施肥深度对春小麦根系分布及后期衰老的影响

施肥深度对春小麦根系分布及后期衰老影响的盆栽试验结果表明,施肥深度可以改变小麦根重及根长密度在不同土体中的分布,较深层次(20~30cm)的施肥,有利于下层土壤中根重、根长密度及根系活性的提高,同时增加旗叶叶面积和净光合速率,并使小麦根系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性保持较高的水平,抑制过氧化产物丙二醛(MDA)的产生,延缓根系衰老,最终使小麦产量明显提高。     

施肥对黄土高原旱地冬小麦根系生长的影响

田间试验表明,旱地冬小麦根系集中分布在0～20cm土层中,约占0～60cm土层总根重的60.7%;根系生育规律以根重变化表示在0～20cm土层中,呈逆变态,表现为快、较慢、慢的生长过程,20～40cm土层呈突变态、较慢、快、慢的生长过程,40～60cm土层呈稳定状态,表现为慢、快、慢的生长过程。不同肥料处理对冬小麦根系的影响是:氮肥有增加表层根系的作用,平均日增加4.05g/cm²,影响深度达40cm;磷肥利于根系下扎,可达80cm土层以下;氮磷有机肥并施显着增加根重和生长量,有利于吸收深层水分和养分;旱地冬小麦根系下扎深度为220～240cm,吸收利用土壤水分能力范围在180～210cm。     

配方施肥对冬小麦生物学效应的影响

应用二次回归通用旋转组合设计方法，通过田间试验研究了山西石灰性褐土上配方施肥对冬小麦生物学效应的影响。结果表明，锰与氮，磷配合施用后可提高土壤中有效锰含量，促进作物对养分的吸收，并可显著增加冬小麦粒产量，改善子粒品质。     

冬小麦根系生长规律及土壤环境条件对其影响的研究

通过两年田间实测取样和盆栽试验对冬小麦根系的生长发育与在土壤中的分布规律以及环境条件如肥、水、耕作措施对根系生长发育的影响进行了研究，并建立了根系生长及其在土壤上分布的数学模型。     

两种种植密度下施肥对冬小麦生物学性状及产量的影响

以土垫旱耕人为土为供试土壤,采用大田试验,研究半湿润农田生态系统两种种植密度下不同施肥处理对冬小麦生物学性状及子粒产量的影响。试验设两种种植密度:常规密度（播种量为150.0 kg/hm2）和低密度（播种量为90.0 kg/hm2）。常规密度设7个施肥处理,即不施肥（CK）,单施磷肥（PN0）,单施氮肥（P0N135）和在施P的基础上每公顷施N 45、90、135和180 kg（即PN45,PN90,PN135,PN180）;低密度施肥处理设不施肥（CK）、单施磷（PN0）、单施氮（P0N135）和氮磷配施（PN135）。结果表明,低密度时,CK处理分蘖数最低（每株平均3.2个）,PN135分蘖数最高（每株平均6.9个）;常规密度时,仍以CK分蘖数最低（每株平均3.2个）, PN180分蘖数最大（每株平均6.8个）。低密度下,PN0和CK与P0N135和PN135间植株绿叶面积差异达显著水平（P0.05）,以PN135绿叶面积最大,PN0绿叶面积最小;常规密度下,PN180绿叶面积最大,为80.7 cm2/单茎,PN0绿叶面积最小,为44.4 cm2/单茎。低密度时,CK旗叶面积最小,PN135旗叶面积最大;常规密度下,CK和PN0处理间旗叶面积差异不显著,但均极显著小于其它施肥处理（P0.01）。绿叶面积、旗叶面积与子粒产量呈极显著正相关,相关系数分别为0.875**和0.931**（n=11）。群体全生育期,叶面积指数和透光率呈相反的变化趋势,透光率最小值出现在开花期,叶面积指数最高值也出现在开花期,透光率和叶面积指数与子粒产量密切相关,相关系数分别为0.942**和0.954**（n=11）。低密度时,PN0与CK子粒产量极显著低于P0N135及PN135（P0.01）;常规密度时,以PN135处理子粒产量最高,为7605.1 kg/hm2。以上结果揭示,在评价施氮对冬小麦生物学性状及产量影响时,还应该考虑播种密度,密度较高时影响比较显著。综合考虑群体冠层特征和经济效益,本试验条件下,在施磷（100 kg/hm2）的基础上,以每公顷施氮135 kg比较适宜。     

冬小麦施肥模式的初步研究

本文根据40个冬小麦的氮、磷肥田间试验结果,提出了综合肥料效应函数,并用以计算小麦氮、磷肥最佳用量。它与根据各田块肥料效应函数计算的结果无明显差异。     

施肥深度对生土地玉米根系及根际土壤 肥力垂直分布的影响

为探明施肥深度对生土地玉米(Zea mays L.)地上部生产力、根系及根际土壤肥力的影响,连续2年以黄土母质生土为供试土壤,采用根管土柱法,以不施肥为对照,研究不同深度(0~20 cm、60~80 cm、100~120 cm、140~160 cm和180~200 cm)施用生物有机肥对玉米地上部生产力及根重、根际土壤酶活性、根际土壤养分含量垂直分布的影响。结果表明:1)在0~200 cm土层范围内,随施肥深度的加深,玉米地上部生产力、总根重等指标均呈先增加后减少的规律。施肥深度在100~120 cm处的玉米总根重(52.3 g)及地上部生产力(361.0 g)最大。2)所有施肥深度的根重垂直分布均呈"T"型,以0~20 cm耕层根重最大,占总根重的50%左右,随根系下延,根重明显递减(P0.05)。施肥深度100~120 cm可以获得最大总根重和0~40 cm耕层根重(27.19 g)。根系N、P和K养分积累适中,平均分别为6.60 g·kg~(-1)、2.38 g·kg~(-1)和8.16 g·kg~(-1)。3)施肥明显提高根际土壤酶活性和养分含量。施肥深度为60~80 cm,0~200 cm土层根际土壤脲酶活性较高,介于0.108~0.354 mg(NH3-N)·g~(-1)(soil)·24h~(~(-1));施肥深度为140~160 cm时,0~200 cm土层根际土壤蔗糖酶活性和速效磷含量较高,分别为12.9~19.6 mg(glucose)·g~(-1)(soil)·24h~(-1)和4.31~6.02 mg·kg~(-1);施肥深度180~200 cm,0~200 cm土层根际土壤有机质含量较高,介于5.55~7.14 g·kg~(-1);施肥深度小于100 cm或大于120 cm,0~20 cm土层根际土壤碱性磷酸酶活性和碱解氮含量较高,分别0.497 mg(phenol)·g~(-1)(soil)·24h~(-1)和25.4 mg·kg~(-1)。4)相关分析表明,在生土地上,不同施肥深度处理下,玉米根重、根系NPK营养、根际土壤酶活性及根际土壤NPK营养密切相关。5)根据FACTOR过程和CLUSTER聚类分析,优化得出改良黄土母质生土地玉米冠-根-土系统的适合施肥深度范围为60~160 cm。本研究结果为通过施肥加快生土熟化提供了新的思路。     

旱塬冬小麦水分利用特征及对施肥的响应

为了揭示施肥对黄土高原旱地冬小麦水分利用效率(WUE)的影响,通过对不同施肥处理条件下水分利用效率相关指标的研究发现:增施氮肥降低了小麦生育前期的叶片WUE,而提高了小麦生育后期的叶片WUE,并显著提高了小麦的叶面积指数(LAI),而增施磷肥效果不明显.增施氮肥显著提高了小麦的生物量和产量,从而提高了相应的生物量WUE和产量WUE;增施磷肥对小麦的生物量和产量的提高有一定的促进作用,但对生物量WUE和产量WUE的提高不明显.生物量、产量、LAI和相应的生物量WUE、产量WUE都呈极显著正相关,说明通过施肥提高了小麦的LAI,进而提高了群体光合效率和干物质积累,从而提高了水分利用效率.     

不同水分条件下先锋植物博落回对氮磷胁迫的生物学响应

【目的】由于在2008年9月8日,山西省襄汾县发生尾矿库特别重大溃坝事故,造成下游农田土壤被溃坝物覆盖,严重影响了土壤性状和生产力。为了研究该区被尾矿污染土壤的修复问题,本文利用溃坝覆盖后的尾矿与表土混合形成的生土为栽培基质,通过盆栽土培试验研究不同水分条件下施氮与施磷处理对修复植物博落回的生长及生理状况、根际土壤酶活性和微生物数量的影响,以期为襄汾"9.8"溃坝区种植作物的筛选与管理提供理论依据。【方法】试验于2013年3月至12月在山西农业大学实验农场内进行。试验设低水(田间持水量的35%40%,W1)、中水(田间持水量的45%50%,W2)和高水(田间持水量的75%80%,W3)3个水分处理,在此基础上设中氮(N 0.2 g/kg,N1)、低氮(不施氮,N0)以及中磷(P2O50.2 g/kg,P1)和低磷(不施磷,P0)各两个水平,共组成12个处理(W1N0P0、W2N0P0、W3N0P0、W1N0P1、W2N0P1、W3N0P1、W1N1P0、W2N1P0、W3N1P0、W1N1P1、W2N1P1、W3N1P1),每个处理重复10次。于博落回生长中期(7月6日)取5次重复,测定植株株高、茎粗、地上生物量、总根长、总根重以及根系吸收面积、根活力、根系超氧化物岐化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量,并测定根际土壤酶活性和微生物数量;其余5次重复用于收获时(11月2日)时测定生物产量。【结果】干旱胁迫及低磷、低氮胁迫对博落回的生长指标、生理指标及根际微生物数量与酶活性均有明显的抑制作用。溃坝覆盖后形成的生土施用氮(尿素)、磷肥(过磷酸钙)或灌水,均可不同程度地增加博落回的株高、茎粗、地上生物量、根重、总根长、根系总吸收面积及活性吸收面积,提高其SOD和POD活性并降低MDA含量。单施氮的效果不如单施磷肥;缺水条件下的施肥效果小于供水处理;供水、施氮及施磷三者之间具有明显的加合效应。磷是襄汾"9.8"溃坝区生土地上博落回生物量形成的第一限制因素。博落回根际土壤微生物数量及土壤酶活性与其根系的活性及生长状况呈显著正相关关系,表明发达的根系促进了根际微生物群落的繁殖,从而提高了根际土壤脲酶和磷酸酶的活性。这一结果最终可促进博落回"根土系统"向熟化方向发展。【结论】博落回能较好地适应当地的环境条件,其抗旱耐瘠,且具有一定的药用价值,故可作为襄汾"9.8"溃坝区的重要备选栽培植物。     

钾对冬小麦根系生理性状及地上部生长的影响

本试验采用盆栽土培试验和液培试验相结合的方式研究了施钾对小麦根系生理性状及地上部生长的影响。结果表明:在缺钾的土壤上施钾可以促进根系生长,提高全生育期的根系活力和根中可溶糖含量,提高了根系在衰老过程中氮、钾养分的含量;施钾还能增大旗叶叶面积,提高小麦灌浆后期旗叶的叶绿素含量,有利于旗叶的光合和籽粒的灌浆。施钾能显著提高小麦成穗数、穗粒数和粒重,增加产量。     

陕西关中灌区冬小麦施肥指标研究

为建立关中灌区冬小麦施肥指标体系,对关中灌区2008年95个冬小麦“3414”大田试验数据进行整理、分析,以相对产量70％、80％、90％和95％划分土壤养分丰缺指标,并利用一元二次模型对各试验点施肥量与产量关系进行模拟,确定各试验点最佳经济产量施肥量,最终建立了关中灌区冬小麦基于土壤碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)测定值的氮、磷、钾推荐施肥模型,确定了不同肥力水平下的推荐施肥量:当碱解氮含量处于极低(＜ 50 mg kg-1)、低(50～80 mg kg-1)、中(80 ～ 120 ng kg-1)和高等级(＞120 mg kg-1)时,氮肥(N)施用量分别为190 ～230 kg hm-2 、150～190 kg hm-2、110～ 150 kg hm-2和0 ～ 110 kg hm-2;有效磷含量处于极低(＜ 10 mg kg-1)、低(10～20 mg kg-1)、中(20～ 35 mg kg-1)和高等级(＞35 mg kg-1)时,磷肥(P2O5)施用量分别为130～ 160 kg hm-2、110 ～ 130 kg hm-2、90～110 kg hm-2和0 ～90 kg hm-2;速效钾含量处于低(＜90mgkg-1)、中(90～150mgkg-1)、高(150～190 mg kg-1)和极高等级(＞190mgkg-1)时,钾肥(K2O)施用量分别为120 ～150 kg hm-2、90～120 kg hm-2、70 ～90 kg hm-2和0～70kghm-2.示范试验证明推荐施肥处理较农民习惯施肥处理平均增产789 kg hm-2,增收1 227元hm-2,肥料贡献率提高8.2个百分点,每kg氮磷钾肥小麦增产量提高1.7 kg.     

土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响

盆栽试验研究了土壤干旱对冬小麦幼苗根系生长及生理特性的影响。结果表明,随干旱胁迫的加剧,幼苗总根数、根系总长、根系体积、根系干重、根水势、根相对含水率、根系脱水速率和根系活力均降低,根冠比、饱和亏、可溶性糖含量、脯氨酸含量、质膜透性、MDA含量以及SOD、POD活性均呈增加趋势。表明干旱胁迫下冬小麦幼苗可通过改变生物量分配策略而提高根比重,并通过改变根系内部的生理变化以提高其抗旱性。     

肥密水平对不同基因型冬小麦籽粒灌浆特性的影响

为确定施肥量和种植密度对不同品种小麦灌浆特性的影响, 采用多因素随机区组设计试验方法, 对优质冬小麦"陇鉴301"、"宁麦5号"和"1R17"的籽粒灌浆特性进行了研究, 应用Logistic方程对灌浆进程进行了拟合, 并就施肥量、种植密度和品种3因素进行了方差分析.结果表明:不同肥密水平下小麦灌浆进程符合Logistic生长曲线, 呈"慢-快-慢""S"型变化.肥密水平对3品种12项灌浆参数均产生影响, 但影响的具体参数和影响程度因品种而异.在高密度高肥处理下, "陇鉴301"、"宁麦5号"较为适应, 产量最高(4 188.09 kg·hm-2, 3 789.89 kg·hm-2);高密度中肥处理下, "1R17"最为适应, 产量最高(3 018.18 kg·hm-2), 且灌浆过程达到最佳状态.不同品种肥密互作效应达极显著水平, 具有正向的互作值.为提高小麦产量, 生产上应依据不同基因型品种的特性来确定施肥量和种植密度.     

Analysis of yield variability in winter wheat due to temporal variability,and nitrogen and phosphorus fertilization

Abstract

Field average based recommendations have been a common practice for recommending the major crop nutrients nitrogen (N) and phosphorus (P). The problem is yield will not be the same from year to year with application of the same amount of recommended rate of fertilizer. The objectives of this study were to demonstrate how recommendations generated using nutrient response experiments were dynamic; and to assess the relative contribution of temporal variability, N and P fertilizers on winter wheat grain yield and N concentration. Twelve factorial combinations of four N (0, 56, 112, and 168 kg ha^?1) and three P (0, 14.5, and 29 kg P ha^?1) rates were evaluated in a randomized complete block design with three replications at Perkins, Oklahoma. To address the first objective, ANOVA and orthogonal polynomial contrasts were used. To address the second objective, a ten predictor variable multiple linear regression model with two quantitative variables and their interaction (N, P and N×P) and seven-year variables was evaluated and a reduced model containing seven variables was generated. Wheat grain yield showed three distinct responses to N rates: Linear, quadratic and no response. These individual year data show that it is not always appropriate to use results of nutrient response experiments to estimate next year's N fertilizer requirement due to apparent temporal variability in the results. Wheat only responded to P during the first two years of the study. The reduced model from the regression analysis revealed that most of the variability in grain yield was accounted for by five individual indicator years and N only. High variability across years in grain yield and fertilizer (N and P) response, even between years of similar grain yield, is an indication of a given season's production dependence on factors other than N and P.     

亏缺灌溉对冬小麦生理生态指标的影响及应用

华北平原是资源性缺水的地区, 同时又是我国粮食的主产区。如何利用有限的水资源发展农业生产是该地区面临的主要问题。亏缺灌溉是一种新的灌溉制度, 是在产生较高经济价值的前提下, 科学合理地利用水资源。本文阐述了中国科学院栾城农业生态系统试验站多年以来在亏缺灌溉对冬小麦根系、冠层结构、干物质生长、产量及水分利用效率等生理生态指标影响方面的研究进展。亏缺灌溉可以明显影响冬小麦根系在土壤中的分布, 并通过水分调节叶片的气孔, 进而影响光合产物, 优化冬小麦的干物质生长和分配, 最终实现最高的经济产量。多年不同供水条件下田间连续试验和控制性盆栽试验的研究结果显示, 拔节期是冬小麦对水分比较敏感的时期, 不宜进行亏缺灌溉, 其他时期可以进行适度的亏缺灌溉。同时, 根据研究结果优化了冬小麦季的灌溉制度, 提出在干旱年灌溉3 水、平水年灌溉2 水和丰水年灌溉1 水的灌溉制度, 次灌溉水量在60~70 mm 之间。     

秸秆覆盖时间和覆盖量对冬小麦田温度效应及地上地下生长的影响

为探明华北平原灌溉条件下秸秆覆盖的土壤温度效应对冬小麦根系和籽粒产量的影响,利用大田试验研究了不同秸秆覆盖时间和覆盖量处理对冬小麦土壤温度、根系和籽粒产量的影响。试验设冬小麦播种后覆盖和三叶期覆盖,覆盖量设上茬作物(夏玉米)秸秆全量覆盖(HM)、1/2量覆盖(MM)、1/3量覆盖(LM)和不覆盖(CK)。结果表明:1)与不覆盖(CK)相比,播种后覆盖和三叶期覆盖冬小麦产量分别降低8.6%和2.0%,播种后覆盖减产幅度大于三叶期覆盖;播种后减产是由于小麦千粒重比CK降低4.1%、穗粒数降低6.6%和收获指数降低2.4%,三叶期覆盖减产的原因是收获时有效穗数比CK降低5.8%造成。播种后覆盖处理中随着覆盖量的增加千粒重、有效穗数、收获指数显著降低,三叶期覆盖处理的产量构成没有显著差异。2)秸秆覆盖对小麦分蘖期和越冬期(冬季)土壤温度具有提升作用。覆盖处理日均温平均比CK提高0.56℃;小麦返青期后随着气温的升高,秸秆覆盖具有降温作用。冬季秸秆覆盖提升土壤温度的贡献主要是提升了夜间土壤温度,返青后降温的作用是降低白天的土壤温度;冬季随覆盖量增加增温效应增大,返青后随着覆盖量的增加降温效应增加,各覆盖处理间的土壤温度差异不显著。3)秸秆覆盖促进了冬季冬小麦根系生长,秸秆覆盖处理的根长密度大于CK;返青后秸秆覆盖减弱了根系生长,至扬花期随小麦冠层覆盖度增加,秸秆覆盖与CK的根长密度差异减小。由于小麦分蘖期和越冬期土壤温度高于CK,根系生长快于CK,消耗了更多的土壤氮,造成返青—拔节期土壤全氮含量低于CK。因此,华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟灌溉区,为了降低秸秆覆盖对冬小麦产量的不利作用,秸秆覆盖应在三叶期后实施,覆盖量采用上茬玉米秸秆产量的1/3~1/2,其余秸秆可以用于畜牧业饲料。     

优化灌溉与施肥对冬小麦冠层结构的影响研究

试验研究优化灌溉与施肥对冬小麦冠层结构的影响结果表明,与限量灌溉处理相比,优化灌溉和传统灌溉处理小麦最上部3个节间明显伸长,导致株高增高10cm,旗叶叶面积减小7%,但倒2叶和倒3叶叶面积分别增加7%和20%;优化灌溉处理小麦旗叶茎叶夹角明显减小。与未施N肥处理相比,施用N肥有增大小麦株高、叶面积和茎叶夹角的趋势,且传统施N比优化施N更加明显。优化水N管理麦田各层次透光率与传统处理差异较小,但它们均显著低于限量灌溉和未施N处理。     

冬小麦籽粒品质评价及其对气象因子的响应研究

选用南北方冬麦区主要推广品种作试验材料,通过田间分期播种试验方法,采用方差分析、主成分分析对冬小麦籽粒性状和内在品质进行分析评价,利用线性相关、二次曲线相关和逐步回归等方法,选择影响显著的气象因子绘制品质响应曲线,构建冬小麦品质预测模型。结果表明：各供试小麦品种均属中蛋白品种,其主要品质性状中,淀粉含量最高且变异程度最小,蛋白质含量次高变异程度居中,脂肪含量最低但变异程度最大;蛋白质、脂肪和产量区域差异显著,各品质含量地域分布总体呈北方较南方高而稳定的特点;蛋白质组分氨基酸品质可由3个主成分解释,一般非必需氨基酸谷氨酸含量最高,必需氨基酸蛋氨酸含量最低,北方麦区氨基酸品质优于南方麦区,表明北方气温日较差大更利于提高氨基酸含量;脂肪组分脂肪酸品质可由4个主成分解释,一般不饱和脂肪酸亚油酸含量最高,饱和脂肪酸十五碳一烯酸含量最低。温湿条件是影响冬小麦籽粒品质的主要气象因子,可通过调整开花-成熟期气温日较差和降低土壤湿度的方式提高蛋白质或氨基酸品质,通过调节开花-成熟期最低气温和土壤湿度的方式提高脂肪或脂肪酸品质。