施氮对高产小麦群体动态、产量和土壤氮素变化的影响

选用多穗型小麦品种豫麦49-198和大穗型小麦品种兰考矮早八,以河南温县和兰考为试验地点,在0、90、180、270、360Nkg.hm-2水平下,通过田间试验对小麦群体动态、产量和土壤氮素变化进行了研究.结果表明:两个品种小麦都是从出苗开始群体数量不断增加,到拔节期达到最大,然后开始下降.在不同施氮水平和试验点间,豫麦49-198在越冬期和返青期群体数量没有显著差异,拔节以后不同氮水平间群体数量差异显著;而兰考矮早八在所有生育时期,不同施氮水平间群体数量都没有显著差异.随氮肥用量的增加,小麦产量增加,但过量施氮则使小麦产量下降,豫麦49-198以270Nkg.hm-2水平下产量最高,在温县和兰考点分别为9523和9867kg.hm-2,兰考矮早八以180Nkg.hm-2水平下产量最高,在温县和兰考点分别为9258和9832kg.hm-2.随着氮肥用量的增加,土壤硝态氮含量和氮素表观损失增加,豫麦49-198在温县和兰考点的氮素表观损失分别占氮肥用量的32.56%～51.84%和-16.70%～42.60%,兰考矮早八则分别占氮肥用量的18.58%～52.94%和-11.50%～45.80%.在本研究条件下,兼顾产量和环境效应,0～90cm土壤硝态氮累积量不应超过120～140kg.hm-2,小麦氮用量不能超过180kg.hm-2.     

旱地小麦施氮和地膜栽培的氮素效应与淋溶

在陕西长武旱塬进行的试验表明,小麦施用氮肥增产显著。在小麦生育前期持续干旱条件下,地膜覆盖并没有使小麦表现出较好的增产效果。施用氮肥或氮肥与有机肥配施都可能引起NO3^-向深层淋溶,而且氮肥用量越大,淋溶量及深度愈大;施用有机肥NO3^-累积现象减弱。小麦对硝态氮主要吸收深度范围为0～80cm;不同施肥处理对土壤剖面NH4^ 的影响不大。施用氮肥会明显增加小麦吸氮量,但氮肥利用率随其用量增加而降低。试验条件下,低(施氮量为100kg／hm^2)、高(施氮量为150kg／hm^2)两种氮肥用量时的氮肥利用率分别为52％和27％,有机肥氮的利用率为12％。     

不同土壤肥力条件下施氮量对小麦氮肥利用和土壤硝态氮含量的影响

在土壤肥力不同的两块高产田上,利用15N示踪技术,研究了高产条件下施氮量对冬小麦氮肥吸收利用、籽粒产量和品质的影响,及小麦生育期间土壤硝态氮含量的变化.结果表明：1.成熟期小麦植株积累的氮素73.32%～87.27%来自土壤,4.51%～9.40%来自基施氮肥,8.22%～17.28%来自追施氮肥;随施氮量增加,植株吸收的土壤氮量减少,吸收的肥料氮量和氮肥在土壤中的残留量显著增加,小麦对肥料氮的吸收率显著降低;小麦对基施氮肥的吸收量、吸收率和基施氮肥在土壤中的残留量、残留率均显著小于追施氮肥,基施氮肥的损失量和损失率显著大于追施氮肥;较高土壤肥力条件下,植株吸收更多的土壤氮素,吸收的肥料氮量较少,土壤中残留的肥料氮量和肥料氮的损失量较高,不同地块肥料氮吸收、残留和损失的差异主要表现在基施氮肥上.2.当施氮量为105 kg/hm2时,收获后0～100cm土体内未发现硝态氮大量累积,随施氮量增加,0～100cm土体内硝态氮含量显著增加;施氮量大于195 kg/hm^2时,小麦生育期间硝态氮呈明显的下移趋势,土壤肥力较高地块,硝态氮下移较早,下移层次深.3.随施氮量增加,小麦氮素吸收效率和氮素利用效率降低,适量施氮有利于提高成熟期小麦植株氮素积累量、籽粒产量和蛋白质含量;施氮量过高籽粒产量和蛋白质含量不再显著增加,甚至降低;较高土壤肥力条件下,获得最高籽粒产量和蛋白质含量所需施氮量较低.     

减量施氮对冬小麦-夏玉米种植体系中氮利用与平衡的影响

研究了冬小麦-夏玉米种植体系中减量施N对作物N利用与平衡的影响,结果表明,与原有高量施N处理(N240和N360)相比,在冬小麦季减半施N未引起产量和吸N量的变化。但在原有低量施N处理(N120)下减半施N显著降低了小麦产量和吸N量;在夏玉米季,在上季减半施N的基础上停止施N后作物产量和吸N量均比原固定施N处理显著下降,N平衡计算结果表明,减量施N条件下0～1m土壤N残留和表观损失的数量均显著低于原有施N量处理,作物N利用率显著提高,但在1～2m层次中累积的硝态氮却不因减量施N而下降,说明这一土层的硝态氮可能难以被作物吸收利用,由此可见,在前茬高施N量下减少氮肥用量有利于提高作物的氮肥利用率、减少N残留与表观损失。     

硝酸盐供应水平对平邑甜茶幼苗生长、光合特性与15N吸收、利用的影响

以霍格兰营养液为培养基质,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究不同浓度¹⁵NO₃^--N (0、2.5、5、10和20 mmol·L^-1,分别以N₀、N₁、N₂、N₃和N₄表示)对平邑甜茶幼苗生长、光合作用、¹⁵N吸收、利用及分配的影响.结果表明:与其他处理相比,N₂处理幼苗叶绿素含量、叶面积及各器官干质量最大.叶片净光合速率(P_n)随¹⁵NO₃^--N浓度的增加显著增大,但¹⁵NO₃^--N浓度超过N₂处理后P_n略有下降.处理20 d时,N₂处理幼苗根系活力最大,根系长度、根系总表面积和根尖数也显著高于其他处理.各处理间¹⁵N分配率差异显著,N₂处理幼苗各器官间¹⁵N分配率最均衡,¹⁵N利用率也较高;随¹⁵NO₃^--N浓度增加,各处理幼苗全氮量和¹⁵N吸收量呈先升高后降低的趋势,且在N₂处理时最大,分别为103.77和21.57 mg.处理12 d后,叶片硝酸还原酶(NR)活性以N₂处理最高,N₄处理最低,至第16天时,N₄处理较N₂处理降低了84.9%.因此,¹⁵NO₃^--N供应过低抑制幼苗光合作用及氮素吸收,¹⁵NO₃^--N供应过高则抑制幼苗体内硝态氮同化及根系生长,均不利于苹果幼苗生长及氮素营养吸收利用,适量供氮有利于苹果幼苗的生长、光合作用的提高,以及氮素的吸收、利用和分配.     

旱地小麦不同栽培条件对土壤硝态氮残留的影响

在陕西渭北旱塬进行了2a田间试验,研究不同栽培模式、施氮量和小麦种植密度对旱地硝态氮残留的影响。结果表明,种植小麦2a后0~200 cm土壤剖面中残留硝态氮58.6~283.9 kg/hm2,数量可观,短期内在渭北旱塬深厚的土壤中不会对地下水造成威胁,但夏季休闲期间容易下迁至作物无法吸收的土壤深度。与常规无覆盖模式相比,地膜覆盖和垄沟种植显著提高了作物对氮素的吸收,但同时也增加了土壤0~200 cm的硝态氮残留,这与地膜覆盖导致有机氮矿化增加有关;秸秆覆盖对作物氮素吸收和硝态氮残留均没有明显影响。施氮量低于120 kg/hm2时,各种栽培模式土壤剖面残留硝态氮的分布差异较小,只有地膜覆盖和垄沟种植处理在土壤表层有少量硝态氮累积;施氮量为240 kg/hm2时,无覆盖和秸秆覆盖土壤60~120 cm深度都有明显累积峰,地膜覆盖和垄沟种植土壤残留硝态氮则在60 cm以上土层累积较多。小麦种植密度也影响了各种栽培模式土壤硝态氮及其分布特点。垄沟种植条件下,从土壤表层到200 cm的深层,垄上土壤残留硝态氮均显著高于沟内土壤;上层差异最大,随着土壤深度的增加其差异逐渐降低;随着施氮量的增加,这种差异显著增大;随小麦种植密度的增加则显著降低。随着施氮量增加,小麦吸氮量和土壤中残留硝态氮量均显著提高;施氮增加的残留硝态氮占施氮量的0.3%~44.6%。垄沟种植模式施氮增加的残留硝态氮最多,地膜覆盖处理次之,垄沟种植处理垄上土壤增加量远远高于沟内土壤。施氮量提高1倍,增加的残留硝态氮量平均提高了3倍多。提高小麦种植密度,施氮增加的残留硝态氮平均减小13.2 kg/hm2。由于种植密度增加显著提高了小麦对氮素的吸收,因此硝态氮残留有降低的趋势。其中,秸秆覆盖模式80~140 cm土层降低显著;地膜覆盖条件下高密与低密残留硝态氮的差异主要在深层;垄沟模式中,低密度种植硝态氮残留量在整个土壤剖面都高于高密度处理;而无覆盖条件下,残留硝态氮则随种植密度的提高呈增加趋势。     

施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化及氨挥发的影响

研究了不同施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化和氨挥发的影响.结果表明,高产麦田土壤硝态氮在播种至冬前阶段不断向深层移动,并在140cm以下土层积累.施纯氮96～168 kg·hm^-2处理,增加了60 cm以上土层土壤硝态氮含量,降低了土壤氮素表观损失量占施氮量的比例,提高了小麦籽粒蛋白质含量和籽粒产量,且土壤氨挥发损失较低,基施氮氨挥发损失占基施氮量的4.23%～5.51%;施氮量超过240 kg N·hm^-2,促进了土壤硝态氮向深层的移动和积累,基施氮氨挥发损失、土壤氮素表观损失量及其占施氮量的比例均显著升高,对小麦籽粒蛋白质含量无显著影响,但籽粒产量降低.高产麦田适宜的氮素用量为132～204 kg N·hm^-2.     

太湖地区黄泥土壤水稻氮素利用与经济生态适宜施氮量

通过田间试验对不同施肥水平下太湖地区黄泥土壤水稻的氮肥吸收规律和氮肥利用效率进行了研究,并应用^13N微区试验测定不同氮肥水平下氮肥损失数量。在此研究数据基础上,引入数学的微积分原理和环境经济学的Coase原理,对该地区水稻田氮肥施用的经济效益和环境效益进行评价,求得219-255kghm^-2为太湖地区黄泥土上目前生产条件下,兼顾生产、生态和经济三效益比较合理的水稻施肥量,相应的经济、生态适宜产量为8601—8662kg hm^-2。     

太湖地区黄泥土壤水稻氮素利用与经济生态适宜施氮量

通过田间试验对不同施肥水平下太湖地区黄泥土壤水稻的氮肥吸收规律和氮肥利用效率进行了研究,并应用15N微区试验测定不同氮肥水平下氮肥损失数量。在此研究数据基础上,引入数学的微积分原理和环境经济学的Coase原理,对该地区水稻田氮肥施用的经济效益和环境效益进行评价,求得219~255 kg hm^-2为太湖地区黄泥土上目前生产条件下,兼顾生产、生态和经济三效益比较合理的水稻施肥量,相应的经济、生态适宜产量为8601～8662 kg hm^-2。     

施氮量及底追比例对小麦产量、土壤硝态氮含量和氮平衡的影响

研究了高产麦田中施氮量和底追比例对冬小麦籽粒产量、土壤硝态氮含量和氮素平衡的影响。田间试验在山东省龙口市中村进行,试验区小麦各生育阶段的降雨量和零度以上的积温分别为:82.9mm,649.8℃(播种~冬前)、33.3mm,578.7℃(冬前~拔节)2、8mm,359℃(拔节~开花)、84.3mm,837.6℃(开花~成熟)。试验设3个施氮量:0kg.hm-2(CK)、168kg.hm-2(A)、240kg.hm-2(B);在施氮量168kg.hm-2和240kg.hm-2条件下分别设3个底追比例:1/2∶1/2(A1和B1)、1/3∶2/3(A2和B2)、0∶1(A3和B3)。结果表明:不同施氮处理之间植株氮积累量无显著差异;与不施氮处理相比,施氮可显著提高籽粒产量和蛋白质含量,施氮量为168kg.hm-2、底追比例为1/3∶2/3的处理A2与处理B2、B3差异不显著,但处理A2显著提高了氮肥利用率,降低了土壤残留量和氮素表观损失量;施氮量相同,适当增加追施氮肥的比例可显著提高籽粒产量、蛋白质含量和氮肥利用率。试验还表明,在拔节期,底施氮量为84kg.hm-2和120kg.hm-2的处理A1、B1,在80~100cm和100~160cm土层分别出现硝态氮的累积;而底施氮量为56kg.hm-2的处理A2,在0~200cm土层硝态氮含量和累积量与不施氮处理无显著差异。在成熟期,追施氮量大于160kg.hm-2的处理B3、A3和B2,硝态氮在120~180cm土层出现累积高峰,已下移到小麦根系可吸收范围之外,易于造成淋溶损失;而追氮量为112kg.hm-2的处理A2,在100~200cm土层硝态氮累积量与对照无显著差异。试验中,施氮量为168kg.hm-2底追比例为1/3∶2/3的处理A2的籽粒产量、蛋白质含量、地上部植株氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和籽粒氮肥吸收利用率均较高,100~200cm土层未出现硝态氮的明显累积,氮素表观损失量最少,为最佳氮肥运筹方式。     

种植密度对冬小麦根系时空分布和氮素利用效率的影响

在大田条件下,以大穗型品种泰农18和中穗型品种山农15为材料,研究不同种植密度(泰农18:每公顷135、270、405万株;山农15:每公顷172.5、345、517.5万株)对冬小麦根系时空分布和氮素利用效率的影响.结果表明:在整个生育期,随种植密度的增加,泰农18的根长密度、根系总吸收面积和活跃吸收面积均显著增加;在生育后期,山农15的根长密度、根系总吸收面积和活跃吸收面积在种植密度为每公顷345万株时最大.泰农18的籽粒产量、氮肥吸收利用效率、氮肥偏生产力和氮素利用效率在种植密度为每公顷405万株时最高,山农15在种植密度为每公顷345万株时最高,但与种植密度为每公顷517.5万株的处理差异不显著.随种植密度的增加,冬小麦成熟期土壤硝态氮、铵态氮和无机态氮在不同土层的积累量均降低.泰农18和山农15种植密度分别为每公顷405万株和345万株时,是兼顾高产和高效利用氮素的适宜种植密度.     

氮肥运筹对稻茬冬小麦土壤无机氮时空分布及氮肥利用的影响

以宁麦9号和豫麦34号为材料,研究了氮肥基追比对土壤无机氮时空变化、氮素表观盈亏和氮肥利用率的影响。结果表明,施用基肥提高了越冬期0-60 cm土层NO3--N和NH4+-N含量,拔节期追肥对孕穗期各土层无机氮含量无显著影响,追施孕穗肥显著提高了开花期0-60 cm土层硝态氮含量和0-20 cm土层铵态氮含量。不施氮处理各生育阶段均表现为氮素亏缺,施氮处理氮素盈亏呈明显的阶段性,播种至孕穗阶段出现氮素盈余,孕穗至成熟阶段出现氮素亏缺;全生育期氮素表观盈余量两品种平均以5∶5处理最低,7∶3处理最高。两品种氮肥农学效率、氮肥表观回收率和产量均随基肥比例的增加呈先增后降的趋势,均以5∶5处理最高。因此,在小麦生产中应适当减少基施氮肥用量,在小麦拔节孕穗期适当增加追肥比例有利于提高产量和氮肥利用效率,并降低土壤氮素损失。     

水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响

利用管栽试验研究了不同生育期,水分亏缺和施氮对冬小麦生长及氮素吸收的影响.结果表明：任何生育期水分亏缺都会影响冬小麦的株高、叶面积、干物质累积及对氮素的吸收.冬小麦对水分亏缺的敏感期为拔节期,其次为开花期、灌浆期和苗期.苗期干旱后复水对后期生长有显著的补偿效应,开花期适度干旱后复水对生物量形成和氮素吸收有一定的补偿作用,拔节期干旱对小麦的生长影响明显.相同氮肥处理下, 与不亏水处理比较, 苗期水分亏缺、拔节期水分亏缺、开花期水分亏缺、灌浆期水分亏缺的根系氮素积累量分别平均降低25.82%、55.68%、46.14%和16.34%,地上部氮素积累量分别平均降低33.37%、51.71%、27.01%和2.60%.在相同水分处理下冬小麦含氮量、累积吸收氮量都表现为高氮处理（0.3 g N·kg^-1FM）>中氮处理（0.2 g N·kg^-1FM）>低氮处理（0.1 g N·kg^-1FM）.水分逆境条件下施用氮肥对冬小麦植株生长和干物质累积及氮吸收具有明显的调节效应.     

施钾量和施钾时期对小麦氮素和钾素吸收利用的影响

利用¹⁵N示踪技术,研究了施钾量和施钾时期对高产小麦氮素和钾素吸收利用的影响.结果表明： 0～20 cm土层土壤速效钾含量为118.5 mg·kg^-1时,一次性基施钾肥未提高植株的氮、钾积累量;速效钾含量为79.0 mg·kg^-1时,施钾显著提高了植株的氮、钾积累量.采用分期施钾时（1/2基施、1/2拔节期追施）,随施钾量增加,小麦吸收的肥料氮和土壤氮量及追施氮肥在土壤中的残留量均增加,肥料氮的损失量降低.分期施钾显著提高了植株的氮、钾积累量、吸收效率和生产效率,当施钾量为135 kg·hm^-2时,与一次性施钾相比,分期施钾促进了植株对追肥氮和土壤氮的吸收,提高了追施氮肥在土壤中的残留量.结果还表明：施钾提高了小麦的籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量;分期施钾处理优于一次性施钾处理,以K45+45（45 kg·hm^-2基施、45 kg·hm^-2拔节期追施）处理最优.过多施钾使小麦产量和品质趋于降低.     

喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及籽粒蛋白质含量的影响

以百农矮抗58为试验材料,以地面灌溉为对照,采用大田试验的方法,研究了喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及蛋白质含量的影响.结果表明： 拔节期喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量与地面灌溉条件下相比没有显著差异;孕穗期至成熟期,喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量显著高于地面灌溉条件.喷灌条件下叶片、茎鞘、颖壳开花前贮藏氮素的运转量和对籽粒氮素的贡献率均大于地面灌溉条件;而开花后同化氮素对籽粒的贡献率较地面灌溉条件降低.喷灌条件下冬小麦籽粒的蛋白质含量和蛋白质产量较地面灌溉条件显著提高.表明喷灌可明显调节冬小麦氮素物质运转和籽粒蛋白质积累.     

Short-term immobilisation and crop uptake of fertiliser nitrogen applied to winter wheat: effect of date of application in spring

Previous studies on the fate of fertiliser nitrogen applied to winter wheat in temperate climates have shown that nitrogen (N) applied early, at tillering for wheat, was less efficiently taken up than N applied later in the growth cycle. We examined the extent to which the soil microbial N immobilisation varied during the wheat spring growth cycle and how microbial immobilisation and plant uptake competed for nitrogen. We set up a pulse-15N labelled field experiment in which N was applied at eight development stages from tillering (beginning of March) to anthesis (mid-June). Each application was 50 kg N ha-1 as 15N labelled urea except for the first application which was 25 kg N ha-1. The distribution of fertiliser 15N in shoots, roots, mineral and organic soil N was examined by destructive sampling 7 and 14 days after each 15N pulse. The inorganic 15N pool was almost depleted by day 14. The N uptake efficiency increased with later applications from 45% at tillering to 65% at flowering. N immobilisation was rather constant at 13–16% of N applied, whatever the date of application. The increase in plant 15N uptake resulted in an increase in the total 15N recovery in the plant-soil system (15N in soil +15N in plant), suggesting that gaseous losses were lower at the later application dates.     

不同栽培模式对冬小麦-夏玉米轮作系统产量、氮素累积和平衡的影响

以河北山前平原区秸秆还田条件下小麦-玉米轮作体系为研究对象,设置农民习惯、高产高效、再高产和再高产高效4个模式,通过定位试验探讨各栽培模式对3个轮作周期作物产量、土壤硝态氮累积量及氮平衡的影响.结果表明: 小麦、玉米产量均以再高产模式最高,高产高效和再高产高效模式次之,均显著高于农民习惯模式;小麦季和玉米季氮肥利用效率(PFP)均以高产高效模式最高,显著高于其他模式;0～400 cm土体硝态氮累积量在 768.4～1133.3 kg·hm^-2之间,其中80%～85%累积在根下90～400 cm土层;4种模式的土壤硝态氮均有明显向下淋移现象,120～150 cm和270～330 cm处均出现了累积峰,以270～330 cm土层硝态氮累积量最大;高产高效模式的土壤硝态氮含量整体水平均低于其他模式,浓度基本维持在30 mg·kg^-1以下,在一定程度上能有效缓解环境压力;冬小麦季0～90 cm土体氮素盈余量均小于夏玉米季,并以高产高效模式的氮素表观损失量最低,显著低于其他模式.综合考虑产量、氮肥利用效率、硝态氮累积和氮平衡,以高产高效模式表现最优,但还有一定的提升空间.     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦氮素吸收利用的影响

2001—2003年,利用我国唯一的农田开放式空气CO₂浓度增高 (free-air carbon dioxide enrichment,FACE) 技术平台,研究了FACE条件下冬小麦宁麦9号不同生育期N含量、吸收、分配和N效率的响应.结果表明：与对照相比,FACE处理使不同生育时期植株含N率显著降低,降幅达4.4%～13.4%;不同生育时期吸N量显著增加(7.4%～25.4%),生育中期的增幅明显大于生育前、后期;不同生育时期茎鞘的N积累能力相对增强,叶片N积累能力相对减弱,而对麦穗N积累能力的影响因生育进程而异;FACE处理使小麦不同生育时期N物质生产效率(5.5%～10.3%)、成熟期N收获指数(16.3%)和N籽粒生产效率(9.3%)均显著或极显著增加;增施N肥,使小麦不同生育时期N含量和吸收量呈增加趋势,使N效率呈下降趋势,而对N在各器官中分配的影响较小.     

Root length density and water uptake distributions of winter wheat under sub-irrigation

As the critical information to study flow transport in soil–plant systems, root distributions and root-water-uptake (RWU) patterns have been studied extensively. However, most root distribution data in the past were collected under surface irrigation. Less research has been conducted to characterize root distributions under sub-irrigation. The objectives of this study were to (1) test if the generalized function of normalized root length density (NRLD) in the literature was applicable to root distributions of winter wheat under natural sub-irrigation, which provides water from subsurface by capillary rise from the water table, and (2) estimate RWU distributions of winter wheat under natural sub-irrigation. Column experiments were conducted to study the distributions of root length density (RLD) and RWU of winter wheat (Triticum aestivum L. cv. Nongda 189) during a growing period of 57 days from planting to tillering stages under surface irrigation and natural sub-irrigation. Data of root distributions and soil water content were collected in the experiments with different treatments of irrigation levels. Results showed that the RLD distributions of winter wheat under both surface irrigation and natural sub-irrigation were of similar patterns. The NRLD distributions under sub-irrigation were adequately characterized by the generalized function. An inverse method was employed to estimate the average RWU rate distributions of winter wheat. In addition, based on the potential RWU coefficient and the NRLD function, a simple approach was developed to predict RWU rates at different depths. The predicted RWU rates had a good agreement with the estimated RWU rate distributions using the inverse method.Section editor: R. E. Munns