农作措施对中国稻田氧化亚氮排放影响的研究进展

农业是全球最主要的温室气体排放源之一,稻田不仅是全球重要的甲烷(CH4)排放源,亦是氧化亚氮(N2O)的重要排放源。灌溉、施肥、耕作等农作措施能够改变稻田生态系统土壤微环境,影响土壤硝化与反硝化过程,进而影响N2O的排放。目前,关于农作措施对农田生态系统N2O排放特征研究很多,但系统地综述农作措施对稻田N2O排放影响的研究还比较少。该文着眼于中国的农业发展趋势,基于稻田灌溉、施肥及耕作等方面的新技术,综合分析新型农作措施对中国稻田生态系统N2O排放的影响及其机制,为相关研究提供参考。在此基础上,提出了中国稻田生态系统N2O排放深入研究的方向:1)加强研究新型农作措施下稻田N2O产生及排放途径;2)系统研究稻田生态系统直接与间接N2O排放的影响及其机制;3)开展农作措施集成技术对稻田生态系统N2O排放影响的研究;4)加强模型模拟的调参验证并进行相关预测分析。     

夏闲期覆盖配施氮肥对旱地小麦土壤水分及氮素利用的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦降水少且分配不均、水分和氮素利用效率低的问题,探索旱地小麦覆盖保水和氮肥施用的最佳技术途径。【方法】于2010—2013年在山西省闻喜县邱家岭村开展试验,主区为覆盖方式,设夏闲期深翻后覆盖与不覆盖2个水平,副区为施氮量,设低(纯氮75 kg·hm~(-2))、中(纯氮150 kg·hm~(-2))、高(纯氮225 kg·hm~(-2))3个水平,明确年际间夏闲期深翻覆盖配施氮肥对旱地麦田土壤水分、植株氮素利用、产量的影响。【结果】各生育时期土壤水分、植株氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以丰水年最高,欠水年最低,丰水年、平水年较欠水年分别提高产量80%、69%,提高水分利用效率7%、20%,提高氮素利用效率6%、5%。夏闲期覆盖较不覆盖,播种期0—300 cm土壤蓄水量显著提高,达50—62 mm;花前各生育时期土壤蓄水量显著提高,各生育时期植株氮素积累量提高,籽粒氮素积累量显著提高;丰水年和平水年拔节后各阶段氮素积累量显著提高,花前叶片和穗氮素转运量对籽粒贡献率提高;欠水年花前各阶段氮素积累量及其所占比例提高,花前茎秆+茎鞘氮素转运量对籽粒贡献率显著提高;产量显著提高,达23%—41%;水分利用效率提高3%—15%;丰水年和平水年氮素利用效率显著提高,达14%—26%,欠水年低氮条件下也显著提高,达10%。丰水年配施高氮,平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,不覆盖条件下的欠水年配施低氮,孕穗期前土壤蓄水量、产量和水分利用效率均较高。丰水年配施高氮,花前氮素转运量和花后氮素积累量均最高,且各处理间差异显著,主要是由于促进花前叶片和穗中氮素向籽粒转运;平水年和覆盖条件下的欠水年配施中氮,花前氮素转运量和籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,平水年主要促进叶片和穗中氮素向籽粒转运,穗叶片,覆盖条件下的欠水年主要促进茎秆+茎鞘和穗中氮素向籽粒中转运,茎秆+茎鞘穗;不覆盖条件下的欠水年配施低氮,籽粒氮素积累量最高,且各处理间差异显著,花前氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,茎秆+茎鞘和穗氮素转运量及其对籽粒贡献率最高,且各处理间差异显著。【结论】旱地麦田夏闲期覆盖有利于蓄积降水,有利于促进丰水年和平水年小麦生育中后期氮素积累,促进叶片和穗中氮素向籽粒转运;有利于促进欠水年生育前中期氮素积累,促进茎秆+茎鞘中氮素向籽粒转运。丰水年施氮225kg·hm~(-2),平水年和覆盖条件下的欠水年施氮150 kg·hm~(-2),不覆盖条件下的欠水年施氮量75 kg·hm~(-2)可实现产量和水分利用效率的同步提升。     

锌氮互作对糯玉米籽粒营养品质及锌含量的影响

锌(Zn)是人体必需微量营养元素,缺锌引起"隐形饥饿"引发疾病,通过锌氮互作提高糯玉米(Zea mays L.)籽粒锌含量是改善人类锌营养有效措施.试验采用二因素裂区设计,比较"晋单糯41号"在4个供氮水平和5个供锌水平下营养品质及籽粒锌含量.结果表明,糯玉米籽粒赖氨酸、可溶性糖、蔗糖、淀粉及锌含量均在锌氮互作N2Zn...     

播期与播种方式的不同配套对一年两作区旱地冬小麦农艺性状及产量的影响

针对冬小麦夏玉米一年两作区生产上常因夏玉米收获较晚而导致冬小麦播种亦较晚,进而引起小麦产量降低的问题,探讨山西省南部播期配套播种方式的最优模式。研究基于山西省垣曲县晋垣惠农种植专业合作社的旱作麦田,研究了3种播种处理10月13日+小麦宽窄行机械化探墒沟播,10月23日+机械化垄盖地膜沟播,11月7日+机械化露地条播对小麦品种烟农21农艺性状、产量及干物质累积运转的影响。结果表明,抽穗前,垄盖地膜沟播有利于促根生蘖积累干物质,然后依次是探墒沟播和露地条播;灌浆期,探墒沟播小麦的茎高明显高于垄盖地膜沟播和露地条播,随灌浆进程推进,探墒沟播小麦的功能绿叶面积持续时间长,且灌浆高峰开始早,因而利于增加小麦穗粒质量,提高产量,比露地条播增产53%。探墒沟播方式在冬小麦夏玉米一年两作区的旱地麦田具有推广应用潜力。为我国一年两作区旱地冬小麦建立一套适合的高产高效播种方式提供了理论依据。     

底墒和磷肥对旱地冬小麦产量及其品质的影响

【目的】分析山西省南部旱地小麦产量及品质对底墒和磷肥的响应。【方法】在山西省南部试验设土壤3个播前底墒水平(0~100 cm土层):W1(248 mm)、W2(233 mm)、W3(205 mm),2个施磷水平,P1(75 kg/hm^2)、P2(180 kg/hm^2),研究旱地小麦籽粒产量及其蛋白质量对底墒和磷肥的响应情况。【结果】相同磷肥条件下,W1和W2处理的灌浆持续时间、渐增期持续时间高于W3处理。相同底墒条件下,渐增期和快增期籽粒增加质量和持续时间表现为P2>P1,缓增期的增加质量和持续时间表现为P1>P2,缓增期籽粒增加质量和持续时间变异系数最高,分别达25%和31%。可见,底墒和磷肥提高快增期的持续时间,增加底墒提高灌浆持续时间,增施磷肥减少缓增期持续时间。底墒250mm蛋白质产量最高,相同底墒下,蛋白质产量随磷肥的增加而增加;磷肥对产量的影响大于对蛋白质量的影响。【结论】旱地小麦灌浆过程中增期持续时间对底墒和磷肥响应较好,缓增期变异对籽粒千粒质量影响较大;底墒在250 mm处产量最高。     

膜际条播和播量对旱地冬小麦土壤水分及产量的影响

[目的]探索旱地冬小麦膜际条播和播量对关键生育时期土壤水分、群体分蘖数、分蘖速率及其产量的影响,明确旱地冬小麦膜际条播的最佳播量。[方法]本研究于2014—2016年在山西省闻喜县旱地麦田进行大田试验,以膜际条播与常规条播为主区,以90kg·hm~(-2)(低播量,LB)、105kg·hm~(-2)(高播量,HB)两个播量为副区,研究两种播种方式与高低播量对土壤水分、群体分蘖数和产量形成的影响及其节水增产效果。[结果]膜际条播较常规条播显著提高拔节期0～100cm土壤蓄水量,提高开花期80～200cm土壤蓄水量;显著提高各生育时期群体分蘖数,提高冬前分蘖速率;提高穗数4%～27%,产量11%～41%,水分利用效率8%～47%;显著提高穗长、可孕小穗、干物质量;显著降低不孕小穗。且膜际条播条件下,播量90kg·hm~(-2)较105kg·hm~(-2)减少拔节期土壤水分消耗,减少开花期深层土壤水分消耗,其中,2014—2015年处理差异不显著;显著提高开花期、成熟期群体分蘖数,显著提高拔节-开花分蘖速率;显著提高穗数、穗粒数、产量和水分利用效率,提高千粒重。此外,膜际条播处理,单位粮食生产的节水量提高10%以上,每消耗1mm土壤水分产量提高10%以上,且配套播量90kg·hm~(-2)单位粮食生产的节水量提高18%以上,消耗1mm土壤水分增产量提高18%以上。[结论]旱地冬小麦膜际条播有利于提高生育前期上层土壤水分,有利于提高生育后期深层土壤水分,促进可孕小穗的形成,提高穗数、产量、水分利用效率,且配套90kg·hm~(-2)节水、增产效果更佳。     

中国农田秸秆还田土壤N_2O排放及其影响因素的Meta分析

农田N2O排放是全球人为温室气体主要的来源之一,了解农作措施对其排放的影响对中国农田减排具有重要的意义。该研究采用Meta分析方法,定量分析了秸秆还田对中国农田土壤N2O排放的影响,并对其影响因素进行解析。研究结果表明,在中国不同区域秸秆还田对土壤N2O排放有一定的差异,其中华东地区显著减排18.61%(P0.05),而华中和华北地区则分别显著增加排放62.3%和27.73%(P0.05)。同时,施氮量介于0~240 kg/hm2(以N计,下同)时,随着施氮量的增加,秸秆还田对土壤N2O影响的效应值逐渐由负值增加为正值;当施氮量介于241~300 kg/hm2时,秸秆还田有显著降低土壤N2O排放的趋势。当土壤p H值介于6.5~7.5时,秸秆还田对N2O排放影响的效应值为正值;当黏粒质量分数为15%~25%时,秸秆还田对N2O排放影响的效应值为正值,当黏粒质量分数15%时,秸秆还田显著降低土壤N2O排放。秸秆的碳氮比与秸秆还田量对N2O的排放也有不同程度的影响,另外,秸秆还田下不同的种植制度间N2O的排放也有差异。因此,秸秆还田下实施农田N2O减排措施应综合考虑区域农业资源特点、种植制度、土壤类型和水肥管理因素。研究可为科学管理秸秆与减少农田N2O排放提出理论支撑。     

基于Meta分析评价耕作与秸秆还田对小麦籽粒品质的影响

为提高小麦籽粒品质，提出全面的小麦耕作和秸秆还田措施，研究选取2000—2020年耕作与秸秆还田的相关文献，采用Meta分析定量研究耕作与秸秆还田对小麦籽粒品质的影响并分析差异来源。结果表明，与翻耕处理相比，免耕处理提高了小麦籽粒蛋白质、湿面筋、出粉率、总淀粉和沉降值，但差异不显著；与秸秆不还田处理相比，秸秆还田处理的小麦蛋白质和湿面筋含量分别显著提高了2.73%和2.09%。播量与蛋白质含量呈显著正相关，施氮量与沉降值呈显著负相关。进一步对秸秆还田进行差异来源分析，发现东南地区小麦蛋白质含量和湿面筋含量分别显著提高3.07%和2.80%，华北地区小麦总淀粉含量显著提高5.97%;135 kg/hm²播量面粉湿面筋含量和沉降值分别显著提高3.38%和6.68%,150、180 kg/hm²播量面粉的蛋白质含量分别显著提高2.41%和12.27%；扬麦15的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值分别显著提高6.02%、7.44%和16.35%；水稻秸秆还田处理的小麦蛋白质含量和湿面筋含量分别显著提高2.73%和2.65%;240 kg/hm^2...