玉米免耕留膜可减少后茬轮作春小麦水氮用量

【目的】河西绿洲灌区玉米普遍采用地膜覆盖措施,其收获后地膜的完整率仍高达70%。研究后茬小麦继续利用该地膜条件下相适应的水氮耦合管理,以期最大化发挥农资的效益,提高小麦产量和氮肥利用率。【方法】2016—2017年度,在甘肃河西绿洲灌区玉米–小麦轮作田进行三因素裂区田间试验。选择头茬玉米进行免耕 (NT) 和传统耕作 (CT) 的田块,在后茬小麦播种时,保留免耕玉米的覆盖地膜,免耕进行小麦播种,而在传统耕作玉米地块,清理残膜,粉碎后翻入土壤中。在两种耕作处理方式下,设传统灌水减量20% (1920 m3/hm2,I1) 和传统灌水量2400 m3/hm2 (I2) 两个灌溉处理,传统施氮减量40% (135 kg/hm2,N1)、传统施氮减量20% (180 kg/hm2,N2) 与传统施氮225 kg/hm2 (N3) 三个施氮水平,组成12个处理。从春小麦出苗20 d后,每15 d采集植株样,测定各器官含氮量,计算营养器官的氮素转运量、转运率、营养器官氮素转运对籽粒贡献率及氮素收获指数。【结果】与传统耕作相比,免耕留膜各处理显著提高了春小麦地上部氮素累积量,两年提高10.9%～14.2%。灌水减量20%+施氮减量20%处理提高了春小麦地上部氮素累积量,较传统耕作、灌水与施氮处理提高4.3%～6.1%。免耕较传统耕作提高了春小麦叶、茎营养器官氮素向穗部的转运量、转运率及对籽粒的贡献率,以免耕同步集成减量20%灌水+减量20%施氮 (NTI1N2) 处理提高幅度较大,较灌水减量20%+施氮减量40% (CTI1N3) 处理叶、茎氮素向穗部的转运量分别提高31.9%～45.7%与54.5%～61.5%,转运率分别提高15.5%～16.3%与20.8%～23.1%,对籽粒的贡献率分别提高13.3%～29.0%与26.4%～36.7%。NTI1N2处理可获得较高籽粒产量与氮素收获指数,较CTI2N3处理分别提高15.2%～22.0%与7.6%～10.0%。【结论】在玉米–小麦轮作体系下,前茬免耕玉米覆盖的地膜对后茬小麦生长依然有显著效果。而且,此时减少20%的常规灌水量和常规施氮量,可以获得更高的产量和氮肥利用率。因此,在河西绿洲灌区小麦–玉米轮作体系中,应推广玉米收获后采用免耕,并在后茬小麦继续使用覆盖的地膜,同时减少20%的灌水量和氮肥施用量。     

施氮和秸秆还田对小麦-玉米轮作农田硝态氮淋溶的影响

连续4 a采用渗漏计测定法研究了陕西关中小麦-玉米轮作区施氮和秸秆还田对土壤剖面90 em处NO3--N淋溶的影响.结果表明,NO3--N淋洗主要发生在7、8、9月份或灌溉后,年际间变异较大.监测期内各处理渗漏液NO3--N浓度和淋失量的变幅为0～103.5 mg L-1和0～21.8 kg hm-2,二者均随施氮量的增加呈增加趋势.小麦施氮150 kg hm-2、玉米施氮180 kg hm-2时,连续4a作物均能获得高产.施氮量继续增加,产量不再增加,0 ～100 cm土层NO3--N累积量和90 cm处NO3--N淋失量却相应增加.秸秆还田2 a后作物显著增产,2010年和2011年分别增产15.1％和14.2％,但对NO3--N累积和淋溶的影响不显著.回归分析显示,NO3--N年淋失量和0～ 100 cm土层累积量均随年施氮量的增加呈指数形式增加,说明施氮量越高,NO3--N年淋失量和累积量越高,二者占施氮量的比例也越高.     

不同栽培模式和施氮量对小麦-玉米轮作体系土壤供氮特性的影响

以6年的小麦-玉米轮作定位试验不同处理为对象,研究了不同栽培模式及施氮对土壤供氮特性的影响。结果表明,与常规对照模式相比,覆草模式显著增加了土壤酸解总氮及有机氮各组分的含量,以及土壤微生物量氮含量及氮素矿化势N0;垄沟模式(垄上覆膜、沟内覆草)土壤酸解总氮及氮素矿化势有所增加,幅度小于覆草模式,但降低了土壤微生物量氮含量。随着施氮量的增加,土壤酸解总氮含量增加,其中以氨基酸氮、氨基糖氮及氨态氮含量的增加尤为明显;施氮还提高了土壤氮素矿化势,但降低了土壤微生物量氮含量,以施N 240 kg/hm2处理最为明显。栽培模式和施氮量对土壤酸解总氮影响的交互效应达显著水平(P0.05)。土壤氮素矿化势、微生物量氮与氨基酸氮和酸解未知态氮间呈显著相关性(P0.05),说明土壤微生物量氮及氨基酸氮和酸解未知态氮组分可能是土壤可矿化态氮的主要贡献者。     

不同栽培模式及施氮对玉米-小麦轮作体系土壤肥力及硝态氮累积的影响

以在陕西关中土垫旱耕人为土区进行的连续6年定位试验为对象,研究了长期覆盖栽培及施氮量对玉米?小麦轮作体系下土壤有机质、全氮及土壤剖面硝态氮残留量和分布的影响。结果表明,不同栽培模式对土壤有机质和全氮含量的影响为覆草垄沟常规节水,其中覆草模式影响达显著水平。增施氮肥不同程度地提高了土壤有机质和全氮含量。经过12季玉米-小麦的轮作,不同栽培模式0～200cm土壤剖面硝态氮残留量为垄沟节水覆草常规,垄沟和节水栽培模式与常规栽培硝态氮累积量差异达显著水平。随种植年限和施氮量增加,0～200cm土壤中硝态氮累积量明显增加,施240kg·hm-2N(N240)处理0～200cm土壤硝态氮累积量显著高于施120kg·hm-2N(N120)处理。不同施氮量下硝态氮在0～200cm土壤剖面的分布存在差异,与不施氮(N0)和N120处理相比,N240处理下各栽培模式在120cm以下的土壤硝态氮含量随深度增加而显著增加。     

冬小麦-夏玉米轮作产量与氮素利用最佳水氮配置

【目的】华北太行山前平原高产限水区冬小麦-夏玉米轮作体系中灌水施肥不合理的现象普遍存在,水资源浪费和农业面源污染严重。长期定位研究水氮配置对小麦玉米产量和氮素利用影响,可为该区优化水氮管理模式,充分发挥水氮协同增效作用提供依据。【方法】2006~2014年进行大田试验,采取裂区设计,灌水量为主区,施氮量为副区。小麦季灌水设春灌一次水(W1, 拔节水)和两次水(W2, 拔节水+开花水)两个处理; 玉米季在小麦灌一次水基础上设限水处理(WL),在两次水基础上设适水处理(WS),限水和适水的灌水次数根据降水年型而定。两种灌水条件均设置6个施氮水平,分别为0(N0)、 60(N60)、 120(N120)、 180(N180)、 240(N240)、 300(N300)kg/hm2。连续8年定位测定了小麦玉米产量、 植株吸氮量。【结果】小麦玉米产量和植株吸氮量年际间差异均较大,相对而言,W2(WS)产量和吸氮量的年际波动较小,一定程度上降低了不同年型气象因素的影响,达到稳产的效果。两种水分条件下N0 和N60处理的作物产量和吸氮量除个别年份外都显著低于其余施氮处理。本研究的产量水平下(冬小麦7000~9500 kg/hm2,夏玉米8500~11000 kg/hm2)小麦玉米产量与其吸氮量呈显著线性正相关。小麦玉米8年平均产量和吸氮量在一定施氮范围内均随施氮量的增加而显著增加,但施氮达到120 kg/hm2后产量不再显著增加,达到180 kg/hm2后吸氮量不再显著增加,同一施氮水平的作物产量和吸氮量都表现W2(WS)高于W1(WL)。两种水分条件下小麦玉米的氮肥偏生产力、 氮肥农学效率和氮素生产效率都随施氮量的增大而显著减小,但对同一施氮水平W2(WS)高于W1(WL)。冬小麦-夏玉米整个轮作体系氮肥累计表观利用率(一段时期内作物对肥料氮的累计吸收量与该时期施氮总量的比值)同样随施氮量的增加显著减小,一次水+限水条件下从N60+60的51.8%下降到N300+300的22.3%,两次水+适水从N60+60的57.4%下降到N300+300的24.6%。同一施氮水平的氮肥累计表观利用率两次水+适水都高于一次水+限水。【结论】冬小麦春灌两次水、 施用N 120 kg/hm2,夏玉米适水灌溉、 施N 120 kg/hm2的产量和吸氮量都达到最高水平,氮肥偏生产力、 农学效率、 累计表观利用率以及氮素生产效率也比较高,因此在一定时期内可作为当地小麦-玉米轮作体系适宜的水氮配置,周年产量可维持在16~19 t/hm2。     

小麦/玉米轮作旱地长期轮耕的保墒增产效应

保护性耕作能改善土壤物理结构,蓄水保墒,提高作物产量。但长期采用单一的耕作方式不仅不能促进作物增产,反而会对土壤和生态环境带来一些不利影响。土壤轮耕技术通过合理配置土壤耕作技术措施,将翻、旋、免等土壤耕作措施进行合理的组合与配置,对于减少长期单一耕作缺点具有重要的作用。为探寻适宜于黄土旱塬地区旱作麦玉轮作田长期生产的耕作模式,于2007-2017年在陕西省合阳县设置长期定位试验,该试验共设置4种轮耕模式:免耕/深松轮耕(NS)、深松/翻耕轮耕(SC)、翻耕/免耕轮耕(CN)和连续翻耕处理(CT),分析了不同轮耕模式的土壤物理性质变化、土壤水分利用规律、休闲期土壤蓄水保墒效应及农田增产效应。结果表明,1)轮耕能有效改善土壤结构,降低土壤容重,其中以CN轮耕处理土壤容重较低,0~60 cm土壤容重为1.31 g/cm~3。2)轮耕能在休闲期蓄存更多的土壤水分,其中以CN处理的蓄水效果较好。3)轮耕能在作物生育期为作物提供更好的土壤水分条件,其中以CN处理在冬小麦和春玉米生育期土壤水分状况较好。4)相较于传统翻耕模式,CN模式显著提高作物小麦/玉米轮作田作物产量和水分利用效率(WUE);冬小麦和春玉米平均产量分别为5 221和7 433 kg/hm~2,平均水分利用效率分别为15.5和20.7 kg/(hm~2·mm)。5)不同轮耕处理以CN处理经济投入较低,经济收益较高,2007-2017年平均经济收益为6254元/hm~2。综上所述,从长期可持续发展的角度考虑,CN模式是适宜于黄土旱塬小麦/玉米轮作田的最佳轮耕模式。     

不同栽培模式对小麦—玉米轮作体系土壤硝态氮残留的影响

在陕西关中地区研究了有限灌溉与旱地蓄水保墒栽培相结合的不同栽培模式和施氮量对冬小麦夏玉米轮作体系中硝态氮残留的影响。结果表明,种植五季作物后不同栽培模式0200.cm土壤剖面残留硝态氮平均在2183～29.kg/hm2之间,且残留的硝态氮主要集中在100200.cm土层。不同栽培模式相比,垄沟模式0200.cm土层的硝态氮残留量最高。随着种植年限和施氮量的增加,0200.cm土层硝态氮残留量随之显著增加。施用240kg/hm2氮肥,第五季作物收获后0200.cm土层硝态氮的残留量达477.kg/hm2;从第三季作物收获到第五季作物收获,残留硝态氮的增加量占这一时期氮肥施用量的比例高达51.6%。种植作物五季后,常规、节水和覆草模式在080.cm土层硝态氮残留量相对较低,而80.cm以下土层硝态氮残留量随着施氮量的增加明显增加。垄沟栽培模式在0200.cm土壤剖面残留硝态氮的量随施氮量增加显著增加,且在0120.cm土层硝态氮残留量明显高于其它模式。     

曲周县小麦-玉米轮作体系氮收支特征及氮管理对策研究

氮是制约农业可持续发展的重要元素之一,合理的氮管理标准是提高农业可持续生产的基础。然而,在不同的历史时期,我国农田氮管理标准及其对农业生产系统全链条可持续生产的贡献尚不清楚。以河北省曲周县农业生产系统为研究对象,利用物质流方法系统地定量研究了曲周县1983年和2010年小麦-玉米体系氮流动特征,并通过对长期定位试验结果数据的整合,明确了实现曲周小麦-玉米栽培体系可持续生产的氮管理标准,同时利用生命周期评价法(LCA)分析了氮管理标准对农业生产系统全链条可持续性的作用。与1980年相比,2010年曲周县氮输入和收获物氮输出分别增加了2.5和1.3倍,氮输入增加的速度远大于籽粒氮输出,使氮肥利用效率从51%降低到了37%。长期定位试验结果表明,小麦-玉米体系合理的氮投入为108.3～185.8 kg hm^-2,而当前农田化肥氮投入为298.3 kg hm^-2,超出阈值0.6～1.8倍。与曲周县当前氮投入相比,在阈值范围内氮投入,可使小麦-玉米体系的氮肥偏生产力提高1.1倍,单位粮食生产的环境代价降低68.4%;采用综合管理技术,将曲周县小麦-玉米...     

夏玉米交替灌溉施肥的水氮耦合效应研究(简报)

以夏玉米为研究对象进行大田试验,采用二因素四水平完全方案,随机排列,3次重复,根据玉米产量建立回归模型并对其进行解析,确定隔沟交替灌溉施肥条件下的最佳水肥配比.研究结果表明:在供试条件下水、氮对产量有明显的促进作用,而且氮素作用大于灌水作用;两因素交互作用对玉米产量的影响为正效应.供试条件下的最高产量以及相应水、氮最佳配比为:最高产量4076 kg/hm2,生育期灌水量为972m3/hm2,施氮量为230 kg/hm2.与常规灌溉相比,节水施肥模式中的水肥耦合效应对于减少水资源浪费,提高肥料利用率具有重要的理论与实践意义.     

水氮互作对河套灌区膜下滴灌玉米产量与水氮利用的影响

为探讨不同滴灌施氮策略对玉米生长、产量、水肥利用效率的影响,于2015年在河套灌区开展了玉米膜下滴灌田间试验。试验设置3个灌水水平(采用张力计指导灌溉,分别控制滴头正下方20cm深度处土壤基质势下限高于-20,-30,-40kPa),6个施氮水平(0,180,225,262.5,300,345kg/hm2),研究水氮互作对玉米株高、LAI、产量、水氮利用率的影响。结果表明,在玉米生育期前期,高氮对玉米株高与叶面积指数(LAI)具有明显的促进作用,在灌浆期,受水氮互作以及施氮量的影响,随施氮量的增大表现出先升高后降低的趋势,当施氮水平为N3(262.5kg/hm2)时为最大。完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为:W1(-20kPa)W2(-30kPa)W3(-40kPa),施氮对玉米籽粒吸氮量的变化表现为:N3(262.5kg/hm2)N4(225kg/hm2)N2(300kg/hm2)N5(345kg/hm2)N0(0kg/hm2),N3比N1和N2分别升高15.71%和11.13%,比N4仅提高1.51%。灌水与施氮均可显著增加玉米籽粒产量、百粒重、穗行数以及行粒数,二者有显著的交互作用,且以氮为主效应。在施氮0~262.5kg/hm2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;在该范围内水分利用效率以及灌溉水利用效率均随施氮量升高而增加,随基质势控制水平的升高而明显下降,以灌水水平W3(-40kPa)为最大。在试验中,以W3N3处理的水氮利用率最高,其水分利用效率与氮肥回收率比产量最高的W2N4要分别高出1.93%和76.60%,但产量比W2N4要下降约8.58%。在河套灌区玉米膜下滴灌施氮条件下,灌水量-30kPa和施氮量225kg/hm2时,可获得最高的籽粒产量。在灌水量-40kPa和施氮量262.5kg/hm2条件下,可以获得低于最高籽粒产量约8%的籽粒产量与最高的水氮利用率。从节水和生态可持续发展角度来看,灌水水平W3(-40kPa)、施氮水平N3(262.5kg/hm2)为当地最佳的滴灌施氮策略。     

内陆灌区小麦秸秆还田对玉米光能利用及水分生产效益的影响

研究前茬作物秸秆处理方式对后茬作物光能利用及水分生产效益的影响,对于建立高效种植制度、优化栽培措施,建立干旱内陆灌区作物生产的节本增效技术具有重要指导意义。2009—2012年,在干旱内陆灌区,通过田间定位试验,研究了小麦不同秸秆还田方式(NTSS:25~30 cm高茬收割立茬免耕;NTS:25~30 cm高茬等量秸秆覆盖免耕;TIS:25~30 cm高茬等量秸秆翻耕;CT:传统无留茬翻耕)对后茬作物玉米光能利用及水分生产效益的影响,以期为优化试区玉米种植模式提供依据。结果表明,与CT相比,小麦秸秆还田降低了玉米大喇叭口期之前的叶日积(LAI-D),但增大了吐丝期之后的LAI-D,延缓了衰老;NTSS、NTS、TIS比CT处理玉米全生育期总LAI-D分别提高11.2%~14.5%、16.3%~20.8%、6.0%~7.5%,以NTS提高LAI-D幅度较大。秸秆还田有利于提高玉米籽粒产量,以NTS增产效应更高,较CT增幅为13.7%~17.5%。秸秆还田提高了玉米全生育期光能利用率,以NTS提高作用最明显,提高比例为5.3%~11.8%。NTSS、NTS可降低生产成本,提高纯收益与产投比,以NTS最为突出,比CT纯收益增加22.2%~35.5%(高3 953~5 200元·hm-2)、产投比增大16.8%~23.4%,水分生产力与单方水效益分别提高13.7%~17.5%与25.6%~33.1%。因此,小麦秸秆免耕覆盖(NTS)可作为河西绿洲灌区发展节本增效玉米生产关键技术。     

地膜覆盖与常规灌溉对冬小麦耗水特征和产量的影响

为了进一步明确地膜覆盖的农业生产潜力,本研究在北京市昌平区小汤山镇国家精准农业示范基地(40°10′33.26″N,116°23′37.07″E)设计4个试验处理[T1:地膜覆盖(在传统地膜覆盖的基础上膜上覆盖1 cm土层)+不灌水;T2:无地膜+冻水;T3:无地膜+冻水+拔节水;T4:无地膜+冻水+拔节水+开花水],利用称重式蒸渗仪研究该种地膜覆盖下的冬小麦耗水特征和产量形成机制。结果表明,4种处理的累计蒸散量随着播种天数而呈现三次多项式动态方程,且4种处理的绝对系数R20.99,拟合性较高。T1、T4的土壤?作物系数(Kc)最大理论值与实际最大值均出现在抽穗期,而T2、T3出现在拔节期,且4种处理的Kc随播种天数呈二次方程,绝对系数R20.70(T2为0.69)。从阶段耗水量看,播种—拔节期,T1显著低于T2(T3/T4);拔节—成熟期,T1与T2差异不显著,但均显著低于T3和T4处理(P0.05);在孕穗—开花和开花—成熟期,T1比T2分别增加了3.10 mm和21.43 mm的耗水量(P0.05);生长后期,增加了对50~100 cm土层的水分消耗。从蒸散速率及Kc看,T1的蒸散高峰值高于T2,但低于T3和T4;T1的冬后蒸散高峰最大值出现时间(播后215 d)晚于T2、T3和T4(播后194 d);T1的Kc最大值出现时间与T4相同(播后214 d),但晚于T2、T3(分别为播后200 d、199 d)。与T2、T3相比,T1增加了旗叶叶片水势,延缓了叶片衰老,而且土壤表层(0~5 cm)的温度增加了0.5℃,但增加不显著,这利于降低棵间的土壤蒸发。从产量与产量构成及水分利用效率看,T1的穗粒数和千粒重高于T2和T3,低于T4,但差异不显著;T1产量与T2和T3差异不明显,但显著低于T4,水分利用效率显著提高了22.6%(P0.05)。上述结果表明,在底墒水充足的条件下,地膜覆盖可代替冻水、拔节水的作用,通过减少前期土壤蒸发,为冬小麦生长后期节省大量水分,在保证产量的前提下降低冬小麦全生育期耗水量,提高作物水分利用效率。     

追氮和垄膜沟播种植对晋南旱地冬小麦氮素利用的影响

在自然降水条件下,通过2年大田试验研究了追氮、垄膜沟播种植对晋南旱地冬小麦生育期地上部氮素吸收累积,02 m土层氮素残留、损失及氮肥利用率和氮素平衡的影响。结果表明: 追氮和垄膜沟播种植均可显著提高旱地冬小麦地上部氮素累积量和氮肥利用率,苗期和返青至抽穗期是冬小麦氮素吸收累积的两个高峰期,分别占到最大累积量的20%46%和29%57%。追施氮的利用率高于基施氮的利用率; 随施氮量增加,土壤残留无机氮（Nmin）增加,主要集中在060 cm土层,2040 cm土层为硝态氮积累的峰值区,垄膜沟播种植可以减少土壤残留无机氮（Nmin）,但增加了氮的表观损失量; 冬小麦生长季土壤氮输出以表观损失为主,氮肥表观损失率在4087%7629%之间,且主要发生在播前至返青期。本试验条件下,综合氮素吸收累积、土壤残留、氮肥利用率及氮素平衡等因素,旱地冬小麦应采取氮肥后移顶凌追施和垄膜沟播相配套的种植方式。     

氮肥施用和地膜覆盖对旱作春玉米氮素吸收及分配的影响

【目的】通过田间试验探究黄土旱塬氮肥施用和地膜覆盖对春玉米干物质累积、产量和氮素吸收利用的影响。【方法】田间试验于2016年和2017年在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站进行。该站位于陕西省咸阳市长武县洪家镇,地貌为高原沟壑区,地带性土壤为黑垆土,供试作物为春玉米。试验采用裂区设计,主区为地膜覆盖和不覆盖,副区为4个施氮水平(0、100、250和400 kg/hm^2)。在玉米六叶期(V6)、十叶期(V10)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6) 5个时期采集植株样品,测定生物量并按照需要分为不同部位测定植株全氮含量。【结果】1)氮肥施用和地膜覆盖显著提高春玉米籽粒产量,地膜覆盖条件下氮肥提高春玉米籽粒产量效果更显著。地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理春玉米籽粒获得高产,产量达12.8～16.4 t/hm^2,两个施氮量间春玉米籽粒产量差异不显著;不覆盖条件下,施氮量400kg/hm^2处理春玉米籽粒产量显著低于250 kg/hm^2处理。2)氮肥施用和地膜覆盖及二因素互作显著提高春玉米花前和花后氮素累积量,二因素互作对春玉米花后氮素和干物质累积作用较花前更大,地膜覆盖条件下施氮处理花后氮素和干物质累积量比例分别为51.5%～54.9%和51.1%～59.9%,为春玉米籽粒产量提高奠定物质基础,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得高的花前和花后氮素和干物质累积量,但施氮量400 kg/hm^2处理的氮素和干物质累积量与施氮量250 kg/hm^2处理的均差异不显著。3)由于氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高花前氮素累积和促进花后的生长发育,二因素协同促进春玉米营养器官氮素转移量,地膜覆盖条件下施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理均能有效促进花前储存更多的氮素向籽粒转运,提高花后期氮同化量,促进籽粒产量的提高。相同覆盖条件下,施氮量400 kg/hm^2处理营养器官氮素转移量与施氮量250 kg/hm^2差异不显著。4)地膜覆盖显著提高相同施氮量下氮肥农学效率和氮肥偏生产力;地膜覆盖和氮肥用量及二因素互作显著提高氮收获指数,地膜覆盖条件下,施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理可获得较高的氮收获指数,氮收获指数达65.1%～75.4%,但施氮量250 kg/hm^2和400 kg/hm^2处理氮收获指数差异不显著。【结论】在该试验条件下,氮肥施用和地膜覆盖互作显著提高春玉米花前和花后的氮素吸收和干物质累积,但二因素互作对春玉米花后氮素吸收和干物质累积影响更大,从而促进了营养器官氮素转移,提高了春玉米产量和氮收获指数。     

间作与施氮对秸秆覆盖作物生产力和水分利用效率的影响

2012年3—10月在甘肃省河西走廊石羊河绿洲灌区进行大田试验,研究了不同施氮水平[0、140 kg(N)·hm-2、221 kg(N)·hm-2和300 kg(N)·hm-2]对小麦//玉米间作系统生产力、间作优势和水分吸收利用的影响。研究结果表明:当施氮量达221 kg(N)·hm-2时,小麦单作籽粒产量(5 036 kg·hm-2)和水分利用效率(25.13 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量达300 kg(N)·hm-2时,小麦间作籽粒产量(3 078 kg·hm-2)和水分利用效率(39.76kg·hm-2·mm-1)、玉米单作籽粒产量(9 921 kg·hm-2)和水分利用效率(38.96 kg·hm-2·mm-1)、玉米间作籽粒产量(6 895 kg·hm-2)和水分利用效率(46.31 kg·hm-2·mm-1)达最大值;当施氮量为0 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的竞争力(0.049)达最大值;当施氮量为300 kg(N)·hm-2时,小麦//玉米间作的土地当量比(1.33)达最大值;当施氮量为140 kg(N)·hm-2时,小麦相对于玉米的水分竞争比率(0.98)达最大值。与单作相比,小麦//玉米间作具有显著的间作产量优势和水分利用优势。间作方式中小麦的竞争能力大于玉米;小麦、玉米两作物对水分生理需求时间有效性差异是小麦//玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施氮能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟

膜下滴灌技术是一种节水高产的灌溉技术,在新疆棉花种植中得到了广泛的应用。灌溉是影响新疆棉花产量的重要因素。为研究棉花产量和水分生产率对灌水量的响应,该文首先采用2010年和2011年新疆棉花膜下滴灌田间试验数据验证二维土壤水与作物生长耦合模型模拟棉花产量和耗水量可靠性。结果表明,二维土壤水与作物生长耦合模型能够可靠地模拟土壤含水率、叶面积指数、地上部分干物质量、籽棉产量和耗水量。土壤含水率模拟值与实测值的标准均方根误差(normalized root mean square error,n RMSE)为4.6%~23.4%,一致性指数为0.677~0.974;叶面积指数和地上部分干物质量n RMSE分别为6.3%~15.7%和7.2%~14.1%;籽棉产量和耗水量的模拟值与实测值之间相对误差分别仅为1.1%~6.7%和0.3%~9.2%。利用率定和验证后的模型参数进一步模拟10种灌水量情景下的棉花籽棉产量和水分生产率,结果表明籽棉产量随着灌水量的增加而增加,二者呈抛物线关系,而水分生产率则随着灌水量的增加而减小。综合考虑产量和水分生产率,北疆地区膜下滴灌棉花优化灌水量为280~307 mm。该研究可为北疆地区棉花灌水实践提供科学依据。     

氮磷钾减量配施硅肥对玉米养分吸收、利用及产量的影响

为研究氮、磷和钾减量条件下,增施硅肥对玉米氮、磷和钾养分吸收、利用及产量的影响,采用2因素裂区设计,主区为3种氮、磷和钾肥用量组合(F_(100)—常规用量,F_(80)—等比例减少20%和F(60)—等比例减少40%),副区为2种硅肥用量(SiO_2施用量分别为37.5和75 kg/hm~2,记为S_3和S_7。),测定玉米植株拔节期和成熟期的干物质积累量,氮、磷和钾的积累量,产量及产量构成。结果表明:与常规用量F100相比,F80和F60植株拔节期和成熟期的干物质、氮、磷和钾积累量显著降低,植株成熟期干物质、氮、钾、硅素在籽粒中的分配比例显著下降,穗粒数、行粒数和穗长均显著下降,秃尖长度增加20.96%~25.33%,减产10.77%~17.77%。F_(100)和F_(80)中,与S_3相比,S_7能显著提高植株拔节期、成熟期干物质积累,增加拔节期和成熟期植株氮、磷、钾和硅素积累量,提高磷素干物质生产效率、磷素籽粒生产效率及磷肥偏生产力以及籽粒产量。在处理F_(100)中,与S_3相比,S_7能提高成熟期籽粒中氮和钾的分配比例,显著降低成熟期茎秆中氮和钾的分配比例;在处理F_(80)中,与S_3相比,S_7能提高成熟期茎秆中磷和硅素的分配比例,降低成熟期籽粒中磷素的分配比例;在处理F_(60)中,与S_3相比,S_7能显著降低成熟期茎秆和籽粒中硅的分配比例。F_(100)和F_(80)中,与S_3相比,S_7能显著提高氮、磷和钾肥偏生产力。综上所述,氮、磷和钾肥减量会降低玉米植株关键生育阶段干物质积累量,以及氮、磷和钾素营养积累量,最终降低籽粒产量;氮、磷和钾常规用量或减施比例≤20%条件下,增施75 kg/hm~2硅肥能促进植株对氮、磷和钾素的吸收,增加干物质生产能力,优化成熟期干物质分配比例,增加籽粒产量,同步提高氮、磷和钾肥利用率。     

施氮与灌水对夏玉米产量和水氮利用的影响

通过田间裂区试验,研究了不同灌水量（900、 1200和1500 m3/hm2）和施氮量（0、 150、 210和270 kg/hm2）对夏玉米生长状况、 产量构成及水、 氮利用效率等的影响。结果表明: 当灌水量超过最低量 900 m3/hm2、 施氮量超过150 kg/hm2时,二者对玉米产量、 产量构成因素（穗粒数、 百粒重及穗粒重）和收获指数（HI）以及各生育期干物质积累量等均没有明显影响; 氮肥农学效率和氮肥偏生产力随氮肥用量的增加呈明显降低趋势; 灌水生产效率和水分利用效率随灌水量的增加也显著降低,二者均表现为900 m3/hm21200 m3/hm21500 m3/hm2。因此,在本试验条件下,以W900N150处理的水、 氮利用效率、 产量及其构成因素等较高,并且对环境造成潜在危害最小,为当地地域气候条件下夏玉米生产中节水减氮的较为适宜的水氮配比。     

秸秆与地膜覆盖春玉米和春小麦耕层土壤碳氮动态

采用田间试验研究了秸秆和地膜覆盖处理春玉米和春小麦生育期耕层土壤有机碳、全氮和硝态氮的动态变化。结果表明:秸秆覆盖处理明显提高了春玉米和春小麦生育期土壤有机碳含量,而地膜覆盖处理土壤有机碳含量呈下降趋势;灌溉同时降低了春小麦地膜覆盖处理土壤有机碳的降低幅度和秸秆覆盖处理土壤有机碳的增加幅度;秸秆和地膜覆盖处理土壤全氮与硝态氮含量在春玉米和春小麦生育期的动态变化都呈"增加-降低-增加"的趋势,但土壤全氮变化幅度较小,处理间差异不显著,而硝态氮变化剧烈,处理间差异达显著或极显著水平;灌溉对不同覆盖处理春小麦生育期土壤全氮含量影响较小,但灌溉显著降低了不同覆盖处理春小麦拔节期土壤硝态氮的增加幅度。     

水肥管理及生物炭施用对作物产量和磷效率及磷淋失的影响

为探讨中国北方褐土区典型种植模式——冬小麦-夏玉米体系水分优化、养分优化以及生物炭施用对作物产量、磷效率和磷素淋失的影响,2016—2019年于陕西杨凌土(黄土母质,自然褐土发育)区进行田间渗漏池试验,设计习惯水肥(CP1、CP2, CP1处理渗漏池深为120～150 cm, CP2处理渗漏池深为100 cm)、灌水优化(CP1-W)、养分优化(CP1-F)、水分养分优化(OPT)、习惯水肥+生物炭(CP2+B)以及水分养分优化+生物炭(OPT+B)7个处理,研究作物产量、磷肥偏生产力和磷素淋失的响应。结果表明,CP1-W、CP1-F和OPT处理3年平均冬小麦、夏玉米及作物总产量均与CP1处理无显著差异。CP1-F和OPT处理较CP1处理均显著增加磷肥偏生产力,平均增幅分别为69.3%和56.4%。与CP1处理相比, CP1-W和CP1-F均没有显著影响各形态磷的淋失量,而OPT处理的颗粒磷淋失量显著减少58.4%。施用生物炭对3年平均作物总产量无显著影响,而在CP2+B处理磷肥偏生产力显著提高43.6%;在OPT+B处理磷肥偏生产力无显著变化。CP2+B处理各形态磷素的淋失量均与CP2处理相似, OPT+B处理第1年可溶性有机磷、颗粒磷和总磷淋失量较OPT处理分别显著降低60.0%、57.1%和62.4%,但后两年OPT+B处理总磷淋失量却显著增加。综合3年的结果发现,在不同条件下施用生物炭对各形态磷素淋失均无显著影响。上述结果表明,褐土区在农户水肥的基础上合理降低水肥用量,可以提高磷肥利用率,降低磷素淋失量,保障作物产量;而施用冬小麦秸秆生物炭对作物产量、磷素淋失无显著影响,对磷肥偏生产力的影响结果不一致,有待进一步研究。