氮肥和接种根瘤菌对豌豆/玉米间作产量和水分利用效率的影响

豌豆/玉米间作是河西绿洲灌区面积最大的间作模式,也是当地重要的高产高效种植模式之一。针对目前氮肥过量施用和豆科作物生物固氮被忽视的实际,2011年和2012年在甘肃省武威市凉州区进行了豌豆/玉米间作大田试验,研究不同施氮量下,豌豆接种根瘤菌对豌豆/玉米间作体系作物籽粒产量和水分利用效率的影响,旨在为河西绿洲灌区豌豆/玉米间作体系节肥、高产的氮肥用量和接菌增产作用提供理论依据。结果表明:施用氮肥对豌豆产量影响不显著。接种根瘤菌后单作豌豆比不接菌处理两年平均增产12.7%,间作豌豆产量比单作两年平均增产61.1%,间作豌豆接种根瘤菌比不接菌两年平均增产4.8%。单作豌豆以施氮量75 kg(N)·hm-2接菌处理的产量最高,达到2 735 kg·hm-2;而且在此施氮量下接菌比不接菌两年平均增产达22.8%。施用氮肥对玉米的增产效果显著,施氮量在300 kg(N)·hm-2时单作玉米产量为14 394 kg·hm-2,间作比单作两年平均增产61.8%;间作豌豆带接菌较不接菌玉米两年平均增产3.3%。土地当量比在不同施氮量和接种根瘤菌的条件下都大于1。豌豆水分利用效率随施氮量增加而减小,最大值为不施氮的12.9 kg·mm-1·hm-2;玉米水分利用效率随施氮量增加先增大后减小,以施氮量300 kg(N)·hm-2处理为最高,达25.0 kg·mm-1·hm-2。综上所述,在豌豆/玉米间作体系中,玉米高产、高水分利用效率的施氮量为300 kg(N)·hm-2,豌豆高产高效的施氮量为75 kg(N)·hm-2。在大田生产中,接种根瘤菌对豌豆和玉米增产作用明显。     

陇东地区几种旱作作物产量对降水与气温变化的响应

研究作物产量对气候变化的响应,对于指导区域农业生产,保障粮食安全和生态安全具有一定的理论指导意义。结合大田试验与农业生产系统模拟模型(Agricultural Production Systems Simulator,APSIM),在验证模拟研究区冬小麦、玉米和紫花苜蓿产量可靠性的基础上,分析5个降水变化梯度(降水量不变、降低10%和20%、升高10%和20%)和5个气温变化梯度(不变、降低1.5和1℃、升高1.5和1℃)组合情景下3种作物的产量变化趋势。结果表明:APSIM模型在试验点对3种作物籽粒产量和生物量的模拟精度较高,决定系数R2在0.80~0.93之间,归一化均方根误差在11.35%~22.48%之间,模型有效系数在0.53~0.91之间。冬小麦、玉米和紫花苜蓿在气温升高、降水量减少的情景下减产,减产的最大幅度分别为38.7%、40.3%和41.8%;冬小麦、紫花苜蓿的在气温降低、降水量增加时增产,增产的最大幅度分别为29.8%和51.7%;玉米在降水量增加、温度不变的情景下增产幅度最大,为22.0%。总之,在研究范围内,3种作物的产量随降水的增加而增高;玉米的产量随气温升高先增高后降低,另2种作物的产量随气温的升高而降低;紫花苜蓿适应气候变化的能力最强。结果对明确黄土高原地区主要作物的生产走势,制订农业布局、管理措施等具有一定意义。     

不同氮肥管理方式对华北粮田2排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N2O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N2O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N2O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N2O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167~174 kg·hm-2,基追比1：1,添加DCD,土壤N2O总排放量为0.31 kg·hm-2,籽粒产量6200 kg·hm-2以上;玉米季推荐合理施氮量177~181 kg·hm-2,基追比2：3~1：2,添加DCD,土壤N2O总排放量1.70 kg·hm-2,籽粒产量9000 kg·hm-2以上。     

基于APSIM模型小麦-玉米不同灌溉制度作物产量和水分利用效率分析

针对海河平原地下水位持续下降和维持小麦—玉米两熟较高产量之间的矛盾,对不同降水年型小麦—玉米不同灌溉制度下产量和水分利用效率(WUE)进行模拟分析,结果对平衡该区域地下水可持续利用与粮食生产提供重要科学决策依据。利用研究区域站点长时间序列气象数据,以小麦不同水分处理地上部生物量、叶面积和周年土壤水分动态田间试验数据为基础,对APSIM小麦玉米遗传参数和土壤水分等相关参数进行了校准和验证。利用校准和验证的APSIM模型,对不同降水年型小麦—玉米不同生长阶段水分亏缺指数(CWDI)进行了分析,并模拟了8种不同灌溉制度情景下小麦玉米产量、水分利用效率和灌溉水利用效率(IWUE)。结果表明:不同降水年型小麦各生育阶段CWDI均较高,说明无论干旱、平水和湿润年份小麦需水量远大于降水量,尤其是拔节—成熟期水分严重亏缺,属极旱;玉米抽雄前基本不受干旱胁迫影响,但抽雄后的灌浆阶段处于中旱或重旱,对水分需求迫切。兼顾产量和水分利用效率的灌溉制度,干旱、平水及湿润年份全年灌溉3次,灌水量为225 mm(小麦播种75 mm+拔节期75 mm+开花期75 mm)时可获得较高的周年产量和最大WUE。不同降水年型周年产量和WUE在干旱年份分别为17 357.6 kg/hm~2和29.6 kg/(hm~2·mm),平水年份分别为18 827.9 kg/hm~2和25.9 kg/(hm~2·mm),湿润年份分别为19 685.2 kg/hm~2和25.8 kg/(hm~2·mm)。此灌溉制度下,小麦、玉米可获得较高的产量和水分利用效率,为该区域水—粮权衡的重要灌溉策略和措施。     

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

小麦-玉米轮作制下的控释肥肥效试验研究

在驻马店市的新坡村与和兴农场进行了小麦-玉米轮作制下的控释尿素与普通尿素用量试验,结果表明:在小麦玉米上均以控释尿素100%处理最好。小麦产量:新坡村与和兴农场的产量分别为7980和8290 kg hm-2;比同等用量的普通尿素增产855~1015 kg hm-2,增产12.0%~14.0%,增产效果显著;小麦氮素利用率以控释尿素100%处理最高,分别为42.37%和46.02%;氮素用量相同时,在小麦上,控释尿素氮素利用率高于普通尿素氮素利用率。玉米产量为6665 kg hm-2和6375 kg hm-2,比同等用量的普通尿素增产335~500 kg hm-2,增产5.5%~8.1%,增产效果显著;控释尿素用量从50%,70%到100%时,小麦、玉米产量随氮肥用量增加而增加,普通尿素也呈现同样趋势,随尿素用量的增加小麦、玉米产量在增加;70%控释尿素与100%普通尿素处理5、0%控释尿素与70%普通尿素处理之间,产量差异不大,说明使用控释尿素用量比普通尿素用量减少1/3的纯氮量时,小麦、玉米作物产量并不下降。     

小麦/玉米套作条件下氮、磷配施的肥料效应研究

针对内蒙古河套灌区农业面源污染的现状,本研究以内蒙古河套灌区常规作物小麦和玉米为供试材料,采取"3414"部分实施方案,对氮、磷肥的施用效应及养分交互作用进行了研究,探讨进一步削减当地农业生产过程中的肥料用量的施肥技术。结果表明:小麦/玉米套作条件下,作物产量与氮、磷肥施用量之间满足二次型回归模型,氮肥、磷肥及氮磷交互效应对产量产生显著影响,氮磷交互作用氮磷。在施肥水平较低时,氮、磷肥表现出较好的协同促进作用,在达到产量的极限值后,则表现为无效及拮抗作用;中氮中磷处理能够较好地满足作物生长发育过程中对氮和磷的需求,提高作物对氮、磷的利用率。但随着施肥量的进一步增加,作物植株吸肥量也随之增加,施肥效益降低,肥料利用率持续下降。通过对氮、磷单因素及二因素肥料效应的分析,对施肥水平做进一步优化,得出小麦最佳施氮量为167.67~196.61 kg·hm-2,最佳施磷量为130.43~186.64 kg·hm-2;玉米最佳施氮量为222.10~299.14 kg·hm-2,最佳施磷量为156.14~188.00 kg·hm-2。这将为进一步削减氮、磷配施量,改善当地土壤养分平衡,减轻农业面源污染提供一定的指导作用。     

灌淤土区长期施钾对作物产量与养分及土壤钾素的长期效应研究

通过在宁夏灌淤土区长达14年的连续施钾和小麦秸秆还田试验, 研究钾素投入对作物产量、养分和土壤钾素状况的影响.结果表明:小麦秸秆还田和长期施用钾肥均可不同程度提高小麦和玉米的经济产量, 其中施钾年平均增产小麦244 kg·hm-2, 玉米397 kg·hm-2, 处理之间产量表现为氮磷钾肥配合秸秆还田>施用氮磷钾肥>氮磷肥配合秸秆还田>只施用氮磷肥.定位后8～10年施钾肥开始显著有效, 玉米显效时间早于小麦;秸秆还田和钾肥的投入均可提高籽粒和秸秆的钾素吸收量, 秸秆含钾丰富, 籽粒钾含量仅占植株钾总量的13%～17%;施用钾肥可提高作物籽粒大中微量元素含量而降低秸秆中、微量元素含量, 促进籽粒对大部分元素的吸收;长期不施钾肥处理(NP和NP+St)0～20 cm土层土壤速效钾和缓效钾含量较定位开始时下降; 所有处理土壤全钾含量均表现下降, 下降幅度为0.8～1.2 g·kg-1.     

灌水与施硫对冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探讨灌水与施硫对冬小麦产量及水分利用效率的影响,在大田条件下,研究了小麦生育期内不灌水(W0)、仅灌拔节水(W1)、灌拔节水+开花水(W2),每次灌水定额75mm,和不施硫0kg·hm-2(S0)、施硫60kg·hm-2(S60)对小麦干物质积累、产量和水分利用的影响。结果表明:随灌水次数的增加,田间耗水量增多,产量提高,但水分利用率降低;在3个灌水条件下,S60较S0均显著提高了生育后期干物质积累量、籽粒产量、水分利用率、灌水利用率和降水利用率;在所有灌水和施硫处理组合中,以S60W2干物质积累量和籽粒产量最高,分别为22 082k、8 087kg·hm-2,水分利用率以S60W0最高,为15.42kg·hm-2·mm-1,W2S0最低,为13.81kg·hm-2·mm-1,灌水利用率则以S60W1最高,达105.09kg·hm-2·mm-1。由此建议,在正常降水年型条件下,在氮磷钾合理配施和底墒水适宜的基础上,可采取施硫60kg·hm-2结合拔节期灌W1水的措施,实现小麦产量和水分效率的同步提高。     

不同农艺措施对缩小冬小麦产量差和提高氮肥利用率的评价

基于中国冬小麦区14个站点近25a（1990?2015）农业气象站冬小麦观测资料、气象资料和土壤资料,利用DSSAT作物生长模型,模拟研究改变土壤养分条件、播期、种植密度和施氮量对缩小冬小麦产量差和提高N肥利用效率的影响,探索冬小麦高产高效的技术途径。结果表明：不同冬小麦站点的潜在产量区域间差异较大,其范围在7617～14242kg·hm-2。不同农艺措施对产量影响程度不同,其中提高土壤养分含量的增产潜力为53～3124kg·hm-2,对缩小产量差（缩差）的贡献率在8%以下,氮肥利用效率提高1.1～20.82kg·kg-1;播期提前的增产潜力为?327～2292kg·hm-2,其缩差贡献率为7%～17%,氮肥利用效率在?2.18～15.28kg·kg-1;增加种植密度的增产潜力为?255～699kg·hm-2,其缩差贡献率小于5%,氮肥利用效率在?1.7～4.66kg·kg-1;增施氮肥的增产潜力为0～4491kg·hm-2,其缩差贡献率为11%～33%,氮肥利用效率在?32.04～0kg·kg-1。表明增施氮肥和调整播期的增产潜力及缩差贡献率较大,提高土壤养分含量和增加种植密度次之,但是增加土壤施氮量使氮肥利用效率明显下降。     

秸秆还田与施氮对冬小麦生长发育及水肥利用率的影响

田间试验研究了小麦-玉米一年两熟耕作区玉米秸秆还田与氮肥配施和化肥单施对冬小麦生长发育、籽粒产量及氮肥表观利用率和水分利用效率的影响。结果表明, 施氮量相同时, 秸秆与氮肥配施越冬前和拔节期冬小麦总茎数和单株分蘖数低于化肥单施, 施氮量在75~225 kg·hm^-2 时, 植株干重高于化肥单施; 孕穗期到成熟期植株干重、成穗率和产量构成因素秸秆与氮肥配施处理高于化肥单施处理, 籽粒产量增加58.9~339.6kg·hm^-2, 水分生产率提高0.026~0.083 kg·m^-3。施氮量在75 kg·hm^-2 时, 秸秆与氮肥配施的氮肥表观利用率低于化肥单施; 在150~300 kg·hm^-2 时高于化肥单施。因此, 针对目前黄淮海麦区小麦-玉米一年两熟种植制度下, 秸秆还田前期生物争氮、后期供肥能力增强的特点, 秸秆连续还田后配施纯氮225 kg·hm^-2, 可有效提高灌水和氮肥利用率, 实现冬小麦高产高效栽培。     

施氮和灌溉管理下作物产量和土壤生化性质

氮和水对作物生长非常重要,研究施氮和灌溉管理下作物产量、土壤性质以及它们的关系对我国农业科学有重要意义。本文以中国科学院封丘农业生态试验站为平台,研究了施氮(每季施氮150 kg·hm?2、190 kg·hm?2、230 kg·hm?2、270 kg·hm?2,以不施氮为对照)和灌溉(灌溉量达到0~20 cm、0~40 cm、0~60 cm土壤的田间持水量,以雨养为对照)管理下小麦-玉米轮作系统作物产量和土壤生化性质,以及它们之间的关系。研究结果表明,150~270 kg·hm?2施氮量对2008年、2009年玉米产量和2009年、2010年小麦产量无显著影响;灌溉对2010年玉米产量无显著影响,而2008年、2009年玉米产量随灌溉量增大而增加。尽管2008—2011年小麦产量随灌溉量变化趋势不一致,但与雨养相比灌溉提升了小麦产量。施氮在不同程度上提升了土壤全氮和速效氮含量、脱氢酶和脲酶活性、微生物生物量碳、基本呼吸和硝化势,稍微降低了土壤pH并大幅降低了速效磷含量(降幅48.7%~51.6%);灌溉提升了土壤全氮含量和脱氢酶活性,降低了全钾含量、脲酶活性、基本呼吸、硝化势。多元回归分析显示,某些土壤生化性质(全氮、溶解性有机碳、速效磷含量及微生物生物量碳氮、呼吸熵、硝化势)与2009年、2010年玉米产量很好地线性拟合。综上,土壤生化性质因施氮和灌溉发生不同程度的分异,因施氮和灌溉而分异的土壤生化性质能部分地鉴定作物产量。本研究方法可为产量主导因子的筛选及产量估算模型的建立提供一定参考依据。     

秸秆覆盖对旱作冬小麦农田土壤呼吸、作物产量及经济 环境效益的影响

基于2009-2011年田间试验, 研究了黄土旱塬区不同秸秆覆盖措施下冬小麦农田土壤呼吸和小麦产量变化, 计算了生产每千克籽粒产量下土壤CO₂的释放量, 并以此比较了处理间的经济 环境效益值。试验包括4个处理: 无覆盖对照(CK)、全年9 000 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₉₀₀₀)、全年4 500 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₄₅₀₀)和夏闲期秸秆覆盖(SF)。结果表明: 冬小麦生育期内土壤CO₂累积释放量在处理间无显著差异, 但第1年生育期为14.92~17.43 t(CO₂)·hm^-2, 显著高于第2年[12.95~13.69 t(CO₂)·hm ^-2](P<0.05), 处理和年份的交互作用不显著。与CK(产量5.03 t·hm^-2)相比, 秸秆覆盖降低了作物产量, 其中M₉₀₀₀ (4.71 t·hm^-2)与CK差异显著。经济 环境效益值计算结果显示, 冬小麦生育期内生产每千克籽粒释放2.96~3.16 kg CO₂, 处理间无显著差异。从各处理平均值看, 小麦产量以及经济 环境效益值均存在显著的年际差异, 降水偏少的第1年度作物产量(4.60~4.98 t·hm^-2)显著低于降水相对丰富的第2年度(4.50~5.47 t·hm^-2), 但经济 环境效益值(3.03~3.69 kg·kg 1、2.45~2.88 kg·kg^-1)结果相反。处理和年份对作物产量和经济 环境效益值具有显著的交互影响, 在缺水年份秸秆覆盖能够提高作物产量, M₉₀₀₀处理具有最优的经济 环境效益; 而在丰水年份, 秸秆覆盖导致产量显著下降, CK具有更好的经济 环境效益。     

太湖地区稻麦轮作体系下秸秆还田配施氮肥对水稻产量及经济效益的影响

秸秆还田与配施化肥是未来农业持续发展的方向。为明确秸秆还田条件下获得较高产量和最佳经济效益的氮肥用量, 研究设计了秸秆全量(6 t·hm^-2)还田条件下N0、N1、N2、N3 和N4 5 个氮肥用量的田间试验(肥料N 用量分别为0、120 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2)。两年试验结果表明: 秸秆还田条件下水稻产量随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势, 2007 年、2008 年水稻最高产量分别为8 543 kg·hm^-2、7 772 kg·hm^-2, 施氮处理比无氮处理(N0)分别增产9.6%~19.4%、13.0%~17.8%; 当氮肥用量达300 kg·hm^-2 时, 边际产量、氮肥农学利用率、结实率、千粒重、新增纯收益率以及边际成本报酬率均显著低于其余处理(N0~N3), 其中2008 年上述各指标值分别为-4.5 kg·kg^-1、3.0 kg·kg^-1(N)、69.9%、25.1 g、0.91%、1.03 元·元^-1。由水稻产量、经济效益与氮肥用量拟合方程求得最大经济收益时的氮肥用量为218~223kg·hm^-2, 水稻产量和经济收益分别为7 686~8 295 kg·hm^-2 和7 413~8 607 元·hm^-2。因此, 秸秆还田条件下合理配施氮肥, 不仅可以获得最佳经济收益, 还可以获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

不同灌溉处理下冬小麦水平衡与灌溉增产效率研究

水资源是华北平原冬小麦、夏玉米种植区最重要的生产制约因素, 农业水资源高效利用具有重大的社会需要。通过设置冬小麦不同灌溉处理, 分析了各处理的水分平衡、产量和灌溉增产效率。结果显示: 1)不同灌溉处理具有不同的水分平衡过程, 雨养农田、充分灌溉处理、返青水胁迫处理、拔节抽穗水胁迫处理和灌浆水胁迫处理的蒸散量分别为251±58 mm、482±48 mm、352±44 mm、388±22 mm 和324±53 mm; 2)灌溉量对于小麦产量的增加具有明显的正效应, 拔节-抽穗水胁迫对作物产量有较大影响, 灌浆水胁迫和返青水胁迫均没有对小麦产量造成明显影响; 雨养农业的经济产量为2 950±635 kg·hm^-2, 充分灌溉下的经济产量约为5 994±994 kg·hm^-2; 冬小麦返青期、拔节抽穗期、灌浆期施加适度的水分胁迫, 产量分别为5 163±885kg·hm^-2、5 047±1 180 kg·hm^-2、5 249±975 kg·hm^-2, 与充分灌溉相比, 没有明显的产量下降; 3)小麦的灌溉增产效率存在明显的年际差异, 在丰水年或特丰水年, 灌溉增产效率为1.9 kg·m^-3, 在枯水年为0.4 kg·m^-3, 平水年为1.6 kg·m^-3。     

冬小麦新品种"科农199"高产稳产特征分析

"科农199"是利用染色体工程技术培育的高产稳产小麦新品种, 其抗寒、耐旱、抗干热风, 根系发达,生育中后期能够高效吸收深层土壤的水分养分。本文研究了氮肥、磷肥、水分运筹等对"科农199"产量潜力的影响, 为"科农199"的栽培推广提供参考。试验从2008 年开始, 在冬小麦各主要生育期收集数据、取样并进行相关处理; 在收获后进行室内考种, 考查千粒重、穗粒数、单株穗数、产量等重要性状指标。通过田间试验发现, "科农199"小麦无论低氮或高氮供给条件下都比其他品种积累更多的干物质并向籽粒中分配, 从而形成较高的经济产量; 大田节肥试验中施纯氮120 kg·hm^-2 时单产6 532.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达54.4 kg·kg^-1; 施纯氮180 kg·hm^-2 时单产7 312.5 kg·hm^-2, 氮肥偏生产力达40.6 kg·kg^-1。在低磷定位试验中, "科农199"表现出分蘖力强、成穗率高、收获群体大的特点。在冬前底墒水充足的条件下, 春季灌水1~2 次可满足亩产千斤的水分需求。现阶段冻害干旱等极端气候高发频发, 推广"科农199"这类抗逆稳产品种, 可提高我国小麦生产可持续性, 有助于保障粮食安全。