耕作方式对豫西旱地麦-豆轮作田土壤理化特性和酶活性的影响

为探明耕作方式对豫西旱地麦-豆轮作田不同土层土壤理化特性和土壤酶活性的影响,设置免耕(NT)、旋耕(RT)和翻耕(PT)3种耕作方式,分析了定位试验9 a(2009—2019年)后小麦收获期的土壤容重、孔隙度和有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,以及土壤脲酶、蛋白酶、转化酶和碱性磷酸酶活性,并运用相关分析和通径分析研究了土壤理化性质与土壤酶活性的关系。结果表明：不同耕作方式对土壤理化特性和酶活性具有显著的调控作用,其调控效应与其作业深度相关。RT较PT有利于降低0～15 cm土层但增加15～35 cm土层容重,NT较RT和PT显著降低了0～5、15～35、35～60 cm土层的土壤容重,土壤孔隙度变化规律与容重相反。各处理间土壤有机质、全氮、有效磷含量以及土壤脲酶、蛋白酶、转化酶和碱性磷酸酶活性在0～5 cm土层和15～35 cm土层规律一致,0～5 cm土层均以NT最优,分别较最低值处理(PT)显著提高16.7%、53.2%、15.9%、23.6%、18.0%、34.7%和29.0%;15～35 cm土层均以PT最优,分别较最低值处理(NT)显著提高18.3%、23.4%、53.4%、...     

追氮量对强筋和中筋小麦产量与品质的影响

目的探究追氮量对强、中筋小麦品种产量及品质的影响，为强、中筋小麦优质高产提供参考。方法试验于2016—2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行，采用两因素随机区组设计，A因素为小麦品种，包括藁优2018 (强筋)、师栾02-1 (强筋)、中麦8号 (中筋)、中麦175 (中筋)。B因素为追氮量，在基施N 105 kg/hm2基础上，设拔节期追施N 75、105、135 kg/hm2三个水平。于成熟期取样，测量单位面积穗数、穗粒数、千粒重、生物产量和籽粒产量，并测定籽粒粗蛋白质含量、蛋白质组分、湿面筋含量、沉淀值和面团流变学特性。结果在追施N 75～135 kg/hm2范围内，籽粒产量、单位面积穗数、穗粒数、千粒重、蛋白质产量及生物产量均随追氮量的增加而提高，平均增幅分别达到6.1%、2.6%、8.5%、4.6%、10.3%、15.3%。随着追氮量的增加，蛋白质总量及组分含量呈增加趋势，其中谷蛋白增加幅度较高，与N₇₅相比，N₁₀₅、N₁₃₅处理下分别增加了13.2%和14.6%；追施氮肥对两种筋型小麦的沉淀值、湿面筋、吸水率、面团形成时间、稳定时间的影响规律相同，均随追氮量增加而增加，其中强筋小麦各加工品质指标增幅分别为4.3%、2.2%、1.6%、13.8%、22.0%；中筋小麦各指标增幅分别为13.8%、7.4%、0.8%、9.5%、10.2%；弱化度则随追氮量增加而降低，两种类型品种小麦分别降低9.65%及12.0%。结论在基施N 105 kg/hm2基础上，综合考虑肥料投入、小麦产量及品质指标，中筋小麦于拔节期追N 105 kg/hm2、强筋小麦于拔节期追N135 kg/hm2时，可获得较高的产量和品质。     

适时一次灌溉对8个冬小麦品种产量和生理特性的影响

为了探讨适时一次灌溉的灌溉效果和增产机制,以黄淮海麦区主推的8个小麦品种为材料,在大田和池栽条件下,设置适时一次灌溉和无灌溉（自然降雨）2种处理,测定抽穗期、灌浆前期、灌浆中期、灌浆后期旗叶生理指标和成熟期籽粒产量,研究适时一次灌溉对冬小麦产量和旗叶生理特性的影响。结果表明,适时一次灌溉改善了4个生育时期的旗叶生理特性。大田、池栽条件下适时一次灌溉处理旗叶超氧化物歧化酶（SOD）活性分别较无灌溉处理增加23.63%～39.07%、27.82%～54.53%,过氧化物酶（POD）活性增加16.39%～53.76%、16.93%～38.62%,过氧化氢酶（CAT）活性增加33.74%～51.59%、26.13%～45.06%,可溶性糖含量增加27.73%～46.34%、24.75%～37.31%,脯氨酸含量增加26.29%～37.84%、21.41%～41.33%,可溶性蛋白含量增加16.56%～42.06%、14.85%～31.69%,净光合速率增加11.51%～47.25%、24.36%～43.33%,丙二醛（MDA）含量下降12.32%～18.64%、14.85%～22.79%,小麦...     

秸秆和有机肥配合替代部分化肥提高作物水分利用率减少土壤硝态氮残留

  【目的】  研究长期秸秆和有机肥配合替代部分化肥对小麦玉米一年两熟种植制度下农田生产力及氮肥残留的影响,为改善旱地土壤肥力,提高作物产量,降低环境风险提供科学依据。  【方法】  依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位培肥试验,选取不施肥对照 (CK)、常规氮磷钾化肥 (NPK)、秸秆和有机肥配合替代1/3的氮磷钾养分 (SOR) 3个处理。调查了2015—2020年度夏玉米、冬小麦及周年产量、生育期耗水量、水分利用效率;分析了2020年冬小麦收获期0—60 cm土层土壤养分含量,以及硝态氮在0—380 cm土层剖面的分布积累量。  【结果】  与2007年试验开始时相比,2020年CK处理0—20 cm土层土壤养分(除速效钾外)含量显著下降,而NPK和SOR处理不同程度地提高了土壤养分含量。与NPK处理相比,SOR处理0—60 cm土层土壤有机质含量显著提高了10.4%～16.4%,0—40 cm土层全氮含量显著提高了16.7%～20.0%,0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量分别显著提高了12.9%和15.4%。与NPK处理相比,SOR处理夏玉米产量在干旱年 (2015和2017年) 及5年平均分别显著提高了35.3%和10.1%,水分利用效率在干旱年、平水年 (2016年) 及5年均值分别显著提高了42.7%、12.3%和18.5%,周年产量和水分利用效率在干旱年分别显著提高了20.5%和23.5%;冬小麦产量在不同降水年型下均未显著降低,但水分利用效率在平水年 (2015—2016、2016—2017、2019—2020) 及5年均值较NPK处理分别显著降低了9.8%和7.9%。NPK处理的硝态氮总累积量为732 kg/hm2,其中68.2%积累在100—230 cm土层;SOR处理的硝态氮总累积量为833 kg/hm2,其中74.8%积累在80—200 cm土层。与NPK处理相比,SOR处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,在200—230、260—290、320—350和350—380 cm土层分别显著降低了54.9%、21.1%、25.0%、57.9%。  【结论】  无论降雨多寡,秸秆和有机肥配合替代1/3氮磷钾肥均未降低冬小麦产量,但显著提高了干旱年夏玉米及周年产量及水分利用效率,并提高了0—60 cm土层土壤有机质和全氮含量,提高了0—20 cm土层土壤速效磷和速效钾含量,同时较常规氮磷钾处理显著降低了200—380 cm土层土壤硝态氮积累量,是旱作麦玉两熟区兼顾产量、效率和环境的施肥模式。     

秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥对旱地玉-麦产量、蛋白质含量和化肥利用效率影响

为研究长期秸秆还田和有机肥配合替代部分化肥对玉-麦一年两熟种植下产量、品质和化肥效率的影响,2015-2020年,依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、玉米小麦季均常规施用氮磷钾化肥(NPK)、秸秆还田和有机肥配合替代小麦季1/3氮磷钾化肥(SORF) 3个处理,研究2015—2020年玉-麦一年两熟种植下作物产量、化肥利用效率,2019—2020年玉米和小麦籽粒氮磷钾养分含量、蛋白质含量和蛋白质产量,以及2020年小麦籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明:(1)SORF处理玉米增产增效作用优于NPK处理,5年平均产量提高10.0%,但二者间小麦和周年产量差异未达显著水平(p>0.05)。(2)施肥显著提高玉米和小麦籽粒氮磷钾含量,其中SORF较NPK处理又显著增加籽粒氮含量,从而使玉米籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较NPK分别显著提高6.7%和17.8%,小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别显著提高8.0%和6.3%,周年蛋白质产量显著增加10.8%。(3)SORF和NPK处理较CK均可显著提高小麦籽粒中各蛋白质组分含量及谷醇比,协同提高小麦籽粒蛋白质含量和籽粒品质。SORF较NPK处理还可提高除球蛋白外的其他蛋白组分含量,但谷醇比的增幅不显著。(4)与NPK相比,SORF处理下玉米、小麦和周年的氮肥农学效率分别显著提高54.8%,31.2%和37.3%,氮肥偏生产力分别显著提高10.0%,45.6%和20.7%,小麦、周年的磷(钾)肥农学效率和偏生产力分别提高31.2%,77.3%和45.6%,55.7%。综合来看,秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥(SORF)不仅有利于提高玉米产量,玉米、小麦的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量,以及化肥农学效率和偏生产力,而且可提高小麦籽粒蛋白组分含量,是旱地玉-麦一年两熟区兼顾产量品质效率的施肥模式。     

返青后补灌与氮肥用量对旱地小麦产量及水氮利用效率的影响

【目的】基于高标准农田建设改善了旱地麦田灌溉条件,但小麦季通常仅能进行一次灌溉的生产实际,探索返青后补灌与氮肥互作对旱地小麦生产力、水氮利用以及土壤硝态氮残留的影响,为旱地小麦高产高效和环境友好生产提供理论依据和技术支撑。【方法】于2019—2022年,在黄土高原与黄淮海平原交汇处的典型旱地小麦种植区,设置两因素裂区试验,灌溉水平为主处理,分别为全生育期不灌溉(I0)和返青后补灌(I1,小麦返青后0—40 cm土层首次出现土壤含水量低于田间持水量的60%时,补灌至田间持水量的85%,全生育期仅灌溉一次)。施氮量为副处理,分别为0(N0)、120(N120)、180(N180)和240 kg N·hm^-2(N240)。分析小麦产量及其构成因素、水分利用效率、氮素吸收利用特征以及0—200 cm土层硝态氮残留量。【结果】与I0相比,I1优化了小麦产量构成要素,增加了氮素吸收能力,籽粒产量和水分利用效率3年平均分别显著提高55.8%和34.7%,0—200 cm土层硝态氮残留显著降低11.6%。随着施氮量增加,I0水平下小麦产量、穗数、穗粒数和水分利用效率均呈现先升高后...     

耕作方式对河南小麦产量和水分利用效率影响的Meta分析

为了明确在河南不同生产条件下实现小麦高产高效的耕作技术,通过CNKI和Web of Science进行文献检索,共获得45篇相关大田文献和192组试验数据,以常规耕作（翻耕）为对照,采用Meta分析方法,定量分析了不同区域、不同降雨量、不同施氮量、不同土壤类型下旋耕、深松耕、免耕对河南小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明,与常规耕作相比,旋耕小麦的产量和水分利用效率分别降低3.08% （P<0.05）和3.75%（P>0.05）,深松耕提高10.46%（P<0.05）和8.56%（P<0.05）,免耕提高2.32% （P>0.05）和8.32%（P<0.05）。其中,旋耕小麦产量在豫东、豫南、豫北均显著降低,降幅分别为10.58%、7.85%、 4.05%;深松耕小麦产量在豫中、豫东、豫西均显著提高,增幅分别为12.58%、15.01%、12.29%;免耕小麦产量在豫西和豫南分别显著增加（增幅8.38%）和显著降低（降幅4.15%）。与常规耕作相比,在年降雨量≤500 mm、500~600 mm、>600 mm下,旋耕小麦产量均显著降低,降幅分别为6.30%、4.20%、 3.33%,水分利用效率均无显著变化;深松耕产量均显著提高,增幅分别为13.68%、7.19%、11.45%,水分利用效率分别提高9.23%（P<0.05）、6.45%（P>0.05）、16.79%（P<0.05）;免耕小麦产量在年降雨量500~600 mm条件下提高6.23%（P<0.05）,水分利用效率在年降雨量>600 mm条件下提高10.87% （P<0.05）。与常规耕作相比,旋耕小麦产量和水分利用效率在施氮量150~240 kg·hm^-2条件下均显著降低,降幅分别为5.39%和 7.54%;深松耕小麦产量在施氮量≤150 kg·hm^-2和150~240 kg·hm^-2条件下,水分利用效率在施氮量≤150 kg·hm^-2、150~240 kg·hm^-2、>240 kg·hm^-2条件下均显著提高,产量增幅分别为12.41%和 9.65%,水分利用效率增幅分别为8.98%、11.69%和11.21%;免耕小麦的产量和水分利用效率在施氮量≤150 kg·hm^-2条件下分别提高8.88%和11.10%。与常规耕作相比,在潮土和砂姜黑土条件下旋耕小麦产量均显著降低,降幅分别为9.48%和9.25%,而在黄土条件下免耕小麦产量和水分利用效率均显著提高,增幅分别为8.38%和9.21%;深松耕在不同土壤类型下均能提高小麦产量和水分用效率,且在壤土和黄土条件下效果较好。综上,旋耕在河南不同生产条件下均会降低小麦产量和水分利用效率;除豫南外,深松耕均可提高河南小麦产量和水分利用效率;免耕显著提高了总体水分利用效率,尤其在豫西地区、施氮量≤150 kg·hm^-2以及黄土质地条件下效果显著。因此,采用深松耕技术有利于提高河南除豫南外地区的小麦产量和水分利用效率,在豫西地区、施氮量≤150 kg·hm^-2或黄土条件下也可以应用免耕技术。     

秸秆还田替代施钾对旱地玉-麦轮作体系作物生产力和土壤硝态氮的影响

为探明秸秆还田替代施钾对旱地玉—麦轮作体系的影响,2015—2020年,基于中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,选取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、施氮磷钾肥(NPK)、施氮磷肥+秸秆还田(NPS)4个处理,研究了夏玉米—冬小麦轮作体系的产量、水肥利用效率,以及2020年小麦成熟期0—60 cm土层的土壤有机质、全氮、速效磷钾含量和0—260 cm土层土壤硝态氮累积量。结果表明:与NP相比,NPK可显著提高0—60 cm各土层的土壤速效钾含量,但对夏玉米和冬小麦的产量和水肥利用效率均无影响,而NPS不仅利于改善土壤养分,而且可显著提高夏玉米和周年的产量、水肥利用效率。与NPK相比,NPS的0—20 cm土层土壤有机质含量显著提高10.68%,夏玉米和周年的产量、水分利用效率、氮(磷)肥农学效率分别显著提高20.91%,33.77%,114.39%和13.60%,13.63%,65.41%,但0—20 cm土层土壤速效磷含量和0—60 cm土层土壤速效钾含量分别显著降低7.43%和14.31%。NPS较NP和NPK,土壤硝态氮累积量在0—100 cm土层分别提高37.14%和25.92%,在160—260 cm土层分别降低32.33%和21.64%。综上,在施氮磷肥的基础上用秸秆还田替代施钾既能提高0—20 cm土层土壤有机质、全氮含量以及0—100 cm土层土壤硝态氮累积量,又能提高夏玉米和周年产量、水肥利用效率,还可降低土壤硝态氮向深层淋溶的风险,是适宜于旱地玉—麦轮作区的施肥措施,但其降低土壤速效磷和速效钾含量的问题应被重视。     

秋季耕作方式对旱地麦-玉二熟区小麦产量形成的影响

为明确秋季耕作方式对旱地麦-玉二熟体系小麦籽粒产量形成的影响,于2019年6月至2021年6月,在豫西典型旱作麦-玉二熟区的洛阳市孟津区小浪底镇明达村,选择前茬夏玉米免耕的田块,设置秋深松、秋免耕和秋旋耕3种耕作方式,分析了不同秋季耕作方式下两个试验年度的小麦籽粒产量及其构成因素和穗部性状以及2020-2021年度的小麦群体茎蘖数、孕穗后的旗叶净光合速率（P_n）和干物质积累转运特性。结果表明,秋季耕作方式对小麦产量、穗部性状、旗叶P_n和干物质积累转运特性均有显著的调节作用。与秋旋耕相比,秋深松的小麦茎蘖数除返青期外均显著增加,穗数增加5.74%~16.06%;秋深松虽然对小麦旗叶P_n无显著影响,但提高灌浆中后期的旗叶SPAD值,显著改善了干物质积累转运特性,从而使千粒重增加,其中2019-2020年度使穗长和小穗数分别提高7.50%和9.42%,最终使籽粒产量提高9.77%~19.09%。秋免耕后,小麦孕穗和抽穗期的叶片P_n、返青至开花期的干物质积累量、花前干物质转运量及其对籽粒产量的贡献率也较秋旋耕均显著降低,而花后干物质对籽粒产量贡献率提高7.35个百分点,从而保证了籽粒产量无显著下降。与秋免耕相比,秋深松下不同生育时期的茎蘖数均显著增加,孕穗至灌浆中后期的叶片P_n,灌浆中后期的旗叶SPAD值,返青-成熟期的干物质积累量,花前干物质转运量、转运效率及其对籽粒产量的贡献率分别提高7.16%~18.41%、10.27%、12.25%~19.97%、42.19%、4.02个百分点和11.95个百分点,其中2019-2020年度穗长和小穗数分别增加7.50%和8.41%,穗数和籽粒产量分别提高16.74%~17.63%和10.31%~23.63%。综上,秋深松不仅可增加小麦穗数,而且可改善旗叶光合及干物质积累转运特性,进而提高籽粒产量,是旱地麦-玉二熟区实现小麦高产的耕作方式。     

耕作方式和氮肥用量对旱地小麦产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响

【目的】明确旱地小麦增产提质和环境友好协同的耕作与氮肥组合模式。【方法】2016—2017年（欠水年）和2017—2018年（丰水年）,在豫西典型旱地小麦种植区设置夏闲季深松（ST,麦收后2周左右并隔年进行）和翻耕（PT,传统的7月底8月初等雨连年进行）2种耕作方式为主处理和小麦播种前施氮0（N0）、120 kg·hm^-2（N120）、180 kg·hm^-2（N180）和240 kg·hm^-2（N240）4个氮肥用量为副处理的二因素裂区田间定位试验,研究其对旱地小麦产量、籽粒蛋白质含量及其产量、植株氮素吸收利用和收获期0—200 cm土层硝态氮残留的影响。【结果】降水年型、耕作方式和氮肥用量及后二者互作对旱地小麦拔节后氮素积累量、籽粒产量、蛋白质产量、氮效率和土壤硝态氮残留量均有显著影响。深松与翻耕相比,显著提高了拔节后植株氮素积累量、花前氮素转运量及N240下的氮收获指数,不同氮肥处理的平均氮肥吸收效率、氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力分别显著提高8.6%—15.3%、23.9%—86.5%、8.1%—26.1%和9.1%—20.3%,最终在不降低籽粒蛋白质含量的同时,使产量在欠水年和丰水年分别提高11.9%和12.4%,蛋白质产量提高12.4%和13.5%,收获期0—200 cm土层硝态氮残留量降低11.9%和25.4%。相同耕作方式下,随着氮肥用量的增加,植株氮素积累量、花前氮素转运量、花后氮素对籽粒的贡献率、籽粒蛋白质含量和收获期土壤硝态氮残留量显著增加,花前氮素对籽粒的贡献率、氮素籽粒生产效率、氮肥吸收效率和氮肥偏生产力逐渐降低,氮肥农学效率、氮肥利用率、籽粒产量和蛋白质产量的变化因降水年型和耕作方式而异。从互作效应看,两年中STN240处理的植株氮素积累量最高,其产量和蛋白质产量（除欠水年与ST180处理外）、蛋白质含量（除丰水年与PTN240处理外）均显著高于其他处理,氮肥利用率及其丰水年的氮肥农学效率不低于或显著高于翻耕下的所有施氮处理,收获期的土壤硝态氮残留量较PT240处理降低16.4%。从整体效应看,翻耕配施氮肥180 kg·hm^-2可获得最高的籽粒产量以及较优的蛋白质产量、氮肥农学效率和氮肥利用率;深松配施氮肥240 kg·hm^-2可通过深松提高氮效率并降低土壤硝态氮残留,通过增加氮肥用量提高蛋白质含量,最终使产量和蛋白质产量较其他处理分别提高2.6%—45.0%和7.3%—81.4%。【结论】深松有利于提高旱地小麦产量、蛋白质产量和氮效率,降低土壤硝态氮残留,但其适宜的氮肥用量高于翻耕。翻耕配施氮肥180 kg·hm^-2是兼顾高产高效,深松配施氮肥240 kg·hm^-2是兼顾高产优质高效和低硝态氮残留的耕作与氮肥组合。