紫色土坡耕地不同施肥水平下泥沙中氮、磷流失特征

以紫色土坡耕地"冬小麦—夏玉米"种植模式为研究对象,通过设置对照处理、复合施用农家肥和化肥、单施化肥、单施化肥增加施肥量、单施化肥横坡垄作5种施肥水平,采用径流小区定点监测的方法,研究了紫色土坡耕地不同施肥水平下泥沙中氮、磷流失特征.结果表明:各施肥水平下土壤表层养分质量百分比有一定程度增加,泥沙养分均发生富集现象,横坡垄作养分富集比小于顺坡耕作,复合施用农家肥化肥有效养分富集比大于全量养分,单一施用化肥全量养分富集比明显大于有效养分,且养分富集比随施肥量增加而增大;各施肥水平下,泥沙流失仅占0.34～6.21%;磷素流失中泥沙流失占78.80～84.83%,磷素流失以泥沙为主.从相对流失系数来看:氮的流失系数由高到低依次为单施化肥、横坡垄作、单施化肥增加施肥量、复合施用农家肥和化肥;磷的流失系数从高到低依次为单施化肥增加施肥量、横坡垄作、单施化肥、复合施用农家肥和化肥.     

不同耕作方式和雨强对紫色土养分流失的影响

 【目的】揭示紫色土地区坡耕地常用农耕措施在不同雨强条件下对土壤养分流失途径及流失量的影响规律，为紫色土坡耕地培肥及养分流失治理提供理论依据。【方法】本研究采用两因素、三水平、三重复随机区组试验，利用人工降雨装置模拟3种不同强度的降雨，采用模拟径流小区观测地表径流量、壤中流量、泥沙侵蚀量及取样分析养分流失量。【结果】在耕作方式相同时，雨强越大，地表径流量越大，地下径流量减少，总径流量增加，不利于土壤保蓄雨水和含水量的提高。在相同雨强条件下，平作的地表径流量最大，土壤侵蚀也最剧烈。横坡垄作在中小雨强条件下控制地表径流和侵蚀的效果非常明显，但在大雨强条件下，控制径流和泥沙的效果减弱; 横坡垄作有增加地下径流和氮流失量的趋势。在本试验条件下，约1%的化肥氮（速效氮）被雨水淋洗出土体并排放到环境中；而速效磷的流失量只占化肥磷的万分之三至万分之十，流失量很小。【结论】紫色土坡耕地磷素流失的载体是泥沙，流失量更易受雨强的影响，要控制磷的流失，首先应防止土壤侵蚀；横坡垄作能够有效控制土壤侵蚀，因此，也能较好控制磷流失。紫色土坡耕地氮流失载体在雨强较小时是径流，径流中又以地下径流为主，要控制氮流失，首先必须控制地下径流；传统的横坡垄作会加大地下径流量，也就加大了氮的流失。全面控制紫色土的氮、磷损失，必须采用控蚀耕作、增厚土层、提升土壤有机质等综合措施。     

不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响

【目的】研究川中丘陵区紫色土零散坡耕地在玉米成熟期由降雨引发的水土流失及磷素流失特征,为该区坡耕地养分流失预测评价、防治以及协调区域土地管理,改善生态环境提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨和微小区试验相结合的方法,在玉米成熟期,对平作、顺坡垄作及横坡垄作3种耕作方式的地块进行人工降雨,降雨强度为1.7 mm•min-1,历时40 min。研究人工降雨对地表侵蚀、壤中流量及其磷素流失的影响。【结果】顺坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量均最大,其壤中流及磷素流失最小;横坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量最小,而壤中流损失较大。不同耕作方式下壤中流总量虽然较地表径流少,但是其磷素含量却很高,总磷浓度均达到了0.2 mg•L-1,约为地表径流的1.3倍。【结论】紫色土零散坡耕地不易采用顺坡垄作,横坡垄作能很好的控制土壤侵蚀,但在日常耕作管理中需注意对垄的修复保护。在整个侵蚀过程中3种耕作方式的径流损失及磷素流失均以地表损失为主,径流中磷素以可溶性磷流失为主。     

不同管理措施对黄壤坡耕地径流氮输出的控制效果

以黔中黄壤坡耕地氮磷流失长期定位监测基地为平台,于2008—2012年连续5 a进行观测,研究玉米-油菜种植模式下,6种管理措施对黄壤坡耕地地表径流、径流氮输出的控制效果。结果表明:黄壤坡耕地产流系数为15.1%~20.1%,平均18.1%;氮肥流失系数为0.81%~1.34%,平均0.99%;径流氮输出以颗粒态氮所占TN比例46.9%最高,可溶性总氮流失以硝态氮为主,占TN流失的31.1%。优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖+等高植物篱的耕作管理措施截流效果、氮输出控制效果最佳,产流量较CK减少25%;氮肥流失系数最小,为0.81%;TN平均输出总量最小,为4.63kg·hm-2。顺坡常规耕作条件下,优化施肥与常规施肥径流量相当,TN输出量减少23.2%;优化施肥条件下,横坡垄作较顺坡常规耕作径流量减少6.7%,TN输出量减少7.3%;优化施肥+横坡垄作条件下,秸秆覆盖较无秸秆覆盖径流量减少4.8%,TN输出量减少3.4%;秸秆覆盖+等高植物篱较秸秆覆盖径流量减少11.6%,TN输出量减少6.8%。横坡垄作、优化施肥、秸秆覆盖、等高植物篱是控制黄壤坡耕地地表径流、径流中氮输出的有效措施。     

横坡垄作和秸秆覆盖对红壤坡耕地氮磷流失的影响

为研究南方红壤坡耕地油菜-玉米轮作模式氮磷养分地表径流损失对不同耕作方式的响应机制,本文采用田间定位试验的方法,研究坡耕地顺坡垄作（CK）、横坡垄作（T1）、横坡垄作+秸秆覆盖（T2）、顺坡垄作+秸秆覆盖（T3）4个处理模式连续2 a对坡耕地氮磷养分地表径流损失的影响。结果表明：不同处理地表径流总量与氮磷流失总量均呈现出CK>T3>T1>T2,横坡垄作和秸秆覆盖处理均能有效降低坡耕地地表径流量和径流液中氮磷养分含量,其中T2处理对控制地表径流及氮磷损失的效果最好,较其他处理分别降低地表径流量、氮和磷流失总量24.46%~74.90%、39.60%~86.37%和36.84%~79.66%;坡耕地氮素流失以硝态氮为主,不同处理下径流液中全氮浓度与硝态氮浓度呈显著正相关关系。横坡垄作+秸秆覆盖对减少坡耕地土壤氮、磷素损失效果最好,观测期内横坡垄作+秸秆覆盖处理土壤全氮和全磷含量分别增加了19.42%和21.98%。研究表明,在南方红壤坡耕地上推广横坡垄作+秸秆覆盖的保护性耕作措施有利于降低氮磷径流损失风险、提高红壤坡耕地可持续生产能力。     

3种不同管理措施黄壤坡耕地的有机碳与氮养分

为探寻不同耕作措施下土壤养分流失的规律,降低黄壤坡耕地有机碳与氮素的流失提供科学管理依据,采用监测定位试验方法,研究3种管理措施对贵州丘陵地区旱作耕地土壤控制和养分流失过程中的土壤有机碳与氮素的变化规律及其相关关系。结果表明:产量以优化施肥+横坡垄作、优化施肥+横坡垄作+覆盖处理的增幅较大,其玉米和油菜的相对产量分别较对照(CK)增加78.87%和80.73%与64.37%和64.98%,且与CK差异均达极显著,变异系数分别为11.09%和24.36%、32.07%和45.69%。土壤有机碳含量变化以优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖、优化施肥+横坡垄作处理的增幅较大,分别较CK增加44.4%和39.5%,变异系数分别为16%和22%。全氮变化以优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖、优化施肥+横坡垄作处理的增幅较大,分别较CK增加41.1%和39.2%,变异系数分别为3%和13%。土壤矿质氮(NH+4-N、NO-3-N)以优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖处理的增幅最高,为CK的11.3倍;从不同矿质氮形态增幅看,NH+4-N高于NO-3-N,NH+4-N的增幅为13.2~39.3倍,平均为31.5倍;NO-3-N的增幅为1.2~7.8倍,平均为3.9倍,NH+4-N增幅较NO-3-N的高7.1倍。结论:优化施用氮肥+横坡垄作+秸秆覆盖、优化施用氮肥+横坡垄作能减少土壤养分流失和提高土壤有机碳及其氮素的含量,对坡耕地的生产力和提高作物的产量具有重要意义,是保护耕地质量和降低环境污染的重要措施。     

氮肥及其与秸秆配施在不同肥力土壤的固持及供应

【目的】在有机物料和无机氮肥的配施条件下,研究氮素在土壤中的固持与释放过程,以期达到土壤供氮与作物需氮相一致的目的。【方法】以长期定位试验不同施肥处理土壤（不施肥,NF;施用氮磷钾化肥,NPK;厩肥与化肥配施,MNPK）为研究对象,采用盆栽试验研究化学氮肥及其与秸秆配施在不同肥力土壤中的固持与供应。【结果】与未施氮肥（对照）相比,单施尿素对NF处理土壤小麦籽粒产量无显著影响,而显著提高了NPK和MNPK处理土壤小麦籽粒产量;MNPK处理土壤氮肥利用率（67%）显著高于NPK（56%）和NF（19%）处理土壤。与施用氮肥处理相比,秸秆与尿素配施显著降低了小麦产量和氮素利用率,但MNPK处理土壤小麦产量及氮肥利用率（11%）仍显著高于NPK处理（7%）;秸秆与尿素配施降低了当季小麦对施入氮素的吸收利用,小麦收获时不同施肥处理土壤有79%-88%施入的氮素未被吸收利用。【结论】有机肥与化肥长期配施在协调土壤氮素供应,提高作物产量及氮肥利用率方面具有突出作用。     

自然降雨条件下不同施肥模式和耕作方式对坡耕地紫色土肥力质量的影响

为探讨自然降雨条件下不同施肥模式和耕作方式对坡耕地紫色土肥力质量的影响,通过采集监测时长为9年的径流小区径流和土样,测定了径流量、有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、硝态氮和铵态氮等指标,运用灰色关联法建立了土壤肥力质量评价指标体系,分析了土壤肥力水平与施肥模式、耕作方式之间的关系。结果表明：5种不同试验处理下,各土壤肥力因子均有不同程度下降,其中土壤硝态氮和铵态氮含量减少最为显著;评价土壤肥力的关联度逐年减小,横坡耕作单施化肥处理的多年平均关联度表现最大,对应的多年平均径流量最小;顺坡耕作方式下,农家肥和化肥配施处理的多年平均关联度最大,对应的多年平均径流量最小,对照处理则相反;多年平均径流量与多年平均关联度之间满足线性函数模型y=-0.000 2x+0.762 8（R²=0.748 4）,随着径流量的增大,土壤肥力质量显著下降,二者呈负相关关系。横坡耕作下农家肥和化肥配施处理对于维持土壤肥力水平以及减少地表径流量效果最优。     

玉米种植下紫色坡耕地径流中磷素流失特征研究

采用人工模拟降雨装置,通过野外径流小区试验,研究了紫色土坡耕地玉米生长季磷素流失特征.结果表明:(1)地表径流占总径流的比例较大,其中平作地表径流占总径流量的80％～83％,地表径流磷素流失量占总流失量的64％～88％;顺坡垄作分别为84％～87％和79％～87％,横坡垄作分别为71％～87％和52％～88％.(2)各耕作措施下总径流量在拔节期和抽雄期较苗期和成熟期小,且径流中磷素流失以DTP(可溶性磷)流失为主.(3)在3种耕作措施中,平作地表径流量及磷素流失总量最少;横坡垄作壤中流损失最大,是平作和顺坡垄作的1.1倍,其磷素流失总量也最严重,是平作的2倍、顺坡垄作的1.9倍.对于零散坡耕地而言,合理的耕作措施对磷素流失的调控具有一定作用,但有别于其他类型坡耕地.     

不同耕作方式和植被覆盖对土壤养分流失的影响研究

为研究天然降雨条件下不同耕作方式及植被覆盖条件下水土流失中养分流失的变化规律,根据当地不同的种植模式,在野外标准径流小区进行试验。结果表明:①在相同降雨条件下,顺垄耕作的坡面侵蚀产沙量大于横垄耕作。30°天然坡面次降雨过程平均侵蚀产沙量远小于三个坡面的径流小区。②次降雨过程中,玉米顺垄耕作土壤养分流失量大于横垄,30°天然坡面土壤养分流失量低于三个坡面的径流小区。     

长期施用氮磷肥对旱地冬小麦籽粒产量和锌含量的影响

【目的】小麦是中国北方地区的主要粮食作物,主要种植在低锌的石灰性土壤上,其籽粒锌含量普遍偏低,因此小麦籽粒锌营养强化是近年研究的热点。小麦氮磷与锌的吸收利用存在互作效应。利用从2004年起在中国西北旱地潜在缺锌的石灰性土壤上开展的长期定位试验,研究长期氮磷施用下的小麦产量与锌含量的变化。【方法】田间试验采用完全随机区组设计,设不施肥(CK)、单施氮肥(N160,施160 kg N·hm~(-2))、单施磷肥(P100,施100 kg P2O5·hm~(-2))和氮磷配施(N160P100,施160 kg N·hm~(-2)、100 kg P2O5·hm~(-2))4个处理。于2012—2016年连续4年进行田间取样,分析小麦的生物量、产量、产量构成,及锌含量与锌吸收和分配。【结果】与不施肥相比,长期单施氮肥使小麦穗数降低9%,籽粒产量和地上部生物量均降低12%,而籽粒锌含量由不施肥处理的29.4 mg·kg-1提高到42.8 mg·kg-1,提高幅度为46%,籽粒和地上部的锌吸收量分别增加29%和37%,地上部的氮锌比和磷锌比分别降低13%和45%;长期单施磷肥使小麦穗数、籽粒产量和地上部生物量分别增加18%、15%和16%,籽粒锌含量、籽粒和地上部的锌吸收量却分别降低31%、19%和17%,同时地上部的氮锌比和磷锌比分别提高19%和83%;氮磷配施的小麦穗数、籽粒产量和地上部生物量也显著增加,增加幅度分别为40%、46%和38%,籽粒和地上部的锌吸收量还分别提高36%和34%,但籽粒的锌含量仅降低8%,同时地上部的氮锌比和磷锌比分别提高43%和27%。与单施磷肥相比,氮磷配施不仅提高了籽粒产量,还提高了籽粒锌含量,主要原因是施用氮肥能够增加小麦锌吸收,减缓了磷肥对小麦锌吸收的抑制作用。【结论】在生产实践中,单施氮肥虽可以提高小麦籽粒的锌含量,达到食物锌营养强化的目的,但长期单施氮肥会导致土壤养分不平衡,不利于维持和提高小麦产量。长期单施磷肥虽能够提高小麦籽粒产量,但抑制小麦锌吸收,不利于籽粒锌累积,降低籽粒含量。因此,在黄土高原旱地石灰性土壤上,建议合理进行氮磷配施,以保证小麦生产高产优质。     

臭氧浓度升高和叶面施锌对小麦籽粒产量、锌浓度及有效性的影响

研究臭氧浓度升高和叶面施锌对小麦产量和籽粒不同组分锌营养的影响,为气候变化背景下小麦的锌生物强化提供理论依据和技术参考。利用自然光气体熏蒸平台,以富锌小麦品种青紫1号为供试材料,臭氧处理设清洁空气和臭氧浓度升高(100nL·L-1,拔节至收获),锌处理设对照(喷清水)和叶面施锌(开花期及花后1周叶面喷施0.1%Zn2+),成熟期测定小麦产量及其构成因素、籽粒各组分的锌浓度、锌含量、植酸浓度以及植酸与锌的摩尔比。叶面施锌处理对小麦籽粒产量没有影响,但臭氧浓度升高使产量平均下降66%。臭氧胁迫导致的产量损失主要与粒重明显减轻(53%)有关,其次亦与每穗粒数减少(27%)有关,而穗数没有变化。麦粒各组分锌浓度、植酸浓度以及植酸与锌摩尔比均表现为麸皮次粉面粉。与清洁空气相比,臭氧浓度升高使籽粒各组分的锌浓度和植酸浓度均明显增加,分别增加15%～41%和8%～45%,各组分植酸与锌摩尔比无显著变化;臭氧浓度升高使小麦面粉锌累积量占籽粒总锌的百分比显著减少。与对照相比,叶面施锌使小麦各组分锌浓度平均增加22%～24%,使植酸与锌摩尔比平均减少15%～19%,但籽粒各组分植酸浓度以及锌在各组分的分配比例均无显著影响。臭氧与锌处理对所有测定参数均无交互作用,但这两个处理与籽粒组分之间多存在不同程度的互作效应。臭氧胁迫环境下青紫1号籽粒产量和锌累积量大幅下降,籽粒各组分锌浓度显著增加,但生物有效性没有变化;花后叶面施锌对小麦产量没有影响,但使籽粒不同组分锌的营养水平均明显增加,且增幅不受臭氧浓度升高的影响。     

黄土高原潜在缺锌区施用纳米氧化锌（ZnO NPs）对冬小麦生长及籽粒品质的影响

为研究纳米氧化锌的施用方式对冬小麦生长及籽粒品质的影响,本研究在黄土高原潜在缺锌地区进行田间微区试验,使用传统的七水硫酸锌(ZnSO_4·7H_2O)和新型的纳米氧化锌(ZnO NPs)作为锌肥,设置对照(CK)、喷施硫酸锌(FZn)、土施ZnO NPs(SZnO)、喷施ZnO NPs(FZnO)和土喷结合ZnO NPs(SFZnO)五个处理。结果表明,不同处理对于冬小麦产量及其构成因素和籽粒品质(淀粉、可溶性糖和谷蛋白)未造成显著影响。ZnO NPs处理相比CK,在两季均显著提高了冬小麦的籽粒锌含量。对比硫酸锌处理,FZnO和SFZnO比FZn处理的籽粒锌含量在第一年分别提高了36%和45%,在第二年分别提高了12%和24%。拔节期叶片扫描表明FZn处理与CK的叶片结构没有差异,FZnO处理观察到颗粒表面附着,能谱仪扫描确定FZnO处理的锌含量显著高于FZn处理和CK。五个不同处理结果表明,小麦施用ZnO NPs比施硫酸锌有较显著的增锌效果,不同施用方式以土喷结合处理增锌效果最佳,籽粒锌含量达到37 mg·kg~(-1),单独喷施处理的锌转移吸收效率最高。施用ZnO NPs对小麦生长、籽粒品质以及叶片生理结构没有产生不良影响,ZnO NPs可作为新型锌肥应用于农业研究。     

锌与吡虫啉配合喷施对小麦籽粒富锌效果及蛋白质组分的影响

目的探讨锌与杀虫剂配合喷施对小麦全粒及面粉富锌效果、蛋白质组分和人体每日吸收总锌（TAZ）的影响,阐明富锌效果存在差异的可能原因,以期为小麦农艺富锌方法提供可靠依据及高效可行的喷施方案。方法 2016—2018年进行了两年田间试验,试验共设置了6个处理：喷蒸馏水（CK）、喷施0.1%吡虫啉（P）、喷施0.4%ZnSO₄·7H₂O（Zn）、喷施0.23%甘氨酸锌（GZn）、喷施ZnSO₄·7H₂O+吡虫啉（ZnP）、喷施甘氨酸锌+吡虫啉（GZnP）。测定小麦全粒、面粉及麸皮中的锌Zn、蛋白质、蛋白质组分、植酸等含量,并计算TAZ。结果 不同喷施处理籽粒产量无显著差异,但喷锌显著提高籽粒锌携出量以及全粒、面粉和麸皮中锌含量。两季试验中,与CK相比,单独喷锌处理面粉锌含量分别提高了71%、120%,锌与吡虫啉配合喷施增幅为103%、127% 。与单独喷锌处理（Zn、GZn）相比,锌与吡虫啉配合喷施（ZnP、GZnP）不会影响小麦富锌效果,且全粒、面粉中锌含量有增加的趋势,喷ZnSO₄·7H₂O的富锌效果优于喷甘氨酸锌,其中ZnP处理全粒和面粉中锌含量最高。全粒和面粉中锌含量与蛋白质、醇溶蛋白及谷蛋白含量间分别呈显著正相关。锌与吡虫啉配合喷施显著提高全粒、面粉中蛋白质含量。与CK相比,ZnP和GZnP处理面粉中蛋白质含量两年平均提高了19%和20%。不同喷施处理全粒和面粉中白蛋白、球蛋白组分无明显变化规律,ZnP和GZnP处理全粒和面粉中醇溶蛋白和谷蛋白含量显著提高。喷锌显著提高了小麦中锌的生物有效性,并且ZnP处理全粒及面粉中锌的生物有效性显著高于其他各处理。结论 选择烟碱类杀虫剂如吡虫啉与ZnSO₄·7H₂O配合喷施,能提高全粒特别是面粉中蛋白质、醇溶蛋白、谷蛋白含量,从而进一步提高面粉锌含量、锌生物有效性,是一种克服人体缺锌问题且易于实际应用的有效方法。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响

【目的】测墒补灌是近年来研究的一种小麦节水灌溉新技术。论文旨在探索测墒补灌与施氮对冬小麦生长的影响,为该区节水、节氮提供依据。【方法】采用漫灌的方式设置测墒补灌和施氮两因素田间试验,补灌设置4个处理,于冬小麦拔节期、开花期依据0-40 cm土层土壤质量含水量进行测墒补灌,补灌至土壤田间持水量的50%（W₁）、60%（W₂）、70%（W₃）、80%（W₄）。施氮设置4个处理,不施氮（N₀）、施纯氮180 kg·hm^-2（N₁₈₀）、240 kg·hm^-2（N₂₄₀）和300 kg·hm^-2（N₃₀₀）。在此处理下研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响。【结果】(1)各施氮处理下,补灌量的增加可增加冬小麦籽粒产量,当补灌量至土壤田间持水量的60%-80%范围内时,冬小麦籽粒的增产效应差异不显著。各补灌处理下,当施氮量超过240 kg·hm^-2时籽粒产量无显著性变化。本试验条件下当补灌至土壤田间持水量的60%,施氮量为240 kg·hm^-2时冬小麦籽粒产量达到最高,为8 104.6 kg·hm^-2。(2)增加施氮量和补灌量均可显著增加麦田总耗水量,但当施氮量超过240 kg·hm^-2时,施氮的提高效果不显著。补灌量的增加会显著增加麦田总耗水量,但当补灌至土壤田间持水量60%（W₂）、70%（W₃）时较补灌至80%（W₄）处理显著降低耗水量,说明有利于节约灌水而获得较高产量。(3)相同施氮处理下,补灌量的增加可显著提高冬小麦水分利用效率,当补灌量增至土壤田间持水量的60%时,冬小麦水分利用效率达到最大值,为14.7 kg·hm^-2·mm^-1。相同补灌处理下,增施氮肥可显著提高冬小麦水分利用效率,但施氮量不宜超过240 kg·hm^-2,否则将导致水分利用效率降低。(4)相同施氮处理下,应控制补灌量至土壤田间持水量的60%时冬小麦氮素干物质生产效率及氮素利用效率最高,为60.1 kg·kg^-1、22.4 kg·kg^-1。相同补灌处理下,施氮量应控制在240 kg·hm^-2时可获得较高的氮素干物质利用效率及冬小麦氮素利用效率最高,为63.9 kg·kg^-1、23.5 kg·kg^-1。【结论】本试验条件下当施氮量为240 kg·hm^-2、冬小麦拔节期、开花期补灌至土壤田间持水量的60%时冬小麦籽粒产量、水分利用效率、氮素干物质利用效率、氮素利用效率均最高,为最优的节水、节氮、高产组合,推荐其作为该区域适宜水、氮用量。     

Distribution and accumulation of zinc and nitrogen in wheat grain pearling fractions in response to foliar zinc and soil nitrogen applications

Increasing zinc (Zn) concentration in wheat grain is important to minimize human dietary Zn deficiency. This study aimed to investigate the effect of foliar Zn and soil nitrogen (N) applications on the accumulation and distribution of N and Zn in grain pearling fractions, N remobilization, and the relationships between nutrient concentration in the vegetative tissues and grain or its fractions in two cropping years in the North China Plain. The results showed a progressive decrease in N and Zn concentrations from the outer to the inner parts of grain, with most of the accumulation in the core endosperm. Foliar Zn application significantly increased N concentration in the pericarp, and soil N application increased N concentration in each grain fraction. Both treatments significantly increased core endosperm Zn concentration. Foliar Zn had no effect on grain N and Zn distribution. Soil N application made N concentrated in the aleurone, promoted Zn translocation to the core endosperm and also increased N remobilization and its efficiency from the shoot to the grain, but no improved contribution to grain was found. N concentration in grain and its fractions were positively correlated with N in vegetative organs at anthesis and maturity, while positive correlations were obtained between N concentration in the pericarp and progressive central area of the endosperm and Zn concentration in the core endosperm. Thus, foliar Zn and soil N applications effectively increased yield and N and Zn concentrations in the wheat grain, particularly in the endosperm, and could be promising strategies to address Zn deficiency.     

基于产量的渭北旱地小麦施肥评价及减肥潜力分析

【目的】明确小农户经营模式下小麦施肥现状,为实现旱地小麦稳产增产和养分高效利用提供依据。【方法】通过连续5年对渭北旱地1 261个农户的养分管理调研,以维持旱地小麦可持续生产为出发点,基于小麦产量确定的养分需求量,评价农户施肥量,分析农户施肥的问题及减肥潜力。【结果】调研农户小麦籽粒产量介于750—9 000 kg·hm~(-2),平均4 243 kg·hm~(-2),属于低产(2 640 kg·hm~(-2)),偏低(2 640—3 780 kg·hm~(-2)),中产(3 780—4 920 kg·hm~(-2)),偏高(4 920—6 060 kg·hm~(-2)),高产(6 060 kg·hm~(-2))等级的农户依次占22.0%,22.2%,19.3%,22.8%,13.6%。农户氮肥用量介于33—454 kg N·hm~(-2),平均188 kg N·hm~(-2);磷肥介于0—435 kg P_2O_5·hm~(-2),平均125 kg P_2O_5·hm~(-2);钾肥介于0—201 kg K_2O·hm~(-2),平均19 kg K_2O·hm~(-2),农户的施氮、磷和钾量均与小麦产量无显著相关关系。从低产到高产,施氮过量(偏高+很高)的农户比例逐渐降低,由97.8%降低到18.0%;而施氮不足(偏低+很低)的农户逐渐增多,由0.7%增加到45.9%。与氮肥类似,随着产量水平提高,施磷过量的农户比例也逐渐降低,但降低幅度小,由99.3%仅降低到70.9%,即过量施磷普遍存在。与氮、磷不同,在各产量水平下至少有60%的农户施钾不足。因此,在低产、产量偏低水平,重点是施氮量偏高或很高的农户需减肥,减幅在24—144 kg N·hm~(-2)、28%—73%氮肥;在中产、偏高和高产水平,既有减肥,也有增肥,减肥的重点是施氮量偏高或很高的农户,减幅在50—181 kg N·hm~(-2)、26%—51%氮肥,增肥的重点是施氮量偏低或很低的农户,增幅在38—134 kg N hm~(-2)、41%—345%氮肥。针对农户普遍施磷过量的问题,在不同产量水平,施磷量偏高的农户应减少7—31 kg P_2O_5·hm~(-2)、23%—33%的磷肥投入;施磷很高的农户应减少85—118 kg P_2O_5·hm~(-2),61%—85%的磷肥投入。由于钾肥用量普遍不足,施钾很低或不施的农户首先应改变不施钾肥的习惯,根据不同产量水平施用钾肥13—50 kg K_2O·hm~(-2);施钾偏低的农户,应增加7—18 kg K_2O·hm~(-2)、35%—78%的钾肥。【结论】相比于传统的施肥评价中用统一的施肥量标准去评价不同产量水平的农户施肥,本文提出了基于产量的农户施肥评价和减肥潜力分析方法,适于目前中国小农户农田经营模式,可以客观、准确认识目前农户随意和过量施肥的问题,为进行有效调控施肥提供依据。     

不同施氮量下缓释氮肥与尿素掺混对玉米生长与氮素吸收利用的影响

【目的】研究不同施氮量下,尿素与缓释氮肥掺混对大田玉米生长、干物质累积量、产量、氮肥利用率和土壤硝态氮残留的影响,为作物高效施氮管理提供理论依据。【方法】试验选用玉米品种郑单958,设置了3种氮肥类型(尿素(U)、缓释氮肥(S)、尿素缓释肥3∶7掺混(SU))和4个施氮水平(N1(90 kg·hm~(-2))、N2(120 kg·hm~(-2))、N3(180 kg·hm~(-2))、N4(240 kg·hm~(-2))),以不施氮肥(N0)为对照,共13个处理。生育期内对玉米株高、茎粗和叶面积指数进行观测,并统计干物质累积量、产量及产量构成因素。【结果】氮肥类型与施氮量及两者交互作用对玉米生长指标、干物质累积量、产量及产量构成要素都有显著的影响。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下玉米最大干物质累积量和氮素累积吸收量分别为17 927.9 kg·hm~(-2)和156.1 kg·hm~(-2),较其他处理分别提高了16.0%—61.7%和8.1%—45.2%。尿素掺混缓释氮肥(SU)在N3施氮量下,产量达到最高,为6 200 kg·hm~(-2),比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理的产量分别增加了19.8%和20.7%;其中,缓释氮肥处理(S)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N2施氮量下比尿素处理施氮量减少30%时,产量无显著性差异。玉米的产量并不是随着施氮量的增加而增加,尿素(U)和尿素掺混缓释氮肥处理(SU)在N3施氮量时玉米产量比N4施氮量分别增加了19.7%和19.0%,缓释氮肥处理(S)中N2施氮量的玉米产量比N3和N4施氮量分别提高10.9%和26.5%。尿素掺混缓释氮肥(SU)N3处理玉米吐丝期后营养器官中氮素向籽粒中转运量最大,比尿素(U)N3处理和缓释氮肥(S)N2处理分别增加了14.7%和8.2%,有利于促进籽粒的增产。土壤硝态氮的累积量随着施氮量的增加而增加,但是尿素掺混缓释氮肥(SU)处理的土壤硝态氮累积量比尿素(U)处理和缓释氮肥(S)处理分别平均减少21.2%和9.5%,尿素掺混缓释氮肥(SU)处理土壤硝态氮含量主要分布在0—40 cm土层,不仅促进玉米的吸收,更减少土壤氮素向更深土层的淋失,提高耕作层的土壤养分。【结论】尿素与缓释氮肥掺混,施氮量180 kg·hm~(-2)是试验区玉米高效生产的最佳施氮量。     

控释氮肥与尿素混施对连作春玉米产量、氮素吸收和氮素平衡的影响

【目的】控释氮肥与普通尿素进行掺混施用是行之有效的一次性施肥替代技术。明确控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米产量、氮素吸收利用以及土壤-作物系统氮素平衡的影响,为春玉米氮素养分的科学管理技术提供参考。【方法】2010和2011年在吉林省中部玉米主产区连续2年设置大田定点试验,施肥处理包括：不施氮（N0）、100%尿素（CRN0%）、15%控释氮肥+85%尿素（CRN15%）、30%控释氮肥+70%尿素（CRN30%）和45%控释氮肥+55%尿素（CRN45%）,研究控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米连作条件下籽粒产量、氮素吸收与利用、土壤无机氮累积与矿化以及系统氮素平衡的影响,确定适宜的控释氮肥掺混比例。【结果】与尿素一次性全施相比,控释氮肥与尿素掺混施用显著提高了春玉米地上部干重和产量,不同掺混比例之间差异不显著。两季平均结果显示,玉米产量在CRN30%处理达最高（9.39 t·hm^-2）,较CRN0%处理增产9.0%（0.77 t·hm^-2）。施肥是土壤-作物系统主要的氮素输入方式,占总输入量的63.5%,播前土壤无机氮和氮素矿化分别占19.2%和17.3%。2010和2011年玉米生育期内土壤氮素的表观净矿化量分别为34.4和66.1 kg·hm^-2,两季之间越冬期各施肥处理土壤氮素矿化量为15.2-26.4 kg·hm^-2,处理间差异不显著。系统的氮素输出以植株吸收带走氮素为主要方式,平均占总输出的80.7%（68.1%-99.5%）。随控释氮肥掺混比例的增加,植株氮素吸收量和土壤无机氮残留量均呈持续上升趋势,分别在CRN30%和CRN45%处理达最高,为234.2和108.1 kg·hm^-2,较CRN0%处理分别增加18.0%和45.1%。但是,氮素表观损失随控释比例增加而大幅降低,最终导致氮素表观盈余也呈下降趋势,CRN30%处理降至最低的114.4 kg·hm^-2,较CRN0%处理减少38.4%。控释氮肥与尿素掺混处理表层土壤（0-30 cm）的无机氮含量明显高于CRN0%处理,而深层土壤（30-90 cm）则较低,表明其氮素下移趋势较小。两季平均结果表明,氮肥的表观利用率由CRN0%处理的50.1%显著提高至CRN30%处理的69.4%,表观残留率在控释氮肥掺混施用后均显著提高,而表观损失率从CRN0%处理的37.3%显著下降至CRN45%处理的6.0%。【结论】控释氮肥与尿素掺混施用可促进春玉米获得高产,增加植株氮素吸收,而且维持了较高的土壤氮素水平并减少损失,从而提高氮肥利用率。当前生产条件下,东北春玉米施氮185 kgN·hm^-2条件下适宜的控释氮肥掺混比例在30%左右。     

减氮适墒对冬小麦土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响

【目的】针对黄淮冬麦区过量施氮的现象,研究了适量减氮在不同土壤墒情下硝态氮分布以及冬小麦对氮素吸收利用效率和籽粒产量的变化,为该地区小麦生产上科学施用氮肥提供理论依据。【方法】于2014—2015和2015—2016两个小麦生长季,在大田条件下设置3个灌水处理,自然降水(W1)、适墒(W2,70%±5%)、足墒(W3,80%±5%)和3个施氮量处理(不施氮,N1;减氮施肥,N2:195 kg·hm~(-2);常规高量氮肥,N3:270 kg·hm~(-2)),测定了0—100 cm土层硝态氮含量、冬小麦植株氮素吸收转运量和籽粒产量。【结果】0—60 cm土层硝态氮(NO_3-N)的分布随土层加深而减少,随施氮量增加而提高,随土壤墒情的增大而减少;60 cm又出现不同程度的回升,尤其是足墒(W3)加大了NO_3-N的淋溶,N2、N3水平下80—100 cm土层W3平均比W1高出了3.8 mg·kg~(-1)和4.2 mg·kg~(-1);减氮处理(N2)促进了NO_3-N吸收,成熟期0—20 cm土层NO_3-N比开花期平均降幅为2.3 mg·kg~(-1),高氮处理(N3)收获后土层中NO_3-N却有较多的富集。减氮适墒处理(W2N2)显著增加了开花期营养器官氮素积累量(P0.05),并促进氮素向籽粒的有效转运,尤其表现在叶片中;花前氮素转移量和对籽粒的贡献率均达最大,籽粒产量和籽粒中的氮素积累量分别比其他处理平均高出15.4%、27.3%,从而极显著提高了氮素吸收率和生产效率(P0.05)。【结论】本试验条件下,施氮量195 kg·hm~(-2),拔节后土壤相对含水量维持在70%±5%,是兼顾产量、氮肥吸收和生产效率的最佳处理。