平水年和欠水年渭北旱地冬小麦临界氮浓度稀释曲线构建

降雨波动大和过量施氮是限制渭北旱地冬小麦生产中氮肥高效利用和高产稳产的主要因子。该研究旨在构建2种降雨年型下冬小麦临界氮浓度稀释曲线，分析氮营养指数诊断冬小麦氮素营养状况的可行性，为考虑降雨条件下旱地冬小麦精准施氮提供理论依据。于2017—2021年在陕西合阳县开展4 a定位施氮试验，以晋麦47为试验材料，设置0、60、120、180、240 kg/hm² 5个施氮水平，其中2017—2018年和2020—2021年为平水年，2018—2019和2019—2020年为欠水年。研究2种降雨年型下施氮量对冬小麦氮素利用、产量及产量构成因素的影响，基于2种降雨年型下地上部生物量与植株氮浓度之间的关系，构建临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数（nitrogen nutrition index，NNI）优化施肥方案。结果表明：1）施氮量、降雨年型及其二者互作效应对穗数、千粒质量、产量影响显著或极显著。2）2种降雨年型下冬小麦临界植株氮浓度和地上部生物量均符合幂函数关系，但模型参数之间存在差异（模型参数a在平水年和欠水年分别为3.33、2.79 g/kg，参数 b 在平水年和欠水年分别为0.40 、0.31g/kg）。模型拟合的植株氮浓度和实际氮浓度线性相关，平水年均方根误差和标准化均方根误差分别为0.20 g/kg、10.30%，欠水年分别为0.14 g/kg、7.69%，均说明模型具有较好稳定性。3）根据产量表现和氮营养指数，平水年适宜施氮量为160～180 kg/hm², 欠水年适宜施氮量为101～120 kg/m²。该研究可为渭北旱地冬小麦植株各生育时期氮素评估和精准施氮提供理论依据。     

大气NH3浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响

为揭示大气NH₃浓度升高和施氮对冬小麦生物量和氮素利用的影响，通过开顶式气室，以小偃22为试验材料，于2020-2022两年进行田间微区试验，设置3个施氮水平（0、180和240 kg·hm^-2）和两种大气NH₃浓度（空气背景NH₃浓度:0.01~0.03 mg·m^-3;高NH₃浓度:0.30~0.60 mg·m^-3）,对不同处理下小麦地上部和根系干物质、氮素积累量及氮素利用效率进行分析。结果表明，大气NH₃浓度升高能显著提升小麦地上部生物量、根系生物量、地上部氮素积累量和根系氮素积累量，2年内平均增幅分别为5.77%、6.74%、8.94%和9.98%。在空气背景NH₃浓度下，施氮后小麦显著增产， 180和240 kg·hm^-2施氮水平下产量较0 kg·hm^-2施氮水平分别提高了45.26%和50.67%。在大气NH₃浓度升高环境中，随着施氮量的增加，小麦产量出现先升后降趋势， 180 kg·hm^-2施氮水平下产量最高， 240 kg·hm^-2施氮水平下小麦产量较0 kg·hm^-2施氮水平降低17.97%，小麦氮肥农学效率和氮素利用率也随之降低。这说明，大气NH₃浓度升高的环境中适当减少氮肥施用量能有效提升冬小麦的氮素利用率，稳定小麦产量。