长期定位施肥对夏玉米光合特性及产量的影响研究

在长期定位试验基础上,采用以化肥为主处理、玉米秸秆为副处理的二因素裂区设计,通过对夏玉米叶面积、叶面积指数、功能叶叶绿素含量等光合特性及产量构成等的研究,探讨了秸秆与氮磷化肥配施对夏玉米光合特性及产量的影响.研究结果表明:长期施用秸秆对夏玉米增产有积极作用,但产量的增加主要靠化肥的投入,秸秆和化肥配施能更大幅度地增加夏玉米产量.从植株光合特性看,随氮磷化肥用量的增加,夏玉米叶面积和叶面积指数增大,到灌浆后期叶面积指数维持在3.5左右.长期不施肥和仅施秸秆处理玉米功能叶叶绿素含量低.长期施用秸秆促进了玉米叶面积的增加,其增产作用表现在穗粒数的增加上.化肥和秸秆配施在促进玉米生长的同时还能延缓叶片衰老,更大程度地增加穗粒数,提高千粒重,进而增加夏玉米产量.秸秆还田和氮磷化肥配施是该区较好的施肥模式.     

灌浆期高温胁迫对小麦灌浆的影响及 叶面喷剂的缓解作用

针对我国华北麦区灌浆期高温影响小麦灌浆和产量的问题,本研究在2013—2014年和2014—2015年两个小麦生长季,采用田间塑料棚自然升温的方式,在灌浆期设4个时段高温胁迫处理作为主处理,两年分别在花后12~25 d、12~16 d、15~20 d和20~25 d,花后8~21 d、8~12 d、14~20 d和16~21 d进行高温处理,以不罩棚自然温度作为对照(分别用A1、A2、A3、A4和A5表示,A5为对照);以0.2%磷酸二氢钾、0.05%硫酸锌、清水和不喷施4个喷剂作为副处理(分别用B1、B2、B3和B4表示),研究了灌浆期不同时段高温处理对小麦籽粒灌浆的影响及喷施不同叶面喷剂对高温胁迫的缓解作用,并对不同处理下的小麦灌浆特征进行了量化分析。研究结果表明:(1)小麦灌浆期不同时段高温与自然温度对比均造成小麦减产,减产幅度两个试验年度分别为12.64%~15.34%和2.04%~9.41%,并且高温胁迫时间长,处理时间早的A1减产幅度最大,且较对照A5达极显著水平;高温减产的直接原因是小麦穗粒数减少及千粒重降低,两个试验年度穗粒数分别减少0.71~5.45个和1.73~3.00个,千粒重分别降低1.28~3.41 g和0.84~4.27 g;从2013—2014年度模型模拟的灌浆特征看,不同时段高温处理使小麦提前到达第1和第2拐点,A1~A4第1拐点较对照提前0.29~0.75 d、第2拐点提前0.22~1.42 d,因此高温处理缩短了灌浆时间,且平均灌浆速率降低,最终造成千粒重降低。(2)叶面喷剂具有缓解高温胁迫的作用,两个试验年度叶面喷剂分别比不喷对照提高产量3.08%~7.05%和2.09%~3.52%,可一定程度缓解高温对穗粒数和千粒重的不良影响,两个试验年度叶面喷剂分别增加穗粒数1.04~2.30个和0.95~2.01个,提高千粒重1.10~1.42 g和0.60~0.89 g,且B1效果最好;从灌浆数值特征分析看,叶面喷剂推迟了到达第1和第2拐点的时间,不同喷剂推迟到达第1拐点时间为0.48~0.98 d,推迟到达第2拐点的时间为0.32~0.98 d,延长了灌浆的时间,平均灌浆速率提高0.01~0.04 mg·grain?1·d?1,以B1(磷酸二氢钾)的作用最好。因此叶面喷剂可延长小麦灌浆期,不同程度地增加了穗粒数和千粒重,是增产和减灾的有效措施之一。     

土壤肥力和施肥措施对冬小麦一夏玉米产量 地力贡献率和土壤容重的影响

为指导低平原区粮田基础地力定向培育提供重要理论依据,2012～2014年在大田试验条件下,采用裂区试验设计,以土壤肥力水平为主区、不同施肥措施为副区,研究了低平原区不同土壤基础肥力(高肥、中肥、低肥)和施肥方式(CK-30a不施肥,T1-2a不施肥,T2-1a不施肥,T3-3a施NPK肥,T4-3a施PK肥)对冬小麦-夏玉米产量、地力贡献率和土壤容重的影响.结果表明:各肥力条件下小麦、玉米及全年产量基本表现为T3＞T2＞T1＞T4＞CK,其中,高、中肥力条件下作物产量差异较小,且与低肥力下的产量差异基本达到了极显著水平.各肥力条件下,不同施肥措施的基础地力贡献率均表现为T2＞T1＞CK;各施肥处理在不同肥力条件下的周年基础地力贡献率差异均不显著,但总体来看,高肥力地块对周年产量的基础地力贡献率相对较高.各肥力地块在同种施肥方式下土壤容重差异均不显著;低肥力地块施用氮磷钾肥可以显著降低土壤容重,但随着土壤肥力增高,适当延长氮磷钾肥施用年限才能对土壤容重有明显的降低作用;氮肥对土壤紧实度的调控效应高于磷钾肥.     

长期施用化肥和有机肥对土壤有机碳和容重的影响

在长期定位试验的基础上,探讨了施用化肥和作物秸秆对土体土壤容重和有机碳空间变异的影响.研究结果表明,化肥的施用不仅影响耕层肥力性状,而且会使耕层以下的土壤容重降低和有机碳增加,从而立体地促进土壤肥力的提高,而施用秸秆则只能改善耕层范围的土壤肥力.不同施肥措施造成土壤肥力性状的立体差异主要是由于不同施肥对作物生长和土壤根系的影响差别造成的.化肥对土壤根系的促进作用要比作物秸秆大许多倍,从而使耕层以下有大量残根分布,这些残根促进了深层土壤容重的降低和有机碳的提高.     

咸灌条件下秸秆覆盖对冬小麦生长发育的影响

本研究于2008~2009年在河北省农林科学院旱作节水试验站进行。在咸灌条件下,以不覆盖为对照,研究了秸秆覆盖对0~10 cm地温、地上干物质积累、穗分化进程、作物产量、土壤盐分和水分等的影响。结果表明：秸秆覆盖对0~5 cm土壤地温影响较大,对5~10 cm土壤温度影响相对较小,穗分化期秸秆覆盖处理较不覆盖（对照）地温低;覆盖处理较不覆盖的穗分化期叶面积和地上干物质积累少,穗分化进程慢;在作物蒸发量低的情况下,覆盖处理对土壤盐分的积累较裸地处理低而土壤水分含量高;从产量和土壤盐分角度考虑,在小麦生长季适当地进行秸秆覆盖较裸地效果好。     

微咸水灌溉条件下棉花-黑麦草种植系统的效益分析

在淡水资源严重匮乏的河北低平原区,利用浅层微咸水灌溉,对棉花-黑麦草一体化种植制度的效益进行了初步研究。结果表明：利用广泛分布的浅层微咸水灌溉棉花和黑麦草进行一体化种植,可较淡水灌溉的一体化种植节约淡水2 250 m3/hm2,效益提高430元/hm2;较棉花单作节约淡水750 m3/hm2,效益提高4 406元/hm2;同时,具有提高植被覆盖度和改善生态环境的作用,是一项值得推广的节水高效技术模式。     

盐分胁迫时量组合与棉花生长性状的相关研究

 试验采用筒栽精确控制试验方法,模拟降雨极少的生产情况,研究了不同生育期、不同程度盐分胁迫对棉花生长和产量的影响。结果表明,蕾期和花铃期盐分胁迫抑制了棉花生长,且整体上受抑程度随胁迫程度的增加而加重,而吐絮期盐分胁迫没有抑制棉花生长。供试棉花在蕾期对盐分最敏感,花铃期次之,吐絮期敏感性最低,其耐盐能力整体上表现出随生育进程的推进而增强的趋势。据此特性,在利用微咸水灌溉时,应尽量将低矿化度的微咸水分配到棉花生育前期。     

覆膜棉田土壤温度变化特征与地表温度估算

为了明确河北低平原区覆膜植棉农田土壤温度分布特征,采用小区试验,研究了微咸水(5 g/L)灌溉条件下覆膜棉田不同土层深度和不同点位土壤温度的变化特征,并估算了裸露行和覆膜行的地表温度。结果表明,棉花生育期间不同深度处土壤温度都呈现了先增大后减小的趋势;随着土层深度的增加,土壤温度的变化趋于平缓,棉花生育期内0、10、20、40、60、100 cm深度处日均土壤温度的变异系数分别为24.13%、19.79%、18.25%、15.20%、13.10%、11.65%。覆膜具有增温作用,增温效果随棉花生育进程推进和土层深度增加而有所减弱;覆膜行和裸露行距离植株远处的土壤温度均大于其近处。采用能量平衡原理可以较好地估算地表温度,裸露行和覆膜行估算结果的符合指数(d)分别为0.986 9和0.985 5,Nash-Sutcliffe系数(NSE)分别为0.947 7和0.941 0。研究结果可为丰富棉花栽培技术体系提供理论支撑。     

长期秸秆还田对华北潮土肥力、 氮库组分及作物产量的影响

【目的】近年,华北小麦-玉米轮作系统秸秆全量还田已逐步普及,但秸秆还田下土壤氮库组成的变化并不清楚。本文利用肥料定位试验,研究了长期秸秆还田(32年)对华北潮土肥力、 氮库组分和作物产量的影响。【方法】研究选用河北省衡水旱作试验站长期定位试验的不施肥(对照CK)和等量氮、 磷肥用量下的0kg/hm2(S0)、 2250 kg/hm2(S1)、 4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)秸秆还田处理。于2012年小麦收获后采集各处理020 cm土样,利用新鲜土样测定微生物量氮、 NH+4-N和NO-3-N;风干土壤用常规方法测定氮磷钾全养分、 有机质和pH,用Bremner法测定有机氮(酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮、 氨基糖氮和酸解未知态氮),用Silver-Bremner法测定固定态铵。同时结合长期试验数据, 分析长期秸秆还田下有机质和作物产量的变化。【结果】与试验开始前(1981年)相比,长期施用化肥处理的土壤全磷和有机质显著增加,全氮没有明显变化,而全钾出现降低趋势(-3.2%);秸秆用量的增加提高了全氮、 全磷和有机质,降低了pH值,但对全钾没有影响。酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和未知态氮为潮土有机氮的主要组分;与CK相比,长期施肥提高了土壤有机氮含量,酸解氨基酸态氮、 酸解氨态氮和氨基糖氮均随秸秆用量的增加而增加,而不同施肥处理对酸解未知态氮和非酸解氮没有明显影响。长期化肥施用提高了微生物量氮和晶格固定态铵,秸秆用量的增加进一步提高了微生物量氮,但降低了固定碳铵。施肥没有明显影响NH+4-N含量,但长期施用化肥提高了NO-3-N含量,且高量秸秆还田对NO-3-N含量的提高具有促进作用。施肥显著提高了作物产量,在施用化肥基础上增施秸秆进一步提高了小麦和玉米产量,且玉米产量随秸秆用量的增加而增加,而高量秸秆还田对小麦产量并没有显著影响。【结论】长期化肥(氮、 磷肥)和秸秆结合施用提高了土壤肥力(主要为氮、 磷), 增加了土壤碳固持,但仅玉米秸秆还田导致了土壤钾消耗,增加钾肥投入维持土壤钾平衡是必要的。长期秸秆还田对酸解氨基酸态氮的贡献高于酸解氨态氮;高量秸秆还田提高了微生物量氮和NO-3-N含量,但降低了固定态铵含量。长期秸秆还田提高了作物产量,而为保证秸秆还田后茬的作物高产,与之配套的还田方法和田间管理是很必要的。     

施用有机肥对咸水灌溉农田耕层土壤有机质及水稳性团聚体的影响

为探索施用有机肥对咸水灌溉农田耕层土壤水稳性团聚体的调控效应,在麦玉两熟制农田咸水灌溉(1,2,4,6 g/L)配施有机肥(OF)和未施有机肥(NOF)长期定位试验的基础上,研究了2018-2019年不同处理对农田耕层0-20 cm土壤盐度(EC_1:5)、土壤有机质(SOM)含量和水稳性团聚体稳定性的影响。结果表明:咸水灌溉有增加耕层土壤盐度,降低SOM含量和水稳性团聚体稳定性的趋势,随灌溉水矿化度的升高,SOM含量、>0.25 mm水稳性大团聚体质量分数(WR_0.25)、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)逐渐减小,土壤EC_1:5和分形维数(D_m)逐渐增大,其中4,6 g/L与1 g/L灌水处理间的差异达显著水平。增施有机肥可降低咸水灌溉农田0-20 cm土壤EC_1:5,当灌溉水矿化度 ≥ 2 g/L时,OF处理的耕层土壤EC_1:5较NOF处理降低4.64%~48.29%;施用有机肥显著提高农田SOM含量、WR_0.25、MWD和GMD,各灌水处理的提高幅度分别为80.75%~127.32%,10.36%~90.44%,12.90%~129.11%和11.88%~81.57%。在该研究条件下, ≥ 4 g/L咸水灌溉会显著增加土壤盐度,降低有机质含量,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用;施用有机肥能促进耕层土壤盐分淋洗,降低盐分对土壤环境的负面影响,有助于实现咸水资源安全高效利用。