秸秆还田下寒地水稻实现高产高氮肥利用率的氮肥运筹模式

  【目的】  秸秆还田是东北寒地水稻种植区培肥土壤的重要措施,研究调整水稻基蘖氮肥与穗氮肥比例,为促进寒地水稻氮肥的合理施用提供科学依据。  【方法】  田间试验于2016、2017年在吉林省进行,供试水稻品种为吉粳511。上一季水稻收获后,秸秆9000 kg/hm2粉碎至10 cm左右,翻压还田。在总施氮 (N) 量200 kg/hm2不变的前提下,设置5个基蘖肥与穗肥比例处理5∶5 (N 5∶5)、6∶4 (N 6∶4)、7∶3 (N 7∶3)、8∶2 (N 8∶2) 和9∶1 (N 9∶1),以不施氮肥 (N0) 为对照。在水稻6个生育期调查植株生物量和氮素含量,成熟期测定产量及产量构成因素。计算了氮素积累与转运特征,以及氮素利用效率。  【结果】  与N0处理相比,施氮提高了水稻穗数、穗粒数和结实率,进而显著提高了产量,以N 8∶2处理的水稻产量最高。水稻返青期至拔节期,氮积累量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗期至成熟期阶段则表现为随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后减,氮素积累总量以N 8∶2处理最高。施氮显著提高了氮素转运量和齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率,其中氮素转运量随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加而增加,而齐穗后积累氮素对籽粒氮积累量贡献率随基蘖氮肥占总施氮量比例的增加先增后降,以N 8∶2处理最高。随基蘖氮肥占总施氮量比例的提高,氮素回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均呈现先增后减趋势,均以N 8∶2处理最高。相关分析结果表明,水稻齐穗期前后氮素积累量与水稻产量均呈显著或极显著正相关 (r = 0.8943～0.9476),其中水稻齐穗后氮积累量与产量的相关性高于齐穗前。  【结论】  在秸秆还田条件下,基蘖氮肥与穗氮肥比例为8∶2最有利于提高水稻齐穗期至成熟期氮积累量,促进氮素向籽粒的转运,使水稻产量和氮素利用效率协同提高。因此,在本试验条件下,总施氮量200 kg/hm2,基蘖肥与穗肥比例为8∶2的施氮制度是优化水稻氮素积累特性及获得高产的理想运筹模式。     

稻草全量还田下氮肥运筹对双季晚稻产量及其氮素吸收利用的影响

【目的】稻草还田和合理的氮肥运筹不仅可以改良土壤和培肥地力,提高农作物产量和品质,还可以减少因过量施用氮肥带来的环境污染。随着水稻机械化收割的快速发展,稻草全量原位还田面积迅速扩大。因此,研究稻草全量还田后合理施用氮肥十分必要。本文通过早稻机收稻草切碎全量还田后晚稻氮肥运筹试验,探索该条件下晚稻氮肥的合理施用技术。【方法】以超级晚稻品种淦鑫688为试验材料,设计4个施氮（N）水平（0、 120、 180、 240 kg/hm2）基蘖穗肥比例为5∶2∶3,并在180 kg/hm2水平下增设稻草不还田对照处理和稻草全量还田下基蘖穗肥不同施氮比例处理（5∶0∶5、 5∶1∶4、 5∶2∶3、 5∶3∶2、 5∶4∶1、 5∶5∶0）。旨在分析不同处理间水稻产量、 产量构成和氮素吸收利用的差异。【结果】稻草全量还田下,施氮量在180 kg/hm2以下时产量随施氮量的增加而增加,之后则下降,处理间差异极显著。随施氮量的增加,有效穗数显著增加,而结实率则显著下降,施氮处理每穗粒数和千粒重显著高于不施氮处理。在相同施氮水平下,因为有效穗数、 结实率和千粒重显著提高,所以稻草全量还田产量极显著高于不还田处理,增幅8.83%。稻草全量还田同一施氮水平下,施氮比例为 5∶2∶3 处理产量极显著高于其他处理,其每穗粒数和千粒重均为最高,有效穗数随分蘖肥比例的增加而减少,处理间结实率差异不显著。稻草全量还田后,随着施氮量增加,其氮素总积累量、 氮肥表观利用率、 氮素的吸收率和百公斤籽粒的需氮量也显著提高,且与施氮量呈极显著正相关。但氮素收获指数和氮肥生理利用率均随施氮量的增加而降低。同一施氮水平下,全量还田处理水稻氮肥农学利用率和生理利用率均显著高于不还田处理。相关分析表明, 氮素总积累量与产量呈二次抛物线极显著正相关,氮肥表观利用率、 氮素吸收率与产量呈极显著正相关。稻草全量还田相同施氮水平下,随着穗肥施氮比例降低,其氮素总积累量、 中期的积累量和比率下降,其氮肥的表观利用率、 收获指数和氮素的吸收率也随之降低,但前期的氮素积累量和比率则升高。氮素的农学利用率和生理利用率均表现为随着穗肥比例的减少呈先增加后降低趋势,均以施氮比例为5∶2∶3处理处理最高,不施穗肥处理最低。各施氮比例处理中,穗肥的施氮量与氮素的总积累量、 中期积累量、 氮肥的表观利用率、 收获指数和氮素吸收率呈极显著正相关,氮肥的农学利用率和生理利用率与产量显著正相关。【结论】稻草全量还田后配施适量的氮肥可以提高晚稻产量,本试验以配施N 180 kg/hm2产量最高;在施纯N 240 kg/hm2以内,施氮越多,氮素积累量越多,相应的氮肥表观利用率、 氮素的吸收率和百公斤籽粒的需氮量也越大。总施氮量相同条件下,以基肥∶分蘖肥∶穗肥为 5∶2∶3 的施氮比例水稻产量, 氮肥农学、 生理利用率均为最高,此结果可作为双季稻区稻草全量还田后的推荐施氮比例。     

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

氮肥运筹方式对晚稻产量、品质和氮素利用率的影响研究

在基础地力和施氮量相同的条件下,研究氮素基肥、蘖肥和穗肥不同运筹方式对晚稻产量、品质和氮素吸收利用的影响。结果表明:氮肥适当后移能够保持土壤适宜的NH4+-N的浓度,促进晚稻的生长,表现为产量、干物质和氮积累量的增加。当基肥施氮量占总施氮量比例53.8%时,产量达到最高。增加穗肥比例有利于提高碾米品质,但不利于外观品质和食味品质的提高,适当氮肥的后移有利于氮肥利用率的提高,当基肥施氮量占总施氮量的40.3%时,晚稻的吸氮量和氮肥利用率最高,土壤氮素依存率随着基肥施用比例呈倒抛物线关系,当氮素基肥施用比例为40.0%时,对土壤氮素依存率最低为54.5%,氮素收获指数和百公斤籽粒需氮量都随基肥用量的减少而增加。以目标产量相适宜的施总氮量条件下基施氮肥比例为40%～50%,分蘖肥控制在20%～30%左右,穗肥占20%～30%,有利于保持一定的产量和氮肥利用率的提高。     

聚天门冬氨酸尿素对水稻产量及田面水氮素变化的综合影响

为探究聚天门冬氨酸(PASP)尿素对水稻产量及田面水氮素变化的综合影响,以聚天门冬氨酸钙盐(PASP-Ca)与尿素复配为供试材料,通过水稻大田试验研究基于减量施氮下PASP-Ca尿素对水稻生长、氮吸收利用及田面水氮素浓度变化的影响,并利用灰色关联度法评价PASP-Ca尿素的控污效果。结果表明,与常规施氮量处理相比,减量施氮处理降低了水稻田面水氮素浓度,尤其在施基肥、蘖肥后第1 d,田面水总氮(TN)浓度降低了12.70%、17.23%。减量施氮后,水稻产量增加了0.78%、氮累积吸收量增加了0.39%,氮肥表观利用率提高了9.35个百分点,差异不显著。减量施氮处理满足了水稻生长的养分需求,节约了氮肥,保证了水稻稳产。与常规尿素处理相比,减量施氮下各PASP-Ca尿素处理降低了田面水氮素浓度,尤其施基肥1~7 d内,基、蘖肥和穗肥施氮比例50%、30%和20%处理的田面水铵态氮(NH_4~+-N)浓度降低了24.94%~68.66%,其中第5、7 d显著降低。施蘖肥1~7 d内,基、蘖肥施氮比例80%、20%处理的田面水NH_4~+-N浓度降低了2.72%~51.30%。施用PASP-Ca尿素有利于水稻生长、养分吸收及产量提高,使水稻产量增加了0.87%~7.27%,氮累积吸收量增加了7.05%~35.20%,氮肥表观利用率提高了6.11~30.26个百分点,其中基、蘖肥施氮比例80%、20%处理的籽粒氮吸收量显著增加了30.08%,秸秆氮吸收量显著增加了46.27%,氮肥表观利用率显著提高了30.26个百分点。综合评价水稻产量、氮吸收量、氮肥利用率以及田面水氮素浓度,减量施氮处理效果优于常规施氮量,减量施用PASP-Ca尿素处理效果优于常规尿素,且最佳基、蘖肥施氮比例为80%、20%。     

秸秆还田结合氮肥运筹管理对白土稻田土壤理化性状的影响

【目的】 研究不同氮肥基追比例运筹方式下小麦秸秆直接还田对白土稻田理化性状和水稻产量的影响,为江淮低产白土改良培肥提供科学依据。 【方法】 采用两因素裂区试验,因素一为小麦秸秆 (S) 直接还田 (3000 kg/hm2)和小麦秸秆不还田;因素二为氮肥基肥-分蘖肥-穗肥施用比例。设 3 种基施:分蘖肥:穗肥比例 (80–0–20、60–20–20 和 40–30–30),共 6 个处理,分别为 N_80–0–20、N_80–0–20 + S、N_60–20–20、N_60–20–20 + S、N_40–30–30 和 N_40–30–30 + S。水稻收获期采集 0—20 cm 代表性土壤样品分析理化性状, 包括 pH、有机质、氮磷钾养分含量、阳离子交换量 (CEC)、团聚体结构和容重,测定水稻籽粒产量。 【结果】 与不还田相比,3 种氮肥运筹方式下,小麦秸秆还田土壤 pH 均明显升高,以 40–30–30 方式升高幅度最大,增加达到显著水平;无论是否实施麦秸还田,不同氮肥运筹方式间土壤 pH 差异不显著。土壤有机质、有效磷、速效钾含量明显提高, CEC 增大。土壤中 >5 mm 和 1～0.25 mm 两个粒径机械稳定性及水稳定性大团聚体数量增多,< 0.25 mm 小团聚体数量减少,团聚体质量提高;土壤容重下降,总孔隙度增加,白土淀浆板结的不良物理性状改善,氮肥 60–20–20 运筹方式下秸秆直接还田改良培肥白土效果最好。4 年 4 地试验,与无秸秆的对照相比,3 种氮肥运筹方式下,水稻籽粒产量分别提高 10.2%～23.4%、0.8%～5.5%、4.9%～6.4% 和 6.4%～9.6%,平均增产 16.2%、3.6%、5.5% 和 8.1%,N_60-20-20 + S 处理水稻籽粒产量最高。 【结论】 综合水稻产量、秸秆还田后土壤养分状况、团聚体稳定性和容重、孔隙度等物理性状,安徽省江淮丘陵白土单季稻区,水稻基肥–分蘖肥–穗肥施用比例 60–20–20 运筹方式下,配合实施小麦秸秆直接还田,能有效改良培肥低产白土稻田,提高水稻产量。      

秸秆还田下化肥减施对苏北地区水稻产量 与氮素吸收利用的影响

探究秸秆还田后化肥减施的响应机制，为苏北地区水稻的科学施肥提供理论依据。采用田间试验方法，在小麦秸秆全量还田条件下，以不施肥处理为对照(CK)，研究了当地常规施肥(T1，氮肥的基肥、分蘖肥、穗肥质量比为7∶2∶1)、不同类型肥料减量20%(T2、T3 和T4，氮肥的基肥、分蘖肥、穗肥质量比为5∶3∶2)和氮肥不同基追比例对水稻生长、产量、品质、氮素吸收利用及土壤养分的影响，以期为苏北地区稻麦轮作生产提供合理的施肥技术支撑。结果表明:秸秆还田下水稻分蘖盛期T1 处理群体茎蘖数量(486.2×104 个·hm-2)最高，且更有利于花前干物质的积累，积累率达到68%。化肥减施20% 下，T4 处理的群体茎蘖数最低，但是其成穗率最高，为86.4%，显著高于T1 处理；T2、T3 和T4 处理的花前干物质积累量、总积累量和花后积累率与T1相比均无显著差异，T4 处理更有利于花前干物质的转运，干物质转运量对籽粒的贡献率高达42.7% 以上。在产量构成方面，T2、T3 和T4 处理实际产量均有所增加，T4 处理产量最高，显著高于T1 和T2 处理12.6% 和11.2%，其主要原因在于有效穗数和结实率的提高。从水稻品质来看，CK 显著降低了稻米的整精米率、垩白粒率、垩白度和蛋白质含量，T4 处理精米率和整精米率、垩白粒率和垩白度与T1 相比无显著差异，但是各施肥处理间蛋白质含量无显著差异。成熟期各处理水稻植株地上部氮素积累量在籽粒部分占比达到60% 以上，T3 处理氮素积累量表现为最高，T2 和T4 处理的籽粒和茎叶氮素积累量相较T1 处理均无显著差异。T2、T3 和T4 处理的氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率均高于T1，T4 处理的氮肥农学效率显著高于T1、T2 和T3。收获后T1 处理土壤有机质和全氮量最高，化肥减施20% 会减少田间氮素养分残留量。总体而言，苏北地区稻麦轮作体系中，小麦秸秆全量还田下化肥减施20%(氮肥基肥、分蘖肥、穗肥质量比为5∶3∶2)，不会影响当季水稻的正常生长和产量，且50% 水溶性有机硅缓释肥配施50% 氮肥有助于增产，提高氮肥利用率和减少稻田养分残留。     

秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、 氮肥利用率及氮素损失的影响

【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、 氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、 减少氮污染具有重要意义。【方法】2009~2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0); 副区为氮肥用量(N),设置N 120、 180、 240和300 kg/hm2 4个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、 分蘖期、 穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、 淋溶损失率、 土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm2 处理产量最高; 水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4~3.4 kg/kg和1.8%~4.2%; 水稻田氨挥发损失量、 氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、 土壤残留氮量增加10.1 kg/hm2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm2为最优组合。     

氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收转运及产量的影响

应用15N示踪技术研究了大田条件下氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收、转运及籽粒产量的影响。试验分别设置3个氮肥水平(0、150和240 kg/hm2N)和两种基追比例(即基肥:蘖肥穗粒肥分别为40%︰30%︰30%(A)和30%︰20%︰50%(B)),共5个处理,依次记作N0、N150A、N150B、N240A、N240B。结果表明,在0~240 kg/hm2范围内,提高氮肥水平,显著增加水稻吸收的肥料氮素、土壤氮素数量以及肥料氮在土壤中的残留量。成熟期高氮处理(240 kg/hm2)水稻吸收的肥料氮素、土壤氮素及肥料氮在土壤中的残留量较多,分别为110.25、65.91、32.69 kg/hm2,而氮素的吸收利用率和土壤残留率下降,氮素损失率增加。在相同的氮肥水平下,采用基肥蘖肥穗粒肥比例为30%︰20%︰50%时,水稻吸收的肥料氮数量显著增加,氮素吸收利用率和土壤残留率提高,氮素损失率降低。适量施氮并增加穗粒肥的施氮比例,可以显著增加水稻产量。在本实验条件下,施氮量为240 kg/hm2及基肥蘖肥穗粒肥为30%︰20%︰50%的施氮处理是兼顾产量和环境的最佳氮肥运筹方式。     

秸秆还田下氮肥管理对低中产田水稻产量和氮素吸收利用影响的研究

探究氮肥运筹管理对湖北中低产田水稻产量及氮素利用率的影响,为中低产田水稻生产提供合理的施肥技术措施。本研究在秸秆还田和总氮（180 kg/hm2）控制的条件下,以水稻两优培九为材料,研究不同基、 蘖、 穗氮肥配比对中低产田水稻产量及其构成因子、不同时期叶片SPAD值、 氮含量、 地上部氮素累积量及其氮利用效率的影响。结果表明, 在2011年和2012年两年大田试验的4个基、 蘖、 穗氮肥配比处理中,各试验点水稻产量均以40-30-30的处理最高, 其中在田块A与田块C中比80-0-20处理增产15.9%和8.6%,在田块B与田块D中比60-20-20处理增产6.7%和5.5%。同时40-30-30处理的氮素收获指数（NHI）和氮肥偏生产力（PFPN）也最高,优化基、 蘖、 穗肥比可以提高氮素收获指数（NHI）和氮肥偏生产力（PFPN）。综上研究结果,各中低产田中不同基、 蘖、 穗氮肥配比处理的水稻产量依次为40-30-3050-20-3060-20-2080-0-20,结合产量构成因子、SPAD值、氮肥利用率等因素综合考虑,40-30-30是湖北中低产水稻田氮肥配比的合理运筹模式。     

氮肥底追比例及施硫对小麦氮素吸收利用的调控

为明确氮肥底追比例与施硫间的互作效应,采用盆栽方式,以京冬8号和济麦20为供试材料,设置氮肥底追比例为3∶7(N_1)、5∶5(N_2)和7∶3(N_3)3个处理水平,每个底追比例下设置2个硫肥施用量:0kg·hm~(-2)(S0)和45kg·hm~(-2)(S_1),运用15N示踪技术研究开花期、成熟期营养器官及籽粒中氮素积累、分配以及对不同来源氮素利用的情况,同时对花后营养器官贮藏氮素的转运、对籽粒的贡献率及氮素利用效率进行分析比较。结果表明,2个小麦品种植株中积累氮素主要来自肥料氮,京冬8号成熟期来自肥料氮的积累量达60%~70%,而济麦20则达70%~80%。氮肥底追比例及硫肥互作对2个品种氮素吸收、转运和分配的影响存在差异,其中京冬8号成熟期籽粒氮素积累量、营养器官贮藏氮素花后的转运量、转运率、对籽粒的贡献率、籽粒产量以及氮肥的利用效率均在N_1S_0时较高;济麦20营养器官贮藏氮素花后的转运量、转运率、对籽粒的贡献率在N1S0时较高,而在N3S1时,成熟期籽粒氮素积累量、籽粒产量、氮肥的利用效率均较高。综上所述,本试验栽培环境下,氮肥底追比例为N1时能够提高花前贮藏氮素的转运量、转运率、对籽粒的贡献率、籽粒蛋白质含量及氮素收获指数;氮肥底追比例为N3时有利于提高籽粒产量、氮肥生产效率。综合考虑籽粒产量、氮肥生产效率、氮肥利用效率和氮素收获指数,京冬8号最优肥料组合为N_1S_0,济麦20最优肥料组合为N_3S_1。本研究结果为冬小麦大田生产中合理的肥料运筹提供了理论参考。     

氮肥减施对稻-麦轮作体系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响

田间试验研究了稻-麦轮作体系中减施氮肥对作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响。结果表明,与当地习惯施肥(小麦:N 225 kg/hm2,基肥与分蘖肥各半;水稻:N 210 kg/hm2,基肥和分蘖肥为3∶2)相比,减氮20%～30%处理产量并没有降低,而氮肥当季利用率、氮素农学利用率以及氮素偏因子生产力则有所增加;而且,氮肥分次追施,能增加子粒产量,并减少氮肥成本。虽然减氮20%～30%处理0—40 cm土层无机氮含量较习惯施肥处理降低,但是并没有降低植株地上部对氮素的吸收。在小麦和水稻收获期,减施氮肥处理0—100 cm土壤无机氮残留量低于习惯施肥处理;且稻-麦轮作系统中氮的表观损失主要发生在水稻季。初步认为,在长江中下游平原稻-麦轮作体系氮素过量施用地区,第一个轮作周期减施氮肥20%～30%不仅不影响产量,而且可提高氮素利用率,有利于保护环境。     

秸秆覆盖与氮肥运筹对杂交稻根系生长及氮素利用的影响

【目的】在我国稻-麦、稻-油等多熟制区域,富含氮素的小麦、油菜等水稻前茬作物秸秆被大量弃置、焚烧,造成极大浪费和环境污染,与此同时,稻季氮肥投入量却在逐年增加,因此在水稻生产中研究秸秆覆盖与氮肥配合施用的理论与技术,对实现秸秆还田与减少氮肥用量具有重要意义。本试验研究油菜、小麦2种秸秆覆盖方式下,3种不同的氮肥运筹方式对杂交稻主要生育时期根系生长、氮素吸收利用特征及产量的影响,并探讨其根系生长与氮素利用及产量间的关系,以期寻求最佳的秸秆还田与氮肥运筹搭配模式。【方法】本试验以杂交稻F优498为材料,采用两因素裂区试验设计,主区为小麦秸秆覆盖(S1)、油菜秸秆覆盖(S2)和无秸秆覆盖(S0);副区为氮肥运筹模式,在135 kg/hm2总施氮量条件下,设置基肥∶蘖肥∶穗肥为5∶3∶2(N1);基肥∶蘖肥∶穗肥为3∶3∶4(N2);基肥∶蘖肥∶穗肥为3∶1∶6(N3)3种氮肥运筹模式,以不施氮肥(N0)为对照。研究各处理杂交稻在移栽后20 d、移栽后30 d、齐穗期和成熟期根系生长及形态、各生育期的干物质与氮素积累,水稻茎鞘的干物质转运、产量及其构成因子以及各时期氮素积累及利用效率,同时对各生育时期根系生长与氮素利用及产量间的关系进行分析。【结果】结果表明,小麦秸秆覆盖均可有效促进杂交稻各生育时期的根系生长、改善根系形态、增加各时期的干物质与氮素积累,提高氮肥的利用效率及稻米产量。在不同种类秸秆覆盖下,基肥∶蘖肥∶穗肥(倒4叶龄期施入)为3∶3∶4(N2)时,可及时地对杂交水稻主要生育时期的根系生长进行调控,有效促进抽穗至成熟期的干物质积累与转运率,提高水稻主要生育时期的氮素积累及氮肥利用效率,显著增加稻谷产量,为本试验中最优的氮肥管理模式;而氮肥后移比例过高(基肥∶分蘖肥∶穗肥运筹比例为3∶1∶6),会限制齐穗期根系的生长,导致稻谷产量及氮肥利用效率降低。相关性分析表明,秸秆覆盖与氮肥运筹下主要生育时期根干重、根体积、总根长与产量及氮素吸收利用均存在显著或极显著的正相关(r=0.38*0.78**),尤其以齐穗期的根体积与总根长、根干重与氮素累积、产量及氮素回收利用率的相关性最好。【结论】小麦秸秆、油菜秸秆覆盖能够有效促进杂交稻根系的生长,增加干物质与氮素积累,提高氮肥利用效率,且小麦秸秆覆盖效果更显著。秸秆覆盖条件下,氮肥运筹以基肥∶蘖肥∶穗肥为3∶3∶4时的水稻根系生长旺盛,物质生产能力强,氮肥利用效率最高。因此,小麦秸秆覆盖与基肥∶蘖肥∶穗肥以3∶3∶4的比例配合的水稻的产量最高,为最优组合。     

冬小麦上短控释期尿素的适宜施用量与施用方法研究

【目的】控释尿素受土壤温度、 水分等环境条件的影响,应用效果不一。对比相同施氮量下一次性基施控释尿素与尿素分期施用,以及控释尿素和普通尿素追施对冬小麦籽粒产量、 品质, 氮肥利用率及综合经济效益的影响,可为控释尿素的合理施用提供理论和技术依据。【方法】采用大田试验,选用新麦26为供试材料,随机区组试验设计,调查了冬小麦籽粒产量、 主要品质性状、 氮肥利用率及经济效益。设两个试验,试验1: 控释尿素和普通尿素各设5个氮肥水平,即N 0、 120、 160、 200和240 kg/hm2; 试验2: 设不施氮肥、 N 200 kg/hm2总氮量下普通尿素和控释尿素均40%返青期追施3个处理。【结果】 1)与不施氮(CK)相比,控释尿素和普通尿素均可显著提高小麦籽粒产量,且随着施氮量的增加而增加,其中以分期施用普通尿素N 240 kg/hm2处理籽粒产量最高。相同施氮量下,分期施用普通尿素处理小麦籽粒产量显著高于一次性基施控释尿素处理(N 160 kg/hm2除外)。然而,返青期追施控释尿素处理小麦籽粒产量显著高于同期追施普通尿素处理,增产率达15.8%; 2)相同施氮量下,分期施用普通尿素处理较一次性基施控释尿素处理的小麦籽粒容重、 蛋白质含量、 水分含量、 湿面筋含量均有所提高,且两种尿素处理间籽粒容重在N 160 kg/hm2和N 200 kg/hm2时差异达显著水平。然而,返青期追施控释尿素处理小麦籽粒容重、 湿面筋含量、 蛋白质含量等品质指标显著高于同期追施普通尿素处理; 3)两种尿素处理氮肥农学利用率和氮肥偏生产力随施氮量的增加而降低,在相同施氮量下分期施用普通尿素处理显著高于一次性基施控释尿素处理。此外,与分期施用普通尿素处理相比,一次性基施控释尿素处理减少了小麦拔节期追肥人工成本投入,但由于一次性基施控释尿素处理籽粒产量较低和氮肥价格较高,导致经济效益相对较低。然而,试验2结果表明,返青期追施控释尿素处理氮素利用率(氮肥农学效率、 氮肥偏生产力及氮素回收率)和经济效益显著高于同期追施普通尿素处理。【结论】本研究地区较适宜的推荐氮肥施用量为N 200 kg/hm2,一次性基施控释尿素较适宜于劳力欠缺的农户,而对于个别劳力充足的农户则适宜采用分期追施普通尿素或者小麦返青期追施控释尿素的氮肥管理技术。因此,在当前农村劳动力日益减少,用工成本日益增加以及种粮比较效益持续降低的大环境下,氮素肥料合理选择和施用技术要依据实际情况而定。     

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。     

Increased Dryland Winter Wheat Yields by Nitrogen Fertilizer Topdressing and its Relationship to Soil Moisture,Available N,P and K in Northwestern China

Winter wheat (Triticum aestivum L.) production in northwestern China as a monoculture is hampered by unfertile soil and drought. With the fast-developing Chinese chemical fertilizer industry, many farmers now use more nitrogen (N) fertilizer as topdressing for winter wheat in early spring, in addition to a basal dose of N fertilizer applied in the previous autumn at seeding time. The objective of this study was to evaluate the increase in grain yield of dryland winter wheat by early spring N fertilizer topdressing, and its relationship to soil moisture, available N, phosphorus (P) and potassium (K). Field experiments with no N fertilizer topdressing (F_b) and N fertilizer topdressing (F_b+t) treatments were carried out over two growing seasons at 54 site-years to assess the relationship between increase in winter wheat grain yield by early spring N fertilizer topdressing and soil moisture, available N, P and K in Changwu county, Shaanxi province, China. Compared to F_b treatment, the F_b+t treatment produced grain yields lower at 10 site-years, and increased by <10% at 21 site-years and by >10% at 23 site-years. The results indicated that topdressing N fertilizer could increase wheat grain yield when soil nitrate-N accumulation in the 0–20, 20–40 and 40–60 cm depths was less than 121.7, 36.4 and 24.1 kg N ha^?1, and soil moisture content in the 40–60, 60–80 and 80–100 cm depths was more than 15.7%, 16.7% and 16.9%, respectively. The findings also suggested that it is not necessary to analyze soil for ammonium-N, available P and K before topdressing N fertilizer. It is necessary to analyze 0–60 cm soil profile for nitrate-N and 40–100 cm depth for soil moisture before topdressing N fertilizer for winter wheat in dryland areas of northwestern China.     

氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响

采用田间试验研究了氮肥后移对土壤氮素供应和冬小麦氮素吸收利用的影响。结果表明,与农民习惯施氮（N 300 kg/hm2,基肥和拔节肥各占1/2）比较,氮肥后移处理（N210kg/hm2,基肥、拔节肥和孕穗肥各占1/3）在不降低小麦产量的同时,大大提高了氮肥利用率,且全生育期氮素表观损失极低。过量施用氮肥(N 300 kg/hm2)明显提高了60 cm以下土层硝态氮含量,增加了其向地下水淋溶迁移的风险。氮肥后移可提高小麦成熟期0-20cm土层硝态氮积累量,降低其在20-100cm土层的积累。基于冬小麦不同生育阶段的氮素吸收量而进行氮肥后移是可行的,氮肥后移可节省氮肥30%,是较为理想的施氮方式。     

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。