基于Hybrid-Maize模型的河北省山前平原夏玉米产量潜力评价

应用Hybrid-Maize模型分析1984～2017年气候变化对山前平原区20世纪80年代品种与当前主栽品种产量潜力的影响。结果表明,20世纪80年代品种的产量潜力平均为10 890 kg/hm2,目前主栽品种的产量潜力平均为16 220 kg/hm2,较20世纪80年代品种提升了48.9%。在此期间,研究区域气温呈增加趋势,温度每升高1℃,20世纪80年代玉米品种和当前品种的产量潜力分别下降638、591 kg/hm2。夏玉米品种的生育期太阳辐射总量从1984～1994年呈下降趋势,1994～2017年呈波动维持的状况,太阳辐射每下降100 MJ/m2,20世纪80年代品种产量潜力下降330 kg/hm2,当前主栽品种下降480 kg/hm2。降雨量呈增加趋势,但玉米产量与降雨量间没有显著相关关系。生产上可以通过选用长生育期、耐高温品种等方式减少气候变化对产量潜力的影响。总体来看,当前品种的产量潜力更容易受到气候变化的影响。     

长期秸秆还田对潮土土壤团聚体碳氮和作物产量的影响

为探究潮土区长期秸秆还田对土壤团聚体碳、氮含量和作物产量的影响,以河北省低平原潮土区小麦-玉米轮作系统为研究对象,利用38年化肥与秸秆配施长期定位试验,研究了不施肥(CK)和等量氮、磷肥用量下0 kg/hm²(S0)、2250 kg/hm²(S2250)、4500 kg/hm²(S4500)和9000 kg/hm²(S9000)秸秆还田量下,土壤团聚体碳、氮含量和作物产量。结果表明:与不施肥CK相比,长期施肥与秸秆还田可以增加各粒径团聚体中有机碳和全氮含量,其中,秸秆还田对提高0～10 cm表层土壤水稳性团聚体有机碳含量效果较好,且随秸秆还田量的增加,水稳性团聚体有机碳提升效果越明显。长期秸秆还田对各粒径团聚体中碳氮比无较大影响。>0.25 mm团聚体中有机碳和全氮富集系数较高,且0～10 cm土层,S2250、S4500和S9000处理均表现为随着团聚体粒径减小团聚体中有机碳富集系数逐渐降低。长期秸秆还田可以提高作物产量,且高秸秆还田量对小麦产量的提高效果更明显。>0.25 mm团聚体中有机碳含量与小麦产量之间的关系最密切,当该粒径团聚体中有机碳含量增加1 g/kg时,小麦产量可以增加329.62 kg/hm²;而0.25～0.053和<0.053 mm团聚体中有机碳含量与小麦产量相关性较差。综上,秸秆还田可以增加土壤团聚体中有机碳含量,提升土壤肥力,促进作物增产。     

长期定位施肥对土壤有机质、不同形态氮含量及作物产量的影响

通过长期定位试验,研究不同施肥处理对河北省低平原区土壤有机质、不同氮形态含量及作物产量的影响,旨在为该区冬小麦–夏玉米轮作系统秸秆全量还田下土壤肥力和作物产量的提高提供理论依据。结果表明,经过36个小麦玉米轮作周期的不同施肥处理后,与不施肥处理（CK）相比,施肥可以提高土壤有机质和全氮含量,且随化肥施用量的增加而逐渐增加。在化肥施用量≤N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时,秸秆还田较不还田可显著提高土壤有机质和全氮含量,在化肥施用量为N 540kg/hm²+P₂O₅ 360kg/hm²时,增加速度减缓。与CK相比,长期施肥提高了土壤碱解氮和硝态氮含量,而对土壤铵态氮含量没有显著影响。单施化肥时,表层土壤碱解氮和硝态氮含量随氮肥施用量的增加而增加;在秸秆还田下,N360+P240+S9000处理表层土壤碱解氮和硝态氮含量最高。施肥显著提高了作物产量,单施化肥处理,小麦、玉米产量均随施肥量的增加而逐渐增加;秸秆还田条件下,小麦产量在化肥施用量≤N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时较单独施用化肥的处理增产。由以上结果可知,长期施肥可提高土壤肥力,增加土壤有机质和全氮含量,适宜的氮肥施用量配合秸秆还田可固持土壤有机碳和全氮,过量氮肥不利于土壤有机质的累积。长期单施化肥或化肥配合秸秆还田均可提高土壤碱解氮和硝态氮含量,对土壤铵态氮含量无显著影响。长期施肥可提高作物产量,在秸秆还田条件下,化肥施用量为N 360kg/hm²+P₂O₅ 240kg/hm²时,增产效果较好。     

水肥管理模式对小麦氮素吸收及转运的影响

为优化冬小麦水肥管理模式,在2013-2016三个小麦生长季,通过裂区试验,以春季5个不同水肥管理模式作为主区［M₀：不灌溉+趁墒追肥模式;M₁：拔节水+拔节肥模式;M₂：拔节和扬花或灌浆初灌溉2水+拔节肥模式;M₃：返青-拔节水（+追肥）+孕穗或扬花水+灌浆水的3水模式;M₄：起身水（+1/2追肥）+拔节水（+1/2追肥）+扬花或灌浆初浇水+灌浆水的4水模式］,以2个当地主推冬小麦品种作为裂区（衡观35和衡4399）,比较分析了不同水肥管理模式下小麦不同生育阶段生物量、氮素吸收量、氮素利用效率、花后氮素转运效率、氮素贡献率及产量的差异。结果表明,冬小麦干物质积累量在起身到拔节期平均以M₀模式最高,从扬花期开始平均以M₀模式最低,成熟期M₁、M₂、M₃和M₄模式分别较M₀模式高 15.9%、27.6%、40.0%和39.5%。随春季灌溉量和灌溉次数的增加,籽粒产量和氮素吸收量呈现增加趋势,与M₀模式相比,M₁、M₂、M₃和M₄模式的产量分别提高28.5%、36.7%、44.7%和45.7%,氮素吸收量分别提高 21.2%、36.3%、48.2%和48.1%,氮素利用效率以M₂模式最高。M₁、M₂、M₃和M₄模式的营养器官氮素花后向籽粒的转运总量较M₀模式分别高26.7%、15.2%、30.1%和20.2%,但氮素转运效率及对籽粒氮素的贡献率均随灌溉次数和灌水量的增加呈现降低的趋势。衡4399三年较衡观35平均增产3.4%,差异显著;两个品种间干物质积累量、氮素积累量及氮素的吸收和利用效率差异均不显著;衡4399的氮素转运效率和贡献率分别较衡观35高5.1和12.2个百分点。在水肥利用效率较高的M₂模式下,衡4399的水分利用效率和氮素利用效率较衡观35分别提高1.1%和5.6%。因此,在缺水的华北低平原区采用M₂模式,选用产量潜力大、水氮利用效率高、花后营养器官氮素转运效率高的衡4399,对保证小麦产量和区域农业的可持续发展意义重大。     

长期小麦秸秆还田对壤质潮土磷素含量及磷盈亏的影响

明确长期小麦秸秆还田壤质潮土土壤中磷素演变特征,可为潮土区土壤磷素管理和磷肥高效施用提供理论依据。利用壤质潮土长期定位试验（1992-2015年）,比较单施化肥处理（NP、NPK）和小麦秸秆还田配施化肥处理（NPS、NPKS）土壤有效磷、全磷含量变化,量化土壤磷盈亏和累积磷盈亏,并解析土壤有效磷变化量与累积磷盈亏之间的关系。结果表明,长期施用磷肥和小麦秸秆还田显著提高了土壤有效磷和全磷含量,提升了磷活化系数（PAC）,其年增量分别为0.68~0.78mg/kg、0.0031~0.0047g/kg和0.07%~0.09%,且小麦秸秆还田对土壤有效磷含量的增加速率有抑制作用,对全磷含量的增加有促进作用,但效应不显著。小麦秸秆还田增加土壤磷盈余。在土壤磷盈余时,土壤每盈余100kg/hm²磷,有效磷增加9.7~10.0mg/kg,小麦秸秆还田对其影响不大;在土壤磷亏缺时,土壤每亏缺100kg/hm²磷,秸秆不还田土壤有效磷含量降低12.6mg/kg,小麦秸秆还田土壤降低1.95mg/kg,小麦秸秆还田对土壤有效磷含量的维持有缓冲作用。小麦秸秆配施磷肥是提高和维持壤质潮土土壤磷素水平、增强土壤供磷潜力的重要措施。     

河北二季作春播马铃薯养分吸收规律及肥料适宜用量

通过氮磷钾3414大田试验,研究了河北二季作春播马铃薯氮磷钾养分吸收规律及肥料适宜用量。结果表明：优化施肥情况下生产1 000kg马铃薯所需N、P、K量分别为4.78、0.47、4.64kg;马铃薯苗期N、P和K吸收速率分别为583.0、43.7和500.4g/(hm²·d),苗期至开花期分别为686.6、116.2、1 105.8g/(hm²·d),开花期至收获期分别为3 900.2、373.9和3 426.4g/(hm²·d),马铃薯开花后是养分吸收的关键时期;优化施肥情况下,马铃薯养分吸收量和吸收速率是不施肥处理的2倍以上。本试验条件下,N、P₂O₅和K₂O适宜用量分别为186、86和212kg/hm²。     

花期高温对不同夏玉米品种花粉活力和产量的影响

为明确花期高温胁迫对不同夏玉米品种花粉活力和产量的影响,分析不同玉米品种对高温的耐受能力,通过田间试验和人工气候室盆栽试验对郑单958、郑单309和登海605等3个玉米品种进行研究。结果发现,不同玉米杂交种受花期高温影响产量均有不同程度的下降,其中登海605减产20.3%,郑单958减产17.0%,郑单309减产13.1%,花期高温造成的玉米穗粒数降低是减产的主要原因。室内高温培养试验表明,郑单958和登海605的花粉活力在35℃时随着高温时间延长迅速下降,第4天时均降为0,而郑单309的花粉活力仍能维持在70%左右,说明郑单309更能耐受高温热害的影响。以连续高温3 d时50%花粉活力为临界值确定郑单309的耐高温临界值为36.7℃,登海605为33.1℃,郑单958为34.9℃。     

有机肥氮替代部分化肥氮对冬小麦产量及氮素利用的影响

为探究适宜河北省低平原区冬小麦生产中有机肥氮替代化肥氮的最佳替代率,采用田间试验研究不同比例有机肥氮替代化肥氮对冬小麦产量、养分吸收及氮素利用的影响。结果表明：在推荐施氮量240 kg/hm²时,有机肥氮替代15%化肥氮（OPT-15%M）处理的冬小麦产量最高,达6 145.7 kg/hm²,有机肥氮替代30%化肥氮（OPT-30%M）处理的冬小麦产量为5 918.8 kg/hm²,均与单施化肥OPT处理无显著差异;在有机肥氮处理中,随有机肥氮比例的增加,小麦产量逐渐降低。OPT-15%M处理在整个生育期土壤无机氮含量较OPT处理低5.2%～13.9%,但较其余有机肥氮替代处理仍能维持较高水平,可以保证小麦对氮素的需求。OPT-15%M处理的小麦吸氮量为211.5 kg/hm²,与OPT处理几乎无差异,OPT-30%M处理的小麦吸氮量为203.6 kg/hm²,与FP处理几乎无差异,且OPT-15%M处理和OPT-30%M处理的冬小麦氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮肥利用率均高于...     

不同缓控释氮肥对冬小麦产量及氮素利用率的影响

为了探讨适宜河北省低平原区冬小麦一次性施肥生产的缓控释氮肥类型,选取4种不同控释期的缓控释氮肥以及普通尿素作为氮源,研究了不同控释期氮肥对河北省低平原区冬小麦产量以及氮素利用率的影响。结果表明:控释期60 d的氮肥处理较尿素优化施肥处理和农民习惯施肥处理可提高冬小麦产量,但差异未达到显著水平;而其他控释期氮肥处理的冬小麦产量均低于尿素优化施肥和农民习惯施肥处理。控释期60 d的氮肥处理在小麦返青期后土壤硝态氮含量始终保持较高水平,可以满足作物各生育期对氮素的需求;而控释期40 d的氮肥处理土壤硝态氮在小麦生长前期较高、后期较低,控释期90和120 d的氮肥处理土壤硝态氮在小麦生长前期较低,均不能满足作物整个生育期对氮素的需求。控释期60 d的氮肥处理冬小麦氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮肥利用率均为最高。综合分析认为,该区冬小麦生产上一次性底施控释期60 d的缓控释氮肥较为适宜,小麦产量为6 159.2 kg/hm~2,氮肥利用率可达35.6%。本研究结果可为河北省低平原区中低产田缓控释氮肥的选择及优化一次性施肥技术提供理论依据。     

长期秸秆还田对潮土水稳性团聚体的影响

为探究潮土区长期秸秆还田土壤水稳性团聚体的分布及稳定性,以河北省低平原潮土区小麦-玉米轮作系统为研究对象,利用38年化肥与秸秆配施长期定位试验,研究了不施肥(CK)和等量氮、磷肥用量为0 kg/hm2(S0)、2250 kg/hm2(S1)、4500 kg/hm2(S2)和9000 kg/hm2(S3)下的秸秆还田量、土壤团聚体分布特征及其稳定性.结果表明,与CK相比,长期施肥与秸秆还田可以降低耕层土壤容重与pH值,而对土壤颗粒组成没有显著影响.试验区土壤水稳性团聚体主要集中在>0.250 mm粒径中,在0～10 cm土层,S1、S2、S3秸秆还田处理土壤>0.250 mm团聚体含量均显著高于S0无秸秆处理,微团聚体(0.053～0.250 mm粒径)含量显著小于S0处理,<0.053 mm团聚体含量无显著差异,秸秆还田使表层土壤微团聚体向大团聚体团聚,增加了大团聚体含量.长期施肥与秸秆还田可以增加0～10 cm土层的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),提高表层土壤有机碳含量;多元回归方程表明,0～10 cm土层土壤有机碳含量与MWD值极显著相关.秸秆还田可以增强表层土壤团聚体稳定性,改善土壤结构.