麦-豆周年不同施氮组合对复播大豆土壤肥力及周年产量的影响

为了揭示周年施氮对复播大豆土壤有机质、养分和酶活性的后效及叠加效应的影响,并从中筛选出提高冬小麦-夏大豆轮作体系农田土壤肥力和周年产量的施氮组合。以冬小麦-夏大豆为研究对象,于2017～2019年采用裂区试验,前茬麦季设置4个施氮水平:0 kg·hm-2(N0)、104 kg·hm-2(N1)、173 kg·hm-2(N2)、242 kg·hm-2(N3);复播大豆设置3个施氮水平:0 kg·hm-2(S0)、69 kg·hm-2(S1)、138 kg·hm-2(S2),探究周年不同施氮组合对复播大豆土壤有机质、养分含量、土壤酶活性和周年产量变化规律的影响。结果表明:在大豆不施氮条件下,麦季施氮越多对大豆季土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及土壤蔗糖酶和夏大豆产量的促进作用越明显。在麦季不施氮条件下,大豆季施氮越多越有利于增加土壤有机质、全氮含量以及土壤过氧化氢酶、脲酶活性和夏大豆产量,而土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量和土壤蔗糖酶活性均随豆茬施氮量的增加呈先升后降的趋势,基本在豆茬N0S1施氮处理达到最大。在麦季各施氮基础上,与豆季S2施氮各组合处理基本能显著提高土壤全氮含量,而与豆季S1施氮的各组合处理基本有利于提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及土壤酶活性和产量,且与豆季S0各组合处理基本呈显著差异。相关性分析表明,复播大豆产量与土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾及蔗糖酶活性均呈极显著正相关,与土壤脲酶呈显著正相关。因此,对于冬小麦-夏大豆轮作体系的施氮,要周年统筹安排,前茬麦季施氮量大,后茬相对要小,否则即使具有固氮能力的大豆也需要施一定的氮肥。在本试验条件下,麦季施氮水平为173 kg·hm-2时,大豆季再施69 kg·hm-2的周年氮肥组合,不仅有利于提高夏大豆土壤养分含量和酶活性,而且夏大豆产量和周年产量增产效果     

周年施氮对冬小麦-夏大豆轮作产量及土壤氮素含量的影响

为探讨周年不同施氮组合对冬小麦-夏大豆轮作体系土壤氮素及产量影响规律,于2017—2018年,在伊宁县农业科技示范园内开展大田试验,以冬小麦-夏大豆轮作为研究对象,在前茬麦季设置4个施氮水平:0(N0)、104(N1)、173(N2)、242 kg·hm^-2(N3);后茬大豆设置3个施氮水平:0(S0)、69(S1)、138 kg·hm^-2(S2),研究周年不同施氮组合对两季作物收获后农田0~100 cm土层土壤硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)含量、无机氮残留量及产量的影响。结果表明,冬小麦不同施氮水平土壤NO₃^--N及NH₄⁺-N含量均在20~40 cm土层达到最大值,且N3的土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量最高,分别达到14.65 mg·kg^-1和4.26 mg·kg^-1,土壤NO₃^--N含量平均分别较N0、N1、N2增加了92.86%、44.69%和17.03%,土壤NH₄⁺-N平均依次增加了69.95%、26.10%和8.46%;而冬小麦施氮量越高,其土壤无机氮残留量越大,以麦季N3平均最高,为200.62 kg·hm^-2。此外,前茬麦季施氮还能影响后茬大豆土壤中NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及无机氮残留量;夏大豆的土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N含量也在20~40 cm土层达到最大值,且N3S2的土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量及无机氮残留量最大,平均分别为18.61 mg·kg^-1、 5.10 mg·kg^-1、258.36 kg·hm^-2。在麦季施氮173 kg·hm^-2时(N2),冬小麦产量最高,平均为7 828.64 kg·hm^-2,平均分别较N0、N1、N3增加35.45%、16.77%、6.26%;且在此基础上夏大豆当季再施氮69 kg·hm^-2时(S1),夏大豆获得产量最高,平均为2 988.93 kg·hm^-2,其周年总产量也达到最高平均,为10 817.5 kg·hm^-2。综上所述,麦季施氮173 kg·hm^-2,豆季施氮69 kg·hm^-2既有利于提高麦豆周年产量,又能减少土壤氮素的残留量,可为当地一年两熟制高效施氮制度提供一定的参考标准。     

不同施氮量对棉花产量和棉田土壤养分的影响

为探讨连续定位试验条件下不同施氮水平对棉花产量和棉田土壤养分含量及养分利用效率的影响,于2018—2020年连续3年在阿拉尔开展田间试验,设置6个纯氮处理:0(N0)、90(N1)、180(N2)、270(N3)、360(N4)、450 kg·hm^-2(N5),研究了定点定量施氮对棉花土壤有机质、全氮、速效养分、植株干物重及含氮量、产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,各处理土壤有机质、全氮及速效养分含量均随土层加深而减少。随施氮水平的提高,收获期棉田0~60 cm各土层土壤有机质含量基本无显著差异,全氮、碱解氮含量整体表现为N0、N1和N2处理低于N3、N4和N5处理,速效磷含量变化则反之;不同年限处理间速效钾含量基本以N3处理最低,至2020年N3处理0~60 cm土层速效钾平均含量较其他处理低23.49%~51.13%。棉花地上部单株干物重和单株含氮量均以棉铃占比最高,不同处理分别为59.04%~62.91%和56.48%~65.16%。各处理地上部单株干物重、单株含氮量、皮棉产量和氮肥表观利用率均随施氮量的增加呈先增后降的趋势,且均在N3处理达到最大,试验年内N3处理平均单株干物重和单株含氮量分别为117.25和1.96 g,皮棉产量2 419.39 kg·hm^-2,较其他处理分别高出29.75%、14.32%、8.18%、8.54%和10.21%,氮肥表观利用率也最高,为47.26%。因此,综合考虑产量及氮肥利用效率,推荐南疆阿拉尔地区棉花氮肥适宜用量为270 kg·hm^-2。在此施用量下可获得棉花高产,并减少收获期土壤养分残留。本研究结果为棉花精准施肥提供了理论依据。     

播种方式和播量对干旱区旱地小麦土壤水分利用及产量的影响

为明确旱地小麦播种方式和播量对土壤蓄水量及产量的影响,以播种方式为主区,设常规条播(C1)、起垄沟播(C2)、宽幅播种(C3)3个播种方式;播量为副区,设180(D1)、240(D2)、300(D3)、360(D4)kg/hm² 4个播量,研究其对旱地小麦土壤蓄水量、水分利用效率和产量的影响。结果表明,同一个播种方式下,播量240和300 kg/hm²较其他播量处理均增加拔节期和开花期土壤蓄水量、开花―成熟阶段土壤耗水量,提高水分利用效率,优化产量构成因素,提高产量,且这2个播量处理间无显著差异。宽幅播种和起垄沟播较常规条播均显著增加拔节期和开花期土壤蓄水量均值,增加开花―成熟阶段土壤耗水量及其所占比例均值,提高水分利用效率和产量均值,尤其是宽幅播种表现更为突出。宽幅播种较常规条播和起垄沟播水分利用效率分别提高23%和3%,产量分别提高25%和3%。由此得出,在干旱区,旱作小麦采用宽幅播种和播量240～300 kg/hm²组合,利于小麦营养生长期土壤水分蓄积,开花后增加土壤水分消耗,利于增加穗数,提高产量。     

冬小麦施氮对复播大豆土壤微生物区系及产量的影响

为揭示冬小麦不同施氮水平对复播大豆土壤微生物区系的后效影响,于2017-2018年在小麦季设置0、225、375和525 kg·hm^-2 4个施氮处理,分别记作CK、N₁、N₂和N₃,采用稀释平板法和MPV稀释法研究冬小麦不同施氮量对复播大豆土壤微生物区系的影响。结果表明,麦季施氮量对复播大豆土壤微生物区系具有显著的后效作用。随着麦季施氮量的增加,复播大豆产量、土壤细菌、真菌、放线菌、氨化细菌及好气性自生固氮菌数量呈先上升后下降的趋势,硝化细菌和反硝化细菌数量呈不断上升的趋势;其中,麦季适宜的施氮量(N₁、N₂)更能促进土壤微生物总数的生长繁殖,优化菌群结构,提高后茬大豆产量;而过量施氮(N₃)刺激硝化、反硝化细菌数量的增加,降低大豆产量,加速土壤中氮素损失,降低氮肥利用率。综合考虑冬小麦季施氮量为375 kg·hm^-2时,复播大豆产量达到最高,平均为2 988.93 kg·hm^-2, 两年大豆平均增产23.59%,并有利于改良后茬大豆土壤微生物区系,调节土壤生态环境。本研究结果为周年轮作模式下后茬大豆合理施氮提供了理论依据。     

复播大豆农田不同耕作方式对土壤物理性质、硝态氮及产量的影响

为探究伊犁河谷滴灌条件下复播大豆高产及减少土壤硝态氮残留的耕作方式,2017年进行了复播大豆农田不同耕作方式对土壤物理性质、硝态氮及大豆产量影响的大田试验。结果表明:各处理土壤容重随土层深度的加深呈现先增后降的趋势,土壤孔隙度呈现出与土壤容重相反的规律,0～20 cm,20～40 cm土层中,NT处理土壤容重均达最大值、孔隙度值均表现为最小,且与其他处理间差异显著(P0.05);各处理各生育时期土壤含水量均随土层深度的加深逐渐增大,表现为TPSTNT;土壤硝态氮含量的变化趋势与土壤容重相同,且各处理各生育时期也表现为STPTNT;各处理土壤容重、孔隙度、含水量、硝态氮含量均在0～40 cm土壤范围内差异明显。TP处理的产量最高,达3 185.96 kg/hm~2,分别较S、T、NT处理的高12.33%,20.04%,26.19%,且较后三者均达到显著差异(P0.05),未覆膜处理中,S处理较T、NT处理高6.86%,12.35%,并与NT处理达到显著差异(P0.05)。因此,在伊犁河谷地区,翻耕覆膜是大豆高产的最佳耕作方式,深松耕则是保证较高的大豆产量,并能减少土壤硝态氮残留的耕作方式。     

夏大豆土壤微生物有机碳及颗粒有机碳对不同耕作措施的响应

【目的】研究周年土壤不同层次碳对耕作措施的响应,为复播条件下进行有利大豆土壤固碳的合理耕作措施提供参考依据。【方法】在2017年大田滴灌条件下,设置翻耕覆膜(TP)、翻耕(T)、深松(ST)、免耕(NT)4种土壤耕作处理,研究不同耕作处理对不同土壤层次土壤总有机碳(SOC)、微生物有机碳(MBC)、土壤颗粒有机碳(POC)含量的影响。【结果】相对于T与TP处理,NT与ST处理均有利于增加0~10 cm表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,但两者间无显著性差异。在10~30 cm耕作层,TP处理较比于其余三种处理,能保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。但在土层深度30 cm以下,ST处理的MBC、POC质量分数逐渐与其余三种处理的差异性逐渐增大并呈显著性差异。在0~60 cm土层深度,微生物有机碳与颗粒有机碳占总有机碳的比例范围分别为1.29%~2.35%与17.81%~31.99%,并均在深度至60 cm的土层达到最高点,其占在总有机碳的比率为ST>TP>T>NT。【结论】深松和免耕均能够有效增加表层土壤的SOC、MBC和POC的质量分数,其中深松对土层深度30 cm以下的MBC、POC质量分数与比率具有显著提升,而在土层20~30 cm翻耕覆膜能够更好保持土壤中SOC、MBC和POC的质量分数。     

麦?豆轮作体系周年施氮量对夏大豆氮素利用效率和产量的影响

  【目的】  探明伊犁河谷麦?豆轮作体系下施氮对夏大豆氮素利用及产量的影响，筛选出夏大豆高产的周年施氮组合。  【方法】  于2016—2018年在新疆伊宁县进行小麦?大豆轮作田间试验。前茬冬小麦设4个施氮水平，分别为0、104、173、242 kg/hm2，即WN0、WN1、WN2、WN3处理；在小麦各处理基础上，再设夏大豆3个施氮水平，分别为0、69、138 kg/hm2，即SN0、SN1、SN2处理。从大豆出苗后20天起，每10天取一次植株样，测定不同部位的氮素含量和生物量，收获期测产量及其构成，计算夏大豆的氮素利用效率。  【结果】  前茬麦季及大豆当季施氮量均显著影响夏大豆干物质及植株氮素积累量。在麦季施氮0～173 kg/hm2范围内，夏大豆当季施氮有利于增加植株干物质积累量及各器官氮素积累量，且小麦季施氮水平越低，夏大豆当季施氮对干物质积累及植株氮素积累的作用越显著。在麦季施氮量为173 kg/hm2时，夏大豆季施氮可增加产量，且以SN1处理产量最高；而当小麦季施氮量为104和242 kg/hm2时，夏大豆季SN1和SN2处理产量之间没有显著差异。在前茬小麦季施氮的基础上，夏大豆当季氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力均随当季施氮量的增加而降低。  【结论】  在伊犁河谷冬小麦?夏大豆轮作体系下，前茬麦季施氮173 kg/hm2基础上，夏大豆当季施氮69 kg/hm2可获得较为理想的夏大豆产量和氮素利用效率。     

膜下滴灌量对复播大豆土壤含水量及产量形成的影响

为探明膜下滴灌量对复播大豆土壤含水量及产量形成的影响规律,为当地复播大豆高产节水的适宜滴灌量提供理论依据。于2016年大田滴灌试验条件下,采用单因素随机区组试验设计,试验设3780 m3/hm2(W1)、3360 m3/hm2(W2)、2940 m3/hm2(W3)、 2520 m3/hm2(W4)、2100 m3/hm2(W5). 5个滴灌量处理。研究结果表明：随着滴灌量的增加,各处理0~60 cm土层土壤含水量均呈增加趋势,不同生育时期各处理0~40 cm土层土壤含水量变化较小,40~60 cm土层土壤含水量变化较大;各处理复播大豆全生育期的株高及茎粗均表现为W2>W1>W3>W4>W5;叶面积指数及叶日积均随着滴灌量的增加呈现先增后降的变化趋势,且各处理均在鼓粒期达到最大值,以W2处理最高,分别为5.66和97.83 m2?d; W2处理干物质最大积累速率(Vm)、干物质总量及产量均为最高,其中产量为3133.25 kg/hm2,较W1、W3、W4、W5处理的分别提高了8.08%、11.48%、27.87%、47.73%;灌溉水利用效率在W2、W3、W4之间则差异不显著,但W1处理的与其他处理的均达到显著差异(P<0.05)。综合考虑复播大豆的生长发育、产量及灌溉水利用效率,得出复播大豆高产节水的适宜膜下滴灌量为3360 m3/hm2。     

麦豆轮作体系有机肥和氮肥不同组合对复播大豆产量及土壤有机碳的影响

【目的】分析周年不同施肥组合对土壤有机碳及大豆产量的影响,筛选最佳施肥组合,为伊犁河谷地区周年施肥提供重要的理论依据。【方法】采用裂区试验设计,主区为小麦季施肥,设置4个处理分别为CK(无肥)、A(氮肥)、B(有机肥)、C(有机肥+氮肥),副区为大豆季施肥,在主区A、B、C三个处理上基础上设置不追施氮肥和追施氮肥150 kg/hm²两个施氮水平。研究不同施肥组合对土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、碳库管理指数(CPMI)及产量的影响。【结果】随着土层(0~100 cm)深度的增加各处理土壤SOC、EOC呈现出先升高后降低的趋势,对CPMI的影响无明显规律;A₁、A₂、B₁、B₂处理的土壤SOC、EOC含量在土层深度为20~30 cm处达到最高值而各处理无显著性差异,但C₁、C₂在30~40 cm达到峰值与各处理达到显著性水平(P < 0.05);就两年土壤0~100 cm 各土层CPMI均值来说均为C₁处理表现最高;(C₁)处理比周年施氮处理(A₂)和对照(CK)分别高出8.3%、50.62%;产量与土壤SOC、EOC、CPMI具有显著性相关。【结论】C₁处理不仅可以改善土壤质量,提高土壤固碳能力,还可以提高作物产量。在滴灌条件下小麦复播大豆农田筛选出最有利于固碳高产的周年施肥组合。