不同施氮水平下水分调控对冬小麦产量及其构成因素的影响

为给西北地区冬小麦不同施氮水平下水分调控提供理论依据,于2009-2010年在西北农林科技大学试验基地进行了裂区试验,研究了三个施氮水平（分别为0、150、225 kg N·hm_-2,用N⁰、N¹⁵⁰和N²²⁵表示)下水分调控（不灌水不覆盖CK、越冬期漫灌WF、越冬期补灌WS、覆盖+越冬期补灌MWS、覆盖+拔节期补灌MJS和拔节期补灌JS）对旱地冬小麦产量及构成因素的影响。结果表明,施氮（N¹⁵⁰和N²²⁵）较不施氮（N⁰）具有显著的增产效应,但N²²⁵与N¹⁵⁰差异不显著,施氮增产原因主要是有效穗数和穗粒数显著增加。在N⁰、N¹⁵⁰水平下,水分调控处理中CK处理的产量最低,且与MJS和JS处理差异显著;N²²⁵水平下各水分调控处理间产量差异不显著,MJS和JS处理的有效穗数和穗粒数均显著高于CK处理。综合来看, 本试验条件下, MJS是最适的水分调控措施。     

水肥调控措施对华北农田土壤水分及冬小麦产量的影响

为筛选适合华北农田冬小麦生产的水肥调控模式,2006-2008年在北京昌平采用正交试验设计,设置有机肥、氮肥、磷肥、钾肥和灌水5因子(每个因子4水平),形成16个水肥组合,探讨了冬小麦生长、产量及土壤水分的水肥调控效应。结果表明,适量补水和施肥增加了土壤贮水量,提高了小麦抗旱能力和产量。在水肥因素中,氮肥是小麦增产的关键。当施氮量在150kg·hm-2以下,产量随施氮量增加而增加;当施氮量超过225kg·hm-2时,产量反而随之降低。每公顷灌水1 500~2 250m3较为适合小麦生长和产量形成。多灌水会使水分下移,根层土壤水分降低;少灌水会影响肥效,产量低。在平水年份,每公顷施有机肥3 000kg、氮肥(N)150kg、磷肥(P2O5)150kg和钾肥(K2O)225kg及灌水2 250m3适宜高肥力土壤冬小麦生长。     

秸秆还田条件下减施氮肥对旱地冬小麦水氮利用、光合及产量的影响

为探究半干旱区秸秆还田后麦田的最适氮肥施用量,以冬小麦品种西农979为研究对象,在前茬玉米秸秆全量还田(9 000 kg·hm~(-2))条件下,设5个施氮水平(N0:0 kg·hm~(-2);N75:75 kg·hm~(-2);N150:150 kg·hm~(-2);N225:225 kg·hm~(-2);N300:300 kg·hm~(-2)),以不施氮(N0)为空白对照,在传统施氮量(300 kg·hm~(-2))基础上,分析了秸秆还田条件下减氮对冬小麦旗叶光合特性、水氮利用、产量及其经济效益的影响。结果表明,小麦的耗水量随着施氮量的增加而增大;水分利用效率呈先增后减趋势,其中N150和N225处理的水分利用效率较高,较传统施氮量(N300)分别增加0.60%和2.71%。开花期旗叶光合能力随施氮量的增加呈先增后减趋势,其中N225处理表现最佳,其胞间CO_2浓度比N300处理降低13.36%,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别提高16.36%、11.81%和18.39%;N0～N150处理的光合性能均显著低于N300处理。与N300处理相比,N225处理产量显著增加,N150处理产量变化不显著,其余处理均显著减产。N225处理的氮肥贡献率最高,较N300处理增加4.95%,N150处理与N300处理差异不显著。N75、N150和N225处理的氮肥偏生产力较N300处理分别提高269.08%、98.25%和35.16%,氮肥农学效率分别提高166.52%、95.74%和42.00%。与N300处理相比,N0和N75处理的经济效益分别减少2 841.44和828.54元·hm~(-2),N150和N225处理分别增加169.20和332.40元·hm~(-2)。综合来看,在旱作秸秆还田条件下,在传统施肥的基础上,适量减少氮肥投入可有效促进冬小麦水氮利用,增强开花期旗叶光合能力,提高籽粒产量和经济效益。在本试验条件下,秸秆全量还田配施氮肥150～225kg·hm~(-2)的效果较好。     

秸秆还田配施氮肥对冬小麦氮素吸收特性及产量的影响

为筛选砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季适宜的施氮量,通过秸秆还田定位试验,探讨了玉米秸秆还田配施氮肥(162.0、202.5、243.0、283.5和324.0kg·hm-2)对冬小麦产量、植株含氮量、氮素吸收强度及氮素利用率的影响。结果表明,玉米秸秆全量粉碎还田后,前两年小麦产量连续下降,降幅达4.1%~46.1%,从第四年开始产量增加,增幅为5.7%~12.8%,尤其以配施纯氮243.0kg·hm-2的增幅最高。在秸秆还田配施低量氮(162.0~202.5kg·hm-2)和过量氮(324.0kg·hm-2)下,小麦整个生育期植株含氮量呈单峰曲线变化,高峰期分别出现在拔节、开花和孕穗期;配施高量氮(243.0、283.5kg·hm-2)时小麦植株含氮量分别在越冬期和拔节至孕穗出现高峰。小麦植株吸氮强度在各生育时期均随施氮量的增加而增强,配施低量氮肥会导致小麦生育后期发生早衰。秸秆还田配施氮肥下,小麦达到最高产量9 860kg·hm-2时植株的适宜含氮量为3.12%~4.72%,拔节和孕穗期较高。氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率均随施氮量的增加而显著降低,而施氮处理的氮素收获指数显著高于不施氮处理。综合考虑,冬小麦生长季玉米秸秆还田适宜的配施氮量为243.0kg·hm-2,并且在连续还田4年后冬小麦才表现出较好的增产效果     

密度和施氮量对超高产冬小麦群体质量和产量形成的影响

为明确种植密度和施氮量对超高产冬小麦群体质量和产量形成的影响,以冬小麦品种石麦18为材料,于2013-2014年度在河北省藁城市进行了密度(基本苗150万、225万、300万和375万·hm-2)和施氮量(180、240和300kg·hm-2)的二因素裂区试验。结果表明,小麦各生育时期群体总茎(穗)数随密度的增加而增加,但4种密度下都取得了较高的穗数。越冬前至开花期叶面积指数(LAI)和干物质积累量均随密度的增加而增加,但基本苗为150万和225万·hm-2时开花后LAI和干物质积累量都高于基本苗300万和375万·hm-2。各生育时期(除起身期外)不同施氮量之间总茎数差异不显著。干物质积累量随着施氮量增加呈增加趋势,高施氮量下开花后LAI衰减较慢。密度对产量及其构成因素的影响均显著,施氮量仅对千粒重和产量的影响显著;密度与施氮量对千粒重和产量有显著的交互效应。基本苗150万·hm-2、施氮量240~300kg·hm-2处理的小麦产量最高,分别为10 308.65和10 221.98kg·hm-2。因此,建议在低密度下适当增施氮肥。而从节本增效考虑,在高密度下应适当减少氮肥投入,以实现小麦的高产高效。     

不同水氮处理对小麦耗水特性及产量的影响

为给小麦高产节水栽培提供理论依据,以百农矮抗58为材料,在大田条件下设置3个灌水水平[不灌水(W0),灌1水(W1,拔节水),灌2水(W2,拔节和开花水)]和5个施氮水平[0kg·hm-2(N0)、90kg·hm-2(N1)、180kg·hm-2(N2)、240kg·hm-2(N3)、300kg·hm-2(N4)],研究水氮处理对冬小麦耗水特性及产量的影响。结果表明,随着施氮量的增加,小麦总耗水量和土壤贮水消耗量先增加后降低,以N3处理最高,各种水分利用效率也表现出相似趋势。随灌水次数的增加,总耗水量、土壤水利用效率和降水利用效率均提高,而水分利用效率和灌水利用效率则相反。阶段耗水量均随灌水次数增加而提高,施氮对阶段耗水量的影响因灌水不同而异,其中,N2和N3处理在拔节至开花期的耗水量较高,而在开花至成熟期则较低。籽粒产量随施氮量增加呈先升后降趋势,随灌水次数增加则持续提高。综合考虑产量和生产成本,W1N3处理为本试验条件下节水高产的水氮运筹推荐模式。     

秸秆还田下施氮模式对冬小麦生长发育及肥料利用率的影响

为给秸秆还田下山西南部一年两熟区冬小麦种植筛选适宜施氮方式,通过大田试验,以不施氮为对照,在施氮225.0kg·hm-2条件下设置10∶0、7∶3、5∶5和3∶7(底施∶拔节期追施比例)四种施氮模式,研究了玉米秸秆还田下施氮方式对冬小麦生长发育、干物质运转、肥料当季利用率及土壤酶活性的影响。结果表明,在玉米秸秆直接还田和施氮225.0kg·hm-2下,提高底施氮肥比例可增加冬小麦越冬前和拔节期单株茎蘖数和总茎数,并使旗叶SPAD值在灌浆前中期保持较高水平,且延缓其灌浆后期下降,促进灌浆期干物质向穗部转运和积累,增加成穗数和穗粒数,进而实现增产。施氮模式中底追比例7∶3的增产效果最好,籽粒产量达5 773.8kg·hm-2,较其他施氮模式增产1.58%~10.17%。增加底施氮肥比例可提高土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化酶活性,促进冬小麦对养分的吸收及其向籽粒的转运,提高肥料当季表观利用率。底追比例7∶3的氮磷肥利用效果最好,其中氮肥当季利用率较其他模式提高1.46%~3.06%,磷肥当季利用率提高0.76%~3.34%;钾肥利用效果以氮肥全部底施最好,较其他施氮模式提高4.54%~14.53%。因此,山西省南部一年两熟种植区在玉米秸秆还田下冬小麦的合理施氮模式为70%底施+30%拔节期追施。     

水肥优化管理对渭北旱塬冬小麦生长发育及产量的影响

为筛选出适合渭北旱塬冬小麦生产的高产栽培技术模式,通过田间试验,以只施磷钾肥处理为对照,设置2种农户模式和5种水肥优化模式,研究优化施氮、补灌、秸秆覆盖、配施有机肥等措施集成的水肥管理模式对渭北旱塬冬小麦群体动态、干物质积累、产量及其构成的影响。结果表明,冬小麦由苗期开始群体数量不断增加,至返青期达到最大值,然后开始下降。小麦干物质积累呈"慢-快-慢"变化趋势,以拔节至灌浆期积累最快。优化模式的全生育期干物质积累量较农户模式、对照分别提高21.8%和31.0%。在8个处理中,优化模式3-2[基施纯氮、磷(P2O5)、钾(K2O)、有机肥分别为87、120、45和30 000kg·hm-2,拔节期追氮43kg·hm-2,秸秆覆盖为4 500kg·hm-2,拔节初期灌水65mm]产量最高,为6 372.42kg·hm-2,比农户模式和对照分别增产23.5%和85.6%,是渭北旱塬南部有限灌溉条件下最适宜的冬小麦栽培技术模式。优化模式的有效穗数和穗粒数比农户模式分别增加5.8%～18.8%和3.6%～19.1%,是其增产的主要原因。     

测墒补灌条件下施氮量对冬小麦耗水特性和水氮利用效率的影响

为明确黄淮麦区冬小麦高产节水条件下的适宜施氮量,以小麦品种山农23为材料,在大田拔节期和开花期0~40cm土壤含水量分别补灌至田间持水量的70%和65%条件下,设置每公顷施纯氮0kg(N0)、180kg(N1)、240kg(N2)、300kg(N3)4个施氮水平,研究小麦耗水特性和水氮利用效率对施氮量的响应。结果表明,N2处理较N0和N1处理显著提高了20~160cm土层土壤贮水消耗量,但与N3处理无显著差异。N2处理灌水量较N0和N1处理分别降低7.35%和9.51%,显著提高土壤贮水消耗量、开花至成熟阶段的耗水量和耗水模系数;N3处理的灌水量较N2处理增加9.59%,两个处理间土壤贮水消耗量、开花至成熟阶段的耗水量和耗水模系数均无显著差异。N2处理的籽粒产量、降水利用效率和灌水利用效率比N1处理分别高9.53%、9.54%和21.04%,施氮量增加至300kg·hm-2时,籽粒产量无显著变化,灌水利用效率和氮肥偏生产力分别降低7.55%和18.94%。因此,在本试验条件下,施氮240kg·hm-2的增产、水氮高效利用效果最佳。     

限水减氮对高产麦田群体动态和产量形成的影响

为解决河北省水资源匮乏和麦田施氮量偏多问题,于2013~(-2)014和2014~(-2)015年度,在河北省石家庄市藁城区分别设置限水灌溉的单因素试验和限水减氮的二因素裂区试验,研究了限水减氮对河北省高产麦田群体动态和产量的影响。结果表明,在2013~(-2)014年度,限水灌溉处理(拔节期45mm、开花期30mm、灌浆期30mm,春季总灌水量105mm)与节水灌溉对照(拔节期60mm、开花期60mm,春季总灌水量120mm)间小麦叶面积指数、光能截获率、生物产量、穗数和穗粒数差异均不显著;限水灌溉的千粒重显著增加,籽粒产量为10 081.08kg·hm~(-2),水分利用效率为27.98kg·hm~(-2)·mm-1。在2014~(-2)015年度,限水灌溉处理中W3处理(拔节期37.5mm、开花期15mm、灌浆期15mm,春季总灌水量67.5mm)的叶面积指数、光能截获率与节水灌溉对照(拔节期67.5mm、开花期67.5mm,春季总灌水量135mm)无显著差异,穗数和穗粒数有所降低,但千粒重显著增加,籽粒产量8 903.70kg·hm~(-2),比节水灌溉对照减产7.95%,生物产量降低7.15%,但水分利用效率和灌水利用效率分别提高9.28%和84.10%,且未显著增加0~140cm和0~200cm土层贮水的消耗,是本试验条件下保证高产高效的最佳限水灌溉模式。120、180和240kg·hm~(-2)的3个施氮水平间各指标差异均不显著。综合节水高产和减氮增效的现状,以小麦拔节期灌水37.5mm、开花期15mm、灌浆期15mm的灌溉模式结合生育期施N 120kg·hm~(-2)为本试验条件下的最优限水减氮组合。     

灌水量和追氮方式对春小麦生态化学计量特征的影响

为探索陇中黄土高原丘陵沟壑区春小麦适宜水氮管理模式，在甘肃省定西市安定区李家堡乡开展大田试验，测定分析不同灌水量（W1:50 mm，W2:100 mm，W3:150 mm）和不同时期追氮（N1:孕穗初期追氮40 kg·hm^-2，N2:灌浆初期追氮40 kg·hm^-2，N3:孕穗期初期和灌浆初期各追氮20 kg·hm^-2）下春小麦各生育时期根、茎、叶的碳（C）、氮（N）、磷（P）元素含量、化学计量特征及其与产量之间的关系。结果表明，随着春小麦生长发育，根系C含量呈逐渐升高趋势，茎和叶C含量呈先升后降趋势，各器官P含量均呈逐渐降低趋势。灌水量和追氮对春小麦根茎叶的C、P含量影响均不显著；同一追氮方式下，春小麦N含量、N/P值随着灌水量的增加而增大，C/N值随着灌水量的增加而降低。C/P值不随外界环境因子的变化而变化，表现出强烈的内稳性。在同一灌水量下，孕穗期和灌浆期分两次追施氮肥处理的N含量、N/P值最大，春小麦单株生物量和籽粒产量与N含量、N/P值呈正相关。因此，在陇中黄土高原丘陵区小麦地，在灌水150 mm时，孕穗期和灌浆期各追施氮肥20 kg·hm^-2，更有利于提高小麦的产量和保持化学元素的平衡。     

不同种植模式对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨适宜河北山前平原高产限水区冬小麦节水稳产的种植模式,于2014-2015年研究了不同种植模式对最大叶面积指数、群体变化、表层土壤水分含量、耗水特性、产量及水分利用效率的影响。试验设秸秆覆盖(微喷灌)、全膜覆土穴播(不灌水)、垄上覆膜(膜侧条播,淋灌)、免耕沟播(每沟淋灌)、免耕沟播(隔沟淋灌)、微喷灌对照、畦灌对照共7个处理,畦灌对照灌水量为150mm(越冬水和拔节水各75mm),各微灌处理灌水量均为30mm(拔节水)。结果表明,秸秆覆盖处理较微喷灌对照增产2.1%,差异不显著,水分利用效率二者相同;秸秆覆盖处理冬前、返青期、拔节期表层土壤水分含量均高于微喷灌对照。秸秆覆盖处理、微喷灌对照较畦灌对照分别减产0.6%和2.6%,差异不显著,而水分利用效率同为31.7kg·hm-2·mm-1,较畦灌对照增加32.1%,差异极显著。秸秆覆盖处理成穗率显著高于微喷灌对照,微喷灌对照成穗率显著高于畦灌对照;秸秆覆盖处理冬前0~20cm土层含水量较微喷灌对照、畦灌对照分别增加6.36%和5.92%,差异均显著。秸秆覆盖处理下冬小麦生育期土壤水消耗量略低于膜侧条播处理,而高于其他微灌处理,说明秸秆覆盖模式在降水量偏少的年份有利于冬小麦利用0~2m土壤贮水。     

不同水氮处理对冬播春小麦产量和水氮利用效率的影响

为探明春麦冬播高产、高效水氮运筹模式,2019-2021年在田间进行两因素三水平裂区试验,灌水量设3 150(W₁)、3 600(W₂)和4 200 m³·hm_-2(W₃)三个水平;施氮量设0(N₀)、135(N₁)和210 kg·hm_-2(N₂)三个水平,研究了9种水、氮处理组合对春小麦品种新春48号0~100 cm土层耗水量、群体叶面积指数、干物质积累量、产量及水、氮利用效率的影响。结果表明,增加灌水量提高了0~40 cm 土层含水量,减少了40～100 cm土层储水消耗量,增加了总耗水量;同一灌水量条件下,施氮量对总耗水量影响不显著;水、氮协同增产效应大于其单因素效应,增加滴水量或氮肥量均增加小麦群体叶面积指数、总光合势和干物质积累量,水分利用效率（1.12～1.23 kg·m^-3）和氮肥农学利用效率（7.58～11.17 kg·kg_-1）呈先增后降趋势。水、氮协同增产是叶面积指数、总光合势和干物质积累量提高的结果。北疆春麦冬播适宜的水、氮运筹模式为总灌水量3 600～4 200 m³·hm_-2、总施氮量135～210 kg·hm_-2。     

灌水模式对冬小麦花后光合、产量及水分利用的影响

为筛选出商丘地区冬小麦高产和水分高效利用的适宜灌水模式,2011-2013年在大田条件下,以周麦18为试验材料,以全生育期不灌水作为对照(W0),研究了拔节期灌水120mm(W1)、孕穗期灌水120mm(W2)、拔节期和孕穗期各灌水60mm(W3)、拔节期和灌浆期各灌水60mm(W4)以及拔节期、孕穗期和灌浆期各灌水40mm(W5)五种灌溉模式对冬小麦花后旗叶光合、产量及水分利用效率的影响。结果表明,小麦灌浆前期(开花后15d)旗叶净光合速率日变化呈现双峰曲线,分别在11:00和15:00达到峰值。灌水促进了花后旗叶光合作用,净光合速率平均增加145.9%。与W0处理相比,灌水处理在2011-2012和2012-2013年总耗水量分别增加13.8%和18.6%,土壤贮水消耗量和降水量占总耗水中的比例分别下降了60.6%、12.4%和46.2%、15.6%。灌水增加了籽粒产量和水分利用效率,其中在平水年型(2011-2012年)下,W3处理的产量和水分利用率最高,较W0处理分别增加27.5%和8.8%;在丰水年型(2012-2013年)下,以W1处理的产量和水分利用效率最高,较W0处理分别增加65.6%和36.4%。     

氮肥施用对旱地秸秆覆盖冬小麦旗叶生理特性的影响

为给旱地保护性耕作小麦水肥高效利用提供理论依据和建立合理的氮素管理模式,在渭北旱塬研究了秸秆覆盖下氮肥用量及施用时间对小麦旗叶光合特性及衰老的影响。结果表明,施氮量没有显著影响小麦花后旗叶的叶绿素相对含量(SPAD值)、光合速率和蒸腾速率,高氮用量明显增加小麦旗叶中丙二醛的累积,加速了旗叶衰老。氮素分次施用有延缓小麦旗叶SPAD值下降从而延缓旗叶衰老的作用,但是没有显著影响小麦旗叶的光合速率和蒸腾速率。秸秆覆盖较不覆盖显著提高了小麦旗叶的SPAD值、光合速率和蒸腾速率,并延缓了旗叶的衰老,进而提高了灌浆后期籽粒的灌浆速率,有增加千粒重的趋势。小麦籽粒产量变化范围为3 123~3 714kg·hm-2,试验年度氮素调控和秸秆覆盖均没有显著影响小麦的产量。     

测墒补灌条件下施氮量对小麦干物质积累转运和产量的影响

为筛选测墒补灌节水条件下实现小麦高产和氮素高效利用的最优施氮量，以小麦品种烟农1212为材料，在拔节期和开花期将0~40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%条件下，设置0、120、180和240 kg·hm^-2施氮量处理（分别用N0、N1、N2和N3代表），分析施氮量对测墒补灌小麦旗叶光合特性、干物质积累与转运和氮素利用率的影响。结果表明，N2处理下小麦花后7~28 d旗叶光合性能显著高于N0和N1处理，但施氮量增至N3时光合性能无显著变化。N2处理的营养器官花前贮藏干物质在花后向籽粒的转运量显著高于其他处理；花后光合同化物积累量显著高于N0和N1处理，但与N3处理无显著差异。成熟期N2处理干物质在籽粒中的分配比例较N0和N1处理分别高5.00和2.86个百分点。N2处理的籽粒灌浆持续时间和活跃灌浆期长，最大灌浆速率下粒重高，籽粒产量较N0和N1处理分别高41.01%和22.44%，且氮肥农学效率最高，氮肥偏生产力较高。综合考虑，180 kg·hm^-2施氮量为测墒补灌节水条件下最佳施氮量。     

自然降水条件下耕作方式对小麦生长、产量及土壤水分的影响

为探寻小麦高产节水耕作技术,在2011-2013小麦生长季,通过定位试验,以安徽大面积主推小麦品种济麦22为材料,比较分析了在自然降水条件下秸秆还田+深耕+播后镇压、深松+播后镇压、旋耕+播后镇压、旋耕和复式播种作业5种耕作方式下淮北地区小麦生长发育、产量及土壤水分的差异。结果表明,各耕作处理下小麦田间出苗率均在70%以上,基本可以满足小麦生产对田间出苗的要求。在5个处理中,旋耕+播后镇压处理出苗率最高,达83%;复式播种作业处理的单株次生根数最高,2年在生育后期分别达到24.2和28.9条;旋耕+播后镇压处理2年平均及各年度的籽粒产量均最高,分别为8 206.8、8 175.5和8 238.0kg·hm-2,复式播种作业次之,秸秆还田+深耕+播后镇压最低,处理间差异显著。深松和旋耕处理在小麦生育后期0~20cm土层土壤水分含量较低,而40~60cm土层土壤水分含量较高。本试验条件下,旋耕+播后镇压是小麦兼顾高产节水的最优耕作播种方式。