控失尿素对氮素利用率、土壤硝态氮含量及冬小麦增产效果的影响

为探索控失尿素的施用方法,发现控失尿素在施用中存在的问题,以冬小麦为试验对象,开展了田间小区试验,考察了不同施肥处理和施肥方式对冬小麦产量、氮素利用率和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:施氮处理的冬小麦产量高于不施氮处理的,处理间差异极显著;氮素施用量和施肥方式相同时,控失尿素处理的冬小麦产量高于普通尿素处理的,处理间差异极显著;氮素施用量和肥料品种相同而施肥方式不同时,底施+追施的增产效果优于全底施的,处理间差异显著;控失尿素氮素施用量比普通尿素减少20%的条件下,冬小麦产量无显著性差异;与施用普通尿素的处理相比,施用控失尿素的处理不仅氮素利用率高,且均不同程度地降低了土壤中硝态氮的含量。施用控失尿素可以提高冬小麦的产量和氮素利用率,降低土壤中硝态氮的含量。

长期有机无机外源氮素配施作物氮肥利用率及土壤剖面氮分布特征

探究有机无机外源氮素配施对小麦-玉米轮作体系作物产量和土壤剖面氮素分布的影响,为华北平原潮土区合理减少氮肥使用、提高氮肥利用率和科学管理土壤氮素资源提供参考。基于28年肥料定位试验,选择不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥与有机肥配施(CFM)、化肥与秸秆配施(CFS)4个处理,分析了化肥、有机肥、秸秆作为主要外源氮素长期配施对作物可持续生产能力、氮肥利用率、施肥后效及潮土氮素剖面分布的影响。结果表明,投入外源氮素能提高作物产量,小麦季CF、CFM、CFS处理平均分别增产280.49%、276.02%、286.73%,玉米季平均分别增产160.15%、170.86%、178.45%。CF、CFM、CFS处理小麦季、玉米季产量变异系数均高于CK处理,小麦季增幅更大。小麦季CFS处理产量可持续指数最高,为66.32%,玉米季CFM、CFS处理产量可持续指数基本一致,高于CF处理。与CF处理相比,CFM、CFS处理平均氮素吸收量分别提高2.11%、4.29%。CF、CFM、CFS处理氮肥累积利用率分别为61.12%、62.91%、64.78%,后效分别为0.72%、0.90%、0.60%,化肥与有机肥配施效果高于单施化肥、化肥与秸秆配施。与CF处理相比,CFM处理0~40 cm土层土壤全氮含量提高22.08%~35.94%,碱解氮含量提高12.05%~38.17%。综上,投入外源氮素可提高作物产量和氮素吸收量、提升产量稳定性和可持续性。在小麦-玉米轮作体系下,化肥配施秸秆最有利于维持可持续生产能力。化肥与有机肥配施、化肥与秸秆配施提高了土壤氮含量。

残膜对土壤氮排放和氮肥利用效率的影响

[目的]为探明不同残膜量对氮素利用效率及损失的影响。[方法]试验设置5个不同残膜量(0,180,360,720,1440 kg/hm^(2))和2种残膜类型(聚乙烯和生物降解残膜),通过盆栽试验,研究不同残膜含量对土壤全氮、氮素气态损失、氮肥利用效率及番茄生长等指标的影响。[结果]随着残膜含量的增加,土壤氨气和氧化亚氮的累积排放量呈先增大后减小的趋势,当残膜含量达到720 kg/hm^(2)时,氨气累积挥发量显著减少11.31%~13.70%,氧化亚氮累积排放量减少4.74%~5.13%;土壤中氮素残留量无显著差异。当残膜含量低于180 kg/hm^(2)时,地膜残留促进番茄的生长;当残膜含量高于180 kg/hm^(2)时,地膜残留抑制番茄的生长。低残膜含量对氮肥利用效率无显著影响,当含量高于360 kg/hm^(2)时,氮肥利用效率与残膜含量呈负相关关系。通过综合分析,土壤残膜含量应控制在180 kg/hm^(2)内才不会对作物生长造成不利影响。此外,由于可降解地膜的降解特性,其对植株氮素吸收和氮肥利用效率的不利影响弱于聚乙烯残膜。[结论]降解地膜替代聚乙烯地膜具有一定的可行性。

玉米秸秆长期还田配施氮肥对不同筋性小麦品质和产量的影响

为研究玉米秸秆还田配施氮肥对不同筋性小麦品质和产量的影响,采用玉米秸秆还田(SR)、玉米秸秆不还田(NSR)为主因素,0、90、180、270、360 kg·hm^(-2)5个施氮量为副因素的裂区设计,测定了小麦千粒质量、容重、产量、硬度、蛋白质、湿面筋、沉降值、吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、延展性、最大延伸阻力和延伸面积等指标。结果表明:玉米秸秆还田降低了小麦的蛋白质和湿面筋含量,且中筋小麦青农2号的降幅大于高筋小麦济南17;玉米秸秆还田显著降低了青农2号的硬度、沉降值、吸水率、面团形成时间和延展性,显著提高了济南17的硬度、吸水率、延展性、最大延伸阻力和延伸面积;2个小麦品种的蛋白质、湿面筋含量均随着施氮量的增加而增加;青农2号的沉降值、吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、延展性、最大延伸阻力和延伸面积均随着施氮量的增加而增加,而济南17的吸水率、延展性、最大延伸阻力和延伸面积在施氮量为180 kg·hm^(-2)时最高,沉降值、面团形成时间、面团稳定时间在施氮量为270 kg·hm^(-2)时最高;SR显著提高了小麦产量,比NSR增产15.2%~31.0%,且施氮量为180 kg·hm^(-2)时,小麦产量最高。因此,中筋小麦青农2号的最佳种植模式为玉米秸秆还田+施氮180 kg·hm^(-2),高筋小麦济南17的优质高产栽培模式为玉米秸秆还田+施氮180~270 kg·hm^(-2)。

施磷增氧对水稻成熟期锌吸收分配及产量的影响

【目的】明确施磷、增氧及二者互作对水稻根系生理特性、成熟期锌吸收分配及产量的影响。【方法】以杂交稻C两优608作为盆栽试验对象,设置增氧(OI)、不增氧(NI)2种灌溉方式,4个施磷水平(P_(1)=0.00、P_(2)=1.35、P_(3)=2.70、P_(4)=4.05 g/盆),研究施磷、增氧对水稻各生育期根系活力、根系酸性磷酸酶活性和成熟期各部位含锌量及产量性状的影响。【结果】(1)施磷使铁锰胶膜含锌量降低33.38%~60.41%,增氧使锌由根部向秸秆转移系数增加24.98%~113.15%,氧磷互作促使水稻秸秆含锌量增加,降低了锌由秸秆向籽粒的转移系数及籽粒锌分配比例;(2)OIP_(1)处理水稻籽粒产量、千粒质量、有效穗数、籽粒锌分配比例均最高,分别为140.45 g/盆、27.57 g、29.00个/株、29.52%,是提高水稻籽粒产量及锌吸收的最佳灌溉模式;(3)施磷增加水稻分蘖期根系活力,降低灌浆期根系酸性磷酸酶活性,抑制成熟期根部锌的吸收和累积,促进锌由秸秆向籽粒转移,进而使籽粒产量及结实率增加;氧磷互作降低分蘖期根系酸性磷酸酶活性,增加灌浆期根系酸性磷酸酶活性,提高水稻秸秆、籽粒含锌量,降低了水稻有效穗数、结实率和水稻锌由秸秆向籽粒的转移能力。【结论】施磷、氧磷互作均可通过影响水稻分蘖期、灌浆期根系生理特性,调控水稻籽粒锌吸收及锌由秸秆向籽粒的转移系数以影响水稻产量形成;增氧则促进水稻秸秆锌的吸收与分配。

水肥调控下土壤碳氮含量、酶活性和三七产量的响应特征研究

为揭示水肥对三七田土壤碳氮含量、酶活性和产量调控效应,明确三七不同生育时期最适水肥调控模式,于2018—2021年在云南省红河州泸西县三七种植基地开展田间试验,设3个灌水水平(5 mm, W1;10 mm, W2;15 mm, W3)和4个不同生育时期(根增期、苗期、花期、果期)施肥配比水平(25%∶25%∶25%∶25%,F1;20%∶25%∶30%∶25%,F2;15%∶30%∶30%∶25%,F3;10%∶40%∶20%∶30%,F4),以全生育期不灌溉施肥处理为对照(CK),研究不同水肥调控模式对土壤碳氮含量、酶活性、三七产量、总皂苷含量及各指标间相互关系的影响,同时采用CRITIC-VIKOR法对最适水肥调控模式综合评价。结果表明:灌水量和生育时期施肥配比对三七根增期、苗期、花期和果期土壤全氮、有机碳含量和脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性以及产量、总皂苷含量有显著影响(P<0.05),与CK相比,花期W2F3处理土壤全氮含量较其他处理显著提高7.69%~92.50%,W1F1处理土壤有机碳含量较其他处理显著提高5.11%~7.11%;根增期各灌水施肥处理土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性分别平均较CK增加7.20%、19.82%和47.44%,过氧化氢酶活性降低19.16%。与CK相比,收获后水肥调控处理三七水分利用效率平均提高53.83%,肥料偏生产力平均提高66.30%,W2F4处理产量最高(2 797.25 kg·hm^(-2)),W2F3处理总皂苷含量最高(176.34 mg·g^(-1))。综合评分法结果表明,三七根增期W3F1处理Q值为0.03,苗期W2F3处理Q值为0.02,花期W2F3处理的Q值为0.01,果期W3F2处理的Q值为0.02;根增期和果期最佳灌溉施肥方案为W3F1和W3F2,苗期和花期最佳灌溉施肥方案为W2F3。

不同肥密措施对南疆水稻抗倒伏及干物质生产特性和产量的影响

以新稻36号为材料,在南疆地区进行了以氮肥水平(N)作为主区、栽插密度(D)作为副区的田间裂区试验。结果表明,随施氮量增加,第1节间长度、第2节间长度、弯曲力矩、株高和重心高度显著增加,抗折力则先增后降以N2处理(纯N 240 kg/hm^(2))最高;合理密植能够控制个体发育,降低节间长度、弯曲力矩、株高与重心高度;茎秆倒伏指数由上述因素共同影响,施氮量240 kg/hm^(2)、栽插密度20.83~27.78万丛/hm^(2)的处理抗倒伏性较优。花后干物质积累量对籽粒贡献占比为51.69%~76.14%,是籽粒干物质积累量的主要来源,适当增施氮肥能够提高花后干物质积累量与积累率;过量施肥则会使干物质在花前的积累量增大,多用于营养器官生长,不利于向籽粒转运。适度密植有利于提高花后干物质积累量,D4处理(27.78万丛/hm^(2))较其他处理提高18.06%~30.22%,同时也促进了干物质向籽粒的转运。综合来看,施氮量240 kg/hm^(2)、栽插密度27.78万丛/hm^(2)时能显著改善水稻地上部分干物质的比例及干物质分配,且未发生倒伏,有利于产量提高。

缓释尿素减施对冬小麦产量和氮素利用效率的影响

为优化旱地小麦高效施氮管理,实现高效生产目标,通过2 a(2019—2020年度和2020—2021年度)田间试验,设不施肥(CK)、不施氮(T1)、300 kg·hm^(-2)尿素N(T2,常规施氮处理)、300 kg·hm^(-2)缓释尿素N(T3)、195 kg·hm^(-2)缓释尿素N(T4)和90 kg·hm^(-2)缓释尿素N(T5)6个处理,分析不同缓释尿素减施量对农田土壤硝态氮分布及累积、氮素吸收与转运、冬小麦产量和氮素利用效率的影响。结果表明,缓释尿素减施处理(T4和T5)显著降低收获期0~200 cm土层的土壤NO-3-N累积量,同时提高0~40 cm土层NO-3-N占比。施用缓释尿素显著提高冬小麦氮素转运量和花后氮素吸收量,T3处理较当地常规施氮处理分别提高12.9%和13.6%。氮素转运对籽粒的贡献率随缓释尿素减施比例的增加呈先增后降的变化趋势,T4处理最大,较其他施氮处理提高0.2%~50.0%。施用缓释尿素可不同程度地改善冬小麦产量构成因素和提高产量;T4处理两年产量分别为8 434、9 060 kg·hm^(-2),2019—2020年度较T2和T3处理分别提高19.7%和13.9%,2020—2021年度分别提高17.3%和10.4%,其经济效益2019—2020年度较T2和T3处理分别提高33.3%和34.0%,2020—2021年度分别提高26.8%和23.2%。缓释尿素减施显著降低氮素表观损失,提高了氮素利用效率和氮肥偏生产力。通过拟合分析发现,缓释尿素施用量为208.7 kg·hm^(-2)时,两年产量分别为8 054、8 806 kg·hm^(-2),净效益分别为6 890、8 475 CNY·hm^(-2),NHI分别为78.2%和78.9%,可实现西北旱区冬小麦高产高效。

水氮互作对宁夏引黄灌区设施西瓜品质、产量和氮素吸收利用的影响

为了筛选适宜宁夏引黄灌区设施西瓜适宜的水氮组合,试验设计不同水氮处理,研究水氮互作对西瓜叶片SPAD值、果实品质、产量和氮素吸收及利用等影响。结果表明,W1N4、W2N3、W2N4、W3N3、W3N4处理的SPAD值较高,施氮量为N2、N3时品质较佳,W3N4处理产量最高,为76565.36 kg/hm^(2),较其他处理显著增加8.34%~37.57%;相比较其他灌水水平,灌水量为W1时,设施西瓜灌溉水分利用效率较高,其中,W1N3、W1N4处理灌溉水分利用效率较高,分别达到43.91,45.32 kg/m^(3),较其他处理显著增加14.00%~56.40%;W3N4处理果实氮积累量和总氮积累量显著最高,较其他处理分别增加22.75%~192.36%,17.00%~123.39%;W3N2处理氮肥偏生产力与氮肥利用率显著最高,氮肥偏生产力较其他处理显著增加11.00%~343.68%,氮肥当季利用率比其他处理提高了3.34~10.02百分点。相关性分析表明,SPAD值、中心可溶性固形物含量、Vc、产量、灌溉水分利用效率、氮积累量相互间均呈显著正相关,与氮肥偏生产力、氮肥利用率之间均呈显著负相关;边缘可溶性固形物含量与植株氮积累量呈正相关,与氮肥偏生产力、氮肥利用率呈负相关。总之,施氮量为N2(80 kg/hm^(2))、N3(160 kg/hm^(2))时设施西瓜品质较好,灌水量W3(2200 m^(3)/hm^(2))与施氮量N4(240 kg/hm^(2))组合的增产效果最佳,高灌水量与高施氮量互作有利于西瓜吸收氮素,而低施氮量与高灌水量互作有利于氮肥的利用。

氮磷调控对高芥酸油菜产量和品质的影响

[目的]本试验通过研究不同氮磷肥互作处理下高芥酸油菜的产量和品质,以期探明适应高芥酸油菜品种稳产提质的氮磷肥施用处理。[方法]以高芥酸型油菜‘绵油309’为试验材料,分别设置0 kg·hm^(-2)(N0)、60 kg·hm^(-2)(N1)、120 kg·hm^(-2)(N2)、180 kg·hm^(-2)(N3)4个氮肥水平和0 kg·hm^(-2)(P0)、45 kg·hm^(-2)(P1)、90 kg·hm^(-2)(P2)、120 kg·hm^(-2)(P3)4个磷肥水平,共16个处理,比较不同氮磷水平对高芥酸油菜产量及品质的影响。[结果]氮磷肥通过影响单株角果数、每角果粒数和千粒重进而影响油菜产量,2020年和2021年均在N3P2处理下产量达到最大值,2020年最大值为2848.7 kg·hm^(-2),比最小值(929.4 kg·hm^(-2))增产206.5%,2021年最大值为2908.3 kg·hm^(-2),比最小值(927.4 kg·hm^(-2))增产213.6%。2020和2021年在N3P2处理下菜籽油产量最高达1144.0、1353.1 kg·hm^(-2),芥酸产量最高分别为582.5、685.8 kg·hm^(-2)。氮肥对高芥酸油菜的含油量具有极显著影响,2年均在N2条件下含油量最高(41%~42%);氮磷肥对菜籽油中芥酸含量均具有极显著影响,2年均在N2P2处理下达到最大值55.0%。[结论]合理的施用氮肥和磷肥能够显著提高油菜的产量和品质,从而达到增产增收的目的。在生产过程中‘绵油309’作为芥酸加工型油菜,当施氮量为180 kg·hm^(-2)和施磷量为90 kg·hm^(-2)时可以实现较高的产量和较好的品质。

PAC配施氮肥对高粱花后叶片抗氧化特性及产量的调控效应

[目的]东北地区全基施施肥方式易造成高粱生育期内营养供应失衡,导致生育后期缺氮早衰。探究全基施背景下聚天门冬氨酸和脱乙酰甲壳素对东北地区高粱花粒期叶片衰老与产量的调控效应,有助建立全基施施肥背景下高粱防衰增产生产技术。[方法]2021-2022年在中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验基地进行大田试验,试验材料为龙杂25号和吉杂127号,设置氮肥处理与化控处理(聚天门冬氨酸和脱乙酰甲壳素复配剂,polyaspartic ac-id-chitosan,PAC),测定分析PAC配施氮肥下高粱叶片衰老程度、抗氧化特性和产量差异。[结果]花期到成熟期,随施氮水平增加,可显著增加2高粱品种单株叶面积,提高旗叶叶绿素相对含量与抗氧化酶活性,降低丙二醛(MDA)含量,上述指标在2品种间存在差异。PAC处理可显著提高各施氮水平下2高粱品种旗叶超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性以及叶绿素相对含量,显著降低MDA含量;显著抑制单株叶面积下降,延缓植株衰老进程。PAC处理后,各施氮水平下,龙杂25号和吉杂127号较各自常规施氮处理分别平均增产2.26%~9.11%和3.51%~15.76%;2高粱品种均在施氮量为150 kg·hm^(-2)时显著增产,2年平均增幅分别为9.11%和15.76%。[结论]PAC配施氮素全基施可作为一项防衰增产增效的栽培技术应用于吉林省中西部高粱产区。

氮密互作对优质食味水稻盐粳939产量和品质的影响

研究了不同氮肥施用量(纯氮0、90、150、210、270 kg/hm^(2))和种植密度(30 cm×18 cm、30 cm×14 cm、30 cm×10 cm)互作对优质食味水稻盐粳939产量和品质的影响。结果表明:不同施氮量和种植密度对盐粳939的产量和品质影响显著。低密高氮依然是产量显著提高的手段;在兼顾产量的前提下:在密度30 cm×18 cm、施氮量10 kg/667 m^(2)的条件下可获得较好的外观品质;在密度30 cm×10 cm、施氮量10 kg/667 m^(2)的条件下可获得较好的食味品质。低氮条件下水稻的氮素利用率等指标会显著提高。

主季减氮增密对再生稻产量形成特性的影响

为探明减氮增密对再生稻产量形成特性的影响,以杂交稻品种创两优669为材料,在3个施氮水平(N1:180 kg/hm^(2);N2:153 kg/hm^(2);N3:126 kg/hm^(2))与2个株行距(M1:20.0 cm×16.7 cm;M2:16.7 cm×16.7 cm)条件下开展了2 a大田试验。结果表明,减氮降低再生稻叶面积指数(LAI),但合理减氮范围内增密可提高主季和再生季的LAI,互作处理N1M2与N2M2的LAI较高;减氮和增密均降低再生稻叶片SPAD值,但密度影响不显著;减氮导致干物质质量下降,而增密可显著提高干物质质量,互作处理N1M2与N2M2干物质质量较高。减氮降低再生稻产量,但在合理减氮范围内增密可提高产量,互作处理N1M2与N2M2产量较高。减氮显著降低主季有效穗数、穗粒数和再生季再生率、有效穗数,但增密对穗数有弥补作用,合理减氮增密(N2M2)能够协调产量构成因素的关系,从而获得较高产量。相关分析表明,合理减氮增密主要通过提高主季和再生季的LAI和干物质质量,提高主季的有效穗数和穗粒数以及再生季的有效穗数,进而提高再生稻产量。综合来看,减氮增密处理N2M2(施N 153 kg/hm^(2)、株行距16.7 cm×16.7 cm)可以节氮15%,并可获得较高产量。

基于长期氮肥示踪试验评估氮肥利用率算法的合理性

氮肥利用率是衡量氮肥被作物利用的一个指标,常规采用的计算方法为差减法和15N示踪法,主要是通过作物吸收的氮量来计算氮肥利用率。由于这两种方法没有考虑氮肥在土壤中的残留和后效,显著低估了施用氮肥的实际效应。为此,国内外研究者一直在探索更实际的氮肥利用率计算法。不同的改进方法以不同的表现形式包含了氮肥的遗留效应,弥补了差减法和15N示踪法在短期试验中对实际氮肥利用率的严重低估,基本接近于实际氮肥利用率,但远高于常规差减法或15N示踪法估算值。在本文中定义的实际氮肥利用率(ANUE)为:在土壤残留示踪氮被完全消耗的条件下,作物地上部吸收肥料氮占施氮量的百分比。法国28年旱地作物的氮肥叠加利用率为61.3%~65.3%,中国太湖地区17年的水旱轮作体系示踪氮肥试验中氮肥叠加利用率为38.6%~43.0%。本研究采用Origin 2021的图形数字化工具,获取这两个长期定位试验数据,包括每季作物吸收15N、土壤残留15N数据,分别以耗竭耕层(0—20 cm)、1 m、2 m土体中的氮素残留量来计算氮肥利用率。以此为参照标准,评估土壤氮素平衡法和氮肥有效率法计算结果的合理性。基于2 m土体残留肥料氮的土壤氮素平衡法和氮肥有效率法,会高估旱地作物的氮肥利用率;而以耕层土壤残留肥料氮作为估计参数时,则与旱地实际氮肥利用率基本一致(61%~74%);而氮肥有效率(41%~52%)可以很好地估算我国太湖地区水旱轮作体系的实际氮肥利用率。因此,跨地块或作物系统的氮肥利用率比较,应选择适当的计算方法,以避免由不同方法导致的不可比性而产生误解。氮肥有效率法(将作物吸收和土壤残留氮均视为有效部分)可以通过短期试验获得接近实际的氮肥利用率,具有广泛的应用价值。

应用^(15)N自然丰度值揭示不同氮源对设施土壤氨挥发的贡献

【目的】我国设施蔬菜生产中普遍存在着氮肥施用过量、氨气(NH_(3))挥发损失严重等问题。通过^(15)N自然丰度法,研究不同肥料类型对土壤NH_(3)挥发的影响,并定量分析其贡献率,为实现降低氮素损失的氮肥科学管理提供依据。【方法】开展为期40天的番茄盆栽培养试验,供试土壤为棕壤,未施过肥也未种植过作物,供试作物为番茄。试验设置4个处理,即不施氮肥(CK)和等量施氮(N3 g/pot)条件下单施鸡粪有机肥(M)、单施尿素(U)、有机肥半量替代尿素(MU)处理。利用被动采样器测定了土壤NH_(3)挥发速率和累积排放量,并借助^(15)N自然丰度方法估算肥料和土壤氮对NH_(3)挥发的贡献。【结果】基肥施用后3~6天内,NH_(3)挥发速率迅速增加并达到高峰,之后逐渐降低,直至第33天恢复到施肥前水平。与MU和U处理相比,M处理的净NH_(3)挥发累积量分别显著降低了60.8%和63.1%(P<0.05),MU较U处理的NH_(3)减排效果不显著(4.62%),相应的NH_(3)挥发系数分别为1.37%(U)、1.29%(MU)及0.51%(M)。施肥处理中,δ^(15)N-NH_(3)值随NH_(3)挥发的进行而迅速降低,然后逐渐增加至施肥前水平,M处理的δ^(15)N-NH_(3)均值高于MU和U处理。^(15)N同位素混合方程计算显示,在番茄生产中肥料对NH_(3)挥发的贡献比例为:M处理中鸡粪贡献30.5%,U处理中尿素贡献53.1%,MU处理中鸡粪和尿素分别贡献28.6%和56.6%。【结论】等量施氮条件下,单施鸡粪产生的NH_(3)挥发量远低于尿素,鸡粪和尿素等量氮配施对NH_(3)挥发的减排效果不显著。根据同位素分馏效应计算结果,单施鸡粪、尿素对土壤NH_(3)挥发源的贡献比例分别为30.5%、53.1%,鸡粪和尿素配施时二者对土壤NH_(3)挥发源的贡献比例分别为28.6%、56.6%,贡献比例与单施差异不大。因此,控制化肥氮施用量是减少NH_(3)挥发的关键。

腐植酸基质缓释尿素对氮素淋失和氨挥发的阻控

[目的]基质缓释型氮肥(控失尿素)降低氮素释放的功能主要通过控失剂降低肥料中尿素的释放和在土壤中的转化而实现。腐植酸含有大量功能基团,施入土壤后可减少氮素的转化。本研究尝试了用腐植酸替代部分控失剂来改善基质缓释型氮肥对氮素的固持功能。[方法]共采集了6种氮肥进行试验,包括普通尿素(urea,U)、控失剂添加比例分别为4%、6%、8%的3个基质缓释氮肥(LU1、LU2、LU3,LU-Loss-control urea),以3.5%腐植酸等量替代LU2处理中的控失剂制备的腐植酸基质缓释氮肥(humic acid/loss-control urea,HLU),以及添加了抗结剂(主要成分为纳米碳粉)的腐植酸基质缓释氮肥(humic acid/loss-control urea with antisetting agent added,HLUA)。室内淋溶试验以不添加氮肥为对照,将6个肥料样品埋入土壤后,连续15天收集淋洗液,分析全氮、硝态氮和铵态氮含量,并采用氨气检测管法测定氨挥发速率。采用傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)和X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、热重分析(thermogravimetric analysis,TG)、比表面积吸附(Brunauer-Emmett-Teller,BET),分析了控失剂、尿素、基质缓释尿素和腐植酸基质缓释尿素的化学结构、孔隙结构以及热性质。[结果]随着控失剂(control release agent,CLA)含量的增加,基质缓释尿素对氮素的固持作用增强,淋失和氨挥发量降低。与尿素(U)相比,LU1、LU2、LU3、HLU、HLUA的全氮累积淋溶量分别降低了24.5%、32.2%、34.9%、31.5%和32.2%,累积氨挥发量分别降低了13.1%、24.3%、27.1%、28.0%和29.5%。HLU、HLUA处理的氮素淋失和氨挥发量与LU2处理没有显著差异。化学结构表征分析表明,控失剂的主要成分凹凸棒土和腐植酸都与尿素形成了强度相当的分子间氢键,纳米碳粉与尿素间无氢键形成。在腐植酸基质缓释尿素中加入少量防结剂纳米碳粉,对其分子内氢键强度、热稳定性以及氮素淋失和氨挥发特征均没有显著影响。[结论]在尿素中加入腐植酸、控失剂和防结剂制备的腐植酸基质缓释尿素,不仅加工和储存中不易粘连,具有较低的氮素淋失和氨挥发损失风险,还可作为一种兼具改良障碍土壤的多功能缓释肥料使用。

黄淮北部不同冬小麦品种(系)产量和氮素利用效率差异

为了研究黄淮北部不同冬小麦品种(系)类型的产量与氮素利用、转运和积累的差异,在2021—2022年,2022—2023年分别对黄淮北部麦区29,26个供试冬小麦品种(系)的产量性状和氮素利用效率进行了调查和分析。通过聚类分析,将小麦分成高产型、中高产型、中产型和低产型4种类型。分别在开花期和成熟期对小麦的茎、叶、穗和籽粒(成熟期)进行氮含量测定,分析氮素利用特性相关参数与产量之间的关系。结果表明,2021—2023年高产型、中高产型、中产型和低产型品种(系)间的平均产量差异显著,其中,高产型品种的公顷穗数显著高于其他3种类型。在开花期,各器官的氮积累量和分配率大小表现为茎鞘>叶片>穗;在成熟期,各器官的氮积累量大小表现为籽粒>茎鞘>穗>叶片。不同品种小麦花后氮素积累量、花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率均以高产型品种(系)较高,且花前氮素转运量及其对籽粒的贡献率大于花后氮素积累量及其对籽粒的贡献率。氮素利用效率、氮素收获指数、开花期氮素积累量和成熟期氮素积累量与小麦籽粒产量呈显著正相关。因此,可通过不同品种的氮素吸收转运规律及分配特点进行水肥管理,或者选育氮素利用效率高的小麦品种,以实现小麦高产、高效生产。

不同轮作模式对优质食味稻米品质的影响及氮肥调控效应

旨在探讨不同轮作模式与氮肥运筹对优质食味粳稻稻米品质的影响。试验采用了稻-麦、稻-紫云英和稻-羊肚菌3种轮作模式,设置了减氮10%和常规施用量2种氮肥用量水平,按照基蘖肥:穗肥比例设置了4种氮肥比例处理。结果表明,稻-羊肚菌轮作模式、减氮10%的施肥量以及6:4的氮肥比例策略对于优化稻米的加工品质和外观品质最为有利,其糙米率、精米率和整精米率分别达到85.17%、80.38%和72.60%,垩白粒率、垩白大小和垩白度分别为7.33%、18.17%和1.33%。而在蒸煮食味与营养品质方面,稻-紫云英模式结合减氮10%的氮肥用量和基蘖肥:穗肥比例为6:4的氮肥运筹策略表现出最佳的效果,其直链淀粉含量、胶稠度和蛋白质含量分别为13.68%、83.94 mm和6.65 g/100g;稻-羊肚菌模式与减氮10%和基蘖肥:穗肥比例为6:4的组合,直链淀粉含量、胶稠度和蛋白质含量分别为12.41%、85.14 mm和6.23 g/100g,也是一个相对较好的组合。在RVA谱特征值分析中,稻-紫云英模式和稻-羊肚菌模式,在减氮10%、基蘖肥:穗肥比例6:4处理时表现出较高峰值黏度、热浆黏度和崩解值。本研究证实,通过合理的轮作模式和氮肥管理策略,可以有效地调控优质食味粳稻的稻米品质,稻-羊肚菌和稻-紫云英轮作模式在减氮10%以及6:4的氮肥比例策略下,对稻米的加工品质、外观品质、蒸煮食味与营养品质及RVA谱特征值都有积极影响。

农田氮肥残留效应及其影响因素

氮肥利用效率的科学评估对指导农业生产至关重要。传统氮肥评估方案仅能反映当季肥料的利用效率,而忽视了氮肥的残留效应。本文综述了肥料氮的转运、氮肥残留数量、分布、利用及其影响因素,基于当前研究进展提出未来研究方向及相关研究对农业管理实践的启示。农田输入的肥料氮,除了可以被当季作物吸收利用外,残留在土壤中的氮也可以继续被后续作物吸收利用,即评估肥效时,应该考虑氮肥的后效,而残留氮肥的回收利用受自身迁移和转化、作物种类、地力条件、气候环境、耕作管理等多个因素耦合影响。生产实践中,对决定残留氮肥回收效率的外部因素进行优化调控,诸如在长期浅根系/氮吸收低效作物种植后,轮作深根系/氮高效吸收型作物,合理密植,在干旱区适时灌溉保墒。针对作物氮肥喜好合理定制肥料类型,结合水肥一体化技术实施分次施肥,施氮同时配施微生物氮转化联合抑制剂均可有效提高氮肥总体利用率。利用15N同位素示踪技术,整合残留肥效和土壤氮素矿化等动态监测数据,配合作物类型、预期管理、目标产量等多要素数据,建立一套氮肥残留肥效的预测评估及氮肥减施的决策支持模型,对于指导未来的氮肥精准减施和提升农业生产效益具有重要科学意义。

基于临界氮浓度稀释曲线的内蒙古土默川平原滴灌玉米氮营养诊断

【目的】明确氮肥运筹对内蒙古土默川平原滴灌玉米产量和氮素利用效率的影响,探讨以氮营养指数为监测指标诊断土默川平原滴灌水肥一体化玉米氮营养状况的可行性。【方法】检测2022—2023年内蒙古包头市土默特右旗、呼和浩特市土默特左旗两试验地中3个施氮量(0、270、360 kg/hm^(2))和全生育期3次、5次施氮下玉米氮营养含量,采用方差分析和统计建模的方法,研究玉米的产量和氮素利用效率,分析各时期玉米冠层氮浓度和地上部生物量的变化规律并构建玉米临界氮浓度稀释曲线模型。【结果】增加施氮量和施氮次数能显著提高玉米穗数、穗粒数和千粒重进而提高产量,增加施氮次数能显著提高玉米氮素利用效率(P<0.05);施氮量从270 kg/hm^(2)增加至360 kg/hm^(2),年平均产量提高5.79%;施氮次数从3次增加至5次,年平均产量和年平均氮素利用效率分别提高3.15%、22.25%。土默川平原滴灌玉米临界氮浓度稀释曲线模型为Nc=3.36W^(-0.22),R^(2)=0.94,P<0.05,验证精度RMSE、NRMSE和MAE分别为0.40%、11.50%和0.20%,模型稳定性较好。通过模型计算,施氮量270 kg/hm^(2)时,对应适宜施氮次数为5次,分别在4叶展期、8叶展期、大喇叭口期、吐丝期和乳熟期以15∶25∶35∶15∶10的比例追施氮肥,玉米产量最优,为14.09 t/hm^(2);玉米拔节期、9叶展期、大喇叭口期、吐丝期和乳熟期需氮量范围分别为-3.42~15.29、-16.80~22.90、-26.86~62.32、-54.65~85.14和-48.18~111.80 kg/hm^(2)。【结论】适当增加施氮量和施氮次数能显著提高内蒙古土默川平原滴灌玉米产量和氮素利用效率,玉米临界氮浓度稀释曲线模型可以有效识别内蒙古土默川平原玉米拔节期到乳熟期植株氮营养状况,通过该模型还可以计算、推荐合适的施肥量,能够实现玉米生长的按需作业。