土壤水氮资源的利用与管理 Ⅱ-土壤水氮资源的利用、损失和周年利用效率模拟

本文以北京地区冬小麦夏玉米种植制度为背景,应用作物土壤联合模型,模拟了不同水氮管理措施和降雨年型下的周年相对产量、土壤水氮资源利用、损失和周年利用效率,分析了水氮管理措施对它们的影响,以期为合理进行水氮管理,提高周年的产量和土壤水氮资源利用效率服务。     

土壤水氮资源的利用与管理 Ⅰ.土壤水氮条件与根系生长

本文从提高土壤水分和养分资源利用效率出发,研究与此有关的土壤水氮条件与作物根系生长的关系, 以及适宜的水氮范围。根据冬小麦、夏玉米试验结果表明,根长（ Ｌｒ） 发展动态,根长密度（ Ｌｒ Ｄ） 及其垂直分布和根长／ 冠重比值（ Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ） ,均受土壤水氮条件的影响。水氮的严重胁迫,都会使根系发展受抑制,而 Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ 却加大。在水分稍有亏缺条件下,土层中部根长密度增加,但后期衰亡速率也较快。 Ｌｒ 和 Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ 的综合评价,可用以衡量根系状况。本文运用 Ｌｒ 和 Ｌｒ／ Ｄ Ｍｐ 与水氮条件关系的等值线图的叠加法,将两图高值区的重叠区,作为作物在该生育阶段的适宜指标范围和适宜的水氮范围。     

氮施用量对夏玉米土壤水氮动态及水肥利用效率的影响

采用田间小区试验,监测夏玉米不同生长期土壤水分和硝态氮剖面含量变化,研究不同施氮量对其时空变化及籽粒产量、水肥利用效率的影响,探讨氮肥对水肥资源高效利用的调节作用。结果表明：不同施氮处理,土壤剖面水分和硝态氮随土壤深度的变化趋势基本一致,即表层50 cm土壤水分和硝态氮含量较高且呈降低态,50-110 cm相对较低且波动较小,灌浆期二者均达到最低值;各生长期表层50 cm土壤含水量呈不施氮处理均高于施氮处理,50-110 cm土层则相反;施氮能提高土壤硝态氮含量,土壤硝态氮运移受土壤水分状况和含量的影响,含量越高,向下移动越深;施氮能显著提高水分利用效率及籽粒产量,增产效果明显（增产28.52%-37.86%）,二者均以施氮240 kg/hm^2处理最高;随施氮量的增加籽粒产量及籽粒吸氮量和水分利用效率增幅均表现为先升高后降低之趋势,当施氮量超过240 kg/hm^2后,籽粒产量和水分利用效率提高并不显著;不施氮与施氮处理氮素生产力、氮肥利用率之间均存在极显著差异。在本试验条件下,从控制土壤硝态氮积累及取得较高的产量和氮素利用率综合考虑,夏玉米的适宜施氮量范围应控制在120-240 kg/hm^2较好。     

麦?豆轮作体系周年施氮量对夏大豆氮素利用效率和产量的影响

  【目的】  探明伊犁河谷麦?豆轮作体系下施氮对夏大豆氮素利用及产量的影响,筛选出夏大豆高产的周年施氮组合。  【方法】  于2016—2018年在新疆伊宁县进行小麦?大豆轮作田间试验。前茬冬小麦设4个施氮水平,分别为0、104、173、242 kg/hm2,即WN0、WN1、WN2、WN3处理;在小麦各处理基础上,再设夏大豆3个施氮水平,分别为0、69、138 kg/hm2,即SN0、SN1、SN2处理。从大豆出苗后20天起,每10天取一次植株样,测定不同部位的氮素含量和生物量,收获期测产量及其构成,计算夏大豆的氮素利用效率。  【结果】  前茬麦季及大豆当季施氮量均显著影响夏大豆干物质及植株氮素积累量。在麦季施氮0～173 kg/hm2范围内,夏大豆当季施氮有利于增加植株干物质积累量及各器官氮素积累量,且小麦季施氮水平越低,夏大豆当季施氮对干物质积累及植株氮素积累的作用越显著。在麦季施氮量为173 kg/hm2时,夏大豆季施氮可增加产量,且以SN1处理产量最高;而当小麦季施氮量为104和242 kg/hm2时,夏大豆季SN1和SN2处理产量之间没有显著差异。在前茬小麦季施氮的基础上,夏大豆当季氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力均随当季施氮量的增加而降低。  【结论】  在伊犁河谷冬小麦?夏大豆轮作体系下,前茬麦季施氮173 kg/hm2基础上,夏大豆当季施氮69 kg/hm2可获得较为理想的夏大豆产量和氮素利用效率。     

土壤水氮资源的利用与管理Ⅲ.冬小麦夏玉米水氮管理措施的优化

本文应用了非线性目标规划模型 ,用线性化逼近法求解 ,对冬小麦 夏玉米种植制度下 ,不同降雨年型的水氮管理措施进行了优化。以灌水和施氮总量为决策变量。以产量和土壤水和氮资源利用效率为优化目标 ,其中以经济产量为第一优先层 ,以土壤水、氮资源利用效率为第二优先层。根据作物 土壤联合模型模拟所得的目标函数 ,得到了不同降雨年型下小麦和夏玉米单季和中等降雨年型小麦 夏玉米周年的优化水氮管理措施方案。     

氮肥基追比对小麦产量、土壤水氮分布及利用的影响

为解决区域土壤质地类型针对性氮肥施用问题,在轻壤土和黏壤土上分别设置不施氮肥,氮肥基追比3∶7,4∶6,5∶5,6∶4和7∶3处理,研究小麦产量、水氮利用效率以及土壤含水量、贮水量、NH_4~+-N、NO_3~--N动态变化规律。结果表明:轻壤质土壤氮肥基追比4∶6的处理小麦产量、水分利用效率、氮肥生产效率最高分别为8 265.3 kg/hm~2,27.6 kg/(hm~2·mm),34.4 kg/kg。黏壤质土壤氮肥基追比5∶5的处理小麦产量、水分利用效率、氮肥生产效率最高分别为8 363.2 kg/hm~2,28.3 kg/(hm~2·mm),34.8 kg/kg。小麦不同生育期各土层含水量垂直分布变化较大,轻壤质土壤含水量在9.3%～26.2%,而黏壤质为9.7%～27.6%;小麦全生育期内土壤贮水量呈先升高后降低趋势,黏壤质土壤贮水量高于轻壤质。氮素追施量越多土壤表层NH_4~+-N与NO_3~--N含量越高,且随土层加深土壤NH_4~+-N与NO_3~--N含量降低,受降水影响轻壤质土壤NH_4~+-N与NO_3~--N更易于向土层深处淋溶,成熟期黏壤质各土层的NH_4~+-N和NO_3~--N含量均多于轻壤质。说明黏壤质土壤保水保氮肥能力强于轻壤质,氮肥基追比可以适当增加。     

水氮互作对小麦土壤硝态氮运移及水、氮利用效率的影响

为给强筋小麦(Triticum aeativum L.)高产优质栽培的水、氮合理运筹提供理论依据,在高产地力条件下,选用强筋小麦品种济麦20,设置不施氮（N0）、施氮180 kg/hm2 （N1）、240 kg/hm2 （N2）3个施氮水平,每个施氮水平下设置不灌水（W0）、底墒水+拔节水+开花水（W1）、底墒水+冬水+拔节水+开花水（W2）、底墒水+冬水+拔节水+开花水+灌浆水（W3）4个灌水处理,每次灌水量均为60 mm,研究了水氮互作对麦田耗水量、土壤硝态氮运移、氮素利用效率和水分利用效率的影响。结果表明,（1）增加施氮量,开花期和成熟期0—140 cm各土层的土壤硝态氮含量显著升高;增加灌水时期,土壤硝态氮向深层的运移加剧,成熟期0—80 cm各土层的土壤硝态氮含量降低,120—140 cm土层的土壤硝态氮含量升高。N1W1处理在开花期0—60 cm土层的土壤硝态氮含量较高,成熟期土壤硝态氮向100—140 cm土层运移少,有利于植株对氮素的吸收。（2）随施氮量的增加,子粒产量先升高后降低,以N1最高。N1水平下,W1处理获得了较高的子粒产量、子粒氮素积累量、氮素利用效率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力;在此基础上增加冬水(W2),上述指标无显著变化;再增加灌浆水(W3),上述指标显著降低。（3）施氮提高了小麦对土壤水的利用能力,随施氮量增加,土壤供水量及其占总耗水量的比例显著升高。N1水平下,W1处理获得了最高的水分利用效率;再增加灌水时期,水分利用效率显著降低,开花至成熟阶段的耗水模系数显著升高,灌水量占总耗水量的比例升高,降水量和土壤供水量占总耗水量的比例降低。本试验条件下,施氮为180 kg/hm2,灌底墒水＋拔节水＋开花水3水的N1W1处理,是兼顾高产、高效的水氮运筹模式。     

牛场肥水灌溉对冬小麦产量与氮利用效率及土壤硝态氮的影响

【目的】本研究利用田间小区试验,研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮利用效率及土壤硝态氮的影响,以期为提高灌溉肥水中氮利用效率,降低养殖肥水灌溉的氮损失提供理论依据。【方法】通过田间小区定位试验,以华北平原典型冬小麦种植系统为研究对象,定量研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮素积累、 氮效率及土壤硝态氮的影响。试验共设5个处理,分别为: 不施肥、 小麦各生育期进行清水灌溉(CK); 在冬小麦生育期内进行2次牛场肥水灌溉(越冬期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为160 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T1); 在冬小麦生育期内进行3次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 灌浆期,肥水灌溉带入氮量为240 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T2); 在冬小麦生育期进行4次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 抽穗期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为320 kg/hm2),不进行清水灌溉(T3); 农民习惯施肥,冬小麦播种时施复合肥(15-21-6)375 kg/hm2、 拔节期追肥尿素600 kg/hm2(氮投入量为332 kg/hm2),全生育期灌溉清水(CF)。每个处理重复3次,冬小麦全生育期灌水4次,灌水定额为830 m3/hm2,灌水量用超声波流量计计量。【结果】牛场肥水灌溉对冬小麦产量和氮的影响主要有以下几个方面: 1)连续三年冬小麦产量均随牛场肥水灌溉次数的增加表现为先增加后降低的趋势,肥水灌溉带入氮为240 kg/hm2(灌溉3次)时,冬小麦产量最高。2)牛场肥水灌溉显著增加冬小麦植株地上部氮积累量。2011年和2012年肥水灌溉的三个处理之间及与习惯施肥处理之间差异不显著,2013年T2和T3处理植株氮吸收量显著高于T1处理和习惯施肥处理。3)冬小麦肥水氮利用率和农学效率随肥水灌溉带入氮量的增加而降低。三年均以T1最高,分别为48.57%和37.15 kg/kg。4)每季冬小麦收获后,随着灌溉带入氮量的增加,0100 cm土层NO-3-N积累量增加。肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2时,0100 cm剖面NO-3-N积累量显著高于肥水灌溉带入氮为160~240 kg/hm2处理。【结论】牛场肥水灌溉显著增加冬小麦产量,随肥水灌溉带入氮的增加冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。冬小麦肥水氮表观利用率和农学效率均随肥水灌溉带入氮量的增加而降低,肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2,80100 cm土层有大量NO-3-N累积,且有向下淋溶的趋势。本试验条件下,综合产量、 冬小麦植株氮积累量及氮效率等方面考虑,牛场肥水灌溉冬小麦适宜氮带入量为160~240 kg/hm2。     

化肥减量和有机替代对重度盐渍土水盐特性及向日葵水氮利用效率的影响

  【目的】  研究有机肥氮替代化肥氮对盐渍化农田土壤水盐特性及作物生长的影响,为河套灌区盐渍化农田作物生产的高质量发展提供理论依据和技术支撑。  【方法】  本研究针对河套灌区重度盐渍土于2019—2020年开展连续2年的田间试验。在同一施氮量(N 180 kg/hm2)下,设置不施有机肥(OF0)及有机肥氮分别替代化肥氮施用量的50% (OF1)和100% (OF2)处理,以不施肥为对照(CK)。测定不同时期土壤容重、质量含水率及饱和浸提液电导率(ECe),同时在向日葵收获后测定籽粒产量及产量性状。  【结果】  有机替代可以降低土壤容重和提高土壤孔隙度,经过两年的田间试验后,OF1和OF2处理0—40 cm土层土壤容重分别为1.46和1.43 g/cm3,较2019年播种前分别降低了3.97%和5.92%,土壤孔隙度较2019年播种前分别提高了4.94%和7.90% (P< 0.05)。有机替代显著改善盐渍土水盐特性,OF1和OF2处理显著提高了土壤含水率,OF1处理土壤含水率分别较OF0、OF2和CK提高了5.34%、3.65%和10.55% (P< 0.05)。两季向日葵生育末期OF2处理0—100 cm土层土壤ECe均值为6.77 dS/m,分别较OF0、OF1处理降低了44.10%、11.61% (P < 0.05)。有机替代提高了向日葵籽粒产量及水分利用效率,OF1处理较OF0、OF2和CK分别增产9.47%、7.52%和62.90% (P < 0.05),分别提高净收益7.02%、23.12%和65.00% (P < 0.05);OF1处理水分利用效率较OF0、OF2和CK分别提高了17.50%、9.52%和73.82% (P < 0.05)。此外,OF1处理较OF0与OF2处理显著提高了氮素偏生产力和氮素农学效率(P < 0.05)。  【结论】  有机肥替代化肥能够改良河套灌区重度盐渍土土壤结构,改善作物根区土壤水盐环境,提高产量及水氮利用效率。但是有机肥全部替代化学氮肥降低了向日葵的生产效益,也没有显著提高向日葵的水肥利用效率。在当前推荐的氮磷钾肥基础上(N 180 kg/hm2),有机肥氮替代50%化肥氮在河套灌区重度盐渍土上是可行的施肥措施。     

灌水次数对绿洲春玉米田氮素损失及水氮利用效率的影响

该文研究灌水次数对绿洲农田氮素损失及水氮利用效率的影响。2015年在甘肃省武威市石羊河流域绿洲农田设置了5种灌溉施肥处理:分别为传统施肥(N_1)+传统灌水4次处理(I_1N_1),优化施肥(N_2)+优化灌水4~7次处理(分别为I_2N_2、I_3N_2、I_4N_2和I_5N_2)。应用农田水氮管理模型(soil water heat carbon and nitrogen simulator,WHCNS)模拟分析了不同灌水次数下的作物产量、水氮动态过程及水氮利用效率,最后应用综合指数法筛选了农田最佳的水肥管理方案。结果表明:模型模拟的土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数与实测值均吻合良好,一致性指数在0.74及以上。5个处理中I_3N_2处理的春玉米产量、水分和氮素利用效率均最高,分别为17 077 kg/hm~2、3.23 kg/m~3和40.1 kg/kg。I_1N_1处理的水分渗漏和硝态氮淋失量均最大,而I_5N_2处理的最小。在灌溉定额一定的条件下,随灌水次数增加,水分渗漏量逐渐减少,同时硝态氮淋洗和氨挥发也逐渐减少,而反硝化和作物吸氮量逐渐增加。综合指数法评价结果表明I_3N_2处理为该地区最佳的水肥管理方案。因此,在该地区适当增加灌水次数和减少单次灌水量,不仅可以维持作物产量不变,而且显著减少了水分渗漏和氮素淋洗,同时提高了水氮利用效率。结果可为荒漠绿洲地区制定合理的水肥管理措施提供指导。     

传统和优化水氮管理对蔬菜地土壤氮素损失与利用效率的影响

通过3年田间定位试验利用氮素平衡方程模拟了传统水氮管理和优化水氮管理下连作蔬菜地土壤无机态氮含量的变化,分析了两种水氮管理对土壤氮素损失量及氮素利用效率的影响。结果表明：优化水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均(2年或3年)氮素损失量(氨挥发、反硝化和硝态氮淋洗的总和)只有传统水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均氮素损失量的9%、8%和18%;氮素利用效率是传统水氮管理下各蔬菜氮素利用效率的2.3倍、3.2倍、1.7倍,而两处理间蔬菜平均产量并无显著差异。     

有机肥等氮替代化肥对玉米产量和氮素吸收利用效率的影响

有机肥替施部分化肥是实现我国化肥零增长并保持作物高产稳产的重要途径之一。以等养分条件为基础,研究不同比例有机肥等氮替代基施化肥对玉米产量以及氮素吸收利用的影响,为云南红壤坡耕地有机肥的合理利用及玉米施肥结构的调整提供科学依据。通过田间小区试验,分别设置不施肥处理(CK)、施用100%化肥处理(NPK)及4个基施有机肥等氮替代化肥处理,替代率分别为10%(T₁),20%(T₂),30%(T₃),40%(T₄),分析玉米产量、吸氮量以及氮肥利用率等指标在不同施肥处理下的变化情况。结果表明:与NPK处理相比,不同比例有机肥替代化肥的处理能在一定程度上提高玉米籽粒、秸秆生物量,玉米籽粒产量提高达6.07%～19.53%,秸秆生物量提高达2.16%～21.76%,且有机肥替代30%的化肥处理下的玉米籽粒产量和秸秆生物量最高,分别达到7 653 kg/hm²,16 530 kg/hm²,较其他施肥处理有一定的显著性; 有机肥替代化肥的处理均提高了玉米籽粒和秸秆的吸氮量,各施肥处理下的玉米地上部氮素平均积累量从大到小依次为T₃(292 kg/hm²)>T₂(248 kg/hm²)>T₁(212 kg/hm²)>T₄(203 kg/hm²)>NPK(176 kg/hm²)>CK(52 kg/hm²),T₃处理较NPK,T₁,T₂,T₄处理下的玉米地上部分吸氮量分别提高了39.90%,27.37%,15.01%,30.38%; 与NPK处理相比,有机肥替代化肥的处理均提高了氮肥偏生产力、氮肥贡献率、氮肥表观利用率、氮肥的农学利用率,提高比例分别为5.00%～21.80%,2.44%～9.48%,20.48%～94.02%,7.54%～32.86%,且T₃处理下的各氮素利用率指标均显著高于其他施肥处理。综上,有机肥与化肥配施可提高玉米的籽粒产量和生物产量,且提高玉米的吸氮量及氮素利用效率,且以有机肥等氮替代30%基施化肥的配施效果最好,可作为云南红壤坡耕地玉米增产和氮肥增效的合理施肥模式。     

改进WHCNS模型模拟耕作方式对作物生长和水分利用效率的影响

耕作改变了土壤物理特性,进而影响了作物生长和水分利用,定量研究不同耕作方式下的农田土壤水分动态与作物生长过程是制定合理耕作制度的基础。该研究在土壤水热碳氮模拟模型（Soil Water Heat Carbon Nitrogen Simulator,WHCNS）的基础上耦合了EPIC（Erosion-Productivity Impact Calculator）模型的土壤耕作模块,构建了适用于不同耕作方式的土壤水热碳氮过程模拟模型。利用华北平原南部河南商丘试验站2015-2017年实测的不同耕作方式下（深耕、免耕和轮耕）的土体储水量、叶面积指数、地上部干物质质量和产量数据对改进后的WHCNS模型进行了校验和模拟效果评价,并模拟分析了不同耕作方式对冬小麦和夏玉米农田蒸散量、作物产量和水分利用效率的影响。结果表明,所有处理的土体储水量、叶面积指数和地上部干物质质量模拟值与实测值的相对均方根误差均小于30%,一致性指数均大于等于0.90,纳什系数均大于等于0.58,决定系数均大于等于0.90,作物产量模拟值与实测值的决定系数达到0.99。与深耕和免耕相比,轮耕的两季冬小麦蒸散量分别降低了8.8%～10.8%和13.8%～21.0%,水分利用效率分别提高了6.7%～9.4%和15.7%～24.9%。与深耕和轮耕相比,免耕的两季夏玉米蒸散量分别降低了12.5%～12.9%和20.7%～22.2%,水分利用效率分别提高了13.4%～15.2%和29.1%～31.3%。耕作方式对产量的影响并不明显。总体而言,改进后的WHCNS模型可以较好地模拟华北平原不同耕作方式下土壤水分与作物生长的动态过程。     

种植方式和施氮量对冬油菜产量与水氮利用效率的影响

为确定中国西北地区冬油菜适宜的种植方式及其施氮量,该文通过3 a田间试验,在垄沟集雨(ridge film mulching and furrow planting,RFMF)和传统平作(flat planting,FP)2种种植方式下设置6个施氮量:0、60、120、180、240和300 kg/hm~2(以N计,下同),分别记为N0、N60、N120、N180、N240和N300,研究不同种植方式和施氮量对冬油菜产量和水氮利用效率的影响。结果表明,与FP相比,RFMF能显著提高冬油菜收获时的地上部干物质量(aboveground dry matter,ADM)、氮素累积吸收量、籽粒产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)和氮肥偏生产力(nitrogen partial factor productivity,NPFP),并显著降低其耗水量(evapotranspiration,ET)。相同ET下,RFMF方式下冬油菜的籽粒产量和WUE均高于FP。RFMF方式下,在0~240 kg/hm~2施氮范围内,冬油菜的ADM、氮素累积吸收量、籽粒产量和WUE均随施氮量的增加而显著增加,超过240 kg/hm~2,ADM和氮素累积吸收量不再显著变化,而ET显著增加,籽粒产量和WUE显著降低。2种种植方式下,冬油菜的氮肥农学利用率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)、生理利用率(nitrogen physiological efficiency,NPE)和吸收利用率(nitrogen recovery efficiency,NRE)均随施氮量的增加,先增后降,且基本在N180处理最大;冬油菜的NPFP随施氮量的增加而降低。RFMF方式下,N240处理冬油菜的NAE、NPE、NRE和NPFP与N180处理无显著差异;且N240处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3a平均为3 002 kg/hm~2和9 538元/hm~2;FP方式下,N180处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3 a平均为2 291 kg/hm~2和7 498元/hm~2;2种种植方式的最高产量和净效益相比,RFMF可分别提高31.0%和27.2%。综上,在西北地区RFMF可应用于冬油菜的栽培,且适宜施氮量为240 kg/hm~2。     

播期与开沟深度对春玉米产量和资源利用效率的影响

2020-2021年在国家农业环境阜新观测实验站开展田间定位试验,试验采用完全随机区组设计,设置5个不同播期和3个不同开沟深度处理。2020年分别于4月11日（T1）、4月18日（T2）、4月25日（T3）、5月2日（T4）和5月9日（T5）播种,2021年分别于4月18日（T2）、4月25日（T3）、5月2日（T4）、5月9日（T5）和5月16日（T6）播种;开沟深度分别为5cm(D0,平作对照)、10cm(D1)和20cm(D2)。玉米收获后测定地上部干重、籽粒产量及产量构成要素,并于播种日和收获日分别测定土壤含水量,计算土壤蓄水量和玉米水分利用效率,探寻播期和开沟深度共同影响下春玉米地上部干物质积累和分配的规律,以及资源利用效率的变化,以期筛选区域适宜播期和开沟深度,优化半干旱区春玉米耕作栽培技术。结果表明,4月18日-5月2日播期处理有利于地上部干物质积累,与其他播期平均值相比,成熟期地上部干物质含量提高8.0%,同时促进干物质向穗重分配,平均产量高于其他播期9.9%,水分利用效率有效提升,光能生产效率、温度生产效率和降水生产效率随着播期推迟均呈现先增加后降低的趋势;不同沟深处...     

灌水和氮肥基追比对旱区马铃薯产量、水肥利用效率和酶活性影响评价

为探明水氮基追施用对马铃薯产量、灌溉水肥利用效率和土壤酶活性等方面的综合影响,以获取最优水氮基追施用方案。大田试验设置3个灌水水平W1(900 m3/hm²)、W2(1350 m3/hm²)和W3(1800 m3/hm²)以及3个氮肥基追比水平F1(N2∶1)、F2(N1∶1)和F3(N1∶2),共9个处理,利用熵权TOPSIS法构建宁夏中部旱区马铃薯综合生长评价体系,并以高产、节水节肥为目标建立马铃薯水氮基追施交互响应数学模型。结果表明,灌水量和氮肥基追施对马铃薯单株产量、产量、iWUE(灌溉水利用效率)、PFP(肥料偏生产力)、土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶均影响显著;利用熵权TOPSIS法建立马铃薯综合评价体系,得到最优综合响应评分0.1761,即为A7处理(1800 m3/hm²,N2∶1);由马铃薯综合生长对水氮基追施交互响应模型得出,水氮基追施单因素对马铃薯综合生长影响均呈开口向下的二次抛物线,水氮基追施交互影响显著。当施肥编码为-0.7723(基肥∶追肥=1.6553∶1)、灌水编码为0.6553(1697.535 m3/hm²)时,综合评分最高。以综合评分0.16划分闭合区域得出马铃薯生产上最佳的灌水区间和氮肥的基追施比例分别为1440～1935 m3/hm²、1∶1～2.3∶1,此区间最有利于实现马铃薯水氮协同效应最优。     

周年施氮对冬小麦-夏大豆轮作产量及土壤氮素含量的影响

为探讨周年不同施氮组合对冬小麦-夏大豆轮作体系土壤氮素及产量影响规律,于2017-2018年,在伊宁县农业科技示范园内开展大田试验,以冬小麦-夏大豆轮作为研究对象,在前茬麦季设置4个施氮水平:0(N0)、104(N1)、173(N2)、242 kg·hm-2(N3);后茬大豆设置3个施氮水平:0(S0)、69(S1)、...     

模拟氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳和微生物氮的动态影响

为揭示过量的大气氮沉降对华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的影响,通过对照(N0:0 g/(m^2·a))、轻度施氮(N1:8 g/(m^2·a))、重度施氮(N2:15 g/(m^2·a))3个外源施氮水平下5年的野外定点试验和观测,模拟过量氮沉降条件下华北落叶松人工林土壤微生物碳、氮和土壤呼吸的变化,旨在阐明林下土壤微生物和呼吸对过量氮沉降的响应及其对土壤碳氮循环的影响。结果表明:在5-10月生长季中,土壤微生物碳和氮的平均含量分别为1 098.93,97.31 mg/kg,二者都随土层深度的增加呈下降趋势;轻度施氮促进土壤微生物碳和氮的增加,重度施氮抑制土壤微生物碳和氮的增加;土壤微生物碳和微生物氮从生长初期5月起,5-7月呈增加趋势,7月出现峰值,8月降低,9-10月小幅增加,呈现N形曲线。土壤微生物碳氮比为4.94~18.54,且随施氮量增加而减小。各氮处理下,华北落叶松人工林土壤呼吸速率5,6月较低,7-8月持续增加,并在8月达到最高,9-10月逐渐降低。相关分析表明,土壤呼吸与土壤全氮、含水量、微生物碳和微生物氮含量呈极显著正相关关系,与土壤有机质呈显著正相关关系。在全球变化背景下,研究结果可为进一步明确过量大气氮沉降对森林生态系统碳氮循环的影响途径和机制研究提供重要参考。     

少免耕对灌溉农田冬小麦/夏玉米作物水、肥利用的影响

土壤耕作可影响土壤硝态氮的淋失、土壤的贮水量和作物的水分利用效率。为了研究少免耕在冬小麦套作夏玉米一年两熟灌溉农田对作物产量、水分利用效率和土壤硝态氮含量的影响，采用了5种土壤耕作体系(常规耕作无秸秆还田、常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、缺口圆盘耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖)在山东龙口进行了田间试验。利用烘干法测定了土壤含水率，利用连续流动分析仪测定了土壤硝态氮的含量。结果表明：相对于常规耕作，少耕特别是旋耕还田方式能够增加土壤贮水量、提高作物水分利用效率和全年作物产量，提高土壤0～60 cm层次硝态氮含量、减少硝态氮的淋失。以旋耕还田为主的耕作体系可以在该地区应用，而免耕覆盖则不适宜。     

氮硫互作对冬小麦旗叶衰老、产量和氮素利用效率的影响

试验采用裂裂区设计,小麦品种(烟农19和汶农6号)为主区,施氮(N)量为裂区,设0(N0)、120(N120)、240(N240)kg hm-2三个施N水平,施硫(S)量为裂裂区,设0(S0)、20(S20)、40(S40)、60(S60)kg hm-2四个施S水平。结果表明,汶农6号开花后旗叶超氧化物歧化酶(SOD)活性、旗叶净光合速率、产量和氮素利用效率均高于烟农19。在一定施氮水平下适量施硫显著提高烟农19和汶农6号小麦开花后旗叶SOD活性和可溶性蛋白质含量,提高旗叶净光合速率和开花后干物质积累量,增加植株地上部氮素积累量和籽粒产量;当施氮水平为120 kg hm-2施硫量超过40 kg hm-2和施氮240 kg hm-2施硫量超过20 kg hm-2时,汶农6号植株地上部氮素积累量仍继续增加,但旗叶抗氧化能力和光合同化能力均无明显提高,籽粒产量不再增加,烟农19号旗叶SOD活性、可溶性蛋白质含量和光合速率均降低,植株地上部氮素积累量和籽粒产量均减少。在同一施氮水平下,两小麦品种氮素利用效率总体表现为随施硫量增加而降低的趋势。在土壤有效硫为38.9~42.1 mg kg-1的条件下,适量施用氮肥和硫肥有利于延缓小麦花后旗叶衰老,提高光合同化能力,增加籽粒产量,但不同品种小麦对氮肥和硫肥施用量的响应不同,氮素利用效率较高的品种在较高的氮硫供给水平下仍有较好的光合同化和产量表现,而氮素利用效率相对低的品种对高氮高硫的适应性较差,后期易早衰,影响产量和氮素利用效率。