陕西关中地区冬小麦-夏玉米轮作系统生命周期评价

应用生命周期评价方法分别对陕西关中地区耕作方式存在差异的富平和杨凌两地的冬小麦-夏玉米轮作系统进行评价,分析了轮作系统生命周期对能源消耗、土地资源利用、水资源消耗、全球变暖、环境酸化、富营养化、水体毒性、土壤毒性和人体毒性的影响,得到两地的生态环境综合影响指数分别为0.166 9和0.378 8。富平县小麦、玉米秸秆皆还田,而杨凌区仅小麦秸秆还田,两地的主要环境影响潜在因素不同,分别是富营养化和水体毒性,在冬小麦-夏玉米轮作系统下,富营养化、水体毒性和环境酸化对整个生命周期的生态环境影响较大,富平、杨凌两地的生态环境影响指数分别是0.078 3、0.020 2、0.016 4和0.110 5、0.214 1、0.023 2。农作系统产生了大量引起环境酸化和富营养化的污染物,主要是由于施肥方式不科学和农药施用过量,化肥、农药利用率低,造成了严重的环境负担,因而实施配方施肥、推广低毒农药是降低关中地区冬小麦-夏玉米轮作系统生命周期的生态环境影响的关键。     

冬小麦与夏玉米轮作体系中氮肥效应及氮素平衡研究

 在华北平原北部研究了不同降水年型、不同水氮管理措施对冬小麦和夏玉米产量和氮素平衡的影响。结果表明 ,在施氮量为 0、12 0、2 4 0和 36 0kg·ha-1的条件下 ,12 0kg·ha-1的施氮水平已经达到较高的产量。不施氮肥在第 2季即显著减产 ,但再增加施氮量对产量的影响不大。通过土壤测试进行分期优化施氮 ,夏玉米 冬小麦 夏玉米 3季作物累计施入氮肥 2 2 5kg·ha-1,比常规施氮 (90 0kg·ha-1)少施 6 75kg·ha-1,但作物产量并没有降低。年际供水变化是作物产量年际变化的主要原因。施氮量、播前Nmin和生育期内的氮素矿化量在氮素输入项中均起着重要作用 ,总输入量随着氮肥施用量的增加而显著增加。在氮素输出项中 ,作物携出量并不随输入量的增加有显著的变化 ,从而导致施氮量很高时氮素盈余量也很高。在高量施氮条件下 (≥ 2 4 0kg·ha-1) ,氮盈余主要以残留Nmin积累在土壤剖面中 ,氮素表观损失量随施氮量增加而显著增加。     

冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变化特征

【目的】研究冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分的时间和空间变化规律以及多年轮作对土壤养分的影响。【方法】以国家精准农业示范研究基地为例,利用GIS技术和地统计学方法,结合《北京土壤养分分等定级标准》,分析冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变异特征。【结果】从2000—2007年,研究区严重缺乏磷、钾养分,且含量等级呈下降趋势;土壤全氮含量虽在部分区域偏高,但盈亏等级也呈下降趋势;有机质含量略微增加,处于平衡状态。不同年度的各土壤养分的变异系数范围为11.00%—51.71%,属于中等程度的变异。随着时间的推移,有效磷、有机质、全氮和碱解氮空间分布稳定。速效钾在2001年空间分布规律与2000年和2007年不同,但2000年和2007年空间分布一致,说明土壤速效钾空间分布也具有一定的稳定性。【结论】整体上来说,研究区南部和东北部土壤养分含量偏高,中部含量偏低。当田块土壤物理特性有大的变动时,土壤养分的空间结构特征会受到一定影响;但当长时间田块耕作管理相对一致时,结构性因素（尤其土壤特性、气候）起主要作用。     

冬小麦-夏玉米轮作推荐施肥模型

本文以1986～1988年度冬小麦、夏玉米3×3多点试验数据分别建立了冬小麦、夏玉米包括土壤测试值(土壤全氮含量、Olsen-P 含量)在内的综合推荐施肥模型。通过1992年～1993年度冬小麦-夏玉米轮作施肥试验对模型进行了校验,以土壤 Olsen-P 含量变化规律将两种作物的综合推荐施肥模型联立起来。形成轮作综合推荐施肥模型。由轮作综合推荐施肥模型推导出冬小麦施用磷肥对夏玉米的后效效益方程,它与轮作试验结果十分吻合。     

冬小麦-夏玉米轮作区动态平衡施肥配方的研究

介绍了不同配方处理对夏玉米产量、肥料的综合利用率、肥料的经济效益及经济施肥量的影响,阐述了不同处理土壤养分的消长规律。据此确定了冬小麦-夏玉米轮作体系中夏玉米的动态平衡施肥配方为1︰(0.4±0.05)︰0.4～0.5。按该配方比例生产了配方肥,经天津市、县(区)有关农业技术推广部门的协作,2003年仅天津市就已推广5.99万hm2,节本增收5000多万元。     

冬小麦-夏玉米轮作中的磷肥推荐

本文以1986～1988年度冬小麦、夏玉米3×3多点试验数据分别建立了冬小麦、夏玉米包括土壤测试值(土壤全氮含量、Olsen-P 含量)在内的综合推荐施肥模型。通过1992年～1993年度冬小麦-夏玉米轮作施肥试验对模型进行了校验,以土壤 Olsen-P 含量变化规律将两种作物的综合推荐施肥模型联立起来。形成轮作综合推荐施肥模型。由轮作综合推荐施肥模型推导出冬小麦施用磷肥对夏玉米的后效效益方程,它与轮作试验结果十分吻合。     

冬小麦-夏玉米轮作中长期定位施肥的土壤钾素变化研究

基于25年的长期定位试验, 研究了非石灰性潮土区冬小麦—夏玉米轮作中长期定位施肥的土壤钾素变化。结果表明, 单施有机肥及有机肥配施无机氮肥, 都能明显提高土壤缓效钾的含量; 无机钾肥与氮肥配施能显著提高水溶态钾的含量。土壤速效钾与全钾呈显著正相关, 与土壤缓效钾、交换态钾呈极显著正相关。单施氮肥的土壤, 速效钾、缓效钾含量均降低, 全钾含量变化不明显。     

长期不同施肥措施冬小麦-夏玉米轮作体系周年氨挥发损失的差异

目的 基于定位试验平台,比较长期不同施肥处理下小麦-玉米轮作体系周年土壤氮素氨挥发损失的差异,为降低氨挥发损失、提高氮肥利用率提供理论依据。方法 2019—2021年,依托山东农业大学黄淮海玉米技术创新中心定位试验平台,以冬小麦品种石麦15和夏玉米品种郑单958为试验材料,以不施氮肥为对照（CK）,采用有机肥（腐熟牛粪M）和无机氮肥（U）两种氮肥类型,设置两个施氮量分别为380 kg N·hm^-2（M1、U1、U2M2）和190 kg N·hm^-2（U2、M2）,试验共计6个处理,其中氮肥在两季作物间的分配是小麦47.4%、玉米52.6%。采用通气法比较各处理土壤氨挥发速率、累积损失量、籽粒产量及氮肥利用效率的差异。结果 两个种植周期内不同施肥处理均显著影响土壤氨挥发。各处理施肥后氨挥发损失速率变化趋势基本一致,小麦和玉米两季的土壤氨挥发均主要发生在施肥后0—7 d,之后处理间的差异逐渐变小。小麦玉米轮作体系周年氨挥发损失量可达8.6—79.4 kg N·hm^-2,以U1处理最高,达到79.4 kg N·hm^-2,其氨挥发损失量较U2、U2M2、M1、M2和CK分别增加18.5%、111.7%、162.3%、20.5%和825.7%,表明高施氮量增加土壤氨挥发损失量,无机氮肥较有机肥增加氨挥发损失量。U2M2、M1和M2处理的氨挥发损失率比U1处理降低80.9%、61.3%、24.8%,表明有机氮肥与无机氮肥配施或单施有机氮肥可显著降低氨挥发损失。周年籽粒产量以U2M2处理最高,达到24 621.8 kg·hm^-2,较U1、U2、M1、M2分别增产10.1%、24.7%、11.7%和32.7%。U2M2处理周年氮肥利用率达52.6%,较U1、U2、M1和M2处理分别提高11.3%、4.1%、13.4%和10.7%。U2M2处理降低了氨挥发损失、同步提高了产量和氮肥利用率,是冬小麦玉米周年轮作的理想施肥策略。结论 施用有机肥可以显著降低小麦玉米轮作体系的周年氨挥发损失量,提高周年籽粒产量和氮肥利用效率。考虑到有机肥源及施用便捷性可将有机无机配施作为当前小麦玉米轮作生产体系降低氨挥发损失、提高氮肥利用效率的主要施肥方式。     

冬小麦-夏玉米轮作区动态平衡施肥配方的研究

采用定位试验,在冬小麦既定配方的基础上,按13个不同三要素肥料配比,对冬小麦-夏玉米轮作周期中夏玉米产量、肥料综合利用率、经济施肥量进行了研究。结果表明,N∶P2O5∶K2O为1∶0.4∶0.4的配方即施N195,P2O578,K2O78kg·hm-2夏玉米产量最高,按此配方处理的肥料综合利用率也较高,节本增效最显著。回归分析表明,在前茬小麦施N262.5,P2O5180,K2O262.55kg·hm-2,夏玉米施N195kg·hm-2试验条件下,合理的施磷量为68.25～87.75kg·hm-2,即N∶P2O5=1∶(0.4±0.05),既定配方磷的校正值为39±9.75kg·hm-2(比例为0.2±0.05),钾的合理用量为78～97.5kg·hm-2,即N∶K2O=1∶0.4～0.5,钾的校正值为19.5～39kg·hm-2(比例为0.1～0.2),N∶P2O5∶K2O=1∶0.4±0.05∶0.4～0.5较为合理。     

连续施氮对冬小麦-夏玉米轮作体系产量和氮素吸收与利用的影响(英文)

[目的]为冬小麦-夏玉米轮作体系高产、稳产,合理施用氮肥提供依据。[方法]研究了连续施氮对冬小麦-夏玉米产量、经济效益、氮肥吸收利用效率和土壤无机氮的影响。[结果]施氮使冬小麦-夏玉米轮作体系显著增产,2个轮作周期分别增产17.76%～30.32%、22.24%～46.63%;施氮量660.0kg/hm2在2个轮作周期的产量均最高,分别为23391.19和23444.35kg/hm2,经济效益和产投比较佳,氮肥利用率分别为22.2%和30.7%,农学效率分别为8.3kg/kg和11.3kg/kg。施氮量540.0和660.0kg/hm2的氮肥利用率和农学效率均无显著差异。2个轮作周期后,施氮量540.0kg/hm2的0～40cm土壤无机氮积累量与试验前基本平衡。[结论]该试验条件下,综合产量、效益、氮肥效率及土壤无机氮平衡考虑,高产冬小麦-夏玉米轮作体系适宜施氮量为625.3～660.0kg/hm2。     

陕西关中小麦/玉米轮作区氮肥用量及施氮现状评估

【目的】研究陕西关中冬小麦/夏玉米轮作体系中,2种作物氮肥的合理用量,以此对施肥现状进行评价。【方法】在位于陕西关中地区的杨凌进行氮肥肥效田间试验,利用数学方法得出氮肥合理用量,并将其与实际调查的农户习惯氮肥用量进行比较,以分析二者土壤硝态氮含量与经济效益的差异。【结果】冬小麦、夏玉米推荐氮肥用量分别为140和145kg/hm2,而当前农户习惯氮肥用量分别为(211±139)和(310±131)kg/hm2,明显高于推荐氮肥用量,但二者产量无明显差异。过量施用氮肥导致陕西关中地区冬小麦、夏玉米土壤硝态氮含量(0～100cm土层)较高,分别为117.4和125.3kg/hm2,同时造成经济效益损失达3 014元/hm2。【结论】在陕西关中地区的冬小麦/夏玉米轮作体系下,应减少农户习惯施氮量,提高肥料利用率,减小化肥对环境的污染,降低农民农业投入。     

牛场粪水施用对华北小麦/玉米产量及氮损失的影响

为探讨牛场粪水施用对作物产量、氮素利用率和氮素损失的影响,本研究以小麦和玉米为研究对象,在华北地区进行了田间试验,以不施氮肥为对照（CK）,遵循等氮量原则,设置4个氮肥处理：常规化肥（撒施,CF）、粪水化肥配施（化肥撒施,粪水浇灌,CSF）、粪水浇灌（CS）和粪水深施（CSD）。结果表明：施氮肥处理相比不施氮肥显著增加了作物产量和氮素损失。相比常规化肥处理,施用粪水处理不会降低小麦籽粒和青贮玉米产量,且施用粪水能提高作物氮素利用率,CSD处理的效果最好。相比CF处理,CSF和CS处理不管在小麦季还是在玉米季都会增加氨挥发量,在小麦季分别增加了5.6%和27.1%,在玉米季分别增加了7.8%和14.7%。CSD处理相比CF处理则会降低氨挥发量,小麦季和玉米季分别减少了15.3%和12.6%。不管在小麦季还是在玉米季,相比化肥处理,施用粪水都能显著降低氮淋失量;与CF处理相比,CSF、CS和CSD处理的小麦季的氮淋失量分别减少了38.5%、66.7%和35.8%,玉米季的氮淋失量分别减少了22.6%、39.2%和57.8%。研究表明,粪水深施是华北地区在保证作物产量的情况下,提高氮素利用率和降低氮素损失的有效措施。     

陕西关中平原小麦/玉米轮作体系施肥现状调查与评价

【目的】调查和分析陕西关中平原农户施肥现状,为指导农民合理施肥提供参考。【方法】于2011-10-2012-03,在陕西省冬小麦/夏玉米轮作区,选择有代表性的10个县(区)(岐山、陈仓、扶风、泾阳、武功、兴平、杨凌、蒲城、富平、临渭),在每个县(区)选择代表性乡镇4~18个,每乡镇选择代表性村3~10个,每村选择4~5家农户,采用实地问卷调查形式,对冬小麦、夏玉米产量及田间管理和施肥情况进行调查,并对调查数据进行分析和评价。【结果】关中平原小麦纯N、P2O5和K2O平均用量分别为(210±106),(183±121)和(25±49)kg/hm2,小麦平均产量为(6.5±1.0)t/hm2;夏玉米纯N、P2O5和K2O平均用量分别为(288±113),(45±88)和(12±30)kg/hm2,玉米平均产量为(6.2±1.2)t/hm2。冬小麦施氮量适中的农户占33.6%,施氮量很低的农户占3.5%,偏低的占7.6%,偏高的占16.8%,很高的占38.5%。夏玉米施氮量适中的农户占11.2%,施氮量很低的占4.4%,偏低的占6.2%,偏高的占13.5%,很高的占64.7%。冬小麦N、P2O5和K2O主要以基肥方式施入,其中基施的N肥占总氮投入量的90%以上;夏玉米氮肥主要以拔节期追肥方式施入,基施氮肥约占总氮量的10%。冬小麦N、P2O5和K2O平均偏生产力分别为31.0,35.5,260.0kg/kg;夏玉米分别为21.5,137.8,516.7kg/kg。【结论】在关中平原小麦/玉米轮作体系中,氮肥施用过量严重,且前期投入偏多、后期投入偏少;磷肥偏高是目前该体系养分资源投入中的另一个问题,未来需要进一步加强对农民的宣传培训,使其科学合理施肥。     

喷涂吡啶尿素对夏玉米/冬小麦轮作体系温室气体排放的影响

过量施用氮肥增加农田温室气体的排放,通过监测农田温室气体排放量寻求合理的氮素减排措施对农业生产有重要作用。本研究设置3个不同梯度喷涂吡啶尿素水平(N1-3)及不施氮肥(N0),在夏玉米和冬小麦生长期间采用静态箱法收集气体,研究土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放特征,定量评价不同用量喷涂吡啶尿素的综合增温潜势。结果表明:不同喷涂吡啶尿素用量下的温室气体排放具有明显的季节性变化特征。玉米和小麦季土壤CO_2排放通量具有明显的季节性排放规律。CO_2平均排放通量小麦季明显低于玉米季,而CO_2累积排放量小麦季则高于玉米季;各施氮处理玉米和小麦季基肥和追肥后均出现显著的N_2O排放峰。整个轮作季,随喷涂吡啶尿素用量的增加,土壤对大气CH_4的交换通量有所降低,而土壤排放CO_2和N_2O的量有所增加。CO_2的综合增温潜势(GWP)对轮作系统总GWP贡献最大,而CH_4很小。玉米和小麦季各喷涂吡啶尿素处理的总GWP均高于对照;玉米季各处理的净GWP均为正值,是温室气体排放的一个源;而小麦季各处理的净GWP均为负值,是温室气体排放的一个汇。说明玉米/小麦轮作体系的综合增温潜势随施氮肥量的增加而增加,合理减施氮肥可以有效降低大气增温效应。     

一次性施肥技术对冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放的影响

利用静态暗箱-气相色谱法对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统施氮条件土壤N2O排放特征进行周年观测,以探讨不同处理[对照(CK)、优化施氮(OPT)、优化氮肥一次性施用(OPT1)和控释肥(CRF)]土壤N_2O排放特征及土壤温度、湿度对土壤N_2O排放的影响。结果表明:冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N2O排放峰值主要出现在施肥+降雨或灌溉事件后,不同处理N_2O排放通量变化范围在-0.24~2.78 mg N2O·m~(-2)·h~(-1),平均排放通量23.88~65.46μg N_2O·m~(-2)·h~(-1),OPT1和CRF两个一次性施肥处理可以降低小麦和玉米基肥施用后土壤N_2O排放峰值,但未改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律;土壤含水量对土壤N2O排放有显著影响,且对夏玉米季土壤N2O排放影响大于冬小麦季;各处理土壤N2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间均无相关性;不同处理N_2O年度排放总量差异显著,与OPT处理相比,OPT1处理和CRF处理N2O年排放总量分别减少27.47%和22.80%。各处理N_2O排放系数介于0.28%~0.50%,均低于IPCC 1.0%的推荐值,且各处理产量之间没有显著性差异,因此一次性施肥技术能够在保证产量的前提下,有效减少冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放。     

Determination of critical nitrogen dilution curve based on leaf area index for winter wheat in the Guanzhong Plain,Northwest China

Excessive use of nitrogen(N) fertilizers in agricultural systems increases the cost of production and risk of environmental pollution. Therefore, determination of optimum N requirements for plant growth is necessary. Previous studies mostly established critical N dilution curves based on aboveground dry matter(DM) or leaf dry matter(LDM) and stem dry matter(SDM), to diagnose the N nutrition status of the whole plant. As these methods are time consuming, we investigated the more rapidly determined leaf area index(LAI) method to establish the critical nitrogen(N_c) dilution curve, and the curve was used to diagnose plant N status for winter wheat in Guanzhong Plain in Northwest China. Field experiments were conducted using four N fertilization levels(0, 105, 210 and 315 kg ha-1) applied to six wheat cultivars in the 2013–2014 and 2014–2015 growing seasons. LAI, DM, plant N concentration(PNC) and grain yield were determined. Data points from four cultivars were used for establishing the N_c curve and data points from the remaining two cultivars were used for validating the curve. The N_c dilution curve was validated for N-limiting and non-N-limiting growth conditions and there was good agreement between estimated and observed values. The N nutrition index(NNI) ranged from 0.41 to 1.25 and the accumulated plant N deficit(N_(and)) ranged from 60.38 to –17.92 kg ha~(-1) during the growing season. The relative grain yield was significantly affected by NNI and was adequately described with a parabolic function. The N_c curve based on LAI can be adopted as an alternative and more rapid approach to diagnose plant N status to support N fertilization decisions during the vegetative growth of winter wheat in Guanzhong Plain in Northwest China.     

小麦-玉米两熟制产量限制因素及其提升技术途径——以山东省龙口市为例

采用半结构访谈方法对山东省龙口市农技推广人员与农业管理人员进行调研,评估当地冬小麦和夏玉米的产量限制因素与产量提升技术途径.结果表明:冬小麦产量的主要限制因素是品种丰产性低、播期过早、播量过大、肥水运筹不合理,5年内可广泛应用于生产的技术措施是测土配方施肥、推广改良品种和玉米秸秆还田.夏玉米产量的主要限制因素是栽培管理粗放、播种质量不高、干旱,5年内可广泛应用于生产的技术措施是推迟套种时间、园地制宜选用良种.从中长期来看,未来5～20年内小麦-玉米两熟制大田生产的产量提升需要栽培管理技术、优良适宜品种、极端气候预防及补救技术措施和提升粮食作物补贴的共同作用.     

利用土壤信息系统进行水稻施氮量决策初探--以江苏省大丰市为例

以江苏省大丰市为例 ,介绍了利用土壤信息系统 ,以目标产量法为依据 ,进行水稻施氮量决策的具体思路与做法 ,并展示了初步尝试的结果     

A simulation model assisted study on water and nitrogen dynamics and their effects on crop performance in the wheat-maize system: (II) model calibration, evaluation and simulated experimentation

The test on the model with data collected from two years’ field experiments revealed an ability to satisfactorily simulate crop parameters such as LAI, biomass accumulation and partitioning, yield, and variables influencing crop growth and development as nitrogen uptake by crops and partitioning in different organs, and dynamics of soil water and nitrogen including infiltration and leaching. With the model, crop yield, water use efficiency (WUE), nitrogen use efficiency (NYE) and water-nitrogen leaching at specific soil layers under various water and nitrogen management practices were simulated to provide data used as references for designing sustainable nitrogen and water management practices. The outputs of the simulated experiment with various treatments of irrigation and nitrogen application indicated that crop yield was closely related to water and nitrogen application, crop water use was positively related to irrigation amount, and nitrogen fertilization could improve the crop water use and WUE within certain limits. This is a valuable evidence to be considered in water-saving farming. Nitrogen uptake had a positive relation to nitrogen application, while irrigation to some extent improved its uptake by crops and hence increased NYE. Additionally, irrigation and fertilization had great effects on nitrogen leaching. Thus, in order to improve WUE and NYE, the model showed how nitrogen application and irrigation should be well coordinated.     

江汉平原稻虾轮作模式地表径流氮、磷流失特征

为明确江汉平原地区典型稻虾轮作模式的农田地表径流流失特征,推动稻虾综合生态种养模式的可持续发展,从2018年9月至2021年9月,采用原位监测的方法,对稻虾轮作模式典型田块地表径流发生过程进行了研究。结果表明：该模式稻田年产生径流10次,产流量（1270±287）mm,产流系数44.7%。总氮年均流失量（24.59±4...