不同栽培模式和施氮量对小麦-玉米轮作体系土壤供氮特性的影响

以6年的小麦-玉米轮作定位试验不同处理为对象,研究了不同栽培模式及施氮对土壤供氮特性的影响。结果表明,与常规对照模式相比,覆草模式显著增加了土壤酸解总氮及有机氮各组分的含量,以及土壤微生物量氮含量及氮素矿化势N0;垄沟模式(垄上覆膜、沟内覆草)土壤酸解总氮及氮素矿化势有所增加,幅度小于覆草模式,但降低了土壤微生物量氮含量。随着施氮量的增加,土壤酸解总氮含量增加,其中以氨基酸氮、氨基糖氮及氨态氮含量的增加尤为明显;施氮还提高了土壤氮素矿化势,但降低了土壤微生物量氮含量,以施N 240 kg/hm2处理最为明显。栽培模式和施氮量对土壤酸解总氮影响的交互效应达显著水平(P0.05)。土壤氮素矿化势、微生物量氮与氨基酸氮和酸解未知态氮间呈显著相关性(P0.05),说明土壤微生物量氮及氨基酸氮和酸解未知态氮组分可能是土壤可矿化态氮的主要贡献者。     

不同施氮水平下土壤的生化性质对干湿交替的响应

以中国科学院封丘农业生态试验站水氮耦合长期试验地为研究平台,采集五个施氮水平(施氮0、150、190、230、270 kg hm-2)下表层0 ～ 20 cm土壤并测定其土壤肥力参数(土壤pH、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机碳).结果表明:施氮降低了土壤pH、速效磷、全钾,增加了全氮、碱解氮、有机碳,除有机碳随施氮水平的增加而增加外,其他肥力参数并未随施氮水平的增加而发生规律性变化.土壤经过0、3、6、10次干湿交替,培养60 d后测定其生物和化学性质(土壤铵态氮、硝态氮、溶解性有机碳、脲酶活性、脱氢酶活性、微生物生物量碳、土壤基本呼吸).双因素方差分析显示干湿交替次数对铵态氮、硝态氮、无机氮、溶解性有机碳、脱氢酶活性、微生物生物量碳和土壤基本呼吸均有极显著作用,而干湿交替次数和施氮水平对除脱氢酶活性以外的其他土壤性质均无交互作用.五个施氮水平下土壤硝态氮、无机氮、溶解性有机碳、脲酶活性、脱氢酶活性和微生物生物量碳均随干湿交替次数增加而增加,土壤基本呼吸随干湿交替次数增加而降低.高施氮水平(施氮超过190 kg hm-2)下土壤性质的变异系数更小并能更好地发生聚类.研究表明当土壤遭遇干湿交替时,高施氮水平下土壤更能维持其生化性质的稳定.     

减氮配施有机物质对麦田土壤性质和小麦产量的影响

探究氮肥减量配施有机物质的情况下对氮素利用状况及土壤肥力和小麦产量的影响,为我国华北平原区小麦生产中提高氮肥利用效率、实现节肥增效提供理论基础。通过田间试验,设置5个处理：不施氮肥(CK)、农民习惯施氮肥(FN)、减氮20%(80%FN)、减氮20%+生物有机肥(80%FN+OM)、减氮20%+生物炭(80%FN+BC),研究小麦生长关键期土壤容重、有机质、NO₃^-—N和土壤微生物多样性的变化,测定小麦产量并计算氮素利用效率。结果表明,土壤容重受施入有机物质影响显著,成熟期0—20,20—40 cm的80%FN+OM、80%FN+BC的土壤容重较80%FN分别下降3.83%～4.58%和2.96%～5.07%。成熟期0—40 cm的土壤有机质均以80%FN+OM最高,较其他施氮肥处理提高2.13%～18.81%。土壤NO₃^-—N受施氮肥影响显著,挑旗期80%FN+OM和80%FN+BC处理的0—40 cm土壤NO₃^-—N较高;灌浆期80%FN+BC处理的0...     

灌溉量对冬小麦产量和土壤硝态氮含量的影响

研究了池栽条件下灌溉量对冬小麦籽粒产量和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:与对照相比,灌溉增加了籽粒产量,显著提高蛋白质含量和蛋白质产量。试验还表明:灌溉处理0～80cm土层的土壤硝态氮含量显著低于对照,而在80～200cm土层的土壤硝态氮含量显著高于对照。在成熟期,两次灌溉总量为180m(m每次灌90mm)的处理W6硝态氮含量在160～200cm显著高于其他处理,向深层运移幅度最大。本试验中,两次灌溉总量为90m(m每次灌45mm)的处理W3的籽粒产量、蛋白质含量、蛋白质产量和收获指数均较高,且土壤硝态氮损失少,为最佳灌溉量。     

不同栽培模式及施氮对玉米-小麦轮作体系土壤肥力及硝态氮累积的影响

以在陕西关中土垫旱耕人为土区进行的连续6年定位试验为对象,研究了长期覆盖栽培及施氮量对玉米?小麦轮作体系下土壤有机质、全氮及土壤剖面硝态氮残留量和分布的影响。结果表明,不同栽培模式对土壤有机质和全氮含量的影响为覆草垄沟常规节水,其中覆草模式影响达显著水平。增施氮肥不同程度地提高了土壤有机质和全氮含量。经过12季玉米-小麦的轮作,不同栽培模式0～200cm土壤剖面硝态氮残留量为垄沟节水覆草常规,垄沟和节水栽培模式与常规栽培硝态氮累积量差异达显著水平。随种植年限和施氮量增加,0～200cm土壤中硝态氮累积量明显增加,施240kg·hm-2N(N240)处理0～200cm土壤硝态氮累积量显著高于施120kg·hm-2N(N120)处理。不同施氮量下硝态氮在0～200cm土壤剖面的分布存在差异,与不施氮(N0)和N120处理相比,N240处理下各栽培模式在120cm以下的土壤硝态氮含量随深度增加而显著增加。     

周年施氮对冬小麦-夏大豆轮作产量及土壤氮素含量的影响

为探讨周年不同施氮组合对冬小麦-夏大豆轮作体系土壤氮素及产量影响规律,于2017-2018年,在伊宁县农业科技示范园内开展大田试验,以冬小麦-夏大豆轮作为研究对象,在前茬麦季设置4个施氮水平:0(N0)、104(N1)、173(N2)、242 kg·hm-2(N3);后茬大豆设置3个施氮水平:0(S0)、69(S1)、...     

施氮量对土壤无机氮分布和微生物量氮含量及小麦产量的影响

在高肥力土壤条件下,研究了施氮量对土壤无机氮分布和微生物量氮含量及小麦产量的影响。结果表明,小麦生长期间,施氮处理0100.cm土层硝态氮积累量显著大于不施氮处理;当施氮量大于150.kg/hm2时,随施氮量增加,0100.cm土层硝态氮积累量显著增加;随小麦生育进程推进,施氮处理上层土壤硝态氮下移趋势明显,至小麦成熟时,施氮1952～85.kg/hm2处理60100.cm土层硝态氮含量显著大于其它处理。小麦生长期间,0100.cm土层铵态氮积累量较为稳定,施氮处理间亦无显著差异。与不施氮肥相比,施氮提高小麦生长期间040.cm土层土壤微生物量氮含量;当施氮量小于240.kg/hm2时,随施氮量增加,土壤微生物量氮含量增加。小麦的氮肥利用率随施氮量增加而降低;施氮1051～95.kg/hm2,收获时小麦植株吸氮量、生物产量、子粒产量和子粒蛋白质含量提高;而施氮量大于240.kg/hm2时,小麦生育后期的氮素积累量降低,收获时植株吸氮量、生物产量和子粒蛋白质含量降低。说明本试验条件下,施氮1051～50.kg/hm2可满足当季小麦氮素吸收利用,获得较高的子粒产量和蛋白质含量。继续增加施氮量,土壤微生物量氮含量增加,但土壤中残留大量硝态氮,易淋溶损失。     

微咸水灌溉对土壤盐分平衡与作物产量的影响

河北低平原淡水资源短缺,微咸水资源丰富,合理开发利用微咸水已经成为缓解水资源供需矛盾的重要途径之一。本研究于2011—2015年在河北省沧州市中国科学院南皮生态农业试验站进行,以冬小麦和夏玉米一年两熟种植体系为研究对象,开展了河北低平原区实施微咸水灌溉对冬小麦及下茬作物夏玉米产量及灌溉对土壤盐分周年平衡的影响。2013—2014年冬小麦灌溉处理设雨养旱作处理(CK)、拔节期淡水灌溉1水(F1)、拔节期用2 g·L~(-1)、3 g·L~(-1)、4 g·L~(-1)、5 g·L~(-1)的微咸水灌溉1次(B21、B31、B41、B51)、拔节期和灌浆期用淡水灌溉(F2)、拔节期用3 g·L~(-1)的微咸水+灌浆期用淡水灌溉(B31F1)、拔节期用淡水+灌浆期用3 g·L~(-1)微咸水灌溉(F1B31)、拔节期和灌浆期都用3 g·L~(-1)的微咸水灌溉(B32)、拔节期、抽穗期和灌浆期都用淡水灌溉(F3)。2014—2015年根据上年度的试验结果对试验处理进行了精简,冬小麦灌溉处理设CK、F1、B31、B41、B51、B42(拔节期和灌浆期都用4 g·L~(-1)的微咸水灌溉)。结果表明,一般年型下冬小麦生育期灌溉2水就能获得高产和稳产,平均产量为6 593.4 kg·hm~(-2)。利用小于5 g·L~(-1)的微咸水灌溉,与淡水灌溉相比,不会造成冬小麦产量降低,灌溉1次微咸水比雨养旱作处理增产10%~30%,可用微咸水替代1次淡水。微咸水灌溉条件下冬小麦收获时土壤盐分有所积累,表层土壤含盐量大于1 g·L~(-1),影响下茬玉米的出苗和生长,但夏玉米播种后用675~750 m3·hm-2淡水灌溉可满足耕层淋盐需求,达到玉米生长的安全阈值,与淡水灌溉处理的玉米产量相比不减产。利用夏季降雨,可使土壤盐分得到淋洗,当夏季降雨量大于300 mm时,冬小麦微咸水灌溉下土壤盐分达到周年平衡。沧州地区73%以上的年份,夏季降雨量大于300 mm,为土壤淋盐创造了条件,保证了微咸水替代一次淡水灌溉的安全性。     

不同矿化度微咸水灌溉冬小麦对下季作物产量和周年土壤盐分平衡的影响

冬小麦夏玉米一年两熟是环渤海低平原主要粮食作物种植模式,该区淡水资源匮乏,但浅层微咸水相对丰富,在降水较少的冬小麦生长季,适当利用微咸水代替淡水灌溉对维持冬小麦稳产高产有重要作用。冬小麦季实施微咸水灌溉后土壤盐分累积如何影响下季作物夏玉米生长以及对土壤周年盐分平衡影响,是微咸水能否长期安全利用的关键。为探究上述问题,于2015—2019年连续4年在环渤海低平原中国科学院南皮生态农业试验站进行冬小麦季不同矿化度微咸水灌溉定点试验,共设置含盐量为1 g·L~(-1)淡水(F)、3 g·L~(-1)微咸水(S3)、4 g·L~(-1)微咸水(S4)、5 g·L~(-1)微咸水(S5) 4个梯度,在拔节期灌水1次,灌水量均为70 mm;另以生育期不灌水作为对照(旱作, CK)。结果表明,不同矿化度微咸水灌溉处理间冬小麦产量没有显著差异,但平均比CK显著增产31.6%。同时,冬小麦生长季微咸水灌溉均增加了收获时1 m以上土层的含盐量,并随灌溉水含盐量增加而增加;对1 m以下土层含盐量影响不明显。夏玉米播种时灌溉70 mm淡水不仅解决了土壤墒情不足问题,并可使0～20 cm土层盐分控制在1 g·kg~(-1)以下,保证夏玉米出苗和群体建立,对夏玉米产量没有显著影响。经过夏季降雨的淋洗, S3、S4和S5处理0～40cm土层含盐量降低幅度超过30%,深层土壤含盐量变化不明显,1m以上土层可以实现周年盐分平衡。本研究表明冬小麦-夏玉米一年两季种植,冬小麦耐盐能力较强的特征使其生育期可以通过不大于5g·L~(-1)的微咸水灌溉维持稳产,在保证夏玉米出苗水进行灌溉的条件下,夏玉米季通过雨季降水淋盐维持0～1m主要根层土壤不发生明显积盐过程,可实现长期微咸水灌溉下土壤和作物安全。     

不同施氮量对棉花产量和棉田土壤养分的影响

为探讨连续定位试验条件下不同施氮水平对棉花产量和棉田土壤养分含量及养分利用效率的影响,于2018—2020年连续3年在阿拉尔开展田间试验,设置6个纯氮处理:0(N0)、90(N1)、180(N2)、270(N3)、360(N4)、450 kg·hm^-2(N5),研究了定点定量施氮对棉花土壤有机质、全氮、速效养分、植株干物重及含氮量、产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,各处理土壤有机质、全氮及速效养分含量均随土层加深而减少。随施氮水平的提高,收获期棉田0~60 cm各土层土壤有机质含量基本无显著差异,全氮、碱解氮含量整体表现为N0、N1和N2处理低于N3、N4和N5处理,速效磷含量变化则反之;不同年限处理间速效钾含量基本以N3处理最低,至2020年N3处理0~60 cm土层速效钾平均含量较其他处理低23.49%~51.13%。棉花地上部单株干物重和单株含氮量均以棉铃占比最高,不同处理分别为59.04%~62.91%和56.48%~65.16%。各处理地上部单株干物重、单株含氮量、皮棉产量和氮肥表观利用率均随施氮量的增加呈先增后降的趋势,且均在N3处理达到最大,试验年内N3处理平均单株干物重和单株含氮量分别为117.25和1.96 g,皮棉产量2 419.39 kg·hm^-2,较其他处理分别高出29.75%、14.32%、8.18%、8.54%和10.21%,氮肥表观利用率也最高,为47.26%。因此,综合考虑产量及氮肥利用效率,推荐南疆阿拉尔地区棉花氮肥适宜用量为270 kg·hm^-2。在此施用量下可获得棉花高产,并减少收获期土壤养分残留。本研究结果为棉花精准施肥提供了理论依据。     

Effect of rotation, nitrogen fertilization and management of crop residues on some chemical, microbiological and biochemical properties of soil

A long-term experiment, which started in 1971 near Perugia, central Italy, was performed to investigate the effect of different crop residue management practices and rotation systems on some soil properties. Twenty years after the beginning of the experiment, chemical (organic C, total N, humified organic C, humic and fulvic acids), microbiological and biochemical parameters (microbial biomass, global hydrolase activity, dehydrogenase and catalase activities) were investigated. Two crop residue management practices were used in the experiment, i.e. removal (RCR soils) and burial (BCR soils). These treatments were factorially combined with eight rotation systems, i.e. five maize-wheat rotations of different lengths (M-1W, M-2W, M-3W, M-4W and M-5W) and three continuous wheat systems with different fertilization inputs, from 150 to 250 kg N ha^–1. Soil samples were collected in the spring of 1991 for chemical determinations, and in the spring and autumn of 1992, 1993 and 1994, for microbiological and biochemical determinations. All soil chemical, microbiological and biochemical parameters investigated showed significant differences depending on the management of the crop residues. The BCR soils showed more favourable characteristics. In contrast, few significant effects were observed in relation to rotation and N-fertilization treatment. Significant correlations were found between organic-C content and all microbiological and biochemical parameters, as well as between the microbiological and biochemical parameters themselves, indicating that organic-C content plays an important role in determining the level of soil enzyme activity and, consequently, of soil fertility. This experiment showed that burying crop residues in soil can be considered good agronomic practice, which may help limit the gradual depletion of soil organic matter and improve the chemical properties of the soil. Received: 11 January 1996     

不同施肥制度对作物产量及肥料贡献率的影响

通过17年的长期定位肥料试验,研究了不同施肥制度对作物产量及肥料贡献率的影响,结果表明:化肥N、P、K的施用均能明显提高作物产量,其增产率分别为32.10%、15.06%、10.95%;循环回田的农家肥养分对作物增产有明显的残效叠加作用,且具有良好的稳产作用,可以满足作物对不同气候年景的适应性。在本试验中,若将保持养分循环再利用基础上施用NPK化肥视为最佳施肥制度,则在保持其他农业技术不变条件下,最大施肥贡献率为0.44。在下辽河平原土壤、气候和生产力水平等条件下,为保证作物持续高产,应同时施用化肥和循环肥。     

Key soil nutrient requirements for different yield levels in North China

ABSTRACT

Soil chemical properties are closely related to crop production levels. Understanding the relationships between soil nutrients and different yield levels is important for improving the efficiency of fertilization management programs. The objectives of this study were to understand the key soil nutrient requirements for different crop yield levels using 10 experimental wheat-maize rotation sites and to optimize fertilization applications in North China. The results found significant differences between the soil chemical properties among the study sites, with average contents in the range of 10.07–14.72 g/kg for soil organic carbon (SOC), 0.38–1.29 g/kg for total nitrogen (TN), 56.43–89.77 mg/kg for available nitrogen (AN), 17.36–48.54 mg/kg for available phosphorus (AP), 79.4–184.5 mg/kg for available potassium (AK), 0.78–5.97 mg/kg for soil Cu, and 0.75–2.20 mg/kg for soil Zn. The soil pH values were 6.46–8.19. Significant correlations (p < 0.05) were found between high-level yields and higher contents of SOC, TN, AN, and AP when a suitable soil pH were present. The higher levels of soil SOC and TN were important for maintaining high-level yields in these regions. Soil AN and pH are two key limitations that could significantly (p < 0.05) improve medium-level yields. Although some soil indicators, including SOC, TN, AN, AP, soil pH, soil Zn, and Cu could significantly influence low-level yields, soil amendments with C, N, and available P and having a suitable soil pH were especially important for improving low-level yields. These results could be used to improve conventional methods of fertilization management and increase the efficiency of fertilizer use in North China.     

不同施肥措施对洞庭湖区旱地肥力及作物产量的影响

应用长期定位试验方法,研究了洞庭湖区非粮食作物棉花-油菜轮作下,农民习惯施肥(TF)、配方施肥(NPK)及有机肥和化肥不同配比模式[有机肥来源氮占配方肥总氮量的50%(50%OM)、30%(30%OM)和10%(10%OM)]的作物产量和土壤养分的变化,以期为相应作物种植制度下的合理施肥提供参考。研究结果表明:在本试验施肥量及有机无机肥配比下,有机肥和化肥配施显著提高了棉花和油菜的产量,且以50%OM处理产量最高,各处理产量的顺序为50%OM30%OM10%OMNPKTFCK(不施肥对照);当有机氮施用量占总氮量的50%时(50%OM处理),棉花和油菜产量分别比NPK处理高24.52%、29.57%,比习惯施肥(TF)处理分别高46.03%和49.07%。同时,施用有机肥各处理作物产量的年际变化均不到20%,明显小于NPK、TF和CK处理,即施用有机肥不仅能促进旱地作物高产,同时也能保证其稳产。有机肥与化肥配施能增加土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,且以50%OM处理效果最好,与试验前比较的增加幅度分别达57.5%、38.2%、65.1%和48.1%;土壤有效磷含量有随施入磷素量的增加而增加趋势;而CK处理土壤有机质和养分含量则均呈逐年下降的趋势。各处理土壤有机质和养分含量(Y)随试验年限(X)的变化均可用方程式Y=a X+b来表示。在洞庭湖区肥力较高的旱地土壤中,合理的有机肥和化肥施用比例对保障非粮作物高产稳产和耕地地力提升尤为重要,且本试验条件下当有机肥来源氮占总施氮量的50%时能获得最佳效果。     

茬口和灌水对小麦产量及水分利用效率的影响

为高效利用水分资源以及不同茬口冬小麦栽培提供合理的灌水制度,在山西临汾采用小区试验设计方法研究了茬口和灌水对小麦产量及水分利用效率的影响.结果表明:各茬口3个灌水处理的小麦平均产量以玉米茬口＞油葵茬口＞休闲茬口＞大豆茬口,水分利用效率则为油葵茬口＞玉米茬口＞大豆茬口＞休闲茬口;各茬口均随灌水量的增加产量和水分利用效率提高,大豆茬口的灌浆水、其他3个茬口的拔节水分别较拔节水、灌浆水更有利于提高小麦产量和水分利用效率.同时明确了不同灌水处理条件下,各茬口在不同生育时段贮水和耗水的动态特征.     

Influences of nitrogen treatments and irrigation methods on soil chemical properties

Abstract

Changes in soil chemical properties were investigated in conjunction with an ongoing study of fertility and irrigation relationships of cotton. Four irrigation methods and five nitrogen fertilization rates were the primary focus of the study. The four irrigation regimes studied were: high frequency center pivot, low frequency center pivot, furrow irrigated, and unirrigated. Nitrogen rates were 0, 30, 60, 90, and 120 lb N/A. Soil samples were collected from each plot in 6‐in‐ increments to a depth of 24 in. in 1982 and again in 1986 after four years of continuous cotton production. The soil samples were analyzed for pH, organic matter (OM), P, K, electrical conductivity (EC), and NO₃ ^‐‐N. All background soil characteristics were found to vary with depth with the exception of NO₃ ^‐‐N. The follow‐up sampling and testing in 1986 showed significant differences in soil properties as a function of irrigation, N‐fertilization, depth, and their interactions. Nitrates were accumulated in the 18 to 24‐in. depth under high (120 lb N/A) fertilization, and in the 0 to 6‐in. depth under the four lower treatments (0, 30, 60, and 90 lb N/A). Soil pH was highest in the furrow and high frequency center pivot irrigated regimes and lowest in the unirrigated regime. Soil pH also decreased with depth. Electrical conductivity of the soil was highest in the high frequency regime and not significantly different among the other three irrigation methods. The 0M content of the soil was greatest in the high frequency regime but not significantly different in the low frequency, furrow, or unirrigated blocks. Soil 0M was found to decrease with depth through 18 in. in all cases. The P and K status of the soil was not changed as a result of the N fertilization or irrigation treatments.     

不同施肥制度对作物产量及土壤磷素肥力的影响

在潮棕壤上连续进行18年的定位试验, 研究了不同施肥制度对作物产量和土壤磷素肥力的影响.结果表明: 与对照处理相比, 施用磷肥有明显的增产和稳产作用.不施磷肥处理, 土壤磷素收支赤字, 土壤全磷和速效磷含量均明显下降, 且土壤磷收支的盈亏值与土壤速效磷的增减量呈显著直线相关; 施磷肥处理, 土壤磷素收支盈余, 18年间耕层土壤全磷含量均明显提高, 提高幅度为0.02～0.04 g·kg-1, 土壤速效磷含量亦明显增加, 特别是在试验的后几年, 土壤速效磷含量似有加速上升的趋势.施氮肥对玉米有明显增产作用, 施磷钾肥对玉米增产作用不明显; 大豆则相反, 施氮肥增产作用不明显, 施磷钾肥有显著增产作用.     

稻麦轮作下施用猪粪水对作物生长及农田土壤质量的影响

为解决猪粪水农田利用问题,确定其最佳施用量,降低可能带来的环境风险,在实验室条件下,基于自制土柱,研究了猪粪水不同比例替代化肥及猪粪水全量替代化肥下不同施用量对稻麦生产及农田土壤质量的影响,分析了稻麦株均穗数、叶绿素含量、穗和秸秆产量、穗和秸秆中氮磷含量、土壤渗滤液理化特性以及土壤氮磷、重金属含量的变化。结果表明：猪粪水50%和100%替代化肥氮均可不同程度地促进稻麦生长,提高稻麦植株产量,但处理间差异不显著;在猪粪水全量替代化肥氮条件下,当猪粪水用量为200%化肥氮时,稻、麦穗均获得最大产量;施用猪粪水提高了稻、麦穗和秸秆中氮磷含量,减缓了土壤有机质和全氮下降幅度,提高了土壤全磷含量,但过量施用猪粪水造成水稻烂根、死苗,小麦疯长,土壤渗滤液中氮磷浓度升高,污染地下水的风险增加,部分指标甚至超过《地下水质量标准（GB/T 14848-2017）》中Ⅳ类水标准;大量施用猪粪水还会造成铜、镉和铅等在土壤中积累,锌含量无明显增加。综上所述,在本研究条件下猪粪水替代化肥是可行的,建议猪粪水用量低于200%化肥时可在促进稻麦生长、培肥土壤和控制农田环境污染等方面具有较好的效果。     

不同土壤条件下节水灌溉对棉花产量和灌溉水生产力的影响

在黑河中游边缘绿洲通过田间试验研究不同土壤条件下节水灌溉对棉花产量及灌溉水生产力(Irrigation Water Productivity,IWP)的影响,为区域农业土壤的合理利用和制定不同土壤的灌溉对策提供依据。田间试验涉及不同肥力和粒级组成梯度的5种土壤(砂土S1、S2;壤砂土S3和砂壤土S4、S5三个质地类型),设三个灌溉水平:常规充分灌溉(I1)、减量10.5%节水灌溉(I2)和减量21.0%节水灌溉(I3)。结果表明,与充分灌溉相比,减量10.5%和21.0%的节水灌溉,在棉花不同生育期的地上单株生物量和叶面积及收获时的茎干生物量有所降低,但籽棉产量增加了11.6%和11.2%。在减量10.5%和21.0%的节水灌溉下棉花IWP分别为0.51 kg m-3和0.57 kg m-3,较传统灌溉(0.41 kg m-3)提高24.4%和39.0%。不同质地土壤棉花生物量、产量及棉花IWP有显著差异。棉花IWP随土壤黏粉粒和有机质含量的增加而增加,但在黏粉粒和有机质含量最高的土壤出现下降,呈多项式关系。土壤质地与灌溉量对棉花霜前花率、生物量及产量有显著的交互效应。有机质和黏粉粒含量最高的砂壤土S5在充分灌溉下营养生长过旺、吐絮期延后,导致霜前花率降低、籽棉产量和IWP降低。节水灌溉可显著提升棉花IWP,在水资源紧缺的边缘绿洲区,对新垦的砂质土壤种植耗水量较低的棉花、并进行节水灌溉管理,是实现区域节水和合理土地利用的适宜选择。     

水肥耦合对华北高产农区小麦-玉米产量和土壤硝态氮淋失风险的影响

在封丘农田生态系统国家试验站, 通过多组水肥组合试验, 研究了冬小麦-夏玉米轮作下, 水、肥对作物产量、硝态氮在土壤剖面中的分布特征及其淋失风险的影响。结果表明, 适宜灌溉情况下, 氮磷配施是提高作物产量的关键, 氮钾配施与磷钾配施增产效果不明显。统计结果表明, 各因素对小麦产量影响次序依次为氮肥≥磷肥＞灌溉＞钾肥, 对玉米产量的影响次序为氮肥＞磷肥＞钾肥＞灌溉, 只有氮磷对作物产量的影响达到统计学上的显著性差异。随着施氮量和灌溉量的增加, 硝态氮累积峰峰值增加, 峰厚度加厚, 出现位置加深, 且根区外硝态氮含量亦显著增加, 极大地提高了硝态氮的淋失风险。适宜氮肥用量与适宜灌溉是减轻硝态氮淋失风险的关键, 氮磷配施可有效降低深层土壤硝态氮累积。研究区域适宜氮肥用量为每年400 kg(N)·hm^-2,适宜磷肥用量为每年225 kg( P₂O₅)·hm^-2, 一般降雨年型全年灌溉量以280 mm 左右为宜。