辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验——V．不同降水年景作物产量对施肥的反应和水肥交互作用

通过比较平水年(1996年,作物生长期降水456mm)和丰水年(1998年,作物生长期降水598mm)作物对施肥的增产反应,初步估算了辽西半湿润,半干旱地区水肥交互作用对作物增产的贡献。结果表明,施氮肥并增加水分供给(降水增加),作物增产(玉米、大豆)3056kg·hm^-2,其中1996kg·hm^-2来自水肥交互作用,占65．3％,施NP和堆肥并增加水分供给,作物增产4703kg·hm^-2,其中1554kg·hm^-2来自水肥交互作用,占33％。     

长期施氮对旱地小麦灌浆期叶绿素荧光参数的影响

探讨了长期施氮对黄土旱塬冬小麦灌浆期叶绿紊荧光的影响．结果表明,PSⅡ反应中心的实际光化学效率(φPSⅡ)随叶片水分胁迫的加剧而降低,施氮可明显提高φPsⅡ．施氮量为0kg·hm^-2、90kg·hm^-2和180kg·hm^-2三个处理中午时叶片的φPSⅡ分别为0．197、0．279和0．283,与上午相比分别降低了57．7％、56．4％和40．2％;下午各处理的φPSⅡ均得以恢复,0kg·hm^-2和90kg·hm^-2处理分别恢复到上午的87．3％和81．5％,180kg·hm^-2处理则完全恢复,并稍高于上午．施氮可提高PSⅡ的最大光化学量子效率(Fv／Fm)、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(qNP)等荧光参数,表明施氮一方面提高了光能转换效率和PSⅡ的潜在活性,另一方面增强了过剩光能的非光化学耗散,有利于保护光合机构免受环境胁迫的破坏．但90kg·hm^-2和180kg·hm^-2施氮处理之间对光合的促进作用差异不显著,表明过量施氮无助于光合性能的提高,作物的光合能力并不随施氮量而同比例的改善。     

黄土旱塬不同覆盖对春玉米产量及土壤环境影响

对黄土旱塬用不同覆盖对春玉米产量及土壤环境影响的研究表明,春玉米采用不同覆盖技术,均有显著的增产效果,能显著增加土壤贮水量,使土壤上层长期保持湿润状态,提高土壤温度(除秸秆覆盖外),降低昼夜温差,避免降雨直接冲击地面。保持良好的土壤结构,渗水地膜覆盖与秸秆覆盖、常规地膜覆盖和不覆盖相比,其产量分别增长6．4％、23．6％和29．1％,水分利用效率分别为21．5、20．2、17．4和16．7kg·mm^-1·hm^-2,秸秆覆盖还能提高土壤有机质,增加土壤肥力渗水地膜和常规地膜具有相同的增温效果,当气温达到35℃以上时,渗水地膜还具有降低极端温度的调节功能,但是,覆盖易造成有机质大量矿化和NO3^--N的淋失。     

不同轮作制对农田生态系统中土壤硫攫取与归还途径的研究

研究了我国北方地区主要轮作制度下,土壤一植物生态系统中硫的主要输入(归还)与输出(攫取)途径．结果表明,在我国北方普遍推行的小麦-玉米轮作制中,作物收获物从土壤中攫取的硫素总量为每年26．4kg·hm^-2,由根系和植物其它残留物归还给土壤的硫素为每年6．8kg·hm^-2;在小麦．大豆轮作制中。作物收获物从土壤中攫取的硫素总量为每年24．4kg·hm^-2,对土壤的归还量为每年7．2kg·hm^-2;而在玉米-油菜轮作制中,收获物从土壤中攫取的硫量为每年45．4kg·hm^-2,归还给土壤的硫量为每年8．7kg·hm^-2;其它作物如棉花、高粱、花生、水稻种植一季通过收获物从土壤中带走的硫量分别为每年7．9、6．4、6．7和18．9kg·hm^-2。对土壤的归还量分别为每年2．6、1．8、4．3和5．6kg·hm^-2．通过对系统主要输入输出通量的估算,几种主要农田生态系统硫盈亏的状况计算结果说明,供试作物皆存在硫亏缺状况：小麦每年6kg·hm^-2、玉米8．5kg·hm^-2、油菜24kg·hm^-2、水稻7．1kg·hm^-2．     

氮肥形态和用量对藏东南地区烤烟产量和质量的影响

在藏东南地区进行了氮肥用量和形态对烟产量与质量影响的田间试验。结果表明,在施N量0－150kg·hm^-2范围内,施N量与烘烤后烟叶产量、产值、氧化钾及总N含量呈显著或极显著正相关,与上中等烟比例、还原糖含量则呈显著负相关,糖／碳比显著下降,氮肥用量75kg·hm^-2时,产量、质量最佳。无机氮肥对烟产量与质量的效应极显著优于有机氮肥。铵态氮、硝态氮、硝铵态氮肥处理间除上中等烟比例,其它各项指标仅略有差异,但均极显著优于酰胺态氮肥。铵态氮对烤烟产量与质量的影响略优于硝态氮,主要在于烟株吸收和同化过程的差异。     

不同土壤水分条件下北方稻田耗水规律研究

采用田测法研究不同土壤水分条件下稻田需水规律．试验采用淹灌、湿润灌和间歇灌3种灌水处理．结果表明,在整个生育期内由田测法测得的淹灌、湿润灌和间歇灌3种处理的蒸散量分别为889．1、635．9和775．9mm．蒸散速率分别为6．9、4．9和6．0mm·d^-1．与淹灌处理相比．湿润灌和间歇灌处理分别节水28．5％和12．7％．在充分供水的情况下,由Penman法计算的潜在蒸散值分别比田测法小29．30％．淹灌、湿润灌和间歇灌3种处理的生物产量分别为16438．22、15887．94和15757．88kg·hm^-2．经济产量分别为8014．01、7828．91和7853．93kg·hm^-2．统计分析结果表明．3种处理间的产量差别不显著．淹灌、湿润灌和间歇灌3种处理的水分利用效率(WUE)分别为9．01、12．31和10．12kg·hm^-2·mm^-1．淹灌的WUE分别比湿润灌和间歇灌减少26．8％和11．0％．对比分析结果表明．湿润灌的节水效果最好．     

施钾对花生养分吸收、产量与效益的影响

对江淮丘陵地区花生钾素的养分吸收特点以及施钾对花生产量和经济效益的影响进行了研究。结果表明,在一定氮、磷肥供给水平上,增施钾肥,能调节植株体内养分的运输与分配,促进植株对N、P、K养分的吸收,显著提高花生生殖器官的干物质积累,从而有利于提高花生的产量、品质和抗性,每生产100kg荚果,对N、P、K养分吸收量分别为3．08～5．35、0．6～1．2、3．45～6．66kg。其中对K的吸收量最大。主要集中在营养器官中;N、P的吸收主要集中在荚果等生殖器官中,随着施K量的增加,各器官中N、P、K含量均随之增加,但K的增加最多,P增加最少,当施K量为150～180kg·hm^-2,且N、P、K的施肥配比为2：1：2时,花生荚果的产量最高(5425．5kg·hm^-2),经济效益最大(13878．7元·hm^-2),产投比达到6．75：1,增产增收效果显著;而施K量超过225kg·hm^-2时,花生产量和效益明显下降,因此,在花生生产上可以推荐N150P75K150作为该地区高产栽培的平衡施肥配方。     

华北旱地覆膜春玉米田水温效应及增产限制因子

为探求覆膜栽培春玉米旱作田土壤水温变化特征及其对玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,设计垄作覆膜、垄作裸地、平作覆膜、平作裸地(对照)4个处理的田间试验,对春玉米田各生育时段的土壤温度、土层水分、耗水结构及玉米产量进行了监测.结果表明：自播种到抽雄的生育前期春玉米田覆膜较裸地增温1～3 ℃,土壤积温增加155.2～280.9 ℃;延长生育期约5.9～10.7 d.自播种到成苗期覆膜保水效应显著,WUE较裸地提高81.6%～136.4%.春玉米成苗到拔节期正值该区域稳定干旱期,覆膜处理土壤供水层深达80～100 cm,干旱胁迫使WUE较对照降低17.0%～21.6%,产生奢侈耗水.春玉米小喇叭口期后进入雨季,各处理土体复水,并产生过饱渗漏,最终使收获期土体水分与播期持平,贮水丰富.垄作覆膜较裸地增产9.5%;平作覆膜不利于降水入渗而导致渍水,减产5.0%;垄作裸地与平作裸地差异不显著.以雨季前气象干旱期的土壤枯水与雨季后的土壤库水为特征的春玉米田水分供求时序失衡,限制了春玉米的高产.     

旱砂田补灌水氮互作对西瓜产量、品质及水氮利用的影响

为了探明旱砂田西瓜在有限补灌条件下的最佳水氮耦合形式,采用完全随机裂区设计,研究不同补灌量(W: 0、35、70、105 m³·hm^-2)和施氮量(N: 0、120、200 kg·hm^-2)处理对旱砂田西瓜生长、产量、品质以及水氮利用率的影响.结果表明: 西瓜叶片的光合速率、水分利用效率、产量和氮肥利用率均随着补灌量的增加而增加;西瓜氮肥偏生产力和氮肥利用率均随施氮量的增加而降低;施氮量在0～120 kg·hm^-2时,西瓜叶片的光合速率和品质指标随施氮量的增加而增加,超过120 kg·hm^-2时不再显著增加,甚至有下降趋势;水氮耦合对西瓜产量和水氮利用效率的互作效应显著,其中灌水的增产效应大于氮肥,以W₇₀N₂₀₀和W₁₀₅N_120处理的西瓜产量最高,较对照分别增产42.4%和40.4%,水分利用效率随水氮组合水平的提高而增加,W₇₀和W₁₀₅水平下的所有施氮处理均在26 kg·m^-3以上, W₁₀₅N₁₂₀处理的西瓜氮肥偏生产力和氮肥利用率最高.综合考虑各因素,在本试验条件下,砂田西瓜生育期补灌量105 m³·hm^-2、施氮量120 kg·hm^-2处理为产量和效益兼优的最佳水氮组合.     

旱地小麦不同栽培模式对土壤水分和水分生产效率的影响

在陕西渭北黄土高原沟壑区,通过田间试验研究冬小麦不同栽培模式对旱地土壤水分和水分生产效率的影响。试验设栽培模式、施氮和密度等3种因子,栽培模式设露地栽培(常规)、秸秆覆盖(覆草)、地膜覆盖(平膜)、垄上覆膜沟中覆草垄沟种植(垄沟)4种方式;施氮设不施氮、施120kg／hm^2N和240kg／hm^2N三个水平;密度设播量180kg／hm^2和225kg／hm^2 2个水平。试验结果表明,不同栽培模式下土壤水分在不同生育期的变化趋势基本一致;平覆膜与垄沟种植均有良好的保墒和集水作用,平覆膜水分的生产效率比常规模式增加41．3％～52．4％;垄沟种植比常规模式增加38．8％～64．6％。覆草具有一定的保墒作用,在小麦生长前期及40cm以上的土层中效果明显,其水分生产效率高于常规种植的24．1％。氮肥对土壤贮水量具有极显著影响,但不同密度对土壤贮水量基本上无影响。     

育秧箱全量施肥对水稻产量和氮素流失的影响

采用育秧箱全量施肥技术,通过2年田间小区试验,研究中量控释氮肥(80 kg N·hm-2)、高量控释氮肥(120kgN·hm-2)和常规施肥(300 kg N·hm-2)处理对水稻产量和氮素流失的影响.结果表明:与常规施肥相比,高量控释氮肥处理的水稻产量未显著降低.常规施肥处理2年平均氮素利用率为33.2％,中量和高量控释氮肥处理的平均氮素利用率分别比常规施肥处理提高26.2％和20.7％.常规施肥处理田面水的总氮含量在施肥后1～3d达最大值,中量和高量控释氮肥处理的高峰期为施肥后7～9d,全生育期内,中量和高量控释氮肥处理田面水的总氮含量均显著低于常规施肥处理.常规施肥处理的氮素渗漏流失主要在分蘖期,中量和高量控释氮肥处理的氮素渗漏流失后移至分蘖-开花期.各处理硝态氮流失量占总氮流失量的59.7％～64.2％,高量控释氮肥处理的总氮净流失量比常规施肥处理减少51.8％.     

不同模拟雨量下耕作措施对夏玉米水分利用效率和产量的影响

基于西北夏玉米生产实际和降雨特征,用自制模拟降雨器,于2010年6-9月研究了250、350和450 mm模拟雨量下翻耕、免耕、免耕覆盖对夏玉米农田水分利用效率及产量的影响.结果表明： 在6-9月250 mm雨量下免耕水分利用效率比翻耕高26%,产量比翻耕高16.5%;350 mm雨量下免耕水分利用效率和产量分别比翻耕高17.6%和6.1%;在450 mm雨量下免耕的蓄水效应低于翻耕,水分利用效率比翻耕低1.1%,产量比翻耕低0.6%.免耕覆盖克服了免耕在雨量充沛时水分蓄积量低于翻耕的缺点,在3种雨量下均可有效抑制棵间蒸发,减少翻耕地表裸露造成的无效水分消耗,增加土层贮水量,增大蒸腾量占水分消耗的比例,250 mm雨量下免耕覆盖水分利用效率比翻耕高48.6%,产量比翻耕高32.9%;350 mm雨量下免耕覆盖水分利用效率比翻耕高51.6%,产量比翻耕高27.1%;450 mm雨量下免耕覆盖水分利用效率比翻耕高23.7%,产量比翻耕高13.1%.综上,免耕夏玉米在250和350 mm雨量下相对于翻耕有增产和提高水分利用效率的优势,免耕覆盖夏玉米在250、450 mm雨量下产量和水分利用效率显著高于翻耕.     

不同模拟雨量下耕作措施对夏玉米水分利用效率和产量的影响

基于西北夏玉米生产实际和降雨特征,用自制模拟降雨器,于2010年6-9月研究了250、350和450 mm模拟雨量下翻耕、免耕、免耕覆盖对夏玉米农田水分利用效率及产量的影响.结果表明： 在6-9月250 mm雨量下免耕水分利用效率比翻耕高26%,产量比翻耕高16.5%;350 mm雨量下免耕水分利用效率和产量分别比翻耕高17.6%和6.1%;在450 mm雨量下免耕的蓄水效应低于翻耕,水分利用效率比翻耕低1.1%,产量比翻耕低0.6%.免耕覆盖克服了免耕在雨量充沛时水分蓄积量低于翻耕的缺点,在3种雨量下均可有效抑制棵间蒸发,减少翻耕地表裸露造成的无效水分消耗,增加土层贮水量,增大蒸腾量占水分消耗的比例,250 mm雨量下免耕覆盖水分利用效率比翻耕高48.6%,产量比翻耕高32.9%;350 mm雨量下免耕覆盖水分利用效率比翻耕高51.6%,产量比翻耕高27.1%;450 mm雨量下免耕覆盖水分利用效率比翻耕高23.7%,产量比翻耕高13.1%.综上,免耕夏玉米在250和350 mm雨量下相对于翻耕有增产和提高水分利用效率的优势,免耕覆盖夏玉米在250、450 mm雨量下产量和水分利用效率显著高于翻耕.     

辽西半干旱区小麦、玉米水肥耦合效应研究

采用312-D最优饱和设计和二次通用旋转组合设计,通过8年连续试验,对辽西半干旱区影响农业生产的水、肥因素的耦合作用进行了田间试验.讨论分析了N、P、水及其耦合作用对作物产量的影响.施N、施P、灌水和覆盖秸秆的合理匹配能够明显提高作物产量,否则,不仅增加成本,而且由于加重作物的水分或养分胁迫,造成减产.根据试验结果进行了生产要素的产量效益分析,提出了该地区小麦、玉米生产的水肥最佳经济配比:小麦为生育期供水120.2mm,N58.5kg·hm^-2,P₂O₅123.0kg·hm^-2;玉米为生育期灌水173.3mm,N256.5kg·hm^-2,P₂O₅85.5kg·hm^-2,覆秸秆8509.5kg·hm^-2.     

水氮配合对绿洲沙地农田玉米产量、土壤硝态氮和氮平衡的影响

在黑河中游边缘绿洲沙地农田研究了不同的水氮配合对玉米产量、土壤硝态氮在剖面中的累积和氮平衡的影响.结果表明,施氮处理较不施氮处理产量增加48.22%～108.6%,施氮量超过225 kg hm-2,玉米产量不再显著增加.受土壤结构影响土壤硝态氮在土壤中呈"W"型分布,即土壤硝态氮含量在0～20 cm、140～160 cm和260～300 cm土层均出现峰值,并随施氮量增加,峰值增高.在常规高灌溉量处理硝态氮含量峰值最高值出现在260～300 cm土层,节水25%灌溉处理硝态氮含量峰值最高值出现在土壤表层0～20 cm土层.在常规高灌溉量处理0～300 cm土层中200～300土层硝态氮累积量所占比例最高,介于27.56%～51.86%之间;节水25%灌溉处理在0～300 cm土层中100～200土层硝态氮累积量所占比例最高,介于32.94%～38.07%之间;表明低灌溉处理下土壤硝态氮在土壤浅层累积较多,而高灌溉处理使更多的硝态氮淋溶至土壤深层.与2006年相比,2007年不施氮处理0～200 cm土层土壤硝态氮含量和积累量均明显减少;而施氮处理变化很小,在低灌溉处理甚至表现出硝态氮含量和积累量增加,表明施氮是土壤硝态氮累积的主要来源,而灌溉则使硝态氮向土壤深层淋溶.0～200 cm 土层土壤硝态氮累积量平均介于27.66～116.68 kg hm-2、氮素表观损失量平均介于77.35～260.96 kg hm-2,和施氮量均呈线性相关,即随施氮量增加,土壤硝态氮累积量和氮素表观损失量均增加,相关系数R2介于0.79～0.99之间,相关均显著.随施氮量增加,玉米总吸氮量和氮收获指数增加,氮的农学利用率降低,而灌溉的影响较小.施氮量超过225 kg hm-2时,地上部植株氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率开始有降低趋势.所以,在沙地农田,节水10%～25%的灌溉水平和225 kg hm-2的施氮水平可以在避免水肥过量投入的基础上减少土壤有机氮淋溶对地下水造成的污染威胁.     

控释尿素和普通尿素配比对不同氮效率玉米叶片衰老特性和土壤酶活性的影响

控释尿素和普通尿素配比施用可以同步玉米氮素需求,延缓后期衰老,增加产量。本试验以黄淮海区域两种氮效率玉米作为对象,研究控释尿素和普通尿素不同配比对其叶片衰老特性、土壤酶活性和土壤无机氮的影响。试验选取黄淮海主栽玉米品种豫禾988（氮低效）和郑单958（氮高效）作为试验材料,设置6个施氮处理（CK、N180U、N180C1、N180C2、N180C、N300U）,其中CK为不施氮处理,180、300代表施氮水平分别为180 kg/hm²和300 kg/hm²,U代表全尿素处理（基肥：追肥=2：3）,C1、C2分别代表控释氮：尿素氮为1：2和2：1（基肥一次施用）,C代表全控释尿素处理（基肥一次施用）。2018-2019年结果表明：与CK相比,豫禾988在N180C1和郑单958在N180C2处理下,能够在玉米生育后期显著提高穗位叶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,降低膜脂过氧化物（MDA）含量,同时也增加了土壤无机氮含量、脲酶和蔗糖酶活性。综上所述,针对不同氮效率玉米品种,通过控释尿素和尿素合理配施,利用速效氮和控释氮的释放来延缓玉米功能叶片衰老,延长功能期,提高生育后期土壤无机氮含量和酶活性,共同促进玉米生长,增加玉米产量,其中豫禾988和郑单958分别在N180C1和N180C2处理下效果最佳。     

减量施氮对渭北旱地春玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响

为确定渭北旱地春玉米减肥增效的科学生产模式,于2016—2019年在陕西合阳县实施旱地春玉米田间定位施肥试验。以郑单958和陕单8806为试验品种,设置5个施氮量处理,分别为360(N₃₆₀,当地农户常规施氮量)、270(N₂₇₀)、150～180(N_150-180)、75～90(N_75-90)和0 kg·hm^-2 (N₀),分析减量施氮处理下春玉米产量、氮素吸收利用及硝态氮残留状况。结果表明: 1)与N₃₆₀处理相比,两个品种在N_150-180处理下籽粒产量增加0.9%～7.1%,吸氮量降低4.1%～4.6%,平均氮肥回收利用率、偏生产力和农学效率分别提高79.3%～83.6%、105.9%～157.7%和101.9%～114.1%;2)在高施氮量(大于180 kg·hm^-2)处理下,硝态氮残留量显著增加;降雨不足显著降低玉米需氮量,导致氮素残留量增加。经过4年定位试验0～200 cm土层硝态氮含量高达504.7～620.8 kg·hm^-2,在80～140 cm土层出现累积峰,存在硝态氮淋失风险。根据年际间玉米籽粒产量表现、肥料利用效率和硝态氮残留状况综合评价,渭北旱地春玉米田适宜氮肥用量为150～180 kg N·hm^-2。     

半干旱区氮肥运筹对全膜双垄沟播玉米水肥利用和产量的影响

施肥方式不当是半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥利用率低的主要原因之一,研究氮肥减量后移和有机肥替代对玉米水肥利用效率和产量的影响,可为该区玉米水肥高效管理提供理论依据。依托4年大田定位试验,设置3个处理,即肥料全部基施(CK)、减氮15%且在抽雄期追施(RN)、30%的化肥以有机肥替代且在抽雄期追施(RNM),研究不同施肥模式对玉米耗水特性、生长发育和水肥利用效率的影响。结果表明: 施肥方式对玉米水肥利用效率和产量有显著调控作用,并与降雨年型密切相关。欠水年和平水年,RN花前耗水量较CK降低16.1%～18.8%,花后耗水量提高18.0%～22.2%;RNM花前、花后耗水量均与CK差异不显著。丰水年,RN和RNM花前耗水量分别较CK降低16.7%和6.3%,花后耗水量分别增加11.4%和29.7%。与CK相比,RN显著提高了追肥后玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD值),花后生物量增加15.6%～44.9%,穗长、穗粒数、穗粒重和百粒重显著提高,产量增加9.8%～17.0%,水分利用效率(WUE)提高6.3%～21.4%,肥料偏生产力(PEP_T)、氮素偏生产力(PEP_TN)、磷素偏生产力(PEP_TP)和钾素偏生产力(PEP_TK)均显著提高。综上,RN能显著提高不同降水年型下玉米花后耗水量和SPAD值,增加花后生物量,优化穗部性状,使产量、水肥利用效率显著提高,为半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥高效利用的有效肥料管理模式。     

施氮量对夏季玉米产量及土壤水氮动态的影响

在黄土高原南部旱地有大量氮素残留背景的田块上,研究了不同氮肥用量对夏玉米生长及对土壤水分、硝态氮、铵态氮累积及其剖面分布的影响。结果表明：适量施氮可以提高作物产量;过量施氮没有表现出增产效果,其氮肥利用率只有3．9％,残留率则高达87．2％。施氮240kghm^-2时,0～200cm土层土壤水分达到593mm,且可以下渗到200cm土层;不施氮和施氮120kghm^-2以小区土壤的蓄水量分别为561和553mm,可下渗到180cm。对矿质态氮而言,施氮量可以显著影响土壤中硝态氮的累积和分布,但对铵态氮的影响较小;施氮0,120,240kghm^-2时．收获期土壤硝态氮累积量分别为78,148,290kghm^-2,硝态氮的下移前沿分别到达60,60,140cm。可见,适量施氮会促进作物对土壤水氮的利用。提高作物生物量和产量;过量施氮导致硝态氮在土壤中大量累积,提高硝态氮随水分淋溶危险;但硝态氮向下层土壤的移动显著滞后于水分。