黄河流域棉区早衰棉田土壤肥力综合评价

通过调查黄河流域棉区149个采样点早衰棉田和正常棉田土壤养分情况,构建土壤综合肥力指数(Integrated fertility index,IFI),研究引起棉花早衰发生的土壤养分原因。结果表明:早衰棉田土壤肥力各指标均低于正常棉田,其中0~20 cm土层的有机质和钾含量差异极显著。调查区域0~20 cm土层,正常生长棉田的IFI值为0.41,早衰棉田仅为正常棉田的75.6%;20~40 cm土层的IFI值显著低于0~20 cm土层,正常棉田的IFI值为早衰棉田的1.67倍。土层各肥力指标对IFI影响的直接通径系数0~20 cm从大到小的顺序为速效钾、速效磷、全氮、有机质、碱解氮含量,20~40 cm从大到小的顺序为为速效钾、速效磷、有机质、全氮含量;间接通径系数0~20 cm土层从大到小的顺序是碱解氮、全氮、速效磷、速效钾、有机质含量;20~40 cm从大到小的的顺序为有机质、全氮、速效钾、速效磷含量。综合分析,IFI与棉花早衰密切相关,其值越小越易引起早衰的发生,其中钾素和碱解氮分别是对IFI产生直接影响和间接影响的最大营养元素,大田生产中需要合理施入钾肥和氮肥,合理调节IFI值,方能有效防控因土壤肥力引发的棉田早衰的发生。     

黑河中游边缘绿洲沙地农田玉米水氮用量配合试验

研究了黑河中游边缘绿洲沙地农田不同灌溉水平（常规灌溉,12 000 m³ hm^-2;节水10%,10 800 m³ hm^-2;节水20%,9 600 m³ hm^-2）和施氮水平（0、150、225、300和375 kg N hm^-2）下玉米产量、氮肥利用率、灌溉水生产力及硝态氮在土壤剖面中的分布。结果表明,常规高量灌溉（12 000 m³ hm^-2）和节水10%和20%处理的玉米产量和地上生物量无显著差异;在施有机肥和磷、钾肥的基础上,施氮量150~375 kg N hm-2较不施氮处理增产74.8%~108.6%,施氮量超过225 kg N hm^-2时,产量不再显著增加;平均氮肥利用率（NUE）为50.6%~83.7%,随施氮量的增加而下降,超过225 kg N hm^-2时显著降低。在施用氮肥时,玉米灌溉水生产力(WP)为0.97~1.35 kg m^-3,随灌溉量的增加而下降,施氮量超过225 kg N hm^-2时,灌溉水生产力不再显著增加。水肥配合有显著的交互效应,高量的水氮配合可获得较高的产量,但水肥利用效率显著下降。对每次灌溉前土壤剖面水分含量的测定结果表明,3个灌溉水平下0~160 cm土层土壤水分含量无显著差异,表明常规高量灌溉并不能保持较长时间的有效水分供作物吸收利用;高量灌溉下,0~200 cm土壤剖面中NO₃^－-N的积累量低于节水灌溉处理,表明高量灌溉使更多的NO₃^－-N淋溶至更深的土层,对地下水污染风险加大。从水肥高效利用、降低氮污染风险和缓解水资源短缺综合考虑,进行合理的水肥调控、适度降低灌溉量和氮肥投入是沙地农田生态系统管理的合理选择。通过合理的水肥调控,沙地农田仍有很大的节水潜力。     

新疆棉田土壤速效养分的时空变异特征研究

研究了新疆南疆荒漠绿州棉田皮棉产量1991kg·hm2水平下,2月15日至11月15日内,0～100cm土层土壤碱解氮、速效磷、速效钾的时空分布,0～40cm土层土壤碱解氮和速效钾含量分布特征趋势一致,由2月中旬-6月中旬逐渐升高,到5月中旬-6月中旬时达最大值,进入7月份后,均呈陡然下降特点,9月份开始回升;40cm以下各层土壤碱解氮和速效钾含量变化波动较小;土壤速效磷的时空变异特征,4月和5月,0～60cm土壤中的速效磷呈匀速上升,7月中旬达高峰,但20～60cm土层速效磷含量开始急速下降,9月中旬降至最低点。耕层土壤速效磷含量在27.1～34.3mg·kg1波动变化,变幅较小。     

施氮量对低肥力棉田土壤氮素及棉花养分吸收利用影响

【目的】研究黄河流域低肥力棉田施氮量对棉花产量、养分吸收利用率、土壤速效氮及脲酶活性的影响。【方法】以中棉所79为材料,设置6个施氮量处理(0、90、180、270、360、450 kg·hm^-2,分别以N0、N90、N180、N270、N360、N450表示),于2016和2017年进行连续两年大田试验。测定棉花产量、干物质质量、氮磷钾积累量、氮肥利用率、0―100 cm土层铵态氮及硝态氮含量、0―100 cm土层脲酶活性等指标。【结果】(1)与N0相比,除2016年N90处理外,其余施氮处理均显著提高籽棉产量。两年N360处理显著提高了棉花单株成铃数,籽棉产量与其它施氮处理间无显著差异。施氮对棉花衣分无显著影响。(2)与N0相比,施氮显著提高棉花干物质积累量。施氮90～360 kg·hm^-2,棉花氮、磷、钾积累量随施氮量的增加而增加,N450处理氮、磷、钾积累量较N360处理下降。随着施氮量增加,棉花氮农学利用率、氮肥偏生产力降低;当施氮量超过360 kg·hm^-2,氮生理利用率开始降低,但各处理间差异不显著。(3)除N90处理外,其余各处理41―80 cm土层NO3--N含量较N0显著提高;N270、N360、N450处理41―80 cm土层NO_3^--N含量显著高于N0、N90和N180处理;施氮对土壤NH_4^+-N含量无显著影响。(4)施氮0～360 kg·hm^-2,土壤脲酶活性随施氮量增加而增强;超过360 kg·hm^-2,土壤脲酶活性下降。【结论】氮肥经济最佳施氮量为277.0 kg·hm^-2。当施氮量超过360 kg·hm^-2时,棉花养分积累量降低,土壤NO3--N含量升高,土壤脲酶活性受到抑制,氮肥利用率降低,棉花增产效果不明显。     

高产麦田氮素利用、氮平衡及适宜施氮量

选用大穗型小麦品种兰考矮早八, 研究了施氮水平对小麦籽粒产量、蛋白质含量、氮素利用及氮平衡的影响。结果表明, 适量增施氮肥有利于提高籽粒产量, 且以180 kg hm^-2 (N3)、360 kg hm^-2 (N4)处理的产量最高, 且在N4条件下, 继续增施氮肥仍能显著提高籽粒蛋白质含量。随施氮量的增加, 植株地上部氮积累量提高。氮平衡分析结果表明, 未被当季作物利用的氮主要以氮表观损失和残留无机氮的形式损失, 且随施氮水平的增加, 氮表观损失量和土壤残留量均随之增多。通过环境经济学的Coase原理和边际收益分析, 综合考虑蛋白质含量、籽粒产量、经济和生态效益, 确定202~239 kg hm^-2为兰考矮早八兼顾多目标适宜的氮肥用量, 其相应的产量水平为8 628~8 680 kg hm^-2, 蛋白质含量为14.6%~14.8%。     

氮素对花铃期干旱及复水后棉花叶片保护酶活性和内源激素含量的影响

于2005—2006年在南京农业大学卫岗试验站进行盆栽试验, 设置正常灌水(土壤含水量为田间持水量的75%左右)和棉花花铃期土壤短期干旱处理(将正常灌水的棉花自然干旱持续8 d, 以棉株出现萎蔫症状为标准, 之后复水至正常灌水水平), 每个处理再设置3个氮素水平(0、3.73、7.46 g N pot^-1, 分别相当于0、240、480 kg N hm^-2), 研究氮素对花铃期干旱及复水后棉花叶片内源保护酶活性和内源激素含量的影响。结果表明, 花铃期短期干旱显著降低棉花叶片凌晨叶水势。在干旱结束时, 干旱处理棉花叶片可溶性蛋白含量与过氧化氢酶(CAT)活性显著降低、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性提高、丙二醛(MDA)含量增加, 内源脱落酸(ABA)和生长素(IAA)含量升高、细胞分裂素(ZR)和赤霉素(GA)的含量降低, ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA均降低, 其叶片净光合速率(P_n)亦显著低于正常灌水处理。花铃期土壤干旱下施氮可提高可溶性蛋白含量、SOD与POD活性, 以240 kg N hm^-2最有利于提高棉花叶片P_n, 该处理CAT活性最高, MDA含量最低; ABA含量最低, 而ZR、IAA、GA的含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA最高。施氮不足(0 kg N hm^-2)或过量(480 kg N hm^-2)均表现出相反的趋势。到复水后第10天, 干旱处理棉花叶片的内源保护酶活性可迅速恢复到正常灌水水平, 其MDA含量与正常灌水处理的差异较小; 但其ABA含量明显低于正常灌水处理, ZR、IAA、GA含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA却显著高于正常灌水处理。并且施氮有利于提高复水后干旱处理棉花叶片的内源保护酶活性, 降低细胞膜脂过氧化程度, 降低ABA含量, 增大ZR、IAA、GA含量以及ZR/ABA、IAA/ABA、GA/ABA, 相比而言, 复水后以480 kg N hm^-2最有利于提高棉花叶片P_n。     

基肥配比和拔节期追氮对糯玉米淀粉糊化特性的影响

为明确糯玉米淀粉糊化特性在不同肥料处理下的变化, 从而改良淀粉的糊化特性, 以糯玉米品种苏玉糯4号为材料, 采用二因素裂区设计, 研究了不同基肥处理(纯N 75 kg hm^-2、纯N 75 kg hm^-2 + K₂O 70 kg hm^-2、纯N 75 kg hm^-2 + P₂O₅ 65 kg hm^-2和纯N 75 kg hm^-2 + P₂O₅ 65 kg hm^-2 + K₂O 70 kg hm^-2)和拔节期追氮(0、150和300 kg hm^-2)对糯玉米淀粉糊化特性的影响。结果表明, 和仅基施氮相比, 增施磷或(和)钾可显著降低峰值黏度和崩解值, 提高谷值黏度、终值黏度和回复值。随着拔节期追氮量的增加, 峰值黏度、谷值黏度、终值黏度逐渐升高, 回复值先升后降, 而崩解值在追施氮150 kg hm^-2和300 kg hm^-2时无显著差异, 但均大于不施追肥处理。峰值黏度与谷值黏度、终值黏度、崩解值极显著正相关(相关系数分别为0.80**、0.87**和0.75**), 糊化温度与峰值黏度、谷值黏度和终值黏度显著负相关(相关系数分别为-0.65*、-0.62*和-0.60*)。在适宜基肥的基础上, 增加拔节期追氮量, 可以改良淀粉的糊化特性。在不同肥料处理中, 基施氮或氮磷并拔节期追施纯氮300 kg hm^-2及平衡基施氮磷钾并拔节期追施纯氮150 kg hm^-2时, RVA谱特征值较为理想(峰值黏度最高且回复值较低)。     

氮磷钾配施对小麦植株养分吸收利用和产量的影响

采用大田试验,研究了不同氮水平与磷、钾配施对小麦植株氮磷钾含量、土壤速效氮磷钾含量和产量的影响。结果表明,在低氮（135kg N/hm ²）、中氮（225kg N/hm ²）和高氮（315kg N/hm ²）与2个磷钾用量（P₂O₅-K₂O,90-120、135-180kg/hm ²）处理组合中,各处理不同生育时期植株干重、氮钾含量、氮钾累积量随供氮水平提高而增高;等氮条件下,增施磷钾使植株含氮量降低,植株氮、磷和钾累积量随磷钾用量增加而增多。各施肥处理生育期间土壤碱解氮含量呈波动性变化,表现为起身期较冬前降低,起身至开花期不断增高,开花期至灌浆期明显下降,灌浆期至成熟期有所回升的特征。随生育进程,各处理土壤速效磷含量不断降低,土壤速效钾含量呈“V”字形变化,在开花期达到谷底。高氮水平各生育时期的土壤速效磷、钾含量低于低氮处理;等氮水平下增施磷、钾肥处理的土壤速效磷、钾含量提高。单位面积穗数随供氮增多而增加,穗粒数和千粒重以中氮处理最高;产量表现与穗数相似,但中、高氮处理差异较小。等氮水平下,增施磷钾可明显改善各产量构成因素和产量。随供氮增多,单位氮素生产子粒能力降低,氮肥利用率下降;单位磷、钾素生产子粒能力随氮素用量增多呈低—高—低变化。研究表明,中氮（225kg N/hm ²）配施磷钾（P₂O₅-K₂O,90-120kg/hm ²或135-180kg/hm ²）有利于调节生育期间土壤养分供应,改善植株养分吸收、干物质生产和产量形成能力。     

旱地红壤长期定位施肥养分下移特征及作物产量效应研究

为了给合理施肥与面源污染防治提供科学依据,以玉米为试材,试验设4个处理,研究了旱地红壤长期施肥养分在剖面中的下移特征和作物产量效应。结果表明长期施用N、P肥和有机肥显著增加0~20 cm碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量;N与P或有机肥配施明显减少20~60 cm碱解氮含量,60~80 cm碱解氮含量差异较小;P与有机肥配施减少20~40 cm速效磷含量;40~60 cm速效磷含量差异极小;40 cm以下速效钾差异不明显,有机质60~80 cm以下无差异。低产红壤经28年改良培肥,生产性能达到中上等肥力水平。长期施N和NP,玉米籽粒分别在第8、24年绝收,NMP处理比NP处理显著增产。     

黑龙江食品安全示范区农田土壤养分空间变异研究

以面积为450000m2农田为采样区,使用手持式GPS定位,网格法采集0~20cm耕层土壤样品,实验室测定土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量。应用传统统计学方法和空间分析方法对土壤养分变异进行了研究。结果表明,土壤养分性质均存在着空间变异性,受常规施肥措施影响较大的碱解氮、速效磷、速效钾变异相对较大;常规施肥有机质投放较少,变异相对较小;土壤养分性质均存在半方差结构,分别拟合Circular、Pentaspherical、Exponential模型,碱解氮、速效磷、速效钾和有机质均显示中等的空间相关性。     

滨海盐碱地棉花秸秆还田对土壤理化性质及棉花产量的影响

在滨海盐碱地定点设置连续3年棉花秸秆还田和未还田2个处理,研究其对0~60 cm土层土壤理化性质和棉花产量的影响。结果表明,连续3年棉花秸秆还田显著降低0~30 cm土层土壤容重和0~10 cm土层0.25 mm土壤微团聚体含量;显著提高0~10 cm土层5 mm土壤大团聚体含量。在0~20 cm土层,3年秸秆还田显著提高棉花播前和各生育阶段土壤有机质、硝态氮、铵态氮和速效钾含量,平均分别比对照提高13.45%、18.57%、22.80%和22.57%;降低土壤速效磷和含盐量,平均分别比对照降低18.29%和16.59%。在20~40 cm土层,3年秸秆还田显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,平均比对照提高37.20%和31.62%;显著降低土壤含盐量,平均比对照降低19.06%。在40~60 cm土层,3年秸秆还田显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,平均分别比对照提高38.26%和24.83%。3年棉花秸秆还田分别比未还田显著提高棉花籽棉产量11.57%、19.01%和13.24%和皮棉产量18.56%、19.78%和18.73%,但对棉花单铃重和衣分无显著影响。     

氮素对棉花氮素利用率和产量的影响

在大田栽培条件下,于河南安阳（黄淮棉区）和江苏南京（长江下游棉区）设置棉花氮素水平试验,研究氮素对棉花氮素利用率、产量及产量构成的影响,结果表明：棉株氮素利用率随初花后棉花生育进程的推进,呈现为不规则的S型曲线的变化趋势,计算两试点的氮素利用率、瞬时利用率,安阳试点以360 kg·ha-1的施氮量为最优,南京以240 kg·ha-1最高;氮素对棉花产量形成有一定的调控作用,氮素水平过低或过高均导致产量降低。棉花单铃重、单株铃数是产量的主要决定因素。     

棉花秸秆还田对土壤速效养分及微生物特性的影响

连续4年,以德农09068为试材,设棉花秸秆还田与未还田2个处理,调查棉花秸秆还田对土壤0~60 cm土层的速效养分含量和微生物特性的影响。结果表明,连续4年棉花秸秆还田显著提高0~20 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效钾含量、土壤微生物量碳、土壤活跃微生物量及土壤基础呼吸速率,分别比未还田处理提高8.16%、13.23%、12.30%、13.63%、11.57%和13.14%;在20~40 cm土层中,分别提高6.08%、27.51%、11.47%、14.32%、15.03%和17.44%;在40~60 cm土层中土壤有机质、碱解氮、速效钾含量、土壤微生物量碳及土壤活跃微生物量分别提高6.05%、12.87%、8.08%、10.60%和20.30%,但对土壤基础呼吸速率的提高效果不显著。棉花秸秆还田显著提高了棉花的籽棉、皮棉产量、总铃数及单铃重,分别提高16.86%、15.03%、5.99%和10.25%,而对衣分无显著影响。在长期棉花秸秆还田的棉田中,应关注可能产生的连作障碍,注意磷肥的适量施入,以保证实现棉花稳产高产。     

新疆连作棉田耕层土壤理化指标研究

以新疆长期连作棉田为研究对象,通过田间调查、取样测定的方法,研究新疆连作棉田不同产量水平条件下土壤理化指标变化特征。结果表明：随着棉花产量增加棉田耕层深度、犁底层厚度均呈增加趋势,但不同产量水平差异未达显著水平。土壤紧实度、土壤容重和土壤含盐量则呈下降趋势,其中高产田土壤紧实度在10-46cm显著低于中、低产田,而高产田耕层土壤容重和土壤含盐量显著低于中、低产田,但高产田土壤粘粒较中、低产田有所提高,而一定比例的粘粒有利于提高土壤保水性。高产田耕层土壤有机质、速效氮含量较高,表现为高产田>中产田>低产田,而速效磷、速效钾无显著差异。从产量构成因素来看,单株铃数是影响产量的主要因素,其次是单铃重,衣分无明显变化。     

耕层重构对连作棉田土壤理化性状及棉花生长发育的影响

针对黄河流域连作棉田常年旋耕导致犁底层变厚变硬,土壤蓄水保墒能力下降,养分在表层富集,病害加重等问题,探讨土壤耕层重构技术在黄河流域棉区生产上的可行性。试验于2014和2015年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站进行,在连作棉花20年的土壤条件下采用随机区组试验,设置了T1(0~15 cm与15~30 cm土壤互换)、T2(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~55 cm土壤)、T3(0~20 cm与20~40 cm土壤互换,同时松动40~70 cm土壤)、CK(旋耕15 cm)4个处理,调查土壤理化性状、棉花生育性状、田间杂草与病衰指数等指标。结果表明,在20~40 cm土层T2处理容重两年较CK分别降低0.13 g cm–3与0.15 g cm–3;20~40 cm土层全氮、速效磷、速效钾含量T2与T3显著高于T1与CK;灌水(雨)后深层土壤蓄水量增加,播种后40~60 cm与60~80 cm土层蓄水量T2较CK 2014年增加3.5 mm、5.5 mm,2015年增加6.7 mm、3.4 mm,在蕾期干旱时0~20 cm与20~40 cm土层蓄水量T2较CK 2014年高6.6 mm、8.7 mm,2015年高4.2 mm、9.2 mm。耕层重构后棉花根系量显著增加,地上部干物质积累表现出开花期前低、开花期后高的趋势;耕层重构处理单株铃数、单铃重、皮棉产量较对照显著提高,T2皮棉产量两年较CK分别增加6.1%、10.2%。耕层重构对灭除田间杂草具有明显效果,T2处理病衰指数两年分别降低41.7与31.9个百分点。适宜的土壤耕层重构方式(T2)是解决连作棉田问题、提高棉花产量的有效措施。     

小麦秸秆还田和施钾对棉花产量与养分吸收的效应

在长江流域麦棉两熟制条件下,以Bt转基因抗虫棉为材料,设置不同秸秆还田量(4500 kg hm^–2和9000 kg hm^–2,即半量还田和全量还田)与施钾量(K₂O,150 kg hm^-2和300 kg hm^-2)田间定位试验,研究小麦秸秆还田对棉花产量和主要养分吸收累积的影响及其与化肥钾的差异。结果表明,在施用氮磷肥的基础上,与对照相比,秸秆全量还田处理显著提高了铃数、铃重和皮棉产量,还田第2年和第3年产量增长率分别达143.5%和93.7%;显著提高了各生育时期尤其是吐絮期生物量和氮磷钾养分吸收量,延缓了棉花衰老。秸秆还田对钾吸收的促进效应大于氮磷,还田第3年棉株钾累积总量较对照增加335.1%,每生产100 kg皮棉钾吸收比例增大112.1%。秸秆全量还田处理(K₂O,约折合150 kg hm^–2)促进养分吸收、防止早衰及增产效应均显著大于秸秆半量还田处理,但显著低于施钾量300 kg K₂O hm^–2处理,与施钾量150 kg K₂O hm^–2处理的增产效果相当,但养分吸收量较150 kg K₂O hm^–2处理下降。     

灌溉方式和施氮量对棉花生长及氮素利用效率的影响

 设置2年田间小区试验,探讨了不同灌溉方式及施氮量对棉花生物量、氮素吸收量、皮棉产量及氮素效率的影响。结果表明,与漫灌相比滴灌显著增加了棉花生物量、氮素吸收量、皮棉产量以及氮肥利用率;滴灌棉花地上部各器官干物质积累量和氮素吸收量显著大于漫灌,而地下部干物质积累量和氮素吸收量显著低于漫灌,滴灌条件下较好的水分条件抑制了棉花根系生长而促进地上部生长。施用氮肥显著提高了棉花生物量、氮素吸收量。皮棉产量在施氮量为360 kg·hm^-2时最大,过高氮肥投入无助于棉花产量提高。随着施氮量的增加,氮肥利用率、农学利用率、偏生产力均显著降低。灌溉方式与施氮量互作效应对棉花单株铃数及皮棉产量产生显著影响。     

Tillage,cover crops,and nitrogen fertilization effects on soil nitrogen and cotton and sorghum yields

Sustainable soil and crop management practices that reduce soil erosion and nitrogen (N) leaching, conserve soil organic matter, and optimize cotton and sorghum yields still remain a challenge. We examined the influence of three tillage practices (no-till, strip till and chisel till), four cover crops {legume [hairy vetch (Vicia villosa Roth)], nonlegume [rye (Secaele cereale L.)], vetch/rye biculture and winter weeds or no cover crop}, and three N fertilization rates (0, 60–65 and 120–130 kg N ha⁻¹) on soil inorganic N content at the 0–30 cm depth and yields and N uptake of cotton (Gossypium hirsutum L.) and sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench]. A field experiment was conducted on Dothan sandy loam (fine-loamy, siliceous, thermic, Plinthic Paleudults) from 1999 to 2002 in Georgia, USA. Nitrogen supplied by cover crops was greater with vetch and vetch/rye biculture than with rye and weeds. Soil inorganic N at the 0–10 and 10–30 cm depths increased with increasing N rate and were greater with vetch than with rye and weeds in April 2000 and 2002. Inorganic N at 0–10 cm was also greater with vetch than with rye in no-till, greater with vetch/rye than with rye and weeds in strip till, and greater with vetch than with rye and weeds in chisel till. In 2000, cotton lint yield and N uptake were greater in no-till with rye or 60 kg N ha⁻¹ than in other treatments, but biomass (stems + leaves) yield and N uptake were greater with vetch and vetch/rye than with rye or weeds, and greater with 60 and 120 than with 0 kg N ha⁻¹. In 2001, sorghum grain yield, biomass yield, and N uptake were greater in strip till and chisel till than in no-till, and greater in vetch and vetch/rye with or without N than in rye and weeds with 0 or 65 kg N ha⁻¹. In 2002, cotton lint yield and N uptake were greater in chisel till, rye and weeds with 0 or 60 kg N ha⁻¹ than in other treatments, but biomass N uptake was greater in vetch/rye with 60 kg N ha⁻¹ than in rye and weeds with 0 or 60 kg N ha⁻¹. Increased N supplied by hairy vetch or 120–130 kg N ha⁻¹ increased soil N availability, sorghum grain yield, cotton and sorghum biomass yields, and N uptake but decreased cotton lint yield and lint N uptake compared with rye, weeds or 0 kg N ha⁻¹. Cotton and sorghum yields and N uptake can be optimized and potentials for soil erosion and N leaching can be reduced by using conservation tillage, such as no-till or strip till, with vetch/rye biculture cover crop and 60–65 kg N ha⁻¹. The results can be applied in regions where cover crops can be grown in the winter to reduce soil erosion and N leaching and where tillage intensity and N fertilization rates can be minimized to reduce the costs of energy requirement for tillage and N fertilization while optimizing crop production.     

棉铃对位叶C/N的变化及其与棉铃干物质积累和分配的关系

以产量差异显著的14个棉花品种为材料, 研究棉铃对位叶C/N的变化特征及其与棉铃干物质积累与分配的关系。结果表明, 棉铃对位叶C/N随铃龄的变化可用y=at²+bt+c拟合[ y为C/N, t为铃龄(d), a、b、c为常数], 其主要特征值(a、b、c和C/N最大值)与单铃干物重(即单个棉铃的铃壳、棉籽和纤维3部分干重之和)和铃重(即棉籽和纤维两部分干重之和)存在极显著相关关系, 而与衣分和铃壳率无显著相关关系。以a、b、c和C/N最大值为变量可将14个棉花品种聚类为Ⅰ(美棉33B等6个品种)、Ⅱ(科棉1号等6个品种)和Ⅲ(中棉所35和中棉所38) 3个类群, 三者棉铃对位叶C/N及单铃干物重的变化特征差异显著, 其中类群Ⅲ铃龄10~17 d期间的棉铃对位叶C/N显著高于类群Ⅰ和类群Ⅱ, 铃龄24 d之后仍保持在2.5左右, 整个铃期内变幅最大, 平均值最高, 其单铃干物重快速增长期最长, 平均增长速率最小, 最终单铃干物重和铃重均最大, 但3个类群棉花棉铃干物质在棉铃各部分分配率的动态变化无明显差异, 最终衣分和皮棉产量与棉铃对位叶C/N变化特性无明显相关性。棉铃对位叶C/N变化的基因型差异显著, 棉铃对位叶C/N在铃龄10~17 d期间高、铃龄24 d之后仍维持在相对较高的水平, 有利于棉铃干物质的积累。     

Effects of Nitrogen Application Rates on Soil Nitrogen Content,Nutrient Uptake and Utilization of Cotton in Low Fertility Fields

[Objective] The effects of nitrogen (N) application rates on cotton yield, nutrient uptake and utilization rate, soil available N and urease activity were investigated in low-fertility cotton fields of the Yellow River Basin. [Methods] Six N application rate treatments, 0, 90, 180, 270, 360 and 450 kg·hm^－2 (N0, N90, N180, N270, N360 and N450, respectively), were established using cotton CCRI 79 in the field during 2016 and 2017. The cotton yield, dry matter quality, N, phosphorus and potassium accumulation levels, N use efficiency, 0–100-cm soil layer ammonium and nitrate N contents, 0–100-cm soil layer urease activity and other indicators were investigated. [Results] (1) Compared with N0, the N treatments significantly increased seed cotton yield, except the N90 treatment in 2016. Two years of N360 treatments significantly increased the number of bolls per cotton plant, while no significant differences were found among the seed cotton yields with other N treatments. The N application rates had no significant effect on lint percentage. (2) Compared with N0, N applications significantly increased the cotton dry matter accumulation. The accumulation of N, phosphorus and potassium in cotton increased along with the N application rates in the 90–360 kg·hm^－2 range. The levels of N, phosphorus and potassium in N450-treated cotton decreased compared with N360-treated cotton. As the N application rates increased, the N agronomic efficiency and N fertilizer partial productivity of cotton decreased. When the N application rates exceeded 360 kg·hm^－2, the N physiological efficiency began to decrease, but there were no significant differences among treatments. (3) The nitrate N contents in the 41–80-cm soil layers of the treatments, except for N90, significantly increased compared with N0. The nitrate N contents in the 41–80-cm soil layers of N270-, N360- and N450-treated cotton were significantly increased compared with those of N0, N90 and N180. However, N applications had no significant effects on the ammonium N contents in the soil. (4) The soil urease activities increased when N application rates were less than 360 kg·hm^－2, and then decreased when the N application rates were greater than 360 kg·hm^－2. [Conclusion] The optimum N application rate was 277.0 kg·hm^－2. When the N application rates were greater than 360 kg·hm^－2, the nitrate N contents in the soil increased. However, the nutrient accumulation levels and the N fertilization efficiencies decreased, and the soil urease activities were inhibited. No obvious increase in cotton yield was observed.