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。     

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。     

不同管理模式下农田水氮利用效率及其环境效应

 【目的】定量化不同水氮管理模式下的农田水氮利用效率和环境效应,为制定优化的水肥管理措施提供理论指导。【方法】在华北平原北部的冬小麦-夏玉米轮作区,设置了农民习惯和基于土壤水分养分实时监测的优化管理两种水氮管理模式。首先,应用田间系统的观测数据（2004年10月至2006年9月）对水氮管理模型进行了校验,然后应用校验后的模型计算得到了两种水氮管理模式下的作物产量、农田水分渗漏、氮素淋失、气体损失和水氮利用效率等。【结果】2年内农民习惯和优化管理下的灌水量差别不大,而优化管理的施肥量（540 kg N·hm-2）仅为农民习惯施肥量（1 100 kg N·hm-2）的一半。农民习惯和优化管理模式下的作物年平均产量分别为11 579和11 748 kg·hm-2;两者的水分利用效率分别为1.65和1.72 kg·m-3;氮素利用效率分别为15和24 kg·kg-1 N。氮素淋失和氨挥发是氮素损失的主要途径,农民习惯和优化管理下的氮素淋失分别为407和68 kg N·hm-2;氨挥发分别达到了282和104 kg N·hm-2。【结论】优化管理下的作物产量和水氮利用效率都高于农民习惯管理的,并且氮素损失明显低于农民习惯管理。因此,为了保证该地区的农业可持续发展,必须改进当前农民习惯的水氮管理措施。     

应用RZWQM模型模拟华北玉米土壤剖面水氮迁移及淋溶特征

以河北石家庄大河实验站玉米-小麦轮作系统为研究对象,应用RZWQM模型对玉米季土壤剖面水分和硝态氮含量、硝态氮淋溶和氨挥发特征以及作物产量进行模拟,提出控制硝态氮淋溶的玉米施肥方案。设置冬小麦-夏玉米轮作周期施氮量分别为575、400、215、0 kg·hm-24个处理,应用轮作周期施氮量为575 kg·hm-2处理玉米季土壤剖面含水量、硝态氮和产量数据进行模型参数率定,应用其他3个施肥处理进行模型参数的验证。结果表明:率定与验证过程中土壤剖面含水量均方根误差方差分别为0.003 6、0.010 6 cm3·cm-3,4个处理土壤剖面硝态氮RMSE分别为6.56、7.30、3.64、1.53mg·kg-1。在模型参数率定和验证的基础上,开展了RZWQM模型对轮作制度下玉米季土壤硝态氮淋溶和氮挥发的预测,虽然预测结果与实际值存在偏差,但在总体上RZWQM模型可以较好地模拟华北石家庄地区土壤剖面水氮的迁移转化,并且可为日后进一步准确预测和估算更大地区的土壤硝态氮淋溶提供一种便捷可靠的方法。     

耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一,但农业生产中旱涝频繁发生,同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题,严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施,对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响,为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法,设置常规耕作＋秸秆还田、常规耕作＋无秸秆还田、深耕＋秸秆还田、深耕＋无秸秆还田、深松＋秸秆还田、深松＋无秸秆还田6个处理,研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响,分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比,深耕和深松主要降低了20-40 cm土层的土壤容重,增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量,提高了0-100 cm土层的土壤贮水消耗量,同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外,深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量,但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量,深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重,提高土壤贮水消耗量,增加冬小麦农田耗水量,降低夏玉米和休闲期农田耗水量,增加冬小麦的株间蒸发量,降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比,深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%,周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比,深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%,冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%,休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%,周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%,水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中,深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高,且二者无显著性差异,表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此,在本试验条件下,在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。     

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。     

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。     

商品有机肥替代化肥对作物产量和土壤肥力的影响

【目的】通过连续3年定位监测华北平原冬小麦-夏玉米轮作区商品有机肥部分替代化肥施用后作物产量和土壤肥力的变化,探究商品有机肥替代化肥对作物产量及土壤肥力的影响,以期为该区域商品有机肥的科学施用提供理论依据。【方法】试验开始于2011年,于山东禹城设置3个不同施肥处理：不施肥对照（T1）;单施化肥（T2）;等养分条件下,有机肥部分替代化肥（T3）（氮、磷和钾替代比例分别为11.3%、13.7%和58.8%）。于2011-2014年连续3年进行田间取样,分析冬小麦-夏玉米轮作制度下,不同施肥处理对作物产量、产量构成以及土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾含量的影响。【结果】（1）商品有机肥部分替代化肥施用后,冬小麦和夏玉米3年平均产量分别为7 700和9 175 kg·hm^-2,与当地栽培条件下高产水平相当,但与单施化肥处理相比差异不显著。（2）与单施化肥相比,商品有机肥替代化肥处理对产量构成因素（有效穗数、穗粒数和千粒重）未表现出显著影响。（3）商品有机肥部分替代化肥施用3年后,与单施化肥相比,土壤有机碳增加了19.5%、土壤全氮提高了12.3%,显著高于单施化肥处理。【结论】商品有机肥部分替代化肥能保证华北平原小麦-玉米轮作体系的作物稳产、高产,并且能够培肥地力,有利于土壤可持续利用。     

根层调控对小麦-玉米种植体系氮素利用及土壤硝态氮残留的影响

【目的】针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作区高产田水肥资源利用效率低、氮素累积严重的问题,探索不同根层调控措施对作物氮素利用及土壤NO₃^--N残留的影响。【方法】以华北平原高产粮田为对象,设置传统水氮、水氮调控、调控+土壤调理剂（Agh）、调控+CRU（用含量为43%的缓释尿素代替氮肥）和调控+植物生长调节剂（GGR）田间小区试验,采集测定土壤、植株及根系样品,分析不同根层调控措施对氮素利用的效果。【结果】在控水减氮前提下,调理剂和GGR处理的小麦玉米周年产量、吸氮量均高于传统水氮。小麦拔节期GGR处理80-100 cm土层根系分布较多,表明GGR能促进中下层根系的发育;玉米大喇叭口期,藁城调理剂和大名GGR处理20-50 cm土层的根长密度均明显高于传统水氮。第一个轮作季,藁城和深州GGR的0-200 cm土体各土层硝态氮残留量均显著低于传统水氮,尤其在60-100 cm土层硝态氮的残留最低;第二个轮作季,藁城调理剂和大名GGR处理各土层硝态氮的残留量显著低于传统水氮。第一个轮作季的调理剂和第二个轮作季的GGR（藁城）的氮素表观亏缺量较大,说明根层调控促进了作物对土壤累积氮素的利用。根层调控措施能够达到经济和生态的双赢,灌溉水分利用效率（WUE）和氮偏生产力（PFP_N）较传统水氮平均提高了2.47 kg·m^-3和18.08 kg·kg^-1,平均增收258.43元/667 m²。【结论】在华北平原高产田,不同根层调控措施的小麦、玉米单季及周年的产量较传统水氮平均分别提高了8.58%、5.99%和7.13%;两季作物收获后0-100 cm土层中土壤硝态氮残留量较传统水氮平均分别降低了70.73和59.44 kg·hm^-2,明显降低了土壤硝态氮的残留,减缓了向土体深层的淋溶损失;促进了小麦、玉米关键生育期根系的发育。总之,通过在控水减氮的基础上添加土壤调理剂和植物生长调节剂（GGR）可以显著提高作物产量,能使其充分挖掘土壤累积氮素,实现节本增效,提高水肥利用效率。     

黄土塬区冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化与生育期差别供水的响应

【目的】通过黄土塬区播前底墒变化和生育期差别供水(降水+补充灌溉)对冬小麦产量、耗水量以及水分利用效率影响的田间试验,揭示该区域农田有限水资源高效利用的调控机制,明确现有措施下冬小麦旱作生产潜力可实现水平。【方法】划设田间试验小区,在夏闲期通过覆盖保水与生物耗水措施形成底墒差异的基础上,设计如下试验:(1)由不同底墒+生育期降水形成4个冬小麦全生育期无补灌处理,以分析冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化的响应。其2 m土层底墒变化范围为350—550 mm。(2)相同底墒下不同生育期灌一水处理:在平均底墒约为500 mm下分别在拔节期、孕穗期和灌浆期补充灌溉40 mm,探讨冬小麦不同生育期对等量灌溉的响应差别。(3)高底墒542.3 mm与571.6 mm下分别进行灌2水与4水处理,形成冬小麦全生育期比较充分的供水条件,研究冬小麦在低水分胁迫下产量提升的可能程度及其水分利用效率特征。【结果】(1)在黄土塬区降水季节分布特征下,播前底墒对冬小麦产量具有决定性作用,产量随底墒线性增加。在做好夏闲期蓄水保墒的基础上,旱作冬小麦产量可达到充分供水情况下能够取得产量的88%—90%水平。(2)与2 m土层底墒为500 mm且生育期无补充灌溉的处理比较,供水增加同为40 mm时,表现为底墒增加处理的产量提高了11.8%,次之是在拔节期与孕穗期分别补灌的处理,但三者间产量无显著差异;播前底墒较高并在拔节期及孕穗期补充灌溉的处理冬小麦产量达到试验年份较高水平,且作物水分利用效率(WUE)也得到提高。(3)冬小麦产量与耗水量表现为Logistic曲线关系,随着耗水量的增大,产量提升速率表现为先快后慢,边际水分利用效率(MWUE)则持续降低,而WUE表现为上升、达到峰值和下降三个阶段,且WUE到达其最高值的耗水量小于产量到达其最高值的耗水量。【结论】黄土塬区气候条件下,播前底墒差别与生育期差别供水对冬小麦产量均有影响,由底墒或不同生育时期分别增加等量供水在总供水水平相同时其增产效应基本一致;采用Logistic曲线模型可以较好地模拟冬小麦产量与耗水量之间的关系,揭示产量、耗水量及WUE间的内在联系。     

水氮供应与番茄产量和生长性状的关联性分析

【目的】优化温室栽培水肥管理模式,协调作物生长与产量之间的均衡发展,对于高效节水和作物优质高产种植具有重要意义。通过不同灌水施氮试验处理,探讨西北日光温室膜下滴灌番茄水氮供应对产量的影响,揭示影响番茄产量的生长群组指标,并获得较优的灌水施氮模式。【方法】本试验研究膜下滴灌不同水氮供应对温室番茄产量的影响,并采用典型相关分析和灰色关联度分析方法对番茄产量和生长性状进行关联性分析。以温室田间试验为基础,设置3个施氮量水平：高氮（N3,常规施氮,350 kg·hm^-2）、中氮（N2,常规施氮减28.5%,250 kg·hm^-2）、低氮（N1,常规施氮减57%,150 kg·hm^-2）;灌水量设置3个水平：高水（I3,充分灌水,1.0Ep）、中水（I2,轻度亏水,0.75Ep）、低水（I1,重度亏水,0.5Ep）,其中,Ep为Ф20 cm标准蒸发皿累积蒸发量,采用完全随机区组设计,共9个处理,3次重复。试验于温室内进行膜下滴灌,灌水周期设为7-10 d,各处理灌水量通过水表控制;供试磷肥和钾肥各处理用量相同,定植前将全部腐熟有机肥、磷肥80%、钾肥50%与部分各氮肥处理（50、150、250 kg·hm^-2）作为基肥施入耕作层,其余磷、钾肥和剩余氮肥（100 kg·hm^-2）在番茄第一穗果实膨大期、第三穗果实膨大期2次等量均匀随灌溉水追施。【结果】灌水量相同时,番茄产量均随施氮量增加先升高后降低;施氮量相同时,中水和高水处理番茄产量要显著高于低水处理,而两者处理间差异不显著;作物产量随施氮量和灌水量的增加呈二次抛物线变化趋势;通过典型相关分析可知,株高和叶面积的增加可能引起单果重的增加和产量的降低,而根长和干物质的升高可能引起产量的提高和单果重的降低;由灰色关联度分析方法进一步可得,生长性状对产量的关联程度大小表现为：根长＞干物质＞株高＞叶面积＞茎粗。【结论】中水中氮处理（灌水量为222.8 mm,施氮量为250 kg·hm^-2）是番茄产量较优的水氮供应模式;根长和干物质是影响产量的重要生长指标。     

不同覆膜方式对旱作冬小麦耗水特性及籽粒产量的影响

【目的】研究黄土高原雨养条件下,不同地膜覆盖方式对冬小麦耗水特性、产量和休闲期土壤水分补给的影响,为促进增产和提高水分利用效率提供理论依据。【方法】2008-2009和2009-2010年小麦生长季,设置全膜覆土穴播（A）、全膜覆盖穴播（B）、垄膜沟播（C）和露地条播（CK）4种不同栽培模式,测量不同处理的土壤贮水量、耗水量、产量和水分利用效率。【结果】全膜穴播可使冬小麦增产64.4%-79.1%,水分利用效率提高22.1%-24.0%,达到11.9-16.6 kg·hm^-2·mm^-1;全膜覆土穴播可增产43.4%-44.4%,水分利用效率提高8.8%-14.6%,达到11.0-14.8 kg·hm^-2·mm^-1;垄膜沟播可增产37.0%-39.3%,水分利用效率提高4.2%-4.4%,达到10.0-14.2 kg·hm^-2·mm^-1。主要原因是,地膜覆盖可增加冬小麦拔节前0-200 cm土层贮水量,提高拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进生育期对土壤贮水的利用,同时干旱年份可促进冬小麦利用深层土壤水分,最终提高冬小麦成熟期的生物量和籽粒产量;虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高。冬小麦产量与生育期耗水量呈显著正相关（r=0.96*）。覆膜的高产建立在高耗水基础上,但通过休闲期水分补充,地膜茬0-200 cm土层水分在冬小麦秋播前可恢复到露地水平。覆膜处理间的耗水差异远小于覆膜与露地间的差异。综合考虑产量、经济效益和田间操作难易程度,全膜覆土穴播一次覆膜可多茬使用,节省地膜成本,田间操作简单,经济效益高,是本试验条件下的最优栽培方式。【结论】全膜覆土穴播是西北黄土高原旱地小麦兼顾高产高效的栽培模式。     

稻茬小麦不同氮效率群体花后物质生产与衰老特性差异分析

【目的】探讨稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体花后衰老特征。【方法】2010-2012年,在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,采用三因素裂区设计,以施氮量（纯N）为主区,设210.0 kg·hm^-2、262.5 kg·hm^-2两个水平;以施氮比例为副区,设基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥﹕穗肥分别为3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2两个水平;以穗肥追氮时期为裂区,设剑叶露尖、孕穗期、抽穗期和开花期四个水平。通过试验构建不同氮肥利用率（NUR）群体,研究其产量、物质生产、氮素吸收及花后剑叶衰老特性的变化特征。【结果】不同群体NUR变幅在31.18%-72.23%,NUR≥60%群体（氮高效群体）籽粒产量8 500 kg·hm^-2以上,比NUR40%-60%群体（氮中效群体）和NUR≤40%群体（氮低效群体）籽粒产量分别高6.84%和21.36%,群体间差异均达显著水平。NUR与籽粒产量呈极显著线性正相关。不同群体间花前干物质积累量和氮素积累量差异未达显著水平。但随NUR增高,花后及总的干物质积累量、开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量增加,NUR≥60%群体花后和总的干物质积累量分别达6 000和17 500 kg·hm^-2以上,开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量分别达1.50%和215 kg·hm^-2以上。此外,随NUR的提高,花后群体光合面积衰减逐渐减缓,净同化率逐渐增加;植株花后剑叶光合能力和抗衰老能力逐步增强,在籽粒灌浆后期表现更为明显,促进了花后光合物质生产。NUR≥60%群体花后叶面积衰减率、光合势和净同化率分别在0.14 LAI·d^-1、105×10⁴ m²·d·hm^-2和9.50 g·m^-2·d^-1左右。综合两年结果,在氮肥适当后移（3﹕1﹕3﹕3）条件下,穗肥适当早施（剑叶露尖、孕穗期）,产量及氮肥利用率较高;高施氮量（262.5 kg·hm^-2）的增产效果不明显,且氮肥利用效率较低。在施氮量210.0 kg·hm^-2、氮肥运筹3﹕1﹕3﹕3、剑叶露尖追氮处理下两年产量均高于9 000 kg·hm^-2,氮肥利用率为各处理最高。【结论】稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体在生育中后期具有较高植株氮素营养水平,氮素吸收与积累增加,有利于促进氮素向籽粒的运转;有利于延缓花后光合面积衰减及叶片衰老、增强光合物质生产能力,实现氮肥利用率与籽粒产量的同步提升。     

滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量、品质和水氮利用的影响

【目的】水肥是限制作物增产的两大因子,不合理的灌溉与施氮不仅难于增加产量,还会增加土壤剖面硝态氮累积、降低作物品质及水氮利用效率。针对西北半干旱地区温室蔬菜灌水和施肥存在的问题,通过滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量品质和水氮利用的影响,研究滴灌施肥条件下温室番茄高产优质高效的灌水施肥制度。【方法】通过温室番茄小区试验,设常规沟灌施肥（100%ET₀,N240-P₂O₅120-K₂O150 kg·hm^-2）以及3个滴灌水量（高水W₁：100%ET₀、中水W₂：75%ET₀、低水W₃：50%ET₀）和3个施肥水平（高肥F₁：N240-P₂O₅120-K₂O150 kg·hm^-2、中肥F₂：N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2、低肥F₃：N120-P₂O₅60-K₂O75 kg·hm^-2）,共10个处理,分析番茄生长产量、品质、土壤硝态氮分布以及水氮吸收利用对不同灌水量和施肥量的响应规律。【结果】与常规沟灌施肥相比,滴灌施肥增加番茄产量31.04 t·hm^-2、干物质量3 208 kg·hm^-2和总氮吸收量73.13 kg·hm^-2,增幅分别为46.9%、54.0%和82.4%,同时增加果实中维生素C（Vc）含量61.8%;降低土壤中硝态氮含量;水分利用效率（WUE）和氮肥利用率（NUE）分别增加46.4%和76.5%。滴灌施肥条件下,W₁F₂处理总干物质量最大（9 248 kg·hm^-2）,产量和植株氮素吸收量均与灌水量和施肥量正相关,增加施肥量带来的增产效应大于灌水,且W₁F₂处理产量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量,降低施肥量,WUE逐渐下降,NUE逐渐上升,W₃F₁处理WUE最大（47.7 kg·m^-3）,W₁F₃处理NUE最大（65.6%）,且W₃F₂处理的WUE和W₁F₂处理的NUE增加幅度明显大于其他处理。土壤中硝态氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效应影响显著,随灌水量的增加呈先增大后降低的趋势,随施肥量的增加逐渐增大,在滴头正下方没有明显累积,在湿润土体的横向边缘产生累积,W₁F₂处理土壤中硝态氮含量较小,分布更均匀。增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量以及营养累积量;增大施肥量,品质含量以及营养累积量呈先增大后降低的趋势;W₃F₂处理获得最大的Vc和番茄红素含量及营养累积量,最大的可溶性糖含量及较大的营养累积量。【结论】温室番茄滴灌施肥技术能够达到高产优质和高效的目的,当追求产量和氮肥利用率时,高水中肥（W₁F₂：100%ET₀,N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2）处理能获得较高的产量和NUE以及较低的土壤硝态氮含量;当追求品质和水分利用效率时,低水中肥（W₃F₂：50%ET₀,N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2）处理获得最大的维生素C、可溶性糖和番茄红素含量以及较高的水分利用效率。     

渭北旱地冬小麦监控施氮技术的优化

【目的】氮素是限制旱地小麦增产的主要养分因子,不合理施氮不仅难以增加小麦产量,还会造成土壤剖面硝态氮累积、氮素损失增大和氮素利用效率降低。优化氮肥用量推荐方法、解决旱地小麦不合理施氮问题,对旱地小麦可持续生产有重要意义。【方法】基于平衡土壤氮素携出,以稳定作物产量、培肥土壤和调控硝态氮残留为目标,对现有的土壤硝态氮监控施氮方案（施氮量=作物目标产量需氮量+肥料氮素损失量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-环境氮素投入量-秸秆还田带入氮素量-种子带入氮素量-生长季土壤氮素矿化量-收获/播前1 m土壤硝态氮）进一步优化,得出公式：施氮量=作物目标产量需氮量+收获/播前土壤硝态氮安全阈值（55.0/110.0 kg•hm-2）-收获/播前1 m土壤硝态氮。应用这一方法在西北典型旱地冬小麦种植区渭北旱塬两年6县30个地块布置田间试验。【结果】在该区域由于不合理施氮或没有规范的氮肥推荐方法,不同试验地播种前1 m土壤累积硝态氮积累量变化较大,介于34.2-708.4 kg•hm-2,平均为165.2 kg•hm-2,其中有17块在小麦播种前超过110 kg•hm-2。优化后的监控施氮技术确定的小麦氮肥用量介于30.0-247.3 kg•hm-2,平均为128.4 kg•hm-2,较农户习惯氮肥用量（171.6 kg•hm-2）减少25.2%。监控施肥和农户习惯施肥的小麦籽粒产量平均分别为5 658和5 489 kg•hm-2,籽粒氮含量为20.8和20.3 g•kg-1,两者均无显著性差异。监控施肥能够显著提高氮素利用率和氮肥偏生产力,较农户习惯施肥分别提高24.0%（由46.3%提高到57.3%）和130.1%（由34.9 kg•kg-1提高到80.3 kg•kg-1）。收获时,农户习惯施肥0-100 cm土层的硝态氮残留量介于17.4-203.4 kg•hm-2,地块间变幅大,平均为70.6 kg•hm-2;而监控施肥介于15.6-113.9 kg•hm-2,平均为51.4 kg•hm-2,稍低于预期的55 kg•hm-2的目标。在降水较多的夏闲期,优化的监控施氮技术可使0-100 cm土层的硝态氮淋失减少47.9%。【结论】优化后的旱地冬小麦监控施氮技术可以方便地确定和有效调控氮肥用量,稳定小麦籽粒产量,提高氮素利用效率和氮肥偏生产力,降低土壤硝态氮残留和淋溶。     

旱地全膜覆土穴播对春小麦耗水、产量和土壤水分平衡的影响

【目的】干旱、降水供需错位和春季低温是制约西北黄土高原丘陵沟壑区春小麦生产的主要因子,如何最大限度保蓄自然降水、实现水分的跨季节利用,则是该区春小麦产量稳定提高的根本途径。本文在大田定位观测的基础上,揭示全膜覆土穴播对西北黄土高原旱作春小麦季节性耗水特征、产量、水分利用效率和休闲期土壤水分补给的影响,并评判其年际土壤水分平衡效应。【方法】试验于2011-2013年在西北黄土高原半干旱区的甘肃省农业科学院定西试验站进行 （104°36′ E,35°35′ N）,以春小麦陇春27号为试验材料,设全膜覆土穴播（FMS）、地膜覆盖穴播（FM）和露地穴播（CK）3个处理,测定春小麦不同生育时期的土壤含水量、生物量、产量和产量构成因子,计算休闲效率、耗水量、水分利用效率、收获指数等指标。【结果】2011和2012年3个处理的春小麦耗水量无显著差异,但2013年FMS耗水量显著高于CK。FMS和FM可增加春小麦苗期到孕穗期耗水,且此阶段的耗水量在干旱年份分别较CK增加27.2%和9.6%,在丰水年份分别较CK增加52.2%和44.6%。虽然FMS和FM在各生育期的耗水量无显著差异,但FMS在丰水年（2012年和2013年）的耗水量较FM有增加趋势,且这一效果在2013年尤为明显。FMS和FM在休闲期可补充0-80 cm土层土壤水分25.4和18.3 mm,比CK分别低2.2和9.3 mm;补充80-200 cm土层土壤水分78.0和71.0 mm,比CK分别高30.0和23.1 mm;与2011年播前相比,种植3年春小麦后0-200 cm土层的土壤贮水量FMS增加了23.8 mm、FM增加了22.5 mm、CK增加了12.4 mm。FMS的休闲效率为30.5%-52.6%,比CK高12.8%-109.5%,比FM高4.5%-40.9%。FMS的穗粒数、千粒重等产量构成因子均显著高于CK（P＜0.05）;收获指数为0.4-0.5,比CK高32.5%。FMS的产量为1 750-3 180 kg·hm^-2,水分利用效率为5.5-11.5 kg·hm^-2·mm-1,分别比CK增加40%-220%、27%-239%,而且干旱年份的增加幅度更高。在干旱的2011年,FMS处理的产量较FM增加26.2%,水分利用效率提高28.2%;在丰水的2013年,FMS处理的产量较FM增加20.9%,水分利用效率提高14.8%,两年均达到显著差异水平,表明FMS较FM具有更明显的丰水年份增产、干旱年份适应干旱胁迫的潜力,能够实现该区春小麦生产稳产高产的目标。【结论】西北黄土高原半干旱区FMS种植模式有效提高了春小麦播前和生长前期的土壤贮水量,并使春小麦苗期-孕穗期的作物耗水量显著升高,增加春小麦穗粒数,扩大籽粒产量库容和促进灌浆,显著提高春小麦产量和水分利用效率;并在休闲期完全补充春小麦生育期消耗的0-200 cm土壤水分,保持春小麦田的土壤水分年际平衡。     

沙漠绿洲灌区甜瓜氮磷钾用量优化模式研究

【目的】为优质甜瓜生产提供科学施肥依据,以挖掘产量潜能,降低生产成本,防止过量施肥造成的环境污染。【方法】连续两年田间试验按氮、磷、钾3因子5水平312-D饱和最优设计方法进行,建立以甜瓜收获后产量、可溶性固形物含量（SSC）和经济效益为目标的肥料效应方程,解析肥料的独立效应与交互效应,确定甜瓜氮磷钾施用量阈值。【结果】相对于不施肥处理（N₀P₀K₀）,施肥后甜瓜产量提高了16.42%-65.98%,SSC提高了6.71（2012年）和6.62（2013年）个百分点;在其他两个施肥因子一致时,施氮量由0增加到360 kg·hm^-2,产量分别提高31.23%（2012年）和31.47%（2013年）,SSC增加2.89（2012年）和2.46（2013年）个百分点;施磷量由0增加到180 kg·hm^-2,产量提高5.77%（2012年）和7.53%（2013年）,SSC提高0.55（2012年）和1.09（2013年）个百分点;施钾量由0增加到90 kg·hm^-2时,产量提高5.51%（2012年）和5.09%（2013年）,SSC提高1.37（2012年）和1.69（2013年）个百分点。甜瓜产量、SSC和经济效益随着氮、磷、钾用量的增加而先增加、后降低。对甜瓜产量、SSC和经济效益影响顺序为氮＞钾＞磷。氮磷、氮钾互作对产量、SSC和经济效益影响较为明显,而磷钾互作的影响均不显著;氮磷互作对产量和经济效益为正效应,对SSC不显著;氮钾互作对产量和经济效益为负效应;磷、钾肥含量较低时,增施氮肥对产量、SSC形成抑制作用,较高时氮肥有明显的增效作用。【结论】综合考虑氮磷钾肥对产量、品质和经济效益的影响,绿洲灌区大田甜瓜高产优质高效益的施肥方案为：施氮量260.22-263.64 kg·hm^-2,施磷量133.03-134.08 kg·hm^-2,施钾量87.53-88.52 kg·hm^-2,产量为44 356 kg·hm^-2,SSC 13.61 %,经济效益68 445 yuan/hm²。