猪粪配施化肥对稻-麦轮作系统籽粒产量和氮素利用率的影响

通过大田试验,以水稻(品种‘F优498’)-小麦(品种‘内麦863’)轮作体系为研究对象,根据成都平原稻麦种植体系常规施氮水平,设7个不同猪粪施用处理:对照(CK,无化学氮肥,无猪粪)、常规化肥(T₁,无猪粪)、化肥减量25%+猪粪2500 kg·hm^-2(T₂)、化肥减量50%+猪粪5000 kg·hm^-2(T₃)、猪粪10000 kg·hm^-2(T₄)、猪粪15000 kg·hm^-2(T₅)和猪粪20000 kg·hm^-2(T₆),研究添加猪粪对稻麦干物质、氮素积累及分配特征、籽粒产量和氮素利用率等的影响.结果表明: 猪粪配施化肥对稻麦各生育期干物质积累均有促进作用,稻麦成熟期作物地上部干物质积累量均以高量猪粪施用处理(T₆)最高,但其干物质积累及氮素分配向茎叶富集,且籽粒干物质积累及氮积累分配率显著低于T₂处理;随着配施猪粪用量的增加,稻麦氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、籽粒产量均呈现先增加后减少趋势,其中水稻季以T₃处理最优,较常规化肥处理提高11.4%、55.4%、11.4%,小麦季则以T₂处理最优,较常规化肥处理提高14.0%、29.1%、14.0%.本试验条件下,2500～5000 kg·hm^-2猪粪+化肥减量25%～50%处理,有利于促进稻麦干物质积累、氮素向籽粒运移,达到增产及提高氮素利用率的效果,超量施用猪粪(15000～20000 kg·hm^-2)后,土壤氮素供应过量,干物质向经济器官运移受阻,氮素向茎秆富集,贪青晚熟现象严重,稻麦籽粒产量显著下降.     

冬小麦高产高效群体的年际间稳产性能

以冬小麦品种‘泰农18’为试验材料,设置传统农民管理习惯的农户模式(T₁)、不计肥水和人工等投入以获得高产的高产模式(T₂)和优化种植密度、播期、肥水管理运筹的高产高效模式(T₃)3种种植模式,于2012年10月—2016年7月连续4个小麦生育季,研究了不同种植模式小麦主茎与分蘖成穗特性、不同年份的光合有效辐射截获、利用、光合产物分配等光能利用特性和产量差异,结合年际间的光、温、水等生态因子分布差异,分析了高产高效群体的稳产性能.结果表明: 冬小麦不同生育时期内的光、温、降雨等生态因子的总量和各生育时期分布存在较大变异.T₁、T₂、T₃模式主茎穗的比例分别为38.9%、58.7%、66.9%,表明T₁、T₂、T₃模式在群体结构构建上分别是以分蘖穗为主、主茎穗和分蘖穗并重、主茎穗为主.T₂模式的生物量和产量最高,T₁最低,T₃模式自孕穗期之后,尤其是在开花14 d后仍能维持较高的叶面积指数、光能截获率和截获量、群体光合速率,并具有较高的干物质分配能力,使其在干物质积累相对偏低的情况下仍可获得高产.T₃模式花后的叶面积指数、光能截获率和截获量以及光合速率等的年际间极差、标准差、变异系数均小于T₁和T₂模式,由此也保证了T₃模式生物产量的稳定.相关分析表明,以主茎成穗为主的T₃种植模式能够有效应对年际间气候变化并实现稳产,关键是具有年际间稳定的生物产量.     

干湿交替灌溉下不同稗草种对水稻产量及生理特性的影响

以两优培九(籼稻)和南粳9108(粳稻)为材料,从移栽至成熟期分别与无芒稗(T₁)、稗(T₂)、西来稗(T₃)和光头稗(T₄)共生,以无稗草水稻处理为对照,研究干湿交替灌溉条件下不同稗草种对水稻产量和生理特性的影响.结果表明： 与对照相比,T₁、T₂、T₃和T₄处理下两优培九分别减产13.8%、10.6%、23.8%和0.5%,南粳9108分别减产45.5%、36.9%、60.7%和15.1%.T₁、T₂和T₃处理显著降低了水稻产量,T₄处理对两优培九产量无显著影响,但显著降低了南粳9108的产量.T₁、T₂、T₃和T₄处理增加了水稻灌浆期叶片丙二醛含量,降低了叶片中过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,降低了成熟期干物质积累量、灌浆期根系氧化力以及根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷的含量.4种处理对水稻各生理指标的影响程度为T₃>T₁>T₂>T₄.稻-稗共生时水稻灌浆期叶片抗氧化系统酶活性、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量及成熟期干物质积累量的降低以及灌浆期叶片丙二醛含量的增加是水稻减产的重要原因.     

稗属杂草对水稻生长发育和产量的影响

以新两优6号(籼稻)和南粳46(粳稻)为材料,自水稻移栽至成熟分别与无芒稗(T₁)、稗(T₂)、西来稗(T₃)和光头稗(T₄)共生,稗草密度为6株·m^-2,以无稗草水稻处理为对照,研究不同稗草对水稻生长发育和产量的影响.结果表明：与对照相比,不同稗草对水稻的干扰表现不同,T₁、T₂、T₃处理使籼稻产量分别下降19.2%、10.8%、21.9%,使粳稻产量分别下降39.7%、25.3%、47.3%,但T₄处理对2个水稻品种的产量均无显著影响.水稻和稗草共生过程中,T₁、T₂和T₃处理显著降低了水稻成熟期的干物质积累量及灌浆期的剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒ATP酶活性,降低幅度为T₃>T₁>T₂,T₄处理与对照差异不显著;各处理对水稻最终分蘖数和株高均无显著影响.表明4种稗草对水稻生长的影响由强到弱表现为：T₃>T₁>T₂>T₄,稻 稗共生时水稻剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒ATP酶活性降低是导致水稻生产力下降的重要原因.     

有机肥对设施番茄周年栽培土壤环境和产量的影响

日光温室早春茬-秋冬茬连作栽培番茄是我国北方设施蔬菜周年栽培的主要种植模式之一。以该种植模式下农户习惯施肥量为对照(CK,100%化肥),设15%(T₁)、30%(T₂)、45%(T₃)、60%(T₄)、75%(T₅)、100%有机肥替代化肥(T₆)处理,探讨有机肥替代部分化肥对土壤环境和番茄产量的影响。结果表明: 土壤细菌数量随有机肥用量的增加总体呈现上升趋势;放线菌数量以T₁处理最多,为12.12×10⁶ cfu·g^-1。有机肥替代部分化肥可提高土壤脲酶活性,降低过氧化氢酶活性,提高土壤有机质、速效磷和速效钾含量,说明有机肥对改善设施土壤理化性质、促进养分积累具有显著效果。其中,T₁处理蔗糖酶活性和速效磷含量最高,分别为1.36 mg·^-1、305.4 mg·kg^-1,T₂处理的速效钾含量最高,为582.6 mg·kg^-1。T₂处理>0.25 mm水稳性团聚体含量最大,为94.2%。各有机肥处理可改善番茄果实品质,提高产量,其中,T₁处理番茄红素含量最高,达5.69,糖酸比以T₁和T₂处理最好,分别为8.19、8.70;产量以T₁处理最高,T₂处理次之,较CK分别增产16.6%、5.8%。综上,农户习惯施肥量中15%~30%的化肥用有机肥替代为该种植模式下较佳的施肥措施。     

有机氮替代无机氮对旱作全膜双垄沟播玉米产量和水氮利用效率的影响

为了促进黄土高原西部半干旱区水氮高效利用和农业的可持续性生产,探索适宜的有机氮替代无机氮水平,于2016—2018年在甘肃农业大学旱作农业综合实验站进行了3年的大田试验,设置了6个处理:单施化学氮肥不施有机肥(T₁)、有机肥50%替代化学氮肥(T₂)、有机肥37.5%替代化学氮肥(T₃)、有机肥25%替代化学氮肥(T₄)、有机肥12.5%替代化学氮肥(T₅)和不施氮肥对照(CK),研究了有机氮替代无机氮对全膜双垄沟播玉米种植系统产量、经济效益、水氮利用效率的影响.结果表明: 氮肥施用显著增加了玉米产量和水氮利用效率.在200 kg·hm^-2施氮水平下,有机肥氮替代处理在干旱年份表现出明显的增产增效作用;而在丰水年,有机氮替代无机氮处理籽粒产量、水氮利用效率与对照无显著差异.总体来说,与单施化肥相比,50%和37.5%替代处理籽粒产量分别增加15.6%和18.2%,收获指数分别增加35.1%和27.0%;水分利用效率、降水利用效率、氮肥农学利用效率和偏生产力分别增加17.4%、15.7%、15.6%、155.2%和22.3%、17.7%、18.0%、179.3%.表明在相等的总氮量投入下,50%和37.5%是该地区全膜双垄沟播玉米有机氮替代无机氮的适宜水平,建议在生产中推广应用.     

不同带长微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及产量的影响

于2010-2012年度冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,采用测墒补灌方式,设置40 m(T₄₀)、60 m(T₆₀)和80 m(T₈₀)3种带长的微喷带灌溉处理,研究不同带长微喷带灌溉对土壤水分分布及冬小麦耗水特性和产量的影响.结果表明： 拔节期和开花期采用微喷带补灌,随微喷带带长缩短,灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数显著增加.拔节期补灌,T₄₀和T₆₀处理在距畦首0～40 m范围内各小麦行间的0～200 cm土层土壤含水量均无显著差异;T₈₀处理在距畦首38～40 m、58～60 m和78～80 m处各小麦行间的0～200 cm各土层土壤含水量变化规律一致,均表现为随距微喷带的距离增加而减小.T₄₀处理的小麦在拔节至开花期间和开花至成熟期间分别对40～60 cm和20～80 cm土层土壤贮水的消耗量显著高于T₆₀和T₈₀处理,而对深层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量、开花期补灌水量、总灌水量和总耗水量显著低于T₆₀和T₈₀处理.随微喷带带长缩短,小麦籽粒产量、产量水分利用效率显著升高,而流量降低,在灌水量一定的情况下,单位时间内的有效灌溉面积减小.综合考虑小麦籽粒产量、水分利用效率和流量,40和60 m是本试验条件下的适宜微喷带带长.     

矿井废水灌溉对小麦生理特性及重金属积累的影响

以井水灌溉为对照 (CK),采用盆栽试验研究了矿井废水灌溉对小麦生理特性和重金属积累的影响.设置了3个矿区废水灌溉处理:洗煤废水(T₁)、经沉淀处理的洗煤废水 (T₂) 和煤矸石淋溶水 (T₃),于返青期开始进行矿区废水灌溉处理.结果表明： 矿井废水灌溉处理对小麦的生长发育和产量均有不同程度的负面影响.到开花期时,T₁、T₂和T₃处理小麦的单茎质量和叶面积、根系活力和光合速率均显著低于对照(P＜0.05),T₃处理小麦株高和叶绿素含量(SPAD值)显著降低(P＜0.05);T₁、T₂和T₃处理的籽粒产量分别比对照下降15.4%、9.8%和17.8%.此外,矿井废水灌溉处理小麦籽粒中Cr、Pb、Cu和Zn的含量均显著高于对照,表明矿井废水灌溉导致重金属在小麦籽粒中积累.
     

江汉平原不同氮肥运筹模式下豆麦和稻/麦轮作系统小麦产量和经济效益差异

研究江汉平原豆麦(大豆/小麦)和稻麦(水稻/小麦)轮作系统中冬小麦生长规律对氮肥运筹模式的响应,可为缩小两种轮作模式下的小麦产量差异提供理论依据。试验设置传统施肥(70%底肥,30%越冬期追肥)和优化施肥(1/3底肥,1/3越冬期追肥,1/3拔节期追肥)2个处理,并以不施氮处理为对照,分析了豆麦和稻麦轮作系统中冬小麦的生长规律、产量及产量构成因素、肥料利用率和施肥效益等。结果表明: 施氮和轮作模式均对小麦产量有显著影响,优化施肥产量显著高于传统施肥,两者产量差异在豆麦轮作系统下为920 kg·hm^-2,在稻麦轮作系统下为2195 kg·hm^-2。相同轮作模式下,传统施肥冬季、春季群体茎蘖数高于优化施肥,而优化施肥在整个生育期干物质总积累量较传统施肥高5%~31%(豆麦)和14%~28%(稻麦)。传统施肥下豆茬小麦产量较高的原因是穗数、成穗率、群体干物质积累量等均高于稻茬小麦;优化施肥下稻茬小麦产量较豆茬小麦增加幅度更大,表明优化氮肥模式可缩小豆麦与稻麦轮作中小麦的产量差异。两种轮作模式中小麦花后粒重分别呈现“慢-快-中”(豆麦)和“中-快-慢”(稻麦)的增加趋势;氮肥农学效率、小麦季纯收益等指标均以稻麦轮作优化施肥处理最高。综上,在江汉平原地区,稻麦轮作优化施肥处理下小麦群体结构合理,干物质积累量较高,产量和施肥效益增加显著,是江汉平原地区兼顾产量与施肥效益的最佳模式。     

灌溉和种植方式对冬小麦生育后期旗叶光合特性及产量的影响

于2009—2011年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式,每种种植方式下设不灌水(W₀)、灌拔节水(W₁)、灌拔节水+开花水(W₂)、灌拔节水+开花水+灌浆水(W₃)4种灌溉处理(每次灌水量为60 mm),研究不同灌溉和种植方式对冬小麦生育后期旗叶光合特性和产量的影响.结果表明: 随冬小麦灌水量的增加,3种种植方式下小麦花后旗叶叶面积和光合速率均增加,光系统Ⅱ最大光化学效率和实际光化学效率也增加;与W₀处理相比,各灌水处理提高了小麦籽粒产量,但水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式小麦花后旗叶光合速率、光系统Ⅱ最大光能转化效率和实际光化学效率均较高,且W₂处理籽粒产量显著高于其他处理.统筹考虑冬小麦的籽粒产量和WUE,沟播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式.     

不同冬季覆盖作物对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对不同冬季覆盖作物处理［免耕直播黑麦草-双季稻(T₁)、免耕直播紫云英 双季稻(T₂)、翻耕移栽油菜-双季稻(T₃)、免耕直播油菜-双季稻(T₄)和冬闲-双季稻(CK)］下稻田甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放进行观测,分析了不同冬季覆盖作物对稻田CH₄和N₂O排放的影响.结果表明：在冬季作物生长期,不同冬季覆盖作物稻田CH₄和N₂O总排放量与对照（CK）的差异均达到极显著水平（P<0.01）;T₃和T₁处理的稻田CH₄和N₂O排放量最高,其CH₄排放量分别为0.88 和0.60g·m^-2,N₂O排放量分别为0.23 和0.20 g·m^-2;冬季作物还田后,各处理早、晚稻田CH4排放量均明显高于对照.早稻田CH₄排放量最高的为T₁和T₂处理,分别达21.70和20.75 g·m^-2;晚稻田CH₄排放量最高的为T₃和T₄处理,分别为58.90和54.51 g·m^-2.各处理早、晚稻田N₂O总排放量均显著高于对照,T₁、T₂、T₃和T₄处理的早稻田N₂O总排放量分别比对照增加53.7%、12.2%、46.3%和29.3%,晚稻田分别比对照增加28.6%、3.8%、34.3%和27.6%.     

不同水肥耦合下双季稻氮磷吸收、利用与流失差异

为优化双季稻水肥管理措施,在福建省东部双季稻区设置田间径流小区试验,研究了T₀(对照,未施肥+常规灌溉)、T₁[习惯施肥(273 kg N·hm^-2, 59 kg P·hm^-2, 112 kg K·hm^-2)+常规灌溉]、T₂[优化施肥(240 kg N·hm^-2, 52 kg P·hm^-2, 198 kg K·hm^-2)+常规灌溉]和T₃(优化施肥+节水灌溉)4种水肥耦合处理下双季稻产量、养分吸收利用及田面水氮、磷流失变化。结果表明: 与T₀相比,T₁、T₂和T₃处理早稻稻谷产量显著提高了0.7、1.0和1.1倍,晚稻稻谷产量显著提高了0.9、1.1和1.0倍;T₁、T₂和T₃处理早、晚稻植株地上部分,尤其稻谷氮、磷吸收量增加显著,早稻稻谷氮吸收量分别增加1.1、1.2和1.2倍,磷吸收量增加0.9、1.4和1.6倍,晚稻稻谷氮吸收量增加0.8、1.0和1.0倍,磷吸收量增加0.7、0.9和0.9倍。T₃比T₁处理早稻氮、磷肥农学利用率分别显著增加71.1%和69.2%,晚稻分别显著增加26.4%和25.0%,但田面水可溶性总氮流失量减少了16.0%,并以硝态氮流失为主;T₂与T₃处理早晚稻氮、磷肥农学利用率差异均不显著。本试验中的优化水肥管理措施(T₃)既能促进水稻氮、磷吸收利用,提高双季稻产量,又能降低早稻田面水氮素尤其是硝态氮的流失。本研究可为福建省东部双季稻区水肥利用管理和氮、磷面源污染防治提供理论支持。     

不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分分布和干物质积累及籽粒产量的影响

为了研究麦田用微喷带灌溉的适宜带长,2015—2016和2016—2017两年度以‘济麦22’为材料,设置了带宽80 mm微喷带下带长为60 m (T₁)、80 m (T₂)和100 m (T₃) 3个处理的试验,试验小区长度等于带长,试验小区内沿灌溉方向每20 m为一个取样区段,依次命名为A、B、C、D、E,分析不同带长微喷带灌溉对麦田土壤水分和干物质积累的影响.结果表明:1)两年度不同处理A区段拔节期、开花期灌水后0~40 cm土层土壤相对含水量为T₁23,B区段为T₁、T₂3,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;各处理区段间土壤相对含水量的变异系数为T₁23.2)不同处理A、B区段小麦开花后20、30 d的叶面积指数和冠层光截获率、开花后干物质积累量、成熟期干物质积累量均无显著差异,C区段上述指标为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃;不同处理开花后20、30 d叶面积指数、冠层光截获率及开花后干物质积累量为T₁>T₂>T₃,成熟期干物质积累量为T₁、T₂>T₃.3)不同处理A、B区段籽粒产量均无显著差异,C区段为T₁>T₂、T₃,D区段为T₂>T₃,整畦籽粒产量为T₁、T₂>T₃.4)两年度不同处理籽粒产量、水分利用效率为T₁、T₂>T₃,灌溉水利用效率为T₁>T₂>T₃.综合考虑籽粒产量和水分利用效率,本试验条件下带宽80 mm、带长60 m的处理(T₁)是节水高产的最优处理,带长为80 m的处理(T₂)是较优处理.研究结果可为山东省小麦利用微喷带进行节水高产灌溉提供理论依据.     

硅肥对水稻-田面水-土壤氮磷含量的影响

研究硅肥对双季稻产量及土壤氮磷流失的影响,旨在为典型双季稻区施肥结构优化以及农田面源污染综合防控技术提供技术支撑.采用田间试验研究在相同氮磷肥基础上施0、750、1500、2250和3000 kg·hm^-2 (T₀、T₁、T₂、T₃、T₄)硅肥对双季稻产量和氮磷吸收、田面水氮磷含量及土壤有效硅、有机质、碱解氮和有效磷含量的影响.结果表明:与不施硅肥处理(T₀)比较,早、晚稻季水稻稻谷分别增产2.2%～30.4%和3.9%～9.2%;早、晚稻籽粒氮素积累量增加2.4%～47.3%、磷素积累量增加2.2%～41.3%,秸秆氮素积累量增加0.4%～28.3%、磷素积累量增加5.1%～31.0%;施硅肥后第1天,施硅处理田面水总氮(TN)浓度较不施硅肥处理平均降低3.4%～28.8%、铵态氮(NH₄⁺-N)降低10.4%～25.6%、总磷(TP)降低25.5%～29.2%、可溶性总磷(TDP)降低30.8%～38.0%;第45天后施硅各处理田面水总磷和可溶性总磷含量呈现上升趋势,并显著高于T₀处理.施硅肥有利于提高土壤有效硅水平以及有机质和碱解氮含量,以T₁处理效果最好,土壤速效磷含量随硅肥用量增加呈降低趋势.     

不同播期冬小麦氮素出籽效率与氮素利用及转运的相关性

为探讨不同播期冬小麦氮素出籽效率与氮素利用及转运的关系,在2014—2016年2个生长季,比较了不同播期(S₁:9月24日;S₂:10月1日;S₃:10月8日;S₄:10月15日;S₅:10月22日)冬小麦氮素出籽效率、氮素利用和转运的差异及相互间的关系.结果表明: 籽粒产量和单位面积粒数在不同播期处理间未发生显著差异.推迟播期降低了地上部氮素积累量和穗部氮素积累量,从而降低了氮素吸收效率,但明显提高了氮素利用效率和氮素出籽效率.氮素出籽效率与氮素利用效率呈正相关,而与氮素吸收效率呈负相关,与氮素利用率无显著相关关系.氮素营养指数随播期推迟趋于最佳状态,与氮素出籽效率的改善展现出同步性.推迟播期显著降低了花前营养器官氮素转移量和花后氮素积累量,但明显改善了花前营养器官氮素转运效率.氮素出籽效率与氮素转运效率之间存在正相关关系,说明氮素转运效率的改善一定程度上有利于穗部氮素生产籽粒能力的提升.综合来看,适当推迟播期减少了氮素吸收,但提高了氮素利用效率和氮素出籽效率,改善了氮素供应状态.研究结果为本地区冬小麦生产中氮素减施增效的实施提供了理论依据.     

轮作制度对水稻生长季节稻田氧化亚氮排放的影响

通过盆栽试验(3次重复),研究了3种主要轮作制度对稻田水稻生长季节N₂O排放的影响。结果表明,在水稻-小麦轮作中,水稻生长季节稻田N₂O-N的排放量为4．2kg·hm^-2,显著大于双季稻-小麦轮作中早稻的排放量2．2kg·hm^-2;但两者的季节平均排放通量无明显差异,分别为117和118μg·m^-2·h^-1。同时,两者都显著大于双季稻-小麦中的晚稻和持续淹水体系中的水稻生长季节稻田N20的平均排放通量,分别为67．0和42．1μg·m^-2·h^-1,在前作为旱作小麦的2种水稻生长季节中,大于91％的稻田N2O排放量都集中在水稻生长前半期;在前作为水稻的晚稻生长季节中,稻田N₂O排放量的91％集中在中期烤田及收获前水分落干阶段,轮作制度和前作水分状况极大地影响稻田N2O的排放。