华北平原冬小麦–夏玉米轮作体系秋季一次基施牛粪氮素损失与利用研究

为对我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系秋季一次基施有机肥的氮素环境效应提供评估依据,本文分别在山东陵县和天津蓟县以不施肥、分次施用硫酸铵为对照,对秋季一次基施牛粪的产量水平、氮素损失及利用等进行了研究。其中,山东陵县试验采用15N示踪技术。结果表明,秋季一次基施牛粪15N在冬小麦夏玉米轮作周期的损失率为30%～38%,与硫酸铵15N损失率无显著差异。牛粪氮施用N 300 kg/hm2时,损失量为N 89 kg/hm2;牛粪氮施用量增加50%,其氮损失量增加91%。冬小麦、夏玉米收获后,施牛粪处理080cm土壤硝态氮含量分别为N 38～95、18～28 kg/hm2,低于分次施用硫酸铵处理。长期施用有机肥农田,秋季一次基施牛粪处理冬小麦、夏玉米子粒产量与分次施硫酸铵处理无显著差异,因此从环境角度分析,秋季一次基施有机肥可继续应用和大力推广,但施用量以不超过N 300 kg /hm2为宜。     

RZWQM模拟小麦 玉米轮作系统氮素运移及损失特征

本文以位于华北平原的河北省农林科学院大河试验站冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,应用RZWQM(Root Zone Water Quality Model)模型对华北地区2010年冬小麦-夏玉米的1个轮作周期内土壤剖面水分和剖面硝态氮累积、作物产量、硝态氮淋失以及氨挥发进行模型模拟。本文利用并通过RZWQM模型在不同梯度施肥情况下讨论了施肥量对小麦-玉米轮作体系中硝态氮淋溶和氨挥发特性,并尝试通过拟合出的回归曲线来确定施氮量和硝态氮淋失和氨挥发之间的关系。设置冬小麦-夏玉米轮作周期施纯氮量分别为575 kg-hm-2(N3)、400 kg-hm-2(N2)、215 kg-hm-2(N1)和0 kg-hm-2(N0)4个处理,应用轮作周期中玉米数据进行模型参数率定,应用小麦进行模型参数的验证。结果表明:模型的玉米率定以及小麦验证的过程中结果偏差均在可接受范围内,剖面水分率定均方误差(RMSE)最高为0.019 cm3-cm-3,平均相对误差(MRE)最高为15.98%;剖面硝态氮累积验证结果 RMSE平均值为4.580 mg-kg-1,MRE平均值为52.63%。在模型验证的小麦-玉米季土壤基础上,硝态氮淋溶和氮挥发都与施氮量呈一定线性相关关系。综上结论,本试验结果能较好地模拟华北地区土壤剖面水分、硝态氮积累,以及施氮量对土壤硝态氮淋失和氨挥发的影响,为预测和估算土壤适宜施氮量提供了便捷可靠的方法。但RZWQM模型验证参数过程还需要进一步的校正与完善。     

黄淮海平原潮土-夏玉米系统中尿素氮损失途径的研究

关于氮肥在黄淮海平原潮土上以氨的形态挥发问题,曾有过报道(赵振达等,1986),但是,观测所用的方法是间接法,且又未同时测定氮的总损失量。1990年夏,作者在河南封丘沙壤质潮土上,采用微气象学技术,观测了施于夏玉米的尿素的氨挥发,同时设置了¹⁵N标记尿素的微区试验,以测得氮的总损失。并以二者之差计作表观硝化-反硝化损失。     

减少稻田氮素损失的水肥管理措施研究

采用正交试验研究了不同灌溉、施肥方式和N肥用量对稻田N素径流和渗漏损失及生产效益的影响。结果表明,采用间歇和湿润灌溉可减少N素损失,提高粮食产量和效益;改进施肥方式可少量降低N素损失,而对产量收益影响不大;N肥施用量是影响N素损失和产量收益的首要因素,适当减少N肥用量,既可减少稻田N素损失,又可提高生产效益。并推荐了较优化的稻田水肥管理综合措施。     

广西红壤特征及其环境影响分析

概述了广西红壤的类型,分布及其环境化学特征,分析认为,从红壤向赤红壤,砖红壤演化的受控环境条件是ＰＨ值降低,雨量增加及气温增高。由于酸雨和温室效应影响,可以预测广西区内红壤类型的分界线会逐渐北移。红壤区应防止被淋溶有害重金属对附近水体的污染,铁和铝在红壤中的大量集是否对人群有影响值得进一步研究。     

京郊典型作物生产体系施肥环境影响的生命周期评价

以北京市顺义区冬小麦-夏玉米轮作和露地蔬菜两种作物生产体系为对象,采用生命周期评价（LCA）方法,综合考虑全球变暖、环境酸化、水体富营养化、土壤毒性、能源消耗和淡水资源消耗6种环境影响类型,分别以年产1t作物产品干物质和种植1hm2作物为评价功能单元,系统研究了施肥的资源环境影响潜力。结果表明：对于大田作物和露地蔬菜生产系统,年产1t产品（干物质）施肥的综合环境影响指数分别为0.46和2.11,种植1hm2作物施肥的综合环境影响指数则分别为4.74和26.77;农田种植环节环境影响潜力的贡献分别占大田作物和露地蔬菜整个生命周期环境影响潜值的95.1%和99.1%,远远大于肥料生产环节;大田作物和露地蔬菜生产过程中的环境影响潜力均表现为水体富营养化〉环境酸化〉全球变暖〉淡水资源消耗〉能源消耗〉土壤毒性;肥料氨挥发是引起水体富营养化和环境酸化的主要途径,硝态氮和总磷的淋洗径流损失也是水体富营养化的主要来源。优化施肥量是控制作物生产施肥潜在环境影响的关键。     

黄淮海平原夏玉米需水量和缺水量时空分布特征

为提高黄淮海平原夏玉米的灌溉效率,优化农业资源配置,依据黄淮海平原27个站点70年的试验统计资料,在作物需水量模型、降雨频率分析、作物系数相关理论的基础上,分析不同水文年型夏玉米的需水量和缺水量(即需要补充灌溉的水量)的时空分布。首先,根据各代表点的多年降雨资料,利用皮尔逊—Ⅲ型曲线确定降雨频率分别为25%,50%,75%,95%的4种水文年型及其相应的有效降雨量;其次,利用Penman-Monteith模型计算参考作物需水量,并结合作物系数法估算作物需水量,进而求得在4种水文年型下夏玉米的需水量、缺水量和灌溉需求指数;最后,基于ArcMap 10.7软件对所得到的夏玉米各需水要素进行插值分析,直观地描述黄淮海平原地区夏玉米需水量、缺水量和灌溉需求指数的时空分布特征。结果表明,1951—2020年间,黄淮海平原夏玉米需水量的高值区分布受水文年型变化的影响不大,主要分布在平原中部呈带状分布的区域;缺水量与灌溉需求指数分布特征相似,高值区的范围随干旱程度的升高(水文年型由湿润到干旱)而扩大,且主要分布于平原中部偏北的区域;有效降雨量高值区主要集中在平原东南部,整体分布呈由南至北逐渐递减的趋...     

北京郊区冬小麦/夏玉米轮作体系中氮肥去向研究

采用田间微区15N示踪试验研究了肥料氮在冬小麦、夏玉米当季和后茬的去向。结果表明 ,在供试土壤的肥力水平和生产条件下 ,N 120kg/hm2 的施肥水平已经达到了较高产量 ,再增加氮肥施用量作物产量不再增加 ;其氮肥利用率和残留率均显著高于施氮量为N 360kg/hm2,损失率则远低于后者 ;在一季作物生长后仍有 20.9%～48.4%肥料氮残留于 0～100cm土层 ,这些残留的肥料氮在后茬的利用率不足 8% ,至施肥后第 2或第 3茬作物 ,仍有部分肥料氮残留于土壤。在低施氮量时 ,肥料氮以NO3--N残留的量很低 ,在高施氮量时 ,残留氮除以有机态、微生物态氮形式存在外 ,以NO3--N形式存在的比例也很高 ;在氮素损失途径中 ,淋洗损失可能占有相当重要的地位。     

基于能量平衡的喷灌作物冠层净截留损失估算

为了定量评价喷灌作物冠层截留损失,以地面灌为对照,利用热平衡茎流计对喷灌冬小麦和夏玉米冠层截留水量蒸发产生的蒸腾抑制效应进行了连续两年的田间观测,结果表明：各次灌水,喷灌冠层截留水量的蒸发明显影响田间小气候进而抑制作物蒸腾。喷灌冬小麦和夏玉米蒸腾抑制量变化范围分别为1.65～4.09 mm和0.50～2.75 mm。在此基础上,基于能量平衡原理,结合波文比能量平衡系统,计算出的冬小麦冠层净截留损失不足0.1 mm;夏玉米净截留损失变化范围在1～2 mm之间,占灌水量的4.3%～6.5%。     

植物地上部分氮素的挥发损失

采用水培、土培、15N标记试验,在尽量杜绝土壤和空气有关气体干扰的生长室中,捕获和测定了植物生长过程中地上部分释放的N2,N2O和NH3。试验结果表明,植物不挥发N2,但能释放N2O和NH3。释放的N2O数量甚微,而释放的NH3数量较大,是挥发损失的主要形态。挥发损失主要发生在作物生长后期。但是植物挥发损失的NH3量难以与地上部分氮素的减少量相比似。要彻底阐明作物生长后期地上部分减少的氮素的归宿,需要拓宽视野,从多方面进行探索。     

气候变化对黄淮海平原冬小麦与夏玉米生产潜力的影响

本文以黄淮海平原气象数据、土壤理化数据和作物数据为基础,应用WOFOST作物生长模型,估算了黄淮海平原冬小麦、夏玉米的光温生产潜力与气候生产潜力,分析了冬小麦、夏玉米生产潜力年变化率的时空变化规律。结果表明,黄淮海平原近44a冬小麦和夏玉米的光温生产潜力分别为6433.5～10592.67kg.hm-2、7786.17～11185.5kg.hm-2,均值分别为9022.18kg.hm-2、9321.46kg.hm-2,可作为补灌区平均最高产量的上限参考值;气候生产潜力分别为1559.17～6724kg.hm-2、6088.33～9053.17kg.hm-2,均值分别为4083.24kg.hm-2、7528.21kg.hm-2,分别占光温生产潜力的45.3%、80.8%,可作为雨养冬小麦与夏玉米平均最高产量的上限参考值。总的来说,冬小麦光温潜力、气候潜力呈现上升趋势,44a分别增加了541.64kg.hm-2、1061.15kg.hm-2;夏玉米光温潜力、气候潜力均呈现下降趋势,分别减少了840.22kg.hm-2、320.59kg.hm-2。本文揭示了黄淮海平原冬小麦与夏玉米的增产潜力及其空间差异,可为改善管...     

缓/控释氮肥对夏玉米氮代谢、氮素积累及产量的影响

采用田间试验研究了缓/控释氮肥和不同施氮次数对夏玉米氮代谢、氮素吸收及产量的影响。结果表明,施氮显著增加了穗位叶硝酸还原酶活性、游离氨基酸含量、叶绿素含量和氮素积累量,提高了百粒重,增产20.93%~27.04%。与习惯两次施氮相比,一次性施用缓/控释氮肥和"苗肥30%+大口肥30%+吐丝肥40%"三次施氮的灌浆期游离氨基酸含量分别高2.77 mg g-1和4.07 mg g-1,氮素积累量分别提高了4.18%和9.74%,氮肥利用率分别提高了2.95和6.88个百分点,产量分别增加了4.88%和5.05%,实现了夏玉米增产和高效施肥。     

氮肥运筹对潮土冬小麦/夏玉米产量及氮肥利用率的影响

为探究适宜于黄淮潮土区的合理氮肥运筹方式,为中国化肥施用量零增长目标提供理论依据和技术支撑,在黄淮潮土农田定位试验地研究了氮肥运筹对冬小麦/夏玉米产量、氮肥利用率及经济效益的影响。试验设置4种氮肥运筹方式:基施控失尿素(T1)、基施普通尿素+追施普通尿素(T2)、基施控失尿素+追施普通尿素(T3)和基施普通尿素+追施控失尿素(T4),各氮肥运筹方式均包含0、80、160和240 kg·hm~(-2)(以N计,下同)4个施氮水平。结果表明,随施氮量增加,平均单季籽粒产量、周年产值及周年纯效益均表现为先增加后降低趋势,而氮肥利用效率则表现为逐渐降低趋势,其中以160 kg·hm~(-2)时效果较优。T1处理小麦季籽粒产量、周年产量、周年产值及周年纯经济效益均显著高于其他3个处理。效益分析表明,虽然T1处理在等氮条件下氮肥投入成本相对较高,但其较其他氮肥运筹减少了追肥人工成本,加之该处理产量相对较高,最终该处理纯效益相对较高。结合施氮量与产量曲线方程,在160～173 kg·hm~(-2)施用范围内一次性基施控失尿素符合当前研究地区农村劳动力缺乏的实际情况,且能保证产量收益。     

不同有机肥和氮磷组合对旱地小麦的增产机理研究

【目的】 有机无机肥配施可为作物提供更全面的养分,改善光合性能而提高产量。为进一步挖掘旱地小麦的增产潜力,2012~2014年,在山西省临汾市丘陵旱地开展了有机肥与氮磷配施对小麦增产效果与机理的研究。【方法】 通过田间裂区设计,有机肥为主区,设施羊粪22.5 t/hm2（M_S）、猪粪22.5 t/hm2（M_P）、精制有机肥2.25 t/hm2（M_O）;氮磷配施量为副区,设不施氮、磷肥（N₀P₀）,N 105 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2（N₁₀₅P₇₅）、N 150 kg/hm2、P₂O₅ 105 kg/hm2（N₁₅₀P₁₀₅）。供试小麦品种'晋麦92号',生育期测定旗叶SPAD相对值、籽粒灌浆参数、干物质积累和收获期籽粒产量。【结果】 有机肥与氮磷配施均使小麦灌浆后期SPAD相对值下降缓慢。单施有机肥时,猪粪使小麦灌浆中期SPAD相对值和平均灌浆速率最高,精制有机肥使灌浆后期SPAD相对值最高,灌浆持续期延长最多,茎叶转移量和穗部积累量最高。有机肥与氮磷配施时,M_SN₁₅₀P₁₀₅、M_PN₁₀₅P₇₅、M_ON₁₀₅P₇₅有利于提高旗叶后期SPAD相对值,延长灌浆持续期,使干物质积累量增加。有机肥与氮磷配施较单施有机肥成穗数和千粒重提高,产量增加,以M_SN₁₅₀P₁₀₅产量最高,其次是M_PN₁₀₅P₇₅,二者间差异不显著。【结论】 山西南部丘陵旱地小麦有机肥与适量化肥配施,使成穗数增加,并可以改善光合特性,延长灌浆持续期,增加千粒重实现增产。本研究中,施羊粪22.5 t/hm2时,配施纯N 150 kg/hm2、P₂O₅ 105 kg/hm2的增产效果最好,施猪粪22.5 t/hm2时,配施纯N 105 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2可实现减施高产。     

氮肥用量对旱地冬小麦产量及夏闲期土壤硝态氮变化的影响

在陕西渭北旱塬,利用长期定位试验研究了长期不同氮肥用量（0、80、160、240、320 kg hm-2）对旱地冬小麦产量形成,氮素利用,土壤硝态氮残留、夏闲期淋溶和矿化的影响。结果表明：随用量增加,施氮提高旱地小麦产量的效应下降,而土壤硝态氮残留迅速增加。作物生长当季的硝态氮残留主要分布在0～60 cm土层,施氮超过160 kg hm-2时,达56.8～211.7 kg hm-2,来源于当季施用氮肥的残留占64%～90%。夏闲期土壤硝态氮发生淋失的土层深度和硝态氮淋失量均与施氮量呈显著的抛物线关系（r = 0.988 9和0.994 0）,施氮量超过160 kg hm-2时,每增加100 kg hm-2的氮肥投入,硝态氮淋失深度和淋失量增加量分别高于27 cm和80.4 kg hm-2。平均每10 mm的夏闲期降水可使离开原土层发生淋溶的硝态氮向下移动2～4 mm。施氮量对硝态氮淋失的深度没有显著影响。夏闲期土壤氮素矿化量、来源于当季施入土壤肥料氮被生物固定后的再矿化量分别为51.8～160.9 kg hm-2和31.6～109.2 kg hm-2。基于本研究,建议渭北旱塬冬小麦施氮量控制在146～163 kg hm-2,以保证旱地小麦高产,防止过量肥料氮残留,减少淋溶风险。     

河北低平原区冬小麦夏玉米产量提升的理论与技术研究

作为渤海粮仓主要增粮区的河北东部低平原中低产农田,冬小麦夏玉米的产量主要受制于土壤肥力水平低、淡水资源短缺和气候异常造成产量的大幅波动。通过选择适宜的品种、播期与收获期的合理搭配、优化的种植方式和配套的耕作与田间管理技术,提高作物生育期内对地上光热资源和地下水肥资源的利用潜力和效率,平抑气候变化带来不利影响,有着巨大的增产空间。该研究通过田间小区试验,结合示范区试验示范,研究了冬小麦与夏玉米生育期的优化、夏玉米种植方式调整、夏玉米深松播种、夏玉米增施钾肥与冬小麦增施磷肥及有机肥等措施对冬小麦、夏玉米产量的影响。主要研究结果如下:冬小麦适期晚播(不迟于10月15日),同时适当增加播量,不影响生育期群体构建和产量水平。早熟品种‘小偃81’提早进入灌浆期,受后期干热风的危害小,在不降低品质的同时粒重与产量稳定。夏玉米提早播10 d(6月10日与6月20日相比)平均增产17.2%,晚收获8 d(10月2日与9月24日相比)粒重增加19.5%。根据冬小麦和夏玉米的品种特性,合理搭配生育期,在实现冬小麦稳产提质的同时,使充分发挥夏玉米的产量潜力成为可能。改变夏玉米的种植方式,适当增加种植密度,明显地改善和提高了夏玉米产量,更为适宜的种植方式是40 cm与80 cm大小行种植和38 cm等行距种植,不适宜的是20 cm与100 cm大小行种植,更为适宜的种植方式下产量提高15%以上。长期旋耕机械压实了犁底层,通过夏玉米深松播种种植,产量提高达31.3%,后茬小麦增产5.6%,但连续深松没有明显的增产效果。夏玉米播种时增施钾肥产量提高2.6%。冬小麦增施磷肥产量提高7.4%,增施有机底肥增产6.8%,增施有机底肥和施磷肥产量提高8.8%,但无明显的累加效果。因此,通过适宜的品种选择与适期的生育期搭配、种植方式调整、适时深松打破犁底层的耕作措施、速效肥与有机肥合理施用等栽培和管理技术,可实现冬小麦夏玉米产量的逐步提高和稳定,充分利用玉米生长季丰富且集中的降水与光热资源,挖掘夏玉米产量,稳夏增秋的粮食增产模式更符合该地区未来发展需求。     

不同栽培模式和施肥方法对旱地冬小麦氮素吸收运转的影响

通过田间试验研究了旱地不同栽培模式和施肥方法下冬小麦氮素吸收运转的特点。结果表明,与平作相比,垄沟栽培明显降低了开花期地上部分的氮素累积量,但显著增加了成熟期地上部分和子粒的氮素累积量;垄上覆膜有增加开花和成熟期地上部及子粒氮素累积的作用。从花后氮素转运与吸收情况看,垄沟栽培花后累积氮量及其对子粒的贡献率显著高于平作,但其转运氮贡献率显著低于平作;垄上覆膜有较高的氮素转运量和花后累积量。垄下施肥地上部和子粒的氮素累积量比常规施肥分别高1.47和1.75.mg/stem,差异达显著水平。     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作田能量闭合状况分析

对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田连续3a(2003-11-2006-10)涡度相关观测的能量闭合状况进行综合分析,并探讨下垫面对能量闭合程度的影响.结果表明,能量平衡比率(EBR)日变化规律明显,以昼夜交替时波动最大,下午略高于上午,白天能量闭合状况明显优于夜间.将湍流能的相位提前0.5h,湍流通量和有效能的匹配度及能量闭合程度均得到提高.白天EBR呈秋冬高(分别为0.98和0.94)、春夏低(分别为0.85和0.70)的季节变化特征,EBR的波动幅度依次为:夏＞秋＞冬＞春.下垫面状况对地表能量闭合程度影响显著,裸地阶段、小麦季和玉米季的年均白天EBR分别为1.11、0.94和0.74,小麦季的能量闭合状况优于玉米季;EBR波动幅度依次为:裸地阶段＞玉米季＞小麦季.观测期间,白天EBR年均值范围在0.82 ～0.97,平均0.89,较好地满足了农田通量观测对数据质量的要求.     

芝麻氮、磷、钾肥的效应研究

为探明芝麻生产中氮、磷、钾肥最优化施肥参数,本试验运用“3414”肥料效应田间试验方案,对白芝麻品种郑芝98N09和黑芝麻品种冀9014的氮、磷、钾肥料效应进行了研究.结果表明:适量氮、磷、钾用量及其配施能显著改善芝麻的经济性状,提高芝麻产量.施氮量与芝麻株高、单株蒴数、单蒴粒数、千粒重等经济性状呈显著正相关,氮、磷、钾肥对郑芝98N09的经济性状的影响为氮＞磷＞钾,冀9014为氮＞钾＞磷.通过建立肥料与产量效应函数方程并结合经济效益分析得出,郑芝98N09的最佳施肥量为N 123.09 kg/hm2、P2O5 60.13 kg/hm2、K2O 73.31 kg/hm2,冀9014的最佳施肥量为N 133.92 kg/hm2、P2O5 70.85 kg/hm2、K2O 110.80 kg/hm2.因此,郑芝98 N09施肥时应重施氮肥,适配磷、钾肥;冀9014应重施氮、钾肥,兼施磷肥.     

小麦间作菠菜的边际效应与基施氮肥利用率

麦田中设置65cm的空带,采用间作菠菜和不种作物(CK)2种方式并施15N肥料,种小麦处施尿素,研究小麦的边际效应和N肥利用效率。结果表明,CK处理的边行小麦具有显著的产量优势,间作菠菜后边行优势减小,但间作小麦仍具有明显的产量优势。边行优势的形成与小麦植株吸收N素密切相关。在小麦、菠菜共生期间,边行小麦的N素营养变劣,菠菜收获后,边行小麦比内行吸收了较多的N素尤其是基施N肥。小麦间作菠菜比CK处理,基肥N利用率提高,土壤残留量降低,损失量减少。