冬小麦和夏玉米农田土壤分层水分平衡模型

本文以田间试验资料为基础，建立了一个农田水量平衡模型，模型中根系吸水项采用Ｄｅｊｏｎｇ吸水函数，用农田潜在蒸散量乘以土壤水分胁迫系数计算农田实际蒸散量，降水或灌水后进入土壤每层的水量选用一个雨水分配模型。利用模型模拟的结果研究了冬小麦和夏玉米农田的水分变化规律，并计算了农田实际蒸散量和土壤分层根系吸水量。     

水氮对冬小麦-夏玉米产量及氮利用效应研究

【目的】水肥是作物产量的两大限制因子。当前在作物生产中对水氮资源利用不够合理,不仅浪费水资源,而且严重威胁环境。为了探讨华北山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系合理的水氮配合措施,在5年水氮定位试验基础上对周年轮作体系产量、氮吸收与利用状况进行了分析。【方法】试验为冬小麦夏玉米周年轮作种植,设置水、氮两因子,裂区试验设计,水分为主区,施氮量为副区。水分设置限水和适水两个处理,根据华北山前平原冬小麦夏玉米灌溉制度,冬小麦限水和适水下灌水次数分别为1水（拔节期）和2水（拔节+开花水）,夏玉米限水和适水下灌水次数根据不同年型降水量而定（1水为播前水,2水为播前水+12展叶水,3水为播前水+12展叶水+开花水）。周年设置6个施氮水平,小麦+玉米氮肥用量分别为（0+0）、（60+60）、（120+120）、（180+180）、（240+240）、（300+300）kg·hm^-2。【结果】在供水量较高和较适宜的条件下（年供水量大于609.5 mm）,水分不是氮肥肥效发挥的限制因素,氮肥对产量的贡献较大;而供水量较低的条件下,肥效受较大抑制,供水对产量贡献较大。供水量和施氮量有明显的耦合效应,限水和适水下得到最高产量的施氮量冬小麦分别为134.8和126.4 kg·hm^-2、夏玉米分别为176.8和127.2 kg·hm^-2。限水和适水下单季施氮量分别为300和240 kg·hm^-2时,地上部总氮量达较高值,但限水和适水下夏玉米和限水下冬小麦氮量超过60 kg·hm^-2、适水下冬小麦施氮量超过120 kg·hm^-2时,秸秆残留氮素明显增加,对籽粒氮的贡献变小。氮肥偏生产力随施氮量增加而降低,且随年度推移氮肥偏生产力明显降低,尤其是小麦季施氮量60 kg·hm^-2处理随年份增加降低尤为迅速。在本试验条件下周年施氮量限水240 kg·hm^-2、适水120 kg·hm^-2就能保持土壤有机质和全氮含量不降低。【结论】限水条件下水是限制氮肥肥效发挥的主要因素,通过改善水分条件可更有效的提高氮肥肥效,因此在干旱年型应降低施氮量。中高产田冬小麦-夏玉米轮作体系限水和适水下得到最高产量的施氮量分别为311.6和253.6 kg·hm^-2,此时最佳产量可分别达16 127.5和17 272.9 kg·hm^-2。     

水氮交互作用对冬小麦产量及土壤中硝化氮分布的影响

为获得冬小麦灌水量和施氮量的最佳组合，在粉砂壤中进行了水氮交互效应对冬小麦生长、产量及土壤中硝化氮分布的影响的试验。试验中灌水量取低，中、高３个水平，分别是维持土壤含水率下限为田间持水量的４５％、５５％、６５％，施氮量的３个水平为１５４．５，２０６．５，２５８．５ｋｇｈｍ＾－２。试验结果表明，在试验区特定气候，土壤条件下，中水平灌水和施氮的组合处理效果最佳，低水平灌水和施氮的组合处理效果最差。     

基于土壤无机氮测试的优化施肥对冬小麦产量和农田氮平衡的影响

应用基于土壤无机氮测试的优化氮肥管理措施对冬小麦进行氮肥管理,比较了优化施氮处理与传统施氮处理在拔节期的作物氮素营养状况、收获期的作物产量效应和对农田氮平衡的影响。结果表明：优化施氮处理的产量（6217kg／hm^2）与传统施氮处理产量（6223kg／hm^2）间差异不大,但较传统施氮处理节省氮肥40％,氮肥利用率从传统施氮的31％提高到优化施氮处理的50．6％。同时收获后优化施氮处理的土壤中的无机氮残留量（90kg／hm^2）远小于传统施氮处理（176kg／hm^2）,氮素表观损失量从传统施氮的82kg／hm^2减少到40kg／hm^2。     

土壤肥力和施肥措施对冬小麦一夏玉米产量 地力贡献率和土壤容重的影响

为指导低平原区粮田基础地力定向培育提供重要理论依据,2012～2014年在大田试验条件下,采用裂区试验设计,以土壤肥力水平为主区、不同施肥措施为副区,研究了低平原区不同土壤基础肥力(高肥、中肥、低肥)和施肥方式(CK-30a不施肥,T1-2a不施肥,T2-1a不施肥,T3-3a施NPK肥,T4-3a施PK肥)对冬小麦-夏玉米产量、地力贡献率和土壤容重的影响.结果表明:各肥力条件下小麦、玉米及全年产量基本表现为T3＞T2＞T1＞T4＞CK,其中,高、中肥力条件下作物产量差异较小,且与低肥力下的产量差异基本达到了极显著水平.各肥力条件下,不同施肥措施的基础地力贡献率均表现为T2＞T1＞CK;各施肥处理在不同肥力条件下的周年基础地力贡献率差异均不显著,但总体来看,高肥力地块对周年产量的基础地力贡献率相对较高.各肥力地块在同种施肥方式下土壤容重差异均不显著;低肥力地块施用氮磷钾肥可以显著降低土壤容重,但随着土壤肥力增高,适当延长氮磷钾肥施用年限才能对土壤容重有明显的降低作用;氮肥对土壤紧实度的调控效应高于磷钾肥.     

夏玉米不同施氮水平土壤硝态氮累积及对后茬冬小麦的影响

【目的】探讨夏玉米季不同施氮水平土壤硝态氮（NO3--N）累积及对后茬冬小麦的影响,利用作物轮作降低土壤NO3--N累积,减缓其淋洗,以提高氮肥周年利用率。【方法】夏玉米季设置不同施氮量处理,冬小麦采取节水省肥栽培,研究夏玉米收获后土壤剖面累积的NO3--N对冬小麦生长发育、产量及NO3--N累积动态的影响。【结果】夏玉米季施氮量与作物收获后土壤剖面NO3--N累积量,NO3--N累积量与冬小麦的产量都呈极显著线性正相关关系。冬小麦季采取限氮或不施氮处理作物收获后土壤剖面各层NO3--N含量,与夏玉米收获后相比都有显著降低。夏玉米季施氮240 kg•hm-2、冬小麦季施氮157.5 kg•hm-2（N240+157.5）或者冬小麦季不施氮前茬夏玉米季施氮360 kg•hm-2（N360+0）都能满足冬小麦各生育时期对氮的需求,产量、吸氮量和周年氮肥利用率相近且都保持较高的水平,但夏玉米季高施氮处理,当季氮存在很大的淋洗等损失风险。【结论】夏玉米季施入的氮肥对后茬冬小麦有很强的有效性,小麦季采取节水省肥栽培,能显著减少前茬作物收获后残留的NO3--N,减缓其淋洗,同时保障作物产量,提高氮肥利用率。生产中氮肥的合理分配应充分考虑前茬残留氮素对后茬的有效性。     

秸秆还田方式对潮土剖面土壤氮组分及作物产量的影响

为探究长期不同秸秆还田方式对黄淮海平原潮土区土壤氮素组分及作物产量的影响,以中国科学院封丘农业生态试验站长期试验地为研究对象,选取其中秸秆移除、秸秆覆盖、秸秆深还3个处理,于试验开展第10年（2020年）秋玉米收获后,统计分析近5年产量数据,并采集各处理0～10、10～20、20～30、30～40 cm的土壤样品,测定土壤全氮及氮组分。结果表明：（1）秸秆覆盖还田和秸秆深还处理显著提高作物产量（小麦增产4.76%、5.36%;玉米增产6.33%、5.84%）。（2）秸秆覆盖还田显著提高0～10 cm NH⁺₄-N含量,0～20 cm TN、NO^-₃-N、AN含量,0～40 cm PON和MON含量;秸秆深还处理显著提高0～40 cm TN、MON、NO^-₃-N、AN含量,10～40 cm PON、NH⁺₄-N含量。（3）秸秆覆盖还田显著提高0～40 cm MON/TN,10～20 cm NO^-     

深松深度对鲁西南土壤耕层理化性状和作物产量的影响

鲁西南地区长期单一旋耕的耕作方式,造成土壤耕层变浅、土壤紧实、地力下降、土壤养分不均衡等,严重制约作物生长和产量提高.本研究旨在探索深松耕作对冬小麦-夏玉米轮作系统土壤蓄水能力、紧实度、养分以及作物产量等的影响,以期为鲁西南地区土壤耕作方式的优化选择提供理论依据.2015—2017年在山东省济宁市嘉祥县进行田间试验,设...     

冬小麦—夏玉米轮作体系优化施氮对土壤硝态氮的影响

为了建立小麦/玉米轮作体系下的作物营养诊断推荐施肥技术体系,确定最佳施肥方案,对不同施肥方式下每一季作物进行硝态氮、产量、施肥量进行观测。结果表明,不同的施肥处理对作物产量影响显著,优化施肥产量提高2.73%￣6.39%。不施肥处理条件下,二、三季作物产量显著降低,四季作物减产幅度趋于平衡;长期优化施肥使0￣60cm土壤硝态氮含量维持在同一个水平,而长期习惯施肥则使土壤硝态氮含量有增高的趋势;长期不施肥使土壤硝态氮含量稳定在较低水平;优化施肥节约化肥36.84%￣52.97%。上述三种施肥方式以优化施肥最佳。     

耕层水氮调控对土壤深层累积NO3——N运移及后效的影响

 【目的】在华北平原地区,研究前茬小麦耕层水氮调控对后茬玉米土壤深层累积NO3--N的运移及后效的影响。【方法】设置0（N0）、150 kgN·hm-2（N150）两个施氮水平,同时设传统灌溉（W1）和根据土壤水分监测的优化灌溉（W2）两种方式,采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110 cm土层。【结果】在该试验条件下,小麦收获后标记15N在土壤中总体残留趋势：N0W2＜N150W2＜N150W1＜N0W1,且发生垂直运移,上移30 cm,下移50 cm,除N0W2处理外,其余处理累积峰较标记位置下移30 cm;玉米收获后, 15N主要分布在100—160 cm土层,与前茬比较峰值未出现下移,其中N0W1处理15N 残留量明显减少;玉米对前茬残留的深层15N的利用率N0W1＞N150W2＞N150W1＞N0W2,依次为：5.5%、2.2%、1.7%和1.5%;玉米地上部生物量及总吸氮量均表现为施氮高于不施氮,优化和传统灌溉处理间差异不显著;玉米根系主要分布在0—20 cm土层,且施氮处理根系比例高于不施氮处理,耕层水氮调控影响后作玉米中下层根系发育,N0W1处理80—150 cm土层根长密度明显高于其它处理。【结论】耕层适度节水减氮有利于后茬作物根系下扎,促进其中下层根系的发育,进而促进其对深层累积NO3--N的吸收利用;耕层供氮及传统灌水加剧了硝态氮在深层的累积,对地下水安全造成威胁。     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

不同水氮处理对冬小麦生长及土壤水分利用效率的影响

以山东省桓台县为试验地点，分别在0、100、200、300kg·hm^-2氮水平和喷灌、漫灌两种灌溉方式下，对冬小麦的叶面积指数、地上部生物量、籽粒产量及水分利用效率进行了研究。结果表明，两种灌溉方式对冬小麦的叶面积指数、地上部生物量、籽粒产量影响不显著，冬小麦的水分利用率在1．16—1．34kg·m^-3之间，喷灌处理略高于漫灌处理。随着施氮量由0增加到200kg·hm^-2冬小麦的叶面积指数、地上部生物量、籽粒产量随着施氮量的增加而增加，但是施氮处理（100、200kg·hm^-2）间差异不显著；当施氮量超过200kg·hm^-2时，随着施氮量的增加，冬小麦叶面积指数、地上部生物量、籽粒产量不受施氮量的影响。     

冬小麦水氮有效利用的研究

本文针对作物高产、高效和节约水肥资源的目的，研究了不同土壤水和氧水平下的小麦冠、根生长状况、籽粒产量、蒸散、N素吸收状况以及水分利用效率（WUE）和小麦氮索利用效率（NUEw）。结果表明，当相对含水量为75％～85％，施N量较高情况下，可以使小麦冠、根发育良好，使蒸散与吸N量提高，从而增加籽粒产量，提高WUE，并使NUEw达适中水平。文中也强调了单纯追求籽粒高产（高产，低效）或高效（低产高效）的不可取性。     

渭北旱塬小麦玉米轮作区不同耕作方式 对土壤水分和作物产量的影响

【目的】陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,降水短缺及其季节分布不均制约着旱地冬小麦和春玉米生长发育,是导致作物产量低而不稳的主要因素。论文旨在探索渭北旱塬冬小麦-春玉米轮作区在不同轮耕措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。【方法】于2007-2013年在陕西合阳实施了免耕/深松、深松/翻耕、翻耕/免耕、连续翻耕等不同耕作处理田间定位试验,测定休闲期和作物生育期土壤水分及作物收获期土壤理化性状,分析各耕作处理作物产量和水分利用效率的变化规律。【结果】（1）3种耕作处理均能降低土壤容重,提高土壤孔隙度,增加田间持水量和土壤有机质,且以免耕/深松轮耕处理效果最佳,与连续翻耕相比,免耕/深松轮耕处理平均土壤容重较连续翻耕处理降低3.6%,平均土壤孔隙度、田间持水量和土壤有机质含量较连续翻耕处理分别增加4.4%、11.6%和6.9%。（2）在6个试验年度的3个休闲期间,平均土壤蓄墒率：免耕/深松＞翻耕/免耕＞深松/翻耕＞连续翻耕,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均土壤蓄墒率较连续翻耕处理分别增加22.4个百分点、4.4个百分点和4.9个百分点,增墒效果显著;免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别高18.2、1.3和11.8 mm。（3）在冬小麦生长期,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加13.2、1.7和14.6 mm;在春玉米生长期,免耕/深松和深松/翻耕处理0-200 cm土层平均土壤蓄水量较连续翻耕处理分别增加17.8和15.1 mm,深松/翻耕处理低于连续翻耕处理5.0 mm。（4）在冬小麦生产年度,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产8.1%、8.9%和4.9%,水分利用效率平均提高14.3%、13.8%和10.2%;在春玉米生产年度,免耕/深松和深松/翻耕处理平均产量较连续翻耕处理分别增产10.2%和6.4%,水分利用效率平均提高4.6%和8.2%,翻耕/免耕与连续翻耕处理平均产量接近,水分利用效率接近。【结论】综合可知,3种轮耕模式中,与连续翻耕处理相比,深松/翻耕轮耕模式土壤水分状况较差,但其作物产量和水分利用效率较高;翻耕/免耕轮耕模式土壤水分状况较好,但其作物产量和水分利用效率较差;而免耕/深松轮耕模式对于改善土壤耕层物理结构、提高土壤蓄水保墒效果和作物增产效应最佳,为渭北旱塬区麦玉轮作田较适宜的休闲轮耕模式。     

水氮互作对冬小麦产量和水分利用率的影响

在大田试验条件下,研究了水氮互作对冬小麦产量和水分利用率的影响.结果表明,干旱胁迫影响了氮肥的作用,在不同灌溉量的水分条件下,氮肥的作用得到充分发挥,水分和氮素配合不仅有利于提高产量,也有利于提高冬小麦水分利用率.     

减氮适墒对冬小麦土壤硝态氮分布和氮素吸收利用的影响

【目的】针对黄淮冬麦区过量施氮的现象,研究了适量减氮在不同土壤墒情下硝态氮分布以及冬小麦对氮素吸收利用效率和籽粒产量的变化,为该地区小麦生产上科学施用氮肥提供理论依据。【方法】于2014—2015和2015—2016两个小麦生长季,在大田条件下设置3个灌水处理,自然降水(W1)、适墒(W2,70%±5%)、足墒(W3,80%±5%)和3个施氮量处理(不施氮,N1;减氮施肥,N2:195 kg·hm~(-2);常规高量氮肥,N3:270 kg·hm~(-2)),测定了0—100 cm土层硝态氮含量、冬小麦植株氮素吸收转运量和籽粒产量。【结果】0—60 cm土层硝态氮(NO_3-N)的分布随土层加深而减少,随施氮量增加而提高,随土壤墒情的增大而减少;60 cm又出现不同程度的回升,尤其是足墒(W3)加大了NO_3-N的淋溶,N2、N3水平下80—100 cm土层W3平均比W1高出了3.8 mg·kg~(-1)和4.2 mg·kg~(-1);减氮处理(N2)促进了NO_3-N吸收,成熟期0—20 cm土层NO_3-N比开花期平均降幅为2.3 mg·kg~(-1),高氮处理(N3)收获后土层中NO_3-N却有较多的富集。减氮适墒处理(W2N2)显著增加了开花期营养器官氮素积累量(P0.05),并促进氮素向籽粒的有效转运,尤其表现在叶片中;花前氮素转移量和对籽粒的贡献率均达最大,籽粒产量和籽粒中的氮素积累量分别比其他处理平均高出15.4%、27.3%,从而极显著提高了氮素吸收率和生产效率(P0.05)。【结论】本试验条件下,施氮量195 kg·hm~(-2),拔节后土壤相对含水量维持在70%±5%,是兼顾产量、氮肥吸收和生产效率的最佳处理。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响

【目的】测墒补灌是近年来研究的一种小麦节水灌溉新技术。论文旨在探索测墒补灌与施氮对冬小麦生长的影响,为该区节水、节氮提供依据。【方法】采用漫灌的方式设置测墒补灌和施氮两因素田间试验,补灌设置4个处理,于冬小麦拔节期、开花期依据0-40 cm土层土壤质量含水量进行测墒补灌,补灌至土壤田间持水量的50%（W₁）、60%（W₂）、70%（W₃）、80%（W₄）。施氮设置4个处理,不施氮（N₀）、施纯氮180 kg·hm^-2（N₁₈₀）、240 kg·hm^-2（N₂₄₀）和300 kg·hm^-2（N₃₀₀）。在此处理下研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响。【结果】(1)各施氮处理下,补灌量的增加可增加冬小麦籽粒产量,当补灌量至土壤田间持水量的60%-80%范围内时,冬小麦籽粒的增产效应差异不显著。各补灌处理下,当施氮量超过240 kg·hm^-2时籽粒产量无显著性变化。本试验条件下当补灌至土壤田间持水量的60%,施氮量为240 kg·hm^-2时冬小麦籽粒产量达到最高,为8 104.6 kg·hm^-2。(2)增加施氮量和补灌量均可显著增加麦田总耗水量,但当施氮量超过240 kg·hm^-2时,施氮的提高效果不显著。补灌量的增加会显著增加麦田总耗水量,但当补灌至土壤田间持水量60%（W₂）、70%（W₃）时较补灌至80%（W₄）处理显著降低耗水量,说明有利于节约灌水而获得较高产量。(3)相同施氮处理下,补灌量的增加可显著提高冬小麦水分利用效率,当补灌量增至土壤田间持水量的60%时,冬小麦水分利用效率达到最大值,为14.7 kg·hm^-2·mm^-1。相同补灌处理下,增施氮肥可显著提高冬小麦水分利用效率,但施氮量不宜超过240 kg·hm^-2,否则将导致水分利用效率降低。(4)相同施氮处理下,应控制补灌量至土壤田间持水量的60%时冬小麦氮素干物质生产效率及氮素利用效率最高,为60.1 kg·kg^-1、22.4 kg·kg^-1。相同补灌处理下,施氮量应控制在240 kg·hm^-2时可获得较高的氮素干物质利用效率及冬小麦氮素利用效率最高,为63.9 kg·kg^-1、23.5 kg·kg^-1。【结论】本试验条件下当施氮量为240 kg·hm^-2、冬小麦拔节期、开花期补灌至土壤田间持水量的60%时冬小麦籽粒产量、水分利用效率、氮素干物质利用效率、氮素利用效率均最高,为最优的节水、节氮、高产组合,推荐其作为该区域适宜水、氮用量。     

不同水氮组合对滴灌冬小麦叶片保护性酶活性及产量的影响

【目的】 分析水氮组合对滴灌冬小麦叶片保护性酶活性及产量的影响,研究水氮调控的生理机理,为新疆冬小麦水氮运筹提供理论依据。【方法】 选用新冬20号为材料,采用水氮两因素裂区试验设计,测定不同水氮条件下四种保护性酶活性的变化及产量构成。【结果】 (1)适宜的水氮条件能增加小麦叶片SOD、POD、CAT的活性。低水低氮、高水高氮组合MDA含量较高。(2)水氮对MDA含量及保护性酶活性具有较强的耦合调控效应,在干旱条件下,适当增施氮肥,或在氮素亏缺条件下,保证灌溉,可有效降低叶片MDA含量、提高叶片保护性酶的活性,促进叶片细胞的生理活性。(3)随施氮量和灌水量增加,小穗数、穗粒数和千粒质量呈现先增后降的趋势,N3W2 、N2W3和N2W2的产量显著高于其他处理。水氮对产量构成及产量的调控效应大小为供水效应>供氮效应>耦合效应。【结论】 适宜的水氮供应为滴水量4 050~5 400 m³/hm²和滴氮量207~276 kg/hm²,此时小麦叶片的膜脂过氧化程度较小,产量表现最佳。