水氮耦合对滴灌冬小麦光合特性、产量及水氮利用效率的影响

旨在明确水氮耦合对滴灌下超高产冬小麦光合特性和产量的影响。本研究采用裂区试验,研究了3种灌水量2775 m3/hm2(W1)、3900 m3/hm2(W2)、4350 m3/hm2(W3)水平与3 种施氮量0 kg/hm2(N0)、180 kg/hm2(N1)、270 kg/hm2(N2)水平对‘新冬41 号’旗叶叶绿素和可溶性蛋白质含量、光合速率、水分利用效率以及产量的影响。结果表明,水氮同时增加对花后旗叶叶绿素和可溶性蛋白含量、旗叶光合速率,水分利用效率和产量的提高比仅增加水或氮的作用更大,均以W2N2、W3N2处理花后旗叶叶绿素（分别较W1N0增加44.5%、41.2%）和可溶性蛋白含量（分别较W1N0增加20.8%、16.85%）、光合速率（分别较W1N0增加46.4%、54.5%）、水分利用效率（分别较W1N0 增加31.9%、34.7%）和产量（分别较W1N0 增加19.05%、20.86%）较高,W2N2、W3N2处理的旗叶光合性能大幅度提高是其产量较高的重要原因。综合水氮利用效率,W2N2(3900 m3/hm2、270 kg/hm2)是本试验条件下冬小麦产量近9000.0 kg/hm2的水氮高效运筹模式。     

控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响

采用旱棚盆栽试验,以郑单958为材料设置3个水分水平(正常水分W3、轻度水分胁迫W2、重度水分胁迫W1)和高氮N3(施纯氮315 kg hm–2)、中氮N2(施纯氮210 kg hm–2)、低氮N1(施纯氮105 kg hm–2)、不施氮N0四个控释尿素施氮水平,探讨控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性的影响。结果表明,控释尿素水氮耦合对夏玉米产量和光合特性具有显著影响。相同水分条件下,夏玉米产量随施氮量增加而增加,W1条件下增产13.17%~20.96%,W2条件下增产13.93%~32.48%,W3条件下增产14.37%~21.83%。相同施氮水平下,产量也随水分增加而增加,W2N3、W3N2和W3N3的产量在所有处理中较高。水氮耦合对夏玉米穗位叶净光合速率的影响显著,W1条件下N3、N2和N1处理间差异不显著,均显著高于N0,W2、W3各施氮处理的净光合速率随施氮量增加而增加,W3各处理的平均净光合速率高于其他2个水分处理,W2N3比W3N3和W3N2前期略低,后期无显著差异。水氮耦合效应能有效减缓穗位叶的实际光化学效率ΦPSII、叶片光化学猝灭系数qP以及PSII反应中心的最大光能转换效率的下降速率,提高光能利用率。控释尿素水氮耦合能有效提高夏玉米花后穗位叶净光合速率,保证籽粒对营养物质的需求,提高穗位叶实际和最大光化学效率,从而提高夏玉米的产量,产量构成因素中增加千粒重和穗粒数的优势较大。综合产量与光合特性、荧光特性的表现,在田间持水量为75%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮210 kg hm–2为最佳;在田间持水量为55%±5%的土壤条件下,控释尿素施氮量以纯氮315 kg hm–2为宜。     

节水减氮对土壤硝态氮分布和冬小麦水氮利用效率的影响

针对当前关中平原冬小麦生产中氮肥投入过量、灌溉水资源不足的问题,研究节水减氮栽培模式下冬小麦籽粒产量、水氮利用及硝态氮淋失情况,能为确定冬小麦节水减肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2017—2019年在陕西杨凌开展冬小麦节水减氮田间栽培试验,采用二因素裂区设计,施氮量为主处理,灌水量为副处理,设施氮量处理N300 (300 kg hm^–2)、N225 (225 kg hm^–2)、N150 (150 kg hm^–2)、N75 (75 kg hm^–2)、N0 (不施氮)和灌水量处理W2 (1200 m³ hm^–2)、W1 (600 m³ hm^–2)、W0 (0),分析小麦产量、水氮利用效率及土壤硝态氮淋失情况。结果表明,2017—2018年和2018—2019年小麦季灌水处理较不灌水处理分别增产14.88%～15.01%和4.11～4.16倍,但处理间差异不显著,而越冬期灌水600 m³ h...     

水氮耦合对固定道垄作栽培春小麦根长密度和产量的影响

固定道垄作(PRB)是在农田中设固定的机械行走道的一种垄作和沟灌栽培模式,是河西灌区春小麦取代传统平作和大水漫灌种植方式的一种新技术。为了明确PRB种植模式下合理的施氮水平和灌水量,2014—2015年连续2年采用二因素裂区设计,以3种灌溉定额(1200、2400和3600 m3 hm–2)为主区,以4种施氮水平(0、90、180和270kg hm–2)为副区,研究水氮耦合对小麦不同生育期的根长密度及最终产量的影响。随灌水量和施氮量的增加,根长密度呈现先增后降的变化趋势,且灌水量的效应大于施氮水平的效应;开花、灌浆和成熟期的根长密度与籽粒产量呈正相关。回归分析显示,根长密度最大值的水氮耦合条件是灌水量约2850 m3 hm–2、施氮量196~207 kg hm–2。中等灌水量(2400 m3 hm–2)条件下,小麦主要生育期根长密度显著增加,提高了根长密度在40~80 cm土层的分配比例,增加了水分利用效率和氮肥农学利用效率。综合评价小麦籽粒产量、水分利用率和氮肥农学利用效率,中等灌水量与中氮水平(180 kg hm–2)是所有处理中的最佳水氮耦合模式,可用于河西灌区春小麦PRB栽培模式。当加大灌水至3600m3 hm–2时,产量没有显著增加,水分利用效率和氮肥农学利用效率显著下降,其原因可能是高灌水量使小麦主要生育期的根长密度降低,且根长密度在0~40 cm土层的比例升高,在40~80 cm土层的比例下降。     

水氮减量密植玉米的产量及产量构成

针对干旱绿洲灌区水资源匮乏、玉米生产化肥投入量大等问题,在水氮减量条件下,探讨增大密度对玉米干物质积累、籽粒产量和产量构成的影响,以期为建立水氮减量玉米稳产高效技术体系提供依据。2020—2021年,在地方习惯灌水减量20%(3240 m³ hm^–2,W1)、习惯灌水(4050 m³ hm^–2,W2)和减量施氮25%(270 kg hm^–2,N1)、习惯施氮(360 kg hm^–2,N2)条件下,研究密度从7.50万株hm^–2(低,D1)提高30%(中,D2)、60%(高,D3)时,玉米干物质积累及产量的响应特征。研究表明,水、氮减量均显著降低玉米籽粒产量,增密30%可补偿水氮同时减量导致的产量降低效应;施氮量不变降低灌水量时,增密可显著提高产量。2个试验年度内,W1较W2、N1较N2产量分别降低3.0%、12.9%,D2、D3较D1产量分别高12.9%、9.2%;W1N1D1较W2N2D1处理减产12.3%,W1N1D2与W2N2D...     

基于夏玉米产量和氮素利用的水氮减量方案优选

针对当前夏玉米生产中水氮投入不合理,缺少综合夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量对水氮优化管理模式评价的问题,运用层次分析法、熵权法、博弈论组合赋权计算各指标权重,使用TOPSIS法建立模型对水氮减量方案进行综合评价,为关中平原夏玉米节水节肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2018—2020年在陕西杨凌开展水、氮二因素裂区田间试验。设置3个灌溉处理,以传统灌水量(800 m³ hm^–2,W2)为对照、在此基础上减50%(400m³ hm^–2,W1)和减100%(0 m³ hm^–2,W0)。每个灌溉量下设5个施氮梯度,以传统施氮量(300 kg hm^–2,N300)为对照、在此基础上减25%(225 kg hm^–2,N225)、减50%(150 kg hm^–2,N150)、减75%(75 kg hm^–2,N75)和减100%(0)。分析不同水氮减量处理夏玉米产量、氮素利...     

水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响

以高产氮高效品种(德香4103)和中产氮低效品种(宜香3724)为材料,通过“淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)”、“控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)”、“旱种+氮肥优化运筹(W3N2)” 3种水氮管理模式处理,研究其对氮素利用及产量的影响及其生理特性,并探讨氮素利用及产量与生理响应间的关系。结果表明,氮效率品种间的差异与水氮管理模式对水稻氮素利用特征、灌溉水生产效率、生理特性及产量均存在显著影响;不同氮效率品种间在氮肥利用效率方面的差异明显高于水氮管理模式的调控效应;而水氮管理模式对灌溉水生产效率、总吸氮量、氮素干物质生产效率及稻谷生产效率的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式能促进不同氮效率水稻拔节至抽穗期、抽穗至成熟期氮素的累积,提高功能叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、光合速率(P_n)及根系活力,进而提高稻谷产量及氮肥利用率,且对中产氮低效品种的调控效应显著高于对高产氮高效品种,为本试验最佳的水氮管理模式。高产氮高效品种的平均总颖花数、拔节至抽穗期稻株氮累积量、功能叶GS活性、P_n及根系活力均显著高于氮低效品种,尤其结实期高产氮高效品种更有利于维持叶片及根系的代谢同化能力,利于氮素转运、再分配到籽粒中提高稻谷生产效率及氮肥利用效率,是氮高效品种相对于氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。相关分析表明,水氮管理模式下不同氮效率水稻主要生育时期功能叶GS活性、P_n及根系活力与氮素利用及稻谷产量均存在显著或极显著的正相关;尤其以水稻抽穗期剑叶GS活性及根系活力与氮素利用及稻谷产量的正相关性最高。     

施氮量对宁夏引黄灌区麦后复种糜子生长、产量及氮素利用的影响

为明确不同施氮量下糜子生长规律、产量表现以及氮素利用效率,分析糜子形态特征与产量和氮素利用的关系,同时确定宁夏引黄灌区麦后复种糜子的适宜施氮量,本研究于2019年和2020年以宁糜9号为材料, 2019年设0 (N0)、90 (N1)、120 (N2)和150 kg hm–2 (N3)纯氮水平, 2020年增设180 (N4)和210 kg hm–2 (N5)纯氮水平,以不施氮肥(N0)为对照在宁夏引黄灌区进行大田试验。结果表明,施氮显著促进糜子各生育时期株高、茎粗、叶面积、根系的生长和干物质的积累,但当施氮量超过150kghm^–2时,除茎粗和叶面积外,其余各生长指标出现下降趋势;根冠比随施氮量的增加呈先降低后升高再略微下降趋势,多数生育时期在N2处理根冠比达最小值,拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期分别为0.119、0.087、0.054和0.052。施氮显著促进糜子产量、千粒重和穗粒数增加,并且随施氮量的增加呈先增加后略微下降趋势,N2、N3处理促进效果最佳;N2、N3处理糜子产量分别为2979.41kghm^–2、3084.67 kg hm–...     

水氮运筹对新疆无膜滴灌棉花生长发育及土壤温室气体排放的影响

【目的】探究水氮运筹对新疆无膜滴灌棉田棉花生长发育、水氮利用效率及土壤温室气体排放的影响。【方法】设置2个灌水定额(W1:450 m³·hm^-2,W2:540 m³·hm^-2)和3个施氮量(150、225、300 kg·hm^-2纯氮),分析不同水氮条件下土壤和植株全氮含量、棉花株高与茎粗、籽棉产量、水分与氮素利用效率及土壤温室气体排放的差异。【结果】225 kg·hm^-2和300 kg·hm^-2施氮量下,不同生育时期W1的0～80 cm土层平均全氮含量高于W2处理。同一施氮量水平下,W1处理的土壤CO₂、CH₄、N₂O累积排放量,全球增温潜势(global warming potential,GWP),土壤温室气体排放强度(greenhouse gas emission intensity,GHGI)及水分利用效率均高于W2处理。W1灌溉水平下,苗期和蕾期0～80 cm...     

西北绿洲灌区水氮耦合对燕麦品种陇燕3号耗水特性及产量的影响

灌水和施肥,尤其是施氮肥,是调控作物生长和增加产量的两大重要技术措施,其互作是燕麦高产高效栽培中重要因素。2014—2015年连续2个生长季,在甘肃河西绿洲灌区的田间试验设3个定额灌溉和3个施氮(纯氮)水平,研究水氮耦合对陇燕3号农田0~150 cm土层耗水量、棵间蒸发、产量及水分利用效率的影响。3个灌溉处理的灌水量分别为270 mm(I_1)、337.5 mm(I_2)和405 mm(I_3),3个施氮水平分别为90 kg hm~(–2)(N_1)、120 kg hm~(–2)(N_2)和150 kg hm~(–2)(N_3)。从播种到成熟,燕麦阶段耗水强度呈先增后减趋势,抽穗至灌浆是最大耗水期,且同一施氮水平下,阶段耗水强度随灌水量增大而显著增加。在全生育期内,棵间蒸发量(E)及土壤水分蒸发量占总蒸发量的比例(E/ET)表现先降后升趋势,且相同施氮量下,拔节至灌浆期随灌水量的增大而增大,而灌浆至成熟期则随灌水量的增大而减小。相同施氮量下,燕麦产量随灌水量增加而显著增加,水分利用效率却随灌水量增加而降低。产量N_3I_3最高(5466.0~5727.5 kg hm~(–2)),N_3I_2次之(5428.5~5678.5 kg hm~(–2)),N_1I_1最低(4504.5~4804.3 kg hm~(–2));水分利用效率N_3I_2最大(12.11~12.82 kg mm~(–1) hm~(–2)),N_3I_1次之(12.04~12.63 kg mm~(–1) hm~(–2)),N_1I_3最小(9.79~10.58 kg mm~(–1) hm~(–2))。由此表明,水氮耦合对燕麦水分利用及产量具有显著互作效应。施氮量150 kg hm~(–2)、灌溉定额337.5 mm是西北绿洲灌区燕麦种植较佳的节水、高产水氮管理模式。     

滴施缩节胺与氮肥对棉花生长发育及产量的影响

为探明缩节胺与氮肥对棉花农艺性状的互作效应,试验采用双因素随机区组设计,设置150 (N1)、300 (N2)、450 kg hm–2 (N3) 3个施氮(纯N)水平, 525 (D1)、1050 (D2)、2100 g hm–2 (D3) 3个缩节胺水平,交互共9个处理。研究滴施不同剂量氮肥与缩节胺对棉花农艺性状、棉铃时空分布、干物质积累及分配、产量及纤维品质的影响。结果表明,缩节胺与氮肥互作效应对棉花农艺性状影响显著,在低氮状态下缩节胺对棉花生长的延缓作用减弱甚至消失。N1处理下, D3处理相比D1处理棉株的株高、果枝始节高、第4果枝长、第7果枝长分别增加12.07、1.54、1.28和1.20cm。在正常或高氮状态下缩节胺对棉花生长产生一定的延缓作用,其控制效果并不随缩节胺剂量增加而增强,N3处理下,D3处理相比D1处理棉株的株高、第1果枝长、第2果节间平均长度分别降低1.05、1.68和1.52cm。棉株的株高、茎粗与果枝数随施氮量增加而增加, N3处理相比N1处理分别增加3.30 cm、0.75 mm与0.29台;其果枝长与果节间长在不同施氮量间无明显差异。D2处理相比D1与...     

长期施用不同剂量氮肥对高粱产量、氮素利用特性和土壤硝态氮含量的影响

To determine a suitable nitrogen fertilizer application rate, an experiment was conducted using Jinza 34, Liaoza 27, Jinsi 2, Jinnuo 3, and Fenjiuliang 1 with six nitrogen (N) fertilization levels, including 0 (N0), 75 (N75), 150 (N150), 225 (N225), 300 (N300), and 450 kg hm^-2 (N450). The effects of long-term nitrogen fertilization with different levels on sorghum grain yield, nitrogen use characteristics and soil nitrate nitrogen distribution were investigated. The grain yield, grain number and N accumulation of sorghum increased initially and then tended to be stabile with the increase of nitrogen fertilizer application. Among them, the maximum increase of sorghum under N75 treatment compared with that under N0 treatment was 23.68%, 48.05%, and 51.86%, respectively. With the increase of nitrogen fertilizer application, the grain starch content decreased, while the grain starch yield increased firstly and then decreased. Nitrogen apparent recovery rate, nitrogen fertilizer agronomic efficiency and nitrogen use efficiency which were accumulated for five years were reduced significantly with the increase of nitrogen fertilizer application. Compared with the N150 treatment, nitrogen use efficiency accumulated for five years under N75 treatment, which was 63.01%, was increased by 76.91%. When nitrogen fertilizer application was beyond 225 kg hm^-2, after four to five years later, nitrate nitrogen residue was increased rapidly in the 60-200 cm soil layer year by year, NO₃^--N accumulation peaks distributed in the 0-200 cm soil layer and the risk of nitrate nitrogen leaching was increased. In view of the yield, starch yield, nitrogen utilization and environmental benefit, the reasonable nitrogen fertilizer application for sorghum was between 75 kg hm^-2 and 150 kg hm^-2.     

旱地冬小麦产量、氮肥利用率及土壤氮素平衡对降水年型与施氮量的响应

研究不同降水年型施氮量对旱地冬小麦产量、氮素利用及土壤氮素表观平衡的影响,探讨渭北旱塬旱作麦田稳产增效的最佳氮素投入量,为高效施氮提供理论依据。田间定位施氮试验于2017—2020年连续3年在陕西合阳县开展,以长6359为试验材料,设置5个施氮量处理包括0、60、120、180和240 kg hm^-2 (分别以N0、N60、N120、N180和N240表示),研究旱地冬小麦产量、氮肥利用率及土壤氮素平衡对降水年型与施氮量的响应。连续3年定位试验表明:(1)降水年型对冬小麦产量和经济收益影响显著,丰水年较平水年和欠水年分别增产33.6%和113.3%,经济收益提高2～3倍以上。冬小麦氮肥回收利用率和农学效率与产量有相似的变化规律,丰水年氮肥回收利用率和农学效率较平水年和欠水年分别提高4.7个百分点、0.6 kg kg–1 (平水年)和11.9个百分点、2.5 kg kg–1 (欠水年)。(2)无论何种降水年型,冬小麦产量、氮肥回收利用率和农学效率均随施氮量增加呈现先增加后下降的趋势。在丰水年和平水年,均以N180处理下最高,收获期0～100 cm土层土壤硝态氮积累分...     

氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用

研究氮肥对非充分灌溉下棉花花铃期光合特性及产量的补偿作用及其机制, 以期为干旱地区棉花水肥高效利用提供理论依据。以“新陆中54号”为试材, 采用裂区试验设计, 主区为总灌溉量2800 m ³ hm ^-2(非充分灌溉)和3800 m ³ hm ^-2(常规灌溉), 副区为4个施氮(纯N)水平(0、150、300和450 kg hm ^-2)。同一氮肥处理下, 非充分灌溉处理棉花花铃期叶面积指数(LAI)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、单株光合产物积累与分配、单株结铃数、单铃重及籽棉产量均低于常规灌溉处理, 但籽棉增产率和灌溉水生产力高于常规灌溉处理; 同一灌溉量下, 随着氮肥施用量的增加, 棉花花铃期LAI和单株光合产物积累量先增后降, 且表现为N450>N300>N150>N0, T_r、P_n、单株光合产物向生殖器官分配比例、单株结铃数、单铃重、籽棉产量、籽棉增产率及灌溉水生产力均表现为N300>N450>N150>N0; 非充分灌溉下增施氮肥的补偿效果随着氮肥用量的增加呈先增加后下降的趋势, N300处理补偿效果最显著, 与常规灌溉处理相比, 补偿效应主要表现在棉花花铃期P_n平均提高10.9%, 单株光合产物积累向生殖积累器官分配比例提高10.7%, 单株结铃数、单铃重、籽棉增产率及灌溉水生产力分别提高5.0%、8.0%、7.1%和7.5%; 氮肥对棉花花铃期光合特性及产量构成因素的影响大于水分。非充分灌溉下氮肥施用量为300 kg hm ^-2时补偿效应最大, 虽然在产量上有所下降, 但从干旱地区农业缺水的现实考虑, 可准确灌溉施肥, 且籽棉产量较常规灌溉处理仅下降1.3%。因此, 在南疆自然生态条件下, 非充分灌溉下施氮300 kg hm ^-2时棉花花铃期LAI、T_r、P_n及单株光合产物积累量适宜, 向生殖器官转运补偿效果显著, 具有最大的产量补偿作用, 且节水26.3%。     

水氮减量对地膜玉米免耕轮作小麦主要光合生理参数的影响

地膜玉米免耕结合水氮减量对小麦稳产增产的作用已经验证,但其形成的光合生理机制研究仍比较薄弱。2018—2020年,采用裂区设计,设置地膜玉米免耕(NT)和传统耕作(CT)两种耕作方式,传统灌水(I2, 2400 m3 hm–2)和传统灌水减量20%(I1, 1920 m3 hm–2) 2个灌水水平和施纯N 225 kg hm–2 (N3)、180 kg hm–2 (N2)和135 kg hm–2 (N1) 3个施氮水平。结果表明,耕作措施、施氮水平对小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率均有显著影响;灌水水平对光合速率影响显著。全生育期平均来看, NT较CT显著提高了小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率,分别提高14.5%～44.1%、 13.2%～16.3%、 7.4%～9.0%、14.5%～24.2%;与I2相比,I1小麦光合速率显著降低了6.5%～13.6%。N1较N3叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率分别显著降低了6.4%～13.6%、7.5%～12.7%、6.0%～10.2%、7.5%～17.5%, N2与N3无显著差异。耕作措施、施氮水平、灌水水平三者均...     

长期施用不同剂量氮肥对高粱产量、氮素利用特性和土壤硝态氮含量的影响

本研究于2015—2019年以晋杂34、辽杂27、晋饲2号、晋糯3号和汾酒粱1号为研究对象,设0(N0)、75(N75)、150(N150)、225(N225)、300(N300)、450 kg hm^-2(N450)6个氮素水平,调查其对产量性状、淀粉含量和土壤硝态氮以及氮素利用特性指标的影响,以探讨高粱合理的氮素施用方案。结果表明,高粱的产量、穗粒数及植株地上部氮素累积量,随施氮水平的增加呈先增加后趋于稳定的趋势,其中以N75处理增幅最大,较N0处理最大增幅分别可达23.68%、48.05%和51.86%;籽粒淀粉含量、5年叠加氮肥利用率、5年叠加氮肥农学效率和氮素5年叠加表观回收率随施氮水平的增加都存在不同程度的降低,其中N75处理下5年叠加氮肥利用率为63.01%,较N150处理提高了76.91%;籽粒淀粉产量则随施氮水平的增加呈先增加后降低的趋势。连续施氮4~5年后,施氮量≥225 kg hm^-2,残留的硝态氮在60~200 cm土层逐年累积,且在0~200 cm土层存在明显的累积峰,硝态氮淋失风险加剧。施氮量75~150 kg hm^-2之间,在满足高粱植株基本生长需求的同时,可以弥补了土壤氮库的消耗,有效降低了土壤硝态氮的淋失,亦有利于高粱产量和籽粒淀粉产量的形成。     

灌溉和施氮方式对甘肃陇中黄土高原春小麦产量和土壤含水量与有效氮含量的影响

旨在研究影响小麦产量的最佳灌溉与施氮方式组合。以‘定西42号’春小麦为材料,采用水氮互作的方法,设4种灌溉量（单位面积水深50 mm、100 mm、150 mm、200 mm）和3种施肥方式（拔节期施纯氮肥40 kg/hm ²、开花期施纯氮肥40 kg/hm ²、拔节期和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²和50 kg/hm ²）。（1）灌溉量150 mm与开花期施氮肥40 kg/hm ²处理时,小麦产量都最高。（2）灌溉量150 mm时各个土层含水量最高,不同施氮处理,各个土层含水量高低顺序为分蘖期<开花期<拔节期。（3）小麦植株耗水量随灌溉量增加而增加、水分利用效率随灌溉量增加而减少。（4）分蘖期灌溉量150 mm时各个土层硝态氮含量最高;拔节期,0~10 cm土层铵态氮和硝态氮含量最高;开花期,灌溉量150 mm和追施纯氮肥40 kg/hm ²时各个土层硝态氮和铵态氮含量最高。灌溉量150 mm和开花期施纯氮肥40 kg/hm ²方式搭配,对甘肃陇中黄土高原春小麦产量、土壤有效氮含量和水分节约最有益。     

Effects of Nitrogen Application Rates on Soil Nitrogen Content,Nutrient Uptake and Utilization of Cotton in Low Fertility Fields

[Objective] The effects of nitrogen (N) application rates on cotton yield, nutrient uptake and utilization rate, soil available N and urease activity were investigated in low-fertility cotton fields of the Yellow River Basin. [Methods] Six N application rate treatments, 0, 90, 180, 270, 360 and 450 kg·hm^－2 (N0, N90, N180, N270, N360 and N450, respectively), were established using cotton CCRI 79 in the field during 2016 and 2017. The cotton yield, dry matter quality, N, phosphorus and potassium accumulation levels, N use efficiency, 0–100-cm soil layer ammonium and nitrate N contents, 0–100-cm soil layer urease activity and other indicators were investigated. [Results] (1) Compared with N0, the N treatments significantly increased seed cotton yield, except the N90 treatment in 2016. Two years of N360 treatments significantly increased the number of bolls per cotton plant, while no significant differences were found among the seed cotton yields with other N treatments. The N application rates had no significant effect on lint percentage. (2) Compared with N0, N applications significantly increased the cotton dry matter accumulation. The accumulation of N, phosphorus and potassium in cotton increased along with the N application rates in the 90–360 kg·hm^－2 range. The levels of N, phosphorus and potassium in N450-treated cotton decreased compared with N360-treated cotton. As the N application rates increased, the N agronomic efficiency and N fertilizer partial productivity of cotton decreased. When the N application rates exceeded 360 kg·hm^－2, the N physiological efficiency began to decrease, but there were no significant differences among treatments. (3) The nitrate N contents in the 41–80-cm soil layers of the treatments, except for N90, significantly increased compared with N0. The nitrate N contents in the 41–80-cm soil layers of N270-, N360- and N450-treated cotton were significantly increased compared with those of N0, N90 and N180. However, N applications had no significant effects on the ammonium N contents in the soil. (4) The soil urease activities increased when N application rates were less than 360 kg·hm^－2, and then decreased when the N application rates were greater than 360 kg·hm^－2. [Conclusion] The optimum N application rate was 277.0 kg·hm^－2. When the N application rates were greater than 360 kg·hm^－2, the nitrate N contents in the soil increased. However, the nutrient accumulation levels and the N fertilization efficiencies decreased, and the soil urease activities were inhibited. No obvious increase in cotton yield was observed.