秸秆还田结合减氮调控旱地土壤硝化潜势维持作物产量的机理

  【目的】  氮肥过量使用所导致的氮素利用率低和环境污染等问题严重影响现代农业生产。研究秸秆还田改善旱地农田土壤性质、提升土壤肥力和氮素利用率的潜力和作用机理,为减少氮肥用量、提高作物氮素利用率和土壤肥力提供科学依据。  【方法】  本研究选取河南许昌潮土和云南曲靖红壤两种典型旱作农田,2016～2018年开展了田间玉米－大麦/小麦轮作定位试验,在两地同时设置以下4个处理:不施氮 (CK)、常规施氮 (N)、减氮20% (80%N)、减氮20%配合秸秆还田 (80%NS),研究不同处理对土壤养分、土壤硝化潜势和作物产量及氮肥利用率的影响。  【结果】  与N处理相比,80%NS处理可稳定保持麦季抽穗期和玉米季抽雄期两种旱地土壤可溶性有机碳氮养分含量,促进土壤中NH₄+-N的积累并降低了NO₃–-N含量;80%NS处理使潮土和红壤硝化潜势分别降低了5.5%～33.9%和7.8%～37.5%;3年连续减施20%氮肥配合秸秆还田能够稳定产量并表现出一定的增产效果 (11.2%～20.4%),提高氮肥利用率6.4%～10.3%;而80%N处理会使作物产量下降3.9%～13.4%,氮肥利用率降低1.8%～38.9%。  【结论】  连续3年减少常规氮施用量20%配合秸秆还田,不仅增加了土壤有机碳氮含量,还减缓了土壤的硝化作用,增加了土壤铵态氮积累,实现对作物所需养分的持续供应,因而在维持和提高作物产量的同时,提高了氮肥利用率。单纯降低氮肥用量则有降低作物产量的风险。     

不同覆盖措施下旱地冬小麦的氮磷钾需求及其生理效率

【目的】目前西北旱地小麦水肥管理与保水栽培多集中于产量和水分利用效率的研究,养分效率以及养分吸收后形成小麦籽粒产量和养分含量能力的报道相对较少。本研究探讨了不同覆盖措施对黄土高原旱地冬小麦氮磷钾需求和生理效率的影响,为提高黄土高原旱地冬小麦养分效率,以及为促进小麦的高效优质生产提供理论依据。【方法】以冬小麦为供试作物,在陕西省永寿县连续进行了 4 年田间定位试验,以不施氮肥为对照,施 N 195 kg/hm2 (N1 农户模式)、 N 150 kg/hm2 (N2 农户减氮),全膜穴播、垄覆沟播和秸秆覆盖,共 6 个处理,3 个覆盖处理施氮量均为 150 kg/hm2 。调查分析了冬小麦籽粒产量、籽粒养分含量、籽粒产量形成和籽粒养分含量形成的氮磷钾需求及生理效率。【结果】减氮无覆盖处理较常规施氮处理籽粒产量形成的需氮量显著降低 5.3%,其他指标均无显著性差异。在 150 kg/hm2施氮条件下,与无覆盖相比,垄覆沟播的产量未增加,但提高了地上部吸氮量,籽粒产量形成的需氮量显著增加 2.6%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 6.3%;全膜穴播籽粒产量显著增加 6.9%,地上部吸氮量提高 11.3%;秸秆覆盖产量增加 3.5%,地上部吸氮量显著增加 13.2%,籽粒产量形成的需氮量显著增加 8.5%,籽粒产量形成的氮生理效率降低 3.9%。与相同施氮量无覆盖相比,垄覆沟播地上部吸磷量和吸钾量未增加,全膜穴播地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 15.6%、23.4%,籽粒产量形成的钾生理效率显著降低 10.6%;秸秆覆盖地上部吸磷量和吸钾量分别显著增加 13.2%、24.4%,籽粒产量形成的磷、钾生理效率分别显著降低 9.9%、15.1%。在施氮量由 195 kg/hm2 减至 150 kg/hm2 后,与无覆盖相比,采用垄覆沟播技术未能增加小麦产量,但增加了地上部的吸氮量,从而提高了籽粒产量形成的需氮量,降低了氮的生理效率;采用全膜穴播技术提高了籽粒产量,同时增加地上部吸氮量,但未增加籽粒产量形成的需氮量和氮生理效率;采用秸秆覆盖技术增加了产量,同时增加地上部吸氮量,而籽粒产量形成的需氮量也增加,从而降低了籽粒产量形成的氮生理效率。【结论】旱地小麦生产中为保证籽粒产量和营养品质,需增加地膜覆盖和秸秆覆盖的氮肥用量。     

有机肥氮替代20%化肥氮提高豫北冬小麦氮肥利用率和土壤肥力

  【目的】  探究有机肥氮替代不同比例化肥氮对冬小麦产量和土壤肥力的影响,为豫北冬小麦筛选适宜有机肥替代比例、提高氮素利用率以及小麦产量提升提供参考。  【方法】  在2018和2019年以小麦新品种百农207为供试材料进行大田试验,试验设置不施氮肥处理 (T1)、常规施氮肥处理 (T2) 和3种有机肥氮替代化肥氮比例 (20%、30%和40%,依次表示为T3、T4、T5)。分析比较成熟期不同处理下小麦产量、产量构成要素、各器官的氮素积累量与分配比例、氮肥利用率以及土壤肥力指标的变化。  【结果】  2018和2019年的产量结果表明,相比T2处理,有机肥氮替代化肥氮比例为20% (T3) 处理能实现小麦产量的稳产增产。2019年T3处理比T2处理小麦产量显著增加16.59%,随着有机肥氮替代化肥氮比例增加,小麦增产效应降低。2019年在T3处理下,植株氮素总积累量比T2处理显著提高25.71%,T3处理相比T2处理籽粒的氮素积累量两年分别显著提高14.45%和22.20%。2019年T3处理氮素偏生产力、氮素回收率和氮肥农学效率都显著高于T2处理。连续两年施用有机肥处理对土壤中全氮含量影响不大,但相比T1和T2处理,2018和2019年在T3处理下土壤有效磷、铵态氮和硝态氮含量显著提高。通过产量与其他因素的相关分析可知,小麦产量与植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量、小麦穗数呈极显著正相关,而穗数与土壤养分中的NH₄+-N含量和NO₃–-N含量均呈极显著正相关。  【结论】  在氮施用量为300 kg/hm2时,通过连续两年有机肥与化肥配施可改善土壤肥力水平。本试验条件下,有机肥氮替代化肥氮的比例为总施氮量 20%时,能显著增加籽粒氮素积累量,提高小麦氮素利用效率和产量,实现豫北冬小麦稳产和高产。     

氮肥种类和用量对黄河三角洲玉米产量及氮肥利用率的影响

  【目的】  为解决黄河三角洲地区玉米氮肥合理施用问题,在该地区田间条件下应用根层氮素实时监控技术,结合施用不同种类氮肥,研究不同施氮量及氮肥种类对玉米产量及氮素利用效率的影响,为区域玉米生产氮素管理提供理论依据和技术支撑。  【方法】  于2017—2018年在山东省黄河三角洲农业高新技术产业示范区开展为期2年的田间试验,以郑单958为供试品种,设计双因素试验,主处理为5个施氮水平,分别为不施氮 (CK)、基于根层氮素实时监控技术的优化施氮 (Opt)、优化下调施氮70% (Opt70%)、优化上调施氮30% (Opt130%)、农民传统施氮 (FNP);副处理为3个氮肥种类,分别为硫酸铵 (AS)、硝酸铵钙 (CAN) 和尿素 (UREA)。于玉米六叶期 (V6) 和吐丝期 (VT) 分别采集0—60和0—90 cm土壤样品,测定土壤硝态氮和无机氮含量。于收获期测定玉米产量、生物量、玉米植株和籽粒氮含量,计算吸氮量及氮素利用效率。  【结果】  相比FNP处理,2017和2018年应用根层氮素实时监控技术的优化施氮处理分别降低氮肥用量41%和63%,而两处理间产量无显著差异。Opt处理的生物量、籽粒氮含量、秸秆氮含量及吸氮量与Opt130%以及FNP处理无显著差异,氮肥利用率显著高于FNP,两年氮收获指数分别提高7和6个百分点,氮肥偏生产力分别提高71%和190%,氮肥回收利用率分别提高32和34个百分点。优化施氮水平下,2017年施用尿素和硝酸铵钙的玉米产量较施用硫酸铵提高15%和8%。Opt处理收获期土壤无机氮含量较FNP在两年分别降低29%和39%。  【结论】  在黄河三角洲地区,应用根层氮素实时监控技术能够在大幅度减少氮肥施用量的同时,不明显降低籽粒产量,进而提高氮肥利用率。在等氮量条件下,硝酸铵钙和尿素在节肥增产方面的效果优于硫酸铵。     

基于养分专家系统推荐施肥的北方马铃薯适宜氮肥用量研究

  【目的】  通过分析我国北方一作区马铃薯产量、氮素利用率、土壤氮素平衡等指标,研究该区适宜施氮量,并对养分专家系统(Nutrient Expert, NE)推荐施氮量的合理性进行验证,以期为马铃薯氮肥推荐提供科学、轻简的方法。  【方法】  于2017—2020年在甘肃省、黑龙江省和内蒙古自治区3个试验点,分别开展了4年马铃薯田间定位试验。以上3个试验点基于NE的推荐施氮量分别为180～186、180和178～240 kg/hm2。甘肃试验点设4个氮肥量级处理,黑龙江设6个氮肥量级处理,内蒙古设5个氮肥量级处理。测定各处理马铃薯块茎产量、氮素吸收量、氮肥利用率、土壤无机氮含量和脲酶活性以及土壤表观氮素平衡,并进一步建立施氮量与产量和经济效益的经验模型,提出不同试验点马铃薯适宜氮肥用量。  【结果】  马铃薯块茎产量随施氮量增加呈“先增加后降低”的趋势,两者关系用一元二次曲线模型拟合结果显著。甘肃、黑龙江和内蒙古试验点产量和氮素吸收量均以NE处理最高,其4年平均产量分别为32.5、37.9和35.5 t/hm2,与不施氮处理相比,分别提高了48.4%、71.5%和63.6%,当施氮量超过NE处理后产量显著降低。土壤无机氮含量随施氮量增加而显著提高,脲酶活性随施氮量的增加呈“先增加后降低”的趋势,且各试验点NE处理均能获得较高的土壤无机氮含量和脲酶活性。氮肥累积回收率和累积农学效率均随施氮量增加而显著降低,甘肃、黑龙江和内蒙古3个试验点NE处理4年氮肥累积回收率分别为39.2%、55.1%和53.1%,农学效率分别为57.9、87.6和68.3 kg/kg,相比于最高施氮量处理,氮肥累积回收率分别显著提高了12.5、21.8和21.3个百分点,农学效率分别显著提高了27.0、37.2和30.4 kg/kg。氮素表观平衡与施氮量呈显著正相关,NE处理4年累计的氮素投入与支出趋近平衡。一元二次曲线模型回归分析表明,甘肃、黑龙江和内蒙古试验点最高产量施氮量分别为186、199和231 kg/hm2,经济最佳施氮量分别为165、188和214 kg/hm2。  【结论】  养分专家系统推荐施氮量能够在满足马铃薯高产的同时,达到较高的氮肥利用率和经济收益,并通过减少土壤氮素盈余降低氮素损失风险,证实养分专家系统推荐施肥在北方一作区可以促进马铃薯氮肥高效利用,是可行的氮素推荐施肥方法。     

生物炭基肥与紫云英联合还田对红壤区早稻干物质累积和氮素利用特征的影响

  【目的】  探讨生物炭基肥与紫云英联合还田对提高水稻产量与氮素利用率的影响,为同时实现稻区秸秆循环利用和降低氮肥用量提供参考。  【方法】  采用盆栽实验,设计不施氮肥 (CK₀)、施100%氮肥 (CK₁)、减施20%氮肥后分别施炭基肥 (BF)、紫云英 (MV) 以及两者联合还田 (BF + MV) 5个处理。分析了早稻地上部干物质累积量、产量构成及氮素吸收利用。  【结果】  与CK₁相比,减施20%氮肥后,紫云英和炭基肥单独或联合还田均可通过增加早稻千粒重和有效穗数而改善其产量构成;炭基肥单独或与紫云英联合还田不仅可有效提高早稻籽粒和地上部干物质量 (P > 0.05),而且分别显著提高了籽粒中氮素生理利用率11.8%与7.52% (P < 0.05);紫云英单独还田分别显著提高籽粒和地上部干物质量11.8%和7.62%,以及地上部氮素累积量10.9% (P < 0.05)。另外,由Pearson相关分析表明,减施20%氮肥条件下,紫云英还田与早稻千粒重和籽粒氮素累积量呈显著正相关关系,炭基肥还田与早稻地上部氮素生理利用率和干物质生产效率呈显著或极显著正相关关系。  【结论】  在确保红壤稻区早稻不减产的前提下,将秸秆炭化生产炭基肥与冬季豆科绿肥联合还田,既有利于提高作物秸秆资源利用率,又降低稻田氮肥用量,并提高氮素利用率,从而为水稻绿色生产开辟新途径和提供理论依据。     

秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、 氮肥利用率及氮素损失的影响

【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、 氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、 减少氮污染具有重要意义。【方法】2009~2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0); 副区为氮肥用量(N),设置N 120、 180、 240和300 kg/hm2 4个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、 分蘖期、 穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、 淋溶损失率、 土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm2 处理产量最高; 水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4~3.4 kg/kg和1.8%~4.2%; 水稻田氨挥发损失量、 氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、 土壤残留氮量增加10.1 kg/hm2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm2为最优组合。     

化肥氮对冬小麦氮素吸收的贡献和土壤氮库的补偿

  【目的】  小麦对氮素的吸收消耗了土壤氮库,土壤中残留的化肥氮则可补偿土壤氮库的消耗,综合考虑这两方面的影响,核算施氮量和秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【方法】  收集1980年以来国内报道的小麦15N示踪试验的研究结果,分析化肥氮和土壤氮对小麦当季氮吸收的贡献,小麦当季氮吸收、化肥氮的去向、土壤氮库的盈亏分别与施氮量之间的关系,以及秸秆还田对小麦当季土壤氮库盈亏的影响。  【结果】  施氮量与化肥氮对小麦当季氮吸收的贡献之间呈显著正相关 (P = 0.029),而与土壤氮的贡献之间呈显著负相关 (P = 0.031)。小麦当季氮素吸收源于土壤的比例约为2/3,源于化肥的比例约为1/3,追施氮对小麦氮吸收的贡献约是基施氮的1.5倍。施氮量与氮肥有效率 (氮肥利用率+氮肥残留率) 之间呈极显著负相关 (P = 0.004),而与氮肥损失率之间呈极显著正相关 (P < 0.001)。在秸秆不还田和还田条件下,小麦季土壤氮库的盈亏均与施氮量之间呈极显著正相关 (P ≤ 0.001)。  【结论】  在施氮量为N 60～500 kg/hm2时,小麦吸收的氮素1/3来自化肥,2/3来自土壤。冬小麦季化肥氮的3个去向为:地上部吸收、土壤残留和损失,其所占比例分别约为36%、33%和31%。在秸秆不还田和还田条件下,土壤氮库达到平衡的施氮量分别为N 308和233 kg/hm2。     

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

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。     

传统耕作结合秸秆地膜双元覆盖是提高渭北旱塬春玉米产量和养分吸收的有效措施

  【目的】  在干旱半干旱地区,实现雨养农业作物持续增产的关键因素是提高作物养分利用效率。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对春玉米产量和养分吸收的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  保护性耕作定位试验位于中国科学院黄土高原农业生态试验站,始于2003年。设有4个传统耕作和4个免耕处理,具体为传统耕作 (CT)、传统耕作+地膜覆盖 (CP)、传统耕作+秸秆覆盖 (CS)、传统耕作+地膜+秸秆覆盖 (CPS)、免耕 (NT)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜+秸秆覆盖 (NPS)。调查分析了2007—2016年玉米产量和玉米养分吸收特性。  【结果】  4个传统耕作处理中,CP处理玉米籽粒平均产量比CT处理提高了24.4%,氮素和钾素养分利用效率最高;CS处理玉米平均生物产量比CT处理提高了39.4%,玉米茎秆养分吸收量最高,特别是总吸钾量提高了101.7%;CPS处理籽粒平均产量最高 (9381.6 kg/hm2),总吸氮量和吸磷量分别比CT处理提高了63.2%和123.7%。4个免耕处理中,NP处理籽粒平均产量比NT处理提高了25.8%,NS处理比NT处理降低了3.9%;CPS处理平均籽粒产量、生物产量、植株总吸氮量和总吸磷量最高。相同覆盖处理下,传统耕作的平均籽粒产量、生物产量、氮磷总吸收量均高于免耕。平水年地膜覆盖增产效果最好 (27.0%～37.4%),干旱年秸秆覆盖增产效果最好 (3.5%～8.5%),丰水年则以地膜秸秆双元覆盖增产效果最大 (31.6%～38.1%)。  【结论】  黄土高原旱地条件下,传统耕作对玉米的增产效果好于免耕。采用传统耕作结合地膜秸秆双元覆盖提高了玉米籽粒产量,增加了玉米地上部养分吸收量,在不同气候年份下对玉米增产效果均较好,且年际间变异幅度较小,是渭北旱塬增加玉米养分吸收,提高籽粒产量的最佳田间管理措施。     

秋闲期秸秆覆盖与氮肥减施对旱地冬小麦干物质积累、结实特性和产量的影响

[目的]研究秋闲期秸秆覆盖对旱地小麦播前土壤墒情和小麦生产特性的影响以及减少氮肥用量的可行性,为四川旱地小麦高产高效管理提供理论依据.[方法]于2016―2018年在四川省仁寿县四川农业大学试验基地开展冬小麦–夏玉米轮作田间定位试验,供试作物为冬小麦.试验采用裂区设计,主区为夏玉米秸秆粉碎覆盖(SM)和不覆盖(NM);...     

垄覆沟播及施肥位置优化对旱地小麦氮磷钾吸收利用的影响

【目的】 保水栽培与养分管理是旱地农业关注的焦点,其研究多集中于产量形成和水分利用,而对养分吸收利用的报道相对较少。本研究探讨了垄覆沟播及施肥位置优化对旱地小麦种植效益和养分利用效率的影响,为在增产的基础上增收增效提供理论依据。 【方法】 以冬小麦为研究对象,2013—2014年 (平水年)、2014—2015年 (丰水年) 和2015—2016 年(欠水年) ,连续3年在黄土高原中部的典型雨养旱地进行田间定位试验,设置了传统平作 (平作不覆膜 + 均匀施肥)、垄覆沟播 (垄上覆膜 + 沟内播种 + 均匀施肥) 和膜侧施肥 (垄上覆膜 + 沟内播种 + 定位施肥) 3种栽培模式。调查分析了冬小麦种植效益、不同生育时期的氮磷钾养分吸收量、养分收获指数、养分吸收效率、肥料偏生产力和养分生理效率及百公斤籽粒养分需求量。 【结果】 与传统平作相比,在平水年和欠水年,垄覆沟播的产量分别提高9.5%和6.3%,但经济效益和成本收益率在不同降水年型均无显著变化。膜侧施肥在平水年和欠水年显著提高种植效益,3年平均经济效益和成本收益率较传统平作分别提高23.4% 和9.1%,较垄覆沟播提高21.5%和14.6%。与传统平作相比,垄覆沟播不利于拔节后地上部氮磷钾吸收,从而使氮磷钾吸收效率无显著变化,但3年平均氮生理效率和氮磷钾肥偏生产力分别提高7.7%、7.1%、8.1%和6.7%,百公斤籽粒需氮量降低8.7%。膜侧施肥较传统平作能在保持氮磷钾收获指数、生理效率和百公斤籽粒氮磷钾需求量稳定的基础上,使3年平均氮磷钾吸收效率分别提高18.4%、22.1%和16.4%,氮磷钾肥偏生产力提高16.0%、16.8%和15.6%。与垄覆沟播相比,膜侧施肥提高了开花期和成熟期氮磷钾吸收量以及成熟期秸秆和籽粒的氮磷钾分配量,从而使3年平均氮磷钾吸收效率分别提高20.8%、18.0%和12.1%,氮磷钾肥偏生产力提高8.3%、8.1%和8.4%,百公斤籽粒氮磷需求量增加28.3%和10.0%,但氮磷收获指数降低3.9%和4.2%,氮磷生理效率降低9.5%和8.1%。 【结论】 垄覆沟播降低百公斤籽粒氮磷需求量,提高氮生理效率和氮磷钾肥偏生产力,但种植效益未增加。膜侧施肥促进了不同生育时期的氮磷钾吸收,协同提高了经济效益、养分吸收效率和肥料偏生产力,但也应注意其氮磷收获指数和生理效率降低,百公斤籽粒氮磷需求量增加的问题。      

RZWQM2模型模拟地膜覆盖时间对棉田氮素迁移特征和氮肥利用效率的影响

[目的]地膜覆盖时间影响着棉田养分的迁移及氮素利用效率,我们尝试利用根区水质模型(root?zone water?quality?model-version?2,?RZWQM2)评估新疆绿洲棉田不同地膜覆盖时间下土壤氮素迁移特征和作物吸收利用率,为优化地膜覆盖方法提供理论依据.[方法]于2017—2018年在新疆进行了...     

地表覆盖和施氮对冬小麦干物质和氮素积累与转移的影响

在黄土高原南部旱区,通过田间试验研究了地表覆盖在不同氮水平下对冬小麦生长和氮素累积及转移的影响。结果表明,覆膜显著增加冬小麦各生育期干物质的积累,提高干物质转移量或花后干物质累积量;覆草显著增加生长后期干物质累积量,随种植年限的增加,覆草能显著增加冬小麦生物产量和子粒产量,其增产作用与覆膜无显著差异。覆膜亦能显著增加冬小麦各生育期氮素的积累,提高氮素转移量;覆草显著增加了生长后期氮的累积,随种植年限的增加,覆草对地上部吸氮量和子粒吸氮量的影响与覆膜无显著差异。施用氮肥显著增加了各生育期干物质和氮素的累积,促进花后干物质的累积和花前累积氮的再转移,显著提高了冬小麦地上部和子粒吸氮量及生物产量和子粒产量。     

全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响

【目的】研究全生物降解膜替代普通塑料膜对西北干旱农业区膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用、产量、经济效益的影响以及两种膜的降解性能,以探究缓解中国西北地区玉米农田残膜污染问题的方法。【方法】2019—2020年田间试验在宁夏平吉堡农场进行。试验采用裂区设计,主因素(覆膜材料)包括覆全生物降解膜(生物膜)、覆普通地膜和不覆膜对照,副因素(氮施用量)处理包括施氮0、120、240和360 kg/hm²,依次记为N0、N120、N240和N360。测定了玉米生长速率、产量和植株氮素利用效率,并分析了生物膜降解率。【结果】与不覆膜相比,覆生物膜两年后,玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%,最大累积速率提高了0.034t/(hm²·d),最大累积速率出现时间提前了6.86天,吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥农学效率分别提升了11.97%、31.47%和26.20%,且与普通地膜覆盖处理无显著差异。多曲线回归分析发现,生物膜和普通地膜处理下的玉米最大产量分别为1.42×10⁴和1.43×10⁴ kg/hm     

稻草和紫云英联合还田下施氮水平对水稻产量及土壤氮素形态的影响

  【目的】  紫云英和稻草联合还田时其有机成分的分解和释放具有互补性。研究紫云英和稻草联合还田条件下水稻的适宜施氮水平,为稻田绿肥和稻草联合还田后优化养分管理提供依据。  【方法】  两年定位试验位于江汉平原稻区,在稻草全量还田基础上,设置冬季种植并翻压紫云英和冬闲两种模式。水稻季氮肥处理设不施氮 (N0) 和常规施氮量 (N 165 kg/hm2) 的50% (N50)、100% (N100) 和150% (N150) 共4个水平,以不施氮、冬闲和稻草不还田作为空白对照,共9个处理。测定水稻籽粒产量、氮含量及累积量,分析耕层土壤无机氮及有机氮组分。  【结果】  在稻草和紫云英联合还田条件下,减少常规氮肥量的50% (SMN50) 获得的稻谷产量较稻草单独还田的SN50处理高21%～23%,与联合还田或稻草单独还田下的SMN100、SMN150、SN100、SN150处理之间没有显著差异。稻草和紫云英联合还田的SMN0、SMN50、SMN100处理的稻谷氮累积量均显著高于对应的稻草单独还田处理 (SN0、SN50、SN100),增幅分别为65%、27%和22%。水稻收获后各处理间土壤全氮、非酸解性氮含量差异不显著,酸解性氮含量有差异,在N150处理下,稻草单独还田处理 (SN150) 的土壤酸解性氮含量显著高于稻草和紫云英联合还田处理 (SMN150);在酸解性氮组分中,SN150处理的未知酸解态氮成分的含量显著高于稻草单独还田的其他处理及所有稻草和紫云英联合还田处理。  【结论】  减少常规施氮量的50%情况下,与稻草单独还田处理相比,稻草和紫云英联合还田可显著增加稻谷氮素累积量、提高水稻产量,而保持常规施氮量和提高施氮量不能增加水稻的氮素吸收和产量;紫云英与稻草联合还田可以改善土壤氮素的有效性,显著降低高施氮量下稻草单独还田带来的酸解性氮组分中未知态氮的残留量。     

不同绿肥和覆膜措施对渭北旱塬冬小麦产量和土壤水分动态的影响

  【目的】  冬小麦—绿肥轮作在干旱贫水年份易导致冬小麦减产,我们研究了平水年和干旱年旱地绿肥和覆膜措施相结合对小麦产量及水分利用率的影响,为建立科学高效的小麦–绿肥轮作体系奠定基础。  【方法】  田间试验于2017—2019年布设在陕西省永寿县御驾宫乡御中村,试验采用裂区试验设计,以轮作不同绿肥品种(黑麦豆、油菜,夏休闲为对照)为主处理,覆膜措施为副处理,设常规耕作和垄覆沟播两个水平。在冬小麦返青期、开花期、收获期调查小麦苗期生长状况、产量形成、水分利用效率和麦田0—200 cm土壤水分动态变化。  【结果】  1)平水年和干旱年,轮作油菜的冬小麦产量高于轮作黑麦豆,两年间轮作油菜处理比轮作黑麦豆处理的冬小麦产量分别高出 9.3%和43.5% (P<0.05)。2)采用垄覆沟播,轮作绿肥显著降低了冬小麦生育期耗水量,平水年提高了冬小麦的水分利用效率。平水年轮作油菜的水分利用效率最高[14.3 kg/(hm2·mm)],比夏休闲处理增加了7.4%;而干旱年轮作绿肥降低了冬小麦的水分利用效率,与夏休闲相比轮作黑麦豆和油菜处理分别降低58.5%和38.3% (P<0.05)。轮作绿肥与垄覆沟播对提高小麦水分利用效率有显著的交互作用。3)轮作绿肥并垄覆沟播的栽培模式加重了土壤水分的消耗。相比于夏休闲,平水年冬小麦播前0—200 cm土壤贮水量平均降低10.1% (P<0.05),干旱年平均降低15.7% (P<0.05)。  【结论】  我国渭北旱塬地区在平水年采用种植油菜+垄覆沟播新型种植模式,可以在保证不减产的情况下提高冬小麦的水分利用效率,但干旱年小麦产量和水分利用效率均会受到负面影响。     

耕作与覆盖措施对黄土塬区春玉米田土壤水气传输的影响

  【目的】  良好的土壤物理和水力学性质是土壤肥力可持续的基础。研究黄土高原旱作农业区长期不同耕作、覆盖措施对土壤水气传输性质的影响,为黄土塬区可持续的农田管理提供参考。  【方法】  基于设在渭北旱塬始于2002年的田间定位试验,选取传统耕作 (CT)、传统耕作+秸秆覆盖 (TS)、传统耕作+地膜覆盖 (TP)、传统耕作+全膜覆盖 (TWP)、免耕 (NT)、免耕+秸秆覆盖 (NS)、免耕+地膜覆盖 (NP)、免耕+生草覆盖 (NG) 共8个处理。于2019年春玉米收获期采集剖面土样,对0—10、10—20、20—30和30—40 cm土层土壤质量含水量、容重、导气率、相对气体扩散率和饱和导水率进行测定与分析。  【结果】  与CT处理相比,TS处理显著增加了0—40 cm土壤平均质量含水量,降低了0—40 cm各层土壤导气率,增加了各层土壤相对气体扩散率,表层 (0—10 cm) 土壤饱和导水率显著降低了75.9%;TP处理收获期耕层 (0—20 cm) 土壤容重增加,土壤总孔隙度显著降低,在0—10 cm土层,土壤导气率显著提高了54.1%;TWP处理耕层土壤容重显著增加,土壤总孔隙度显著降低,剖面0—40 cm土壤导气率和饱和导水率分别平均增加了64.8%和111.2%,尤其是表层土壤导气率显著提高了99.5%。与NT处理相比,NS处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量、相对气体扩散率和饱和导水率分别显著提高了14.8%、25.3%和446.4%;NP处理耕层土壤容重增加,总孔隙度降低,表层土壤质量含水量和饱和导水率分别显著增加3.5%和145.2%,土壤导气率显著降低33.7%;NG处理耕层土壤容重降低,总孔隙度增加,表层土壤质量含水量显著提高了11.3%,土壤相对气体扩散率显著降低了42.1%。相同覆盖条件下与传统耕作比较,免耕处理能够降低下层20—40 cm土壤容重,增加土壤总孔隙度,提高土壤持水性,虽然降低了表层0—10 cm土壤导气率,但提高了土壤相对气体扩散率和饱和导水率。  【结论】  免耕秸秆覆盖可降低耕层土壤容重,增加总孔隙度,并且显著提高耕层土壤相对气体扩散率和饱和导水率,增加下层土壤导气率,是免耕处理组中最佳处理。传统耕作全膜覆盖可提高耕层土壤导气率、相对气体扩散率和饱和导水率,是传统耕作组中最佳处理,可有效保持渭北旱塬良好的土壤水气传输能力。