夏闲期耕作对旱地小麦土壤水分及植株氮素吸收、运转特性的影响

采用大田试验,研究了夏闲期耕作对旱地小麦播种前和各生育期0～300 cm土壤水分、植株氮素吸收和运转特性的影响.结果表明: 夏闲期耕作可提高播种前和各生育期0～300 cm土壤蓄水量,且枯水年效果较好.夏闲期耕作可显著提高各生育期植株氮素积累量、开花期叶片和茎秆+茎鞘氮素积累量、成熟期籽粒氮素积累量,显著提高茎秆+茎鞘氮素运转量及其对籽粒的贡献率、叶片氮素运转量、花前氮素运转量、花后氮素积累量,最终提高氮素吸收效率,以前茬小麦收获后45 d深翻效果较好.夏闲期耕作条件下,土壤水分与花前氮素运转量及籽粒氮素积累量显著相关,且枯水年关系更密切;播种至开花期土壤水分与花后氮素积累量在丰水年显著相关,而枯水年无显著相关关系.夏闲期耕作,尤其是雨后深翻有利于蓄水保墒及植株氮素吸收和转运.     

夏闲期地表覆盖对旱地土壤水分、小麦氮素吸收运转及产量的影响与施氮调控

为提高旱作麦区土壤水分贮备能力,并探明此基础上提高产量的适宜施氮水平,本文采用大田试验在山西农业大学闻喜试验基地研究了夏闲期覆盖与不覆盖条件下75、150、225 kg·hm-23个施氮量对旱地土壤水分、小麦氮素吸收运转及产量的影响。结果表明:夏闲期深翻覆盖后,播种前0~300 cm土层土壤蓄水量提高约70~80 mm,尤其是80cm以下土层;成熟期0~300 cm各土层土壤蓄水量均低于播种前,尤其是0~160 cm各土层低20~30 mm;各生育期群体茎数、穗数提高,且低、高氮条件下处理间差异显著,小麦总耗水量提高5.68~31.30 mm,产量提高1.43%~7.16%,水分利用效率提高1.27%~4.23%;各生育时期植株氮素积累量、花前氮素运转量和花后氮素积累量提高,且各生育时期植株氮素积累量处理间差异显著,氮肥农学效率提高0.47~1.24 kg·kg-1,氮肥当季回收率显著提高3.01%~4.96%;覆盖配施氮肥后,成熟期0~160 cm土层土壤蓄水量、总耗水量以施氮量150 kg·hm-2最低;各生育期群体茎数、产量构成因素、产量和水分利用效率以施氮量150 kg·hm-2显著最高,75 kg·hm-2最低,且中氮较低氮与高氮处理产量分别提高574.75和341.14 kg·hm-2,水分利用效率提高12.89%和7.77%;各生育时期植株氮素积累量、花前氮素运转量及其对籽粒的贡献率、氮肥农学效率和氮肥当季回收率均以施氮量150 kg·hm-2显著最高,75 kg·hm-2最低,且中氮较低氮与高氮处理氮肥农学效率分别提高1.91 kg·kg-1、3.12 kg·kg-1,氮肥当季回收率提高1.74%和5.32%;此外,产量与穗数的相关性最大(r=0.906),穗粒数居中,千粒重最小;总之,旱地小麦休闲期深翻覆盖有利于蓄水保水,提高底墒,且配施氮量为150 kg·hm-2更有利于水氮互作,促进氮素吸收、运转,达到增产、高效的目的。     

播期播量对旱地小麦土壤水分消耗和植株氮素运转的影响

为解决旱地小麦等雨播种的生产现状,明确播量对土壤水分利用和产量形成的调控机制,于2015—2017年在山西闻喜试验基地开展大田试验,以早播(9月20日,EB)、晚播(10月10日,LB)两个播期为主区,以低密度(67.5 kg·hm^-2,LD)、中密度 (90 kg·hm^-2,MD)、高密度(112.5 kg·hm^-2,HD)3个播量为副区,研究播期播量对旱地小麦土壤水分消耗和植株氮素运转的影响.结果表明: 早播较晚播生育期土壤总耗水量增加11～22 mm;随播种密度的增加,生育期土壤总耗水量增加2～20 mm,且早播条件下,花前土壤耗水量增加,晚播条件下,花后土壤耗水量显著增加.早播较晚播在低、中密度条件下花前氮素运转量、花后氮素积累量增加,高密度条件下降低.早播条件下,花前氮素运转量,茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳花前氮素运转量对籽粒的贡献率以及花后氮素积累量均以低密度条件下最高;晚播条件下,花前氮素运转量和花后氮素积累量随播种密度增加而增加.早播较晚播产量显著提高163～996 kg·hm^-2,提高幅度达5%～26%,水分利用效率提高幅度达2%～21%,氮素吸收效率提高幅度达3%～36%,氮素收获指数提高幅度最高达11%.早播条件下产量、水分利用效率、氮素吸收效率、氮素收获指数以低密度条件下最高;晚播条件下以高密度条件下最高.此外,花前氮素运转量与花前100～200 cm土壤耗水量显著相关,尤其是茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳;花后植株氮素积累量与花后100～300 cm土壤耗水量呈显著相关.总之,旱地小麦9月20日配套播量67.5 kg·hm^-2、10月10日配套播量112.5 kg·hm^-2有利于增产增效.     

旱地麦田休闲期覆盖保水与植株氮素运转及产量的关系

采用大田试验研究旱地小麦休闲期不同时间覆盖(前茬小麦收获后30和60 d)、不同覆盖方式(全覆盖、半覆盖和不覆盖)对植株氮素吸收、利用的影响.结果表明:覆盖后休闲期蓄水效率和播种期0~300 cm土层土壤蓄水量显著增加,各生育阶段氮素积累量、花前营养器官氮素运转量和运转率、花后氮素积累量及籽粒氮素积累量均增加,最终促使产量、氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮收获指数显著提高,且表现为全覆盖效果好于半覆盖.小麦收获后30 d覆盖,下茬小麦播种期0~300 cm土层土壤蓄水量、休闲期蓄水效率、各生育阶段的氮素积累量、成熟期叶片和整株氮素积累量、茎秆+茎鞘、叶片和营养器官花前氮素运转量、产量均高于麦收后60 d覆盖,其中播种期0~300 cm土层土壤蓄水量与休闲期蓄水效率差异显著.各土层土壤蓄水量与花前营养器官氮素运转量及花后氮素积累量均呈正相关,茎杆+茎鞘氮素运转量对籽粒产量的直接影响最大,直接通径系数为0.619.休闲期覆盖通过提高播种期土壤蓄水量增加植株对氮素的吸收与利用,提高了产量与品质,其中提早全覆盖效果最好.     

旱地小麦休闲期覆盖增磷对籽粒蛋白质积累的影响

为探索旱地小麦休闲期覆盖保水配施磷肥高产、优质的技术途径,在山西农业大学闻喜试验基地采用大田试验研究了休闲期覆盖或不覆盖条件下低(75 kg/hm2)、中(112.5 kg/hm2)、高(150 kg/hm2)施磷水平对土壤水分、籽粒蛋白质形成的影响及其生理机制。结果表明:休闲期覆盖后,播种期0-100 cm土壤蓄水量显著提高,达39-42 mm,而开花期60-100 cm土层降低。覆盖后,花后旗叶和籽粒GS和GOGAT活性提高,籽粒游离氨基酸和灌浆后期GMP含量提高,籽粒蛋白质及其组分含量、谷/醇均提高。增加施磷量,开花期20-60 cm、80-100 cm土层蓄水量降低,而花后旗叶和籽粒GS活性提高,且覆盖条件下花后0-15 d、20 d旗叶GOGAT活性,花后5 d、15 d、25-30 d籽粒GOGAT活性,籽粒游离氨基酸含量、籽粒GMP含量提高,籽粒蛋白质及其组分含量、谷/醇、蛋白质产量显著提高,产量提高940-1452 kg/hm2。此外,休闲期覆盖配施磷肥条件下,开花期深层土壤水分与旗叶GS和GOGAT活性密切相关,旗叶和籽粒GS和GOGAT活性均与游离氨基酸含量、谷/醇、蛋白质产量关系密切。总之,旱地小麦休闲期覆盖有利于提高底墒,且配合施磷量150 kg/hm2可促进根系吸收深层土壤水分,提高产量的同时也提高了籽粒蛋白质含量、GMP含量和谷/醇。     

休闲期深翻覆盖对旱地小麦水氮利用效率和产量的影响

采用大田试验研究了旱地小麦休闲期不同时间深翻、不同材料覆盖对植株氮素吸收和转运分配、水分和氮利用效率的影响.结果表明:前茬小麦收获后45 d深翻覆盖较15d提高了拔节期、孕穗期、成熟期植株含氮率,提高了各生育时期植株氮积累量和各生育阶段氮吸收速率,提高了花前氮素转移量、转移率,提高了液态地膜覆盖和不覆盖条件下花前氮素转运对籽粒氮的贡献率,提高了籽粒氮积累量及其所占的比例,降低了叶片、茎秆、颖壳+穗轴中氮积累量所占的比例,且均以采用渗水地膜覆盖效果较好;前茬小麦收获后45 d深翻覆盖较15 d增加了产量和水分利用效率,提高了氮素吸收效率、氮素生产效率.总之,休闲期等雨后深翻覆盖有利于植株氮素吸收、积累,有利于花前植株中贮存氮素向籽粒的转移,促进籽粒中氮素积累,降低其他器官中的氮素,最终提高产量、水分利用效率、氮素吸收效率及氮素生产效率,且以渗水地膜覆盖效果较好.     

旱地小麦休闲期覆盖保水与产量构成因素的关系

为探索旱地小麦休闲期覆盖保水、增产技术途径,于2011—2012年在山西省闻喜县进行了前茬小麦收获后30 d或60 d深翻后进行地面全覆盖、半覆盖、不覆盖的大田试验,研究休闲期覆盖时间和覆盖方式对土壤水分和小麦产量形成的影响。结果表明:休闲期覆盖后,播种-孕穗期土壤蓄水量显著提高,尤其播种期140~200 cm,越冬期和返青期160~300 cm,拔节期80~160 cm,孕穗期0~120 cm、200~300 cm土层效果明显,且以前茬小麦收获后30 d采用全覆盖效果较好;覆盖后,越冬-孕穗期群体分蘖数增加,成熟期植株干物质量显著提高,穗数显著提高(3%~14%),产量显著提高(171~815 kg·hm-2);全覆盖处理成穗率、经济系数、产量及其构成因素均高于半覆盖,且以麦收后30 d覆盖效果较好;播种期土壤水分与穗数、穗粒数和产量关系密切,尤其是深层土壤水分,且直至孕穗期200~300 cm土壤水分与干物质量、穗数和产量关系仍密切;休闲期提早覆盖有利于蓄保休闲期降水于深层,且至孕穗期300 cm深处土壤水分仍有提高;有利于构建合理群体,主要通过提高穗数实现增产,且以全覆盖效果最好。     

不同降雨年型磷肥对旱地小麦根系特征、磷素吸收利用和产量的影响

为了明确旱地小麦生育特性、养分运转对磷肥的响应机制,探索不同降雨年型旱地小麦磷肥施用技术,于2012-2016年在山西农业大学旱地小麦试验示范基地开展大田试验,研究不同降雨年型中4个施磷量(0、75、150和225 kg· hm-2)对旱地小麦根系生长、产量形成和磷肥利用的影响.结果 表明:与不施磷相比,施磷可以显著增...     

休闲期深翻覆盖对旱地小麦土壤水分及籽粒蛋白质积累的影响

采用大田试验研究旱地小麦休闲期不同时间深翻不同材料覆盖对土壤水分、籽粒蛋白质形成的影响及其生理机制。结果表明:前茬小麦收获后45 d深翻覆盖较15 d可提高播前120～300 cm土壤蓄水量,而降低开花期0～300 cm(除80 cm土层外)土壤蓄水量;显著提高籽粒蛋白质及其组分含量、蛋白质产量、谷/醇比,提高旗叶GS活性及花后10～15 d、25 d旗叶GOGAT活性,均以渗水地膜覆盖效果较好。结果还表明,播前80～200 cm、开花期260～280 cm土壤蓄水量与旗叶GS、旗叶GOGAT活性显著相关,且与旗叶GS活性关系更密切。籽粒蛋白质组分含量、谷/醇比、蛋白质产量与旗叶GS、旗叶GOGAT活性显著相关,且与旗叶GS活性相关性较密切,尤其是谷/醇比。播前和开花期120～300 cm土壤蓄水量与籽粒蛋白质及其组分含量显著相关,播前60～220 cm、开花期240～300 cm土壤蓄水量与谷/醇比显著相关。总之,休闲期等雨后深翻覆盖有利于蓄积休闲期降雨,有利于提高播前深层土壤水分,最终提高籽粒蛋白质品质及质量,且采用渗水地膜覆盖效果最好。     

磷肥施用对冬小麦产量及土壤氮素利用的影响

为确定河北保定地区磷肥投入阈值,提高肥料利用效率,以冬小麦为研究对象进行大田试验,研究了磷肥施用对小麦产量、土壤硝态氮含量及氮素利用的影响.结果表明:与不施磷肥(P0)相比,优化施磷(P1,120 kg·hm-2)、200%优化施磷(P2,240 kg·hm-2)和400%优化施磷(P3,480 kg·hm-2)处理均能增加小麦株高、旗叶面积和单株叶面积,有利于光合产物的积累.施用磷肥显著提高了冬小麦的穗数、穗粒数和籽粒产量,但千粒重有所下降.其中,以P2处理小麦产量最高,为6102 kg·hm-2,显著高于P0和P3处理,但与P1处理差异不显著.施用磷肥可有效降低耕层土壤硝态氮的积累量,但0~100 cm土体总积累量仍然偏高,可通过降低氮肥施入等方法减少土壤硝态氮含量.P1和P2处理冬小麦的氮素生产效率、氮素吸收效率均较高,但两者间并无显著差异.P1处理的磷肥利用率、磷肥农学效率、磷肥偏生产力显著高于P2和P3处理.本试验条件下,施磷量为120 kg·hm-2(P1)是兼顾小麦产量、氮磷利用效率和较低土壤硝态氮累积的适宜施磷量.     

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.     

不同施氮量下灌水量对小麦耗水特性和氮素分配的影响

研究了不同施氮量条件下灌水量对高产小麦耗水特性和氮素分配利用的影响。设置4个施氮水平:0kg·hm-2(N0)、120kg·hm-2(N1)、210kg·hm-2(N2)和300kg·hm-2(N3),在每个施氮水平下设置4个灌水量处理:不浇水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)、底墒水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水量60mm。结果表明:(1)在N0水平下W0处理日耗水量以拔节至开花期最高,在N1水平下,拔节至开花期日耗水量与开花至成熟期的无显著差异。同一施氮水平下,小麦开花后总耗水量、耗水模系数和日耗水量随灌水量的增加而提高,但产量随灌水量的增加先升高后降低。(2)同一施氮水平下,成熟期W1处理20—140cm各土层土壤含水量低于W2和W3处理,140—200cm土层土壤含水量与W2处理无显著差异;W1处理0—40cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在籽粒中的分配比例高于W2和W3处理,100—140cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在营养器官中的分配量和分配比例低于W2和W3处理。表明灌溉底墒水和拔节水的W1处理,促进了小麦对20—140cm土层土壤水的吸收利用,减少了土壤硝态氮向100cm以下土层的淋溶,而且有利于营养器官中氮素向籽粒的再分配,水分和氮素利用效率较高。(3)在试验条件下,施纯氮210kg·hm-2、灌溉底墒水和拔节水的N2W1处理,籽粒产量最高,水分利用效率和氮素利用效率较高,可供生产中参考。     

水肥处理对黄瓜土壤养分、酶及微生物多样性的影响

以津优1号黄瓜为试材,设3个土壤相对含水量水平（50%～60%、70%～80%、90%～100%）和2个肥料追施量（600 kg N·hm^-2和420 kg P₂O₅·hm^-2,420 kg N·hm^-2和294 kg P₂O₅·hm^-2）处理,研究了不同水肥供应对日光温室黄瓜土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响.结果表明：土壤中NH₄⁺-N含量随施肥量的增加而提高,随土壤相对含水量的增加而降低;水肥供给的增加有利于提高土壤中速效磷含量和蔗糖酶活性;肥料增加使土壤中蛋白酶活性降低,而水分降低使土壤中脲酶活性提高.土壤中微生物多样性与土壤中养分含量无显著相关性,与土壤脲酶活性呈显著正相关,与蔗糖酶活性呈显著负相关.土壤相对含水量70%～80%、氮肥追施量600 kg N·hm^-2和420 kg P₂O₅·hm^-2处理的土壤养分含量、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性较高,且土壤中微生物多样性和均匀度显著高于其他处理,土壤生产潜力最优.     

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。     

基于APSIM模型的旱地春小麦产量对施氮量和施氮深度的响应模拟

氮是限制黄土高原旱农区作物水分生产潜力提升的重要因素,而氮肥适度深施是旱地作物提效增产的有效措施.本研究利用甘肃省陇中地区1990-2020年气象观测数据,基于APSIM模型模拟了不同施氮量和施氮深度的春小麦产量,以期为优化陇中旱农区小麦施肥策略提供理论依据.结果表明:模型模拟的春小麦产量、生物量和生育期0～200 c...     

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

水氮耦合对旱地胡麻产量形成与花后氮素积累转运的影响

为明确旱地胡麻在有限灌水条件下的最佳水氮耦合管理模式,采用完全随机裂区试验设计,以灌水(I₀: 0 m³·hm^-2; I₁₂₀₀: 1200 m³·hm^-2; I₁₈₀₀: 1800 m³·hm^-2)为主区,施氮量(N₀: 0 kg·hm^-2; N₆₀₀: 60 kg·hm^-2; N₁₂₀: 120 kg·hm^-2)为副区,测定胡麻不同生育阶段氮素积累量、花后氮素转运特征、产量和氮肥利用率。结果表明: 不同水氮处理对旱地胡麻不同生育时期各器官氮素吸收、积累及产量的耦合效应不同。不灌水条件下,施氮有利于胡麻花期和成熟期茎秆对氮素的吸收,不同灌水水平下N₁₂₀均抑制了茎秆对氮的吸收;I₁₂₀₀水平下,花期叶片氮含量随施氮量的增加先升高后下降,N₆₀较N₀和N₁₂₀高11.0%和28.9%;I₁₈₀₀水平下,施氮提高了成熟期胡麻叶片中氮含量,N₆₀和N₁₂₀较N₀高39.7%和26.9%。水氮对胡麻阶段氮素积累量影响的耦合效应主要表现在现蕾期以后,同一灌水水平下,N₆₀促进了胡麻现蕾期以后各阶段氮素积累量,而N₁₂₀具有抑制作用。施氮分别提高了I₁₂₀₀和I₁₈₀₀水平下叶片和茎秆氮素转运率和贡献率。灌水1800 m³·hm^-2、施氮60 kg·hm^-2显著增加了胡麻单株有效蒴果数和籽粒产量(6.6%~22.8%),是试验区比较适宜的水氮耦合管理模式。