长期定位施肥对土壤氮素矿化与作物产量的影响

揭示长期施用有机肥及配施氮肥对非石灰性潮土氮素矿化特性的影响,探索其与作物产量间的关系。以始于_1978年的莱阳长期定位施肥试验为基础,采用田间原位-离子交换树脂法(ISC-IERB)研究了长期定位施肥对土壤氮素矿化特性的影响,并对其与产量进行了相关分析。结果表明:长期施用有机肥及其配施氮肥可显著提高非石灰性潮土全氮、矿质氮、净氮矿化量、冬小麦或夏玉米吸氮量和产量,且在同一有机肥(氮肥)水平下,均随氮肥(有机肥)投入量的增加呈增加趋势,其中高量有机肥配施高量氮肥(M_2N_2)处理的增加幅度最高,冬小麦、夏玉米产量分别为6 803,_1_1 935 kg/hm_2;长期施肥使夏玉米季土壤氮净矿化量、净氮矿化率明显大于冬小麦季,施肥处理(M_1、M_1N_1、M_1N_2、M_2、M_2N_1、M_2N_2)的增幅分别为7.1%-2.7%,16.2%-76.0%;相关分析表明,冬小麦-夏玉米产量与当季冬小麦、夏玉米播前土壤全氮、矿质氮含量、氮净矿化量均存在极显著相关性,但与氮素表观淋失量相关不显著。研究表明,施用有机肥、氮肥是提高土壤供氮潜力、作物产量的有效手段,作物与季节是影响土壤氮素矿化的重要因素。     

滨海盐碱地不同培肥方式对作物产量及土壤肥力的影响

为给滨海盐碱地区土壤培肥及作物高产高效提供一定的理论指导,采用随机区组试验设计,以滨海盐碱地冬小麦-夏玉米轮作模式为例,通过大田试验,研究了氮肥、高效有机肥、改良剂不同配比对小麦、玉米产量及土壤肥力的影响。结果表明,在滨海盐碱地上种植冬小麦施用氮肥、有机肥及土壤改良剂均可提高籽粒产量,且三者增产幅度分别为9.52%~29.52%,2.30%~17.82%,2.19%~11.48%;玉米季施用氮肥、有机肥均可提高玉米产量,增产幅度分别为29.37%~45.74%,1.69%~11.15%,小麦改良剂的后效对玉米也有明显增产效果,增产幅度为3.50%~8.33%。盐碱地施用氮肥、有机肥、改良剂对于提高土壤肥力效果明显,其中O3(N_2O3A2)效果最佳,土壤速效氮磷钾含量均最高;施用土壤改良剂能增加土壤有机质含量,且能降低土壤盐碱含量。通过建立施肥效应模型,获得本试验条件下周年小麦玉米总产量最高可达16 770.46 kg/hm~2,对应的氮肥、有机肥、改良剂周年施用量分别为763,2 250,3 167 kg/hm~2。因此,滨海盐碱地区冬小麦-夏玉米轮作模式施肥应重视氮肥、有机肥及土壤改良剂的配合施用,可获得一定的作物高产。     

长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究

通过北京昌平"国家褐潮土土壤肥力和肥料效益监测基地"的长期定位试验(1991-2004年),研究了褐潮土条件下长期施肥对土壤有机质状况的影响,与对照不施肥或单施氮肥比较,氮磷长期配合施用极显著增加冬小麦和夏玉米的生物产量和籽粒产量,冬小麦增产4倍以上,夏玉米增产1倍以上;单施氮肥、或磷钾配合、或氮钾配合增产效果均不明显;氮磷长期配合施用各处理比较,冬小麦和夏玉米产量均表现NPK 有机肥或秸杆＞NPK＞NP.氮磷钾配合施用有机肥耕层土壤有机质含量明显高于单施化肥;与对照不施肥比较,NPK 秸秆以及NPK 有机肥土壤有机质含量分别增加7.90%和14.56%,氮磷钾配合和氮磷配合分别比对照增加6.51%和5.89%,而单施氮肥仅增加2.56%.可见NPK平衡施用及其配施有机肥对增加作物产量和土壤有机质含量具有重要作用.     

长期施肥对作物产量及褐潮土有机质变化的影响研究

通过北京昌平“国家褐潮土土壤肥力和肥料效益监测基地”的长期定位试验（1991-2004年）,研究了褐潮土条件下长期施肥对土壤有机质状况的影响,与对照不施肥或单施氮肥比较,氮磷长期配合施用极显著增加冬小麦和夏玉米的生物产量和籽粒产量,冬小麦增产4倍以上,夏玉米增产1倍以上;单施氮肥、或磷钾配合、或氮钾配合增产效果均不明显;氮磷长期配合施用各处理比较,冬小麦和夏玉米产量均表现NPK＋有机肥或秸杆〉NPK〉NP。氮磷钾配合施用有机肥耕层土壤有机质含量明显高于单施化肥;与对照不施肥比较,NPK＋秸秆以及NPK＋有机肥土壤有机质含量分别增加7.90%和14.56%,氮磷钾配合和氮磷配合分别比对照增加6.51%和5.89%,而单施氮肥仅增加2.56%。可见NPK平衡施用及其配施有机肥对增加作物产量和土壤有机质含量具有重要作用。     

长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响

基于 30年的长期定位试验, 研究了长期定位施肥对夏玉米光合性状及产量的影响。研究结果表明：随着施肥量的增加,玉米穗位叶叶绿素含量,光合速率,干物质积累量都显著提高。有机肥与氮肥配施的处理与偏施氮肥的处理相比,各项指标提高最为显著。长期不施肥,玉米的穗粒数最低偏施氮肥可以提高穗粒数,但与对照差异不显著,有机肥与氮肥配施可以显著提高小麦的穗粒数,产量较高,高有机肥与高氮肥配施的处理产量最高。     

长期定位施肥对冬小麦叶面积指数及群体受光态势的影响

为了研究氮肥与有机肥配施对冬小麦群体的影响,揭示实现冬小麦高产的条件,试验分析了长期定位施肥条件对冬小麦的叶面积指数及受光态势的影响。结果表明:氮肥和有机肥的施用量越大,群体越繁茂,叶面积指数也就越大,而群体内部光照强度就会降低,表征群体受光态势的半消光深度与叶面积指数极显著负相关。叶面积指数与氮肥(N)和有机肥(M)施用量之间的关系:LAI=4.41×10-3N 5.93×10-5M 0.888,通过合理施肥可以创造出具有最适叶面积指数的冬小麦群体。     

玉米不同水肥耦合方式下氮肥肥效滞后时间研究

研究了玉米对氮肥施用后的肥效反应时间,以期实现玉米高产精准施肥.结果表明：随施氮肥方式的不同,施肥后8～11d玉米叶片性状才会表现出肥料效果的发生,其中以氮肥表施的滞后时间最长,氮肥施后覆土次之,氮肥兑水施用的肥效滞后时间最短;玉米叶片性状的叶长、叶宽、生长速率及叶绿素含量指标中,叶绿素含量指标反应时间为8～11d、叶片生长速率指标为10～13d、叶长指标为11～14d,叶宽为11～15d,通过叶绿素仪测定叶绿素是确定肥料发生时间较好的方法,而通过叶片外观性状诊断较为迟缓.     

氮肥不同施用量对葡萄叶片生长及根、叶细胞结构的影响

旨在为葡萄生产栽培提供理论依据,通过氮肥不同施用量处理,研究探讨了氮肥对盆栽葡萄叶片生长及根、叶细胞结构的影响。结果表明,随着氮肥施用量的增加,葡萄叶片的长和宽及其叶面积都呈现增大趋势,叶绿素含量也显著增加,其中,叶绿素a增加显著,而叶绿素b增加不显著,同时,叶绿素荧光量子吸收率显著增加,且与叶绿素a/b值显现出一致的趋势,说明叶绿素俘获光量子与叶绿素a有很大关系。通过切片观察,随着氮肥施用量的增加,DAPI染色后,对叶片细胞核影响不显著,但在根尖部,细胞核数量和染色程度显著增加;经I2-KI染色显示,随着氮肥施用量的增加,葡萄叶片、根尖中淀粉粒积累也呈现增加的趋势。     

增施有机肥提升作物耐盐能力研究

旨在找到提升作物耐盐能力的技术方法。应用桶栽实验研究4 种有机肥于不同水分条件下对盐渍土栽培冬小麦和夏玉米生长发育、生理生态及产量的影响。施用有机肥可有效改善土壤环境,其中禾宜佳有机肥使土壤中总氮、有机质、总菌数分别提高了8.4%、16.7%、55.8%,效果最佳。在土壤含水量高时,施用有机肥可使盐胁迫下小麦、玉米叶片叶绿素含量分别提高约6.9%、5.1%左右;使小麦、玉米生物量最高分别增加60.0%和51.2%;不同有机肥使冬小麦净光合作用最大提高20.8%;冬小麦穗粒数提高了44.4%、千粒重增加24.9%,产量提高61.9%。在土壤含水量低时,以上指标也均有所增加,但增幅不及高含水量下明显。土壤含水量高时,增施有机肥有利于作物在高盐土壤中生长;水分含量低时,增施某些含盐量高的有机肥可能造成土壤盐浓度增加反而增大了对作物危害。在高水分条件下增施有机肥增产效果更佳。     

华北地区夏玉米生产中磷素利用特征研究

为评估当前中国华北地区夏玉米生产中的磷素利用效率和影响因素,促进磷肥资源高效利用和降低损失和污染,本研究通过收集1980年以来公开发表的夏玉米田间试验的文献,对华北地区夏玉米磷肥试验数据进行收集、整理和分析,获得了夏玉米的籽粒与秸秆产量及其比例,以及施磷量与籽粒和秸秆磷含量的关系模型。研究发现,随着施磷量的增加,土壤-夏玉米作物系统的磷素表观盈亏量呈线性增加,在施磷达到75 kg/hm ²时,磷素表观盈亏量为0。华北地区的夏玉米磷肥平均利用效率约为15%;增加氮肥施用量以及与磷合理配施有利于提高磷肥利用效率。整体上,夏玉米对磷酸二铵的利用效率高于过磷酸钙;有机肥和化肥配施可以有效提高磷肥利用效率。夏玉米‘天泰60’品种的磷肥利用效率最高。在华北地区夏玉米生产中,选用磷酸二铵以及适合的氮肥水平、有机肥与化肥配施,可以提高磷肥利用效率,降低磷肥损失和环境污染风险。     

氮肥运筹对孕穗期受渍冬小麦旗叶叶绿素荧光与籽粒灌浆特性的影响

以小麦品种皖麦54为试验材料,研究不同氮肥运筹对孕穗期受渍冬小麦旗叶叶绿素荧光特性的影响。结果表明,孕穗期小麦旗叶叶绿素含量最高,随后下降,至成熟期降到最低;渍水处理叶绿素含量下降幅度高于对照处理。对照处理孕穗期后叶绿素荧光参数F_v/F_m、F_v/F_o和q_p随小麦生育期的推进呈先增加后降低的变化趋势,于渍水处理孕穗期后第11~20天达到最高峰,NPQ呈先降低再升高的趋势。孕穗期渍水7 d后F_v/F_m、F_v/F_o和q_p均呈“低–高–低”的变化趋势,与对照相比,F_v/F_m低1.8%~2.3%,F_v/F_o低8.0%~10.9%,Φ_PSII则显著低于对照。基肥30%+拔节肥50%+孕穗肥20%(N4)处理生育后期旗叶叶绿素含量显著高于全部氮肥基施(N1)处理,而F_v/F_o、F_v/F_m和q_p显著高于N1和基肥70%+拔节肥30%(N2)处理。叶绿素含量与F_v/F_m、q_p和Φ_PSII呈显著正相关,与NPQ呈显著负相关。ETR-PAR响应曲线的拟合结果表明,孕穗期渍水7 d小麦生育后期旗叶ETR_max、α和E_k值较对照降低。N4的旗叶ETR_max、α和E_k均高于N1和N2。孕穗期渍水7 d条件下不同氮肥运筹方式间各叶绿素荧光参数变异系数高于对照,氮肥的补偿效应较对照明显。氮肥后移运筹方式显著减轻渍水逆境对光合器官的破坏,使小麦生育后期功能叶具有较强的光捕获能力和光化学效率,改善了旗叶光合性能,使灌浆期延长,平均灌浆速率提高,从而较氮肥前移处理显著提高小麦千粒重。     

气候变化对青岛主要作物生育期的影响

为了研究气候变化对青岛主要作物生长发育的影响,利用青岛市胶州农业气象观测站1982—2014年冬小麦、1986—2014年夏玉米的生育期观测资料和同期的气象资料,分析了这2种作物生育期的变化趋势及对气候变化的响应。结果表明:青岛市冬小麦从播种到返青各生育期均延迟,其中以分蘖期延迟最明显;起身至孕穗各生育期提前;生育期内平均气温的上升是导致冬小麦全生育期缩短的主要原因。夏玉米播种到七叶各生育期均提前,拔节到成熟各生育期均延迟,成熟期延迟的程度最大;6月降水减少是导致夏玉米成熟期延迟、全生育期延长的主要原因。未来10年,气候变化会导致冬小麦成熟期提前,全生育期缩短;夏玉米成熟期推迟,全生育期延长。     

施氮对夏玉米氮素利用及土壤硝态氮积累的影响

为了进一步研究施用氮肥对夏玉米氮素利用及土壤硝态氮积累的影响,寻求夏玉米合理施氮量,以‘郑单958’为试材进行大田试验,研究施氮量对夏玉米氮素利用及土壤硝态氮积累变化的影响。结果表明,施氮量在0~260 kg/hm2范围内,夏玉米产量随其增加显著提高,当施氮量高于260 kg/hm2时,产量有减少趋势;氮素的利用率随施氮量的增加也逐渐降低。在玉米整个生育时期土壤硝态氮含量呈现先下降而后缓慢上升的趋势,随着施氮量增加,各土层硝态氮含量而提高。适量施氮可促进玉米对氮素的吸收利用,进而提高玉米产量,但过量施氮导致硝态氮在土壤中大量积累,增大了污染环境风险。在超高产栽培条件下,从玉米产量、氮素利用率和土壤硝态氮积累情况综合考虑,夏玉米合理施氮量应控制在195~260 kg/hm2范围之内。     

前茬冬小麦栽培措施对后茬夏玉米光合特性及产量的影响

为了明确前茬冬小麦施氮和种植方式对后茬夏玉米光合特性及产量的影响,于2013-2015年华北平原冬小麦-夏玉米轮作区进行裂区试验。冬小麦施氮112.5 kg/hm2(N1)和225.0 kg/hm2(N2)为主处理,冬小麦等行距(U)改为夏玉米等行距(UR),20+40沟播(F)改为垄作(BP)的种植方式为副处理。结果表明,与UR和N1相比,BP和N2提高夏玉米叶面积指数(LAI)、叶绿素含量指数(CCI)、净光合速率(Pn)及干物质重(DM),且减缓LAI、CCI和Pn后期降低幅度。冬小麦季,与U相比,F种植方式增产3.1%、穗数提高6.9%、穗粒数提高2.4%。与N1相比,N2处理增产5.0%、穗数提高13.8%、穗粒数提高4.9%;夏玉米季,与UR比,夏玉米BP种植方式增产7.1%、穗粒数提高2.4%、收获指数提高5.9%。与N1相比,N2处理增产13.0%、穗粒数提高9.2%、收获指数提高11.9%。在华北冬小麦-夏玉米轮作区,冬小麦季施氮225.0 kg/hm2的条件下,氮肥后效明显,结合沟播冬小麦收获后在垄上直播夏玉米的种植方式是一种全程简化、高效、丰产的栽培措施,在华北平原冬小麦-夏玉米轮作区有很高的实践意义。     

基于无人机多光谱遥感的冬小麦叶绿素含量反演及监测

旨在实现冬小麦各生育期叶绿素含量的准确估测,探究其时空变化规律。利用无人机获取冬小麦越冬期、返青期、拔节期、孕穗期和灌浆期的高分辨率多光谱图像,同时采集地面SPAD数据。选取三类光谱参数建立反演模型,优选出各生育期的最佳预测模型,并定量监测试验区冬小麦叶绿素含量时间变化和空间分布。结果表明：原始波段模型和波段倒数对数模型分别为越冬期及其他生育期叶绿素含量预测的最佳模型,拟合精度R²>0.59;时空分布上,灌浆期前试验区冬小麦叶绿素含量呈南北高、中部低特点,灌浆期则呈北高南低的趋势,叶绿素含量从越冬期到拔节期逐步增加,拔节期到孕穗期开始降低,孕穗期到灌浆期则大幅度降低。本研究建立的倒数对数预测模型,精度较高,且适用于返青到灌浆的4个生育期,对于试验区冬小麦叶绿素含量有较好的时空监测效果。     

基施和追施富硒有机肥对小麦叶绿素荧光、产量和硒富集的影响

为确保富硒农产品的安全生产,为小麦高效富硒提供理论依据,以‘宁春55号’小麦品种为材料,在田间试验条件下探究了富硒有机肥不同施用方法及施用量对小麦叶绿素荧光、产量和地上部器官硒含量的影响。结果表明,基施和追施方式下,叶绿素含量和叶绿素荧光值随施用量的增加而上升,其中两种施硒方式下孕穗期和灌浆期小麦叶片的叶绿素含量和Fo存在显著差异。不同处理小麦茎秆和麸皮中全硒含量均较对照显著提高,总体上,基施富硒有机肥地上部各器官全硒含量高于追施方式下,但二者差异不显著,表明两种施肥方式对小麦体内硒的富集均有一定的促进效果。基施方式下,小麦产量各处理分别比对照增产0.9%~8.9%,而追施方式下,不同处理小麦产量总体呈先下降后上升的趋势,两种施肥方式下,小麦产量差异不显著。因此,根据两种施肥方式下小麦的叶绿素荧光、产量及体内硒的富集效果,建议在小麦富硒农产品生产中基施富硒有机肥,减少小麦农艺操作环节,降低人工投入成本。     

耕作和培肥对豫中区冬小麦生长和产量性状的影响

以‘百农矮抗58’为试验材料,在2007-2008年度深耕土壤的基础上,于2008-2009年度研究了深耕（耕深40 cm）和浅耕（耕深20 cm）2种耕作方式和底施专用复合肥（B1）、专用复合肥+鸡粪（B2）及专用复合肥+饼肥（B3）3种培肥模式对豫中区冬小麦生长和产量性状的影响。结果表明：浅耕模式下小麦的株高、群体数量、叶片叶绿素含量及地上部单株干物质积累量均高于深耕模式。B3培肥模式下,小麦叶片的叶绿素含量和植株地上部分干物质积累量较高。浅耕+B3模式下成穗数和穗粒数极显著高于其它模式,产量较高。综上,深耕基础上,浅耕配施复合肥和饼肥是豫中区适宜的种植模式。     

传统施肥下农田土壤氮素累积特征研究

深入研究土壤中氮素的残留和移动有助于明确、解释或监测农田氮素淋失的过程。以土壤无机氮测试为主要手段,通过设置不同的田间试验处理,分析农民传统施肥下冬小麦/夏玉米轮作条件下氮素的累积迁移特征。结果表明,农民习惯施肥处理冬小麦/夏玉米轮作地土壤中残留的氮素以硝态氮为主,小麦生长季土壤硝态氮积累量在90.13~426.97 kg/hm2,玉米季为67.96~204.32 kg/hm2,存在潜在淋失的风险。除因作物不同生育期吸收不同外,N肥施用量、灌溉量等都是决定其季节动态变化的主要因素。进一步研究需寻求合理的水肥管理模式,以提高氮肥利用率,减少氮素流失造成的非点源污染。