麦-豆轮作体系周年施氮量对夏大豆氮素利用效率和产量的影响

【目的】探明伊犁河谷麦?豆轮作体系下施氮对夏大豆氮素利用及产量的影响,筛选出夏大豆高产的周年施氮组合。【方法】于2016—2018年在新疆伊宁县进行小麦?大豆轮作田间试验。前茬冬小麦设4个施氮水平,分别为0、104、173、242 kg/hm^2,即WN0、WN1、WN2、WN3处理;在小麦各处理基础上,再设夏大豆3个施氮水平,分别为0、69、138 kg/hm^2,即SN0、SN1、SN2处理。从大豆出苗后20天起,每10天取一次植株样,测定不同部位的氮素含量和生物量,收获期测产量及其构成,计算夏大豆的氮素利用效率。【结果】前茬麦季及大豆当季施氮量均显著影响夏大豆干物质及植株氮素积累量。在麦季施氮0~173 kg/hm^2范围内,夏大豆当季施氮有利于增加植株干物质积累量及各器官氮素积累量,且小麦季施氮水平越低,夏大豆当季施氮对干物质积累及植株氮素积累的作用越显著。在麦季施氮量为173 kg/hm^2时,夏大豆季施氮可增加产量,且以SN1处理产量最高;而当小麦季施氮量为104和242 kg/hm^2时,夏大豆季SN1和SN2处理产量之间没有显著差异。在前茬小麦季施氮的基础上,夏大豆当季氮肥吸收利用率、农学利用率及偏生产力均随当季施氮量的增加而降低。【结论】在伊犁河谷冬小麦?夏大豆轮作体系下,前茬麦季施氮173 kg/hm^2基础上,夏大豆当季施氮69 kg/hm^2可获得较为理想的夏大豆产量和氮素利用效率。

复播大豆土壤微生物区系对麦-豆轮作体系周年施氮量的响应

为了揭示周年施氮对复播大豆土壤微生物区系的后效及叠加效应,于2017—2019年采用裂区试验设计,在麦–豆周年轮作体系下,设置不同施氮组合(麦季施氮0、104、173、242 kg/hm^(2),分别标记为N0、N1、N2、N3;复播大豆施氮0、69、138 kg/hm^(2),分别标记为S0、S1、S2),探究豆茬土壤细菌、真菌和放线菌数量,土壤菌群结构和氮素生理群数量的变化规律。结果表明:前茬麦季施氮对复播大豆土壤微生物数量具有显著的后效;复播大豆不施氮条件下,麦季N2~N3施氮范围有利于增加豆茬土壤细菌、真菌、放线菌和氮素生理群数量。在冬小麦不施氮条件下,当季豆茬施氮较不施氮处理能显著增加土壤3大类微生物和氮素生理群数量,但豆茬施氮量较高反而显著降低氨化细菌和好气性自生固氮菌数量。麦季各施氮处理与豆茬S1处理组合下土壤3大类微生物数量,细菌与真菌比值(B/F)及放线菌与真菌比值(A/F),氨化细菌、固氮菌和硝化细菌数量基本均高于与S2处理组合,其中N1S1施氮组合下豆茬土壤放线菌数量、好气性自生固氮菌数量、B/F和A/F值达到最高,N2S1施氮组合下土壤细菌、真菌和氨化细菌数量基本达到顶峰,当季施氮或周年施氮量过高则增加了土壤反硝化细菌数量,显著降低B/F、A/F值,对土壤3大类群微生物及其他氮素生理群数量均产生不同程度的抑制作用。因此,前茬小麦和后茬大豆适量施氮是维持土壤优势菌群的重要措施,周年氮肥的优化施用要充分考虑前、后茬氮肥的叠加效应。在本研究条件下,麦季施氮104~173 kg/hm^(2)(N1~N2),大豆季增施氮肥69 kg/hm^(2)(S1)的周年施氮量组合有利于改善土壤微生物生存环境,良化土壤质量,对提高土壤肥力及维持农田生态环境具有重要的意义。

周年施氮对冬小麦-夏大豆轮作产量及土壤氮素含量的影响

为探讨周年不同施氮组合对冬小麦-夏大豆轮作体系土壤氮素及产量影响规律,于2017—2018年,在伊宁县农业科技示范园内开展大田试验,以冬小麦-夏大豆轮作为研究对象,在前茬麦季设置4个施氮水平:0(N0)、104(N1)、173(N2)、242 kg·hm^(-2)(N3);后茬大豆设置3个施氮水平:0(S0)、69(S1)、138 kg·hm^(-2)(S2),研究周年不同施氮组合对两季作物收获后农田0~100 cm土层土壤硝态氮(NO3^(-)-N)、铵态氮(NH4^(+)-N)含量、无机氮残留量及产量的影响。结果表明,冬小麦不同施氮水平土壤NO3^(-)-N及NH4^(+)-N含量均在20~40 cm土层达到最大值,且N3的土壤NO3^(-)-N和NH4^(+)-N含量最高,分别达到14.65 mg·kg^(-1)和4.26 mg·kg^(-1),土壤NO3^(-)-N含量平均分别较N0、N1、N2增加了92.86%、44.69%和17.03%,土壤NH4^(+)-N平均依次增加了69.95%、26.10%和8.46%;而冬小麦施氮量越高,其土壤无机氮残留量越大,以麦季N3平均最高,为200.62 kg·hm^(-2)。此外,前茬麦季施氮还能影响后茬大豆土壤中NO3^(-)-N、NH4^(+)-N含量及无机氮残留量;夏大豆的土壤NO3^(-)-N和NH4^(+)-N含量也在20~40 cm土层达到最大值,且N3S2的土壤NO3^(-)-N、NH4^(+)-N含量及无机氮残留量最大,平均分别为18.61 mg·kg^(-1)、5.10 mg·kg^(-1)、258.36 kg·hm^(-2)。在麦季施氮173 kg·hm^(-2)时(N2),冬小麦产量最高,平均为7828.64 kg·hm^(-2),平均分别较N0、N1、N3增加35.45%、16.77%、6.26%;且在此基础上夏大豆当季再施氮69 kg·hm^(-2)时(S1),夏大豆获得产量最高,平均为2988.93 kg·hm^(-2),其周年总产量也达到最高平均,为10817.5 kg·hm^(-2)。综上所述,麦季施氮173 kg·hm^(-2),豆季施氮69 kg·hm^(-2)既有利于提高麦豆周年产量,又能减少土壤氮素的残留量,可为当地一年两熟制高效施氮制度提供一定的参考标准。