硫加树脂包膜尿素控释肥对小麦干物质积累分配及产量的影响

在田间高产条件下,设置硫加树脂包膜尿素控释肥(SRCU)、树脂包膜尿素控释肥(RCU)、普通尿素加硫磺粉(SU)、普通尿素(U)处理,研究硫和SRCU对冬小麦干物质积累与分配及产量的影响.结果表明:施用RCU处理的植株干物质积累量和籽粒产量与分期施氮不施硫处理相比无显著差异.在土壤有效硫含量为43.2 mg·kg-1的条件下,施硫量为91.4 kg·hm-2的SRCU处理与相同施硫量分期施氮处理相比,花后干物质积累与分配及产量无显著差异;与无硫的RCU处理相比,花后同化物输入籽粒量、籽粒灌浆中期的灌浆速率、千粒重和产量均显著提高.在土壤有效硫含量为105.1 mg·kg-1的条件下,施硫量为120kg·hm-2的SRCU处理籽粒产量显著高于相同施硫量分期施氮处理,与不施硫分期施氮处理和RCU处理无显著差异.说明SRCU释放的氮素对冬小麦干物质积累、分配和产量的调节作用与速效氮素分期施用的效果一致.SRCU释放的硫素对冬小麦的调节作用受土壤有效硫含量高低的影响,在有效硫含量为43.2 mg·kg-1的条件下,能促进花后干物质积累和籽粒灌浆,显著提高籽粒产量;在有效硫含量为105.1 mg·kg-1的条件下,则无显著增产作用,过多施用硫磺粉还可导致产量显著降低.     

15N示踪控释氮肥的氮肥利用率及去向研究

选用¹⁵N同位素标记的新型回收塑料包膜控释肥和大颗粒尿素,采用池栽试验研究夏玉米-冬小麦轮作体系中肥料氮的去向及利用率。结果表明,整个轮作体系中,控释肥处理（PCU）作物吸收的肥料氮为241.03 kg/hm,高于尿素处理（Urea)的211.02 kg/hm。控释肥处理施用的肥料氮主要残留在0~40 cm土层,而尿素处理则残留在0~60 cm土层,控释肥延缓了肥料氮向土壤深层迁移的趋势。在夏玉米和冬小麦轮作体系中,控释肥处理的氮肥利用率（32.86%,32.47%）高于尿素处理（28.23%,30.16%）。在冬小麦季,控释肥处理损失率相比尿素处理从36.07% 降至28.75%,而夏玉米季,控释肥处理损失率相比尿素处理从37.17%降至29.50%。玉米季控释肥处理与尿素处理差异不显著,但在冬小麦季控释肥处理的产量显著高于尿素处理。因此,在玉米和小麦整个生长季,新型回收塑料包膜控释肥的养分释放与作物养分需求吻合,既提高氮肥利用率,也降低了肥料氮的损失。     

控释尿素条施深度对鲜食玉米田间氨挥发和氮肥利用率的影响

为提高鲜食玉米一次性施肥的氮肥利用率并降低氮肥的环境影响,通过田间试验,以不施氮处理为对照(CK),研究了控释尿素不同条施深度(0、5、10、15、20 cm)对鲜食玉米田间土壤氨挥发特征、鲜穗产量和氮肥利用率的影响. 结果表明: 玉米种植带和宽行非施肥带的土壤氨挥发主要发生在施肥后的前2周,而窄行施肥带的土壤氨挥发在施肥后持续约1个月. 与CK相比,控释尿素表施(0 cm)处理不仅大幅度地提高了窄行施肥带的氨挥发损失量,同时也显著增加了玉米种植带和宽行非施肥带的氨挥发损失量. 不同深度施肥处理全生育期土壤氨挥发损失总量差异较大,为3.1～25.5 kg N·hm^-2,占施氮量的1.7%～14.2%.其中控释尿素条施10、15和20 cm深度处理的全生育期土壤氨挥发损失总量相差不大,分别较表施(0 cm)和浅施(5 cm)处理显著降低了85.9%～87.8%和67.0%～71.6%. 在一定范围内增加控释尿素条施深度有利于提高鲜穗产量、植株氮积累量以及氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥表观利用率,各指标均以15 cm深度处理最高. 综上所述,控释尿素合理深施可以显著降低氨挥发损失,提高鲜穗产量和氮肥利用效率,本研究条件下控释尿素的最适宜施用深度为15 cm.     

硫膜和树脂膜控释尿素对小麦产量、品质及氮素利用率的影响

通过田间试验,研究了硫膜和树脂膜控释尿素对小麦产量、品质和耕层土壤无机氮含量及氮素利用率的影响.结果表明：与普通尿素相比,硫膜和树脂膜控释尿素均能显著提高小麦籽粒产量和品质,增产幅度达10.4%～16.5%,小麦籽粒蛋白质和淀粉含量分别提高5.8%～18.9%和0.3%～1.4%;两种控释肥均能有效保持耕层土壤无机氮含量,且其氮素后移的功效满足了小麦生育后期对氮素的需求;有效提高了氮肥偏生产力,降低了土壤氮素依存率（降幅11.0%～17.3%）,提高了氮素利用率（增幅58.2%～101.2%）.其中,树脂膜控释尿素比硫膜控释尿素表现出更好的增产效应,实现了氮素的高效利用.     

深松与包膜尿素对玉米田土壤氮素转化及利用的影响

耕作方式和氮肥施用是影响土壤中氮肥转化、利用效率和作物产量的重要因素。通过夏玉米田的2a(2011—2012)定位试验,研究了两种耕作方式(深松、旋耕)配合不同尿素类型(包膜尿素、普通尿素)的施用对玉米田土壤硝态氮和铵态氮含量、脲酶活性、硝化细菌和反硝化细菌数量、玉米产量以及氮肥农学效率的影响。研究结果表明:相同耕作方式下,包膜尿素处理土壤中脲酶活性较稳定,且增加了旱田土壤亚硝酸细菌数量而降低了反硝化细菌数量,有利于土壤硝态氮含量的提高,尤其是作物生长的中后期;包膜尿素处理的产量比普通尿素提高7.25%—10.82%,同时提高氮肥农学效率。深松处理增加了土壤中的反硝化细菌数量,配合施用包膜尿素进一步提高了土壤脲酶活性,增加了亚硝酸细菌数量;旋耕与包膜尿素配合施用在一段时期内能显著增加土壤硝态氮含量,减少反硝化细菌数量。深松配合包膜尿素处理能够显著的增加玉米产量,2a分别比旋耕配合包膜尿素增加1.41%和10.62%。因此,深松措施配合施用包膜尿素能够增强土壤脲酶活性,增加亚硝酸细菌数量,提高氮素转化速率,增加作物产量和氮肥农学效率,其稳产效果在干旱年份尤为显著。     

不同控释氮肥对夏玉米同化物积累及氮平衡的影响

选用聚酯包膜尿素(Ncau、CRU)、磷矿粉包膜尿素(NhnP)和腐殖酸包膜尿素(NhnF)4种控释氮肥,研究了在区域推荐用量下一次性施用对夏玉米同化物累积分配及环境效应的影响.结果表明:控释氮肥CRU和Ncau的氮素释放曲线与夏玉米的氮素吸收吻合较好;与区域氮素推荐施肥技术相比,施用CRU的夏玉米产量可提高4.2%,施用Ncau可维持相近的产量水平;CRU显著增加了夏玉米花后干物质的累积量,Ncau则明显提高了花前干物质的累积比例;在降雨量较大的情况下,CRU可使氮素表观损失减少19 kg N·hm-2.一次性施用NhnF和NhnP可造成0.1%~8.9%的产量损失,氮素表观损失增加.CRU和Ncau两种控释氮肥均可在"总量控制、分期调控"的区域氮肥推荐用量下,作为区域氮肥推荐施肥的轻简化替代技术应用于夏玉米生产.     

花后干旱或渍水下氮素供应对小麦光合和籽粒淀粉积累的影响

防雨池栽条件下,设置渍水、干旱和对照3个土壤水分处理,每水分处理下再设置两个施氮水平,研究了花后渍水和干旱逆境下氮素水平对两个蛋白质含量不同的小麦品种光合特性和籽粒淀粉积累的影响.结果表明,与对照相比,花后渍水和干旱处理显著降低小麦旗叶净光合速率和SPAD值,干物质积累量下降.干旱处理下,增施氮肥提高旗叶光合速率和SPAD值,渍水处理下则相反.水分逆境明显降低籽粒可溶性总糖含量,且渍水处理下增施氮肥降低小麦叶片和籽粒可溶性总糖含量,干旱状态下规律相反.渍水处理下增施氮肥降低淀粉积累速率.水分逆境明显降低小麦粒重、产量和淀粉产量,且干旱处理下增施氮肥有利于籽粒重、产量和淀粉产量的提高,而渍水下增施氮肥使粒重和产量进一步降低.试验结果表明,花后渍水和干旱逆境下施用氮肥对小麦旗叶光合速率和籽粒淀粉积累有明显的调节效应.     

减量施氮对玉米-大豆套作体系中作物产量及养分吸收利用的影响

通过田间试验研究了种植方式(玉米单作、大豆单作、玉米-大豆套作)和施氮水平(0、180、240 N kg·hm-2)对玉米和大豆产量、养分吸收及氮肥利用的影响.结果表明:与单作相比,玉米-大豆套作体系中玉米籽粒产量、地上部植株N、P、K吸收量及收获指数略有降低,而大豆籽粒产量、地上部植株N、P、K吸收量及收获指数显著提高.玉米-大豆套作系统的套作优势随施氮量的增加而降低,与当地农民常规施氮量(240 kg·hm-2)相比,减量施氮(180kg·hm-2)处理下玉米和大豆产量、经济系数,以及N、P、K吸收量和收获指数、氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率显著提高,土壤氮贡献率降低;与不施氮相比,减量施氮降低了玉米带土壤的全N、全P含量,提高了大豆带土壤的全N、全P、全K含量和玉米带土壤的全K含量.减量施氮水平下,玉米-大豆套作系统的周年籽粒总产量、地上部植株N、P、K总吸收量均高于玉米和大豆单作,土地当量比(LER)达2.28;玉米-大豆套作系统的氮肥吸收利用率比玉米单作高20.2%,比大豆单作低30.5%,土壤氮贡献率比玉米和大豆单作分别低20.0%和8.8%.玉米-大豆套作减量一体化施肥有利于提高系统周年作物产量和氮肥利用率.     

不同缓控释肥对鲜食玉米产量、品质及氨挥发的影响

采用田间试验,设置不施氮对照(CK)、常规施肥(U)、增效尿素(DU)、包膜尿素(CU)、缓控释掺混尿素(CDU)共5个处理,研究了常规施肥(240 kg N·hm^-2)和不同缓控释肥料一次性减量施用(180 kg N·hm^-2)对鲜食玉米产量、品质与土壤无机氮变化和氨挥发的影响。结果表明: U处理氨挥发总量最高,追肥是产生氨挥发损失的重要因素;与U处理相比,DU、CU、CDU处理氨挥发减排78%～81%。收获后U处理80～100 cm土层硝态氮浓度最高,为51.6 mg·kg^-1,氮淋溶风险较高,而DU、CU、CDU处理同土层硝态氮含量均较低,降低了淋溶风险。与U处理相比,减氮25%的3个缓控释肥处理没有减产,并增加了籽粒维生素C、可溶性糖和蛋白质含量;缓控释肥处理之间,DU处理的氮肥农学效率和经济效益最高。综上,减量施用新型缓控释肥可以实现鲜食玉米稳产提质,显著降低氨挥发损失和硝态氮淋失风险。与成本较高的树脂包膜控释肥相比,双效抑制剂增效肥(DU)成本低、制作便捷,是鲜食玉米专用肥的较好选择。     

施用缓/控释尿素对玉米苗期土壤生物学活性的影响

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究了施用不同种缓/控释氮素底肥对玉米苗期土壤硝酸还原酶、脲酶活性及微生物量碳、氮的影响.结果表明,施用硝化抑制剂(双氰胺)和脲酶抑制剂(n-丁基硫代磷酰三胺)涂层大颗粒尿素肥料的土壤硝酸还原酶活性最高;施用大颗粒尿素,脲酶活性最强,微生物量碳、氮最高.施用醋酸酯淀粉包膜大颗粒尿素、包膜双氰胺涂层大颗粒尿素、丙烯酸树脂包膜双氰胺涂层大颗粒尿素与不施氮肥土壤脲酶活性较高;每种处理微生物量碳与氮变化完全一致.施用醋酸酯淀粉包膜硝化和脲酶抑制剂涂层大颗粒尿素肥料,土壤微生物量碳、氮最低.同种膜材料包膜抑制剂涂层大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对土壤生物学活性的影响效果好于直接包膜大颗粒尿素;丙烯酸树脂包膜大颗粒尿素制成的缓/控释氮肥,对氮素的控释效果明显好于醋酸酯淀粉包膜.     

Assessing the impacts of biochar-blended urea on nitrogen use efficiency and soil retention in wheat production

Improving nitrogen (N) use efficiency (NUE) in crop plants is important to reduce the negative impact of excessive N on the environment. Although biochar-blended fertilizer had been increasingly tested in crop production, the fate of fertilized N in soil and plant had not been elucidated in field conditions. In this study, a novel biochar-blended urea (BU) was prepared by pelleting maize straw biochar, bentonite, sepiolite, carboxymethylcellulose sodium, and chitosan with urea (commercial urea without biochar [CU]). N fertilization in a winter wheat field was treated with BU and CU at both 265 kg N ha^?1 (HL) and 186 kg N ha^?1 (LN). Within a treatment plot, a microplot was fertilized with ¹⁵N-labeled urea at a relevant N level. We investigated the influence of fertilizer management on biomass, grain yield, bioaccumulation of nutrient, soil properties, ¹⁵N isotopic abundance, and greenhouse gas emissions. Microscopic and spectroscopic analysis showed that micro/nanonetwork of biochar could bind N to form a loss control agglomerated particle, and organo-mineral coatings on BU may protect N from quick release. Compared with CU, BU significantly increased grain yield by 13% and 38%, and grain N allocation by 19% and 55%, respectively, at HN and LN level. The total recovery of urea ¹⁵N in wheat plant (¹⁵N based NUE) was 32.8% under CU regardless of N rates but increased to 41.7% (HN rate) and 56.3% (LN rate) under BU. Whereas, the soil proportion (soil residual ¹⁵N) was 20.1% and 13.4% under CU but 32.5% and 18.8% under BU, in 0-20cm topsoil, respectively, at HN and LN rate. Compared with the CU, BU had no effect on CO₂ and CH₄ emissions but significantly reduced the total N₂O emission by 23%–28%. These important findings suggested that BU can be beneficial to uplift plant NUE to reduce reactive N loading but boost crop production.     

控失尿素对稻田氨挥发、氮素转运及利用效率的影响

通过田间试验,以普通尿素分次施用处理(CU)为对照,研究了控失尿素分次施用(LCUS)和一次施用(LCUB)对水稻田土壤氨挥发特征、水稻氮素营养状况、稻谷产量及氮肥利用效率的影响. 结果表明: 普通尿素分次施用、控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下,生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为15.8%、13.4%和19.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量4.4 kg N·hm^-2,降幅达18.0%,而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了7.2 kg N·hm^-2,增幅达24.7%. 与普通尿素分次施用处理相比,控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量、稻谷产量均有不同程度提高,氮肥利用率显著提高了7.6%,但氮素转运量、转运率和对穗氮贡献率均显著降低,而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素、籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低,氮素转运量、转运率、对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异. 综上所述,控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时,有效降低稻田土壤氨挥发损失,改善植株氮素营养状况,显著提高氮肥利用效率.     

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。     

有机无机肥长期定位配施对冬小麦群体光合特性及籽粒产量的影响

以小麦品种石麦15(SM15)为对象,以牛粪为有机肥,设置不施氮肥、单施尿素、单施牛粪和有机无机肥配施4种施肥方式,研究不同施肥处理对冬小麦群体光合速率(CAP)、旗叶净光合速率(P_n)、叶面积指数(LAI)、叶绿素荧光参数及产量的影响.结果表明： 无机肥主要作用于生育前期,小麦的CAP、P_n及LAI最高,其次为配施处理,单施有机肥处理最低.花后10 d开始,与单施尿素处理相比,有机肥和有机无机肥配施处理小麦衰老进程较缓慢,在灌浆中后期保持较高的抗氧化酶活性及较长的绿叶面积持续期,进而维持较高的光合物质生产能力.有机无机肥配施处理延缓效果更为明显,籽粒产量最高.可见,有机无机肥配施可以延缓灌浆中后期叶片衰老,维持合理的冠层结构,使小麦具有较强的光合性能,进而获得较高的籽粒产量.     

覆膜与滴灌对河套灌区玉米花粒期叶片光合特征的影响

光合作用是作物生长发育和产量形成的基础,栽培方式和土壤含水量变化显著影响作物的光合作用.灌浆期和乳熟期是玉米花粒期2个重要阶段,是玉米籽粒形成和干物质积累的关键时期.通过大田试验研究了河套灌区不同覆膜方式与滴灌水平对不同生育时期玉米光合特征及产量的影响.结果表明: 灌浆期玉米叶片光合特征在不同处理下无显著差异,乳熟期净光合速率和蒸腾速率在半覆膜(B₂)和全覆膜(Q₂)滴灌水平2(350 mm)处理下均显著高于半覆膜(B₁)和全覆膜(Q₁)滴灌水平1(200 mm),并且B₁和Q₁处理下灌浆期叶片的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率及气孔导度等显著高于乳熟期.不同处理下灌浆期和乳熟期叶片的净光合速率、蒸腾速率,灌浆期的气孔导度以及乳熟期的水分利用效率等在日变化上存在着同步关系,均呈现出倒“U”型的日变化特征,而胞间CO₂浓度则呈现相反的变化趋势.逐步回归分析显示,光合有效辐射、大气温度和空气相对湿度等气象因子是影响玉米叶片光合特征的主要环境因子.此外,B₂和Q₂处理下玉米产量显著高于B₁和Q₁处理(分别增加了29.3%和50.9%),但B₁和Q₁处理间并无显著差异.这表明与覆膜方式相比,滴灌水平对干旱地区玉米产量的影响更大.     

Responses of photosynthetic rates and yield/quality of main crops to irrigation and manure application in the black soil area of Northeast China

Soil nutrients and water have long been recognized as the main determining factors influencing agricultural productivity in rain-fed agriculture. Manure application and irrigation can increase crop yield when nutrients and water are deficient. Often effects of water and nutrients are closely related and can not be easily separated in actual production. Three years of experiment were conducted in northern part of black soil area of Northeast China to investigate the responses of photosynthetic rates and yield/quality of main crops, wheat (Triticum aestivum L.), maize (May zeas L.), soybean (Glycine max L. Merr.) to irrigation and manure application. Irrigation and manure application had no effects on photosynthetic patterns during reproductive development in crops, maximum photosynthetic rates were achieved by irrigation, and manure application maintained relatively higher photosynthetic rates after the peak. On average, higher photosynthetic rates with irrigation may contribute to higher yield in soybean but not in maize and wheat. Responses of crop yield and quality to manure application and irrigation varied in the crops. Soybean yield and quality was very sensitive to irrigation and manure application. The greater supply of nutrients with sufficient water, the higher the yield. However, the high-yield of soybean achieved was accompanied with a decline of seed protein content. Maize yield mainly depended on nutrients used not the water supply, irrigation resulted in higher water content in the seed of maize and lower grain protein content in wheat at harvest, which is detrimental to seed storage in maize and processing quality in wheat. In the northern part of black soil area in Northeast China, the management of manure is critical to improve crop production, the optimum management for maize and wheat production was to apply chemical fertilizer and manure without irrigation, but for soybean was to apply fertilizer and manure with irrigation.     

不同有机肥量对旱地玉米光合特性和产量的影响

在渭北旱塬合阳试验基地进行了4年的旱地有机培肥试验, 研究不同有机肥施用量对旱地玉米光合特性和产量的影响.结果表明： 与单施化肥相比,施有机肥处理的玉米各生育时期的叶片光合速率和气孔导度显著增大,胞间CO2浓度显著减小;随着有机肥施用量的增加,玉米叶片各生育时期的叶片光合速率和气孔导度逐渐增大,胞间CO2浓度逐渐减小.玉米各生育时期的光合作用主要受非气孔因素限制,施用有机肥显著降低了非气孔因素对光合的限制.连续4年施用有机肥,改善了土壤养分状况,使养分不再是玉米光合速率和产量的主要限制因子.     

控释尿素减施对双季稻田氮素渗漏淋失的影响

大量施用氮肥引起的土壤氮素淋失是稻田氮素损失的一个重要途径.为探究自然降雨过程中典型双季稻田氮渗漏淋失特点,采用田间渗漏池法,通过大田小区试验,研究控释尿素减施对稻田土壤60 cm深处渗漏水中氮淋失和水稻产量的影响.结果表明: 施肥初期出现氮渗漏淋失峰值,这是防控的关键时期;双季稻生长季控释尿素减氮20%(0.8CRU)和减氮30%(0.7CRU)处理全氮淋失量分别为42.3和37.7 kg·hm^-2,均显著低于常规尿素(CU)处理(53.9 kg·hm^-2),且0.7CRU处理显著低于等氮量控释尿素(1.0CRU)处理(51.3 kg·hm^-2);各施氮处理全氮渗漏淋失率为11.9%～13.5%,处理间差异不显著.0.8CRU和0.7CRU处理较CU处理明显提高了水稻产量和氮肥吸收利用率,显著增加了氮收获指数.总之,控释尿素减氮 20%～30%能保证水稻产量和防控稻田氮渗漏淋失.