绿洲灌区绿肥还田利用方式对玉米干物质积累、分配及产量的影响

研究绿肥还田利用方式对玉米干物质积累分配规律及产量的影响,对优化区域玉米种植制度具有重要意义。2020—2021年在甘肃内陆河绿洲灌区进行田间试验,研究了绿肥全量翻压(tillage with full quantity of green manure incorporated in the soil,TG)、绿肥地表覆盖免耕(no-tillage with full quantity of green manure mulched on soil surface,NTG)、绿肥地上部移除根茬翻压(tillage with root incorporated in the soil and above ground green manure removed,T)、绿肥地上部移除免耕(no-tillage with above ground manure removed,NT)和传统翻耕、休闲(conventional tillage and leisure,CT)5个处理对玉米干物质积累、分配及产量的影响。结果表明,NTG和TG处理具有明显的干物质积累优势,在完熟期二者地上部干物质积累量分别较CT处理显著提高20.2%和17.7%,较T处理显著提高20.2%和7.3%,较NT处理显著提高15.7%和13.0%;同时NTG和TG处理促进了干物质向穗部的分配,分别较CT处理显著提高10.3%和9.0%;通过Logistic方程拟合发现,NTG、TG处理的玉米干物质最大增长速率(Vmax)和平均增长速率(Vmean)分别较CT处理显著提高36.6%、24.8%和20.2%、17.7%;且NTG和TG处理增产效果显著,分别较CT处理增产24.9%和25.7%,增产主要归因于穗粒数的提高。因此,绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理有利于促进玉米干物质积累与分配,提高产量,其中绿肥地表覆盖免耕处理效果突出,可作为该区推荐的绿肥还田利用方式。

绿洲灌区麦后复种绿肥并还田对翌年玉米根系性状及水分利用效率的影响

针对西北干旱绿洲灌区麦后休闲期长,水分蒸发量大、水资源利用率不高等问题,研究了绿肥不同还田方式对玉米根系性状和水分利用效率的影响及其相互关系,以期为构建区域水资源高效利用种植模式提供理论依据和技术支撑。2020至2021年基于田间定位试验,研究了绿肥全量翻压(tillage with full quantity of green manure incorporated in the soil, TG),绿肥地表覆盖免耕(no-tillage with full quantity of green manure mulched on soil surface, NTG),绿肥地上部移除根茬翻压(tillage with root incorporated in the soil and above ground green manure removed, T),绿肥地上部移除免耕(no-tillage with above ground manure removed, NT)和传统翻耕、休闲(conventional tillage and leisure, CT) 5个处理对轮作玉米土壤贮水量、玉米根系性状和水分利用效率的影响。结果表明,绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理显著提高了0~110 cm土层土壤贮水量;与CT相比, NTG和TG的全生育期平均土壤贮水量分别提高14.0%~15.0%和8.8%~12.0%。绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理显著提高了玉米根长、根表面积、根体积和根干重;与CT相比,NTG和TG的根长分别提高20.7%~26.0%和19.9%~28.5%;根表面积分别提高43.0%~52.9%和41.3%~58.7%;根体积分别提高45.7%~46.7%和40.6%~46.7%;根干重分别提高48.0%~51.5%和41.9%~50.2%。绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理显著提高了玉米籽粒产量和水分利用效率;与CT相比,NTG和TG的籽粒产量分别提高15.4%~34.3%和19.1%~32.0%, NTG和TG的水分利用效率分别提高19.5%~39.2%和20.5%~34.8%。玉米拔节期、大喇叭口期和吐丝期的根长、根表面积与土壤贮水量均呈显著正相关,根长、根表面积、根体积、根干重与水分利用效率均呈显著正相关。因此,在干旱绿洲灌区绿肥地表覆盖免耕和绿肥全量翻压处理有利于改善土壤水分条件,优化玉米根系生长,从而提高产量和水分利用效率;其中,绿肥地表覆盖免耕处理效果突出,可作为该区适宜的绿肥还田方式。

麦后复种绿肥翻压还田结合减氮对土壤水热特性及玉米产量的影响

为了寻求西北灌区集约农田可持续发展的生态高效氮肥管理制度,本文通过复种绿肥还田结合氮肥调控,重点从土壤水热特性及玉米产量的角度分析研究,以期为区域发展节氮增效农业提供理论依据。于2020—2021年在武威绿洲农业试验站开展田间试验,研究了绿肥还田结合减量施氮(绿肥还田结合减量施氮0,N100;绿肥还田结合减量施氮10%,N90;绿肥还田结合减量施氮20%,N80;绿肥还田结合减量施氮30%,N70;绿肥还田结合减量施氮40%,N60)对玉米田土壤水热特性及玉米产量的影响。结果表明,N80处理可提高玉米田0~110cm土层土壤含水量,而且还合理调节0~25cm土壤温度,在播种期,N80处理较N70、N60处理土壤温度提高0.6~0.8℃,土壤积温提高22~32℃,有利于玉米出苗;在吐丝期至灌浆期, N80处理较N100、N90处理土壤温度降低0.5~0.8℃,土壤积温降低29~41℃,有效避免了玉米根系及叶片发生早衰,同时N80处理在增温和降温阶段的变化幅度小于其他处理,稳温效果较好;且该条件下玉米籽粒产量相较于传统施氮处理未下降。通过相关性分析表明玉米籽粒产量与土壤温度间呈显著正相关关系,而与土壤水分间无显著相关关系。因此,麦后复种绿肥翻压还田结合减量施氮20%可作为西北绿洲灌区发展蓄水调温的合理氮肥管理制度。

绿肥还田量结合氮肥减施对绿洲灌区小麦产量和氮素吸收利用的影响

针对甘肃河西绿洲灌区小麦生产中产量提高受限、氮素利用率低等问题,分析绿肥还田配施化学氮肥对小麦产量形成及氮素吸收利用的影响,为优化小麦施氮制度提供理论依据。2021至2022年,在河西绿洲灌区开展小麦复种毛叶苕子田间试验,以传统施氮不复种绿肥为对照(G0N1),设置:不施氮不复种绿肥(G0N0);绿肥7500 kg hm^(–2)+氮肥减量15%(G1N2);绿肥15,000 kg hm^(–2)+氮肥减量15%(G2N2);绿肥22,500 kg hm^(–2)+氮肥减量15%(G3N2);绿肥30,000 kg hm^(–2)+氮肥减量15%(G4N2);绿肥7500 kg hm^(–2)+氮肥减量30%(G1N3);绿肥15,000 kg hm^(–2)+氮肥减量30%(G2N3);绿肥22,500 kg hm^(–2)+氮肥减量30%(G3N3);绿肥30,000 kg hm^(–2)+氮肥减量30%(G4N3),分析了绿肥还田量和化学氮肥减量的组合效应对小麦氮素吸收积累及籽粒产量的影响。结果表明,绿肥还田30,000 kg hm^(–2)配合化学氮肥减量15%(G4N2)在提高作物产量的同时促进了氮素高效利用。与G0N1相比,G4N2处理籽粒产量和氮素利用效率分别提高8.2%、45.4%(P<0.05)。G4N2较G2N2、G4N3、G3N3籽粒产量分别提高25.6%、19.1%和15.5%,氮素利用效率分别提高28.9%、8.4%和24.3%,G1N2、G1N3与G0N1无显著差异。G4N2处理较G0N1收获指数、氮肥偏生产力及氮素收获指数分别提高36.8%、43.8%、33.9%(P<0.05),较G3N2、G2N2、G4N3、G3N3分别平均提高15.0%-26.3%、9.6%-29.2%和5.6%-11.2%。小麦开花期和成熟期,G4N2处理地上部氮素积累量较其他处理平均提高22.5%、13.9%,氮素营养指数较其他处理平均提高38.1%、37.4%(P<0.05)。同时,与G0N1相比,G4N2处理茎和叶的氮素转运量平均提高35.8%、20.4%,氮素转运率平均提高26.6%、23.3%,氮素转运对籽粒的贡献率平均提高29.1%、25.7%(P<0.05)。综上所述,河西绿洲灌区绿肥还田30,000 kg hm^(–2)配合化学氮肥减量15%相比传统施氮不复种绿肥能够有效协调小麦地上部氮素的积累及向籽粒的转运,提高氮素利用效率,促进小麦增产。

OBE理念下的农学专业英语主题式教学模式探索——以“农业可持续发展”主题为例

针对农学专业英语传统教学过程所面临的教学方法单一、学生学习兴趣不高等突出问题,探索将OBE教学理念与主题式教学相结合的教学模式,介绍了OBE教学理念和主题式教学的基本概念和原则,阐述了将两者结合的意义和优势。以“农业可持续发展”为主题,从课程设计的概述和意义、教学设计、实施步骤等方面,系统总结了OBE教学理念结合主题式教学在专业英语课程中的应用及其效果。本教学模式将学生的专业英语能力综合提升与对农业可持续发展的广泛认知相融合,对提升学生跨文化交流能力具有重要的支撑作用。同时,对于植物生产类专业相关课程教学模式的改革与创新具有重要的借鉴意义。

No-tillage with straw mulching boosts wheat grain yield by improving the eco-physiological characteristics in arid regions

Straw returning to the field is a technical measure of crop production widely adopted in arid areas. It is unknown whether crop yield can be further increased by improving the eco-physiological characteristics when straw returning is applied in the crop production system. So, a three-year field experiment was conducted with various straw returning treatments for wheat production:(i) no-tillage with straw mulching(NTSM),(ii) no-tillage with straw standing(NTSS),(iii) conventional tillage with straw incorporation(CTS), and(iv) conventional tillage with no straw returning(CT, control). The eco-physiological and yield formation indicators were investigated to provide the basis for selecting the appropriate straw returning method to increase wheat yield and clarifying its regulation mechanism on eco-physiology. The results showed that NTSM and NTSS treatments had better regulation of eco-physiological characteristics and had a higher yield increase than CTS and CT. Meanwhile, NTSM had a relatively higher yield than NTSS through better regulation of eco-physiological characteristics. Compared to CT, the leaf area index of NTSM was decreased by 6.1–7.6% before the Feekes 10.0 stage of wheat, but that of NTSM was increased by 38.9–45.1% after the Feekes 10.0 stage. NTSM effectively regulated the dynamics of the photosynthetic source of green leaves during the wheat growth period. NTSM improved net photosynthetic rate by 10.2–21.4% and 11.0–21.6%, raised transpiration rate by 4.4–10.0% and 5.3–6.1%, increased leaf water use efficiency by 5.6–10.4% and 5.4–14.6%, at Feekes 11.0 and 11.2 stages of wheat, compared to CT, respectively. NTSM had higher leaf water potential(LWP) by 7.5–12.0% and soil water potential(SWP) by 8.9–24.0% from Feekes 10.3 to 11.2 stages of wheat than CT. Meanwhile, the absolute value of difference on LWP and SWP with NTSM was less than that with CT, indicating that NTSM was conducive to holding the stability of water demand for wheat plants and water supply of soil at arid conditions. Thus, NTSM had a greater grain yield of wheat by 18.6–27.3% than CT, and the high yield was attributed to the synchronous increase and cooperative development of ear number, grain number per ear, and 1 000-grain weight. NTSM had a positive effect on regulating the eco-physiological characteristics and can be recommended to enhance wheat grain yield in arid conditions.

水氮耦合对地膜玉米免耕轮作小麦干物质积累及产量的影响

前茬地膜玉米免耕种植后茬小麦水氮高效利用生产技术是绿洲灌区作物高效生产的新型农田管理技术。为构建该区地膜减量和水氮高效生产技术, 2015—2017年通过3年田间试验,研究两种耕作方式、2种灌水水平和3个施氮量组合对小麦干物质积累和产量及产量构成的协同效应,其中耕作方式为覆膜玉米茬免耕直播(NT)和玉米茬传统耕作(CT),灌水量为传统灌水(I2)和传统灌水减量20%(I1),施氮量为纯N 225 kg hm–2(N3)、180kghm–2(N2)和135kghm–2(N1)。结果表明,耕作方式、灌水水平、施氮量对小麦群体生长速率、干物质积累量均有显著影响。与CT相比,NT显著增大全生育期生长速率,提高22.0%～28.0%,NT促进小麦地上干物质积累,提高6.4%～7.4%,收获期生物产量提高5.4%～15.1%。免耕低灌(NTI1)较传统耕作高灌(CTI2)的生长速率增大7.7%～13.4%,干物质积累量提高3.1%～5.9%,收获期生物产量提高8.7%～10.5%。免耕低灌中施氮(NTI1N2)较传统耕作高灌中、高施氮(CTI2N2、CTI2N3)生长速率分别增大6.9%～20.5%与4.1%～14.0%,收获期生物产量分别提高7.8%～9.7%与4.8%～10.2%。NT比CT增产10.1%～10.4%,NTI1较CTI2、CTI1分别增产13.0%～14.8%与9.4%～10.1%,NTI1N2比CTI2N2、CTI2N3分别增产3.7%～9.8%与15.2%～22.0%。从产量构成因素分析,NTI1N2提高了单位面积成穗数、穗粒数和千粒重,NTI1N2处理组合更有利于穗数、千粒重的增加。通径分析进一步证明,NTI1N2增产的主要原因是增加了单位面积穗数和千粒重。因此,在施氮量为180kghm–2的基础上,玉米茬地膜再利用免耕技术组装减少20%灌溉量(1920m3hm-2)轮作小麦模式是河西灌区小麦高效生产的可行措施。

间作小麦光合性能对地上地下互作强度的响应

本研究旨在探讨地上地下互作强度对间作小麦光合性能的影响,为进一步揭示间作体系作物产量优势的光合机制提供依据。2015—2017年连续3年在河西绿洲灌区进行田间试验,以小麦间作玉米为研究对象,设置地下部3种互作强度:根系不分隔(完全地下互作处理, W/M)、300目尼龙网分隔(部分地下互作处理, NW/M)和0.12 mm塑料布分隔(无地下互作处理,PW/M),以及地上部高、低玉米密度(M1、M2)2种互作强度,同时设置相应单作处理。结果表明,小麦间作玉米共生前期和后期完全地下互作处理促使小麦净光合速率(P_n)显著提高,且共生后期玉米密度的提高促使完全地下互作效应增强,进一步提高了小麦P_n。小麦间作玉米共生前、中和后期,完全地下互作处理可显著提高小麦叶片气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(Ci),且玉米密度提高对共生前期完全地下互作处理和部分地下互作处理小麦Gs的增加起到促进作用。在共生前期、后期完全地下互作和部分地下互作处理保持了较低的Tr。间作完全地下互作处理有助于小麦叶日积(LAD)的增加,且随着生育进程的推进,提高比率越大。完全地下互作处理使共生中期间作小麦叶片相对叶绿素含量值(SPAD)显著增加,有利于光合强度的提高。间作小麦具有显著的增产效应,完全地下互作处理中小麦籽粒产量达到相应单作产量的76.8%,具有显著提高间作群体籽粒产量的优势,且地上部互作强度增强有利于完全地下互作处理正效应的发挥。地上地下互作强度是影响间作小麦光合性能的重要因素之一,在生产实践中可通过调节地上地下互作强度的强弱来优化低位作物光合性能。

绿洲农田土壤团聚体组成及有机碳和全氮分布对秸秆还田方式的响应

通过田间定位试验,在甘肃干旱灌区,研究了不同小麦秸秆还田方式(NTSS: 25~30 cm 高茬收割立茬免耕;NTS: 25~30 cm高茬秸秆覆盖免耕;TIS: 25~30 cm 高茬秸秆深翻耕;CT:传统不留茬深翻耕—对照)对农田土壤团聚体及有机碳和全氮分布特征的影响,以期为优化试区种植模式与提高农业可持续发展提供依据。结果表明:免耕秸秆还田处理(NTSS、NTS)≥0.25 mm团聚体含量较高,与CT相比,在0~10、10~20、20~30 cm土层分别提高5.4%与12.5%、13.3%与14.1%、11.1%与19.2%,以NTS提高幅度较大。NTSS、NTS提高了0~10、20~30 cm土壤团聚体的平均重量直径,较CT处理分别提高6.7%与11.6%、7.6%与8.1%,以NTS提高效果最明显。NTSS、NTS处理土壤有机碳和全氮含量均高于 CT 处理,在0~10、10~20、20~30 cm土层,有机碳含量分别增大8.1%与13.3%、7.4%与11.4%、7.8%与12.8%;全氮含量分别提高14.6%与17.9%、14.5%与17.9%、16.2%与20.5%,同样,以NTS提高土壤有机碳及全氮程度较大。各级别团聚体中有机碳和全氮含量均随土层深度增加而减小,团聚体中有机碳和全氮含量随团聚体直径减小而增加,NTS处理在各土层各级别团聚体均保持较高的土壤有机碳及全氮含量。因此,前茬小麦25~30 cm秸秆覆盖免耕还田是干旱灌区增强土壤团聚体形成、提高土壤有机碳及全氮含量的适宜栽培措施。

玉米免耕留膜可减少后茬轮作春小麦水氮用量

【目的】河西绿洲灌区玉米普遍采用地膜覆盖措施,其收获后地膜的完整率仍高达70%。研究后茬小麦继续利用该地膜条件下相适应的水氮耦合管理,以期最大化发挥农资的效益,提高小麦产量和氮肥利用率。【方法】2016—2017年度,在甘肃河西绿洲灌区玉米–小麦轮作田进行三因素裂区田间试验。选择头茬玉米进行免耕(NT)和传统耕作(CT)的田块,在后茬小麦播种时,保留免耕玉米的覆盖地膜,免耕进行小麦播种,而在传统耕作玉米地块,清理残膜,粉碎后翻入土壤中。在两种耕作处理方式下,设传统灌水减量20%(1920m^3/hm^2,I1)和传统灌水量2400 m^3/hm^2 (I2)两个灌溉处理,传统施氮减量40%(135 kg/hm^2,N1)、传统施氮减量20%(180 kg/hm^2,N2)与传统施氮225 kg/hm^2 (N3)三个施氮水平,组成12个处理。从春小麦出苗20 d后,每15 d采集植株样,测定各器官含氮量,计算营养器官的氮素转运量、转运率、营养器官氮素转运对籽粒贡献率及氮素收获指数。【结果】与传统耕作相比,免耕留膜各处理显著提高了春小麦地上部氮素累积量,两年提高10.9%~14.2%。灌水减量20%+施氮减量20%处理提高了春小麦地上部氮素累积量,较传统耕作、灌水与施氮处理提高4.3%~6.1%。免耕较传统耕作提高了春小麦叶、茎营养器官氮素向穗部的转运量、转运率及对籽粒的贡献率,以免耕同步集成减量20%灌水+减量20%施氮(NTI1N2)处理提高幅度较大,较灌水减量20%+施氮减量40%(CTI1N3)处理叶、茎氮素向穗部的转运量分别提高31.9%~45.7%与54.5%~61.5%,转运率分别提高15.5%~16.3%与20.8%~23.1%,对籽粒的贡献率分别提高13.3%~29.0%与26.4%~36.7%。NTI1N2处理可获得较高籽粒产量与氮素收获指数,较CTI2N3处理分别提高15.2%~22.0%与7.6%~10.0%。【结论】在玉米–小麦轮作体系下,前茬免耕玉米覆盖的地膜对后茬小麦生长依然有显著效果。而且,此时减少20%的常规灌水量和常规施氮量,可以获得更高的产量和氮肥利用率。因此,在河西绿洲灌区小麦–玉米轮作体系中,应推广玉米收获后采用免耕,并在后茬小麦继续使用覆盖的地膜,同时减少20%的灌水量和氮肥施用量。

依托农业试验基地开展农学专业研究性教学

随着现代农业快速发展,培养以应用型为主、兼学术型的卓越农学人才是我国广大农业类高等院校的重要历史任务。本文从农业科研试验基地在高等院校农学专业实践教学中的作用入手,分析了目前农业类高等院校农学专业教学与实践中存在的共性问题,阐述了高等院校农学专业依托科研试验基地开展研究性教学的可行性,并对其应用前景进行了展望。

水氮减量对地膜玉米免耕轮作小麦主要光合生理参数的影响

地膜玉米免耕结合水氮减量对小麦稳产增产的作用已经验证,但其形成的光合生理机制研究仍比较薄弱。2018—2020年,采用裂区设计,设置地膜玉米免耕(NT)和传统耕作(CT)两种耕作方式,传统灌水(I_(2),2400 m^(3) hm^(-2))和传统灌水减量20%(I_(1),1920 m^(3) hm^(-2)) 2个灌水水平和施纯N 225 kg hm^(-2) (N_(3))、180 kg hm^(-2) (N_(2))和135 kg hm^(-2) (N1) 3个施氮水平。结果表明,耕作措施、施氮水平对小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率均有显著影响;灌水水平对光合速率影响显著。全生育期平均来看,NT较CT显著提高了小麦叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率,分别提高14.5%~44.1%、 13.2%~16.3%、 7.4%~9.0%、14.5%~24.2%;与I_(2)相比,I_(1)小麦光合速率显著降低了6.5%~13.6%。N1较N_(3)叶面积指数、光合势、SPAD值、光合速率分别显著降低了6.4%~13.6%、7.5%~12.7%、6.0%~10.2%、7.5%~17.5%,N_(2)与N_(3)无显著差异。耕作措施、施氮水平、灌水水平三者均对小麦干物质积累量和籽粒产量影响显著。NT较CT分别显著提高13.4%~16.5%和9.0%~13.4%;I_(1)较I_(2)分别显著降低6.5%~6.7%、4.3%~7.4%;与N_(3)相比,N1处理分别显著降低10.0%~11.9%、12.6%~19.4%,N_(2)与N_(3)无显著差异。关联矩阵分析表明,地膜玉米免耕结合水氮减量通过延缓小麦SPAD值的降低,延长光合时间,提高小麦的光合势和光合速率从而实现增产。

一膜覆二年和灌水量对玉米间作豌豆水分利用效率的影响

【目的】解决干旱灌区大面积实行传统覆膜对土壤环境造成污染和灌量过大对水资源造成浪费的问题.【方法】本研究于2016年在甘肃省河西走廊开展田间试验,研究了一膜两年用(M_1)、传统耕作覆膜(M_2)两种覆膜方式与低(I_1:450mm)、中(I_2:495mm)和高(I_3:540mm)3个灌水量组合对玉米间作豌豆水分利用效率的影响,以期为该区地膜减投、节水间作种植模式提供科学依据.【结果】覆膜方式对玉米间作豌豆的总耗水量影响不显著,但增大灌溉量作物总耗水量显著增大.覆膜方式和灌水量均对棵间蒸发量影响显著,且互作效应显著.M_1在低、中、高灌水量下棵间蒸发量较M_2减小了22.8%,20.6%,18.1%,棵间蒸发量随灌水量的增大显著增大.覆膜方式和灌水量均对蒸散比(E/ET)影响显著,且交互作用对E/ET有显著影响.与M_2相比,M_1显著降低了低、中、高灌水量下E/ET,降低幅度为22.0%,16.7%,15.5%,随着灌水量的增加E/ET增大.覆膜方式对籽粒产量、生物产量影响不显著,灌水量对其影响显著.M_1I_2获得较高的籽粒产量和生物产量,分别达14 580.1kg/hm^2和31 227.6kg/hm^2,一膜覆两年中灌水量下WUE较高,达到18.8kg/(hm^2·mm).【结论】一膜两年用中灌水量可作为干旱灌区减少污染,提高资源利用效率的种植模式之一.

绿洲灌区小麦秸秆还田与耕作措施对玉米产量的影响

针对西北干旱绿洲灌区玉米长期连作导致其产量提高受限的关键问题,基于田间定位试验,研究了秸秆还田/秸秆不还田和耕作措施(传统翻耕、免耕)对玉米产量的影响。结果表明,前茬小麦秸秆还田和耕作措施对玉米干物质积累量与叶面积指数均有显著影响,且二者的互作效应显著。从玉米全生育期平均来看,秸秆还田较秸秆不还田显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高4.2%~8.2%和7.1%~13.0%;与免耕处理相比,传统翻耕显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高20.2%~24.1%和11.0%~16.0%。秸秆还田和耕作措施对玉米籽粒产量及产量构成因素影响显著,但二者的互作效应不显著。秸秆还田较秸秆不还田、传统翻耕较免耕玉米籽粒产量分别提高21.9%和20.0%,其主要原因是提高了穗数。因此,在干旱绿洲灌区小麦秸秆还田结合传统翻耕有利于提高玉米叶面积指数,促进干物质积累,进而提高玉米籽粒产量。

绿洲灌区小麦复种绿肥并翻压还田对翌年玉米产量形成及氮素吸收利用的影响

【目的】针对农田化学氮肥施用量高、利用率低等问题,探究绿肥替代部分化肥氮对玉米产量形成及氮素吸收利用的影响,为优化绿洲灌区玉米的施氮制度提供理论参考。【方法】于2019—2021年,在甘肃河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥并翻压还田后翌年轮作玉米减施氮肥田间试验。玉米季设传统施氮量(Nck)和绿肥替代10%、20%、30%、40%的化肥氮处理(即N10、N20、N30、N40处理)。分析了各处理玉米产量及其构成和氮素积累量、转运量及利用效率。【结果】与Nck相比,N10、N20处理籽粒产量、产量构成因素及叶面积指数无显著差异,玉米植株氮素总积累量、籽粒氮素积累量及转运氮对籽粒氮素的贡献率也无显著差异;2020年N10、N20处理对玉米茎叶的氮素积累量、转运量及转运率无显著影响,2021年N20处理玉米叶片和茎的氮素积累量分别降低5.0%和17.8%,叶片和茎的氮素转运量分别提高5.5%和9.1%,氮素转运率分别提高5.0%和14.1%。相比Nck,N30、N40处理提高了茎叶的氮素积累量,但降低了氮素转运量和转运率,降低了转运氮对籽粒氮素的贡献率以及籽粒和植株的氮素积累量,N30、N40处理籽粒产量分别降低了16.8%~19.0%、27.9%~28.9%。与Nck相比,N10和N20处理氮素利用效率无显著变化,2021年N20处理氮素收获指数显著提高了3.5%,N30和N40处理降低了氮素利用效率与氮素收获指数。绿肥替代化肥氮各处理均显著提高氮肥偏生产力,以N20处理提高幅度最大。【结论】小麦–绿肥–春玉米体系下,绿肥翻压替代翌年玉米20%的化肥氮投入能有效协调玉米产量形成和氮素的积累转运,维持玉米籽粒产量及氮素利用效率,提高氮素收获指数与氮肥偏生产力,实现绿洲灌区玉米稳产和减氮的生产目标。

Effects of Different Tillage Systems on Soil Properties,Root Growth,Grain Yield,and Water Use Efficiency of Winter Wheat (Triticum aestivum L.) in Arid Northwest China

Studies on root development, soil physical properties, grain yield, and water-use efficiency are important for identifying suitable soil management practices for sustainable crop production. A field experiment was conducted from 2006 through 2008 in arid northwestern China to determine the effects of four tillage systems on soil properties, root development, water-use efficiency, and grain yield of winter wheat （Triticum aestivum L.）. The cultivar Fan 13 was grown under four tillage systems：conventional tillage （CT） without wheat stubble, no-tillage without wheat stubble mulching （NT）, no-tillage with wheat stubble standing （NTSS）, and no-tillage with wheat stubble mulching （NTS）. The soil bulk density （BD） under CT system increased gradually from sowing to harvest, but that in NT, NTSS, and NTS systems had little change. Compared to the CT system, the NTSS and NTS systems improved total soil water storage （0-150 cm） by 6.1-9.6 and 10.5- 15.3% before sowing, and by 2.2-8.9 and 13.0-15.1% after harvest, respectively. The NTSS and NTS systems also increased mean dry root weight density （DRWD） as compared to CT system. The NTS system significantly improved water-use efficiency by 17.2-17.5% and crop yield by 15.6-16.8%, and the NTSS system improved that by 7.8-9.6 and 7.0-12.8%, respectively, compared with the CT system. Our results suggested that Chinese farmers should consider adopting conservation tillage practices in arid northwestern China because of benefits to soil bulk density, water storage, root system, and winter wheat yield.

绿洲灌区春小麦产量和氮素利用率对绿肥还田量的响应

【目的】西北绿洲灌区小麦多连作种植,存在氮肥投入量大、利用率低等问题。研究麦后复种绿肥对小麦产量和氮素利用的影响,以期为该区小麦氮素高效利用技术的构建提供理论依据。【方法】2018—2020年,在河西绿洲灌区开展小麦复种绿肥田间试验,春小麦季设置不施氮肥(N_(0))和传统施氮量180 kg/hm^(2)(N_(1))处理,小麦收获后分别设置不复种绿肥(G_(0))和复种毛叶苕子(Vicia villosa Roth)且盛花期还田处理,其还田量分别设置为15000 kg/hm^(2)(G_(1))、30000 kg/hm^(2)(G_(2))、45000 kg/hm^(2)(G_(3)),研究各处理对次年春小麦吸氮量、籽粒产量和氮肥利用率的影响。【结果】绿肥还田显著提高春小麦地上部氮素累积量。在小麦季施氮条件下,G_(1)、G_(2)、G_(3)处理后季小麦氮素积累量较G_(0)处理分别增加8.7%~9.3%、15.3%~16.6%、11.9%~12.3%,不施氮条件下,G_(1)、G_(2)、G_(3)处理较G_(0)处理分别增加3.3%~4.0%、4.6%~5.6%、5.9%~8.4%。施氮结合绿肥还田提高了春小麦营养器官氮素向穗部的转运量、转运率及对籽粒的贡献率,以G_(2)处理提高幅度最大。与G_(0)处理相比,G_(2)处理小麦叶部和茎部氮素向穗部的转运量分别提高38.8%~49.5%和49.1%~64.7%,转运率分别提高8.0%~21.5%和13.0%~14.9%,对籽粒的贡献率分别提高11.0%~26.0%和25.6%~31.3%;在春小麦传统施氮量条件下,G_(2)处理有较高的籽粒产量、氮素收获指数与氮肥利用率,较G_(0)处理分别提高18.4%~27.6%、3.4%~7.2%与82.1%~105.3%。【结论】在干旱绿洲灌区,绿肥还田30000 kg/hm^(2)结合施氮180 kg/hm^(2)是提高春小麦产量、氮肥利用率的高效农艺措施。

干旱绿洲灌区玉米氮素吸收利用对绿肥还田利用方式的响应

针对干旱绿洲灌区小麦与玉米长期连作、麦后休闲期长、氮肥利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米氮素吸收利用的影响具有重要意义。在石羊河流域,通过田间试验研究麦后复种绿肥不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥并采用传统翻耕)对后茬玉米氮素利用特征的影响。结果表明,与不复种绿肥相比,绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理下玉米播前0~30 cm土层矿质氮含量显著增加11.7%、10.0%,微生物量氮含量增加14.3%、16.2%;抽雄吐丝期,0~30 cm土层土壤矿质氮含量增加17.0%、13.7%,微生物量氮含量增加8.7%、10.7%,为玉米氮素高效利用奠定了基础。绿肥全量翻压和地表覆盖免耕还田处理的玉米地上部植株吸氮量和籽粒吸氮量较不复种绿肥翻耕处理明显增加,其氮素利用率和氮肥偏生产力较不复种绿肥翻耕处理平均提高20.1%、25.8%和17.3%、22.2%,且该条件下玉米氮素利用率和氮肥利用率显著高于绿肥根茬还田处理。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种绿肥全量翻压或地表覆盖免耕在提高土壤氮素含量的同时,实现了玉米氮素的高效利用。