水氮组合对冬小麦干物质及氮素积累和产量的影响

于2015—2017年小麦生长季在山东省泰安市农业科学研究院肥城试验基地进行田间试验,供试材料为‘泰山28',在150(A₁)、300(A₂)、450(A₃)、600 m³·hm^-2(A₄)4个灌水量和90(B₁)、135(B₂)、180(B₃)、225 kg·hm^-2(B₄)4个施氮水平下,研究水氮组合对小麦生长发育过程中干物质积累、氮素积累、水分消耗利用、光合特性、籽粒产量等的影响。结果表明: A₃B₃条件下各生育阶段的干物质积累量和氮素积累量,成熟期籽粒干物质和氮素积累量均为最大,花前花后营养器官生产储藏干物质及氮素向籽粒的运输量最高,且与其他水氮组合处理差异显著。各氮素处理下,60~200 cm土层土壤耗水量均为A₃>A₄>A₂>A₁;A₃B₃处理下的水分利用效率和氮素利用效率高于A₃B₄、A₄B₃和A₄B₄。A₃B₃处理显著提高了开花后7~28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,有利于小麦进行光合作用合成碳水化合物。水氮组合效应显著影响籽粒产量和产量构成,且A₃B₃处理下小麦产量最高,达到9400 kg·hm^-2。综上,450 m³·hm^-2和180 kg·hm^-2的水氮组合处理可以显著提高小麦干物质和氮素积累量,并促进干物质和氮素向籽粒运输,与高水肥处理相比,可以有效提高水分利用效率和氮素利用效率,有利于增强小麦旗叶的光合能力,产生更多的碳水化合物,增加籽粒产量。     

氮肥运筹对砂田西瓜产量、品质及氮素积累与转运的影响

通过田间试验研究了不同氮肥运筹方式对砂田西瓜产量、品质及氮素和干物质积累与转运的影响.结果表明： 基肥氮过低或过高均不利于砂田西瓜苗期生长,伸蔓期或膨果期不施氮肥则限制了西瓜“源”或“库”的形成,在相同的施氮量水平下,T₄(30%基肥+30%伸蔓肥+40%膨瓜肥)和T₆\[100%基肥+长效复合肥添加剂(NAM)\]处理较传统施肥模式T1(30%基肥+70%伸蔓肥)西瓜坐果后茎叶干物质和氮素积累量显著降低,而果实干物质和氮素积累量显著增加.其中,T₄处理的氮素运转率和氮素贡献率分别达到33.6%和12.0%,T₄和T₆处理的氮素收获指数、氮肥偏生产力和氮肥利用率较传统施肥模式T₁分别显著提高14.1%和12.7%、11.6%和12.5%、5.3%和8.7%.T₄和T₆处理较T₁西瓜分别增产11.6%和12.5%,可溶性糖含量分别显著提高16.5%和11.7%,有效酸度分别提高4.5%和2.8%,糖酸比分别提高19.4%和13.4%,Vc含量分别提高35.6%和19.0%.因此,T₄和T₆处理为砂田西瓜高产优质的较优氮肥运筹模式,若减轻砂田施肥难度,延长砂田使用年限,可采用100%基肥+NAM(T₆)的施肥方式.     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

不同覆盖方式对旱地胡麻土壤硝态氮和籽粒产量的影响

为了探讨黄土高原旱作雨养条件下覆盖种植胡麻田土壤硝态氮动态特征和增产效果,在2015和2016年胡麻生长季,以常规种植模式为对照(CK),研究了3种覆盖方式(全膜微垄覆土穴播、全膜覆土穴播和秸秆覆盖条播)对胡麻籽粒产量和关键生育时期农田硝态氮分布的影响.结果表明: 与CK相比,覆盖处理的胡麻籽粒产量分别增加56.1%(2015)和22.7%(2016),且均以全膜覆土穴播处理的籽粒产量最高.覆膜提高了胡麻根际土壤水分含量,在整个生育期的影响程度为先增加后降低;随着胡麻生育进程的推进,土壤硝态氮含量逐渐降低.两年试验中,覆盖处理下胡麻现蕾期0～40 cm土层硝态氮含量分别比CK增加3.1%～18.6%(2015)和5.1%～16.4%(2016),其中,全膜覆土穴播的增幅最大.2015年,胡麻盛花期和成熟期0～100 cm土层土壤硝态氮积累量较CK分别增加10.2%～22.2%和8.6%～21.4%,特别是在降雨较多的成熟期,0～40 cm土层土壤硝态氮含量较40～100 cm土层显著提高3.3%～4.9%,说明覆盖处理可以减缓硝态氮向下层的迁移.2016年,生育后期的高温干旱对胡麻生长造成了极大的影响,胡麻成熟期覆盖处理0～100 cm土层硝态氮积累量较CK显著增加6.6%～18.0%.相关分析表明,胡麻关键生育时期不同土层的土壤硝态氮含量与籽粒产量之间有显著正相关关系.综合考虑,全膜覆土穴播模式是适宜干旱、半干旱区推广应用的胡麻高产高效栽培方式.     

水氮互作对胡麻干物质生产和产量的影响

以‘陇亚杂1号’胡麻为试验材料,设计田间水(主区)、氮(副区)两因子裂区试验,水分设置分茎水(60mm,W_1)、分茎水+开花水(W_2,60mm+40mm)、分茎水+现蕾水+开花水(W3,60mm+40mm+40mm)3个处理,施纯氮量设置0(N_1)、75.0(N_2)、112.5(N_3)、150.0(N_4)kg·hm~(-2)共4个水平,考察水氮互作对胡麻干物质积累与分配以及籽粒产量的影响,探讨不同水氮配合下胡麻的增产机制。结果显示:(1)灌溉量和施氮量对胡麻主要生育时期的干物质积累与分配有显著影响,胡麻籽粒产量的水氮互作效应达到极显著水平,其中水分效应大于氮肥效应。(2)同一施氮量水平下,W_2处理明显增加了胡麻成熟期籽粒的干物质分配量和花后干物质同化量对籽粒的贡献率,且籽粒产量显著高于其他处理10.51%~27.99%。(3)灌水量相同条件下,开花后干物质同化量对籽粒的贡献率以N_3水平的最高,显著高于其他施氮水平7.90%~42.43%;在W_2、W_3处理下,施氮水平为N_3时胡麻籽粒产量最高,但施氮量过多,籽粒产量反而显著下降7.96%~9.62%。研究表明,水氮协调在胡麻干物质积累和分配中起着关键的作用,而干物质的积累和分配又与籽粒产量密切相关;在本试验条件下,施纯氮量为112.5kg·hm~(-2)、全生育期在分茎期和开花期灌2次水(60mm+40mm)处理为胡麻节水减氮较为适宜的水氮组合。     

覆盖对旱地春小麦干物质积累与分配及产量的影响

明确不同覆盖方式对旱地春小麦干物质积累分配的影响及其与产量形成的关系,可为旱地小麦高产生产提供依据。本研究在西北黄土高原雨养农业区设置秸秆带状覆盖(SM)、全膜覆土穴播(PM)及无覆盖(CK)3种覆盖方式,分析其对旱地春小麦干物质积累与分配及产量形成的影响。结果表明：覆盖显著提高了小麦各时期地上部干物质量,较CK相比,PM提高了7.5%～33.3%,SM提高了15.4%～25.3%,且主要促进了拔节至开花期阶段干物质积累量;PM和SM均显著提高了小麦开花期和成熟期叶、茎鞘、穗轴+颖壳的干物质分配比例;覆盖也显著提高了叶、茎鞘、穗轴+颖壳花前累积的干物质在花后的再分配,其中茎鞘和穗轴+颖壳的花后转移率均以SM最大(3.9%和29.2%);同时,覆盖显著提高了小麦籽粒产量,PM和SM处理分别较CK增加了13.8%和14.1%;可见,覆盖可促进春小麦干物质积累、分配与转运,进而促进产量提高。在西北黄土高原雨养农业区,秸秆带状覆盖作为一种可持续的、保护性的覆盖措施,有利于该地区农田生态环境的改善及绿色农业的发展。     

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.     

施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮素吸收转运及利用的影响

在苏南太湖地区开展田间试验,研究了施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮素吸收转运及利用的影响.结果表明:施氮对水稻产量、各生育时期植株累积吸氮量、阶段氮累积量和花后氮素转运量具有显著的促进作用(P＜0.01),当施氮量高于200 kg·hm-2时,增施氮肥的增产效应不显著(P＞0.05);花后氮素转运率和氮肥利用率均随施氮量的增加而降低.施用肥料添加剂可进一步提高水稻产量、累积吸氮量、花后氮素转运量和氮肥利用率,且该效应在高施氮量( ≥200 kg·hm-2)条件下表现更明显.本试验条件下不施用肥料添加剂时,施氮150kg·hm-2可同时获得较高的产量和氮肥利用率.     

氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运的影响

氮素平衡对干物质积累与分配的影响是农业生态系统研究的重要内容,在保障产量前提下减少氮肥施用量可减少环境污染与温室气体排放。以晚播冬小麦为研究对象,设置4个施氮量水平:0 kg/hm2(N0)、168.75 kg/hm2(N1)、225 kg/hm2(N2)、281.25 kg/hm2(N3),每个施氮量水平下设置2个追氮时期处理:拔节期(S1)、拔节期+开花期(S2),研究了氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运及氮肥利用率的影响。结果表明:拔节期追施氮肥(S1)条件下,在225 kg/hm2(N2)基础上增施25%氮肥(N3)对开花期氮素积累总量和营养器官氮素转运量无显著影响;拔节期+开花期追施氮肥(S2)条件下,随施氮量增加,开花期氮素积累总量和花后营养器官氮素转运量升高;S2较S1显著提高成熟期籽粒及营养器官氮素积累量、花后籽粒氮素积累量及其对籽粒氮素积累的贡献率。同一施氮量条件下,S2较S1提高了成熟期的干物质积累量、开花至成熟阶段干物质积累强度和花后籽粒干物质积累量。同一追氮时期条件下,籽粒产量N2与N3无显著差异,氮肥偏生产力随施氮量增加而降低;同一施氮量条件下,S2较S1提高了晚播冬小麦的籽粒产量和氮肥吸收利用率。拔节期+开花期追施氮肥,总施氮量225kg/hm2为有利于实现晚播冬小麦高产和高效的最优氮肥运筹模式。     

氮素形态对小白菜生长和碳氮积累的影响

水培条件下,研究不同氮素形态(硝态氮、铵态氮、甘氨酸、谷氨酰胺、丙氨酸、牛血清蛋白,以及甘氨酸与硝态氮、牛血清蛋白与硝态氮的混合氮源)对小白菜生长和碳氮积累的影响.结果表明:不同氮素形态对小白菜质量、碳氮积累量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和游离氨基酸含量的影响不同;硝态氮处理下小白菜地上部分和根的干质量与鲜质量均最大;甘氨酸对小白菜根系的生长及碳氮积累具有明显的促进作用;在3种氨基酸中,谷氨酰胺更有利于小白菜地上部分的生长和氮积累.聚类分析表明,9种氮素形态处理按营养效应大小分为:硝态氮、谷氨酰胺＞甘氨酸与硝态氮混合氮源、牛血清蛋白与硝态氮混合氮源、甘氨酸、铵态氮＞丙氨酸、牛血清蛋白、对照.有机氮源可以作为小白菜生长的氮源,不同的氮素形态对植物产生的生理效应不同.     

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.     

水氮供应对夏棉产量、水氮利用及土壤硝态氮累积的影响

通过田间试验,研究了黄淮地区水氮供应对夏棉生长、产量及水氮利用效率的影响,探索在保证产量的同时提高水氮利用效率、减少农田水氮排放的管理模式.试验设置5个氮素水平(0、60、120、180、240 kg·hm^-2,分别记为N₀、N₁、N₂、N₃、N₄)和3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15 mm,分别记为I₁、I₂、I₃),使用裂区设计,主区为氮用量,裂区为灌水水平,共15个处理,3次重复.结果表明: 氮素和水分施用对夏棉生长和产量都有明显促进作用,但氮素影响更显著,是该地区调控夏棉生长和籽棉产量的主要因素.随着施氮量和灌水量的增加,花铃期生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量在开始阶段都逐步增加,当施氮量超过180 kg·hm^-2时,进一步增施氮肥会导致生殖器官积累量、地上部干物质积累量和籽棉产量减小.籽棉产量在N₃I₁处理达到最大,为4016 kg·hm^-2.增加施氮量能显著提高地上部总吸氮量和茎叶含氮量,但会降低氮肥偏生产力.灌溉水利用效率和田间水分利用效率分别在N₃I₃和N₃I₁处理最大,分别为5.40和1.24 kg·m^-3.随着施氮量的增加,土壤硝态氮含量明显增加,且硝态氮累积区域有下移趋势.综合考虑对地上部干物质积累、产量、水氮吸收利用及土壤硝态氮累积等的影响,N₃I₁处理可作为试验区夏季棉花生产的最优水氮管理方案.     

栽培模式对旱地小麦产量和籽粒养分含量的影响

通过田间试验,研究地膜覆盖、秸秆还田和种植绿肥对冬小麦籽粒产量和籽粒养分含量的影响.结果表明:与传统模式相比,地膜覆盖并不总能提高旱地小麦产量,3年平均产量无显著变化,但籽粒磷吸收量却增加8.4%,磷含量平均提高13.0%;籽粒氮、硫和铁吸收量分别降低12.6%、15.0%和11.1%,含量分别降低12.1%、12.9%和10.1%,锌含量无显著变化.秸秆还田使小麦籽粒产量下降12.1%,籽粒氮、硫和铁吸收量分别降低22.5%、21.0%和19.8%,含量分别降低10.1%、9.4%和3.8%;磷吸收量降低9.8%,含量却增加5.0%,锌含量亦无显著变化.种植绿肥的小麦籽粒产量降低12.1%,籽粒氮和锌吸收量无显著变化,含量分别增加12.1%和12.6%,对磷、硫和铁含量无显著影响.可见,旱地条件下,不同栽培模式引起的籽粒产量增减与其养分吸收量变化不一致是养分含量变化的主要原因.在旱地小麦生产中,需注意地膜覆盖和秸秆还田的减产风险及对籽粒养分的不利影响,适当调控氮肥用量,保证小麦产量形成的养分需求,协调氮、硫、铁养分的吸收利用.种植绿肥能培肥土壤,提高籽粒氮和锌含量,但也应注意其减产问题.     

不同水分条件下氮素供应对小麦植株氮代谢及籽粒蛋白质积累的影响

土壤水分逆境是限制小麦籽粒品质形成的重要生态因子,明确土壤水分逆境下小麦籽粒品质形成的生理机制及调优技术途径,对于深化小麦品质生理生态研究和指导小麦调优栽培具有重要的理论意义和应用前景。在防雨池栽条件下,设置渍水、干旱和对照3个水分处理,每个水分处理下再设置120和240 kg.hm-2两个施氮水平,研究了花后渍水和干旱逆境下氮素对两个籽粒蛋白质含量不同的小麦品种植株氮代谢和籽粒蛋白质积累的影响。结果表明,与正常水分处理相比,花后干旱和渍水均降低旗叶硝酸还原酶活性、叶片总氮含量和游离氨基酸含量。干旱处理提高了茎鞘总氮与游离氨基酸含量以及籽粒蛋白质含量,而渍水处理则使其降低。水分逆境下增施氮肥提高旗叶硝酸还原酶活性、叶片与茎鞘总氮和游离氨基酸含量以及籽粒游离氨基酸和蛋白质含量。花后干旱和渍水均显著降低了小麦籽粒产量和蛋白质产量。增施氮肥提高适宜水分和水分亏缺条件下小麦籽粒产量,但不利于渍水下小麦产量的提高。这说明,花后渍水和干旱逆境下施用氮肥对小麦植株氮代谢和籽粒蛋白质积累有明显的调节效应。     

土壤肥力和施氮量对小麦氮素吸收运转及籽粒产量和蛋白质含量的影响

在不同土壤肥力条件下,研究了施氮量对小麦氮素吸收、转化及籽粒产量和蛋白质含量的影响。结果表明,增施氮肥可以提高小麦各生育阶段的吸氮强度,尤以生育后期提高的幅度为大认为是增施氮肥提高小麦籽粒产量和蛋白质含量的基础,增施氮肥虽提高了小麦植株的吸氮强度。吸氮量增加,但开花后营养器官氮素向籽粒中的转移率降低,增施氮肥不仅促进了小麦植株对肥料氮的吸收,而且也促进了对土壤氮的吸收,并讨论了在高、低土壤肥力条件下氮肥合理运筹的问题。     

施肥和覆膜垄沟种植对旱地小麦产量及水氮利用的影响

通过大田试验研究了施肥和覆膜垄沟种植对旱地冬小麦群体动态、产量构成及水氮利用的影响。结果表明,覆膜垄沟种植和追肥处理可显著提高旱地冬小麦穗数,追肥处理可减少后期无效分蘖;覆膜垄沟种植和追肥处理产量分别比农户模式提高了11.73%和13.91%,穗数和穗粒数是其产量提高的关键因素;覆膜垄沟种植方式可减少土壤水分损耗,水分利用率为11.60 kg · hm^-2 · mm^-1,显著高于其他处理;追肥处理能有效促进小麦生育中后期对氮素的吸收利用,在基施氮量165 kg/hm²上再追肥30 kg/hm²,地上部分吸氮总量增加15.45 kg/hm²,追肥氮的利用率显著高于底肥氮利用率,为51.5%。     

施用氮肥对油用牡丹叶片氮素吸收积累与籽粒品质的影响

利用田间栽培试验,研究0 (对照)、18、24和30 g N·m^-2 4个氮肥用量对油用牡丹“凤丹”叶片氮素吸收转运以及籽粒产量和品质的影响.结果表明: 施用氮肥处理牡丹株高、冠幅、花径和花干质量与对照相比均显著增加,其中,24和30 g·m^-2氮肥处理株高比对照分别增加14.7%和15.2%.施用氮肥提高了牡丹籽粒的相关指标,24和30 g·m^-2氮肥处理籽粒产量达到最大,分别比对照增加15.2%和15.4%.施用氮肥明显增加了叶片氮素积累量、叶片氮素转移量和籽粒氮素积累量.其中,24 g·m^-2氮肥处理叶片氮素对籽粒贡献率最大.与对照相比,施用氮肥明显提高了籽粒蛋白氮、总氨基酸,以及部分饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量.在本试验条件下,施氮量为24 g N·m^-2时,叶片积累氮素向籽粒的转移量、转移率和贡献率均达到较高水平,籽粒产量较高,并且蛋白氮、氨基酸含量和不饱和脂肪酸含量也相对较高.