控释氮肥与普通尿素配施比例和方法对冬小麦灌浆特性的影响

[目的]控释氮肥施用模式影响小麦的灌浆和产量构成因素,利用Richards模型模拟陕西关中地区冬小麦灌浆进程并分析产量构成参数,探究控释氮肥掺混尿素的施肥方式和配施比例对冬小麦增产机理及灌浆特性的影响。[方法]以小麦品种‘小偃22’为供试作物,供试控释尿素的释放期为180天,于2017、2018年在陕西农林科技大学旱区灌溉站进行控释氮肥与尿素配合施用田间试验。共设置3个控释氮肥和普通尿素氮配施比例,依次为8:2 (N2)、7:3 (N3)和6:4 (N4);2种施肥方式,即掺混肥料一次性基施(B,简称基施)和基施控释氮肥+拔节期追施普通尿素(T,简称追施);同时设不施氮肥(CKO)、单施普通尿素(基追比4:6,CK1)和单施控释氮肥(一次性基施,CK2) 3个对照。在分蘖期和返青期统计分蘖数;在成熟期统计穗数,测量穗长、穗粒数、千粒重。从冬小麦开花结束第5天开始,每隔5天取1次样,共取9次,计算千粒重。以花后时间t为自变量,以该时间测得的千粒重(W)为因变量,采用方程W=A/(1+Be~(-Kt))~(1/E),计算灌浆参数和生长势。[结果]施氮能显著提高籽粒千粒重和产量,追施氮可保证灌浆物质来源更加充分,追施氮比例增加,起始生长势增大。适量追氮能延长灌浆持续时间,最大延长11.83天,促使最大灌浆速率出现日提前,最早提前3.791天;各处理在快增期均获得最大生长比率(P_(w2)),与基施处理相比,追施增加了快增期(P_(w2))和缓增期(P_(w3))的持续时间和生长比率,持续时间分别延长1.28～2.27天(T_2)、4.46～7.49天(T_3),生长比率分别增加4.69%～7.80%(P_(W2))和20.12%～37.25%(P_(W3))。基施处理的单位面积分蘖数和有效穗数均高于追施处理,与追施处理相比平均分别增加204.1～264.0个/m~2、29.0～97.1穗/m~2。施肥方式和配施比例的交互作用对产量和单位面积有效穗率具有极显著影响,TN2和BN3产量最高,与CK1相比产量分别提高14.54%和13.09%,与CK2相比产量分别提高11.46%和10.85%;其中,TN2处理千粒重较高,为41.32 g,BN3处理单位面积有效穗数较高,为546.5穗/m~2。[结论]控释氮肥配施普通尿素的比例和施用方法能有效调控灌浆动态和产量构成。本试验条件下,以控释尿素和普通尿素7:3混合后全部基施(BN3)和比例为8:2时追施普通尿素(TN2)的效果最为理想。BN3主要通过增加最大灌浆速率和推迟最大灌浆速率出现日期提高籽粒物质量,并通过单位面积分蘖数保证较高的单位面积有效穗数以提高产量。TN2主要通过保证较高的有效穗率,在灌浆期通过延长灌浆持续时间和提高缓增期的生长比率提高籽粒物质量累积,并获得较高的千粒重以提高产量。在冬小麦生产过程中,优先推荐BN3处理的施氮模式,可在获得高产的同时节约劳动力和成本,但从千粒重角度考虑,TN2处理为较优施氮模式。     

覆膜与施氮对花生生育中期叶绿素和光合特性的影响

为探究覆膜与施氮对花生生育中期叶绿素、光合特性的影响,设置不覆膜(B)和覆膜(F)与施氮水平(N0、N1、N2、N3、N4、N5)组合,研究不同组合处理对花生生育中期叶绿素、光合特性的影响规律。结果表明,花针期,与不施氮相比,施氮能提高叶绿素含量,B处理下叶绿素含量随施氮水平提高而提高,F处理下叶绿素含量随施氮水平提高呈先提高后保持稳定的变化趋势;施氮能提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,施氮水平N4均达到峰值;相同施氮水平,覆膜能显著提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度;此时期施氮影响的效果较弱,覆膜发挥主导作用。结荚期,与不施氮相比,施氮能显著提高叶绿素、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,施氮水平N2均达到峰值,说明0～120 kg/hm~2内,施氮水平和叶绿素、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度成相互促进的关系,而超过此范围,四者与施氮水平成抑制的关系。胞间二氧化碳浓度随施氮水平的增加先减小后增加,与净光合速率随施氮水平的变化趋势相反。相同施氮水平,覆膜能提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,但较施氮影响更加微弱,远低于花针期内的提高效果,覆膜影响的效果减弱,施氮水平发挥主导作用。     

覆膜集雨补灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响

为确定半湿润易旱区垄沟集雨种植模式下冬小麦拔节期的适宜补灌量及探究不同地膜对土壤蓄水保墒和节水增产效果的差异,设置垄上覆普通地膜(P)和生物降解膜(J) 2种处理,并结合雨养(I0)、拔节期补灌20 mm(I_1),40 mm(I_2),60 mm(I_3),对比分析不同地膜不同补灌量下0～200 cm土层土壤贮水量、冬小麦产量和水分利用效率的变化.结果表明:覆膜可显著提高0～100 cm土壤贮水量,处理J在苗期保墒性与P相当,之后显著低于处理P;覆膜使苗期后100～200 cm土壤贮水量显著低于CK,但P,J间差异不具有统计学意义.补灌能显著增加0～200 cm土壤贮水量,处理I_3的土壤贮水量最高,I_2次之.覆膜处理的产量和水分利用效率均显著大于CK,P略大于J,但差异不具有统计学意义.2种不同膜覆盖下处理I_2的平均籽粒产量比处理I_3低1. 50%,但处理I_2的平均水分利用效率与灌溉水利用效率较I_3分别提高2.4%和37.5%.因此,垄覆生物降解膜,沟内种植,结合冬小麦拔节期补灌40 mm(I_2)是缓解残膜污染、增产节水的最优处理.     

不同种植模式对冬小麦土壤养分及水肥利用效率的影响

为缓解关中地区水资源短缺与小麦生产高耗水的特征性矛盾,通过田间试验,设置垄沟覆膜还田(FMSR)、垄沟不覆膜还田(FNSR)、垄沟覆膜不还田(FMSN)、垄沟不覆膜不还田(CK)4种不同种植模式,分析了不同处理对小麦土壤养分及水肥利用效率的变化影响.结果表明,较于对照处理,覆膜秸秆还田各指标均显著提高(p<0.05),其中土壤含水率提升了2.73％～29.01％,土壤养分提升了38.41％～40.23％,作物茎干物质量提高了30.6％,水分利用效率提高了24.49％,氮肥偏生产力显著(p<0.05)增加了21.7％.综合土壤养分和水肥利用效率考虑,秸秆还田垄沟覆膜种植方式能够有效促进冬小麦的生长,综合考虑节水、增产的目的,在关中地区推荐垄沟覆膜秸秆还田种植模式为较优的种植模式.     

两种轮作模式下垄沟覆膜夏玉米适播密度的研究

为确定基于垄沟集雨覆膜栽培的冬油菜-夏玉米和冬小麦-夏玉米2种轮作模式下夏玉米的最适播种密度,于2019年设置5月28日(B1,冬油菜-夏玉米轮作模式下夏玉米播期)和6月15日(B2,冬小麦-夏玉米轮作模式下夏玉米播期)2个播期,每个播期均设置平作不覆盖5万株·hm~(-2)(CK)、垄沟覆膜5万株·hm~(-2)(M1)、垄沟覆膜7.5万株·hm~(-2)(M2)和垄沟覆膜10万株·hm~(-2)(M_3)4个处理,分析比较了种植方式和密度对2种轮作模式下夏玉米田间土壤储水量、土壤温度、灌浆期根系及地上部生长特征、产量及水分利用效率等的影响。结果表明:垄沟覆膜可显著提高夏玉米全生育期内0～100 cm土层土壤储水量和0～200 cm土层水分利用效率50.2%～82.0%,提高生育前期0～25 cm土层土壤温度1.6～3.6℃,但对生育中后期(拔节后)的土壤温度影响不显著。同时,覆膜夏玉米具有更大的地上部干质量和更加发达的根系。随着种植密度的提高,B1和B2夏玉米茎粗、单株叶面积下降,群体叶面积指数和干物质量上升,其中密度每增加2.5万株·hm~(-2),单株叶面积平均下降6.7%～14.3%,群体叶面积指数平均增加20.4%～33.7%。成熟期穗长、穗粗、行粒数和百粒重均随着种植密度的增加而下降,其中密度每增加2.5万株·hm~(-2),百粒重平均下降4.5%～19.6%。B1夏玉米生育期内有效积温比B2高153.2℃,生育期延长8 d;同一密度水平下,B1覆膜处理夏玉米根系及地上部生长状况优于B2,其中产量较B2平均提高3.7%～21.3%。B1和B2夏玉米分别在垄沟覆膜10万株·hm~(-2)和垄沟覆膜7.5万株·hm~(-2)时获得最高产量,分别为12 522.5 kg·hm~(-2)和11 492 kg·hm~(-2),表明冬油菜-夏玉米轮作模式下,覆膜夏玉米的生长状况和产量均优于冬小麦-夏玉米轮作,其适宜种植密度也相应提高。     

种植方式和施氮量对冬油菜产量与水氮利用效率的影响

为确定中国西北地区冬油菜适宜的种植方式及其施氮量,该文通过3 a田间试验,在垄沟集雨(ridge film mulching and furrow planting,RFMF)和传统平作(flat planting,FP)2种种植方式下设置6个施氮量:0、60、120、180、240和300 kg/hm~2(以N计,下同),分别记为N0、N60、N120、N180、N240和N300,研究不同种植方式和施氮量对冬油菜产量和水氮利用效率的影响。结果表明,与FP相比,RFMF能显著提高冬油菜收获时的地上部干物质量(aboveground dry matter,ADM)、氮素累积吸收量、籽粒产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)和氮肥偏生产力(nitrogen partial factor productivity,NPFP),并显著降低其耗水量(evapotranspiration,ET)。相同ET下,RFMF方式下冬油菜的籽粒产量和WUE均高于FP。RFMF方式下,在0~240 kg/hm~2施氮范围内,冬油菜的ADM、氮素累积吸收量、籽粒产量和WUE均随施氮量的增加而显著增加,超过240 kg/hm~2,ADM和氮素累积吸收量不再显著变化,而ET显著增加,籽粒产量和WUE显著降低。2种种植方式下,冬油菜的氮肥农学利用率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)、生理利用率(nitrogen physiological efficiency,NPE)和吸收利用率(nitrogen recovery efficiency,NRE)均随施氮量的增加,先增后降,且基本在N180处理最大;冬油菜的NPFP随施氮量的增加而降低。RFMF方式下,N240处理冬油菜的NAE、NPE、NRE和NPFP与N180处理无显著差异;且N240处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3a平均为3 002 kg/hm~2和9 538元/hm~2;FP方式下,N180处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3 a平均为2 291 kg/hm~2和7 498元/hm~2;2种种植方式的最高产量和净效益相比,RFMF可分别提高31.0%和27.2%。综上,在西北地区RFMF可应用于冬油菜的栽培,且适宜施氮量为240 kg/hm~2。     

秸秆量对垄沟二元覆盖夏玉米农田耗水及产量的影响

于2015—2016年通过两年夏玉米大田试验,设置4个秸秆覆盖量水平2 500、5 000、7 500、10 000 kg·hm~(-2)(分别记为M1、M2、M3、M4),以不覆盖秸秆为对照(CK),探索了垄沟二元覆盖下不同秸秆量对土壤水分及夏玉米生育期耗水量、干物质累积量、产量及水分利用效率的影响。结果表明:与CK相比,4个处理均增大了玉米生育期耗水量,2a中各处理夏玉米成熟期平均土壤贮水量较对照分别减少1.93、5.23、9.47 mm和11.54 mm,生育期耗水量分别增大0.51、3.37、8.78 mm和11.01 mm,其中,M2处理的土壤贮水量及生育期耗水量在2016年与对照差异显著(P0.05),M3、M4与对照2 a均差异显著(P0.05);干物质量在苗期覆盖处理小于对照,中后期显著大于对照,2 a平均增加4.67%、16.58%(P0.05)、21.99%(P0.05)和23.36%(P0.05);M3处理2 a平均产量及水分利用效率表现较优,分别较CK增加18.80%(P0.05)、14.80%(P0.05),较M1增加14.13%(P0.05)、10.92%(P0.05),较M2增加8.14%(2016年,P0.05)、5.11%(2016年,P0.05),虽然较M4处理2 a平均减少1.77%、0.26%,但均差异不显著。综合而言,在干旱半干旱地区垄膜沟播条件下,7 500 kg·hm~(-2)为合理的秸秆覆盖量。     

水氮互作对冬油菜氮素吸收和土壤硝态氮分布的影响

【目的】针对西北地区冬油菜蕾薹期干旱频发,农民大量灌溉和施氮导致的环境问题,探究西北地区冬油菜蕾薹期适宜的灌溉量和施氮量。【方法】通过2年田间试验,研究分析蕾薹期不同灌溉量（不灌溉（I₀）、灌60 mm（I₁）和灌120 mm（I₂））和施氮量（不施氮（N₀）、施氮80 kg·hm^-2（N₁）和施氮160 kg·hm^-2（N₂））下,地上部干物质量、籽粒产量、氮素吸收与分配、土壤硝态氮分布和氮素利用效率的差异,其中全生育期不施氮（不基施、不追施）和不灌溉为对照处理（CK）。【结果】蕾薹期灌溉或施氮能显著提高冬油菜的地上部干物质量、籽粒产量、产油量和氮素吸收量。土壤硝态氮峰值所在的土层深度随灌水量的增加而明显下移,且峰值随施氮量的增加而明显增加,表现出明显的淋洗趋势。I₁N₁处理的土壤硝态氮累积量与I₀N₀处理间不存在显著差异,但与I₂N₂相比,却显著降低41.9 kg·hm^-2。I₀、I₁和I₂处理土壤硝态氮主要分布在0-40、40-80和80-160 cm。2个冬油菜生长季,I₂N₁处理的籽粒产量和产油量均最大,平均为3 385和1 429 kg·hm^-2;CK最小,平均为1 391和585 kg·hm^-2。与I₂N₁相比,2012-2013年（干旱年）I₁N₁处理的籽粒产量显著降低,但产油量无显著差异;2013-2014年（平水年）二者的籽粒产量和产油量均不存在显著差异。2年I₁N₁处理平均籽粒产量和产油量分别为3 264和1 358 kg·hm^-2,仅比I₂N₁降低3.6%和4.7%。I₁N₁处理的平均氮肥农学利用率比I₂N₁降低7.2%。【结论】为提高冬油菜籽粒产量和氮素利用效率,减轻土壤硝态氮的下移趋势和下移量,I₁N₁处理（灌溉60 mm,施氮80 kg·hm^-2）为较优的灌溉施氮策略。     

覆膜与施氮组合下夏玉米籽粒灌浆过程拟合分析

为揭示不同地膜覆盖与施氮水平组合对夏玉米籽粒灌浆过程的影响规律,进行了地膜覆盖(普通地膜、氧化-生物双降解生态地膜,记为P和J)和尿素(纯氮0、90、180、270 kg/hm2,记为N0、N1、N2和N3)对夏玉米灌浆特征参数和叶绿素a/b影响的试验。结果表明,一定范围内随施氮水平的提高,延迟了达到最大灌浆速率的时间,最大延迟6.273 d,但提高了最大灌浆速率和平均灌浆速率,分别提高1.489 mg/d和1.062 mg/d。地膜覆盖配施氮肥主要延长了灌浆快增期和缓增期持续时间,分别延长0.554~6.839 d和1.627~12.355 d,并分别提高了快增期和缓增期的平均灌浆速率1.125 mg/d和0.285 mg/d。普通地膜覆盖主要延长灌浆渐增期持续时间,并提高灌浆速率,而氧化-生物双降解地膜延长灌浆持续时间和提高灌浆速率的作用在快增期和缓增期逐渐显现。地膜覆盖配施氮肥推迟了叶绿素a/b质量比达到最大值的时间(12~24 d),但延长了光合活性持续时间,有利于提高籽粒质量。