华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系土壤硝态氮的适宜含量

采用冬小麦季不同施氮处理(夏玉米季不施氮)研究了华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系夏玉米季土壤硝态氮的适宜含量.结果表明:在播前土壤无机氮含量较高的条件下,冬小麦季施用150kgN.hm-2即可满足冬小麦/夏玉米两季作物的氮素需求;各氮肥处理在冬小麦季的氮肥施用当季的利用率仅为11%～23%,在夏玉米季氮肥残效利用率则高达30%～52%.当夏玉米播前0～90cm土层硝态氮含量达到82kg.hm-2时,无需施氮即可保证夏玉米十叶期的生长,达到151kg.hm-2时,无需施氮即可保证整个生育期的生长.夏玉米十叶期和收获后0～90cm土层硝态氮含量低于46和65kg.hm-2时,则影响作物正常生长.综合考虑产量和环境效应,冬小麦/夏玉米轮作体系中0～90cm土层硝态氮含量应控制在65～151kg.hm-2之间.     

耕作方式与施氮量对小麦-玉米复种系统玉米季土壤氮素转化及产量的影响

在黄淮砂姜黑土区冬小麦-夏玉米复种两熟种植体系中,研究了小麦季3种耕作方式(常规翻耕、旋耕和深松)结合夏玉米播前3个施氮量(120、225和330 kg·hm^-2)对玉米季主要生育时期根际土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性、无机氮含量和产量的影响.结果表明: 旋耕方式下氨化作用强度最高,且随着施氮量的增加,土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性增强.深松方式下根际土壤硝化、反硝化作用强度与脲酶活性明显高于常规与旋耕方式.增施氮肥可加强深松方式对土壤氮素转化的促进作用,而过量施氮虽然提高了土壤无机氮含量及玉米产量,但会对土壤氮素转化微生物作用强度及酶活性产生抑制.深松方式结合225 kg·hm^-2施氮量更有利于砂姜黑土区夏玉米土壤氮素转化,而深松方式结合330 kg·hm^-2施氮处理下产量最高.     

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.     

陕西关中小麦-玉米轮作区协调作物产量和环境效应的农田适宜氮肥用量

为了确定陕西关中小麦-玉米轮作区兼顾作物产量和环境效应的农田适宜氮肥用量,通过玉米-小麦-玉米连续3季田间试验研究了作物产量、氮肥利用效率、氮肥表观损失和土壤氮素平衡等对施氮量的响应。结果表明,随着氮肥用量的增加,不同年份作物产量和3季作物累计产量均表现为先增加后降低的趋势,而累计氮肥农学效率、氮肥表观利用率、氮肥吸收效率和氮肥偏生产力均表现为显著的降低趋势。土壤氮素平衡结果表明,随着施氮量的增加,低量施氮时(小麦施N150 kg/hm2,玉米施N180 kg/hm2),氮肥残留显著增加,表观损失和损失率变化不明显,而高量施氮时(小麦施N150 kg/hm2,玉米施N180 kg/hm2),氮肥残留变化不明显,表观损失和损失率却显著增加。回归和相关分析显示,矿质氮在土壤较深层次(100—200cm土层)大量累积是氮肥表观损失的重要途径之一。小麦施N 150 kg/hm2、玉米施N 180 kg/hm2时,作物即可获得相对较高的产量和氮肥利用率,且能保持作物收获前后土壤无机氮库的基本稳定,同时也可将氮肥表观损失降至较低水平。     

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。     

黄淮海平原玉米施氮量对后茬小麦土壤剖面硝态氮和产量的影响

在冬小麦-夏玉米一年两熟模式下,玉米品种“郑单958”（植株密度9株/m^2）和小麦品种“93-9”（基本苗704株/m^2）,冬小麦基施144kg N/hm^2,研究了玉米5个施N量（0、90、180、270和360kg/hm^2）对后茬小麦期间土壤剖面硝态氮含量、无机氮总量,以及小麦氮素吸收利用和产量的影响.结果表明：（1）与不施氮相比,玉米施氮显著增加小麦季0～200cm土壤硝态氮含量;自拔节起,0～40cm、0～130cm和0～200cm硝态氮含量均随施氮量增加而递增,在硝态氮含量较高的小区增幅也大.（2）轮作一周期后,不施氮和施氮360kg/hm^2显著影响0～130cm和0～200cm无机氮总量,但在90～270 kg/hm^2之间,施氮量的影响不明显.（3）施氮小于180kg/hm^2时,成熟期小麦植株氮素和籽粒氮素积累量、氮肥利用率均随施氮量增加而递增,但不明显.（4）与不施氮相比,施氮90kg/hm^2的小麦产量和麦玉轮作总产均增加但不明显,施氮180 kg/hm^2均显著增加,施氮270kg/hm^2与180kg/hm^2无明显差异.本试验条件下,夏玉米施氮90～180 kg/hm^2是适宜的.     

渭北旱塬兼顾冬小麦产量和环境效益的农田适宜氮肥用量

为了明确渭北旱区兼顾冬小麦产量和环境效益的农田系统适宜氮肥用量,通过连续3年的田间试验,研究了冬小麦产量、氮肥利用效率、氮素表观损失和土壤氮素平衡对施氮量的响应.结果表明: 随着氮肥用量的增加,不同年份冬小麦产量均呈现先增加后降低的趋势,而累计氮肥表观利用率表现为显著降低趋势,3季冬小麦均在施氮150 kg·hm^-2时达到相对较高的产量和氮肥表观利用率;随着施氮量的增加,氮肥残留显著增加,当施氮量在75～150 kg·hm^-2时,表观损失量和损失率变化不明显,而施氮超过150 kg·hm^-2,表观损失量和损失率显著增加.综合考虑保证冬小麦既可获得相对较高的产量和氮肥利用率,又能保持收获前后土壤硝态氮库的基本稳定,同时也可将氮肥表观损失降至较低水平,150 kg·hm^-2是渭北旱区冬小麦较为合理的施氮量.     

不同作物对旱地农田残留硝态氮的利用差异

在黄土高原南部娄土上,通过2a田间试验研究了小麦和苜蓿对土壤中不同累积量的残留硝态氮的利用差异。研究包括0—3 m土壤残留硝态氮累积量(设N1、N2、N3、N4、N5和N6共6个水平,残留硝态氮量依次增加)和作物种类(冬小麦和苜蓿)2个因素,分别采用冬小麦-夏休闲-冬小麦和苜蓿连作种植方式。结果表明,不施用氮肥条件下,冬小麦-休闲-冬小麦轮作周期与苜蓿连作2a内,土壤残留硝态氮的消长有明显差异。在第1季小麦生长期间,小麦的氮素携出量(63.9—130.3 kg/hm2)、氮素携出量占播前残留硝态氮量的比例(18%—27%)及氮素携出量占该生长季硝态氮减少量的比例(29%—62%)均显著高于同期的苜蓿处理。在第2个生长季内,苜蓿的氮素携出量是小麦当季氮素携出量的近6倍,但由于苜蓿固氮作用强烈,至第2生长季结束后,0—3 m土壤硝态氮量与苜蓿播前相比平均只减少了72.4 kg/hm2,而麦田0—3 m土壤硝态氮量与小麦播前相比减少了158.3 kg/hm2。在短期内如果通过种植作物消耗土壤剖面的残留硝态氮,冬小麦比苜蓿更有优势。第1季小麦氮素携出量与小麦播前0—2 m(r=0.920**)和0—3 m(r=0.857*)土层残留硝态氮量呈显著或极显著正相关,与0—1 m土层残留硝态氮量没有显著相关性;第1生长季苜蓿氮素携出量与播前0—1 m土壤硝态氮累积量呈显著正相关关系(r=0.846*),而与0—2 m和0—3 m土壤硝态氮累积量的相关性并不显著。小麦比苜蓿能利用更深土层中的硝态氮。随着播前0—3 m土壤残留硝态氮的增加,小麦和苜蓿地上部氮素携出量呈增加的趋势,硝态氮表观损失也显著增加。     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征 ,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算 ,结果表明 :0～ 1 0 0 cm土体内 ,夏玉米一生中土壤硝态氮均表现为在中间土层含量低 ,上层和下层含量高 ,一般以表层最高 ,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象。施氮肥提高了土壤硝态氮含量 ,而且提高程度与用量成正相关。降雨时土壤硝态氮可随水下移 ,在干旱条件下也可随水上移。土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响 ,还取决于硝态氮含量 ,含量越高 ,向下移动的越深 ,淋失的可能性越大 ;在本试验条件下 ,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种～ 9叶展和 9叶展～吐丝两个生育阶段 ,吐丝～收获则出现土壤氮素的亏缺。随着氮肥用量的增加 ,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大 ,最高平均可达 2 74 .1 kg N/hm2。研究结果表明 ,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向 ,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

不同氮肥喷涂吡啶对夏玉米田氮素利用及土壤N2O排放的影响

为减少土壤N₂O排放,提高作物氮素利用,采用田间试验法研究了不同氮肥用量喷涂一定比例的吡啶(0、180、270、360 kg N·hm^-2)对夏玉米生育期内土壤N₂O排放和氮素表观损失、籽粒产量及氮素利用的影响.结果表明:不同氮肥用量下喷涂吡啶的土壤N₂O排放主要集中在播种-苗期和拔节-抽雄期,基肥和追肥后均会出现显著的土壤N₂O排放通量高峰.随氮肥用量增加,玉米产量不断增加,但270和360 kg N·hm^-2间无显著差异,2种施氮量下的玉米分别净增收5209和5426元·hm^-2.与不施氮肥比,各施氮处理下的玉米籽粒吸氮量提高幅度为109.6%～134.1%.各处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率均以氮肥喷涂吡啶270 kg N·hm^-2较大,而土壤氮素表观损失较小.氮肥喷涂吡啶在270 kg N·hm^-2时玉米增产增收,氮肥利用效率较高,土壤N₂O排放和氮素表观损失较少,是一种较为合理的氮肥调控施用技术.     

氮素配施双氰胺对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O排放的影响及效益分析

针对目前集约化农业生产中氮肥用量盲目偏高、氮素利用率低、土壤及肥料中氮素以温室气体N₂O形式的排放量增加等问题,采用田间试验研究了不同氮肥水平(150、225、300 kg·hm^-2)配施双氰胺(DCD)对华北地区集约化农田冬小麦-夏玉米轮作系统N₂O排放的影响,并分析了其经济效益.结果表明： 在整个轮作系统中,不同氮水平配施DCD处理的N₂O排放通量减小25.6%～32.1%,N₂O年度累积排放量降低23.1%～31.1%.土壤N₂O排放通量与表面温度和湿度均呈显著指数相关,且湿度对小麦季N₂O排放的影响大于玉米季,而温度对玉米季的影响大于小麦季.施用DCD后,小麦、玉米产量分别增加16.7%～24.6%和29.8%～34.5%,两季作物经济收益平均增加7973.2 元·hm^-2.因此,合理氮肥用量配施DCD既可以保证作物产量、提高经济效益,又可以减少N₂O排放.综合考虑环境效益与经济效益,本试验条件下中量氮肥配施双氰胺(N总量225 kg·hm^-2)是一种适宜在华北地区推广的优良氮肥管理模式.     

氮素配施双氰胺对冬小麦-夏玉米轮作系统N2O排放的影响及效益分析

针对目前集约化农业生产中氮肥用量盲目偏高、氮素利用率低、土壤及肥料中氮素以温室气体N₂O形式的排放量增加等问题,采用田间试验研究了不同氮肥水平(150、225、300 kg·hm^-2)配施双氰胺(DCD)对华北地区集约化农田冬小麦-夏玉米轮作系统N₂O排放的影响,并分析了其经济效益.结果表明： 在整个轮作系统中,不同氮水平配施DCD处理的N₂O排放通量减小25.6%～32.1%,N₂O年度累积排放量降低23.1%～31.1%.土壤N₂O排放通量与表面温度和湿度均呈显著指数相关,且湿度对小麦季N₂O排放的影响大于玉米季,而温度对玉米季的影响大于小麦季.施用DCD后,小麦、玉米产量分别增加16.7%～24.6%和29.8%～34.5%,两季作物经济收益平均增加7973.2 元·hm^-2.因此,合理氮肥用量配施DCD既可以保证作物产量、提高经济效益,又可以减少N₂O排放.综合考虑环境效益与经济效益,本试验条件下中量氮肥配施双氰胺(N总量225 kg·hm^-2)是一种适宜在华北地区推广的优良氮肥管理模式.     

季节性冻融期间川西亚高山/高山森林土壤净氮矿化特征

气候变暖情景下季节性冻融格局的改变可能显著影响高寒森林土壤氮素矿化过程.本文采用原状土壤移位培养的方法,以海拔梯度形成的温度差异模拟气候变暖,研究了川西亚高山/高山森林在生长季节和季节性冻融期间土壤的净氮矿化量和净氮矿化速率.结果表明： 在川西亚高山/高山森林,土壤铵态氮和硝态氮含量均表现为从生长季节至冻结初期明显下降,完全冻结期明显增加,而在融化初期明显降低的变化过程.季节性冻融期土壤的净氮矿化量和净氮矿化速率显著低于生长季节,并且出现明显的氮素固持现象.与低海拔相比,中海拔森林土壤的氮素固持作用相对较大,高海拔相对较小,可能与不同海拔梯度土壤温度变化及引起的冻融循环密切相关.在生长季节,土壤净氮矿化量和矿化速率均随海拔的降低呈明显增加趋势,尤其在低海拔处土壤的氮素矿化作用最为强烈.在气候变暖背景下,温度的增加明显促进了生长季节土壤氮素矿化,并且通过提高冻融循环频次、缩短冻结时间来影响土壤氮素矿化速率.这一过程可能受到微环境的影响.     

平原农区幼龄杨树间作农作物的产量表现

通过1~2年与3~4年树龄杨树间作冬小麦和夏玉米,探讨了杨树对农作物产量及产量形成因子的影响。结果表明,1~2年树龄杨树间作冬小麦其产量有所增加,与夏玉米间作使其产量降低31.3%~33.7%。3~4年树龄杨树间作冬小麦的产量降低了36.9%~42.5%,间作夏玉米的产量降低了80.8%~87.4%,且距树越近产量越低。产量形成因子分析表明,杨树对冬小麦产量的影响主要为穗数。因此保证冬小麦分蘖期的肥水管理,在群体建立的基础上保证营养器官建成期所需的各种资源,为正常的穗粒数形成及粒重的充实奠定基础。对夏玉米的影响,随着杨树的生长,表现不一样,由穗粒数逐渐转变为穗数。复合系统建立初期应保证玉米拔节期到吐丝期所需资源,确保较多的穗粒数形成,而杨树生长2~3年后必须对杨树进行合理的管理,保证穗数的建立,减小夏玉米产量的降低。针对农林复合系统的复杂性,今后应综合考虑杨树和农作物光、热、水、肥等生物学特性,对其进行合理管理,尽可能做到杨树与作物的和谐共生。     

近50年山东省农业气候资源变化特征

利用山东省90个气象站1961-2010年逐日气象观测数据,比较分析了该区域冬小麦和夏玉米生长季光、热、水等农业气候资源的时空变化特征.结果表明: 研究期间,山东省冬小麦和夏玉米生长季各项气温指标均呈显著升高趋势,冬小麦生长季升高趋势更明显;日照时数显著减少;降水量和干燥度无显著变化;夏玉米生长季蒸散量显著减少.冬小麦和夏玉米生长季各农业气候资源呈大致的经向或纬向递增或递减的空间分布.不同区域各农业气候资源历年变化特征差异明显,鲁西地区各气温指标升高趋势较弱,鲁中和鲁西南地区日照时数减少趋势最显著,鲁西地区蒸散量和干燥度减少趋势最显著,鲁中和鲁东南地区冬小麦生长季降水量增加趋势较明显,鲁中和鲁南地区夏玉米生长季降水量增加趋势较明显.山东省热量资源的增加有利于冬小麦生长季各阶段的发育,但植物病虫害的防治难度及农作物遭受高温热害的风险加大,日照时数减少不利于农作物生长期的光合作用,蒸散量减少则有利于土壤水分的保存.
     

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦-夏玉米产量与磷吸收利用及土壤剖面分布的影响

在华北平原灌溉区,采用冬小麦 夏玉米周年轮作田间试验,研究麦季牛场肥水灌溉对冬小麦和夏玉米产量、磷吸收量、磷累计利用率及土壤积累的影响.结果表明：麦季肥水灌溉能显著提高冬小麦和夏玉米产量,冬小麦产量随肥水带入磷的增加先增加后降低,肥水灌溉带入137 kg P₂O₅·hm^-2时冬小麦产量最高,磷的当季利用率较高,分别为7646.4 kg·hm^-2和24.8%,肥水灌溉带入过量磷会降低冬小麦产量和磷当季利用率;夏玉米产量和磷素吸收量随冬小麦季肥水灌溉带入磷量增加而增加,后季夏玉米产量增加2222.4～2628.6 kg·hm^-2,磷吸收量增加13.9～21.1 kg·hm^-2.农民习惯施肥处理夏玉米当季施磷88 kg P₂O₅·hm^-2时,与不施肥处理相比,夏玉米产量增加2235.0 kg·hm^-2.随着牛场肥水灌溉年限的推移,作物增产效果逐渐明显,冬小麦 夏玉米轮作体系作物累计磷利用率逐年升高,6季作物收获后,磷累计利用率达40.0%～47.7%.试验条件下,
冬小麦 夏玉米轮作体系进行2次肥水灌溉是较经济安全的灌溉模式.     

不同施肥条件下玉米田土壤养分淋溶规律的原位研究

利用排水采集器法结合田间原位试验,研究了夏玉米不同施肥处理对棕壤土养分淋失的影响.结果表明:在夏玉米生长期内,影响玉米田土壤水分淋溶的主要因素是大量降雨和灌溉,夏玉米生长前期的土壤淋溶水量较大,但随夏玉米生育进程的推进而递减,各处理差异也逐渐减小;与施氮肥处理相比,秸秆还田配施氮肥处理可加剧土壤水淋溶.在夏玉米生长期内,施肥处理的土壤淋溶水硝态氮浓度均呈"双峰"曲线变化趋势,而铵态氮浓度则呈先升后降的变化趋势.玉米田土壤氮素淋失以硝态氮形式为主,其累计淋失量为12.90～46.53 kg·hm-2,铵态氮的累计淋仅为1.66～5.11 kg·hm-2,两种形态氮的淋失量都随施氮量的增加而升高.秸秆还田配施氮肥处理的氮素淋失率比单施氮肥处理高6.53%～13.07%,低氮处理的氮素淋失率比高氮处理高3.66%～10.10%;玉米田土壤速效磷的累计淋失量较小,仅为0.148～0.235 kg·hm-2,而速效钾的累计淋失量较大,为7.08～13.00 kg·hm-2.在夏玉米生长后期,秸秆还田配施氮肥处理使土壤速效磷淋失量升高,并可加剧土壤速效钾的淋失,而单施氮肥处理作用不明显.     

底墒和施氮量对渭北旱塬冬小麦产量与水分利用的影响

通过西北典型旱地渭北旱塬5年定位试验,在施磷100 kg P2O5·hm-2的基础上,设0、80、160、240、320 kg N·hm-2 5个施氮水平,结合5年降水情况,研究了播前底墒与施用氮肥对旱地冬小麦产量及水分利用的影响.结果表明： 夏季7-9月的降水与播前底墒呈线性相关,每增加1 mm夏季降水,土壤贮水量增加0.6 mm;要保持小麦稳产或高产,底墒应保持在550 mm左右,夏季降水应有370～390 mm.夏季降水充足（>386 mm）的年份,前季小麦施氮量增加造成的下季小麦播前底墒下降不明显;降水偏少（<350 mm）的年份,前季小麦每增施氮肥100 kg·hm-2,可使下季小麦播前底墒减少9～17 mm.除底墒外,关键生育期的充足降水也是保证旱地小麦产量的重要因素,每毫米播前底墒和关键生育期降水分别能形成106～114和306～33.1 kg·hm-2小麦籽粒产量.变异分析表明,氮肥投入水平影响小麦对底墒的利用程度,底墒制约小麦植株干物质向籽粒转移的比例.