水氮调控对苜蓿与无芒雀麦混播草地生长和辐射利用的影响

针对我国内陆干旱区人工草地生产管理粗放及气候资源利用不充分等问题,探究合理的牧草种植与水氮供应模式,以充分挖掘区域牧草的生产潜力。采用3 a生(2018年播种)紫花苜蓿(简称‘苜蓿’)和无芒雀麦,分析种植模式(苜蓿与无芒雀麦混播,D1;无芒雀麦单播,D2)、施氮量(低氮量N1:60 kg·hm^-2;高氮量N2:120 kg·hm^-2)和灌水量(以灌水下限占田间持水量θ_f的百分比计,分枝期均充分灌水(75%～85%θ_f),现蕾和初花期轻度亏水W1:65%～75%θ_f、中度亏水W2:55%～65%θ_f、重度亏水W3:45%～55%θ_f,灌水上限均为85%θ_f)对牧草叶面积指数(LAI)、干物质累积量、累积截获光合有效辐射量(CIPAR)、辐射利用效率(RUE)、产量(Y)、耗水量(ET_a)、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFP_N)的影响。结果表明：(1)牧草LAI和...     

基于Meta-analysis的中国北方地区免耕玉米产量效应研究

【目的】定量分析免耕对中国北方地区玉米产量的时空效应和影响机制,为该地区免耕的科学应用和推广提供依据。【方法】以中国北方为研究区域,以传统耕作为对照,通过检索文献整合已发表的相关田间试验数据(截止2017年4月共获得68篇文献和82组试验数据,将数据按照区域(东北、华北和西北)、年降水量(500 mm和≥500 mm)、年均气温(10℃和≥10℃)、耕作模式(平作和垄作)、种植制度(连作和轮作)、是否秸秆还田、试验年份(2000年之前、2000—2009年和2010年之后)和免耕持续年限(1—2 a、3—5 a、6—9 a和≥10 a)进行分组),利用Meta-analysis方法系统探究免耕对玉米产量的时空效应与影响因素。具体分析过程包括异质性检验、综合效应量计算、发表偏倚检验、敏感性分析、累积Meta-analysis和亚组分析(影响因素分析)。【结果】与传统耕作相比,免耕总体上可显著提高玉米产量,平均增产率为3.1%(置信区间0.7%—5.5%,数据不存在发表偏倚和极端值)。2000年之前,免耕的累积增产效应不稳定(平均-0.7%—6.6%);2000年之后,免耕与传统耕作的累积产量差异逐渐由不显著变为显著。在东北地区,免耕表现出显著的增产效应(平均5.3%,置信区间1.5%—9.2%);而在华北和西北地区,免耕的增产效应不显著,分别为-2.6%—6.4%和-1.0%—6.4%。在年降水量500 mm、年均气温10℃的地区和轮作、秸秆还田条件下,免耕的增产率显著提高,平均分别为5.4%(置信区间1.7%—9.1%)、3.8%(置信区间0.8%—6.7%)、4.4%(置信区间1.3%—7.5%)和3.3%(置信区间0.8%—5.8%)。平作和垄作下,免耕的增产效应均不显著。2010年之后,免耕的增产效应显著提高(平均6.1%),且变幅较小(2.5%—9.7%)。随着免耕持续年限的延长,玉米增产率呈先增加后降低的趋势,当持续3—5 a时,免耕的增产效应显著且达到峰值(平均3.8%,置信区间1.6%—6.0%)。【结论】在年降水量较少或年均气温较低的区域,轮作或秸秆还田条件下,有利于发挥免耕的增产效应;东北地区较华北和西北地区更适宜免耕;3—5 a为较合理的免耕持续年限。     

氮素添加对中国苜蓿产量与品质效应的Meta分析

氮素在苜蓿产量累积与品质提升中发挥着重要作用,但其不合理添加不仅会造成资源浪费,还会加剧环境污染,且其添加效应因试验区域、添加模式和种植管理等因素不同存在较大差异。本研究通过整合已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究了氮素添加对苜蓿产量与品质（粗蛋白含量、酸性和中性洗涤纤维含量）的效应及主要影响因素。结果表明,与不添加氮素相比,添加氮素可显著提高苜蓿产量与品质,其中产量和粗蛋白含量分别平均提高12.6%（置信区间9.0%~16.2%）和7.3%（置信区间4.1%~10.6%）,酸性和中性洗涤纤维含量分别平均降低5.6%（置信区间3.5%~7.8%）和3.0%（置信区间1.0%~4.9%）。在甘肃,年平均气温<8 ℃和年平均降水量200~400 mm的地区,采用硝酸铵分次施肥及灌溉和播种量为26~30 kg·hm^-2时,更有利于添加氮素对苜蓿产量和粗蛋白含量的提高效应及对酸性和中性洗涤纤维含量的降低效应;但适宜的施氮量及生长年限在产量与品质方面存在差异。该研究可为苜蓿生产力提升及氮营养高效利用提供参考。     

水氮耦合对无芒雀麦产量及氮磷钾化学计量特征的影响

  【Objectives】  Reasonable regulation of water and nitrogen effectively ensures artificial grassland's efficient and sustainable development. This study aimed to explore the appropriate combination of irrigation and nitrogen supply for the high yield and nutrient content of Bromus inermis and understand the response of the grassland ecosystem to the combined irrigation and nitrogen effect.   【Methods】  A field experiment was conducted in the artificial grassland in the Hexi Corridor region, taking Bromus inermis as the test material. We used sprinkler irrigation technology to compensate for the soil moisture content at the joining stage, corresponding to 75%–85% (W₀), 45%–85% (W₁), 55%–85% (W₂), and 65%–85% (W₃) of field water capacity. Four N application rates of 0, 60, 120, and 180 kg/hm2 (N₀, N₁, N₂ and N₃) were set up under each soil moisture level, giving 16 irrigation and nitrogen combinations. The grasses were harvested three times to determine dry matter yield. The stoichiometric characteristics of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) were recorded in each cut.  【Results】  Irrigation and N addition increased the total yield of Bromus inermis by 22.0%–58.1% and 31.1%–88.9%, respectively. The interaction of the two factors (P<0.01) affected Bromus inermis yield. Compared with N₀W₁, N₁W₂, N₂W₃ and N₃W₀ increased Bromus inermis yield by 66.6%, 158%, and 144.7%, respectively, with the maximum yield recorded under N₂W₃ treatment (12260 kg/hm2). For a peak production of 13308 kg/hm2 Bromus inermis, regression analysis revealed that the N application rate and irrigation were 152.3 kg/hm2 and 552.1 mm, respectively. Water compensation increased the N, P, and K content of Bromus inermis. N addition (P<0.05) increased that of N and K but decreased P (P<0.01) content of Bromus inermis. The interaction of the factors imposed did not affect the N, P, and K content of Bromus inermis. The N/P and K/P ratios of Bromus inermis increased at first, then reduced as irrigation levels increased; N application rate enhanced the plant N/P and K/P ratios, but no interaction effect was found. Regression analysis showed that N and K contents reached the maximum (23.6 mg/g and 23.1 mg/g) at 136.8 kg/hm2, 546.3 mm and 139.3 kg/hm2, 552.5 mm, respectively. For P content, the threshold could not be determined within the test range adopted in this study.   【Conclusions】  Irrigation and N application could increase the yield and NPK contents of Bromus inermis. However, the N application rate had a greater yield increase effect than irrigation. Irrigation and N application had a coupling effect on the yield of Bromus inermis within a short period, but not N, P, and K stoichiometry. The coupling effect of irrigation and N may be related to soil drought degree, N application rate and grass growth period. According to the regression prediction, the suitable range of irrigation and N input for Bromus inermis in the Hexi region was 546.3–552.5 mm and 136.8–152.3 kg/hm2.     

秸秆与地膜覆盖对农田土壤环境的影响

农田覆盖具有改善土壤理化性状、蓄水保墒和调节土温等积极作用，是农业保护性技术之一。在介绍农田覆盖措施重要性的基础上，根据近年来国内外关于农田覆盖对农田土壤生态环境影响的研究成果，重点阐述秸秆覆盖和地膜覆盖对农田土壤温度、水分、养分、土壤酶活性和土壤微生物的影响，并深入分析秸秆覆盖和地膜覆盖存在的问题及其解决措施，最后对未来农田覆盖研究方向进行展望，旨在为农田覆盖技术的研究提供参考和依据。      

氮肥运筹对夏玉米氮素盈亏与利用的影响

基于2年田间试验,确立了尿素(纯氮0、80、160、240 kg/hm2,基追比为2∶3)和控释氮肥(纯氮0、60、120、180、240 kg/hm2,一次性基施)运筹下夏玉米临界氮浓度稀释曲线模型,据此构建氮素吸收模型、氮素营养指数模型和氮积累亏缺模型进行夏玉米氮素营养诊断,并比较不同氮肥运筹的氮素利用效率。结果表明,夏玉米临界氮浓度与地上部最大生物量间符合幂函数关系。利用独立试验数据对模型进行验证,结果表明该模型可靠性较高(相对误差为0.46%~4.08%)。氮素营养指数模型和氮积累亏缺模型可用于诊断植株氮素营养并定量调控氮肥管理。尿素和控释氮肥的适宜施氮范围分别为160~174 kg/hm2和120~150 kg/hm2。与尿素相比,控释氮肥的氮肥利用率显著提高,获得理论最高产量时,可节省氮肥用量约14%。     

灌水与覆膜对春玉米生长及水分利用效率的影响

在移动式遮雨棚内采用子母桶栽土培法,研究了充分灌水和调亏灌水2种灌水模式以及拔节期揭膜、抽雄期揭膜和全生育期覆膜3种覆膜时长对春玉米生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜可促进春玉米早期生长,而对后期生长不利。抽雄期是春玉米需水关键期,阶段蒸散模数达41.4%~47.2%。受前期亏水锻炼,调亏灌水复水后产生补偿效应,可有效协调植株根冠比并延缓衰老。与充分灌水相比,调亏灌水处理的总蒸散量减少4.3%~7.1%,水分利用效率提高1.9%~6.7%。抽雄期揭膜处理前期(覆膜时)增温保墒,后期(揭膜后)降温透气,与拔节期揭膜处理和全生育期覆膜处理相比,其相对产量和水分利用效率分别提高19.0%~23.3%和23.2%~26.0%。综合考虑产量、水分利用和环境因素,调亏灌水+抽雄期揭膜具有较好的节水、增产和环保效应,是适宜的春玉米灌水覆膜模式。     

连垄全覆盖降解膜集雨种植促进玉米根系生长提高产量

普通地膜覆盖导致的环境污染和土地退化已越来越严重,用降解膜代替普通地膜覆盖是目前研究较多的一种解决方法。为了探究更加有效的降解膜覆盖方式,2013—2014年采用田间试验方法,探讨平地无覆盖种植(CK)、平地全降解膜覆盖种植(M1)、垄覆降解膜沟种植(M2)、连垄全降解膜覆盖种植(M3)4种覆盖种植方式对土壤水分蓄积、玉米根系生长、产量以及水分利用效率的影响。结果表明,M1、M2、M3处理下,2 a平均贮水量较CK分别提高了7.40%、9.54%和13.2l%,整个生育期蓄水量也显著高于CK对照(P0.05)。3种覆盖处理的根长、根表面积、根体积以及根干质量均显著高于CK处理,根系密度较CK分别增加了9.23%、13.85%、16.92%,蓄水量与玉米总根长、根表面积相关系数分别达到0.83、0.77。M1、M2、M3覆盖处理2 a平均产量比CK增加16.03%、18.53%、40.22%,水分利用效率提高2I.29%、26.57%、57.27%,蓄水量与籽粒产量、水分利用效率均具有极显著的正相关性,相关系数分别为0.91和0.86,其中M3覆盖处理对田间集水效果、作物根系生长以及产量影响最大,覆盖效果显著优于Ml、M2处理。因此,连垄全覆盖降解膜种植方式(M3)能有效发挥最佳的蓄积雨水、促进玉米生长和提高产量的效果,对于旱区降解膜覆盖研究具有重要的实际意义和理论价值。     

氮肥运筹对夏玉米根系生长与氮素利用的影响

基于2季夏玉米田间试验,对比研究了尿素(纯氮0、80、160、240 kg/hm~2,基追比为2∶3;记为N0、N80、N160、N240)和控释氮肥(纯氮0、60、120、180、240 kg/hm~2,一次性基施;记为K0、K60、K120、K180、K_240)运筹对夏玉米根系生长、产量及土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响。结果表明,施用尿素和施用控释氮肥的夏玉米整根各参数均表现为随施氮水平的提高呈先增加后减小的趋势。其中处理N160和处理K120的根系各项指标较高,且根长比根表面积和产量的拟合效果更优,更能反映不同氮肥运筹间产量的差异。与尿素相比,控释氮肥各处理土壤硝态氮累积量与作物需肥规律吻合较好,收获后0~200 cm土层硝态氮含量变幅较小,且硝态氮峰值所在土层深度较浅。2种氮肥中,处理N160与处理K120的籽粒产量、氮收获指数和氮素利用效率较高。其中处理K120的节肥增效潜力显著,其2季夏玉米平均氮收获指数和氮素利用效率分别较处理N160提高5.38%和4.96%,是适宜的氮肥运筹方式。     

中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的Meta分析

可降解膜是解决农业生产中地膜残留污染的有效措施,但覆盖可降解膜的作物产量效应仍存在较大分歧.该研究以玉米为研究对象,分别以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照,通过检索已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究覆盖可降解膜对玉米的产量效应和影响因素.结果表明,在可降解膜和不覆盖组合中,覆盖可降解膜的玉米产量较不覆盖平均提高17.8%(95%置信区间14.8%~20.9%);该组合不存在发表偏倚和极端值.可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚,校正前覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜(平均相差1.8%),校正后二者差异不显著(置信区间-0.9%~2.7%);该组合也不存在极端值.与不覆盖和覆盖普通地膜相比,覆盖可降解膜的累计平均产量效应均随时间趋于稳定.近5 a来,覆盖可降解膜与覆盖普通地膜的玉米产量差异和变幅均较2000—2010年有所减小.在高海拔、低气温区域,平作和使用0.008 mm厚度降解膜时,更有利于提高可降解膜的增产效应.该研究可为降解膜的大规模推广应用和开发研制提供依据.