秸秆还田配施氮肥对冬小麦氮素吸收特性及产量的影响

为筛选砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季适宜的施氮量,通过秸秆还田定位试验,探讨了玉米秸秆还田配施氮肥(162.0、202.5、243.0、283.5和324.0kg·hm-2)对冬小麦产量、植株含氮量、氮素吸收强度及氮素利用率的影响。结果表明,玉米秸秆全量粉碎还田后,前两年小麦产量连续下降,降幅达4.1%~46.1%,从第四年开始产量增加,增幅为5.7%~12.8%,尤其以配施纯氮243.0kg·hm-2的增幅最高。在秸秆还田配施低量氮(162.0~202.5kg·hm-2)和过量氮(324.0kg·hm-2)下,小麦整个生育期植株含氮量呈单峰曲线变化,高峰期分别出现在拔节、开花和孕穗期;配施高量氮(243.0、283.5kg·hm-2)时小麦植株含氮量分别在越冬期和拔节至孕穗出现高峰。小麦植株吸氮强度在各生育时期均随施氮量的增加而增强,配施低量氮肥会导致小麦生育后期发生早衰。秸秆还田配施氮肥下,小麦达到最高产量9 860kg·hm-2时植株的适宜含氮量为3.12%~4.72%,拔节和孕穗期较高。氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率均随施氮量的增加而显著降低,而施氮处理的氮素收获指数显著高于不施氮处理。综合考虑,冬小麦生长季玉米秸秆还田适宜的配施氮量为243.0kg·hm-2,并且在连续还田4年后冬小麦才表现出较好的增产效果     

秸秆还田量对免耕黑土速效养分和玉米产量的影响

研究了不同秸秆还田量对免耕黑土速效养分含量和玉米产量的影响.结果表明:秸秆还田可以增加土壤表层(0～10 cm)碱解氮、速效磷和速效钾含量,以5000 kg/hm~2秸秆还田处理效果最为明显.研究同时发现,玉米产量与碱解氮含量呈显著的相关性(P<0.05).     

稻草还田对土壤养分及水稻生物量和产量的影响

稻草还田作为最便捷的水稻秸秆利用方式,对水稻生产和土壤培肥具有重要意义。为探明稻草还田对土壤养分和机插水稻生长的影响,设置稻草还田(HR)和稻草不还田(BR)两个处理,通过测定水稻生育特性和产量等指标,土壤全量养分和速效养分等性状,进行对比试验。结果表明:稻草还田能显著降低机插水稻株高达4.1cm,使每蔸水稻平均增加3.2个有效分蘖,显著增加水稻有效穗数达22.54%,从而显著提高水稻成熟期生物量达18.95%,增加当季水稻产量达18.88%,其中穗部生物量增幅达15.3%。稻草还田显著增加成熟期水稻地上部总氮、磷、钾素积累量,其中穗部氮、磷、钾素积累量增幅分别为13.2、5.2、4.73 kg/hm^2。稻草还田能显著增加种植后土壤碱解氮含量达14.67%。     

施氮量对稻茬小麦秸秆干物质和养分垂直分布的影响

为给秸秆资源合理开发利用提供依据,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料,研究了不同施氮水平(0、75、150、225、300kg·hm-2)下成熟期小麦植株干物质、氮、磷和钾的积累垂直分布特点。结果表明,小麦籽粒产量随施氮量增加呈先增后降的趋势,以施氮225kg·hm-2处理的产量最高。小麦冠层干物质和养分存在明显的垂直梯度,增加施氮量显著提高了冠层各层次干物质、氮、磷和钾素的积累量。随冠层层次的降低,叶片干物质积累量先降后增,氮、磷积累量降低,钾积累量升高。茎鞘干物质和钾素积累量则随冠层层次的降低而升高,氮、磷积累量先增后降,以倒2、倒3层较高。各叶层、茎鞘层干物质、氮、磷、钾积累量与籽粒产量均呈极显著正相关关系。在施氮225kg·hm-2处理下,小麦秸秆全量还田对土壤氮、磷、钾养分的贡献分别为3.7、2.8、9.9kg·hm-2;留茬15cm时,残茬干物质、氮、磷、钾还田量占整株秸秆量的比例分别为40%、50%和40%左右。     

秸秆还田配施氮肥对麦田氮素平衡和籽粒产量的影响

为明确秸秆还田配施不同水平氮肥下麦田的氮素平衡状况,在夏玉米秸秆全部还田的基础上设置了不同的氮肥处理,测定了小麦植株全N含量、土壤硝态氮含量、氮肥氨挥发量和籽粒产量,分析了麦田不同土层硝态氮含量和积累量的变化趋势以及施氮量对氮素利用效率和麦田氮素平衡的影响。结果表明,小麦植株氮含量、植株氮素总积累量、籽粒产量均随施氮量的增加而显著增加;施加氮肥使氮素养分利用率、氮肥偏生产力显著降低。与播种时期土壤硝态氮含量相比,成熟期硝态氮含量降低,且施氮处理下土壤硝态氮含量、硝态氮积累量高于不施氮处理;硝态氮积累量主要分布在麦田土壤表层,与施氮量成正相关关系。施氮量为0、160、220、280kg·hm~(-2)时,硝态氮淋失量分别为5.04、13.10、17.10、37.26kg·hm~(-2)。氮肥的氨挥发速率在施肥后第一天达到最高,随后逐渐降低,遇到降雨或灌溉迅速降低至不施氮处理的氨挥发水平,氮肥氨挥发量与施氮量及时间存在正相关关系。160、220、280kg·hm~(-2)施氮量处理下,氮肥氨挥发量分别为0.65、0.77、1.01kg·hm~(-2)。从麦田氮素平衡来看,不施氮肥处理耗竭土壤氮素资源;施氮量为160kg·hm~(-2)时,有消耗土壤氮的风险;施氮量为220kg·hm~(-2)时,氮素投入与氮素输出保持平衡;施氮量为280kg·hm~(-2)时,有大量氮素损失到环境中的风险。为有效控制氮素淋溶和氨挥发损失,兼顾产量和节约生产成本,该区推荐施氮量为220kg·hm~(-2)。     

不同钾吸收类型小麦品种(系)秸秆还田对农田钾素平衡的影响

为明确不同小麦品种(系)秸秆还田对土壤钾素平衡的影响,采用大田试验,研究了32个小麦品种(系)成熟期植株的钾含量及分布,对比分析了秸秆直接就地还田与收获不还田条件下不同小麦品种(系)钾素的携出量、回田量与土壤钾素盈亏量。结果表明,在麦田钾肥施用量为93kg·hm-2条件下,秸秆还田后,小麦植株返还到土壤中的钾素量高达60.4~146.3kg·hm-2。与秸秆不还田相比,秸秆还田多向农田返还钾素44.6~112.6kg·hm-2。在秸秆还田条件下,种植所有品种(系)的土壤钾素均呈现大量盈余状态,其盈余量为65.7~81.3kg·hm-2,占施钾量的70.7%~87.4%。秸秆还田还有利于缩小不同品种(系)种植农田土壤钾素的差异。秸秆不还田条件下农田钾素盈亏状况在品种(系)间差异显著,而秸秆还田条件下不同品种(系)间农田钾素盈亏状况差异较小。钾高效吸收型小麦品种(系)具有较高的钾素携出量和回田量及较低的土壤盈余量,而钾低效吸收型小麦品种(系)则具有较低的钾素携出量和回田量及较高的土壤盈余量。从土壤可持续发展而言,无论小麦品种(系)钾吸收效率高低,秸秆还田条件下麦田均应大幅减少钾肥施用量。     

隔年秸秆还田对连作玉米养分积累及叶片生理特性的影响

以秸秆不还田为对照,设置秸秆深翻还田和旋耕还田配施秸秆腐熟剂、深翻和旋耕还田不施秸秆腐熟剂5个处理,测定玉米茎秆、叶片、穗部和子粒氮磷钾养分积累量及叶片生理活性,研究秸秆还田配施秸秆腐熟剂对玉米生长及产量的影响。结果表明,不同秸秆还田方式显著提高玉米穗位叶以上第3叶(上位叶)及穗位叶以下第3叶(下位叶)叶绿素含量、叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、茎鞘氮和钾积累量,并提高玉米产量,增产率为7.56%～28.00%。旋耕和深翻秸秆还田配施腐熟剂处理显著提高穗位叶叶绿素含量,显著降低叶片丙二醛(MDA)活性,显著提高叶片磷积累量;深翻还田配施腐熟剂极显著提高叶片、穗部、子粒氮积累量。冷凉地区玉米秸秆还田提高玉米叶片生理活性,旋耕还田配施秸秆腐熟剂增产率高,干物质积累量较多;深翻还田配施腐熟剂显著提高玉米叶片、穗部和子粒氮积累量。     

有机物料改良苏打盐碱土增产玉米长期试验研究

连续7年盆栽试验表明,施用有机肥15、30、45、60、90 t/hm~2降低苏打盐碱土壤容重,增加土壤总孔隙度。玉米秸秆还田2、4、6 t/hm~2降低土壤容重,增加土壤总孔隙度。有机肥与秸秆还田均增大"土壤水库",降低土壤pH值,增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,土壤理化性质得到全面改善的同时减轻大气温室气体效应;促进玉米生长发育,增加了生物量及子粒产量。最佳处理为施用有机肥90 t/hm~2。     

秸秆还田下施氮模式对冬小麦生长发育及肥料利用率的影响

为给秸秆还田下山西南部一年两熟区冬小麦种植筛选适宜施氮方式,通过大田试验,以不施氮为对照,在施氮225.0kg·hm-2条件下设置10∶0、7∶3、5∶5和3∶7(底施∶拔节期追施比例)四种施氮模式,研究了玉米秸秆还田下施氮方式对冬小麦生长发育、干物质运转、肥料当季利用率及土壤酶活性的影响。结果表明,在玉米秸秆直接还田和施氮225.0kg·hm-2下,提高底施氮肥比例可增加冬小麦越冬前和拔节期单株茎蘖数和总茎数,并使旗叶SPAD值在灌浆前中期保持较高水平,且延缓其灌浆后期下降,促进灌浆期干物质向穗部转运和积累,增加成穗数和穗粒数,进而实现增产。施氮模式中底追比例7∶3的增产效果最好,籽粒产量达5 773.8kg·hm-2,较其他施氮模式增产1.58%~10.17%。增加底施氮肥比例可提高土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化酶活性,促进冬小麦对养分的吸收及其向籽粒的转运,提高肥料当季表观利用率。底追比例7∶3的氮磷肥利用效果最好,其中氮肥当季利用率较其他模式提高1.46%~3.06%,磷肥当季利用率提高0.76%~3.34%;钾肥利用效果以氮肥全部底施最好,较其他施氮模式提高4.54%~14.53%。因此,山西省南部一年两熟种植区在玉米秸秆还田下冬小麦的合理施氮模式为70%底施+30%拔节期追施。     

玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征的影响

通过4年田间定位试验,研究均匀垄与宽窄行种植模式下玉米秸秆不同还田方式对黑土肥力特征与玉米产量的影响。结果表明,在均匀垄与宽窄行种植模式下,玉米秸秆深翻还田能明显降低耕层(0~20 cm)的土壤容重,增加相应的土壤含水量,提高土壤有机质与速效氮、速效钾含量。对亚耕层(21~40 cm)土壤的培育作用更为突出,与无秸秆还田处理相比,秸秆深翻还田使亚耕层土壤容重分别下降6.8%和10.2%,土壤有机质含量分别增加20.1%和14.2%,速效氮含量分别增加12.2%和12.3%,速效钾含量分别增加20.0%和22.0%。秸秆覆盖还田显著增加耕层的土壤有机质与速效氮含量,对亚耕层土壤肥力特征的影响不明显。在两种植模式下,秸秆不同还田方式玉米产量均表现为秸秆深翻无秸秆还田秸秆覆盖。在东北黑土区,玉米秸秆深翻还田措施能够有效提升土壤肥力,实现玉米的稳产与增产。     

黄土高原旱地小麦长期施氮的效应

为了解黄土高原旱地小麦的长期施氮效应,以1984年以来开展的长期定位肥料试验为基础,在一定施磷量（39.3 kg·hm^-2）下,分析了长期不同施氮水平（0、45、90、135和180 kg·hm^-2）间小麦产量、氮素利用、养分累积和土壤氮素含量的差异。结果表明,长期施用氮肥对提高小麦产量仍有显著作用。氮肥利用率和利用效率均随着施氮量增加呈现显著降低的趋势,但施氮135 kg·hm^-2高于90 kg·hm^-2或二者差异不显著;施氮显著提高了小麦籽粒、秸秆和植株对氮、磷、钾的累积量,同时有利于养分在籽粒中的分配;土壤氮素累积量随施氮量增加呈现先升高后降低趋势,全氮和碱解氮含量均在施氮135 kg·hm^-2达到最高值或较高值。黄土高原地区小麦施氮135 kg·hm^-2时,可以获得较高产量,同时氮肥利用效率、籽粒中养分累积量及土壤残留氮量也较高,是该地区小麦氮素最适施用量。     

不同配方专用肥对冬小麦产量和养分吸收的影响

为给关中地区小麦生产筛选适宜的专用肥,2008-2009年以小偃22为材料,通过田间试验研究了不同配方的小麦专用肥对冬小麦产量、养分吸收及其经济效益的影响。结果表明,在总施氮量基本一致的条件下,不同专用肥和追肥配施处理对小麦产量、氮磷钾养分吸收和利用以及经济效益有显著的影响。在8个处理中,基施复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O=18%∶18%∶18%）500 kg·hm^-2、返青期追施纯氮50 kg·hm^-2处理的籽粒产量、氮磷钾养分吸收量、氮钾肥利用效率、氮肥偏生产力和农学利用效率以及经济效益最高,相比农民习惯施肥处理分别增产和增收38.4%和38.9%。因此,18%∶18%∶18%的N∶P₂O₅∶K₂O比例可作为关中地区小麦专用肥配方。     

不同施肥条件下冬小麦氮素吸收、转运及累积的研究

为给陕西关中地区冬小麦合理施用氮肥提供理论基础,以小偃22为材料,通过田间试验研究了不同施肥条件下冬小麦产量、氮素吸收、转运和累积特点.结果表明,氮磷钾和有机肥配合施用可明显提高小麦籽粒产量,其中在基施有机氮150 kg·hm-2的基础上,施氮量为150～225 kg·hm-2时小麦籽粒产量接近或达到9 000 kg·hm-2的超高产水平,显著高于农民习惯施肥处理(基施纯氮300 kg·hm-2和P2O5 75 kg·hm-2);在不施有机肥、施氮量为270～300 kg·hm-2时,小麦籽粒产量与农民习惯施肥处理差异不明显,说明有机肥具有明显的增产作用.施肥处理时小麦氮素累积有显著影响,氮磷钾配施可显著提高小麦氮素累积量,有机肥和化肥配合施用氮素累积量最高,达到249.3～283.0 kg·hm-2.与农民习惯施肥处理相比,氮磷钾配施条件下小麦生育中期和后期氮素累积量增加,开花后营养器官氮素转运量也随着增加,但施肥处理间氮素转运效率差异不明显.综合来看,陕西关中地区冬小麦在氮磷钾和有机肥配合施用的情况下,氮肥用量应控制在150～225 kg·hm-2.     

不同基因型小麦的氮吸收特征与农田归还率研究

为以控制农业面源污染为目标的高氮吸收小麦品种的选择与利用提供理论依据,研究了不同基因型小麦品种植株氮素吸收量及其在各部位的分布与归还特征。结果表明,不同基因型小麦品种植株氮吸收量存在不同程度的差异;32个小麦品种中7个品种属于高氮积累类型,平均氮吸收量为228.4kg·hm-2;小麦籽粒产量与植株氮吸收量呈显著正相关;小麦穗部氮吸收量最适于植株总吸氮量的估测,其估算方程为y=0.865x-1.843。秸秆不还田条件下,高吸氮量类型小麦品种收获后植株残体返回到农田的氮量为19.3kg·hm-2,占植株氮吸收量的9.4%;而在秸秆还田条件下,高吸氮量类型小麦品种植株残体返回到农田的氮量为46.1kkg·hm-2,占植株氮吸收量的20.9%。试验说明,高氮吸收小麦可以同时兼顾高产和农业生态环境保护;确定下茬作物的农田施氮量,除了考虑土壤地力和下茬作物养分需求因素外,还应该考虑还田作物含氮量。     

冬小麦产量及土壤肥力的水氮调控效应

为了解水分和氮素调控对冬小麦产量及土壤肥力的影响,通过长期定位试验,设置0、150和225kg N·hm-2 3个施氮水平以及不灌水(CK)、越冬期灌水80mm(WF)、越冬期灌水40mm(WS)、秸秆覆盖+越冬期灌水40mm(MWS)、秸秆覆盖+拔节期灌水40mm(MJS)和拔节期灌水40mm(JS)6个水分调控模式,比较分析了不同水氮处理间小麦产量和土壤肥力的差异。结果表明,施氮可增加冬小麦产量,施氮量150与225kg N·hm-2的产量差异不显著(P0.05);水分调控模式中JS的产量最高,但与MJS差异不明显;水氮处理中,以施氮150kg N·hm-2条件下JS的产量最高。施氮降低了土壤速效磷和速效钾含量,但提高了速效氮、全氮和有机质含量;不同水分调控模式中MJS改善耕层土壤肥力的效果最佳;以施氮150kg N·hm-2水平下MJS处理的综合效应最好。     

陕西麦田土壤肥力与施肥现状评估

为了解陕西省麦田土壤肥力和施肥状况,对2005-2009年测土配方施肥项目30个县186 415个土壤数据和1 580个"3414"肥料试验数据以及农户抽样调查数据进行了分析。结果表明,陕西麦田土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为14.3g·kg-1、69.0 mg·kg-1、18.5 mg·kg-1和148.4mg·kg-1,与20世纪80年代相比,分别提高了33.6%、40.8%、176.1%和6.8%。在2000年后,陕西省小麦氮肥(纯氮)、磷肥(P2O5)和钾肥(K2O)的投入量分别为183.0、109.5和21.0kg·hm-2,分别比20世纪80年代提高了69.4%、160.7%和1 300%。全省麦田土壤氮、磷素盈余12.0和51.0kg·hm-2,钾素亏缺115.5kg·hm-2。虽然陕西土壤含钾丰富,但为了延缓土壤钾素亏缺和进一步提高磷含量(麦田的磷含量保持在25~35mg·kg-1较合适),建议今后小麦生产中适当减少氮肥投入,增加磷钾肥投入。     

耕作方式和施氮量对旱地冬小麦开花后干物质转运特征、糖含量及产量的影响

为探讨耕作方式和氮肥对旱地小麦的互作效应,在甘肃半干旱雨养农业区大田试验条件下,采用双因素裂区设计,以常规耕作(CT)、秸秆还田(CTI)、全膜覆土穴播(PM)、免耕秸秆覆盖(NTS)4种耕作方式为主区,75、150、225、300kg·hm~(-2)4个施氮量(分别用N1～N4表示)为副区,分析了不同耕作方式及施氮量组合处理下旱地冬小麦花后干物质转运、糖含量及产量的差异。结果表明,4种耕作方式中,PM的株高最高,叶面积最大,籽粒产量最高,较CT增产14.50%。PM增产主要是通过增加穗长和穗粒数来实现,也归因于花前营养器官干物质的积累量及其在花后向籽粒中转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率较CT显著增加,特别是增加了叶片和颖壳的干物质转运量、转运效率。CTI的千粒重和有效穗数虽然最高,但产量与CT无显著差异;NTS的株高、千粒重、有效穗数、干物质积累量和花后向籽粒中转运量均处于较低水平,产量较CT降低16.74%。施氮显著增加了旱地冬小麦的籽粒产量,平均产量表现为N4N2N3N1。CT、CTI、NTS下,施氮的增产作用显著,但PM下不显著。在所有处理中,PMN2的籽粒产量最高,比最低的NTSN1增加70.55%。施氮增产的原因主要是促进了不同器官干物质积累和开花后干物质转运。NTS提高了各器官的可溶性糖含量,但其效应在不同生育时期存在差异,茎秆主要表现在开花后20～30d,叶片和颖壳在开花后10～40d,叶鞘在开花后20～40d,籽粒在开花后10～30d。施氮显著降低了开花后0～30d茎秆和叶片的可溶性糖和蔗糖含量,但显著增加了开花后20d籽粒的可溶性糖含量。以上结果说明,在甘肃旱地雨养农业区,常规耕作、秸秆还田、全膜覆土穴播下冬小麦高产的氮肥施用量以中等水平(150kg·hm~(-2))最佳,免耕秸秆覆盖下需增加氮肥施用量(300kg·hm~(-2))。     

氮肥施用对旱地秸秆覆盖冬小麦旗叶生理特性的影响

为给旱地保护性耕作小麦水肥高效利用提供理论依据和建立合理的氮素管理模式,在渭北旱塬研究了秸秆覆盖下氮肥用量及施用时间对小麦旗叶光合特性及衰老的影响。结果表明,施氮量没有显著影响小麦花后旗叶的叶绿素相对含量(SPAD值)、光合速率和蒸腾速率,高氮用量明显增加小麦旗叶中丙二醛的累积,加速了旗叶衰老。氮素分次施用有延缓小麦旗叶SPAD值下降从而延缓旗叶衰老的作用,但是没有显著影响小麦旗叶的光合速率和蒸腾速率。秸秆覆盖较不覆盖显著提高了小麦旗叶的SPAD值、光合速率和蒸腾速率,并延缓了旗叶的衰老,进而提高了灌浆后期籽粒的灌浆速率,有增加千粒重的趋势。小麦籽粒产量变化范围为3 123~3 714kg·hm-2,试验年度氮素调控和秸秆覆盖均没有显著影响小麦的产量。