缓释尿素对滴灌棉田土壤无机氮及其产量的影响

通过田间试验,研究了基施缓释尿素占总氮量20%,50%和100%对棉田土壤无机氮分布、积累以及棉花产量、氮素吸收利用及农田氮素平衡的影响,明确缓释尿素能否在滴灌棉花上施用,并探讨其施用的适宜基施比例。结果表明,施用缓释尿素可显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,其中各缓释尿素处理的土壤硝态氮含量较不施氮处理分别提高189.27%、195.58%和112.70%。施肥处理土壤无机氮积累量均表现为富集现象,不施氮处理则表现为负积累效应。土壤无机氮含量随基施比例的增加而降低,而土壤氮素表观损失量和氮素盈余量随基施比例的增大均为先降后增的趋势。棉花产量、氮肥利用率和农学效率均随缓释尿素基施比例的增大表现出先增加后降低的趋势,缓释尿素是通过增加棉花单株结铃数或单铃重来实现增产的。综上,本试验条件下,缓释尿素占总氮量50%作基肥的滴灌棉花产量及氮肥利用率较高,土壤氮素表观损失量较低。     

缓释尿素对土壤和玉米植株氮素及干物质和产量的影响

试验在等量普通尿素、磷、钾肥(纯N 60、P_2O_5120、K_2O 90 kg·hm~(-2))作种肥一次性施入玉米种下8 cm基础上,在拔节期前施入不同类型缓释尿素(纯N记160 kg·hm~(-2)),采用随机区组设4个施氮处理:树脂包膜尿素(A);硫包膜尿素(B);植物油包膜尿素(C);普通尿素(CK)。测定玉米整个生育期0～20 cm土层中硝态氮、铵态氮和全氮含量,测定植株不同器官干物质量和氮含量。结果表明缓释尿素可以提高玉米生育后期土壤硝态氮和铵态氮含量,与普通尿素相比处理A、B、C灌浆期分别提高硝态氮20.37、29.76、5.18 mg·kg~(-1)和铵态氮8.19、2.31、1.85 mg·kg~(-1),成熟期分别提高硝态氮5.50、5.93、2.04 mg·kg~(-1)和铵态氮7.12、3.39、1.02 mg·kg~(-1);土壤全氮含量灌浆期提高0.22、0.11、0.05 mg·kg~(-1),成熟期提高0.20、0.20、0.01 mg·kg~(-1);与对照相比树脂包膜尿素(A)、硫包膜尿素(B)、植物油包膜尿素(C)干物质积累量和氮素积累量分别提高89.41、60.92、48.97 g·株-1和73.12、51.60、34.84 kg·hm~(-2),成熟期籽粒氮素吸收量提高56.98、43.58、29.36 kg·hm~(-2);缓释尿素处理较普通尿素处理增产2.22%～18.82%。三种缓释尿素处理相比较,树脂包膜尿素施用有效提高了生育后期土壤氮素含量、植株干物质积累、氮素积累和产量,施用效果最佳。     

缓释尿素减施对冬小麦产量和氮素利用效率的影响

为优化旱地小麦高效施氮管理，实现高效生产目标，通过2 a（2019—2020年度和2020—2021年度）田间试验，设不施肥（CK）、不施氮（T1）、300 kg·hm^-2尿素N（T2，常规施氮处理）、300 kg·hm^-2缓释尿素N（T3）、195 kg·hm^-2缓释尿素N（T4）和90 kg·hm^-2缓释尿素N（T5）6个处理，分析不同缓释尿素减施量对农田土壤硝态氮分布及累积、氮素吸收与转运、冬小麦产量和氮素利用效率的影响。结果表明，缓释尿素减施处理（T4和T5）显著降低收获期0~200 cm土层的土壤NO^-₃-N累积量，同时提高0~40 cm土层NO^-₃-N占比。施用缓释尿素显著提高冬小麦氮素转运量和花后氮素吸收量，T3处理较当地常规施氮处理分别提高12.9%和13.6%。氮素转运对籽粒的贡献率随缓释尿素减施比例的增加呈先增后降的变化趋势，T4处理最大，较其他施氮处理提高0.2%~50.0%。施用缓释尿素可不同程度地改善冬小麦产量构成因素和提高产量；T4处理两年产量分别为8 434、9 060 kg·hm^-2，2019—2020年度较T2和T3处理分别提高19.7%和13.9%，2020—2021年度分别提高17.3%和10.4%，其经济效益2019—2020年度较T2和T3处理分别提高33.3%和34.0%，2020—2021年度分别提高26.8%和23.2%。缓释尿素减施显著降低氮素表观损失，提高了氮素利用效率和氮肥偏生产力。通过拟合分析发现，缓释尿素施用量为208.7 kg·hm^-2时，两年产量分别为8 054、8 806 kg·hm^-2，净效益分别为6 890、8 475 CNY·hm^-2，NHI分别为78.2%和78.9%，可实现西北旱区冬小麦高产高效。     

木质素作为包膜材料包裹尿素的缓释效果研究

用盆栽实验的方法研究施用添加有脲酶抑制剂（nBPT）的木质素包裹尿素（nBPTLCU）对土壤的生化效应。与施用普通尿素相比,加有nBPTLCU的土壤尿素态氮和铵态氮含量较多,说明nBPTLCU可以减缓尿素的释放;在土壤深处的硝态氮含量和脲酶活性较低,说明硝化作用受到抑制;土壤微生物碳氮含量差异不显著,说明施用nBPTLCU对土壤微生物没有不良的影响。结果表明,nBPTLCU是一种具有较好缓释性能的肥料。     

缓释与普通尿素分层配施对土壤氮素和玉米生长的影响

通过2 a大田随机区组试验,探究缓释与普通尿素分层配施对土壤氮素含量、玉米根叶衰老及产量的影响机理。试验设置不施氮肥(CK)、普通尿素1次施肥PU1 (5～10 cm土层)、普通尿素传统2次施肥PU2 (5～10 cm土层,60%种肥+40%追肥)、普通尿素1次分层施肥PU3 (5～10 cm土层20%N+15～20 cm土层30%N+25～30 cm土层50%N)、不同土层深度缓释与普通尿素配施PCU1～PCU4 [均为5～10 cm土层20%N(普通尿素)+15～20 cm土层30%N(配施)+25～30 cm土层50%N(配施),其中PCU1～PCU4的15～20 cm和25～30 cm土层PCU∶PU分别为3∶7、3∶7,5∶5、5∶5和3∶7、5∶5,5∶5、3∶7]共8个处理。结果表明,与PU1、PU2、PU3相比,缓释与普通尿素分层配施处理在玉米生育后期(吐丝期和灌浆期)土壤中NO~-_3-N含量提高了4.21%～133.44%,NH~+_4-N含量提高了17.09%～72.95%;叶片SOD、POD、CAT、可溶性蛋白分别提高了9.22%～26.75%、7.72%～23.35%、7.66%～22.96%、11.67%～32.98%,MDA降低了2.34%～37.53%;根系SOD、POD、CAT、可溶性蛋白分别提高了7.93%～22.75%、19.09%～42.13%、9.71%～60.98%、12.42%～103.57%,MDA降低了3.01%～31.6%。缓释与普通尿素分层配施玉米产量在2017年和2018年比其它处理分别提高2.32%～26.16%和1.32%～22.36%,经济效益增加1.67%～31.84%和0.33%～27.49%,各处理中PCU4处理产量最高,2017年和2018年分别为13 899.08 kg·hm~(-2)和12 439.35 kg·hm~(-2),经济效益分别为17 022.25元·hm~(-2)和14 832.65元·hm~(-2)。综合来看PCU4处理是最佳的缓释尿素施用方式。     

pH响应型毒死蜱水凝胶体系的构建及其缓释性能

传统农药易受到环境因子的影响而过早降解,导致利用率低下,利用响应型控释技术对传统农药剂型进行改善是提高农药利用率的有效措施。本研究使用多巴胺改性凹凸棒负载毒死蜱 (CPF),将海藻酸盐作为包覆材料,利用外源挤出法与Ca2+ 交联,制备了能够对碱性条件作出特定响应的多巴胺改性凹凸棒/毒死蜱/海藻酸钙复合水凝胶 (PRCH)。通过扫描电镜 (SEM)、ζ-电位和比表面积测试 (BET) 对PRCH的形貌和结构进行表征,并研究PRCH在不同pH环境介质中的缓释性能、溶胀性能以及在紫外光和不同温度下的稳定性。结果表明:PRCH对毒死蜱的负载率高达85%,并能够在碱性条件下吸水溶胀,导致海藻酸钙孔道打开甚至结构坍塌,从而释放出毒死蜱。利用Korsmeyer-Peppas模型方程拟合曲线阐释PRCH的缓释机理为:在pH = 5.5的缓冲液中,毒死蜱的释药速率由药物的扩散和水凝胶溶胀共同决定;pH = 7.0时农药传输过程由水凝胶裂解的速率主导;而pH = 8.5时农药自身的扩散在毒死蜱的释放过程中起主要作用,但水凝胶的裂解加速了毒死蜱的扩散。PRCH比毒死蜱标准品拥有更强的紫外稳定性和温度稳定性。本研究表明,PRCH具备优异的载药性能、pH特定响应和绿色环保等优势,在提高传统农药施用稳定性和防治效果等方面具有良好的应用前景。     

赤霉素A3与羟丙基-β-环糊精包合物的制备及其稳定性研究

赤霉素A3(gibberellin A3,GA3)在水溶液中极易异构化为iso-GA3而失去生物活性。本研究利用羟丙基-β-环糊精(hydroxypropyl-β-cyclodextrin,HP-β-CD)对GA3进行包合,采用正交试验设计,确定最优包合条件,以增强GA3在溶液中的稳定性。在此条件下,进一步以溶液中的活性GA3含量为指标,利用豌豆茎伸长生物测试法和超高效液相色谱分析法,对制备的GA3-HP-β-CD进行稳定性检测。结果表明:最优包合条件为n(HP-β-CD)∶n(GA3)=1∶1,在二乙醇胺溶剂(含体积分数20%的吐温-80)中加热至35℃,搅拌2 h,包合率为81.7%;在此条件下,利用紫外可见分光光度法验证了包合物的生成;在(54±2)℃条件下贮藏14 d后,GA3水溶液中的活性GA3几乎全部降解,而GA3-HP-β-CD包合物溶液中GA3的降解率仅为34%。本研究揭示,利用羟丙基-β-环糊精对GA3进行包合,是提高GA3水溶液稳定性的一种有效途径。     

保水剂与氮肥混施对土壤持水特性的影响

测定聚丙烯酰胺(PAM)、凹凸棒/聚丙烯酸(WT)和聚丙烯酸钠(HM)3种保水剂在浓度分别为2‰、5‰8、‰的NaCl、MgCl2、CaCl2、FeCl3、尿素、硝酸钾、氯化铵等7种溶液中的吸水倍率;用离心机法测定保水剂与氮肥混施条件下土壤的持水特性。结果表明:与去离子水比较,保水剂在盐溶液中的吸水倍率显著下降,且随着溶液浓度升高,保水剂的吸水倍率明显下降,对于同一盐溶液浓度,离子类型对保水剂吸水倍率的影响表现为:Na+Mg2+Ca2+Fe3+,WT保水剂表现出较强的抗离子特性;保水剂在不同氮肥溶液中的吸水倍率有较大差异,氮肥类型对保水剂吸水倍率的影响表现为:尿素硝酸钾氯化铵;保水剂与氮肥混合施入土壤能提高土壤的持水能力,但施入氮肥降低了保水剂的性能;推荐保水剂与氮肥混合使用时,施氮量不超过0.50 gN/kg干土,保水剂用量不超过6‰。     

控释尿素与普通尿素配施对春玉米产量、氮肥利用及经济效益的影响

在黄土高原东部春玉米主产区连续3 a开展大田定点试验,设置不施氮(CK)、控释尿素与普通尿素不同配比:0(CRU0%)、25%(CRU25%)、50%(CRU50%)、75%(CRU75%)、100%(CRU100%)共6个施肥处理,研究控释尿素与普通尿素不同配施比例对春玉米产量、氮素利用和经济效益的影响,并建立控释尿素配施比例与产量、氮肥表观利用率和施肥收益之间的关系,以确定最佳配施比例,为筛选适于在黄土高原东部推广应用控释掺混配方肥提供科学依据。研究结果表明:(1)控释尿素与普通尿素配施能显著提高玉米产量,增加施肥收益,且随着配施比例的增加,2项指标均呈先增加后降低的趋势,其中CRU75%处理的春玉米产量和施肥收益最高,分别较CRU0%处理增加了1 273 kg·hm^-2(11.9%)和1 735元·hm^-2(65.7%)。(2)与CRU0%处理相比,控释尿素不同配施比例处理显著提高了玉米氮素利用率、农学效率和偏生产力,提高幅度依次为24.73%～43.87%、38.22%～61.24%和7.45%～11.93%,且均以CRU75%处理最...     

黄土丘陵沟壑区不同年限苜蓿地土壤水稳性团聚体分布特征及稳定性研究

为了探索种植苜蓿对土壤质量的影响,选取黄土高原丘陵沟壑区3、7、12 a和18 a生苜蓿草地0～60 cm土层土壤为研究对象,以农田为对照(CK),采用湿筛法研究了不同种植年限苜蓿草地土壤团聚体分布特征及其稳定性。结果表明:黄土丘陵沟壑区土壤水稳性团聚体组成随着粒径减小呈阶梯式递增态势,增幅为1.22%～61.43%,以<0.25 mm的微团聚体占据优势级别,其比例达60.83%～79.72%。当农田更替为苜蓿草地后,在0～20 cm土层,随种植年限增加至12 a,土壤团聚化递增趋势明显,>2 mm、1～2 mm、0.5～1 mm和0.25～0.5 mm粒径的土壤水稳性团聚体分别为农田对照的2.03～2.75倍、1.98～2.72倍、1.31～1.65倍和1.15～1.36倍;平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)在0～20 cm土层均表现为12 a>18 a>7 a>3 a>CK,变化范围分别为0.34～0.70和0.18～0.26;分形维数(D)变化虽然较小,但在0～20 cm土层也呈现出了不同年限苜蓿草地均小于农田的规律性,变化范围为2...     

河北省典型缺水区适水型种植制度改革的讨论

基于河北省匮乏的水资源禀赋和严重超载的农田生产问题,讨论了轮作与休耕在缺水区应用的本质与意义,提出以农田雨养旱作、多作轮种与休耕为表征的缺水区简约化种植制度的改革原则。结合区域资源特征与国家需求,进一步实例分析了河北省缺水区适水种植制度与技术策略,包括降低熟制,由冬小麦-夏玉米一年两熟降为春作物→冬小麦—夏作物两年三熟,实行冬春季的季节性休耕,缩减小麦比重,实现结构性节水;采用田间秸秆、塑膜覆盖以及土下覆膜技术,雨水集蓄、节水补灌技术,发展雨养农作;选择无限开花习性的棉花、花生、大豆、菜籽等一年生适水型作物,配合补水成苗等技术,促进作物稳产;以机械化与智能化替代人力生产等,提高农作效益;向优质型农产品转型、发展社会需求的休闲游憩型环境产品生产,实现对高耗水生产的等效或优效替代。     

基于Hydrus-2D的红壤区涌泉根灌自由入渗土壤水分运移数值模拟

针对Hydrus-2D软件在红壤区涌泉根灌土壤水分运移模拟的适用性问题,依据非饱和土壤水动力学理论,并结合红壤区涌泉根灌土壤水分运动特征建立了涌泉根灌土壤水分的入渗模型,利用Hydrus-2D软件对模型进行求解,并对湿润锋运移距离以及土壤含水率的模拟值和实测值进行了对比验证。结果表明:在灌水结束时,Hydrus-2D软件对竖直向下方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为5.21%,水平方向湿润锋的模拟值和实测值之间相对误差为-7.28%,且湿润锋模拟值和实测值的相关系数(R²)均大于0.980,RMSE均在1.300 cm以内,F检验P值也均大于0.05;在灌水结束时,距离灌水器不同距离处土壤含水率剖面分布的模拟值和实测值基本一致,均表现为随着土层深度的增加而先增大后减小,在距离灌水器不同位置处,Hydrus-2D软件对剖面土壤含水率的模拟值和实测值之间的相对误差均在±10%以内,且土壤含水率的模拟值和实测值相关系数(R²)均大于0.990,RMSE在0.030 cm³·cm^-3以内,F检验P值也均...