不同轮作模式和施氮水平对春小麦产量和品质的影响

通过优化轮作模式和施氮制度，探究春小麦产量和品质的变化，为建立农田高产、优质的生产方式提供科学依据。本研究在河西绿洲灌区武威市进行，试验采用完全随机区组设计，设小麦连作(W)、春小麦-箭筈豌豆-春小麦-箭筈豌豆(WV)、春小麦-冬小麦-箭筈豌豆(WWV)和春小麦-冬油菜-箭筈豌豆(WRV) 4种种植模式；2年轮作周期内设置3种施氮水平，分别为不施氮(N₀)、减量25%270 kg/hm²(N₁)和传统施氮360 kg/hm²(N₂)。通过对小麦干物质积累量、产量及品质的测定，以期为该区建立合理的种植模式和施氮制度，进而提高耕地产能。结果表明：不同施氮水平下，干物质积累量在拔节至灌浆期迅速增长，N₂处理在开花期具有最高的干物质积累量，N₁较N₂处理降低了10.1%和10.6%；与连作模式相比，WRV、WWV和WV 3种轮作模式提高了小麦干物质积累量，在2020年和2022年平均提高14.9%和15.7%、10.9%...     

箭筈豌豆、玉米产量对间作和施氮水平的响应

研究不同施氮水平下箭筈豌豆、玉米产量对单作和间作的响应,对于优化栽培措施、提高作物产量具有重要意义。本试验于2017年在甘肃河西绿洲灌溉区进行,重点研究是不同施氮水平下箭筈豌豆、玉米在单作及间作模式中干物质累积、产量构成、产量表现。结果表明,间作箭筈豌豆干物质累积量与单作相比在不施氮(N0)、减量施氮(N1)和常规施氮(N2)处理下分别提高44.0%、36.7%和37.2%;施氮水平间,间作模式下N1比N2和N0提高9.1%和25.5%,单作模式下提高9.4%和32.1%。间作玉米干物质累积量与单作相比在N0、N1和N2处理下分别提高23.3%、22.5%和23.0%;施氮水平间,间作模式下N1比N2和N0提高9.3%和19.8%,单作模式下提高9.9%和20.7%。间作模式下箭筈豌豆豆荚数和玉米穗数较相应单作分别增加7.6%和14.5%,两者的产量较单作分别提高34.9%和27.0%。由通径分析可知,箭筈豌豆产量决定次序是豆荚数>粒重>单荚粒数,玉米产量决定次序是穗数>粒重>穗粒数。间作结合施氮量240 kg/hm²能获得较高干物质积累量和产量,是河西灌溉区玉米间作箭筈豌豆适宜的施氮水平。     

施氮对西藏农田土壤有机碳及酶活性的影响

【目的】探明不同施氮量对拉萨农田土壤有机碳和酶活性的影响。【方法】设计5个试验处理：T1不施氮肥：0 kg.N.hm-2 (N1)、T2：75kg.N.hm-2 (N2)、T3：150kg.N.hm-2 (N3)、T4：225kg.N.hm-2 (N4)、T5为当地适宜施肥量：150kg.N.hm-2 (N3),135 kg.P2O5.hm-2,分别于播种前和青稞收获后采集各处理0-20cm土壤样品测定其总有机碳、活性有机碳、腐殖质碳、胡敏酸和富里酸含量;蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性和脲酶活性。【结果】拉萨农田土壤有机碳总量偏低,活性有机碳比例较大,土壤腐殖化率较低。短期内施用氮肥能通过增加土壤活性有机碳而使土壤总有机碳含量增加,但降低土壤腐殖质碳含量,提高土壤HA/FA。【结论】施用氮肥短期内可以使当地农田土壤有机碳含量增加,T4施氮量可以优化土壤微环境,利于土壤酶活性升高和土壤有机碳的积累。     

不同施氮量对夏玉米农田生态系统净碳效应的影响

为探究华北地区夏玉米低碳生产的氮肥管理措施,以典型夏玉米田为对象,设置了不施氮(N0)、施氮100 kg/hm²(N1)、施氮150 kg/hm² (N2)、施氮200 kg/hm² (N3)4个处理,通过土壤温室气体排放、农事投入间接碳排放和作物固碳综合评估了不同施氮水平对夏玉米农田生态系统净碳效应的影响。结果表明,农田土壤CO₂、N₂O排放随施氮量升高而升高,CH₄吸收量随施氮量的升高而下降,N1、N2和N3处理土壤温室气体总排放的碳当量分别较N0提高14.91%、24.19%、29.67%;氮肥投入贡献了较高的间接排放,达到135.27~270.55 kg/hm²;施氮促进了作物固碳,N0、N1、N2、N3净初级生产力固碳量分别为1965.56、3125.68、4345.55、4663.64 kg/hm²。综合系统碳流来看,各处理均表现为碳汇,净碳效应分别为258.33、1034.99、2032.82、2192.16 kg/hm²,碳可持续指数分别为0.15、0.50、0.88、0.89。200 kg/hm²施氮量下能够以相对较低的碳耗换取较高的固碳率,表现出较高的净碳效应,可推荐为氮素适宜投入量。     

不同农田施肥方式下土壤碳氮变化特征及其环境意义

为了明确不同农田施肥方式对土壤碳氮变化及其对环境的影响,通过长期定位试验研究了不同施肥方式下土壤碳氮变化特征。结果表明：土壤有机碳、全氮在土壤剖面中呈上高下低趋势,秸秆还田作用主要发生在0~10 cm处的耕层;单施化肥和化肥配施秸秆均能增加土壤有机碳、全氮含量,长期无肥处理的土壤有机碳、全氮含量明显下降,单施化肥对农田土壤有机碳、全氮含量影响不显著,长期化肥配施秸秆显著增加土壤有机碳、全氮含量,4年内增幅分别达到35.8%和17.3%;土壤有机碳和全氮含量呈极显著正相关(R2=0.78, P<0.01),两者含量变化趋势相同;太湖地区土壤C/N比呈下降趋势,现阶段土壤C/N比主要集中在10.0左右,化肥配施秸秆可以增加土壤C/N比,促进土壤碳氮循环。化肥配施秸秆能够改善农田土壤理化性状,提高农田生产力,是一种值得推广的施肥方式。     

太湖地区稻麦轮作系统有机氮肥替代率的演变特征及其影响因素

有机肥替代化肥是化肥减量的关键措施。本研究的主要目标是明确太湖地区稻麦轮作体系中有机氮肥替代率的主要限制因素,为提高有机氮肥替代率提供理论基础。依托40 a长期定位观测试验,分别选择不施肥(CK)、单施化肥(NPK)和单施有机肥(OM)3个处理,研究有机氮肥替代率与土壤碳氮关系。其中,化肥采用尿素、过磷酸钙和氯化钾,年均施氮225～300 kg/hm²,年均施磷(P₂O₅)119.4 kg/hm²,年均施钾(K₂O)179.1 kg/hm²;有机肥采用猪粪和菜籽饼,年均折合施氮103.1 kg/hm²,折合施磷(P₂O₅)82.7 kg/hm²,折合施钾(K₂O)70.1 kg/hm²。测定指标包括土壤有机碳、总氮,计算有机氮肥替代率和土壤碳氮比。结果表明,长期施肥提高了土壤有机碳水平,OM、NPK和CK处理土壤有机碳含量可用...     

长期施肥下山东潮土固碳特征及产量效应

为明确长期施肥对山东潮土固碳潜力和作物产量的影响,以冬小麦-夏玉米轮作体系为研究对象,通过28 a定位施肥试验研究长期施肥下潮土固碳特征及其作物产量效应,提出不同肥力水平山东潮土有机碳提升策略。试验采用裂区设计,包括单施化肥和有机无机肥配施两大主处理,化肥区处理分别为不施肥、氮、氮磷、氮钾、磷钾、氮磷钾、减量氮磷钾、增量氮磷钾;有机肥区处理为化肥区处理基础上分别增加等量有机肥。结果表明,有机肥处理土壤累积碳投入量和固碳速率分别比化肥处理高2.47,4.29倍。有机肥处理土壤有机碳投入量为155.6～193.2 t/hm²,固碳速率为0.25～2.18 t/(hm²·a),化肥处理土壤有机碳投入量为39.5～100.5 t/hm²,固碳速率为4.15～5.49 t/(hm²·a)。其中,化肥区和有机肥区均是增量氮磷钾处理碳储量最高、固碳速率最快。随着外源碳的累积投入量增加,土壤有机碳呈线性增加,当投入量小于120 t/hm²时,土壤有机碳的存储能力为18.4%～20.6%;当投入...     

棉秆和生物炭还田对棉田土壤理化性质及棉花水氮利用率的影响

通过探究棉秆及其生物炭还田对棉田土壤理化性质、硝态氮淋洗及水氮利用率的影响，为干旱区农业资源的合理利用及土壤地力提升提供理论依据。本研究在前期已连续开展了2年(2019—2020年)棉秆及其生物炭还田的基础上进行，试验设置4个处理：不施氮(N0)、施氮(N360)、施氮+秸秆(N360ST)和施氮+生物炭(N360BC)；其中氮肥用量为360 kg/hm²，棉花秸秆用量为6 t/hm²，生物炭用量为3.7 t/hm²(与棉花秸秆等炭量)。结果表明：与N0处理相比，N360、N360ST和N360BC处理显著增加土壤孔隙度、全氮、硝态氮淋洗量、棉花株高、总生物量、氮素吸收、籽棉产量和灌溉水利用率；显著降低土壤pH和水分淋洗量。与N360处理相比，N360ST和N360BC处理显著增加土壤总碳、速效钾、速效磷和碳氮比的含量，N360ST处理土壤水分淋洗量和硝态氮淋洗量分别较N360处理增加33.00%和40.16%，而N360BC的硝态氮淋洗量较N360处理降低40.06%。与N360处理相比，N360ST和N360BC处理...     

秸秆还田与优化施氮对稻田土壤碳氮含量及产量的影响

针对滨海盐碱地稻田土壤有机质较低、氮肥投入过量,采用田间微区试验研究了秸秆还田与优化施氮对稻田土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳、可溶性有机碳、微生物碳氮含量及水稻生长特征的影响。设秸秆还田与氮肥两因素,3个碳(秸秆还田)水平:C0:无秸秆还田; C1:秸秆还田4 500 kg/hm~2; C2:秸秆还田9 000 kg/hm~2; 2个氮水平:N1:255 kg/hm~2(优化施氮); N2:400 kg/hm~2(农民传统施氮)。结果表明,与C0、C1处理相比,C2处理时土壤有机碳含量分别增加了100. 46%,28. 06%;分蘖期时C2N2处理土壤全氮含量最高,而成熟期C1N1处理土壤全氮含量最高;秸秆还田与优化氮肥显著增加了DOC(可溶性有机碳)含量,分蘖期与成熟期土壤铵态氮、硝态氮含量均以C1N1最高,分蘖期与成熟期时,与未秸秆还田相比,土壤微生物量碳、氮含量显著增加,且C1N1、C1N2处理含量最高;秸秆还田量4 500 kg/hm~2与氮肥施用量255 kg/hm~2处理可有效增加水稻二次枝梗数、千粒质量、结实率及水稻产量,且高于其余处理。与农民传统施肥管理(C0N2)相比,秸秆还田与优化施氮(C1N1)处理水稻产量提高19. 02%,且显著提高滨海盐碱地稻田土壤碳氮含量。     

轮作豆科植物对马铃薯连作田土壤速效养分及理化性质的影响

合理轮作天蓝苜蓿 (Medicago lupulina L.)、陇东苜蓿(Medicago sativa L.)和箭筈豌豆(Vicia sativa L.)3种豆科植物对马铃薯连作田土壤速效氮、速效磷及速效钾含量有不同程度的促进作用。对于马铃薯2年以上连作田,轮作3种豆科植物均能起到提高土壤氮素有效性的作用,速效氮含量最高提高476%,且可显著提高3年以上连作田速效磷含量,增幅最高可达207%。对于3~4年连作田,轮作天蓝苜蓿可提高土壤速效钾含量,其他连作年限及轮作箭筈豌豆和陇东苜蓿均没有提高土壤速效钾含量。轮作豆科植物后,不同连作年限马铃薯连作田土壤EC值均显著下降,与对照相比,土壤的EC值最大降低69.7%,说明实施马铃薯-豆科植物轮作对防止马铃薯连作田土壤盐渍化有显著效果。轮作豆科植物使连作田土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性均显著提高。从第2年连作开始,轮作豆科植物对后茬马铃薯产量产生明显影响,第3~4年连作期间,轮作天蓝苜蓿和箭筈豌豆对后茬马铃薯增产效果较明显。     

北方冬小麦-夏玉米复种区生物炭与明矾配施对土壤碳氮状况影响研究

旨在为大田施用土壤调理剂改善土壤碳氮状况提供理论依据。在北方冬小麦-夏玉米种植区,选用生物炭和明矾作为土壤调理剂材料,设计T1（对照）、T2（生物炭）、T3（明矾）、T4（生物炭+明矾）4个处理的两茬定位试验。结果表明,T2（生物炭）与T4（生物炭+明矾）处理改善土壤碳氮状况、提高作物产量和氮素养分吸收的效果较好。经过两茬作物种植后,T4（生物炭+明矾）处理土壤有机碳含量有所提高,为15.82 g/kg,表层土壤C/N增加为10.88。土壤硝态氮经两茬作物种植后,T4（生物炭+明矾）处理改善效果最好,0~30、30~60、60~90²最高,其次为T4（生物炭+明矾）处理,而小麦以T4（生物炭+明矾）处理产量最高,为10.28 t/hm²。T4（生物炭+明矾）处理夏玉米和冬小麦的吸氮量均最高,分别为168.32 kg/hm²和35.49 kg/hm²。总体来看T4（生物炭+明矾）处理对改善农田土壤碳氮状况效果较好。     

拔节期氮肥运筹对不同滴灌量下冬小麦光合特性及产量的影响

为探明拔节期氮肥运筹对不同滴灌量下冬小麦光合特性及产量的影响,在大田滴灌技术条件下,以‘新冬41号’为试验材料,研究4种拔节期氮肥运筹处理[N0(0 kg/hm²)、N1(90 kg/hm²)、N2(180 kg/hm²)、N3(270 kg/hm²)]对3种不同滴灌量[W1(1500 m³/hm²)、W2(3000 m³/hm²)、W3(3450 m³/hm²)]下冬小麦叶绿素含量（SPAD值）、叶面积指数(LAI)、叶片光合特性及产量的影响。结果表明,在3种滴灌量下各氮肥处理冬小麦拔节至乳熟期叶片SPAD值均呈“先增后降”的变化规律,最大值均在灌浆期;LAI呈现“先增后降”的变化规律,在孕穗期达最大。在同一施氮水平下,滴灌量增加,叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均增加,而胞间CO₂浓度(Ci)则降低。滴灌量较低时（W1处理）,增加拔节期施氮量能有效提高滴灌冬小麦的有效穗数、穗粒数、千粒重、产量和收获系数;水分充足时（W2、W3处理）,增加拔节期施氮量反而不利于产量的提高。综合考虑各项产量指标及氮肥利用效率得出,在滴灌量3000 m³/hm²条件下,拔节期施氮量180 kg/hm²时,滴灌冬小麦籽粒产量较高,氮肥利用率最大,可供生产参考。     

节水灌溉对冬小麦田土壤微生物特性、土壤酶活性和养分的调控研究

为了探讨节水灌溉下土壤微生物特性和土壤酶活性的变化特征及其与土壤养分之间的关系,在华北平原旋耕条件下,研究了不同灌溉处理(常规灌溉W1、节水灌溉W2和无灌溉W3,冬小麦全生育期总灌溉量分别为150,75,0 mm)对冬小麦田土壤微生物量氮、基础呼吸、土壤酶活性和土壤养分的影响。结果表明:减少灌溉量可显著降低土壤微生物量氮和土壤基础呼吸。随着灌溉量的减少,β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性随之降低;而W3可显著提高脲酶活性。土壤含水量随灌溉量的减少而降低。水分胁迫可显著提高土壤有机碳和硝态氮含量,但有降低铵态氮含量的趋势。相关性分析可知,土壤微生物量氮与土壤铵态氮含量显著正相关。β-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性均与土壤含水量和铵态氮含量显著正相关,β-葡萄糖苷酶活性与有机碳含量显著负相关;脲酶活性与有机碳和硝态氮含量显著正相关,而与土壤含水量显著负相关。可见土壤微生物特性和土壤酶活性受灌溉处理调控,并且与土壤C、N养分的循环转化关系密切。     

不同灌水次数与氮肥运筹对‘豫教5号’叶面积指数及产量的影响

为给冬小麦提供“更合理、更节约、更高效”的水肥运筹技术方案,以‘豫教5号’为试验材料,采用三因素裂区方法研究了不同灌水次数和施氮处理对小麦叶面积指数和产量的影响。结果表明,灌水次数、施氮量以及基追比例分别对小麦叶面积指数、产量及构成因素有显著影响。在W1（底墒水）处理下叶面积指数与施氮量均呈线性正相关关系;在W2（底墒水+拔节水）、W3（底墒水+拔节水+灌浆水）处理条件下,拔节期、孕穗期、抽穗期的叶面积指数与施氮量呈线性正相关关系,抽穗后20天与施氮量则呈二次曲线关系,且以N3R2为最大值。在不同灌水次数条件下,产量、穗数、穗粒数与施氮量呈二次曲线关系,千粒重随施氮量的增加呈线性下降趋势。在灌溉底墒水+拔节水+灌浆水、施氮量为240 kg/hm²及基追肥5:5处理组合下实现了水肥的高效配合,产量、穗数、穗粒数分别为8609.60 kg/hm²、688.2×10⁴株/hm²、37.9粒,其中产量比对照W1N0 (3517.5 kg/hm²) 增产144.8%。由此可知,在小麦生长后期降雨量偏少的黄淮豫东地区,小麦生产中灌溉水的节约空间相对较小,氮肥的节约空间则相对较大。     

猪场沼液灌溉冬小麦对土壤质量的影响

为了研究猪场沼液灌溉冬小麦后,对土壤有机质、全氮、全磷以及铜、锌等金属元素含量变化的影响程度,笔者通过田间试验的方法对规模化猪场沼液灌溉冬小麦进行研究,重点研究沼液利用对土壤质量和生态安全的影响。结果表明,沼液处理使表层土壤有机质增加达3.0 kg/hm2,全氮含量提高65%,土壤pH值下降0.4个单位,土壤铜、锌、铅、镉含量符合《小麦产地环境技术条件》NY/T 851-2004的要求。本研究结果仅说明沼液以大田灌溉方式利用在短期内不会造成土壤质量下降和土壤环境污染,长期灌溉的影响需进一步研究确定。     

Azodyn: a simple model simulating the date of nitrogen deficiency for decision support in wheat fertilization

A dynamic soil–crop model was developed to predict the date on which N deficiency occurs for winter wheat crops in the temperate climate of Northwest Europe. It is based on the daily simulation of soil N supply and crop N requirement for the period during which N-fertilizer is usually applied to wheat crops, the end of winter until flowering. The soil sub-model was derived from the `balance-sheet method' used in France for nitrogen fertilization recommendations. It describes the net mineralization of various sources of organic matter (soil humus, crop residues, organic products). The crop sub-model simulates crop biomass production and its nitrogen content using a radiation use efficiency model and a critical dilution curve for nitrogen content. Both soil and crop sub-models require few parameters and inputs, most of which are readily available on commercial farms, together with daily climatic data. The model tested with various rates and timings of N application in three experiments accurately simulated the date on which nitrogen deficiency began in wheat crops. The interest in using the model for tactical and strategic approaches is discussed.     

Effects of irrigation and nitrogen fertilization on the greenhouse gas emissions of a cropping system on a sandy soil in northeast Germany

Irrigation induces processes that may either decrease or increase greenhouse gas emissions from cropping systems. To estimate the net effect of irrigation on the greenhouse gas emissions, it is necessary to consider changes in the crop yields, the content of soil organic carbon and nitrous oxide emissions, as well as in emissions from the use and production of machinery and auxiliary materials. In this study the net greenhouse gas emissions of a cropping system on a sandy soil in northeast Germany were calculated based on a long-term field experiment coupled with two-year N₂O flux measurements on selected plots. The cropping system comprised a rotation of potato, winter wheat, winter oil seed rape, winter rye and cocksfoot each under three nitrogen (N) fertilization intensities with and without irrigation. Total greenhouse gas emissions ranged from 452 to 3503 kg CO_2-eq ha⁻¹ and 0.09 to 1.81 kg CO_2-eq kg⁻¹ yield. Application of an adequate amount of N fertilizer led to a decrease in greenhouse gas emissions compared to zero N fertilization whereas excessive N fertilization did not result in a further decrease. Under N fertilization there were no significant differences between irrigation and non-irrigation. Increases in greenhouse gas emissions from the operation, production and maintenance of irrigation equipment were mainly offset by increases in crop yield and soil organic carbon contents. Thus, on a sandy soil under climatic conditions of north-east Germany it is possible to produce higher yields under irrigation without an increase in the yield-related greenhouse gas emissions.     

Multi-model uncertainty analysis in predicting grain N for crop rotations in Europe

Realistic estimation of grain nitrogen (N; N in grain yield) is crucial for assessing N management in crop rotations, but there is little information on the performance of commonly used crop models for simulating grain N. Therefore, the objectives of the study were to (1) test if continuous simulation (multi-year) performs better than single year simulation, (2) assess if calibration improves model performance at different calibration levels, and (3) investigate if a multi-model ensemble can substantially reduce uncertainty in reproducing grain N. For this purpose, 12 models were applied simulating different treatments (catch crops, CO₂ concentrations, irrigation, N application, residues and tillage) in four multi-year rotation experiments in Europe to assess modelling accuracy. Seven grain and seed crops in four rotation systems in Europe were included in the study, namely winter wheat, winter barley, spring barley, spring oat, winter rye, pea and winter oilseed rape. Our results indicate that the higher level of calibration significantly increased the quality of the simulation for grain N. In addition, models performed better in predicting grain N of winter wheat, winter barley and spring barley compared to spring oat, winter rye, pea and winter oilseed rape. For each crop, the use of the ensemble mean significantly reduced the mean absolute percentage error (MAPE) between simulations and observations to less than 15%, thus a multi–model ensemble can more precisely predict grain N than a random single model. Models correctly simulated the effects of enhanced N input on grain N of winter wheat and winter barley, whereas effects of tillage and irrigation were less well estimated. However, the use of continuous simulation did not improve the simulations as compared to single year simulation based on the multi-year performance, which suggests needs for further model improvements of crop rotation effects.     

宁夏青铜峡灌区管道自流引水畦灌初探

为了探讨管道自流引水畦灌的应用前景,以宁夏青铜峡灌区典型春小麦农田为研究对象,采用管道自流引水畦灌,研究不同畦田规格（2 m×50 m、3 m×50 m、3 m×30 m、5 m×30 m）对灌水质量和作物水分利用效率的影响,并讨论了该条件下当地春小麦耗水规律。结果表明：春小麦整个生育期内,采用管道自流引水畦灌方式,在分蘖至拔节期中、拔节至孕穗期中、抽穗至开花期末进行灌水量分别为667 m³/hm²、1500 m³/hm²、900 m³/hm²的灌溉,可满足当地春小麦生产需要。而且,在这种畦灌方式条件下,入畦流量虽然只有160 L/min左右,但小块畦田（3 m×30 m、2 m×50 m）依然能够获得较高的灌水均匀度（88.1%、85.5%）和灌水效率（90.5%、86.8%）,进而获得较高的产量（5149.3 kg/hm²、5085.5 kg/hm²）和水分利用效率（1.07 kg/(mm·hm²)、1.05 kg/(mm·hm²))。从田间试验角度论证了管道自流引水畦灌能实际应有于合适地区。