施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响

为探究旱作紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培草地氧化亚氮(N_2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0kg(N)·hm~(-2)(N0)、 50kg(N)·hm~(-2)(N50)、 100kg(N)·hm~(-2)(N100)和150kg(N)·hm~(-2)(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150kg(N)·hm~(-2)(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N_2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N_2O平均排放速率分别为3.5μg·m~(-2)·h~(-1)、4.1μg·m~(-2)·h~(-1)、5.0μg·m~(-2)·h~(-1)和6.1μg·m~(-2)·h~(-1),随着施氮梯度的增加, N_2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N_2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比, N150+DCD处理下苜蓿草地N_2O平均排放速率下降50.7%, N_2O累计排放量显著降低61.6%(P0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N_2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg~(-1)、7.8 mg·kg~(-1)、11.3 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)。N_2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N_2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤温度无显著相关性(P0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N_2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N_2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N_2O减排具有一定的实践指导意义。     

不同施氮量对青贮玉米产量及水分利用效率的影响

为探究施氮量对陇东旱塬区青贮玉米(Zea mays)干物质积累及其水分利用的影响,本研究以豫青贮23为试验材料,于2019–2020年研究了不同施氮水平(0、70、140、210和280 kg·hm~(-2),分别用N_0、N_(70)、N_(140)、N_(210)和N_(280)表示)下青贮玉米的干物质积累与分配、土壤储水量、作物耗水量和水分利用效率。结果表明,青贮玉米干物质积累总体表现为随施氮量增加而增加的趋势。N_(210)处理下青贮玉米的干物质产量达到最大,在2019年和2020年分别为22.0和23.2 t·hm~(-2);随着生育时期的推移,青贮玉米叶片干物质比例逐渐降低,茎秆干物质比例先增加后降低,穗干物质比例逐渐增加。随着施氮量的增加,青贮玉米耗水量表现为先增加后降低的趋势;N_(210)处理下青贮玉米的水分利用效率达到最高,在2019年和2020年分别为45.7和65.0 kg·(hm~2·mm)~(-1)。因此,综合干物质积累与水分利用效率,在陇东旱塬区青贮玉米的推荐施氮量为210 kg·hm~(-2)。     

施氮和燕麦/箭筈豌豆间作比例对系统干物质量和氮素利用的影响

【目的】 本研究于大田试验条件下探究了燕麦 (Avena sativa L.)/箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 间作系统饲草干物质产量、土地当量比 (LER) 及氮素吸收利用等对施氮和不同间作比例的响应,以期为该地区多元化粮改饲种植模式的建立提供理论依据。 【方法】 大田试验于2012年在兰州大学庆阳黄土高原试验站进行,设不施氮 (N₀) 和施氮N 46 kg/hm2 (N₄₆) 两个氮水平,在每个氮水平下各设7个燕麦与箭筈豌豆间作比例 (1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4和0∶1)。于箭筈豌豆的花期和乳熟期,测定并分析了饲草的干物质产量、土地当量比及吸氮量;在花期,分析测定了箭筈豌豆的生物固氮量;在箭筈豌豆的乳熟期,分析了不同间作比例下间作系统的氮肥偏生产力 (PFP_N)。 【结果】 生长至第60 d (花期) 和第90 d (乳熟期) 时,N₄₆水平下系统的平均干物质总产量较N₀水平分别提高了31.6%和24.2%;N₀水平下系统的干物质产量分别在2∶1和1∶0下达到最大值,较箭筈豌豆单作分别提高了102.5%和107.9%,N₄₆水平下分别在1∶1和4∶1下最大,较箭筈豌豆单作分别提高了103.5%和111.1%。生长至花期 (第60 d) 时,N₀水平下间作系统的LER值均大于1,生长至乳熟期 (第90 d) 时,N₄₆水平下除4∶1外均小于1。施氮后箭筈豌豆的生物固氮量降低了50.6%,燕麦的吸氮量占比平均增加了17.2%。4∶1间作比例下系统的氮肥偏生产力 (PFP_N) 最大。无论施氮与否,燕麦相对于箭筈豌豆的氮素营养竞争比率 (CR_OV) 在4∶1间作比例下均达到最大值,之后随着箭筈豌豆种植比例的增加而呈降低趋势。 【结论】 施氮提高了间作系统中燕麦的吸氮量占比和体系干物质总产量,但降低了箭筈豌豆的固氮量。在4∶1间作比例下,系统具有较高的作物产量、土地当量比和氮肥利用效率。      

不同规格微型蒸渗仪测定土壤蒸发的试验研究

以陕北风沙土为研究对象,比较了微型蒸渗仪高度(10、15、20和25 cm)、内径(10和15 cm)和封底材料(薄铁皮和细纱布)对土壤蒸发测定结果的影响。结果表明,不同规格蒸渗仪测定的土壤蒸发量具有很好的相关性。当内径为10 cm时,土壤蒸发量的测定值随高度的增加而增加,高度为20 cm时的测定值显著大于10 cm时。当高度为10 cm时,将内径由10 cm增加至15 cm对土壤蒸发的测定没有显著影响。高度和内径一定时,将封底材料由薄铁皮换为细纱布时测定的土壤蒸发量显著增加。高度为20 cm时,土壤蒸发测定的精度最高,为98.5%,其次是高度为25 cm和15 cm时,精度分别为96.3%和93.5%。综合考虑精度和便捷性,推荐使用高度为20 cm、内径为10 cm且用薄铁皮封底的微型蒸渗仪。     

施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作农田硝态氮淋溶的影响

连续4 a采用渗漏计测定法研究了陕西关中小麦-玉米轮作区施氮和秸秆还田对土壤剖面90 em处NO3--N淋溶的影响.结果表明,NO3--N淋洗主要发生在7、8、9月份或灌溉后,年际间变异较大.监测期内各处理渗漏液NO3--N浓度和淋失量的变幅为0～103.5 mg L-1和0～21.8 kg hm-2,二者均随施氮量的增加呈增加趋势.小麦施氮150 kg hm-2、玉米施氮180 kg hm-2时,连续4a作物均能获得高产.施氮量继续增加,产量不再增加,0 ～100 cm土层NO3--N累积量和90 cm处NO3--N淋失量却相应增加.秸秆还田2 a后作物显著增产,2010年和2011年分别增产15.1％和14.2％,但对NO3--N累积和淋溶的影响不显著.回归分析显示,NO3--N年淋失量和0～ 100 cm土层累积量均随年施氮量的增加呈指数形式增加,说明施氮量越高,NO3--N年淋失量和累积量越高,二者占施氮量的比例也越高.     

施氮量对饲用高粱干物质积累、分配及水分利用效率的影响

为探明陇东旱塬区饲用高粱的适宜氮肥用量,于2019-2020年研究了不同施氮水平（0、80、160、240、320 kg·hm^-2,分别用N₀、N₈₀、N₁₆₀、N₂₄₀、N₃₂₀表示）对饲用高粱‘F10’干物质积累、分配、耗水量及水分利用效率的影响。结果表明,随着施氮量的增加,饲用高粱拔节、抽穗、开花和灌浆期的干物质积累量均表现为增加趋势,至乳熟收获期,饲用高粱干物质积累量表现为先增后降的特点,其中N₁₆₀处理下干物质积累量最大,2019和2020年分别为22.3和18.0 t·hm^-2。随着生育时期的推进,饲用高粱叶片干物质分配比例逐渐降低,茎的干物质分配比例先增加后降低。乳熟收获期,茎的干物质分配比例最高,2019和2020年平均分配比例分别为70.8%和73.8%。2019年收获期,与N₀处理相比,施氮处理下穗的干物质分配比例显著增加,茎的干物质分配比例显著降低,但2020年整体差异不显著。2019年,不同施氮水平下饲用高粱耗水量和耗水强度均无显著差异。2020年,不同处理饲用高粱耗水量为483.4~505.8 mm,耗水强度为3.1~3.3 mm·d^-1,其中,N₈₀和N₃₂₀处理下饲用高粱耗水量较N₀处理分别显著增加4.6%和3.9%,耗水强度较N₀处理均显著增加6.5%。2019和2020年,N₁₆₀处理下饲用高粱水分利用效率均最高,分别为42.9和36.4 kg·hm^-2·mm^-1。回归分析显示,当施氮量为166.7 kg·hm^-2时（接近于160.0 kg·hm^-2）,饲用高粱收获期可获得最大干物质积累量（19.2 t·hm^-2）;当施氮量为150.0 kg·hm^-2时,饲用高粱可达最大水分利用效率（37.8 kg·hm^-2·mm^-1）。因此,综合干物质积累与水分利用效率,初步推荐陇东旱塬区饲用高粱适宜施氮量为150~160 kg·hm^-2。     

长期施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作体系土壤氮素平衡的影响

在陕西关中小麦-玉米轮作区,通过4年田间定位试验研究了长期施氮和秸秆还田对作物产量、氮肥利用率、0-100 cm土层无机氮残留及体系氮平衡的影响.结果显示,施氮能显著提高作物产量,小麦、玉米4年平均产量增幅分别为64.1％和48.8％,均随施氮量的增加先增加后减小.优化施肥小麦、玉米氮肥用量较农民习惯施肥分别减少了27.3％和55.6％,但连续4年作物产量没有显著降低.秸秆还田随种植年限的推移其增产效果逐渐明显.轮作体系作物累计氮肥利用率逐年升高,前8季作物达33.3％～56.6％,说明氮肥后效明显.施氮增加了0-100 cm土层无机氮残留,且N03--N残留明显高于NH4+-N,并与年施氮量表现出显著的正相关关系,秸秆还田对无机氮残留影响不明显.体系氮平衡表明,随施氮量增加,作物累计氮素吸收先显著增加后增幅不变,而残留Nmin和表观损失均显著增加.秸秆还田措施下,作物累计氮素吸收和氮肥利用率分别增加了13.0％和26.2％,氮素表观损失和损失率均降低了22.9％,但对残留Nmin和表观残留率的影响不显著.     

1961-2001年间陕西冬小麦种植北界北移的热量资源分析与评价

气候变暖使农作物种植北界发生了不同程度的北移。为研究冬小麦在陕北地区种植的适宜性, 本文选取了该地区榆林、绥德、横山、吴起和延安5个站点1961-2001年间40年的逐日温度数据进行整理分析, 研究该地区冬前积温、越冬期负积温、1月平均温度、生育期≥0 ℃积温和年极端最低温度等指标及变化情况, 通过热量指标评价陕西省冬小麦北移的可行性。结果表明, 陕北地区冬小麦越冬期负积温、1月平均温和生育期≥0 ℃积温都呈显著升高趋势, 其中, 越冬期负积温每10年升高36.2~71.7 ℃·d, 1月平均温度每10年升高0.32~0.61 ℃, 生育期≥0 ℃积温每10年升高44.1~88.7 ℃·d。此外, 年极端最低温也表现出升高趋势, 但不显著。而冬前积温在延安和吴起两站点分别以20.3 ℃·d·10a^-1和16.1 ℃·d·10a^-1的速率显著升高, 但榆林和绥德两站则有所下降。整体而言, 到2001年, 延安站各项气温指标都能满足北移冬小麦需要, 热量资源不会成为该地冬小麦北移的障碍; 吴起和绥德1月份平均温度偏低, 北移存在一定风险; 而榆林和横山因越冬期负积温和1月平均温度过低而存在较大风险, 不适合北移冬小麦的种植。     

遮雨棚模拟黄土旱塬区降水变化对冬小麦生长及产量的影响

为了解降水变化对黄土旱塬区冬小麦生长及产量的影响,通过遮雨棚模拟冬小麦生长季减少30%降水(R-30%)、正常降水(CK)和增加30%降水(R+30%)情景,于2016-2018年研究了黄土旱塬区两季冬小麦土壤相对有效含水量、LAI、NDVI、生物量、产量及其构成的动态变化特征。结果表明,在降水正常的2016-2017年(降水距平百分率位于±15%以内),与CK相比,R-30%处理的土壤相对有效含水量在返青至抽穗期显著下降,冬小麦冠层NDVI显著降低,LAI和干物质增长速率明显变缓,冬小麦的穗数和千粒重显著降低,而R+30%处理下冬小麦LAI和干物质保持稳定增长优势。R+30%、CK和R-30%三种降水条件下冬小麦产量分别为4.66、3.12和2.43 t·hm~(-2),处理间差异显著。在降水偏多的2017-2018年(降水距平百分率超过30%),不同降水处理间土壤相对有效含水量、冬小麦LAI、冠层NDVI、生物量、产量及其构成等指标均未表现出显著差异。R+30%、CK和R-30%三个处理下冬小麦的产量分别为3.70、3.39和3.14t·hm~(-2),处理间差异亦不显著。因此,在正常降水年份,生长季增加30%降水可使冬小麦显著增产44.2%,减少30%降水可使冬小麦显著减产28.4%;在降水偏多年份,生长季降水增加30%或减少30%对冬小麦的生长及产量没有显著影响。     

水氮梯度对饲用甜高粱生长和水分利用效率的影响

  【目的】  探究不同灌溉量和施氮水平对饲用甜高粱生长特性、单株耗水规律以及水分利用效率的影响,为确定饲用甜高粱适宜种植密度、优化水氮管理措施以及提高栽培生产潜力提供理论支撑。  【方法】  在温室条件下进行二因素三水平随机区组试验,供试饲用甜高粱品种为‘大力士’。设置了3个灌溉量,分别为达到田间持水量的30%～50% (I1)、50%～70% (I2)、70%～90% (I3);设置了3个施氮水平,分别为0 kg/hm2 (N0)、200 kg/hm2 (N1)、400 kg/hm2 (N2)。在饲用甜高粱拔节期取样,测定甜高粱株高、茎粗、鲜重与干重。同时,采用自动称重式蒸渗仪测定单株耗水动态,计算了干物质水分利用效率。  【结果】  1)增加灌溉量显著增加了饲用甜高粱株高和茎粗,与I1相比,I2、I3灌溉量下甜高粱株高分别提高了20.0%和34.5%,茎粗分别增加了18.0%和36.6%。施氮对株高和茎粗无显著影响。2)增加灌溉量显著提高甜高粱植株茎、叶及地上部鲜重和干重,施氮水平仅显著影响叶的鲜重和茎的干重。与I1相比,I2、I3灌溉量下地上部整株鲜重分别提高158.1%、290.1%,干重分别提高84.8%、139.3%。与N0相比,N1、N2施氮量下叶的鲜重分别提高7.6%、4.6%,茎的干重分别降低8.5%、10.4%。I1灌溉量下茎叶比<1,I2和I3灌溉量下茎叶比>1,随着灌溉量增加,饲用甜高粱茎叶比显著增加。在I1、I3灌溉量下,茎叶比随着施氮量的增加而降低。3)随着灌溉量的增加,甜高粱单株耗水量显著增加,而水分利用效率则显著下降。与I1相比,I2、I3灌溉量下累积耗水量分别提高了101.3%、178.9%,水分利用效率分别降低了8.0%、13.9%。施氮对甜高粱单株累积耗水量及水分利用效率均无显著影响。  【结论】  灌溉量显著影响着甜高粱的生长、干物质量的积累以及干物质向茎秆的分配,过高的灌水量会增加饲用甜高粱的耗水量,降低水分利用效率。氮素对甜高粱的生长未显现出促进作用,高施氮量还会增加干物质在叶片中的分配。因此,适度灌溉并施用少量氮肥可能更适合甜高粱的饲用品质和高水分利用效率。