减量施氮对玉米-大豆套作系统土壤氮素氨化、硝化及固氮作用的影响

土壤氮素氨化、硝化及固氮作用是影响作物氮素吸收及氮肥损失的主要因素, 为揭示氮肥减量下玉米-大豆套作系统的土壤氮素转化特性及排放规律, 利用大田定位试验研究了3种模式(玉米单作MM、大豆单作MS、玉米-大豆套作IMS)和3种施氮水平(不施氮NN: 0; 减量施氮RN: 180 kg hm ^-2; 常量施氮CN: 240 kg hm ^-2)对土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用及氨挥发、N₂O排放、NO₃ ^--N累积的影响。结果表明, IMS较相应单作提高了土壤硝化和氨化作用, IMS的氨挥发损失率和N₂O损失率较MM降低21.6%和29.7%; IMS下玉米土壤的NO₃ ^--N积累量显著高于MM, 而大豆土壤的NO₃ ^--N积累量显著低于MS。各施氮处理间, RN较CN降低了玉米土壤的氨化与硝化作用, 增加了大豆土壤的硝化和固氮作用。IMS下RN的玉米、大豆全生育期固氮作用较CN增加29.7%和32.0%, 年均氨挥发总量和N₂O排放量较CN降低37.2%和41.0%。玉米-大豆套作系统在减量施氮下通过提高土壤氮素氨化、硝化与固氮作用, 减少氮素排放损失, 增强耕层土壤NO₃ ^--N积累, 为作物氮素吸收提供了充足氮源。     

减量施氮对带状套作大豆土壤通气环境及结瘤固氮的影响

为研究种植模式和施氮量对大豆土壤通气环境及结瘤固氮的影响,本研究采用二因素裂区试验设计,主区为种植模式:大豆单作(SS)、玉米/大豆带状套作(MS),副区为不同施氮量:不施氮(NN:0 kg hm^-2)、减量施氮(RN:45kghm^-2)和常量施氮(CN:60kghm^-2),监测了大豆生育期内土壤的O₂含量和土壤呼吸速率的动态变化规律,分析了各处理的土壤水稳性团聚体、容重和孔隙度差异,探讨了大豆生育期内结瘤量、固氮能力的变化特征。2年数据结果表明,与单作大豆相比,带状套作大豆可提高土壤O₂含量、>2 mm粒径团聚体的百分含量、显著增加土壤孔隙度、显著增强后期土壤呼吸的速率,显著降低<1mm粒径团聚体百分含量与土壤孔隙度;R5期根瘤干重差异不显著,但结瘤数量显著增加39.9%,固氮酶活性与固氮潜力也在此时显著高于单作大豆。各施氮量间,土壤O₂含量、0.25～1.00mm粒径的百分含量、带状套作大豆的土壤呼吸速率以RN处理最高,施氮能降低<0...     

增温和土壤肥力对大豆光合特征和产量的影响

面对全球变暖的大背景，研究增温对大豆生长的影响，以期为大豆生产应对未来气候变化提供理论依据。选取高肥力和低肥力2个土壤类型，采用开放式增温系统，设置常温(a T)和增温(e T)处理，以‘金大豆626’为供试品种，探究增温对大豆三叶期、开花期和鼓粒期叶绿素含量、光合特性和产量的影响。结果表明：在三叶期，增温使高肥力土壤上大豆叶片P_n(光合速率)、G_s(气孔导度)和T_r(蒸腾速率)较对照分别下降了21.3%、36.7%、17.4%，低肥力土壤上大豆SPAD值(叶绿素)较对照提高了15.1%，而P_n下降了11.4%；在开花期，增温使高肥力土壤上叶片SPAD值提高了24.0%，而P_n、G_s、C_i(胞间CO₂浓度)和T_r(蒸腾速率)较对照均显著下降，低肥力土壤上大豆叶片G_s、C_i和T_r较对照也均显著下降；在鼓粒期，与对照相比，增温使高...     

施氮量对不同品种高粱光合特性及产量的影响

为探索氮肥对产量、光合特性的调控效果,明确品种-氮肥之间的互作关系,揭示其生理机制,合理匹配氮肥施用量,提高作物产量。本研究以‘龙杂10号’、‘吉杂124号’和‘晋杂22号’高粱品种为试验材料,结合不同施氮量,对不同品种、不同时期高粱叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)以及收获产量进行测定,探究不同品种的最适施氮量。结果表明,各处理下P_n、G_s和T_r显著正相关,与C_i负相关或相关性不显著。‘龙杂10号’和‘吉杂124号’在一炮轰且氮肥为205 kg/hm²时产量最高,分别为7 112.196和11 573.163 kg/hm²,与对照相比分别增长10%和30%‘;晋杂22号’在拔节期追施氮肥205 kg/hm²时产量最高,为11 081.436 kg/hm²...     

5-氨基乙酰丙酸和乙烯利复配剂对东北春玉米光合特性及产量的影响

以中单909为材料,设置5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）和乙烯利（ETH）不同浓度复配组合,于拔节期（V6）进行叶面喷施。研究5-ALA—ETH复配剂对缓解东北春玉米生育期内低温冷害、提高叶片光合作用、增加干物质积累、保障春玉米稳产增产的技术机理。结果表明,22.50g/hm ² 5-ALA配合450mL/hm ² ETH处理（A2E1）可显著提高玉米产量,比对照提高4.8%。该处理下玉米生育期内功能叶净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）比对照平均分别提高2.7%、3.6%、2.2%和1.4%,且在灌浆期比对照分别提高3.2%、15.7%、8.2%和3.6%。此外,A2E1处理玉米收获期（R6）相对绿叶面积增加16.9%,全生育期内功能叶SPAD值和地上部分干物质积累量比对照平均分别增加2.9%和8.6%。因此,5-ALA—ETH（22.50g/hm ²—450mL/hm ²）复配剂能够有效改善东北春玉米灌浆期光合特性,提高该区域春玉米生育中后期抗耐低温冷害的能力,对保障该区域春玉米的高产稳产具有重要意义。     

甘蔗-大豆间作和减量施氮对甘蔗产量和主要农艺性状的影响

甘蔗-大豆间作逐渐得到推广应用。我们于2009-2011年连续3年在华南农业大学农场进行大田定位试验,探讨甘蔗-大豆间作和减量施氮对甘蔗产量和主要农艺性状的影响。试验设置3种种植模式(甘蔗-大豆(1∶1)间作、甘蔗-大豆(1∶2)间作、甘蔗单作)和2种施氮水平(常规施氮,525 kg hm^–2和减量施氮,300 kg hm^–2)。结果表明,施氮水平连续3年对甘蔗产量均无显著影响;相比甘蔗单作,甘蔗-大豆间作模式在2010年显著降低了甘蔗产量,但2009、2011年和3年均值都表明间作模式对甘蔗产量无显著影响。3年结果表明施氮水平对甘蔗的主要农艺性状均无显著影响;种植模式对甘蔗株高没有显著影响,但显著影响了甘蔗茎粗、有效茎数和单株产量,与甘蔗单作相比,2009年的甘蔗-大豆间作显著降低了甘蔗有效茎数,2011年甘蔗-大豆间作模式下的甘蔗茎粗和单株产量均显著大于甘蔗单作。相关分析表明,甘蔗产量与甘蔗单株产量、有效茎数和株高均呈正相关,其中甘蔗-大豆(1∶2)间作模式下甘蔗产量与单株产量呈极显著正相关(P<0.01),减量施氮水平下的甘蔗-大豆(1∶2)间作模式的甘蔗产量与有效茎数呈显著正相关(P<0.05)。综合来看,减量施氮和间作大豆对甘蔗产量影响不显著,对甘蔗主要农艺性状也没有显著负面影响。从节约成本和维持甘蔗产量来考虑,减量施氮水平下的甘蔗-大豆(1∶2)间作模式具有一定的可行性。     

箭筈豌豆、玉米产量对间作和施氮水平的响应

研究不同施氮水平下箭筈豌豆、玉米产量对单作和间作的响应,对于优化栽培措施、提高作物产量具有重要意义。本试验于2017年在甘肃河西绿洲灌溉区进行,重点研究是不同施氮水平下箭筈豌豆、玉米在单作及间作模式中干物质累积、产量构成、产量表现。结果表明,间作箭筈豌豆干物质累积量与单作相比在不施氮(N0)、减量施氮(N1)和常规施氮(N2)处理下分别提高44.0%、36.7%和37.2%;施氮水平间,间作模式下N1比N2和N0提高9.1%和25.5%,单作模式下提高9.4%和32.1%。间作玉米干物质累积量与单作相比在N0、N1和N2处理下分别提高23.3%、22.5%和23.0%;施氮水平间,间作模式下N1比N2和N0提高9.3%和19.8%,单作模式下提高9.9%和20.7%。间作模式下箭筈豌豆豆荚数和玉米穗数较相应单作分别增加7.6%和14.5%,两者的产量较单作分别提高34.9%和27.0%。由通径分析可知,箭筈豌豆产量决定次序是豆荚数>粒重>单荚粒数,玉米产量决定次序是穗数>粒重>穗粒数。间作结合施氮量240 kg/hm²能获得较高干物质积累量和产量,是河西灌溉区玉米间作箭筈豌豆适宜的施氮水平。     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米磷素吸收特征及种间相互作用

采用根系分隔盆栽试验和田间小区试验相结合的方法,通过研究玉米/大豆和玉米/甘薯套作模式下不同分隔方式及不同供磷水平,即0、35、70、105、140 kg P₂O₅ hm^-2对玉米磷素吸收利用的影响,阐明两种套作模式下种间相互作用及玉米磷素吸收特性。结果表明,2种套作体系中无论施磷与否,玉米均表现出套作优势(Acs>0,NCRcs>1),且玉米在玉米/大豆套作模式中的竞争能力强于玉米/甘薯模式,大豆和甘薯处于套作劣势,两种模式均促进了玉米磷素积累和产量的提高,施磷70 kg hm^-2时,与根系分隔相比,不分隔时玉米磷素积累和产量在玉米/大豆、玉米/甘薯中分别提高了17.05%、5.62%和16.84%、7.17%,磷素当季利用率平均提高了7.81%。种植模式和施磷水平互作效应显著,两种模式均以105 kg hm^-2处理玉米茎、叶和穗磷素积累和产量较高,且玉米/大豆套作大于玉米/甘薯套作,说明玉米/大豆模式更有利于玉米磷素的积累及产量的提高。     

氮肥对大麦灌浆期叶片光合性能的影响及其相关性分析

为探究氮肥对春大麦叶片光合性能的影响,以蒙啤3号和蒙啤5号两个品种为材料,研究不同施氮水平下内蒙古东部灌区春大麦灌浆期间叶片叶绿素（Chl）含量,叶绿素荧光参数（最大荧光F_m、最大光化学效率F_v/F_m、光化学猝灭系数q_P）,光合参数（净光合速率P_n、气孔导度G_s、蒸腾速率T_r）的动态变化及其相关性。结果表明:随着灌浆时间延长,不同氮肥处理两品种大麦叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P均呈先升高后降低的趋势,P_n、G_s、T_r均呈下降趋势;随着施氮水平升高,叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P、P_n、G_s、T_r均逐渐升高。相关分析结果显示,叶片Chl含量、F_m、F_v/F_m、q_P、P_n、G_s、T_r间均呈极显著正相关关系。显示增施氮肥可促进大麦灌浆期间叶片光合性能。本研究为优质高产大麦生产实践提供理论依据。     

氮肥运筹对滴灌冬小麦叶片光合特性及产量的影响

为研究滴氮时期及滴氮比例对滴灌冬小麦旗叶生理特性及产量的影响。在总施纯氮300kg/hm ²条件下设置6个不同滴灌追氮量处理,分别用F1、F2、F3、F4、F5、F6表示,以不施氮肥为对照（F0）,研究不同追施氮量对冬小麦叶面积指数（LAI）、叶绿素含量（SPAD值）、旗叶光合特性及产量的影响。结果表明,不同处理滴灌冬小麦的LAI、SPAD值变化规律一致,均呈先增后降的变化规律,LAI以F4处理相对较大,处理间SPAD值差异规律不明显;开花期、花后10d旗叶净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）均表现为F5>F1>F6>F4>F2>F3>F0。而各处理胞间CO₂浓度（C_i）与P_n、T_r、G_s的变化规律呈相反的趋势。籽粒产量以F5处理最高,为9 889.35kg/hm ²,分别较F0、F1、F2、F3、F4、F6处理增加23.70%、3.10%、6.52%、21.44%、7.94%、14.10%。综合分析可知,总施氮量300kg/hm ²条件下,冬小麦起身期追施123.3kg/hm ²,在孕穗期、开花期各追施41.1kg/hm ²时滴灌冬小麦的光合性能表现较好。     

施氮方式对玉米-大豆套作体系中作物产量及玉米籽粒灌浆特性的影响

氮肥的过量施用和低效利用, 造成资源浪费和环境污染, 不利于农业的可持续发展。为了减少氮肥的投入量, 发挥氮肥的增产效益, 本研究对玉米-大豆套作模式的施氮量和施肥距离进行优化调整。通过两年田间试验, 探讨了减氮36% (RN36%)、减氮18% (RN18%)和习惯施氮(CN) 3种施氮水平和距离窄行玉米0 cm (D1)、15 cm (D2)、30 cm (D3)、45 cm (D4) 4种施肥距离对作物产量和玉米花后干物质积累与转运、籽粒灌浆特征的影响。结果表明, 与习惯施氮相比, 减氮18%处理的玉米花后干物质转移量、转移率及对籽粒的贡献率分别提高了22.65%、18.75%和15.90%, 籽粒平均灌浆速率和最大灌浆速率提高了9.79%和10.76%; 玉米、大豆产量及系统周年产量提高了4.95%、7.07%和5.35%; 各施肥距离间, 以距离窄行玉米15~30 cm的施肥效果最佳。减氮18%时, D2处理下玉米的平均灌浆速率、最大灌浆速率、穗粒数及百粒重比玉米常规穴施(D1)处理分别提高了10.32%、10.92%、9.08%和4.75%; 玉米、大豆产量和系统总产最高。玉米-大豆套作体系下, 减氮18%和距离窄行玉米15~30 cm施肥有利于增加玉米花后干物质的积累, 促进干物质向籽粒中转运, 增大灌浆速率, 增加百粒重和穗粒数, 提高玉米产量和大豆产量, 以实现系统周年作物增产。     

机械化条件下“豆玉”不同行距配置和减肥对作物产量及大豆光合特性的影响

研究大田机械化条件下不同玉米-大豆间作模式下的群体产量及大豆的光合特性,为筛选适合河南省玉米-大豆的行距配置和减肥施用提供理论基础。设置行比和减肥2个因素,玉米单作、大豆单作为对照,其中行比设置玉米大豆行比2:4间作(2/4J)、玉米大豆行比4:4间作(4/4J)2个处理,减肥处理在上面行比处理上减量20%(2/4N、4/4N),研究了不同行距配置及减肥条件下的作物产量及大豆LAI、干质量、SPAD值及叶片光合速率的影响。2年试验结果表明,玉米处理2/4J、4/4J、2/4N、4/4N比单作减产,LAI、干物质、SPAD值和叶片光合速率均显著低于单作,但减氮前后比较,除LAI指标外,干质量、叶片光合速率(Pn)和SPAD值没有显著差异。建议河南玉米-大豆间作模式行距配置和施肥管理中,玉米大豆间作行比2:4(2/4J)减氮20%处理2/4N更增加光合产物积累,从而提高大豆产量,提高间作效益。     

小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯套作对土壤氮素含量及氮素转移的影响

为探讨小麦/玉米/大豆套作对氮素营养的种间促进机制, 采用叶片¹⁵N富积标记法研究了小麦/玉米/大豆(A1)和小麦/玉米/甘薯(A2) 2种套作系统中不同施氮水平下的土壤培肥效果和氮素转移规律。结果表明,施氮可以提高小麦、玉米的土壤总氮含量,以施纯氮150~300 kg hm^-2处理最高;大豆较甘薯更有利于保持土壤肥力,施氮0、150、300和450 kg hm^-2水平下种植大豆后的土壤总氮含量比种植大豆前(小麦收获后)高38.6%、20.2%、9.4%和16.7%,而种植甘薯则降低总氮含量3.1%、1.8%、14.0%和3.8%。A1系统中小麦和玉米季土壤中NO₃-N含量低于A2系统,且随施氮量的增加而增加;大豆季土壤中NO₃-N含量高于甘薯季。A1和A2系统均存在¹⁵N的双向转移,¹⁵N转移量随施氮量的增加而降低,且A1的¹⁵N净转移量和转移强度高于A2;A1系统中小麦、玉米和大豆的¹⁵N净转移量比A2系统的¹⁵N净转移量分别高3.3%~12.1%、27.0%~166.2%和26.2%~78.7%。玉米与小麦之间的¹⁵N净转移方向为从玉米向小麦,玉米与大豆之间的¹⁵N净转移方向为从大豆向玉米,玉米与甘薯之间的¹⁵N净转移方向为从玉米向甘薯。     

玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响

空间配置是影响间作套种作物生长和产量构成的关键因素之一。本研究固定玉米–大豆套作带宽200 cm,玉米采用宽窄行种植,设置4个玉米窄行行距为20 cm(A1)、40 cm(A2)、60 cm(A3)和80 cm(A4)套作处理,2个玉米和大豆净作对照处理,研究行距配置对套作系统中玉米和大豆生物量、根系及产量的影响。结果表明,套作大豆冠层光合有效辐射和红光/远红光比值均低于净作,且随着玉米窄行的增加而降低。套作系统中大豆地上地下生物量、总根长、根表面积和根体积从第三节龄期(V3)到盛花期(R2)逐渐增加,但随着玉米窄行的增加而降低。套作玉米地上地下生物量从抽雄期到成熟期逐渐增加,根体积却逐渐降低,但这些参数随玉米窄行的变宽而增加。玉米和大豆在带状套作系统中产量均低于净作,且随玉米窄行的变宽,玉米产量逐渐增加,2012和2013两年最大值平均为6181 kg hm–2,而大豆产量逐渐降低,两年最大值平均为1434 kg hm–2,产量变化与有效株数和粒数变化密切相关。此外,玉米–大豆带状套作群体土地当量比(LER)大于1.3,最大值出现在A2处理,分别为1.59(2012年)和1.61(2013年),且最大经济收益也出现在A2处理(2年每公顷平均收益为1.93万元)。因此,合理的行距配置对玉米–大豆带状套作系统中作物的生长、产量构成和群体效益具有重要的作用。     

玉米大豆播期衔接对间作大豆干物质积累及产量的影响

为完善玉米/大豆间作的播期衔接技术,在西南地区寻求合适的玉米、大豆播期。试验在田间采用二因素裂区设计,以玉米/大豆间作模式下3个玉米播期:早播(A1:5月15日)、中播(A2:5月30日)、晚播(A3:6月14日)与3个大豆播期:早播(B1:5月30日)、中播(B2:6月14日)、晚播(B3:6月29日)为对象,研究不同玉米、大豆播期对大豆的干物质积累、器官分配比率及产量的影响。结果表明:大豆开花后作物生长率、单株干物质积累量、荚果分配率和产量均在玉米中播时最高,开花后作物生长率较玉米晚播时高出33.2%;在R4、R6生育时期,单株干物质积累量和大豆荚果分配比率分别比玉米晚播时高32.4%,17.9%和26.3%,23.9%;大豆产量较玉米晚播时高75.7%。玉米中播时衔接不同播期的大豆,其单株干物质积累量、荚果分配比率和产量均在大豆早播时最高,在R4、R6生育时期,大豆单株干物质积累量与荚果分配比率比大豆晚播时分别高195.4%,58.5%和33.9%,26.7%;大豆产量较大豆晚播时高出128.7%。在玉米/大豆间作下,玉米中播(5月30日)间作大豆早播(5月30日),即玉米大豆同时播种时,可提高大豆开花后作物生长率,增加单株干物质累积量、籽粒分配率和产量。     

Effects of reduced nitrogen input on productivity and N2O emissions in a sugarcane/soybean intercropping system

A seven-year (2009–2015) continuous field experiment was established at the South China Agricultural University in order to identify the effects of sugarcane/soybean intercropping and reduced N rate on ecosystem productivity, yield stability, soil fertility, and N₂O emissions. The randomized block experiment was designed with four cropping patterns (sugarcane monocropping (MS), soybean monocropping (MB), sugarcane/soybean (1:1) intercropping (SB1), and sugarcane/soybean (1:2) intercropping (SB2)) and two rates of N fertilization (300 kg hm⁻² (N1, reduced rate) and 525 kg hm⁻² (N2, conventional rate)). The results showed that the land equivalent ratio (LER) of all intercropping systems was greater than 1 (between 1.10 and 1.84), and the SB2-N1 optimally improved the land utilization rate among all treatments. The cropping patterns and N applied rates had no significant effect on sugarcane yield. The soybean yield was influenced by different cropping patterns because of different planting densities (4, 8 and 16 rows of soybean were plant under SB1, SB2, and MB, respectively) and was adopted in this experiment. In addition, under the SB2 cropping pattern, the soybean yield at the reduced N application rate was higher than that at the conventional N application rate. Wricke’s ecovalence (W_i²), the sustainable yield index (SYI) and the coefficient of variation (CV) were used to evaluate yield stability. Different treatments had no significant effects on sugarcane yield stability, as demonstrated by three indicators (W_i², SYI and CV), which indicated that intercropping with soybean and reduced N rate had no effect on sugarcane yield. For soybeans, the value of W_i² demonstrated that the stability of the intercropping system was higher than its counterpart monocropping system, as SYI and CV values indicated that SB2 had higher stability than SB1. During seven years of experiments, there was no significant difference in the soil fertility between MS and SB patterns. The soybean monocropping had a higher available K, pH and lower available P content than sugarcane inter- and mono-cropping. Different cropping patterns had a slight impact on N₂O emissions and the greenhouse gas intensity (GHGI) value. Higher N input promoted N₂O emissions and increased GHGI values. In conclusion, the present study observed that a 40% reduced nitrogen input combined with intercropping soybeans could maintain sugarcane yield and soil sustainable utilization, and that higher N fertilizer additions induced negative impacts on greenhouse gases emissions. Sugarcane intercropping with soybeans can reduce chemical fertilizer input and simultaneously maintain crop productivity; thus, it can be considered to be a reasonable practice for field management.     

玉/豆和玉/薯模式下玉米氮素吸收利用差异及氮肥调控效应

研究西南地区玉米主要2种套作模式下氮素吸收利用差异及氮肥调控效应, 为氮素高效利用提供科学依据。在四川2个玉米主产区, 通过连续4年的大田试验, 对比研究了玉/豆和玉/薯模式下玉米氮素吸收利用差异和不同供氮水平对玉米氮素吸收的调控效应。结果表明, 玉/豆模式下玉米收获期植株中的氮素积累2个试验点平均较玉/薯模式增加7.11%, 氮收获指数增加2.00%左右, 氮素吸收效率增加7.83%, 成熟期籽粒中氮素的分配比例增加1.76%, 而叶、茎鞘中氮素的分配比例分别减少5.85%和2.75%。分带轮作后, 由于不同前茬对土壤养分影响不同, 再加上套作优势, 玉/豆模式下玉米在生长前期就表现出明显的优势, 到收获期植株氮素积累2个试验点平均较玉/薯增加11.85%, 氮素吸收效率增加11.84%。在玉米氮素积累关键时期, 玉/豆模式在低氮处理下玉米植株氮素的积累量显著高于玉/薯模式相同施氮处理, 而在高氮处理下2种模式间差异不大或者表现相反, 氮肥偏生产力、氮素农艺效率和氮肥利用率也有相似的结果; 玉/豆模式在180 kg hm^-2施氮量下较其他处理显著提高了玉米氮素农学利用率、氮素吸收利用率和籽粒中氮素的分配量, 玉/薯模式下玉米氮素农学利用率和氮肥利用效率, 在180~270 kg hm^-2施氮量处理下较高; 花后氮素同化量玉/豆模式显著高于玉/薯; 2种模式均以施纯氮180~270 kg hm^-2处理有利于氮素转运和花后氮素同化量积累。