灌溉量和氮肥增效剂对夏玉米产量及水肥利用的影响

为探究水分和氮肥增效剂对夏玉米生长及水肥利用的综合影响,通过设置40 mm(W1)和60 mm(W2)两个灌水水平下不施氮肥(N0)、施用氮肥(U)、氮肥+硝化抑制剂(U+DCD)、氮肥+脲酶抑制剂(U+NBPT)、氮肥+双效抑制剂(U+N+D)5种氮肥施用措施,开展夏玉米田间试验。结果表明:相较于施用氮肥处理,氮肥配施增效剂可以显著提高夏玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力,增幅分别为5.92%~13.82%、5.85%~18.07%、11.12%~24.30%、12.35%~41.83%和5.93%~13.80%,其中氮肥配施双效抑制剂效果较优;氮肥配施脲酶抑制剂和双效抑制剂可以降低夏玉米农田土壤氨挥发累积量和成熟期土壤硝态氮残留量,前者效果最优。相比于W1,W2水平下氮肥配施双效抑制剂处理玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力分别提高10.54%、15.51%、19.40%、20.31%和27.36%;氮肥配施脲酶抑制剂处理农田土壤氨挥发累积量和硝态氮残留量分别降低11.33%和48.46%。综合考虑夏玉米施肥灌水方案的经济效益、环境效益、水肥利用效率和玉米植株生长,构建模糊综合评价体系,得到最优处理为灌水量60 mm下氮肥配施双效抑制剂。

无人机多光谱数据可靠性分析与冬小麦产量估算研究

无人机多光谱遥感用于冬小麦产量预测中捕获的数据准确性不高,为指导田块尺度下冬小麦产量的精准预测,需构建高精度的冬小麦产量估算模型。本研究利用校正后的近地面高光谱数据(Field-Spec 3型野外光谱仪获取)验证低空无人机多光谱遥感数据(大疆精灵4型多光谱相机获取),将通过无人机多光谱影像计算的植被指数与经验统计方法结合,采用一元回归和多元线性回归分别对抽穗期、开花期和灌浆期冬小麦进行基于单一植被指数和多植被指数组合的产量估算,其中多植被指数包括归一化差异植被指数(NDVI)、优化的土壤调节植被指数(OSAVI)、绿色归一化差值植被指数(GNDVI)、叶片叶绿素指数(LCI)和归一化差异红色边缘指数(NDRE)。结果表明,基于单一植被指数的冬小麦估产模型,一元二次回归模型精度最高,而基于5种植被指数的多元线性回归模型在3个生育时期的拟合效果均优于单植被指数模型。一元或多元回归模型在抽穗期的拟合效果最好。冬小麦基于GNDVI指数的一元二次回归估产模型建模集的决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)分别为0.69、428.91 kg/hm^(2),验证集的R^(2)、RMSE、相对均方根误差(RRMSE)分别为0.76、418.14 kg/hm^(2)、11.56%。基于5种植被指数组合的多元线性回归估产模型建模集的R^(2)、RMSE分别为0.80、340.14 kg/hm^(2),验证集的R^(2)、RMSE、RRMSE分别为0.69、466.75 kg/hm^(2)、12.90%。综上所述,大疆精灵4型多光谱相机捕获的数据在估算冬小麦产量方面具有广阔的应用前景;冬小麦产量估算的最适模型为基于抽穗期多植被指数组合建立的多元线性回归模型。

不同灌水量下尿素添加适宜氮肥增效剂促进夏玉米灌浆增产

为揭示不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米籽粒灌浆过程的影响规律,以郑单958品种为研究对象,采用裂区设计,主区设置2个灌水水平:40 mm(W1)、60 mm(W2);副区在单施尿素(U)的基础上添加不同类型氮肥增效剂:脲酶抑制剂(NBPT)、硝化抑制剂(DCD)、双效抑制剂(NBPT+DCD),采用Richards方程模拟夏玉米籽粒灌浆过程,研究不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米各灌浆特征参数的调控效应,同时分析不同处理对夏玉米干物质转运和产量形成的影响。结果表明,3种氮肥增效剂下夏玉米的籽粒产量均显著高于U,DCD和NBPT+DCD的效果优于NBPT;增加灌水量至60 mm,可使氮肥增效剂的增产效果增强,NBPT、DCD和NBPT+DCD的产量分别提高了6.55%、5.36%和10.53%。NBPT、DCD和NBPT+DCD的转运率分别比U增大23.42%、19.58%和45.33%;两个灌水水平下的转运率无显著差异。Richards模型能较好地模拟夏玉米籽粒灌浆动态过程,拟合方程决定系数均在0.99以上。W2较W1水平显著延长了夏玉米总灌浆期持续时间,且延长了灌浆快增期和缓增期的灌浆时间,显著提高了缓增期的灌浆速率。3种氮肥增效剂均可提高夏玉米平均灌浆速率,且NBPT+DCD和DCD提高了灌浆快增期的灌浆速率。不同氮肥增效剂在不同灌水水平下效果不同。W2水平下,DCD能提高籽粒灌浆起始生长势,其总灌浆期持续时间延长且优化了3个灌浆阶段的时长比例,平均灌浆速率较高,达0.828 g/d,是该研究中灌水水平和氮肥增效剂类型的最佳组合,研究可为关中地区氮肥增效剂的合理施用提供理论依据。

不同氮肥增效剂和水氮用量对冬小麦产量的影响

为研究不同氮肥增效剂及水氮用量对冬小麦产量的影响,采用裂-裂区设计进行了田间试验。其中,主区设3个灌水水平(W1:30 mm、W2:60 mm和W3:90 mm),副区设3个施氮水平(N1:75 kg/hm^(2)、N2:150 kg/hm^(2)和N3:225 kg/hm^(2)),每个主区下各设一个不施氮处理为对照(CK),副-副区为脲酶抑制剂(NBPT)和双效抑制剂(NBPT+DCD)两种氮肥增效剂处理,以传统施肥处理(CO)为对照。结果表明:灌水水平、施氮水平及氮肥增效剂类型均对冬小麦产量产生极显著影响(P <0.01);随着灌水量/施氮量的增大,不同氮肥增效剂下冬小麦产量都呈现出先增加、后减小的趋势。NBPT和NBPT+DCD处理均在灌水量60 mm、施氮量75 kg/hm^(2)时较CO的增产率达到最大,分别为20.23%和38.96%。回归分析和频率分析表明,NBPT处理在施氮量139~183 kg/hm^(2)、灌水量47~67 mm的范围内,冬小麦可获得较高产量,在施氮量162 kg/hm^(2)、灌水量为48 mm时,理论最高产量为7 409 kg/hm^(2);NBPT+DCD处理在施氮量149~185 kg/hm^(2)、灌水量为50~65 mm时,冬小麦可获得较高产量,在施氮量为158 kg/hm^(2)、灌水量51 mm时,理论最高产量为8 329 kg/hm^(2);CO处理获得最高产量时的灌水量、施氮量区间分别为49~63 mm、143~247 kg/hm^(2),相应产量为5 912~6 443 kg/hm^(2)。综上,脲酶抑制剂和双效抑制剂均有明显的增产节肥效果,且以双效抑制剂效果更优。

不同释放期控释肥和水氮用量对冬小麦产量的综合影响

为揭示不同释放期控释肥及其水肥用量对冬小麦产量的影响,优化冬小麦水氮管理措施,采用裂区设计进行田间试验,以灌水量为主处理,施氮量和控释肥类型分别为副处理和次副处理,其中,灌水量设30、60和90 mm;施氮量设0、75、150和225 kg/hm^(2)的施肥梯度;控释肥类型包括释放期分别为60、120 d的聚氨酯包膜尿素(PCU_(60),PCU_(120)),以普通尿素作为对照(U)。结果表明:灌水量、施氮量、控释肥类型单一因素均对冬小麦有效穗数、千粒质量、干物质质量、籽粒产量有显著影响。各因素两两之间的交互作用对籽粒产量有显著影响。相较于U处理,增加灌水使PCU_(60)产量平均提高308 kg/hm^(2),PCU_(120)产量平均下降270 kg/hm^(2);增施氮肥刚好相反,使PCU_(60)产量平均下降289 kg/hm^(2),PCU_(120)产量平均提高118 kg/hm^(2)。根据所构建3种肥料的水氮生产函数可知,在U处理取得最高理论产量6823 kg/hm^(2)时的水氮用量下,2种释放期的控释肥PCU120和PCU_(60)可分别获得14.31%和12.08%的增产效果。利用水氮生产函数和频率分析法得到不同控释肥类型获得较高产量的水氮用量区间,以PCU_(120)产量最高、所需灌水量最低,分别为7744~7906 kg/hm^(2)、47.72~52.28 mm;PCU_(60)所需施氮量最低,为145.42~187.91 kg/hm^(2)。综合考虑增产节肥节水效果,推荐PCU_(120)为冬小麦季适宜的控释肥类型,其适宜水氮用量区间分别为47.72~52.28 mm、159.23~199.47 kg/hm^(2)。

基于叶面积指数的夏玉米叶片临界氮浓度稀释曲线研究

为构建基于叶面积指数(LAI)的夏玉米叶片临界氮浓度稀释曲线,于2018、2019年在关中地区进行了不同水氮供应的田间试验,试验设置了3个水分水平:雨养(RF)、亏缺灌溉(DI)和充分灌溉(FI),4个氮肥水平:0、90、150、210 kg/hm^(2),研究基于LAI的夏玉米叶片临界氮浓度稀释曲线对不同水分供应的响应,分析氮营养指数(NNI)与相对产量的定量关系。结果表明:夏玉米LAI与叶片氮浓度之间符合幂函数关系。基于LAI的叶片临界氮浓度稀释曲线在RF处理下年际差异显著(P <0.05),但在DI和FI处理下年际差异不显著(P> 0.05)。在RF处理下基于LAI的叶片临界氮浓度稀释曲线的稀释速率显著高于DI和FI处理(P <0.05),但DI和FI处理间无显著差异(P> 0.05)。将DI和FI处理的临界氮稀释曲线并置拟合,得到灌溉处理下基于LAI统一的叶片临界氮浓度稀释曲线(R2=0.90,P <0.01)。在试验施氮量区间,氮营养指数NNI随施氮量的增加而增加,变化范围为0.62~1.16。当NNI大于等于0.97时,夏玉米产量不再随NNI的增加而增加,此时RF处理的产量为最大产量的85%,DI和FI处理的产量均高于最大产量的99%。因此,该地区推荐的水肥一体化水氮用量为灌水75%ETc(ETc为夏玉米需水量)和施氮150 kg/hm^(2)。

水肥一体化模式对苹果叶片矿质元素含量的影响

【目的】研究滴灌施肥技术参数对不同生育期苹果叶片矿质元素含量的影响,为黄土高原洛川矮砧密植苹果园水肥一体化生产模式的确定提供参考。【方法】选择毛管布置方式(一行两管和一行一管)、滴头间距(30和50 cm)、施肥周期(15和30 d)3种滴灌施肥技术参数,设计三因素二水平完全组合试验,通过对开花期、新梢旺长期、果实膨大期、着色期、成熟期5个不同生育期苹果叶片的取样分析,研究滴灌施肥技术参数对苹果叶片氮、磷、钾、钙、镁含量的影响。【结果】不同滴灌施肥技术参数对苹果叶片矿质元素含量的影响不同,就毛管布置方式而言,一行两管处理较一行一管可有效增加苹果叶片磷、镁含量,但会使叶片钾含量降低。与滴头间距50 cm相比,间距30 cm处理苹果叶片的钾、镁含量均有所增加。毛管布置方式和滴头间距对叶片氮含量的影响随苹果生育期的变化而改变。与毛管布置方式和滴头间距相比,施肥周期对苹果叶片矿质元素含量影响更大,施肥周期15 d较30 d处理可有效增加苹果叶片磷、钾、钙、镁含量,但降低了叶片氮含量。不同处理组合相比,一行两管、滴头间距30 cm、施肥周期15 d的组合处理可使苹果叶片磷、钙、镁含量均处于较高水平。【结论】黄土高原洛川矮砧密植苹果园最佳滴灌施肥技术参数为一行两管、滴头间距30 cm、施肥周期15 d,该组合有利苹果叶片矿质元素的累积。

基于Meta分析的关中平原冬小麦-夏玉米施氮/磷增产效应研究

为明确施用氮肥和磷肥对关中平原冬小麦/夏玉米产量的影响及其控制因素,以公开发表的试验数据为基础,采用Meta分析法定量分析了施氮及施磷条件下,试验年份、作物品种、生育期降水量、种植密度、施氮量、灌水量、土壤质地、施磷量以及施磷比例对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量的影响。结果表明,就试验年份来讲,2007年以后施氮的增产效果更为稳定,这可能与品种更替和农艺措施的变迁有关。与不施氮处理相比,施氮处理夏玉米品种为郑单958、生育期降水量≥350 mm、种植密度≥60000株·hm^(-2)、灌水量≥75 mm、土壤质地为粘壤土、施氮量为151~210 kg·hm^(-2)时,夏玉米增产率最大,分别为36.92%、34.00%、18.19%、42.37%、67.88%、47.96%。施氮能够显著增加冬小麦产量,冬小麦品种为小偃22,生育期降水>230 mm,灌水量为46~75 mm,土壤质地为粉砂质粘壤土、施氮量为90~150 kg·hm^(-2)时施氮的增产率最大,分别为77.91%、79.63%、75.94%、52.06%、69.27%。施磷总量为90~150 kg·hm^(-2)、夏玉米、冬小麦施磷比例为0∶1时(磷肥全部施于小麦季),冬小麦、夏玉米单季及轮作体系总产量均表现出最佳的增产效果。施氮量、灌水量、施磷量、施磷比例、作物品种、种植密度以及土壤质地是影响施肥增产效果的主要因素,分别控制在上述范围时可使施肥的增产效果得到充分发挥,这可作为关中平原氮/磷肥合理施用的依据。