绿洲灌区小麦复种绿肥并翻压还田对翌年玉米产量形成及氮素吸收利用的影响

  【目的】  针对农田化学氮肥施用量高、利用率低等问题,探究绿肥替代部分化肥氮对玉米产量形成及氮素吸收利用的影响,为优化绿洲灌区玉米的施氮制度提供理论参考。  【方法】  于2019—2021年,在甘肃河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥并翻压还田后翌年轮作玉米减施氮肥田间试验。玉米季设传统施氮量(Nck)和绿肥替代10%、20%、30%、40%的化肥氮处理（即N10、N20、N30、N40处理）。分析了各处理玉米产量及其构成和氮素积累量、转运量及利用效率。  【结果】  与Nck相比,N10、N20处理籽粒产量、产量构成因素及叶面积指数无显著差异,玉米植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量及转运氮对籽粒氮素的贡献率也无显著差异;2020年N10、N20处理对玉米茎叶的氮素积累量、转运量及转运率无显著影响,2021年N20处理玉米叶片和茎的氮素积累量分别降低5.0%和17.8%,叶片和茎的氮素转运量分别提高5.5%和9.1%,氮素转运率分别提高5.0%和14.1%。相比Nck,N30、N40处理提高了茎叶的氮素积累量,但降低了氮素转运量和转运率,降低了转运氮对籽粒氮素的贡献率以及籽粒和植株的氮素积累量,N30、N40处理籽粒产量分别降低了16.8%～19.0%、27.9%～28.9%。与Nck相比,N10和N20处理氮素利用效率无显著变化,2021年N20处理氮素收获指数显著提高了3.5%,N30和N40处理降低了氮素利用效率与氮素收获指数。绿肥替代化肥氮各处理均显著提高氮肥偏生产力,以N20处理提高幅度最大。  【结论】  小麦–绿肥–春玉米体系下,绿肥翻压替代翌年玉米20%的化肥氮投入能有效协调玉米产量形成和氮素的积累转运,维持玉米籽粒产量及氮素利用效率,提高氮素收获指数与氮肥偏生产力,实现绿洲灌区玉米稳产和减氮的生产目标。     

长期翻压绿肥河西绿洲灌区小麦的化肥减施潜力

【目的】研究长期翻压绿肥条件下减施化肥对小麦产量稳定性以及地力贡献的影响,为甘肃省河西绿洲灌区高效施肥和可持续发展提供理论依据。【方法】2009—2020年在河西绿洲灌区开展了12年的定位试验,供试作物为春小麦。试验处理包括不施肥对照(CK)、100%化肥(CF)以及翻压绿肥后化肥分别减量0%、10%、20%、30%、40%、100%。根据历年小麦产量,计算累积增产率、产量可持续性指数和变异系数;构建一元灰色线性模型,计算不同施肥长期趋势产量;计算累积土壤地力贡献率以及不同处理累积肥料贡献率。【结果】随着试验年限延长,除减施100%化肥处理外,各翻压绿肥处理肥料对小麦产量的累积贡献率均呈现增加的趋势,且处理间肥料对产量的贡献率无显著差异,2020年均达到60%左右。不施肥处理(CK)土壤地力对小麦产量的累积贡献率不断下降,从2009年的57.41%下降至2020年的34.24%。翻压绿肥基础上化肥减量40%以内,小麦12年平均产量高于100%化肥处理(CF)。一元灰色线性模型显示化肥减量40%以内,小麦产量变异系数随着化肥减施量的升高而不断升高,产量可持续指数则不断下降。化肥减量40%...     

复种绿肥补偿减量施氮导致的小麦光合效能和产量损失

【目的】探讨河西绿洲灌区复种不同绿肥对后茬减量施氮小麦产量性能的补偿效应,为小麦生产中绿肥替代部分化学氮肥提供理论依据。【方法】裂区定位试验始于2018年,主区为小麦收获后复种箭筈豌豆混播毛叶苕子(HCV)、复种箭筈豌豆(CV)、复种油菜(R)和无复种绿肥(F);副区为3个施氮量,传统施氮量N 180kg/hm²的100%(N₁₈₀)、80%(N₁₄₄)、60%(N₁₀₈)。在2020和2021年小麦主要生育期,调查叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、群体生长速率(CGR)与净同化率(NAR)。小麦收获后测产,计算收获指数。【结果】与对照(FN₁₈₀)相比,HCVN144处理2020、2021年小麦开花期至灌浆期的LAI提高了17.7%～31.1%,LAD提高了8.4%～9.1%,开花期至成熟期的CGR提高了33.3%～133.0%,开花期至灌浆期的NAR提高了21.2%～25.1%;2021年CVN144处理小麦苗期至灌浆期(除孕穗期)的LAI提高了10.5%～25.3%...     

绿洲灌区春小麦产量和氮素利用率对绿肥还田量的响应

[目的]西北绿洲灌区小麦多连作种植,存在氮肥投入量大、利用率低等问题.研究麦后复种绿肥对小麦产量和氮素利用的影响,以期为该区小麦氮素高效利用技术的构建提供理论依据.[方法]2018—2020年,在河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥田间试验,春小麦季设置不施氮肥(N0)和传统施氮量180 kg/hm2(N1)处理,小麦收获后分...     

河西绿洲灌区玉米间作绿肥根茬还田的氮肥减施效应

[目的]明确玉米与间作豆科绿肥根茬还田生产方式在河西绿洲灌区的氮肥减施效应.[方法]玉米间作豆科绿肥,绿肥(针叶豌豆和毛叶苕子)地上部乂割做饲草根部还田,定位试验位于甘肃河西绿洲,始于2011年,至本试验取样时已进行了10年.试验共设8个处理,包括无绿肥根茬还田条件下后茬玉米不施肥对照,施常规量氮肥(N 375 kg/...     

绿洲灌区水氮减施密植玉米的光合源动态和产量表现

为进一步探索河西绿洲灌区玉米在水、氮减量的条件下能否支撑较高的种植密度而获得高产,本研究通过大田试验,设置传统灌水(W₁)和生育期减量20%灌水(W₂)2个灌水梯度,高施氮(450 kg·hm^-2,N₁)、减量30%施氮(300 kg·hm^-2、N₂)2个施氮水平和D₁(7.5万株·hm^-2)、D₂(9.75万株·hm^-2)、D₃(12万株·hm^-2) 3个种植密度,在不同种植密度条件下,采用水氮耦合组合,测定玉米生育期内光合源动态、干物质积累、籽粒产量和产量性状。结果表明,在生育后期W₂N₂玉米光合势(LAD)与W₁N₁无显著差异,在W₂N₂条件下,D₂的LAD较D     

长期施用绿肥减施化肥对毛叶苕子产草量和土壤肥力的影响

在甘肃河西绿洲灌区,通过定位试验研究了长期施用绿肥减施化肥对复种毛叶苕子鲜草产量和土壤肥力的影响。结果表明,施用绿肥与减施化肥并复种毛叶苕子可生产优质绿肥鲜草17 093~19 110 kg/hm2;减施化肥30%的处理较农民习惯施肥增效12 091元/hm2,经济效益提高64.7%,土壤有机质和碱解氮含量分别提高1.8g/kg和10.5 mg/kg,而施氮量较高的处理并不利于土壤有机质的积累。施用绿肥7 500 kg/hm2可以代替氮肥67.5~90 kg/hm2,具有培肥土壤和节能、减排、增效作用。     

利于水稻氮素吸收的绿肥翻压量和施氮水平研究

【目的】 紫云英是我国南方稻区重要的冬季绿肥,具有固定碳素、改善土壤物理性状、提高土壤养分含量等效果,能为后茬水稻提供良好的生长环境。本研究为探明水稻对氮素的吸收利用特性,为水稻高产栽培中氮肥的合理运筹和水稻氮素营养性状改良提供依据。 【方法】 在“紫云英–双季稻”耕作制度轮作土壤上,进行田间 4 × 4 双因素裂区试验。每小区收获的紫云英全部翻压为 100% 翻压,设不翻压、翻压 30%、60%、100% 4 个水平;每个翻压水平处理下,设置不施氮肥、施常规氮量 (N 150 kg/hm2) 的 30%、60% 和 100%,共 16 个处理。分别在分蘖期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期取水稻植株样品,调查水稻氮素吸收利用特性。 【结果】 水稻群体干物积累量随生育进程处理间差异逐渐增大。抽穗期以 M_30% + N₀ 处理最高,M_60% + N_60% 处理次之,对照 (M₀ + N₀) 最低,此阶段是水稻群体物质积累量全生育期中差异最大的时期,最高的 M_30% + N₀ 处理较对照和其他处理平均高 79.02% 和 45.04%,此阶段的干物质积累量占总干物质积累量的比例为 23.19%～44.23%。分蘖期、灌浆期和成熟期干物积累量均以 M_60% + N_60% 处理最高,对照最低,在成熟期 M_60% + N_60% 处理群体总干物质重为 13.14 t/hm2,较对照高 53.15%。不同生育期水稻植株含氮量和吸氮量处理间不同。孕穗期、抽穗期和成熟期植株含氮量均以 M_60% + N_60% 处理最高,较其他处理平均分别高 20.71%、14.84% 和 15.44%;分蘖期、孕穗期、抽穗期和成熟期植株吸氮量也以 M_60% + N_60% 处理最高,对照最低,氮肥与冬种绿肥有显著协同效应。水稻氮素阶段吸收量及其占总吸收量的比例存在明显差异。分蘖期前、孕穗至抽穗期和抽穗至成熟期均是紫云英翻压 60% + 施氮 60% 处理的吸收量高于其他处理,平均分别高 29.89%、79.46% 和 121.1%;而分蘖至孕穗期是 M_100% + N_100% 处理达到最大,较其他处理平均高 51.87%。 【结论】 综合来看,供试条件下,在 “紫云英–双季稻” 种植体系中,M_60% + N_60% 处理能够提高氮肥利用效率,改善稻田氮素循环,对于实现水稻氮素高效吸收和利用具有重要意义。      

连续施氮对玉米产量稳定性及其增产潜力的调控

通过7年的定位试验(2007~2013年),研究不同施氮水平对辽北地区玉米产量稳定性、可持续性及其增产潜力的影响。试验氮肥用量从低到高共设N0(不施氮)、N_1(138 kg hm~(-2))、N_2(241.5 kg hm~(-2))、N_3(345 kg hm~(-2))4个水平。结果表明,施氮可以显著增加玉米产量,在一定范围内产量和产量稳定性随施氮量的增加而增加,其中N2处理的产量(平均产量9598.1kg hm~(-2))和增产率(70.7%)最高,年际间变异系数最小,相应的稳定性最高;N_3处理虽然施氮量比N_2处理增加43%,然而产量和产量的稳定性并没有显著提高。根据7年的平均产量研究结果得出肥料-产量效应函数,曲线符合报酬递减率,可知玉米增产潜力为1279.3 kg hm~(-2),由此说明辽北地区的玉米单产还有很大的增产空间。     

施氮水平对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳、氮的影响

施用氮肥是雨养农业区提高作物产量和土壤有机碳（SOC）、氮[TSN（Total soil N）]含量的重要养分管理措施。利用长期田间试验（1984～2007）,定量评价了常规耕作条件下5个施氮水平N 0（N0）、45（N45）、90（N90）、135（N135）和180（N180）kg/hm2处理下,小麦子粒产量、SOC、TSN和氮肥利用效率的变化。研究了施氮水平对黄土旱塬区旱地小麦产量、SOC和TSN积累的影响。结果表明,1984～2007年期间,N0、N45、N90、N135和N180处理小麦产量的平均值依次为1.2、2.4、2.9、3.2和3.4 t/hm2;N0处理的小麦产量随试验年限而降低,年降低幅度达67 kg/hm2（P0.001）;但增施氮肥后降低趋势得到显著控制,当施氮水平提高到N 90 kg/hm2时,产量随年限呈现出缓慢升高的趋势。随着施氮水平的提高,地上部氮肥利用率由40%（N45处理）降低到28%（N180）。不同施氮水平条件下,SOC含量随年限呈缓慢升高趋势。23年后（2007年）,N0、N45、N90、N135和N180处理下,0—20 cm土层SOC储量依次为16.9、18.2、18.7、19.0和19.1 t/hm2;TSN储量依次为2.03、2.16 、2.24 、2.34和2.37 t/hm2。施氮水平与产量呈显著的抛物线关系（R2＝0.993）。产量与SOC存在着极显著的线性相关关系（R2=0.997）。增施N 1 kg/hm2,小麦产量可提高29 kg/hm2,SOC提高1.2 kg/hm2,TSN提高0.13 kg/hm2。根茬还田量的增加是导致黄土旱塬区SOC和TSN提高的主要因素。     

间作绿肥弥补减施氮肥引起的玉米产量损失

  【目的】  河西绿洲灌区玉米连作普遍存在过量施氮等问题,我们探讨了间作绿肥来减少玉米氮肥投入的可行性及机理,以减少玉米生产带来的环境风险。  【方法】  于2019—2020年,在甘肃武威开展玉米间作绿肥田间试验,供试绿肥作物为箭筈豌豆 (Vicia sativa L.) 和油菜 (Brassica campestris L.)。试验采用裂区设计,主区设玉米间作箭筈豌豆(M/V)、玉米间作油菜(M/R) 和单作玉米(M) 3 种种植模式,副区为常规施氮量 (360 kg/hm2,N2) 和减氮25% (270 kg/hm2,N1) 两个施氮水平。绿肥作物在盛花期 (玉米出苗50天左右) 刈割并覆盖于玉米行间。从玉米出苗后开始,每15天取样分析玉米的干物质积累量,收获期调查籽粒产量及产量构成。  【结果】  在单作玉米(M)条件下,N1较N2处理玉米籽粒产量和生物量分别降低了15.7%和12.9% (P<0.05),而在M/R、M/V种植模式下,N1与N2水平间两指标无显著差异。玉米出苗后0～60 天的干物质积累量,N1水平较N2水平在3个种植模式下平均降低了15.8%;M/R和M/V模式较M模式分别平均降低了8.8%和31.5%;玉米生长60～105 天的干物质积累量,N1水平较N2水平在3个种植模式下平均降低了7.2%,而M/R和M/V种植模式分别较M种植模式分别提高了10.2%和8.8%;玉米生长105～150 天 (灌浆初期至成熟期) 的干物质积累量,N1水平比N2水平降低了4.2%,而M/R和M/V种植模式分别较M模式提高5.8%和8.2%。在玉米生长 60～105天及105～150天,N1水平下M/R、M/V种植模式与N2水平下M种植模式的干物质积累量均无显著差异。间作绿肥显著提高了减氮条件下 (N1)玉米的最大增长速率 (V_max),M/R和M/V种植模式较M种植模式分别提高16.1%和27.3%,其中,以N1水平M/V种植模式的V_max提高幅度较大,比N2水平M种植模式高16.6%。间作绿肥可提高减氮条件下玉米穗粒数和千粒重;与单作玉米相比,玉米穗粒数和千粒重M/R种植模式分别提高11.9%和19.6%,M/V种植模式分别提高13.9%和22.3%。通过灰色关联分析进一步表明,千粒重是影响玉米籽粒产量的主导因素,其次为穗粒数,最后为单位面积穗数。  【结论】  间作绿肥可提高减氮条件下玉米大喇叭口期到成熟期的干物质积累量和向籽粒的输出量,提高粒重,因而抵消减施氮肥25%带来的玉米产量损失,最终保证减氮条件下玉米产量的稳定,是河西绿洲灌区实现玉米减氮增产的一种高效管理措施。     

Increased plant density with reduced nitrogen input can improve nitrogen use efficiency in winter wheat while maintaining grain yield

ABSTRACT

Plant density and nitrogen (N) input level have notable effects on root development, distribution in the soil profile, and in turn, N-uptake of winter wheat. Our study objectives were to identify whether a high yield can be maintained with a reduced N input by increasing plant density. Field studies were conducted during four successive seasons (2014–2015, 2015–2016, 2016–2017, and 2017–2018) using a widely planted cultivar, Tainong18. Two regimes of N fertilization (180 kg ha^?1 and 240 kg ha^?1) and three planting densities (135, 270, and 405 plants per m²) were used. Higher plant density led to increased root length density (RLD) and enhanced N uptake from the whole soil profile. The RLD in the soil profile at 0–1.2 m, 0–0.4 m, and 0.4–0.8 m decreased while in the 0.8–1.2 m layer it increased in response to reduced N input. The combined effects of higher plant density and lower N input resulted in reduced N uptake, a lower nitrogen nutrition index (NNI), unchanged grain yield, and improved N use efficiency. In conclusion, it is possible and sustainable to maintain a high wheat yield with reduced N input by increasing plant density.     

河西绿洲灌区减量灌溉下绿肥对小麦光合源及产量的补偿效应

  【目的】  资源性缺水严重制约河西绿洲灌区小麦生长,针对小麦种植模式单一,水资源投入量大、利用效率不高等问题,研究限量供水条件下不同处理对小麦光合源及产量的补偿效应,对该区小麦节水种植模式的构建具有重要意义。  【方法】  河西绿洲灌区麦后复种箭筈豌豆(Vicia sativa L.)的田间定位试验始于2017年,供试小麦品种为‘宁春4号’,箭筈豌豆品种为‘兰箭2号’。试验采用裂区设计,设置传统灌水(540 mm,I₃)、减量50 mm灌水(490 mm,I₂)、减量100 mm灌水(440 mm,I₁) 3个灌水水平和小麦收获后复种并翻压绿肥(WG)、复种但不翻压绿肥(WGr)、休闲(WF) 3种绿肥处理方式。2020―2021年,调查了绿肥小麦光合源(叶面积指数、光合势)和产量补偿效应。  【结果】  从全生育期平均值来看,与2020和2021年I₃处理的小麦叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)相比,I₁处理小麦LAI分别显著降低了6.26%和5.84%,LAD分别下降了6.21%和5.87%;I₂处理小麦LAI分别降低3.55%和2.85%,LAD分别下降3.17%和3.13% (P<0.05);与传统灌水休闲对照(WFI₃)相比,WGI₂的LAI提高了2.31%和3.69%,LAD分别提高了3.07%和4.03%,WGrI₂无显著差异,绿肥翻压显示出对I₂处理下小麦LAI、LAD的补偿效果。与2020和2021年I₃相比,I₁处理小麦干物质累积量分别平均显著降低了16.31%和15.19%,籽粒产量分别平均降低了14.00%和12.98%;I₂处理小麦干物质累积量分别平均降低6.20%和6.58%,籽粒产量分别平均降低1.78%和4.05%;WGI₂小麦干物质累积量较WFI₃分别提高了4.84%和5.30%,籽粒产量分别提高了5.89%和6.01%,显示出绿肥翻压对I₂下小麦干物质累积和产量的显著补偿效应;而WGrI₂产量的补偿效应不明显,且2021年绿肥翻压对I₂下光合源、干物质累积量的补偿效应优于2020年。WG对产量的补偿主要归因于对小麦LAI、LAD的同步补偿。  【结论】  在河西绿洲灌区,复种并翻压绿肥能够获得与常规灌溉量相近的小麦叶面积和光合势以及产量,即可以补偿减少50 mm灌水量对次年小麦造成的负效应,因此,可作为该区实现小麦节水生产的生态技术模式。     

春小麦留茬处理对复种油菜产量和水分利用效率的影响

为了减少麦茬焚烧、控制麦茬焚烧污染及提高留茬的利用效率,2009年7－10月在石羊河绿洲灌区进行不同留茬处理（焚烧、翻耕和立茬免耕）对麦茬复种油菜的研究。结果表明,与休闲地相比,立茬免耕复种油菜可获得利润 3?275元/hm2;焚烧、翻耕（传统耕作）和立茬免耕处理的油菜籽粒产量分别为1?549、1?331和1?222 kg/hm2,水分利用效率分别为5.73、3.81和5.71 kg/hm2/mm,经济效益分别为4?485、2?929和3?275元/hm2;仅从作物籽粒产量、水分利用效率和经济效益等方面考虑,秸秆焚烧处理达到最大值, 这就是焚烧屡禁不止的原因。尽管传统耕作的油菜籽粒产量高于立茬免耕,但传统耕作的水分利用效率和经济效益显著低于立茬免耕。立茬免耕具有环保、相对较高水分利用效率和经济效益等效果,尤其有利于环境保护和旱地农作,值得大面积推广。结合大田推广示范研究成果,提出适宜于石羊河绿洲灌区的留茬免耕机械直播复种油菜技术。     

河西灌区制种玉米化肥减量技术对制种产量的影响

化肥超量施用是河西灌区制种玉米种植中的突出问题,为探寻制种玉米化肥减量途径,在甘肃张掖同时设置3个田间试验,采用的化肥减量技术措施分别为化肥配施有机肥,化肥配施中微量元素和制种玉米套作绿肥,通过对各项试验中制种玉米产量的分析,探究制种玉米化肥减量有效措施.结果表明:本研究条件下,制种玉米化肥的适宜施用量为N 300 k...     

稻麦轮作区保护性耕作条件下氮肥对水稻生长发育和产量的调控效应

20062~008年在四川省广汉市开展了保护性耕作措施下水稻氮肥调控试验,设置不同秸秆还田量(0、6000、12000 kg/hm2)、施氮量水平(0、1502、10 kg/hm2)以及氮素分配比例(6∶2∶2、6∶3∶1、8∶2)。结果表明,和施N 150 kg/hm2相比,N 210 kg/hm2处理水稻分蘖力、干物质积累量、开花期的植株个体和群体质量均有升高,花后茎鞘贮藏物质的输出及光合物质积累量增加,子粒产量提高7.3%。在施N 150 kg/hm2水平和基肥∶蘖肥∶穗肥=6∶2∶2分配比例下,与旋耕无麦秸还田处理相比,免耕秸秆还田与否对水稻茎蘖消长、干物质积累及子粒产量影响较小,但花后绿叶功能期延长,光合产物积累在产量形成中所占比例增加。在施N 210 kg/hm2水平和基肥∶蘖肥∶穗肥=6∶3∶1分配比例下,免耕还田麦秸量从6000 kg/hm2增加至12000 kg/hm2,水稻分蘖力明显增强,干物质积累量增大,开花期个体和群体质量提高,单位面积穗数和穗实粒数增多,产量增加4.1%;将氮肥分配比例由6∶3∶1变为8∶2,即增加基肥用量,减少中后期的氮素供应会导致分蘖高峰后分蘖大量死亡,有效穗数降低,穗粒数减少,产量下降。以上结果说明,氮素的充分供应是保护性耕作水稻获得高产的重要前提和基础,适当提高麦秸还田量、增加中后期氮素供应,能提高氮素利用率及分蘖成穗率和结实率,利于稳产高产。