土壤类型和施氮量对连作春玉米产量及氮素平衡的影响

以吉林省春玉米连作体系为研究对象,采用多因素方差分析的方法,对多年田间定位试验结果进行分析比较,以探讨土壤类型变异对土壤―作物系统氮素平衡的影响。通过在相同气候条件下,2种土壤类型(黑土(黏化湿润均腐土)和风砂土(湿润冲积新成土))上开展的连续4年的氮肥施用量(0、168、312 kg hm~(-2))田间定位试验,研究了不同土壤类型间玉米产量、氮素矿化、残留及氮素表观损失的差异。结果表明,土壤类型显著影响玉米产量,黑土的玉米籽粒产量较高(6 469~10 106 kg hm~(-2)),平均为8 623 kg hm~(-2),风砂土的玉米籽粒产量较低(1 386~8 196kg hm~(-2)),平均为5911 kg hm~(-2);黑土和风砂土玉米籽粒产量的年际间(2009―2012年)变异系数分别为13.4%和59.1%,黑土的玉米籽粒产量稳定性显著大于风砂土;黑土连续4季氮素总表观矿化量为328 kg hm~(-2),为风砂土的2.2倍;受土壤质地影响,黑土收获后0~100 cm土层土壤矿质氮残留量为99~321 kg hm~(-2),显著高于风砂土(38~77 kg hm~(-2));在中等施氮(168 kg hm~(-2))条件下,黑土与风砂土的氮肥表观损失量无显著差异,分别为320 kg hm~(-2)和315 kg hm~(-2);当施氮量增加至312 kg hm~(-2)时,黑土和风砂土的氮肥表观损失量均显著增加,且风砂土的氮肥表观损失量达到827 kg hm~(-2),显著高于黑土。由于受土壤质地和土壤供肥能力的影响,土壤类型会对玉米产量、氮素矿化和表观损失有一定的影响,因此,在氮肥优化管理中应考虑土壤类型的变异。     

长期施肥对黄壤有机碳平衡及玉米产量的影响

基于长期定位试验,以黔中典型黄壤为研究对象,采用单因素方差分析、可持续性指数、稳定性指数等方法对长期定位试验获取的数据进行分析和比较,以探讨长期不同施肥处理对黄壤有机碳含量、有机碳平衡量、玉米产量稳定性、可持续性及其相互关系的影响。结果表明:(1)与施化肥和对照处理相比,施有机肥处理土壤有机碳含量明显升高,按大小排序依次为:MMNPK1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPK;(2)施有机肥处理黄壤有机碳平衡量为正值,且随有机肥施用量增加而增加,相反,施化肥和对照处理均为负值,大小依次为:MNPK、M1/2M+1/2NPK1/4M+3/4NPKNPKNKNPN、CKPK,各处理差异显著;(3)有机肥与化肥配施、有机肥单施及氮磷钾化肥协调施用更有利于提高玉米产量,排序为:MNPK1/4M+3/4NPK、1/2M+1/2NPKNPK、MNPNK、PK、NCK;(4)适量有机肥与化肥配施可提高玉米产量稳定性和可持续性(可持续性指数0.6,变异系数0.3),其中,1/4M+3/4NPK处理玉米产量稳定性和持续性最好;(5)玉米年产量与黄壤有机碳平衡量相关度较高,而玉米可持续性、稳定性则主要受有机碳含量影响。综上,有机肥与化肥配施有利于黄壤有机碳含量提升、玉米维持高产稳产。按适量\"减肥\"原则,以25%有机肥配施75%氮磷钾化肥效果最佳。     

施氮对不同品种玉米产量、氮效率的影响

随着人们对农田氮肥过量施用导致肥料利用率下降和农田地下水硝酸盐污染等问题认识的逐渐加深,不同品种玉米氮素营养效率的研究得到普遍重视。本文选择在我国主要应用的15个玉米品种,在0、120kg.hm 2、240 kg.hm 2氮水平下,通过田间试验研究了施氮对不同品种玉米产量和氮效率的影响。结果表明:\"郑单958\"、\"32D22\"、\"滑玉14\"、\"豫丰335\"、\"新单29\"、\"中科11\"和\"漯单9号\"在施氮量为120 kg.hm 2时产量最高;\"先玉335\"、\"浚单18\"、\"蠡玉13\"、\"浚单20\"、\"农大108\"、\"NE8\"、\"豫禾988\"和\"洛玉4号\"在施氮量为240 kg.hm 2时产量最高。以产量差异的显著性关系为标准进行聚类分析,可将15个玉米品种分为高产、中产、低产3个类型。在3个氮水平下,\"蠡玉13\"都表现为高产品种,\"先玉335\"都表现为中产品种,\"豫丰335\"和\"豫禾988\"都表现为低产品种。根据玉米在中氮和高氮水平下的氮效率,可以将其划分为4个类型,\"郑单958\"、\"浚单20\"、\"蠡玉13\"、\"浚单18\"和\"漯单9号\"为双高效型,\"农大108\"、\"NE8\"、\"豫禾988\"、\"豫丰335\"和\"洛玉4号\"为双低效型。根据产量和氮效率的聚类分析结果,\"蠡玉13\"和\"浚单20\"在中氮和高氮时都是高产又高氮效率的品种;\"郑单958\"和\"漯单9\"在中氮时是高产高氮效率的品种;而\"豫丰335\"、\"豫禾988\"、\"NE8\"和\"洛玉4号\"在中氮和高氮时都是低产又低氮效率的品种;\"农大108\"在高氮时是低产又低氮效率的品种。玉米产量与氮营养性状的相关性分析结果表明,氮吸收效率对产量的影响较小,氮素利用效率与秸秆吸氮量之间存在抑制作用,氮素利用效率与氮收获指数间有很好的协同作用。通径分析结果表明,在3个施氮水平下,玉米氮素利用效率对产量有较大的作用,而氮素吸收效率对产量的作用很小。在低氮水平下,氮素利用效率和籽粒吸氮量对产量起决定性作用;在高氮水平下,氮素利用效率起主要作用。     

不同土壤质地和含水率对炭基肥料氮素矿化的影响

为了探究土壤特性对炭基肥料氮素矿化的影响,采用室内培养和大田小区试验,分析了炭基肥在不同土壤质地(砂质壤土、粉砂质壤土、黏土)及含水率(80%、60%、40%田间最大持水量)条件下,氮素矿化动态变化特征。结果表明:在室内培养条件下,对于不同土壤质地,炭基肥在砂质壤土条件下矿化势最高,其次为黏土,最低的为粉砂质壤土;对于不同田间持水量,在粉砂质壤土条件下,炭基肥矿化势最高的为80%田间最大持水量(80%SMC),其次为60%SMC,最低的是40%SMC;在砂质壤土和黏土条件下,炭基肥的矿化势均表现为60%SMC> 80%SMC> 40%SMC。培养状态下粉砂质壤土、砂质壤土、黏土条件下最大氮素有效性分别是34.12%、56.31%、41.14%,而在大田条件下,炭基肥单季氮素最大矿化率在粉砂质壤土、砂质壤土、黏土3种土壤质地下分别是50.61%、32.27%、34.29%。     

Yield,Petiole Nitrate,and Node Development Responses of Cotton to Early Season Nitrogen Fertilization

Abstract

Nitrogen (N) fertilization continues to be of primary importance in the economically successful production of cotton (Gossypium hirsutum L.). Profit margins of producers might be expanded by increasing the uptake efficiency of applied N. Recently, N fertilization of crops grown in the Mississippi River Delta has been suspected to impact water quality in the Gulf of Mexico. Improving efficiency of N uptake could alleviate some environmental concerns by increasing the retention of N at the site of application. The objective of this study was to determine the impact of replacing preplant N applications with postemergent N applications on the growth and yield characteristics of cotton. Delayed applications of the recommended rate of N fertilizer (112 kg N ha^?1) were tested for four years under irrigated and dry land production conditions. The N rate was applied either preplant, after crop emergence, or at first square. Further, 112 kg N ha^?1 was split applied evenly at preplant + first square, and after emergence + first square. The five 112 kg ha^?1 N treatments were compared to an unfertilized control. Yield tended to be maximized with N treatments that included a first square application. Yields were usually lowest in the unfertilized control and the 112 kg N ha^?1 preplant treatments. Not surprisingly, both yield and plant growth was influenced more by irrigation than N fertilization. Years when drought conditions caused water stress and limited plant growth, dry land cotton had only limited response to the N fertilization treatments. Irrigated cotton responded to N treatments all years with increased growth and yield. Optimizing agronomic considerations, the best N fertilization timing was an after emergence + first square split application.

     

不同氮肥运筹对玉米产量、效益及土壤硝态氮含量的影响

为了提高氮肥的增产效益,减少氮肥对环境的污染,在山东省桓台县小麦-玉米轮作区,研究了不同氮肥运筹对玉米产量、氮肥利用率、土壤硝态氮累积量、经济效益的影响。结果表明,与农民习惯(FP)相比,优化氮肥(OPT)、两种控释氮肥(CRF1和CRF2)措施通过改善产量构成要素均可使夏玉米的经济产量得到提高,并提高了氮肥利用率和农学效率,显著减少0~120 cm土体中硝态氮的残留,从而降低对地下水的硝酸盐污染。经济效益分析表明,OPT及CRF2两种措施,分别比农民习惯施肥增收1475.42元hm-2和1102.28元hm-2。综合经济效益与生态效益,施氮量减少30%的优化施肥和施氮量减少53%的控释氮肥措施均比农民习惯施肥更合理,是值得推荐的氮肥运筹方式。     

硝化抑制剂与尿素配施对旱地土壤温室气体排放及硝化微生物的影响

为明确施肥措施对旱地土壤温室气体排放的综合效应及微生物机理,采集典型麦田土壤进行室内微宇宙培养,研究了双氰胺(DCD)和烯丙基硫脲(ATU)分别与尿素配施对旱地土壤氮素转化及N₂O、CO₂和CH₄排放的影响,同时监测了不同类型微生物群落的动态变化。结果表明氨氧化细菌(AOB)主导了施氮麦田土壤硝化过程及N₂O排放。单施尿素促进AOB迅速繁殖,使N₂O排放总量提高235%,同时促进了细菌生长,CO₂排放量增加18.5%。DCD与尿素配施极大程度抑制了AOB的生长,显著降低了N₂O排放(59.4%),但促进了细菌的生长并提高了CO₂的排放总量(50.6%)。而ATU与尿素配施同时抑制了真菌、细菌和AOB的生长,对反硝化细菌的影响则相反,使CO₂和N2O排放分别下降28.4%和35.2%。与不施肥相比,氮肥及与两种硝化抑制剂配施均显著降低了CH4的排放量。3种温室气体的综合温室效应在处理间差异显著...     

长期不同施肥对玉米田间杂草种群组成的影响

通过田间小区试验,研究了长期不同施肥对玉米田间杂草种群组成的影响。结果表明:N、P、K平衡施用时,无论是施用有机肥,或是施用无机化肥,田间杂草的种群组成相似;不施用 P 肥能显著引起杂草种群组成的改变;不施用 N 肥也有一定的影响,但不施用 K 肥却无显著影响。主成分分析表明:土壤速效 P 是影响田间杂草种群组成最为重要的因子,而速效 N 则为第二重要因子。     

施氮和灌溉管理下作物产量和土壤生化性质

氮和水对作物生长非常重要,研究施氮和灌溉管理下作物产量、土壤性质以及它们的关系对我国农业科学有重要意义。本文以中国科学院封丘农业生态试验站为平台,研究了施氮(每季施氮150 kg·hm?2、190 kg·hm?2、230 kg·hm?2、270 kg·hm?2,以不施氮为对照)和灌溉(灌溉量达到0~20 cm、0~40 cm、0~60 cm土壤的田间持水量,以雨养为对照)管理下小麦-玉米轮作系统作物产量和土壤生化性质,以及它们之间的关系。研究结果表明,150~270 kg·hm?2施氮量对2008年、2009年玉米产量和2009年、2010年小麦产量无显著影响;灌溉对2010年玉米产量无显著影响,而2008年、2009年玉米产量随灌溉量增大而增加。尽管2008—2011年小麦产量随灌溉量变化趋势不一致,但与雨养相比灌溉提升了小麦产量。施氮在不同程度上提升了土壤全氮和速效氮含量、脱氢酶和脲酶活性、微生物生物量碳、基本呼吸和硝化势,稍微降低了土壤pH并大幅降低了速效磷含量(降幅48.7%~51.6%);灌溉提升了土壤全氮含量和脱氢酶活性,降低了全钾含量、脲酶活性、基本呼吸、硝化势。多元回归分析显示,某些土壤生化性质(全氮、溶解性有机碳、速效磷含量及微生物生物量碳氮、呼吸熵、硝化势)与2009年、2010年玉米产量很好地线性拟合。综上,土壤生化性质因施氮和灌溉发生不同程度的分异,因施氮和灌溉而分异的土壤生化性质能部分地鉴定作物产量。本研究方法可为产量主导因子的筛选及产量估算模型的建立提供一定参考依据。     

长期不同施肥下杂交稻与常规稻的产量与土壤养分平衡

肥料长期定位试验设在浙江金华市农业科学研究所和金华市石门农场。试验设6个肥料处理和2个品种对比处理。结果表明,水稻产量与土壤养分供应能力和养分吸收量紧密相关;缺肥处理的土壤养分为负值,其它各处理N和P都有积累。随着连续种植水稻,缺肥区土壤所缺养分的耗损速度与试验前土壤该种养分状况和种植水稻品种有关;杂交稻的总产量平均比常规稻增加10.8%,氮、磷、钾总量分别平均比常规稻增加5.2%、8.8%、12.8%,对土壤中养分消耗比常规稻强。在种植水稻的养分管理中,必须考虑种植前的土壤养分状况以及施肥和种植不同水稻品种对土壤养分平衡的中长期效应。     

长期施肥对西南黄壤碳氮磷生态化学计量学特征的影响

为了解长期不同施肥措施下黄壤碳、氮、磷生态化学计量学特征,研究以贵州黄壤长期定位试验2003~2013共11年土样为研究对象,测定分析土壤碳、氮、磷养分及生态化学计量指标变化特征,旨为黄壤培肥、增加土壤碳汇提供重要理论依据。结果表明:(1)长期不同施肥措施下,有机碳、全氮、全磷含量变化较一致,均以有机肥处理较高,且随有机肥施用量增加而增加;(2)不同处理土壤C/N、C/P、N/P比变化范围为13.49~15.58、13.72~17.86、0.99~1.28,通过各处理变异系数和碳、氮、磷两两相关分析可知,黄壤C/N比较稳定,碳氮变化一致,而C/P、N/P比变化较大;(3)C/N、C/P比与有机碳呈极显著正相关关系,N/P比与全氮呈极显著正相关关系,但相关系数各不同;(4)与中国和世界土壤C/N/P比平均水平相比,黄壤碳、氮、磷比例失衡。     

氧化生物双降解地膜降解性能及其对东北雨养春玉米田间水热和生长的影响

为解决当前农田大量残膜污染问题,设置3种不同降解速率的氧化生物双降解地膜（降解a、降解b、降解c）和普通塑料地膜覆盖及露地对照5个玉米种植试验,研究氧化生物双降解地膜田间降解性能（降解率、拉伸强度和断裂伸长率）及其对土壤水热、玉米生长状况及产量的影响。结果表明：1）不同降解速率氧化生物双降解地膜降解梯度与预期基本相符,3种降解速率的地膜全生育期降解率分别为14.2%、10.0%和6.5%,差异达显著水平。降解a、降解b和降解c地膜在田间覆盖120 d后,垄上地膜拉伸强度损失率分别为30.4%、20.3%和19.1%,断裂伸长率损失率为10.4%、13.5%和5.0%,垄侧地膜拉伸强度损失率为59.0%、50.7%和45.6%,断裂伸长率损失率为71.7%、55.6%和51.0%,其中降解a拉伸强度和断裂伸长率与降解b和降解c相比均达显著差异水平,且垄侧各降解地膜机械性能损失率显著大于垄上地膜。2）氧化生物双降解地膜显著提高了玉米生育前期5~25 cm层土壤温度和0~40 cm层土壤含水率,与露地相比,降解a、降解b和降解c处理下5~25 cm土层平均温度分别提高了4.5℃、4.4℃和4.4℃,0~40 cm土层含水率分别提高了3.2%、2.9%和2.2%。3）氧化生物双降解地膜加快了玉米生育进程,使玉米植株提前3 d出苗,缩短生育期5~7 d,且玉米株高和叶面积指数均显著高于露地处理,略优于普通地膜。4）在产量构成和最终产量方面,氧化生物双降解地膜与普通塑料地膜覆盖均较露地处理增加了玉米穗长、穗粗及百粒重,降解a、降解b、降解c和普通地膜处理较露地对照增产率分别达14.3%、14.3%、10.4%和13.2%。研究认为,氧化生物双降解地膜覆盖具有明显的增温保墒效应,与普通地膜相同,能够显著提高玉米产量,并且可以通过改变配方调节其降解速率。本研究成果可为氧化生物可降解地膜替代普通地膜及其在东北地区推广应用提供科学依据。     

不同施肥措施对冬小麦灌浆期氮素吸收分配的影响

以黄淮海平原国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站为平台,研究了长期不施肥(CK)、氮钾配施(NK)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施有机肥(MNPK)或秸秆(SNPK)5种施肥措施对灌浆期冬小麦吸收利用氮素的影响.研究结果表明,在等氮量条件下,施氮量为N 165 kg/hm2时,NPK、MNPK、SNPK处理有利于小麦在灌浆阶段维持田间较高的群体数和干物质的积累量;其中MNPK、SNPK处理较NPK处理有利于小麦灌浆阶段在茎、鞘器官的生长和干物质积累.在氮素吸收方面,NPK、MNPK、SNPK处理有利小麦灌浆期茎、叶、鞘、穗等器官对氮素的吸收、分配和累积.与CK处理相比,施无机氮、有机氮分别为N 49.5、115.5 kg/hm2时,MNPK、SNPK处理可以延长灌浆高峰期7天左右;而施无机氮为165 kg/hm2时,与CK处理相比,NPK、NK处理可以延长14天左右.在花后1 ～ 14天,MNPK、SNPK处理在茎、穗部位氮素吸收累积量要高于NPK处理,其中穗部差异分别达到P≤0.05显著水平、P≤0.01极显著水平;在花后21 ～ 35天,NPK处理在叶、籽粒部位氮素吸收累积量要高于MNPK、SNPK处理,其中叶部差异均达到P≤0.05显著水平或P≤0.01极显著水平.此外,在灌浆期MNPK处理在穗部氮素累积量要高于SNPK处理.总之,在本试验条件下,无机有机肥配施应适当加大无机氮肥的供应量以弥补小麦灌浆中后期起氮肥供应不足的现象.     

底肥分层条施提高冬小麦干物质积累及产量

【目的】探讨底肥按比例分层条施对冬小麦群体动态变化、干物质积累与分配及籽粒产量的调节作用,为创建合理的耕层供肥条件提供理论依据。【方法】于2014～2015年和2015～2016年冬小麦生长季,在大田条件下,设置5种底肥施用方式:不施底肥 (T1);底肥单层条施在地表下8、16和24 cm (T2、T3和T4);底肥按1∶2∶3分为三份,分别施在地表下8、16和24 cm土层 (T5)。各处理均于拔节期随灌溉水追施氮肥,施肥量一致。调查了小麦关键生育期的生长和发育状况以及养分利用率。【结果】底肥单层条施时,在一定范围内随施肥深度增加,冬小麦分蘖和成穗数减少,但穗粒数显著增加,开花后干物质同化量提高,成熟期单茎干物质在各器官中的分配量增加,尽管开花后营养器官贮存的干物质向籽粒中的转移再分配受到抑制,但籽粒产量仍有一定程度的提高。与T4相比,T5的穗粒数和千粒重无明显变化,但植株分蘖和成穗数显著提高,开花后单位面积干物质积累量和籽粒产量均显著增加。【结论】通过优化养分在耕层土壤的分布,调节各生育阶段的养分供给,进而协调开花后干物质同化与营养器官临时贮存干物质再分配,及穗数与穗粒重之间的关系,在增加穗数的同时仍保持较高的穗粒数和千粒重,是底肥按比例分层条施实现冬小麦高产的重要原因。