黄土高原南部不同减氮模式对春玉米产量及土壤硝态氮残留的影响

【目的】研究了不同减量施氮模式对黄土高原南部春玉米产量、土壤硝态氮残留的影响,提出科学施肥模式,旨在指导当地玉米施肥、保护环境安全。【方法】在黄土高原南部沟壑区农田连续进行了3年的田间试验,供试作物为春玉米,一年一熟,采用半覆膜种植方式。试验设不施氮（CK）;传统施肥模式（Con,施尿素N 200 kg/hm2）;减氮模式Ⅰ（Mod Ⅰ,施尿素N 160 kg/hm2）;减氮模式Ⅱ（Mod Ⅱ,施尿素N 160 kg/hm2和加一定量的硝化抑制剂双氰胺）;减氮模式Ⅲ（Mod Ⅲ,施脲甲醛N 160 kg/hm2）5种处理。调查了玉米产量、收获后土壤硝态氮残留和氮素利用率。【结果】三种减量施氮模式较传统施氮模式施氮量减少20%的情况下,玉米产量连续三年无显著变化（P 0.05）,相差0.1~0.5 t/hm2。与Con相比,Mod Ⅰ、Mod Ⅱ、Mod Ⅲ处理的氮肥农学效率及偏生产力分别增加了20.2%~23.2%和21.9%~23.7%,0-200 cm土层NO3--N的残留量分别减少了90.7、97.3、100.7 kg/hm2,其降幅依次为44.7%、47.9%、49.6%。【结论】连续三年减少20%的施氮量不影响春玉米产量及吸氮量,可提高氮肥的农学效率和偏生产力,显著减少土壤剖面NO3--N残留量。在同一施氮量下,添加硝化抑制剂或施用缓控释肥对硝态氮残留量减少作用不甚明显。     

灌溉模式和供氮水平对水稻氮素利用效率的影响

以Ⅱ优838为材料,湖北潮土为供试土壤,通过2年稻麦轮作柱栽试验研究了2种灌溉模式（FW: 土表淹水3 cm; CW: 保持土壤湿润但土表不积水）和4个供氮水平(N 0、126.0、157.5、 210.0 kg/hm2）对水稻地上部干物重、 氮素积累量、 氮素利用效率的影响。结果表明,灌溉模式和供氮水平对水稻产量、 地上部氮素积累量和氮素利用效率均有显著（P0.05）或极显著影响（P0.01）。其中,淹水处理下水稻产量、 地上部氮素积累量、 水稻氮素农学利用率、 氮肥吸收利用率、 氮肥偏生产力和氮素生理利用率显著高于控水处理;地上部生物量及氮素积累量随供氮水平的提高而增加趋势明显; 氮肥农学利用率、 氮肥偏生产力和氮素生理学利用率均表现为随施氮量提高而下降的趋势,但减氮25%处理（N 157.5 kg/hm2）与常规施氮量处理（N 210.0 kg/hm2）间的差异并不显著。综合分析水稻产量与氮素吸收利用效率的各项指标,在8个供试处理中,淹水灌溉模式并减氮25%的处理为值得推荐的稳产高效水氮运筹模式。     

基于主成分- 聚类分析的植烟土壤障碍因子诊断

烤烟长期连作与过度施肥导致土壤障碍问题频发,病虫害增加,严重影响烟叶质量。通过对以烤烟为中心的不同作物轮作模式下土壤障碍因子识别与评价,探究烤烟轮作体系下土壤酶活性的响应规律,并建立障碍模型,对保障植烟土壤高质量、可持续发展经营具有重要意义。采集分析了丽江金沙江流域5县（区）植烟区大麦-烤烟（Ⅰ）、大蒜-烤烟（Ⅱ）、油菜-烤烟（Ⅲ）和蚕豆-烤烟（Ⅳ）主要轮作模式土壤典型样品111个,利用主成分分析法结合聚类分析法分析了19个土壤养分指标,从中挖掘主要障碍因子,并探究土壤酶活性的响应机制,同时引入障碍度模型对不同轮作模式下土壤养分因子进行定量化分析。结果表明：不同轮作模式下土壤主要障碍因子存在差异。大麦-烤烟（Ⅰ）模式中土壤障碍因子有4个,pH、全氮和水解性氮均属土壤重度障碍因子,有机质属轻度障碍,障碍度为8.29%。大蒜-烤烟（Ⅱ）模式中,有效磷和有效锌障碍度分别为5.67%和9.98%,均属于轻度障碍;水解性氮、交换性镁和有效铁障碍度分别为42.34%、28.41%和19.28%,属于重度障碍。油菜-烤烟（Ⅲ）模式中,有机质、全氮、水解性氮和交换性镁等土壤障碍因子均属重度障碍,障碍度...     

应用15N示踪技术研究水稻对氮肥的吸收和分配

运用15N示踪技术研究了不同生育时期水稻对肥料氮的吸收和分配。结果表明：15N分别标记基肥（N1）、分蘖肥（N2）和拔节孕穗肥（N3）处理中,水稻吸收的氮素在分蘖盛期、拔节孕穗期和开花期分别有23.1%、8.3%和19.9%来自肥料;从开花期到成熟期,不同时期标记的15N转运量大小为：拔节孕穗期追肥（N3）>基肥（N1）>分蘖期追肥（N2）, 但基肥的氮素转运效率最高, 其他两次追肥氮素转运效率相当;在成熟期,N1、N2、N3处理残留在的稻草中的15N分配比例分别为24.3%、26.7%和30.4%。无论是氮肥基施,还是分蘖期或拔节孕穗期追肥,水稻开花期之前所吸收的15N主要分配在叶片中,其次是鞘,再次是茎,开花期后,随着15N从营养器官向籽粒中的转移,叶片、茎秆和鞘中的15N分配百分比逐渐下降,籽粒15N的分配百分比逐渐上升。试验结果还显示,基肥15N标记时,分蘖盛期所吸收氮来自肥料最高,为23.1%,随生育期的推进逐渐下降,到成熟期仅为10.6%,成熟期吸收的氮来自分蘖期和拔节孕穗期追施的氮肥分别为5.9%和12.4%。表明（1）当土壤氮素含量不高时, 基肥对水稻整个生育期生长很重要,基肥适量增加可显著增加水稻茎蘖数,对水稻群体质量建成有决定作用;（2）拔节孕穗肥可显著促进水稻生育后期的籽粒灌浆和充实,增加拔节孕穗期的氮素供应有利于提高水稻的氮素收获指数;（3）分蘖期追肥氮素损失较大,水稻吸收较少,可以适量增加水稻基肥而不施分蘖肥,或在水稻分蘖后期水稻生物量较大时适量施肥以促进水稻吸收。     

双季稻减排增收的水氮优化管理模式筛选

为筛选出"低投入-低排放-高收益"的稻田水氮管理模式，该研究以汉江平原双季稻为研究对象，设计4种氮肥管理方式：1）普通尿素；2）树脂包膜控释尿素；3）普通尿素减氮20%；4）控释尿素减氮20%，和2种水分管理方式：1）常规灌溉；2）薄浅湿晒节水灌溉。采用静态箱-气相色谱法测定甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放量，应用生命周期法（life cycle assessment, LCA）计算水稻生产碳足迹，基于成本收益核算分析单位水稻产量和单位净收益的碳排放强度。结果表明，控释尿素能有效提高双季稻产量，节水灌溉和减氮20%能节约投入成本，对双季稻产量存在一定负效应，但差异不显著。相比普通尿素和常规灌溉，不同水氮优化处理可不同程度降低水稻生产的碳足迹和排放强度，并有助于提高收益。其中节水灌溉搭配控释尿素减氮的综合减排效果最好，早、晚稻总减排量分别为45.8%和42.5%（P<0.05），同时全年净利润最高，达14 340元/hm2。因此，节水灌溉、控释尿素同时减氮20%的组合技术可实现稻田节本减排增收。     

适宜种植密度和施氮量对提高冬小麦产量和水氮利用效率的影响

针对西北地区干旱以及不合理的施氮和种植密度导致的冬小麦产量和水氮利用效率偏低的问题，探究垄膜沟播模式下冬小麦高产和水氮高效利用的最优氮肥密度管理措施。试验设置150 kg/hm²（D1）、187.5 kg/hm²（D2）、225 kg/hm²（D3）3个密度梯度和180 kg/hm²（N1）、270 kg/hm²（N2）、360 kg/hm²（N3）3个施氮水平（以N计），通过2 a（2021—2022年和2022—2023年）田间试验，研究氮密互作对冬小麦生理生长、干物质累积、产量、水分利用效率（water use efficiency，WUE）和氮利用效率（nitrogen partial factor productivity，NPFP）的影响。结果表明：与当地常规氮密处理（D1N3）相比，合理增大种植密度和减少施氮量可使抽穗期LAI提高13.93%～67.19%，最大干物质累积量和累积速率增大147.25%和65.29%。2 a产量均在D2N2处理达到最大，平均值11911.93 kg·/hm²，但2 a WUE分别在D2N2和D2N3达到最高，NPFP分别在D2N2和D3N1处理最高。通过拟合分析，2021—2022年冬小麦产量、WUE和NPFP达到最大值时所对应的种植密度与施氮量分别为195.92和260.82 kg/hm²、200.51和249.80 kg/hm²、195.92和187.35 kg/hm²，2022—2023年分别为195.92和257.14 kg/hm²、194.39和286.53 kg/hm²、197.45和183.67 kg/hm²。基于回归模型对产量、WUE和NPFP进行综合评价，最终确定种植密度180.45～190.04 kg/hm²、施氮量201.66～256.67 kg/hm²的组合模式为垄膜沟播冬小麦高产和水氮高效利用的氮密管理措施。研究结果可为西北地区冬小麦的高产高效栽培提供理论依据。     

生化抑制剂和腐植酸联合添加对尿素在黑土水稻种植中氮素供应稳定性的影响

  目的  研究同时添加不同种生化抑制剂和腐植酸后尿素在黑土区水田的施用效果,为黑土区稻田新一代高效稳定性尿素肥料的研制提供理论依据。  方法  采用盆栽方法,以不施氮肥（CK）及施用尿素（N）为对照,通过测定水稻土中的氮素转化特征及水稻生理指标、产量及氮肥利用效率等的影响,探究添加腐植酸（HA）、N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三甲基吡啶（CP）及腐植酸分别与三种生化抑制剂组合制成的7种稳定性尿素肥料改善氮素供应稳定性的差异。  结果  ①相比单施普通尿素,添加腐植酸及NBPT、DMPP、CP均能提高水稻产量、吸氮量及尿素氮肥利用效率。② 相比单独施用NBPT,尿素联合添加NBPT和腐植酸后能有效抑制土壤硝化作用,分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量1.84%、13.38%和2.80%,但会降低水稻产量、叶面积指数、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力。③ 相比单独施用DMPP,尿素联合添加腐植酸、DMPP能分别提高水稻株高、分蘖数和叶绿素含量3.04%、5.20%和3.71%,显著降低土壤硝化抑制率、水稻产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力（P < 0.05）。④ 相比单独施用CP,尿素联合添加腐植酸、CP提高了土壤速效氮含量、水稻株高、分蘖数、叶绿素含量、生物产量,显著提高水稻籽粒产量、水稻吸氮量、氮肥利用率及偏生产力（P < 0.05）。  结论  腐植酸与CP联合添加制成新型稳定尿素肥料用于在东北黑土区水稻栽培,有利于作物增产及氮肥利用率的提高。     

黄土丘陵区4种典型植被土壤可溶性氮组分特征

土壤可溶性氮组分是氮循环中最活跃的一环，是联系"植物—土壤氮组分—土壤养分"的关键纽带。为探讨植被类型对黄土丘陵区土壤氮素累计及其有效性的影响，以黄土丘陵区4种典型植被（荒草地、沙棘林地、文冠果林地、云杉林地）为研究对象，分析0—10，10—20，20—40 cm土层可溶性有机氮（SON）、铵态氮（NH₄⁺—N）、硝态氮（NO₃^-—N）含量，密度及其所占TN比例在不同植被间的差异。结果表明：与荒草地相比，0—40 cm土层中SON含量整体表现为云杉林地最高（19.0%），文冠果林地和沙棘林地分别减少7.0%，13.2%，NO₃^-—N含量为沙棘林地最高（20.9%），文冠果林地和云杉林地分别减少5.0%，48.0%，3种植被与荒草地相比NH₄⁺—N含量减少19.0%~29.1%；同样，云杉林地SON密度增加31.17%，沙棘林地与文冠果林地分别减少12.8%，4.3%，沙棘林地NO₃^-—N密度增加21.4%，文冠果林地、云杉林地分别减少3.5%，42.6%，其余植被NH₄⁺—N密度减少16.4%~32.8%；可溶性氮组分占TN比例中，仅沙棘林地NO₃^-—N占TN比例最高，相比于荒草地增加1.2倍。相关分析表明，可溶性氮组分受TN与MBN的影响大于SOC和MBC。综上，不同植被类型对可溶性氮组分含量、密度及占全氮比例有较大影响，并增加氮素的有效性，以云杉、沙棘的提升效果最好。     

利用~(15)N示踪技术研究8种禾本科牧草对氮肥的吸收和转化效率

研究牧草对肥料氮素的吸收及动物转化效率所表现的基因型差异,对指导优良牧草品种的筛选具有重要意义。本研究采用15N同位素示踪方法,通过盆栽试验测定了杂交狼尾草、热研3号俯仰臂形草、热研8号坚尼草、热研11号黑籽雀稗、墨西哥玉米、苏丹草、黑麦草、高羊茅8种禾本科牧草对氮肥的利用效率,并利用15N标记牧草饲喂小白鼠,测定动物对牧草的消化吸收率。结果表明:8种牧草15N肥料利用率为5.197%~29.340%,其中以杂交狼尾草的氮肥利用效率最高;小白鼠对15N标记牧草的消化率为27.67%~68.20%,消化率依次为黑麦草苏丹草墨西哥玉米杂交狼尾草俯仰臂形草坚尼草高羊茅黑籽雀稗;鼠体对牧草15N的回收率为22.62%~43.90%,表明牧草对氮肥的吸收与转化效率存在明显的基因型差异。综合评价认为,6种夏季牧草品种中,以杂交狼尾草和热研3号俯仰臂形草的15N转化效果较好,冬季牧草品种黑麦草则优于高羊茅。     

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式：农民习惯施肥（N—hmxer）、减施化肥氮26％（74％N-farmer）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N（74％N—farmer＋S）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N和采用滴灌（74％N-farmer＋S＋D）、减施化肥氮45％结合调节土壤C／N和采用滴灌（55％N-farmer＋S＋D）的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。结果表明。55％N-farmer＋S＋D模式下番茄产量最高为108349kg·hm^-2,产投比最高为26．1;与N—farmer模式相比,74％N-farmer、74％N—farmer＋S、74％N-farmer＋S＋D和55％N—farmer＋S＋D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55％N—farmer＋S＋D模式的氮素当季利用率为9．56％,氮素农学效率为43．67kg·kg^-1,均显著高于N—farmer模式（P〈0．05）;氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55％N-farmer＋S＋D模式的效率最高为598．06kg·kg^-1;55％N-farmer＋S＋D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493．81kg·kg^-1和53．84％,均高于N—farmer模式。氮平衡结果表明,N—farmer模式的表观损失最高,55％N-farmer＋S＋D模式显著低于N—farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74％N—farmer＋S、74％N—farmer＋S＋D和55％N-farmer＋S＋D模式在0～100cm剖面累积的硝态氮含量均低于N—farmer模式,拉秧期N—farmer模式累积的硝态氮含量最高达705．24kg·hm^-2,74％N-farmer＋S＋D模式累积的硝态氮含量最低为453．75kg·hm^-2;番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0—40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50％。综合以上分析结果,集成模式55％N—farmer＋S＋D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留。     

标记停留时间对水稻及其生物质炭的13C和15N丰度的影响

稳定同位素技术是研究土壤元素循环的重要技术手段。本实验研究了同位素标记后的停留时间对水稻地上和地下部分及利用其制备的生物质炭的13C丰度（δ13C）和15N丰度（δ15N）的影响，为深入研究生物质炭对土壤碳、氮过程的影响提供基础。研究以水稻为材料，利用15N-尿素叶面喷施和13C-CO2脉冲标记的方法对水稻进行了15N和13C双标记，15N标记结束后设置4 h、6 h和24 h三个停留时间，将标记后的水稻分为地上和地下部分，分别在300 °C和500 °C下制备成生物质炭，利用同位素质谱仪测定水稻及其生物质炭的δ13C和δ15N。结果表明，随着停留时间的延长，水稻地上部分的δ13C由872‰逐渐降低至578‰，而地下部分的δ13C由226‰逐渐升高至869‰。与δ13C不同，水稻地上部分δ15N呈现先增加后降低的趋势，停留时间6 h时δ15N最大（1764‰），而地下部分的δ15N呈现先降低后增加的趋势。整体而言，与水稻原料相比，生物质炭的δ13C和δ15N分别降低了52.1%和15.9%。而且，生物质炭的δ13C和δ15N均在停留时间为24 h时最高，300 °C生物质炭表现的更加明显。随着停留时间的延长，300 °C生物质炭的热水可提取有机碳的δ13C比残留固体的δ13C降低的比例由4.14%提高到11.0%，而对于500 °C生物质炭则由32.3%降低到18.9%，表明延长停留时间分别降低和提高了300 °C和500 °C生物质炭的13C均匀性。综上所述，本研究发现标记后的停留时间对水稻δ13C和δ15N的影响不同，并且这种影响没有延续至生物质炭，停留时间和制备温度共同影响水稻生物质炭的13C均匀性。     

不同氮效率水稻生育后期氮素积累转运特征

以不同氮效率水稻基因型为供试材料,通过15N标记的氮肥盆栽试验精确定量不同氮效率的水稻齐穗后氮素积累和转运量。结果表明,无论在何种施氮水平下,氮高效水稻(南光和武运粳)的籽粒产量均显著高于氮低效水稻Elio;不同氮效率水稻在齐穗期和齐穗后15天时干物质积累量差异不显著,但在成熟期时氮高效水稻的干物质积累量显著高于氮低效水稻,增幅约为16·4%;与干物质积累相对应的是,不同氮效率水稻的氮素积累量在齐穗期和齐穗后15天也没有差异,但在成熟期时氮高效基因型水稻武运粳和南光的氮素积累量较氮低效基因型水稻Elio高约31%和21%,差异显著。15N标记试验结果可以看出,氮低效水稻Elio齐穗时吸收的一部分15N移出了植株体,其占15N转运量的11%。从齐穗至成熟,氮低效水稻Elio从茎叶转移出的15N量(2·75mg穴-1)远远低于氮高效水稻武运粳(3·54mg穴-1)和南光(3·22mg穴-1),差异显著。氮高效水稻武运粳和南光从茎叶转移出的15N量约占籽粒所需N量的91%和85%,而从土壤中吸收的15N量约占9%和15%。综上所述,氮高效、低效水稻氮素积累和转运特征的差异主要表现在齐穗期以后,氮高效水稻具有强的氮素吸收或者转运能力,以满足籽粒形成期植株对氮素的利用。     

不同培养料对秋冬季平菇生长的影响

随着平菇生产规模逐年增大,传统培养料棉籽壳和玉米芯用量日趋紧张,急需开发新的本地原料来满足平菇栽培生产需求。试验用米糠为N源,加入不同比例的棉籽壳、玉米秆、稻草,共设9个处理,探讨米糠、棉籽壳、稻草、玉米秆等栽培料对秋冬季平菇生长的影响。结果表明,不同平菇菌株在9种培养基中的菌丝生长速度、长势及子实体产量都表现出明显差异;平菇菌株都能在稻草和玉米秆中生长,其菌丝生长速度比以棉籽壳为主料处理的菌丝生长速度快,一二茬菇的生物学产量高;平菇3806可选用处理Ⅱ(棉籽壳60%,米糠18%,玉米秆20%,石灰1%,碳酸钙1%)和处理Ⅳ(棉籽壳40%,米糠18%,玉米秆40%,石灰1%,碳酸钙1%)的配方栽培,平菇703可选用处理Ⅰ(棉籽壳80%,米糠18%,石灰1%,碳酸钙1%)的配方栽培,平菇150可选用处理Ⅱ(棉籽壳60%,米糠18%,玉米秆20%,石灰1%,碳酸钙1%)和处理Ⅲ(棉籽壳60%,米糠18%,稻草20%,石灰1%,碳酸钙1%)的配方栽培。     

不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响

运用15N示踪法研究了不同施氮量对两个品种水稻（4007和武运粳15）干物质积累量与其对15N吸收及分配的影响。结果表明,当施氮量超过N 150 kg/hm2时, 两个品种水稻子粒产量均不再显著增加。4007在4个施氮量下(N 100,150,200和 250 kg/hm2)分别比无氮区增产22.3%,36.9%,43.2%和38.1%;武运粳15分别增产10.6%,18.8%,27.1%和21.5%。同一施氮量下,4007子粒中15N累积量显著高于武运粳15,但茎叶和根中没有差异。增加施氮量降低了15N在水稻子粒中的分配比例,但提高了茎叶中15N的分配比例。15N在根中的分配比例不受施氮量和品种的影响。研究结果还表明,同一施氮量下,4007对肥料氮的总体利用率要比武运粳15高3～6个百分点。     

不同轮作模式下基于机插粳稻稳产和氮肥高效的氮肥运筹方式

  【目的】  研究不同旱作茬口对水旱轮作系统中机插粳稻生长和产量的影响,探索不同轮作模式中机插粳稻氮肥减施方式,实现减肥不减产、节约成本、减少环境污染的目标。  【方法】  在云南省保山市隆阳区选择油菜–水稻、小麦–水稻和蚕豆–水稻3种主要轮作模式,以当地主推的粳稻品种隆科16号为试材,设置6个穗肥氮素用量 (N 0、90、120、150、180和210 kg/hm2) 处理,分别以N0、N90、N120、N150、N180、N210表示,按6∶4的比例用作促花肥和保花肥,并以当地高产施氮技术处理 (共施N 285 kg/hm2,基肥、蘖肥、促花肥和保花肥各1/4) 为对照 (CK),研究了机插粳稻产量及其构成因素和氮素吸收、运转及利用效率。  【结果】  前茬为油菜的稻田土壤含氮量最高,其次为小麦茬,最低的为蚕豆茬。3种轮作模式下,不同穗肥施用量间水稻产量和氮素利用效率差异达到极显著水平。相同氮素用量下,油菜茬口水稻的产量、氮素吸收量和氮肥表观利用率最高,其次是小麦茬口,最低的是蚕豆茬口。3个轮作茬口下,两年平均水稻产量均以N 180 kg/hm2处理最高,与CK相比,在施N减少36.84%的情况下,油菜和小麦茬口的稻谷产量基本保持稳定,蚕豆–水稻模式稻谷增产3.94%。但第二年继续同样处理,油菜、小麦和蚕豆茬口的水稻平均产量分别减少1.07、0.30和0.29 t/hm2。只施穗肥氮可增加水稻的有效穗,虽然有效穗的增加量略低于对照,但总颖花量与对照差异不显著。油菜–水稻模式中穗肥用量为N 180 kg/hm2的处理氮肥农学利用率最高。  【结论】  在水旱轮作系统中,油菜茬口残留的肥力要高于小麦和蚕豆茬口。小麦–水稻和蚕豆–水稻轮作,两年内水稻可不施基肥和分蘖肥,只施N 180 kg/hm2作穗肥,按促花肥∶保花肥为6∶4的比例施用,能够实现减肥不减产的目标。而油菜–水稻轮作体系采用此施肥方法,减氮效果明显,但持续减氮栽培可能会大幅降低水稻产量。     

麦-稻轮作系统有机无机肥料配施协同氮素转化的机制研究Ⅱ.小麦季残留~(15)N对水稻的有效性分析

以15氮(N)标记的硫酸铵和兔粪作为无机肥和有机肥氮源,采用土培试验,研究了小麦-水稻轮作(W-R)系统小麦季残留的氮素对下茬水稻(O.sativaL.cv.Wuyujing7)生长的影响。结果表明:1)小麦季残留的氮素对水稻生长具有显著影响,有机无机肥料配施(IOF)处理的水稻籽粒产量均高于单一无机氮肥施用(IF)处理,黏壤土和黏土上分别高49.3%和14.9%;2)与IF处理相比较,IOF处理的矿质氮含量在水稻季均保持较高水平,且IOF处理显著增加了黏壤土上穗期和黏土上分蘖期、拔节期、穗期土壤矿质氮中来自于有机肥料15N和无机肥料15N的比例。IOF处理还显著增加了水稻分蘖期、拔节期、穗期土壤微生物量氮(MBN)中来自于无机肥料15N的比例;3)与IF处理相比较,IOF处理有机肥料氮促进了小麦季残留无机肥料15N在水稻生殖器官籽粒的分配比例,黏壤土和黏土上分别增加60%和52.6%,降低了其在叶片等营养器官的分配比例,降幅均在30%以上;与单一有机氮肥(OF)处理相比较,IOF处理无机肥料氮降低了残留有机肥料15N在水稻生殖器官籽粒的分配比例,黏壤土和黏土上降幅分别为20%和22.7%,增加了其在根系的分配比例,黏壤土和黏土增幅分别为90%和240%;4)与IF或OF处理相比较,IOF处理有机肥料氮促进了无机肥料15N在土壤的残留,而无机肥料氮增加了有机肥料15N在植株和土壤的回收率。有机肥料氮和无机肥料氮的协同降低了双方在水稻季向环境的损失,黏壤土和黏土上无机肥料15N损失率(NLR)分别降低17%和16%,而有机肥料15N的NLR分别降低15%和56%。IOF通过提高有机、无机肥料氮在土壤-作物系统的回收减少了肥料氮在W-R轮作系统的损失。     

不同机采棉种植模式和种植密度对棉田土壤水热效应及产量的影响

新疆机采棉生产中农机农艺的不融合是导致棉花纤维品质下降和采净率低的主要原因，优化机采棉株行距配置是实现农机农艺融合的重要途径。该研究于2018－2019年进行了"矮密早"（1膜6行，66+10 cm宽窄行）、"宽早优"（1膜3行，76 cm等行距）2种种植模式和13.5、18.0和22.5万株/hm2三个种植密度的定位试验，监测棉花全生育期的土壤温度和土壤水分动态变化，结合棉花产量分析农田水分利用效率，综合评价不同机采棉种植模式的生产适应性。结果表明，不同种植模式和密度影响土壤温度，但不存在互作效应。不同处理下耕层土壤温度变化规律一致，随着气温升高土壤温度逐渐增加，棉花封垄郁闭后，土壤温度迅速下降并波动。在生育前期（5月－6月），不同种植模式和密度下耕层土壤温度无显著性差异，而"宽早优"模式提高了花期和铃期的土壤温度，比"矮密早"模式平均高1.7 ℃。"宽早优"模式的全生育期耕层土壤积温较"矮密早"模式显著提高8.3%～9.9%（P<0.05），主要提升了花铃期的土壤积温（35.1～88.8 ℃）；从全生育期耗水量来看，"宽早优"模式的耗水量低于"矮密早"模式，降低0.8～6.7mm；提高种植密度会降低耕层土壤积温，增加棉田耗水量。"宽早优"模式提高了棉花籽棉产量和水分利用效率，其中2019年较"矮密早"模式分别显著提高17.5%和18.8%（P<0.05）。"宽早优"模式可以改善棉花生长的土壤水热条件，实现产量和水分利用效率的大幅提高，是更为优化的机采棉种植模式，适合大面积推广。     

不同轮作模式对太湖地区大棚菜地土壤氮淋失的影响

为控制太湖地区设施菜地氮素淋失,减小地下水污染风险,本研究选取2种轮作模式,即芹菜-番茄-莴苣（模式1）和金花菜-番茄-莴苣（模式2）,2种轮作模式下分别设置2个施氮量水平,即习惯施氮（N1）和减量施氮（N2）,研究不同轮作模式和施氮水平对设施菜地全年氮素淋洗的影响,并观测了不同轮作模式下土壤硝态氮含量、 电导率和pH的变化。结果表明,与模式1 相比,模式2可分别使N1和N2处理的淋洗液中的 NO-3-N 平均浓度降低了36%和38%,进而使全年总氮淋洗量减少了41% 和38%,但淋洗液体积不变。模式2 结合减量施氮（N2）对设施菜地氮素淋失阻控效果最佳,全年总氮淋失量为63.0 kg/hm2,而年经济效益最高,可达 51.9104 Yuan/hm2,最大经济效益提高29%。一年三季蔬菜收获后,N1处理下模式2的土壤硝态氮含量（020 cm）为189.2 mg/kg,而模式1的高达269.3 mg/kg。因此模式2可分别使N1和N2水平下的土壤硝态氮含量减少30% 和 26%,同时也显著降低了土壤pH和电导率（P＜0.05）。在太湖地区,选择需氮量较少的作物进行合理优化轮作（如金花菜-番茄-莴苣轮作模式）,是减少设施菜地氮素流失的有效手段,且具有较好的经济效益。     

秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、 氮肥利用率及氮素损失的影响

【目的】在我国水稻生产中探讨秸秆全量还田与氮肥配施的理论与技术,阐明秸秆还田对水稻产量、 氮素利用率及氮素损失的影响,对于提高水稻产量和氮素利用效率、 减少氮污染具有重要意义。【方法】2009~2011年,以水稻南粳46为材料,在江苏常熟农业生态实验站进行原状土柱模拟试验。试验采用裂区设计,主区为秸秆全量还田(S)和无秸秆还田(S0); 副区为氮肥用量(N),设置N 120、 180、 240和300 kg/hm2 4个氮水平,以不施氮肥(N0)为对照。分析了水稻基肥期、 分蘖期、 穗肥期的氨挥发量和土壤80 cm处渗漏水全氮含量,土壤0—15 cm全氮含量,水稻产量,以及水稻籽粒和秸秆氮含量,计算水稻生育期氮肥的氨挥发损失率、 淋溶损失率、 土壤残留率以及水稻的氮肥利用效率。【结果】水稻产量随氮肥适宜用量增加而增加,与单施氮肥相比,秸秆还田下水稻平均增产6.3%,其中N 240 kg/hm2 处理产量最高; 水稻的氮肥利用率随施氮量的增加呈下降趋势,秸秆还田能够提高水稻的氮肥利用率,氮肥农学效率和氮肥表观利用率较单施氮肥分别提高1.4~3.4 kg/kg和1.8%~4.2%; 水稻田氨挥发损失量、 氮肥淋溶损失量和土壤残留氮量均随施氮量的增加而增加,在N 240 kg/hm2水平下,秸秆还田氨挥发损失量增加18.2%、 土壤残留氮量增加10.1 kg/hm2,减少氮素淋溶损失量30.9%,氮肥总损失率降低6.0%。【结论】在秸秆全量还田下,配施适量的氮肥,可以提高水稻对氮肥的利用率,增加产量,同时减少氮肥损失。本试验中,以麦秸全量还田配施N 240 kg/hm2为最优组合。     

栽培模式及施氮对冬小麦-夏玉米体系产量与水分利用效率的影响

通过位于陕西杨凌的为期6年的田间定位试验,研究了长期覆盖栽培(常规、垄沟、覆草及控水)及施氮量(N0、120、240 kg/hm2)对小麦-玉米轮作体系作物产量及水分利用效率的影响。结果表明,与常规模式相比,垄沟和覆草模式均显著增加了玉米子粒产量,对小麦子粒产量的影响未达显著水平,控水模式降低了玉米和小麦的产量。4种不同栽培模式对玉米-小麦6年总产量的贡献大小顺序为:垄沟覆草常规控水,差异达显著水平。垄沟模式显著提高了玉米和小麦的水分利用效率;覆草和控水模式显著提高了玉米的水分利用效率,对小麦水分利用效率的提高未达显著水平。不同栽培模式下,玉米和小麦的总水分利用效率的大小顺序为:垄沟覆草控水常规,差异达显著水平。与未施氮肥相比,施氮N 120和240 kg/hm2显著提高了玉米、小麦的产量和水分利用效率,但两施肥处理间产量和水分利用效率差异不显著。