夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响

  【目的】  研究夏玉米秸秆还田量和施氮量对冬小麦产量和氮素利用的影响,为提高秸秆和氮肥利用效率,实现冬小麦高产高效提供理论依据。  【方法】  本试验于2019—2021年在山东农业大学试验站进行。分别在夏玉米秸秆全量还田(S)、半量还田(1/2S)和不还田(CK)条件下,设施氮量为N 210 kg/hm2 (N)和178.5 kg/hm2 (?15%N),即SN、S?15%N、1/2SN、1/2S–15%N、CKN和CK–15%N,共6个处理。分析小麦不同生育时期地上部氮素积累量、氮素营养指数(NNI)、氮素吸收效率(UPE)、吸收氮素利用效率(UTE)和氮素利用率(NUE)。  【结果】  与CKN处理相比,SN、S–15%N和1/2SN处理的小麦产量分别显著增加了12.79%、11.24%和12.63%,成熟期地上部氮素积累量分别显著增加了24.45%、22.81%和23.51% (P<0.05)。SN和1/2SN处理小麦成熟期土壤无机态氮累积量分别较CKN处理显著增加了4.81%和3.19%,S–15%N和1/2S–15%N处理较CK–15%N处理分别显著增加了8.28%和5.15%。小麦拔节期,CKN处理的NNI为0.90,其余处理较CKN显著降低8.14%～25.56%。小麦开花后,SN处理的NNI大于1,且比CKN显著增加了28.66%;S–15%N和1/2SN的NNI分别为0.98和1.08,分别较CKN处理显著增加20.66%和17.45%。SN、S–15%N和1/2SN处理的UPE较CKN分别显著增加16.99%、42.65%和27.15%。与CKN相比,SN和S–15%N处理的UTE分别显著降低10.68%和8.29%。SN、S–15%N和1/2SN处理的NUE较CKN分别显著增加10.41%、29.55%和14.19%。  【结论】  不减少氮肥用量(N 210 kg/hm2),夏玉米秸秆半量还田与全量还田的小麦产量无显著差异;与施氮量210 kg/hm2相比,减施15%氮肥,玉米秸秆全量还田不会显著降低小麦产量,且获得更高的氮肥利用效率,而半量还田小麦产量显著降低。     

玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦土壤氮素表观盈亏及产量的影响

【目的】以秸秆还田定位试验为平台,探讨玉米秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量、土壤硝态氮积累、氮素表观盈余和氮肥利用率的影响规律,明确砂姜黑土玉米秸秆全量还田条件下冬小麦生长季的最佳施氮量。【方法】试验以秸秆处理为主区,设秸秆还田和秸秆移除2个水平;施氮量为副区,设6个水平,分别为0、162.0、202.5、243.0、283.5、324.0 kg/hm2。测定了冬小麦播种前、拔节期、成熟期地上部植株含氮量,土壤0—20、20—40和40—60 cm硝态氮含量,小麦产量以及籽粒氮含量,计算了冬小麦生育期土壤的氮素表观盈余,小麦基施和追施氮肥的利用效率以及不同阶段的氮素盈余。【结果】玉米秸秆还田后小麦增产365 844 kg/hm2,增产率为4.2%9.3%,尤其以配施243.0 kg/hm2的增幅最高,产量达9858 kg/hm2。小麦整个生育期,秸秆还田显著增加了0—60 cm土层的土壤硝态氮累积量,而秸秆移除条件下,土壤硝态氮累积量与氮肥施用量相关,高量氮肥增加了硝态氮累积量,N施用量高于243.0 kg/hm2时,硝态氮累积量较小麦播种前增加19.8%28.6%。施氮均显著增加了植株氮素积累量;小麦播种到拔节期,植株的氮素积累量随基肥比例的增加而增加。小麦生育期不施氮处理表现为氮素亏缺,施氮处理显著增加了0—60 cm土层的土壤氮素盈余量,且随基肥、追肥量的增加而增加,盈余值每增加100.0kg/hm2,秸秆还田配施氮肥和单施氮肥的土壤剖面硝态氮积累量就会分别增加74.2和91.4 kg/hm2。秸秆还田配施氮肥提高了氮肥农学效率、植株地上部氮肥吸收利用率、籽粒氮肥吸收利用率,特别是在高氮肥时,基肥和拔节肥的利用率显著高于单施氮肥。在施氮处理间、相同氮肥施用下秸秆还田和移除处理间氮素收获指数均无显著差异。氮肥表观回收率随施氮量的增加而降低,基肥表观回收率显著高于拔节肥表观回收率。【结论】秸秆还田和施氮水平对小麦植株氮素的吸收转运没有显著影响,但可提高基施和追施氮肥的利用率,可增加土壤0—60 cm土层中硝态氮的含量。综合各项指标,冬小麦生长季玉米秸秆全量还田适宜的氮肥配施量为202.5 243.0 kg/hm2。     

氮肥管理对秸秆还田下土壤氮素供应和冬小麦生长的影响

通过田间试验研究了秸秆和氮肥管理对小麦生育期土壤无机氮、微生物量碳、氮和小麦生长的影响,设置秸秆还田不施氮(CK)、农民习惯施氮FN5∶5(5∶5为氮肥基追比,下同)、推荐施氮SN3∶7、SN5∶5、SN7∶3和秸秆移走推荐施氮N5∶5处理。施氮显著提高苗期土壤无机氮含量,其与基肥氮量成正比且在拔节期显著降低,拔节后追肥提高了后期无机氮且其与追肥量成正比。小麦生育前期土壤微生物没有增加对无机氮的固持,而在拔节和抽穗期显著增加,此后逐步降低。秸秆还田较秸秆移走增加了无机氮固持,且生育中期固持量远高于前期。氮肥基追比过高导致小麦前期氮奢侈吸收和旺长且影响后期生长,氮肥3∶7基追施能满足小麦养分供求同步并实现高产和提高氮肥利用效率。     

秸秆还田与施氮量耦合对冬小麦产量和养分吸收的影响

通过田间试验,比较研究了秸秆还田和不还田条件下氮肥施用量对我国黄淮海平原典型农区冬小麦籽粒产量、产量构成因素、养分吸收过程及土壤速效养分的影响,目的是为了挖掘不同耦合条件下的小麦产量形成机理。结果表明相同施肥条件下,秸秆还田有增加冬小麦籽粒产量的趋势,但只有在施氮量为150和200 kg/hm2时,其差异达显著水平;当不施肥或施氮量为250kg/hm2时,差异不显著,总体来说,秸秆还田的增产率为6.34%~12.17%,这可能主要由于秸秆还田提高了籽粒千粒重所致,也可能与秸秆还田增加了冬小麦拔节-抽穗期地上部生物量氮素吸收量有关。同时,秸秆还田配施氮肥还提高了土壤碱解氮和速效钾含量,为作物养分吸收提供了肥力基础。与不施肥相比,单纯施肥导致的籽粒产量增加主要由于增加单位面积小麦穗数所致,但不同施肥量之间籽粒产量没有显著性差异,表明当地常规施肥习惯有一定节肥潜力。     

施氮量对冬小麦—夏玉米土壤氮素表观盈亏的影响

通过河北清苑连续6年的田间定位试验,以冬小麦—夏玉米轮作体系作为对象,设置不同的施氮处理(N_0、N_(100)、N_(180)、N_(255)、N_(330)),研究不同施氮量对冬小麦—夏玉米轮作体系的土壤氮素表观盈亏的影响。结果表明:6年土壤表观氮素累积盈亏量随施氮量的增加而增加,N_0和N_(100)处理的土壤氮素累积盈亏量为负值,N_(180)、N_(255)和N_(330)处理的土壤氮素累积盈亏量分别高达382,1 173,2 116kg/hm~2;各处理的氮素表观盈亏量年际间变异较大,而在2种作物上的氮素累积盈亏量差异不大;在冬小麦季和夏玉米季,土壤氮库达到平衡状态的施氮量分别为155,134kg/hm~2;土壤氮素表观盈亏量均与土壤无机氮变化量呈显著负相关,与施氮量呈显著正相关,且随降雨量的增加呈增加趋势;不同生育期的结果表明,在冬小麦—夏玉米生长前期均表现土壤氮素盈余,而后期土壤氮素亏缺。因此合理施用氮肥既要考虑土壤氮素盈亏,也要关注生育期的分配。     

秸秆还田与施氮对冬小麦生长发育及水肥利用率的影响

田间试验研究了小麦-玉米一年两熟耕作区玉米秸秆还田与氮肥配施和化肥单施对冬小麦生长发育、籽粒产量及氮肥表观利用率和水分利用效率的影响。结果表明, 施氮量相同时, 秸秆与氮肥配施越冬前和拔节期冬小麦总茎数和单株分蘖数低于化肥单施, 施氮量在75~225 kg·hm^-2 时, 植株干重高于化肥单施; 孕穗期到成熟期植株干重、成穗率和产量构成因素秸秆与氮肥配施处理高于化肥单施处理, 籽粒产量增加58.9~339.6kg·hm^-2, 水分生产率提高0.026~0.083 kg·m^-3。施氮量在75 kg·hm^-2 时, 秸秆与氮肥配施的氮肥表观利用率低于化肥单施; 在150~300 kg·hm^-2 时高于化肥单施。因此, 针对目前黄淮海麦区小麦-玉米一年两熟种植制度下, 秸秆还田前期生物争氮、后期供肥能力增强的特点, 秸秆连续还田后配施纯氮225 kg·hm^-2, 可有效提高灌水和氮肥利用率, 实现冬小麦高产高效栽培。     

秸秆还田方式与施氮量对春玉米产量及干物质和氮素积累、转运的影响

【目的】 探讨秸秆还田方式与施氮量对东北春玉米产量、干物质和氮素积累、转运的影响,明确适宜的秸秆还田方式及施氮量。 【方法】 连续两年在辽宁铁岭市进行了田间试验。设置秸秆还田方式 (旋耕、翻耕) 与施氮量两因素田间定位试验,研究了春玉米产量及干物质和氮素积累、转运特性。 【结果】 秸秆旋耕和翻耕还田产量和籽粒氮素积累量差异并不显著,但前者显著增加了地上部干物质和氮素积累量,及花后氮素积累量、花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率、花后氮素积累对籽粒氮素积累贡献率,而后者则显著提高了花前营养器官干物质、氮素转运量和转运率,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了12.4%、44.1%。随着施氮量的增加,产量和籽粒氮素积累量,地上部干物质和氮素积累量呈逐渐增大的趋势。但施氮量超过262.5 kg/hm2后,产量和籽粒氮素积累量差异则不显著。施氮量262.5 kg/hm2时,花前营养器官干物质和氮素转运量和转运率最高,花前营养器官干物质和氮素转运对籽粒干物质和氮素积累贡献率分别达到了16.7%、45.2%。 【结论】 短期秸秆旋耕和翻耕还田,春玉米产量和籽粒氮素积累量差异不显著,然而秸秆旋耕还田作业成本较低,且配施262.5 kg/hm2氮产量较高,可作为秸秆还田初期推荐施氮量。      

松嫩平原秸秆还田对连作春玉米氮素供应与吸收的影响

为探明松嫩平原秸秆还田对连作春玉米氮素供应与吸收的影响,在松嫩平原中南部,采用框栽和15N同位素标记的方法,设置5个秸秆还田量,分别为0(CK)、9.20、18.40、27.60和36.80 t·hm-2,均施入15N标记的尿素350 kg·hm-2(纯氮量约160 kg·hm-2),开展秸秆还田试验.结果表明,秸秆还...     

秸秆还田下氮肥用量对玉米产量及土壤无机氮的影响

研究连续2年秸秆还田下氮肥用量对玉米产量、氮肥利用率及土壤硝态氮的影响,结果表明,玉米产量随着施氮量的增加逐渐增加,施氮量达到216 kg·hm-2时,产量最高,施氮量超过216 kg·hm-2时产量有降低的趋势。相同施氮处理玉米产量年际变化明显,2010年较2009年产量提高0.69%~4.75%。氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数随着秸秆还田年限的增加,均有不同程度的增加。2年0~100 cm土层土壤硝态氮含量均以施氮240 kg·hm-2最高,且有向土壤深层迁移的趋势,对浅层地下水构成潜在的威胁。与施氮240 kg·hm-2相比,施氮168、192 kg·hm-2和216 kg·hm-2处理0~100 cm土壤无机氮残留量2年平均减少39.87%、35.84%和29.38%。相同施氮处理,0~100 cm土壤无机氮累积量2010年较2009年略有降低。综合考虑玉米产量、氮肥利用率与生态环境效益,该地区最适施氮量200 kg·hm-2左右。     

不同土壤背景下秸秆还田量对水稻产量构成及氮吸收利用的影响

以辽宁省新审定的北方粳稻(辽粳2501)为材料,在总施氮量为N200kg/hm2、基-蘖-穗氮肥比例50-30-20条件下,采用盆栽试验,研究不同土壤类型(砂质荒漠土、壤质滨海盐土、粘质棕壤土)及秸秆还田量(0、30％、50％、70％)对水稻产量构成及氮吸收利用的影响.结果表明,荒漠土和滨海盐土稻田均以50％秸秆还田产...     

氮肥分配对冬小麦-夏玉米轮作产量和氮肥效率的影响

通过田间小区试验研究了控制氮肥总量(N 420 kg/hm2)条件下氮肥分配对冬小麦/夏玉米轮作体系内的作物生物量、产量、纯收益、农学效率及肥料利用率的影响,结果表明,氮肥在冬小麦/夏玉米轮作体系的分配量及比例显著影响冬小麦/夏玉米轮作的产量、纯收益和氮肥的效率,冬小麦季施总氮55％ (N 231 kg/hm2)、夏玉米季施总氮45％ (N 189 kg/hm2)时,获得最高的轮作总产量(13 026 kg/hm2)和最大的净收益(22 146元/hm2),氮肥的农学效率和利用率较其它分配方式均有所提高,是晋南地区冬小麦/夏玉米轮作氮肥分配的适宜比例.就单季小麦而言,施N 189 kg/hm2可以获得较高的产量和较高的氮肥效率.值得指出的是,由于作物生长期间受春寒和夏旱的影响,冬小麦/夏玉米轮作体系内的氮农学效率和氮肥利用率均表现较低,仅分别为4.6 kg/kg和20.8％.     

不同秸秆还田模式与氮肥施用量对土壤N2O排放的影响

以山东省桓台县为试验地点,分析在高产条件下,不同秸秆还田模式和氮肥施用量对农田N2O排放的影响.试验结果表明,氮肥施用量与秸秆还田模式都是影响土壤N2O排放的重要因素;小麦秸秆还田可以大大降低土壤N2O的排放,施用有机粪肥是影响N2O排放的另一重要因素.     

施用预处理稻秆的土壤供氮特征及对冬小麦氮吸收的影响

采用盆栽试验方法,研究了经过预处理的水稻秸秆(预处理稻秆)施入土壤后对土壤的供氮特征及小麦氮营养的影响。研究结果表明,稻秆经过预处理后,纤维素、半纤维素以及二氧化硅比原始稻秆都有所降低,而可溶性物质增加;施用时配施无机氮肥,小麦全生育期内土壤微生物量N和矿质态N平均分别比对照(纯土壤)提高232.3%和66.0%,小麦干物重和吸收总氮量分别比对照高56.3%和124.3%,并优于未经处理的原始秸秆及单施尿素处理。可见处理秸秆配施尿素能够显著改善土壤的供氮状况,促进小麦对氮素的吸收,增加小麦产量,提高化学肥料氮的利用率。     

华北冬小麦-夏玉米系统有机态氮替代的产量及肥料效应

通过多年定位试验,探讨了秋施基肥有机态氮替代化肥态氮对冬小麦-夏玉米轮作系统粮食产量的影响,为华北地区冬小麦-夏玉米轮作合理施用氮肥提供理论依据。试验开始于2010年6月,只对秋施基肥进行有机态氮替代化肥态氮。试验处理如下:CK,不施肥处理;M_0C_(100),零有机肥替代;M_(20)C_(80),20%有机肥替代;M_(50)C_(50),50%有机肥替代;M_(100)C_0,100%有机肥替代。试验结果显示,与M_0C_(100)相比,不同量有机态氮替代对冬小麦产量没有显著差异,产量均处在6 633.3~7 600 kg/hm~2之间。但是,有机态氮替代对夏玉米产量影响较显著,M_(100)C~0夏玉米产量最高,为7 416.7~9 575 kg/hm~2,M_0C_(100)最低,只有6 583.3~7 060 kg/hm~2,M_(20)C_(80)和M_(50)C_(50)夏玉米产量处在两者之间。同时,有机态氮替代提高了夏玉米的氮肥贡献率、偏生产力以及农学效率。在冬小麦-夏玉米轮作系统中,秋施基肥有机态氮替代提高了整个轮作系统的粮食产量,尤其对下茬作物夏玉米产量影响较大,因此,秋施基肥有机态氮替代在华北冬小麦-夏玉米轮作系统中是可行的。     

不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响

通过田间随机区组设计试验,研究了不同玉米秸秆还田量对接茬麦田土壤碳、氮肥力及冬小麦产量的影响。结果表明,秸秆还田可以增加土壤有机质和缓解土壤氮流失,提高土壤微生物碳、氮的固持和供给效果,增加土壤微生物量C/N,提高土壤供肥水平。从不同玉米秸秆还田量的效应对比与回归分析,进一步明确在黄土高原有灌溉条件的地区,施N 138 kg/hm2,玉米秸秆还田量9000 kg/hm2,能有效提高土壤肥力,可使接茬冬小麦显著增产7.47%。     

施氮对不同土壤肥力下玉米氮素吸收和利用的影响

采用田间试验,研究了吉林省高、低肥力条件下不同氮肥用量对春玉米产量及氮素吸收和利用的影响。结果表明,范家屯和榆树试验点的最高产量施氮量分别为N 251和206 kg/hm2,最佳经济施氮量分别为N 227和134 kg/hm2。两试验点的最高产量和最佳经济产量均表现为范家屯试验点高于榆树试验点。适宜增加施氮量可显著提高范家屯低肥力试验点玉米氮素最大吸收速率和吸收总量,提前最大吸收速率出现的天数。玉米收获后030 cm土层残留的硝态氮呈现出随着施肥量的增加而增加的趋势,其中榆树高肥力试验点土壤硝态氮积累明显高于范家屯低肥力土壤。范家屯低肥力试验点氮素的农学利用率、表观回收率和偏因子生产力高于榆树高肥力试验点。范家屯低肥力条件下可通过增施氮肥提高产量; 而榆树高肥力条件下则可通过控制氮肥用量达到提高产量和氮肥利用率的双重目标。     

秸秆还田下氮肥运筹对白土田水稻产量和氮吸收利用的影响

【目的】研究小麦秸秆直接还田条件下不同氮肥基追比例运筹方式对白土稻田水稻产量和氮素吸收利用的影响, 为华中低产白土稻田水稻合理施肥提供科学依据。【方法】设置2种小麦秸秆还田量(0和3000 kg/hm2)及3种氮肥基肥-分蘖肥-穗肥施用比例(80-0-20、 60-20-20 和40-30-30)和不施氮的对照, 共7个处理, 分别为N80-0-20、 N60-20-20、 N40-30-30、 N80-0-20+S、 N60-20-20+S、 N40-30-30+S和CK。水稻收获期采集代表性样品考察水稻产量结构性状, 同时测定水稻籽粒和秸秆产量, 分析籽粒和秸秆氮素含量, 计算水稻氮素吸收量和氮肥利用效率。【结果】基肥-分蘖肥-穗肥施用比例60-20-20的处理水稻籽粒产量最高, 两年试验较不施分蘖肥的对照分别增产9.4%~12.9%和7.4%~8.9%。实施小麦秸秆直接还田后, 水稻籽粒产量较不施秸秆的对照分别提高10.2%~23.4%和0.8%~5.5%。不施秸秆条件下, 基-蘖-穗肥施用比例60-20-20的处理水稻籽粒含氮量最高, 较不施氮的对照提高11.3%, 而秸秆含N量随中后期追肥比例的加大而提高。秸秆还田条件下, 氮肥后移能明显提高水稻籽粒和秸秆含氮量。水稻籽粒氮素吸收量, 基-蘖-穗肥比例60-20-20处理最多, 2011年较对照N80-0-20分别增加13.7%和24.8%, 2012年提高14.5%和9.2%; 秸秆氮素积累量则随中后期追肥用量的增加而增多, 基-蘖-穗肥比例40-30-30处理最多。不施秸秆条件下, 基-蘖-穗肥比例60-20-20的处理氮素干物质生产效率、 氮素稻谷生产效率、 氮收获指数均最高, 百公斤籽粒吸氮量最低。秸秆还田条件下, 氮素干物质生产效率和氮素稻谷生产效率均随中后期追肥量的增加而下降, 而百公斤籽粒吸氮量则最高。氮素农学效率、 氮肥回收利用率和偏生产力也是60-20-20比例的处理最高, 较对照N80-0-20农学效率分别提高4.90和2.44 kg籽粒/kg N, 氮肥利用率提高7.82和21.29个百分点, 偏生产力提高4.90和2.44个百分点。【结论】综合水稻产量、 氮素吸收量以及氮肥利用效率, 安徽省江淮丘陵低产白土地区, 小麦秸秆直接还田条件下, 单季中稻氮肥的基肥-分蘖肥-穗肥施用比例, 以60-20-20运筹方式较为适宜。     

农田秸秆覆盖条件下冬小麦增产的水氮条件

通过田间试验建立了冬小麦产量与灌水量及施氮量的关系模型,并作了模拟分析,以期研究旱地农田秸秆覆盖条件下冬小麦增产的水氮条件.结果表明:秸秆覆盖的冬小麦能否增产与水肥供应关系密切.生育期间没有补充灌水时,覆盖增产主要取决于氮肥用量,氮肥投入较少时覆盖冬小麦经济产量能取得显著的增产效果;氮肥用量较高时产量低于未覆盖处理.因此,在雨养农业区,通过配合适量的氮肥完全能够做到秸秆覆盖下增产增收.在不同氮肥用量前提下,覆盖的增产效果除了与生育期总灌水量有关外,还与灌水量在各生育期间的分配有关.因此,在有灌溉条件的地区,根据氮肥投入情况,将有限的水分配在作物最需要的时期才能取得秸秆覆盖下的节水高产.     

半湿润农田生态条件下施氮对不同冬小麦品种氮素转移的影响

在年均降水量632mm的黄土高原南部半湿润红油土上进行田间试验,以NR.94059、430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号和商188为供试材料,研究在不施氮和施氮(N.90.kg/hm2)条件下不同冬小麦品种灌浆期氮素转移的差异。结果表明,小麦氮转移量(NT)和氮转移效率(NTE)在不同品种间差异不显著,而茎鞘氮转移效率(NTES)在品种间存在显著差异(P0.05),施氮对这些指标没有显著影响。转移氮对子粒氮贡献率(NCR)在不同品种间差异显著(P0.05),而施氮对NCR没有显著影响。不同品种间NCR从大到小的顺序为NR9405、西农2208、矮丰3号、商188、偃师9号、9430、小偃6号、陕229。氮收获指数(NHI)具有显著的品种差异,NHI从大到小的顺序为陕229、9403、矮丰3号、西农2208、偃师9号、商188、NR9405、小偃6;陕229和9403的NHI超过80%,分别为81.76%和81.02%;小偃6号仅为76.62%。不同品种的氮素利用效率(NUE)存在极显著差异(P0.001),以偃师9号最高,为37.25.g/g,小偃6号最低,为29.29.g/g;施氮对NHI和NUE无显著影响。子粒含氮量与NUE间呈极显著负相关关系(r=0.918,P0.001),表明对同一个品种难以同时提高NUE和子粒含氮量。