，再设夏大豆3个施氮水平，分别为0、69、138 kg/hm2，即SN0、SN1、SN2处理。从大豆出苗后20天起，每10天取一次植株样，测定不同部位的氮素含量和生物量，收获期测产量及其构成，计算夏大豆的氮素利用效率。  【结果】  前茬麦季及大豆当季施氮量均显著影响夏大豆干物质及植株氮素积累量。在麦季施氮0～173 kg/hm2范围内，夏大豆当季施氮有利于增加植株干物质积累量及各器官氮素积累量，且小麦季施氮水平越低，夏大豆当季施氮对干物质积累及植株氮素积累的作用越显著。在麦季施氮量为173 kg/hm2时，夏大豆季施氮可增加产量，且以SN1处理产量最高；而当小麦季施氮量为104和242 kg/hm2时，夏大豆季SN1和SN2处理产量之间没有显著差异。在前茬小麦季施氮的基础上，夏大豆当季氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力均随当季施氮量的增加而降低。  【结论】  在伊犁河谷冬小麦?夏大豆轮作体系下，前茬麦季施氮173 kg/hm2基础上，夏大豆当季施氮69 kg/hm2可获得较为理想的夏大豆产量和氮素利用效率。     

设施大棚黄瓜–紫甘蓝轮作体系产量和土壤氮平衡对氮素调控剂的响应

  【目的】  研究脲酶抑制剂和硝化抑制剂对设施大棚蔬菜产量、土壤氮分布及土壤–蔬菜系统氮平衡的影响,为调控优化设施蔬菜生产中的氮素养分管理技术、减少氮素损失提供科学依据。  【方法】  供试蔬菜大棚位于河北省涿州市,种植年限8年,种植模式为黄瓜 (Cucumis sativus L.)–紫甘蓝 (Brassica oleracea L.) 轮作。试验设不施氮肥处理 (N₀) 和施氮肥处理;在相同施氮量下,再设施氮不施抑制剂 (N)、配施脲酶抑制剂 (N+UI)、配施硝化抑制剂 (N+NI) 和配施脲酶抑制剂+硝化抑制剂 (N+UI+NI) 4个处理。所有处理在黄瓜定植之前基施有机肥41500 kg/hm2,除N₀外,其他处理同时底施化肥N 56.3 kg/hm2。在试验开始一个月后每隔10～15天进行一次追肥,全生育期总计共施入化肥N 304 kg/hm2。紫甘蓝茬不再施用有机肥,只在定植前底施化肥N 135 kg/hm2 (N₀处理除外)。测定指标包括黄瓜、紫甘蓝产量和不同生育时期土壤硝态氮含量和收获季植株含氮量,分析作物吸氮量、氮素利用效率、土壤无机氮累积量和土壤-蔬菜系统的氮素平衡状况。  【结果】  与N处理相比,N₀处理黄瓜产量没有显著降低,但紫甘蓝产量显著下降了12.7 %;3个配施抑制剂处理 (N+UI、N+NI和N+UI+NI) 的黄瓜产量较N处理无显著增加,但吸氮量显著提高了7.6%～11.9%,氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮素收获指数分别显著提高34.5%～53.3%,13.5～22.5倍和1.5～3.6个百分点,其中N+UI+NI处理的农学效率和收获指数最高;3个配施抑制剂处理的紫甘蓝产量显著高于N处理,其中N+UI+NI又显著高于N+UI和N+NI,3个抑制剂处理紫甘蓝吸氮量和氮肥农学效率分别显著提高18.0%～21.4%和34.8%～68.3%。3个抑制剂处理的两茬累积氮素表观利用率和农学效率均显著高于N处理,分别显著提高了76.9%~94.2%和52.8%~98.3%,其中N+NI的累积表观氮素利用率最高,N+UI+NI农学效率最高。综合产量和氮素利用效率考虑,N+UI+NI的效果最优。配施抑制剂后,黄瓜、紫甘蓝各生育时期耕层土壤硝态氮含量显著提高,至紫甘蓝收获期,0—100 cm剖面的硝态氮累积量显著增加215.1%～275.2%,氮素盈余量显著下降15.1%～17.8%,但其氮素盈余率仍维持在35.5%～37.1%。  【结论】  由于连续的高氮投入,导致种植多年的蔬菜大棚土壤氮素供应水平较高,当季施用氮肥以及配施氮抑制剂的增产效应不明显。但在适宜的氮素肥力水平下,氮肥配施脲酶/硝化抑制剂可显著提高蔬菜产量和氮素利用效率,增加经济效益,同时显著降低土壤氮素盈余率,并将氮素有效保存在100 cm以内的土层中。然而,菜田土壤累积的大量氮素在大水漫灌时可能发生淋溶损失,因此在多年连作的土壤肥力水平较高的设施蔬菜生产中,氮肥的优化施用与调控技术仍值得进一步研究。     

全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响

  【目的】  研究全生物降解膜替代普通塑料膜对西北干旱农业区膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用、产量、经济效益的影响以及两种膜的降解性能,以探究缓解中国西北地区玉米农田残膜污染问题的方法。  【方法】  2019—2020年田间试验在宁夏平吉堡农场进行。试验采用裂区设计,主因素(覆膜材料)包括覆全生物降解膜(生物膜)、覆普通地膜和不覆膜对照,副因素(氮施用量)处理包括施氮0、120、240和360 kg/hm2,依次记为N0、N120、N240和N360。测定了玉米生长速率、产量和植株氮素利用效率,并分析了生物膜降解率。  【结果】  与不覆膜相比,覆生物膜两年后,玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%,最大累积速率提高了0.034 t/(hm2·d),最大累积速率出现时间提前了6.86天,吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥农学效率分别提升了11.97%、31.47%和26.20%,且与普通地膜覆盖处理无显著差异。多曲线回归分析发现,生物膜和普通地膜处理下的玉米最大产量分别为1.42×104和1.43×104 kg/hm2,对应的施氮量分别为285.61和284.44 kg/hm2,两个覆膜处理间最大产量及其所需施氮量均无显著差异。在施氮240 kg/hm2时,两种膜处理的玉米产量及计算的最高产量也无显著差异。生物膜的两年平均降解率为40.65%,普通地膜为2.17%。在N240处理下两个膜处理均达到最大产值和经济效益,生物膜与普通地膜间没有显著差异。  【结论】  全生物降解膜覆盖在提升玉米产量、促进干物质积累和氮素吸收利用方面与普通地膜覆盖效果相近,且实现最高产量和经济效益施氮量也均为240 kg/hm2。虽然生物膜投入成本高于普通地膜,但省去了收集残膜的投入,因而总的经济效益与普通地膜相当。考虑生物降解膜的额外环境效益,推荐在西北干旱农业区以生物降解膜替代普通地膜。     

养分专家系统推荐施肥对甜瓜产量品质和土壤氮素淋失的影响

  【目的】  养分专家系统 (Nutrient Expert，NE) 是利用作物多年产量水平和施肥历史进行推荐施肥的轻简化施肥技术。本研究从甜瓜产量品质和土壤养分的淋洗、平衡角度，对该方法在甜瓜上应用的可行性进行验证。  【方法】  以甜瓜品种‘楼兰17号’为试材，于2017—2018年在甘肃省瓜州县向阳村进行了推荐施肥田间试验。在养分专家系统推荐施氮量 N 300 kg/hm2 (NE, N300) 的基础上，设置NE ± 25%N (N225和N375)、NE ± 50%N (N150和N450) 4个施氮量处理，以不施氮肥为对照 (N0)。在成熟期，测定甜瓜产量、品质、地上部干物质积累量、果实氮素吸收量、氮肥利用率、0—200 cm土层硝态氮累积量，分析土壤氮素平衡状况。  【结果】  2017和2018年甜瓜产量均以NE系统推荐的N300处理最高，较N0处理两年平均增产24.7%，施氮量0～300 kg/hm2范围内，甜瓜产量随施氮水平的增加而增加，超过NE推荐施氮量 (300 kg/hm2)时产量下降；在NE推荐的施氮量 (300 kg/hm2)时甜瓜品质最优，商品率、经济效益最高，施氮量不足或过量都不利于甜瓜品质的形成；氮肥利用率、氮肥养分内在效率随施氮量的增加而降低，但N225和N300处理差异不显著，果实吸氮量在N300处理时最高，N300处理氮素收获指数明显高于其他施氮处理；0—200 cm土层硝态氮累积量随着施氮量的增加而增加，2017年硝态氮主要残留在0—100 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的43.9%～55.3%，2018年硝态氮主要残留在100—200 cm土层，占0—200 cm土层硝态氮积累量的44.8%～69.9%；0—100 cm土层氮素表观损失量随施氮量的增加而增加，甜瓜植株地上部吸氮量两年平均占氮素输出量的33.2%、氮素残留量占氮素输出量的33.1%、氮素表观损失量占氮素输出量的42.1%；甜瓜产量、地上部吸氮量及氮素残留量和施氮量的多曲线分析拟合得出，甜瓜最高吸氮量的施氮量为323 kg/hm2，最高产量的施氮量为293 kg/hm2。施氮量每增加30 kg/hm2，产量增加886.5 kg/hm2，增幅为2.1%；土壤硝态氮增加8.5 kg/hm2，增幅为37.6%。  【结论】  不论是产量和品质，还是氮素收获指数，NE系统推荐的施氮300 kg/hm2处理都取得了最优的效果。当超过推荐施氮量时，主要增加茎叶干物质量，但会降低果实的产量和品质。在供试生态条件下，土壤中硝态氮累积量随施氮量的增加而增加，且向下淋洗明显，试验的第一年主要积累在0—100 cm土层，第二年则下移至100—200 cm土层，环境风险增加。当氮素施用量超过300 kg/hm2时，氮素表观损失量 > 氮素残留量 > 植株地上部吸氮量。因此，在生态脆弱区，限制氮肥过量投入不仅是产量和品质的需要，也是实现环境可持续的要求。     

机采棉氮素吸收及产量的最佳水氮组合

  【目的】  基于水肥一体化技术,研究不同水氮组合对机采棉氮素吸收及产量的影响,以期建立和完善与机采棉生产相匹配的水氮管理措施。  【方法】  本研究通过田间试验,采用灌水和施氮2因素交互设计,按照农田实际蒸散量(ETc),设置3个滴灌量水平:60%ETc、80%ETc、100%ETc,每个灌水量下设置5个施氮量水平:0、150、225、300、375 kg/hm2 (N0、N150、N225、N300、N375),共15个处理。在棉花苗期、初花期、盛花期、盛铃期、吐絮期取样测定棉花干物质量、氮素吸收量,收获后测产并计算水、氮利用效率。  【结果】  吐絮期棉花平均干物质量表现为80%ETc>100%ETc>60%ETc。除60%ETc+N375、100%ETc+N225处理外,施氮会一定程度的增加棉花干物质最大积累速率,进而促进棉花干物质积累。60%ETc+N150、60%ETc+N225处理干物质量向棉铃分配的比列有所降低,其余各施氮处理棉花干物质量与向棉铃的分配比例较N0处理均有不同程度地增加。100%ETc和80%ETc滴灌处理的吐絮期棉花氮素吸收量均值无显著差异,分别较60%ETc滴灌处理增加了26.64%、25.55%。60%ETc滴灌处理,吐絮期棉花氮素吸收量均随施氮量的增加而增加;灌水100%ETc、80%ETc条件下,棉花吐絮期的氮素吸收量以N300水平最高,N375水平的棉花氮素吸收与N300水平无明显差异。在3个灌水量下,最大氮素吸收增长速率均在N375处理达到最大;但在60%ETc和80%ETc灌溉条件下,N375处理的最大氮素吸收增长速率到达的时间,分别较N0水平提前了10、3天,而在100%ETc灌溉条件下推迟了5天。60%ETc滴灌处理较80%ETc、100%ETc滴灌处理降低了籽棉产量,施氮能显著提高棉花产量,但滴灌量为60%ETc时N300与N375水平的棉花产量无显著差异,灌水量为80%ETc、100%ETc时N375水平的棉花产量较N300水平分别降低了13.97%、14.87%。施氮能显著增加棉花的水、氮利用率,在N300水平时达到最高,但60%ETc+N300处理较80%ETc+N300、100%ETc+N300处理的氮肥利用率分别降低了18.36%、14.64%,灌溉水分利用率分别增加了5.14%、36.68%。3个灌水处理的氮肥平均利用率表现为80%ETc>100%ETc>60%ETc,灌溉水分利用率表现为60%ETc>80%ETc>100%ETc。  【结论】  灌水与施用氮肥在促进机采棉干物质积累、氮素吸收及产量方面有显著的耦合效应。将灌水量控制在80%ETc时,施用N 300 kg/hm2棉花各器官的干物质积累、氮素吸收速率与分配比例最为合理,适宜机械采收模式,单株结铃数及单铃重也优于其他处理,可实现产量和水、氮利用率综合效益的最大化。     

常规尿素掺混控释尿素一次施用对旱作春玉米产量及氮素利用的影响

  【目的】  通过田间试验研究施氮量和施肥方式对旱作春玉米产量、经济效益、干物质累积量、氮素累积利用和土壤无机氮残留的影响,为春玉米高产及高效施肥提供理论支撑。  【方法】  本研究采用裂区试验,以施肥方式为主处理,包括常规尿素一次施肥 (OF)、常规尿素分次施肥 (TF) 和常规尿素掺混控释尿素一次施肥 (MF);施氮量为副处理,设0、60、120、180、240、300 kg/hm2 6个施氮水平(N0、N60、N120、N180、N240、N300)。在玉米十叶期 (V10)、吐丝期 (R1)、灌浆期 (R3)、成熟期 (R6) 分别采集植株样品,测定植株生物量,并按器官分类测定不同部位的氮含量。  【结果】  1) 3种施肥方式下,随着施氮量的增加产量逐渐增加,当施氮量达到240 kg/hm2后,产量不再显著增加。MF施氮处理的平均产量较OF和TF处理分别显著提高了5.0%和4.2%,经济效益分别提高了7.9%和25.7%。2) 增施氮肥显著增加了干物质累积量,当施氮量达到240 kg/hm2后,收获期干物质累积量不再显著增加。N240处理吐丝期和收获期的干物质累积量MF较OF分别增加了19.5%和12.5%。3) 增施氮肥显著增加了花前、花后和氮素总累积量。MF方式的N240处理氮素总累积量较OF和TF方式分别显著增加了32.7%、20.9%。4) 增施氮肥显著增加了收获期茎、叶、籽粒氮含量以及茎氮、叶氮转移量。相同施氮量下,收获期茎、叶、籽粒氮含量和茎、叶氮向籽粒的转移量都表现为MF>TF>OF,且MF方式显著高于OF方式。5) 相比OF和TF方式,MF方式显著提高了氮肥农学效率、偏生产力和表观回收率,显著降低了无机氮残留和氮表观损失。  【结论】  常规尿素掺混控释尿素一次施肥方式在施氮量为240 kg/hm2时,显著提高了春玉米的产量、经济效益、氮素累积量和肥料利用率,降低了土壤无机氮残留,为当地高产和高效施肥的最佳方式。     

玉米与不同豆科作物间作对氮素的竞争与恢复效应

  【目的】  竞争和恢复是间作群体优势的重要机理。本研究分析比较玉米与不同豆科作物间作共生期对氮的竞争,单独生长期氮吸收的恢复效应,以及氮竞争和恢复效应对间作模式氮吸收间作优势的影响。  【方法】  田间试验于2018—2019年在甘肃省农业科学院张掖试验站进行。共设置玉米/豌豆间作 (maize/pea,M/P)、玉米/蚕豆间作 (maize/faba bean,M/F)、玉米/大豆间作 (maize/soybean,M/S) 3个间作体系和单作豌豆 (sole pea,SP)、单作蚕豆 (sole faba bean, SF)、单作大豆 (sole soybean,SS)、单作玉米 (sole maize,SM) 4个单作体系。测定豆科作物和玉米收获期作物的干物质量和氮浓度,计算间作体系作物的偏氮吸收当量比 (partial nitrogen uptake equivalent ratio,pNER) 和间作体系的氮吸收当量比 (nitrogen uptake equivalent ratio,NER),玉米相对于豆科的氮竞争比率(competitive ratio of maize to legume,CR_ml),豆科作物收获后玉米的氮素吸收量和吸收速率。  【结果】  M/P、M/F和M/S的NER均大于1,两年平均分别为1.33、1.26和1.38。3个间作体系中,豆科作物的pNER_l无显著差异,M/S中玉米的pNER_m显著高于M/P和M/F。间作豆科作物的氮浓度与其单作相比无显著差异,但氮吸收量显著低于单作。M/P、M/F和M/S体系中玉米植株的氮浓度无显著差异,而玉米氮吸收量分别相当于单作玉米的62.2%、51.0%和79.9%,M/S体系玉米氮吸收量较M/P和M/F分别提高了33.4%和62.6%。M/S体系CR_ml大于1,M/P和M/F的CR_ml值均小于1。各间作体系玉米恢复效应2019年高于2018年,但值均小于1。CR_ml与NER和pNER_m呈显著正相关,与pNER_l呈显著负相关。  【结论】  两年的试验结果表明,河西走廊灌区玉米/豌豆、玉米/蚕豆和玉米/大豆间作体系的氮吸收当量比均大于1,相对单作具有氮吸收间作优势。玉米/豌豆、玉米/蚕豆和玉米/大豆体系共生期存在氮竞争,豌豆和蚕豆对氮的竞争强于玉米,大豆的氮竞争弱于玉米。豆科作物收获后,各体系玉米单独生长期无氮吸收恢复效应。     

间作和施氮对小麦和蚕豆籽粒淀粉及蛋白质含量的影响

  【目的】  探明小麦/蚕豆间作下作物籽粒淀粉和蛋白质含量的变化特征及其对氮肥施用的响应。  【方法】  小麦/蚕豆间作田间试验于2019和2020年在云南昆明进行,供试小麦品种为云麦52 (Triticum aestivum L.),蚕豆品种为玉溪大粒豆(Vicia faba L.)。种植模式包括小麦单作、蚕豆单作、小麦蚕豆间作。每个种植模式均设4个施氮水平,小麦分别为N 0、90、180、270 kg/hm2,蚕豆分别为N 0、45、90、135 kg/hm2。成熟期测定了小麦和蚕豆籽粒淀粉和蛋白质含量。  【结果】  随着氮肥施用量的增加,单作、间作小麦籽粒的淀粉含量均显著降低。在4个施氮水平下,2019和2020年间作小麦较单作小麦籽粒总淀粉含量分别提高了10%和22%,支链淀粉含量分别提高了5%和18%,直链淀粉含量分别提高了18%和28%。间作蚕豆相较于单作蚕豆显著降低了籽粒支链、直链和总淀粉含量,且年际间变异较大。2019和2020年间作小麦籽粒总蛋白含量较单作小麦分别提高了5%和6%,醇溶蛋白含量分别提高了9%和15%;蚕豆间作也较单作提高了两年的蚕豆籽粒球蛋白含量和2019年的醇溶蛋白含量,但对蚕豆籽粒总蛋白及其它蛋白组分含量无明显影响。  【结论】  小麦蚕豆间作有利于提高小麦籽粒蛋白质和淀粉含量,而对蚕豆籽粒蛋白质含量几乎无影响,因此,间作是一种具有品质优势的种植模式。     

施磷水平对玉米大豆间作系统氮素吸收与分配的影响

  【目的】  研究施磷对玉米大豆间作系统氮素吸收、分配和间作优势的影响,为优化玉米与大豆间作系统氮、磷养分管理提供参考。  【方法】  两年盆栽试验设置3种种植方式:玉米单作、大豆单作、玉米与大豆间作;4个P₂O₅施用水平:0、50、100、150 mg/kg,分别以P0、P50、P100和P150表示。在玉米小喇叭口期、大喇叭口期、孕穗期、成熟期及大豆分枝期、开花期、结荚期、成熟期进行采样,分析玉米、大豆各器官氮素吸收、分配以及氮吸收间作优势对施磷的响应。  【结果】  与单作相比,在P0、P50、P100和P150水平下,2019年间作玉米和大豆籽粒生物量分别显著提高了38.2%～111.8%和22.2%～31.4%,2020年分别显著提高了38.2%～121.1%和13.0%～31.1%。在4个磷水平下,玉米大豆间作土地当量比 (LER) 为1.31～1.72。与P100水平下单作处理相比,在磷肥减施1/2 (P50水平) 条件下,玉米大豆间作并未降低玉米和大豆的籽粒生物量。间作种植提高了玉米与大豆叶、茎、根与籽粒等各器官氮素吸收量,显著提高了间作体系氮素吸收量,并促进了氮素向玉米籽粒的分配,却降低了氮素向大豆籽粒的分配。与P0水平相比,施磷进一步提高了间作体系玉米与大豆各器官的氮素吸收量,提高了间作体系氮吸收量与氮吸收间作优势,并促进了氮素向玉米籽粒的分配。与P100水平的单作相比,间作P50水平不会降低玉米与大豆植株的氮素吸收量与利用率。  【结论】  玉米与大豆间作具有明显的产量优势,土地当量比介于1.31～1.72之间。施磷可显著提高间作玉米和大豆的氮吸收量,并促进氮素向玉米籽粒的分配,具有明显的氮吸收间作优势。施磷水平调节玉米和大豆对养分的竞争能力,适宜的磷肥水平可缓解二者之间对氮素营养的竞争,获得更高的氮肥利用率。     

小麦蚕豆间作及氮肥调控对蚕豆赤斑病和锈病复合危害及产量损失的影响

【目的】研究不同施氮水平下蚕豆单作、小麦与蚕豆间作种植模式下蚕豆赤斑病和锈病复合危害及蚕豆产量损失的差异,量化赤斑病和锈病复合危害导致的产量损失,定量评估间作控病对产量优势的贡献。【方法】于2016年进行了田间试验,设置蚕豆单作和蚕豆小麦间作2种种植模式,防治病害和不防治病害2种处理,4个施氮水平(N 0、45、90、135 kg/hm^2,依次记为N0、N1、N2、N3)。调查蚕豆赤斑病和锈病复合危害程度的差异,测定蚕豆的百粒重和产量。【结果】施氮(N1、N2、N3)使单作蚕豆赤斑病和锈病病情进展曲线下面积(AUDPC)平均增加33.9%和39.6%,使间作蚕豆平均增加27.1%和69.3%,均以N3水平增加最高。所有施氮水平下,与单作相比,间作显著降低赤斑病AUDPC 49.1%~53.6%,降低锈病AUDPC 39.6%~56.8%。施氮(N1、N2、N3)加剧蚕豆赤斑病和锈病的危害,单作蚕豆百粒重损失28.1~32.4 g,间作损失16.3~16.8 g,单作籽粒产量损失1441~1770 kg/hm^2,间作籽粒产量损失815~1263 kg/hm^2,间作比单作平均减少百粒重46.8%和籽粒产量36.9%,减少效果表现为N3> N2> N1> N0。蚕豆病害复合危害与籽粒产量的回归分析表明,赤斑病和锈病的AUDPC每增加一个单位可导致1.7 kg/hm^2的蚕豆籽粒产量损失,赤斑病对蚕豆产量损失的影响大于锈病。【结论】施氮加重赤斑病和锈病的复合危害,加剧蚕豆产量损失。小麦与蚕豆间作能显著减轻赤斑病和锈病的复合危害程度,减少产量损失。合理施用氮肥能够充分发挥间作的控病增产效果,有利于间作的产量优势最大化。本试验条件下,兼顾间作的控制病害增产效果和间作产量优势其他效应,推荐蚕豆的适宜施氮量为45 kg/hm^2。     

不同磷水平下小麦蚕豆间作对根际有效磷及磷吸收的影响

【目的】探明不同磷水平下小麦–蚕豆间作对根际有效磷含量及作物磷吸收量的影响,提高磷肥利用率。【方法】2015—2016和2016—2017两季田间试验在云南农业大学试验基地耕作红壤上进行,供试小麦品种为云麦-52,蚕豆品种为玉溪大粒豆。设施P2O5 0 (P0)、45 (P45)和90 kg/hm^2 (P90)三个水平,和单作(M,包括小麦单作MW和蚕豆单作MF)和间作(I)两种种植模式。每季在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期,蚕豆分枝期、开花期、结荚期、籽粒膨大期、收获期采取根际土样测定有效磷含量。在小麦蚕豆收获期测定单、间作小麦、蚕豆产量,并测定作物地上部磷含量。计算土地当量比(LER)来衡量间作优势,并用磷肥农学利用率来反映磷肥的吸收效率。【结果】与单作相比,在P0、P45、P90水平下,2016年间作种植显著提高了小麦籽粒产量12.5%、21.7%和17.3%,2017年间作蚕豆产量较单作分别降低了16.8%、11.7%和8.2%。三个磷水平下,小麦–蚕豆间作具有产量优势,土地当量比(LER)为0.95~1.18。与常规施磷水平(P90)下的单作相比,小麦–蚕豆间作条件下,磷肥减施1/2 (P45)并未降低小麦和蚕豆产量。间作种植对小麦根际有效磷含量无显著影响(除2016年成熟期外),但2017年,在蚕豆分枝期、开花期、结荚期,间作则分别降低蚕豆根际有效磷含量20.8%、44.5%和18%。与P90单作相比,间作P45处理几乎不会降低小麦、蚕豆根际有效磷含量。小麦、蚕豆磷吸收量主要受磷水平的调控,种植模式对小麦和蚕豆磷的吸收量及磷肥农学利用率均没有影响。【结论】在本试验条件下,小麦–蚕豆间作提高了小麦籽粒产量,降低了蚕豆产量;间作种植主要是改变了蚕豆生育前期根际有效磷含量,但对作物的磷吸收量没有影响。小麦–蚕豆间作具有减施磷肥、维持作物产量和根际土壤有效磷的潜力。     

小麦||蚕豆间作提高间作产量的优势及其氮肥响应

为探明小麦||蚕豆间作体系种间互补和竞争与产量优势的关系及其氮肥响应，为豆科禾本科间作最佳氮素管理提供指导，本研究通过为期2年（2015—2017年）的田间定位试验，在不施氮（N0）、低氮（N1，90 kg·hm^-2）、常规施氮（N2，180 kg·hm^-2）和高氮（N3，270 kg·hm^-2）4个施氮水平下，研究小麦||蚕豆间作的产量优势及其相关种间关系。结果表明，与单作相比，两年的间作小麦产量平均显著增加23.50%，单、间作蚕豆的产量均维持在4 000 kg·hm^-2左右，土地当量比均表现为N0 > N1 > N2 > N3 > 1的趋势，系统生产力平均达5 023 kg·hm^-2。与单作相比，间作小麦和蚕豆的花后干物质累积比例、干物质转移率和贡献率均不同程度增加，增幅随着施氮量增加而降低。不同施氮水平下，小麦的种间相对关系指数均表现出明显的互利效应，相对种间竞争强度在低氮水平为种内竞争，常规氮和高氮水平为种间竞争；蚕豆的种间相对关系指数则表现出竞争效应，相对种间竞争强度表现为种内竞争。较蚕豆而言，小麦的相对种间竞争力表现出不同程度的竞争优势，在种间竞争力为0.629 2时可获得最大的间作体系混合干物质量16 093 kg·hm^-2。综上，小麦||蚕豆间作降低了低氮水平下的种间竞争强度，扩大了小麦的互利效应和竞争优势，增加了间作作物的花后干物质累积比例以及干物质贡献率，表现出明显的间作产量优势。     

强筋和中筋小麦氮肥适宜基追比例研究

  【目的】  研究不同氮肥基追比例对小麦籽粒蛋白组分、氮素利用效率和产量的影响,为黑龙港流域小麦高效施用氮肥提供理论依据。  【方法】  以济麦22和藁优2018为供试品种进行了2年小麦田间试验。以不施氮肥(N₀)为对照,在等氮肥用量条件下设氮肥基追比3∶7 (N_3:7)、4∶6 (N_4:6)、5∶5 (N_5:5)和6∶4 (N_6:4) 4个处理,氮肥追施在拔节期随灌溉一起进行。分析小麦生长关键时期的植株干物质和氮素积累量、籽粒总蛋白质含量及蛋白组分含量、氮肥效率和籽粒产量。  【结果】  随氮肥基追比例的提升,两小麦品种的植株干物质和氮素积累量均呈先增后减的趋势。随生育期的推进,两小麦品种的植株干物质积累速率呈先升后降的趋势,而氮素积累速率呈“升―降―升”的趋势。拔节至挑旗期是小麦干物质和氮素积累的主要阶段,至成熟期藁优2018和济麦22分别以N_4:6和N_5:5处理的干物质和氮素积累量最高。N_4:6处理的藁优2018具有最高的籽粒清蛋白、球蛋白、谷蛋白含量,籽粒总蛋白质含量较其他处理显著增加3.66%～10.76%,籽粒产量是其他处理的1.07～1.13倍,氮肥偏生产力、氮肥回收率和氮肥农学效率均显著提升。N_5:5处理的济麦22籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白质含量分别较其他处理高2.55%～4.78%、4.11%～16.92%、3.42%～10.39%、1.35%～10.32%和2.95%～10.06%,籽粒产量是其他氮肥处理的1.03～1.08倍,氮肥回收率显著增加。在挑旗—成熟期,藁优2018的氮素积累速率与济麦22相比较高,籽粒蛋白组分含量较济麦22高出1.17%～5.72%;而济麦22各氮肥处理的籽粒产量比藁优2018增加5.4%～15.21%。  【结论】  满足小麦氮素积累特性的氮肥基追比有利于小麦的高产优质。中筋小麦 (济麦22) 品种在挑旗至成熟期氮素积累速率变小,氮肥基追比为5∶5较为适宜,而强筋小麦 (藁优2018) 品种氮素积累速率大,氮肥基追比提高到4∶6,可以促进小麦高产和增加蛋白含量。     

有机肥氮替代20%化肥氮提高豫北冬小麦氮肥利用率和土壤肥力

  【目的】  探究有机肥氮替代不同比例化肥氮对冬小麦产量和土壤肥力的影响，为豫北冬小麦筛选适宜有机肥替代比例、提高氮素利用率以及小麦产量提升提供参考。  【方法】  在2018和2019年以小麦新品种百农207为供试材料进行大田试验，试验设置不施氮肥处理 (T1)、常规施氮肥处理 (T2) 和3种有机肥氮替代化肥氮比例 (20%、30%和40%，依次表示为T3、T4、T5)。分析比较成熟期不同处理下小麦产量、产量构成要素、各器官的氮素积累量与分配比例、氮肥利用率以及土壤肥力指标的变化。  【结果】  2018和2019年的产量结果表明，相比T2处理，有机肥氮替代化肥氮比例为20% (T3) 处理能实现小麦产量的稳产增产。2019年T3处理比T2处理小麦产量显著增加16.59%，随着有机肥氮替代化肥氮比例增加，小麦增产效应降低。2019年在T3处理下，植株氮素总积累量比T2处理显著提高25.71%，T3处理相比T2处理籽粒的氮素积累量两年分别显著提高14.45%和22.20%。2019年T3处理氮素偏生产力、氮素回收率和氮肥农学效率都显著高于T2处理。连续两年施用有机肥处理对土壤中全氮含量影响不大，但相比T1和T2处理，2018和2019年在T3处理下土壤有效磷、铵态氮和硝态氮含量显著提高。通过产量与其他因素的相关分析可知，小麦产量与植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量、小麦穗数呈极显著正相关，而穗数与土壤养分中的NH₄+-N含量和NO₃–-N含量均呈极显著正相关。  【结论】  在氮施用量为300 kg/hm2时，通过连续两年有机肥与化肥配施可改善土壤肥力水平。本试验条件下，有机肥氮替代化肥氮的比例为总施氮量 20%时，能显著增加籽粒氮素积累量，提高小麦氮素利用效率和产量，实现豫北冬小麦稳产和高产。     

氮素形态对强筋和中筋小麦产量和品质的影响

[目的]研究不同氮素形态对强筋和中筋小麦植株生长、籽粒蛋白质含量及产量的影响,为选择适宜氮肥种类、提高氮素利用率提供科学依据.[方法]选用强筋小麦'藁优2018'和中筋小麦'济麦22'在河北邢台进行田间试验.在相同施氮量下,设置5个氮源处理:不施氮肥(CK)、酰胺态氮肥(Urea)、铵态氮肥(NH4+-N)、硝态氮肥(...