有机物料与化肥长期配施对小麦玉米轮作潮土细菌群落和酶活性的影响

【目的】研究有机物料与化肥长期配施对土壤细菌群落和酶活性的影响,揭示土壤养分、胞外酶活性与细菌群落之间关系,为制定潮土区小麦玉米轮作制度下长期且合理的施肥策略提供理论依据。【方法】连续10年的定位试验,设置不施肥(NF)、单施化肥(NPK)、化肥配合秸秆还田(NPKS)、50%的化肥配施6000 kg·hm-2猪粪(NPKP)和50%的化肥配施6000 kg·hm-2牛粪(NPKC)等5个处理。【结果】(1)有机物料与化肥长期配施(NPKS、NPKP和NPKC)可显著提高土壤肥力和胞外酶活性,其中NPKC处理提升效果最为显著,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量和碱性磷酸酶活性较NPK处理提升幅度为13.8%—15.4%、9.7%—15.5%、7.2%—15.9%、13.6%—38.5%和2.5%—13.1%。(2)有机物料与化肥长期配施显著改变了细菌群落结构和组成。与NPK处理相比,小麦季NPKS处理显著上调物种为Aggregatilinea和Parachlamydia,NPKP处理显著提高Pseudomonas、Nonomuraea和Flexilinea丰度,NPKC处理仅Luteitalea丰度显著升高。玉米季NPKS处理显著上调的物种为Phycisphaera和Syntrophothermus,NPKP处理显著提高Gemmatimonas丰度;NPKC处理Aquipuribacter和Desulfosoma丰度显著升高。(3)功能预测结果表明,长期有机物料与化肥配施较单施化肥对土壤碳、氮循环功能有促进作用,尤其NPKC处理对硝化作用、尿素溶解、芳香族化合物的降解、木聚糖分解、纤维素降解作用均有较强的影响。(4)蒙特尔分析表明,土壤pH是潮土细菌群落结构和生态功能的主要调控因素。【结论】有机物料与化肥长期配施(尤其是化肥配施牛粪)可提高土壤肥力和胞外酶活性,增加有益菌群丰度,显著改变细菌群落结构和组成,有利于碳、氮、磷循环,从而促进潮土形成适合作物和细菌生长的环境。

长期应用养分专家管理模式提高小麦玉米轮作氮肥利用率及土壤有机碳固存

探究养分专家(NE)管理对小麦玉米轮作体系氮肥利用率和土壤有机碳固存的影响,可为小麦玉米轮作体系培肥增效提供理论基础。2009年开始在华北小麦玉米轮作体系中设置不同管理模式定位试验,将NE管理与农民习惯(FP)管理进行对比,通过9 a田间试验,对不同管理模式下作物产量、氮肥利用率、土壤有机碳含量、固碳速率及固碳效率进行测定和计算,解析长期NE管理在小麦玉米轮作体系中的优越性。结果表明:与FP管理相比,长期NE管理降低了氮肥施用量,但小麦和玉米籽粒产量均无显著差异。NE管理玉米平均氮素累积回收率、农学效率、偏生产力分别较FP管理提高7.4百分点,39.7%,28.4%;小麦分别提高8.0百分点,28.9%,32.8%。9 a后NE管理与FP管理表层土壤有机碳含量均有所提高,但NE管理较FP增长较快,NE处理0~5 cm,5~10 cm,10~20 cm土壤有机质含量年增长速率分别为0.28,0.27,0.34 g/(kg·a),较FP年增长速率提高7.7%,68.8%,126.7%。NE和FP处理秸秆还田年均碳投入量分别为8.5,8.7 t/(hm2·a),固碳速率分别为1.35,0.68 t/(hm2·a),固碳效率分别为18.6%,0.4%(处理间差异显著)。养分专家管理可提高氮肥利用率,增加土壤有机碳固存,长期养分专家管理是小麦玉米轮作体系减肥增效、土壤有机碳库提升的重要措施之一,可保障该体系粮食高产稳产,助力其绿色发展。

华北小麦玉米轮作区耕地地力等级划分及特征

华北地区在我国粮食生产中占有举足轻重的地位,小麦玉米轮作是该区域主要种植制度。本文选取华北小麦玉米轮作区为研究区域,从农业部县域耕地地力调查与评价数据库中甄别遴选了23 862个评价样点,采用土壤图、土地利用现状图和行政区划图组合叠置确定了17 945个评价单元,选取了降水量、积温、地貌类型、耕层厚度、耕地质地、有机质、有效磷、速效钾、有效锌、盐渍化程度、灌溉能力等11个指标,运用特尔斐法、模糊评价、层次分析等方法对耕地地力进行了评价。结果表明：华北小麦玉米轮作区1～6级耕地面积分别占总耕地面积的11.29%、19.30%、28.06%、21.57%、11.99%和7.80%。在定量分级的基础上,将本次评价数据与第二次土壤普查数据进行深入对比,结果发现：该区域耕地地力总体水平上升,主要表现为土壤有机质、有效磷、速效钾的含量明显上升。评价结果将为华北地区地力培肥与土壤改良、科学布局作物生产、提升耕地生产能力等提供基础信息和科学依据。

秸秆还田对小麦玉米轮作田土壤有机碳质量的影响

利用小麦-玉米轮条件下不同秸秆还田方式进行定位试验,对不同秸秆还田方式下土壤有机碳和活性有机碳含量进行了6a11季的连续监测,结果表明:单施化肥和秸秆还田配施化肥均能提高土壤有机碳含量;3种还田方式均能显著提高活性有机碳和碳库管理指数,表现为玉米秸秆还田>两季秸秆还田>小麦秸秆还田;3种秸秆还田处理的土壤有机碳增长速率为玉米秸秆还田>两季秸秆还田>小麦秸秆还田。小麦季玉米秸秆还田对有机碳活性提升效果优于两季秸秆还田和玉米季小麦秸秆还田。

壤质潮土长期施钾对小麦玉米轮作制作物钾吸收的影响

在辛集马兰农场进行钾肥定位试验,研究小麦-玉米轮作制度长期施钾对钾养分吸收的影响。试验开始于1992年秋天,共设4个处理,分别为只施氮磷肥的对照（NP）;在对照基础上加施秸秆（NPSt）;在对照基础上加施钾肥（NPK）;在对照基础上加施秸秆和钾肥（NPKSt）。4次重复,顺序排列,小区面积50 m2。结果表明：作物的籽粒年吸钾量与肥料中钾的施入量以及作物籽粒和秸秆产量呈显著或极显著正相关。作物籽粒钾吸收量随K2O施入量的增多而增多,与施入的速效钾形态无关。作物籽粒钾含量与钾肥的施入量相关关系不显著。在北方壤质潮土小麦玉米轮作制土壤中,小麦籽粒年均含钾量在4.99~5.13 g/kg,玉米籽粒的年均含钾量在3.75~3.93 g/kg。在壤质潮土小麦轮作制条件下,当施入一定量外源钾肥时,单位面积小麦植株地上部分和玉米植株地上部分K2O养分吸收量差异不大。小麦季K2O吸收量为140.37 kg/hm2,玉米季为138.23 kg/hm2,据此可有效指导该类型区的钾肥投入。

砾石覆盖对小麦玉米轮作农田碳排放强度的影响

为研究砾石覆盖对农田土壤水热条件及温室气体排放的影响,探讨小麦-玉米轮作农田碳排放强度对砾石覆盖的响应,开展了基于静态暗箱-气象色谱法的小麦-玉米轮作田间试验,测定了土壤CO2、CH4和N2O 3种温室气体的排放,结合产量、全球增温潜势和碳排放强度等指标评估砾石覆盖的农田生态效应及固碳减排作用。试验在作物关键需水期设置0和50 mm 2个灌溉水平,土壤表面设置无覆盖和100%覆盖2个砾石覆盖度水平,形成无覆盖对照(W0M0)、灌溉对照(W1M0)、砾石覆盖(W0M1)和灌溉砾石覆盖(W1M1)4个处理。结果表明:1)砾石覆盖能有效改善土壤水热状况,显著增加作物产量。与对照处理W0M0相比,W1M0,W0M1和W1M1 3个处理的作物年际总产量分别增加了18.1%、32.6%和51.8%;2)各处理对3种温室气体排放的影响具体表现为,相比W0M0处理,W1M0,W0M1和W1M1 3个处理的CO2年际排放总量分别降低了7.8%、12.1%和18.0%,CH4年际吸收总量分别增加了32.5%、80.2%和124.3%,而各处理N2O年际排放总量差异不显著;3)砾石覆盖显著降低了农田温室气体碳排放强度,W1M0,W0M1和W1M1 3个处理的碳排放强度相比W0M0处理分别降低了14.9%、20.7%和33.6%。比较产量和碳排放强度,经济产量越高,固碳潜力越大,碳排放强度越小。双因素方差分析表明砾石覆盖结合农田灌溉使得作物产量达到最高,碳排放强度最小。综合考虑,砾石覆盖结合农田灌溉能有效改善土壤水热状况,有利于增加作物产量和降低农田温室气体碳排放强度,该研究为干旱半干旱地区实现稳定增产和固碳减排提供一种可行途径。

砂姜黑土区小麦玉米轮作制下有机肥适宜替代比例研究

以砂姜黑土区小麦玉米轮作制为研究对象,探讨不同有机肥替代化肥比例对小麦、玉米产量和土壤物理、化学性质的影响,为砂姜黑土区有机肥合理施用提供理论依据。2012—2020年,在安徽省蒙城县开展了定位试验,试验设置不施氮肥对照(CK)、常量化肥(F)、在常量化肥基础上有机肥氮替代20%化肥氮(F_(0.8)M_(0.2))、在常量化肥基础上有机肥氮替代40%化肥氮(F_(0.6)M_(0.4))、在常量化肥基础上有机肥氮替代60%化肥氮(F_(0.4)M_(0.6))、在常量化肥基础上有机肥氮替代80%化肥氮(F_(0.2)M_(0.8))、有机肥氮替代100%化肥氮(M)等7个处理,小区面积30 m^(2),重复3次。结果表明:有机肥替代比例为20%时,小麦多年平均产量增加1.8%,玉米上有机肥替代比例为40%时,多年平均产量增加0.2%,随有机肥替代化肥比例的增加,作物产量有降低趋势。回归分析表明,小麦上有机肥替代比例为1_(0.4)%、玉米上为25.6%时可获得最高小麦、玉米产量。随着试验年限的延长,高比例有机替代处理小麦、玉米相对产量逐渐提高。有机肥替代化肥能提高土壤pH,能降低土壤容重。有机肥替代化肥可以提高土壤有机质和全氮含量,随着有机肥替代比例的增加,土壤有机质和全氮含量呈上升趋势;有机肥替代化肥对土壤有效磷和速效钾含量的影响受磷钾素投入量、作物产量、土壤中磷钾素的有效性等因素综合影响。砂姜黑土区小麦玉米轮作下,小麦季适宜的有机替代比例为20%,玉米上为40%,高于这一比例,小麦、玉米产量下降,随着试验年限的延长,有机肥残效迭加效应增加;有机肥替代部分化肥可以改善土壤生态环境,提高土壤有机质和全氮含量,提高土壤肥力水平;有机肥替代化肥作物的产量效应受有机肥替代比例、试验持续年限等众多因素的影响,只有通过连续多年的定位研究,才能得出适合区域的有机肥氮替代化肥氮的最佳比例。

华北小麦玉米轮作体系下土壤重金属污染研究进展

我国工业发展迅速,工业生产所产生的废气、废水、废渣的不达标排放以及交通运输和农业生产活动中各种农资的使用与污水灌溉等活动致使土壤中重金属含量明显增加。土壤中重金属通过食物链在人体内积累,对生态环境和人体健康造成严重威胁。华北地区粮食产量约占全国产量的1/3。调查分析华北地区农田小麦玉米轮作体系下土壤重金属来源及污染现状对农产品安全具有重要意义。该文综述了华北平原农田小麦玉米轮作体系下土壤重金属污染来源和污染现状,分析了重金属对农产品安全的影响,并对今后土壤重金属污染的防治研究进行了展望。

基于文献分析的氮肥用量对小麦玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响

氮淋溶是氮素损失的主要途径之一,土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化,对人体健康和生态环境产生严重危害。为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响,利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WoS),收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献,采用回归方程和T检验等统计学方法分析不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响。结果表明,随着化肥施氮量的增加,小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势。小麦季和玉米季平均施氮量差异不显著,但小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(P<0.01)。在施氮量接近的条件下,采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异,两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法在田间应用。回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg∙hm^(−2)时较好,随着施氮量的增加拟合精确度降低。玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季,冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视。

玉米根际多功能促生菌的筛选及其对冬小麦-夏玉米轮作体系产量提升效果

【目的】黄淮海平原小麦玉米生产区主要实行冬小麦-夏玉米轮作种植模式。砂质潮土是广泛分布于黄淮海地区的土壤,属性和衍生障碍较多,包括结构性较差、蓄水保肥能力较弱等。为了提高肥料利用率、改善土壤肥力,综合实现作物产量提升和品质优化,筛选了一株多功能促生菌,并在该轮作体系验证其广谱促生效应。【方法】从玉米根际砂质潮土中筛选多功能促生菌,测定其产吲哚乙酸(IAA)、溶有机磷、解钾能力。通过形态学、生理生化及16SrDNA序列分析方法对其种属进行鉴定。摇瓶条件下探究其产IAA的最适条件,通过玉米盆栽验证其促生能力,通过冬小麦-夏玉米大田试验验证其在轮作体系中的广谱性增产效果。【结果】(1)试验筛选得到一株命名为YM3的多功能根际促生菌枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其产IAA能力达到59.21 mg/L、解有机磷能力达到0.72 mg/L、解钾能力达到18.56 mg/L。当装液量为25 mL/250 mL,pH 6-8范围内,分别以麦芽糖、蛋白胨为碳、氮源时,YM3产IAA能力最佳。(2)玉米盆栽试验结果可见,与接种灭活菌相比,接种YM3菌水剂的土壤IAA、速效磷、速效钾含量分别显著提高75.00%、48.66%、20.00%。玉米幼苗的根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数分别显著增加67.95%、59.21%、51.13%、71.34%、92.06%。玉米植株的鲜重、株高、相对叶绿素含量、全氮、全磷、全钾分别显著提高了39.86%、23.51%、18.27%、17.68%、52.26%和36.53%。(3)小麦玉米轮作大田试验结果表明,接种YM3菌剂的小麦大田土壤有效氮、速效磷、速效钾分别显著增加了9.08%、13.78%、16.66%,增产率达到42.18%。玉米大田土壤速效磷和速效钾含量分别显著增加了19.18%和15.95%,增产率达到13.22%。【结论】筛选得到的枯草芽孢杆菌YM3菌株兼具产IAA、溶有机磷、解钾功能,在黄淮海平原小麦玉米轮作体系土壤中适应性强,广谱性强,能够提升砂质潮土土壤肥力,提高冬小麦-夏玉米轮作体系的产量。

麦季施磷量对小麦-玉米轮作产量及土壤有效磷的影响

为提高陕西关中地区小麦-玉米轮作体系磷素利用率和节本增效,以及筛选合理的磷肥施用方式,于2018-2021年进行连续3年的仅小麦季一次施磷的田间定位试验,通过设置0、75、150、225和300 kg·hm^(-2)5个施磷(P2O5)水平,分析了麦季施磷量对小麦-玉米轮作产量、生物量、植株磷积累转运及土壤有效磷含量的影响。结果表明,与不施磷处理相比,施磷处理下小麦和小麦-玉米周年籽粒产量分别提高29.38%~40.95%和15.72%~24.57%,成熟期生物产量分别提高18.56%~34.19%和12.84%~23.29%,花前干物质转运量分别提高31.65%~63.33%和27.79%~52.47%,成熟期磷积累量分别提高37.08%~54.67%和39.54%~44.38%,磷素转运量分别提高90.82%~165.63%和44.06%~58.27%。通过进一步回归分析发现,实现小麦季和小麦-玉米周年最高产量的施磷量分别为207和201 kg·hm^(-2);若综合考虑粮食安全、环境安全和肥料利用率,以95%的小麦最高产量为实际目标,小麦季施磷量仅为130 kg·hm^(-2),两个最高产量的施磷量分别降低37.20%和35.32%,磷肥利用率分别提高2.27和2.87个百分点,小麦成熟期和玉米成熟期土壤有效磷含量分别为17.96和12.31 mg·kg^(-1)。因此,陕西省关中小麦-玉米轮作区麦季一次施用磷肥可实现小麦和小麦玉米周年高产稳产,本试验条件下130 kg·hm^(-2)为满足较高的轮作产量和磷肥利用率的适宜麦季施磷水平。

控释掺混肥对小麦–玉米轮作体系产量、氮肥利用效率及氨挥发的影响

【目的】针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥施用量大、氮肥利用率低、氮素损失严重等问题,探讨不同配比的控释掺混肥减氮和一次性施肥对周年作物产量、氨挥发损失和施肥经济效益的影响,确立麦玉轮作体系轻简高效和环境友好的施肥技术。【方法】于2022—2023年,在山东省德州市现代农业科技园区开展田间试验。冬小麦和夏玉米均设不施氮对照(CK)、农户习惯施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、CRBF1(包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为5∶5和3∶7)和CRBF2(包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为7∶3和5∶5),共5个处理。基施和追施肥后,监测了氨挥发量、强度和损失率。分析了作物干物质积累和产量、氮素吸收量和氮肥利用效率,并计算了施肥经济效益。【结果】与FFP处理相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量差异不显著;CRBF1和CRBF2处理夏玉米氮肥偏生产力提高了8.87~9.86 kg/kg,CRBF2处理玉米氮肥回收率提高了48.4%(P<0.05);CRBF1和CRBF2处理冬小麦季氮肥回收率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高了30.3%~37.2%、5.22~5.77 kg/kg和6.52~7.06 kg/kg(P<0.05)。与FFP和OPT处理相比,CRBF1和CRBF2处理的肥料+施肥人工投入减少381~960元/hm^(2),周年净收入增加1208~2654元/hm^(2)。CRBF1和CRBF2处理的周年氨挥发损失量、损失强度和损失率较FFP处理分别降低了69.7%~71.9%、72.0%~74.5%和90.0%~94.1%(P<0.05)。【结论】包膜尿素与普通尿素在冬小麦、夏玉米季按照5∶5、3∶7,或者按照7∶3、5∶5的比例掺混一次性基施,均可在减少氮肥用量和施肥劳力投入的条件下,确保周年作物产量稳定,提高生产效益,并显著降低氨挥发损失,是华北平原冬小麦-夏玉米轮作系统高产高效、轻简施肥的有效氮肥施用技术。

秸秆还田及蚯蚓活动对小麦-玉米轮作下土壤水分运移的影响

为探讨关中平原小麦-玉米水分高效利用的栽培技术方式,采用田间定点观测方法,研究秸秆还田+接种蚯蚓处理对土壤含水量的影响。设置CK(对照)、S_(1)(秸秆还田3000 kg·hm^(-2))、S_(2)(秸秆还田6000 kg·hm^(-2))、E(接种蚯蚓)、S_(1)E(秸秆还田3000 kg·hm^(-2)+接种蚯蚓)、S_(2)E(秸秆还田6000 kg·hm^(-2)+接种蚯蚓)共6个处理。结果表明:各处理较CK处理均提高了土壤含水量,S_(1)、S_(2)、E、S_(1)E、S_(2)E处理下土壤含水量分别增加0.21%~27.47%、0.43%~32.85%、1.00%~15.53%、3.25%~36.52%、2.97%~51.24%。CK、S_(1)、S_(2)、E、S_(1)E、S_(2)E处理下土壤含水量分别为15.51%、17.14%、17.66%、16.33%、17.94%、18.91%;S_(2)E处理土壤蓄水保水效果最佳,S_(2)、S_(1)处理次之,E处理效果最差。由小麦扬花期、收获期到玉米抽雄期、收获期,不同处理下0~100 cm土壤含水量整体呈增长趋势,最大均值在玉米收获期(20.60%),最小均值在玉米抽雄期(8.63%)。相比于CK处理,其余处理均扩大了高含水区范围,且接种蚯蚓处理下土壤高含水区范围大于未接种蚯蚓处理。对小麦-玉米生长期土壤含水量影响因素相关分析结果显示,土壤含水量与>0.25 mm的大团聚体、SOC含量、TN含量呈显著正相关关系(P<0.05),与0.053~0.25 mm、<0.053 mm的土壤团聚体、pH值、毛管孔隙呈显著负相关关系(P<0.05)。可见,秸秆还田与蚯蚓活动有利于增加土壤含水量,扩大深层高含水区,提高土壤蓄水能力,进而提高降水利用效率。

河南漯河小麦和玉米轮作田瓢虫科天敌种类及种群动态

为了解河南漯河小麦和玉米轮作模式下瓢虫科天敌种类,明确优势种及发生消长动态,为保护瓢虫资源及开展生物防治提供数据支撑,试验于2018—2022年选取小麦和玉米轮作田定点开展了瓢虫科天敌资源系统调查研究。结果表明,在小麦和玉米轮作田,漯河本地瓢虫科天敌种类主要有异色瓢虫(Harmonia axyridis)、龟纹瓢虫(Propylea japonica)、七星瓢虫(Coccinella septempunctata)和红环瓢虫(Rodolia limbata)。红环瓢虫为漯河瓢虫科新记录种,异色瓢虫和龟纹瓢虫为优势种;不同作物类型、不同年份,优势种不同。由发生动态可知,河南漯河小麦和玉米轮作田瓢虫科天敌有3个高峰期,分别在5月上旬、7月和8月下旬至9月下旬,其中第3个高峰期瓢虫数量最多、占监测总虫量的69.20%,高峰日最高百株虫量达336头。麦田瓢虫始见期最早在3月上旬,最晚在4月下旬,玉米收获前玉米植株上尚有大量瓢虫存在。

优化管理对小麦-玉米轮作系统植株干物质积累、转运与产量的影响

针对小麦-玉米轮作种植系统中因秸秆处理不当、肥料施用不合理造成的农田土壤退化、作物减产等问题,本研究设置6种水肥结合秸秆优化管理模式,探究其对小麦、玉米干物质积累、转运和产量的影响,以期为改善小麦-玉米轮作系统田间管理提供科学依据。试验以农民常规管理模式(漫灌+常规施肥+秸秆还田)为对照(CK),设两种水肥优化方案———滴灌+增效复混肥+稳定尿素(水肥优化Ⅰ,SS)、水肥一体+增效复混肥(水肥优化Ⅱ,SF),每种水肥优化方案下设3种秸秆处理方式———秸秆还田、秸秆还田+腐解剂(D)、秸秆不还田+秸秆炭(C),共组合为6个处理,分别标记为SS、SSD、SSC、SF、SFD和SFC。研究发现,SSC处理可有效提升玉米干物质积累和转运,花前干物质转运量、转运效率和花前干物质对籽粒的贡献率较CK分别显著提高56.6%、7.14个百分点和10.93个百分点;SS处理下小麦干物质积累量最高,其花后干物质积累量较其他处理显著增加23.2%(SSD)~115.1%(SF);SFD处理可有效促进干物质转运,其花前干物质转运效率、对籽粒的贡献率分别较CK显著提高3.04个百分点和7.08个百分点。SSC、SFD处理的玉米、小麦产量均显著高于其他处理,分别较CK显著提升21.8%、16.2%(SSC)和14.2%、23.6%(SFD)。综上,各优化措施处理中,SSC和SFD模式均能有效提升植株干物质积累并协调其向籽粒转运,提高成熟期籽粒干物质分配比例,提升小麦-玉米轮作系统下作物产量,可在生产中推广应用。

小麦玉米轮作体系中有机无机肥料配比对小麦养分利用和土壤肥力的影响

为了筛选小麦玉米轮作体系中小麦最佳有机肥无机肥配比方案,采取定位研究方法,设计了不施肥(T1)、100%有机肥(T2)、75%有机肥+25%化肥(T3)、50%有机肥+50%化肥(T4)、25%有机肥+75%化肥(T5)和100%化肥(T6)共6个试验处理,进行不同处理下小麦养分利用、籽粒产量、土壤养分的比较分析。研究结果表明,施用有机肥降低了茎叶和籽粒的N养分浓度,增加了茎叶和籽粒的P、K养分浓度,提高了土壤pH值和土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量;有机无机肥料配合施用通过显著提高单位面积穗数和小幅度增加千粒重实现籽粒产量的显著提高;适宜的有机无机配比利于提高养分积累量和肥料表观回收率;与100%化肥相比,T3的茎叶N养分浓度降低6.7%,茎叶P养分浓度提高37.8%,籽粒P、K养分浓度分别提高7.6%和11.9%,籽粒N、P、K养分积累量分别提高5.4%、15.0%和19.0%,N、K养分收获指数分别提高3.6%和12.5%,氮磷钾养分表观回收率分别提高6.3%、136.9%和14.6%,土壤养分提升明显,小麦籽粒产量提高6.74%。因此推荐75%有机肥+25%化肥作为小麦玉米周年轮作体系中小麦最佳施肥方案。

聚脲甲醛缓释肥减量深施对小麦和玉米产量及氮肥吸收率的影响

为了探究聚脲甲醛缓释肥(PF)减量深耕对小麦和玉米作物产量、氮肥利用效率以及矿质养分迁移的影响,设置对照(CK)、尿素+旋耕(OPTX)、尿素+深耕(OPTS)、PF+旋耕(PFX)和PF+深耕(PFS)5个处理,在豫南砂姜黑土小麦、玉米农田开展大区试验。结果表明,对比传统尿素(OPT)处理,PF处理小麦、玉米产量显著高于OPT处理,尤其PFS处理较OPTX处理小麦和玉米季产量分别高12%和6.4%,较OPTS处理分别高3.4%和1.8%;与产量不同,PFS处理仅显示玉米季氮肥利用率(NUE)高于OPTX和OPTS处理,而小麦季NUE甚至低于OPTS处理,这可能与PF在小麦季深耕条件下养分释放速度慢有关。对比两种耕作方式,发现PFS处理小麦季产量与PFX处理产量无显著差别,而玉米季产量显著高于PFX处理;与产量不同,PFS处理小麦季NUE显著低于PFX处理,而玉米季无显著差别,这可能与玉米季更适宜的气象条件和小麦季PF养分的后续释放有关。对比土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)残留量和总氮浓度,发现作物收获后,PFS处理0~30和30~60 cm土层NH_(4)^(+)-N残留量与PFX处理无显著差异,NO_(3)^(-)-N残留量显著低于PFX处理,而总氮含量略高于PFX处理,这可能与PF处理在小麦季深耕条件下氮素未释放完全有关。总而言之,依据作物的产量和氮肥利用效率,聚脲甲醛缓释肥在深耕条件下显示出更高的产量效益和增产潜势,尤其玉米季作物吸氮量、产量和NUE有了显著提升,值得被推荐。

小麦与玉米轮作中土壤保护措施的优化与实践

随着信息技术和生物技术的飞速发展,小麦与玉米轮作作为保障全球粮食安全的重要部分,面临着土壤退化和生产力下降的挑战。针对这一问题,深入分析了小麦与玉米轮作中土壤保护措施的现状,并提出了一系列优化策略,如改进轮作模式、合理施肥和改善灌溉方法等。通过实践案例分析,探讨了这些措施的应用效果和面临的挑战,旨在促进土壤健康,提高农业生产力,以实现农业可持续发展。

施加钝化剂及叶面肥对大田小麦-玉米轮作Cd吸收转运的影响

为研究施加钝化剂、叶面肥对大田小麦-玉米轮作Cd吸收转运的影响,实现安全利用类耕地农作物的安全生产,通过大田轮作试验的方式,选用小麦秸秆生物炭、钙镁磷肥为土壤钝化剂,叶面硒肥为叶面阻隔剂,在田间共设置6个处理:小麦和玉米常规种植(CK)、基施生物炭(B)、基施钙镁磷肥(P)、叶面喷施硒肥(F)、叶面喷施硒肥的同时基施生物炭(BF)、叶面喷施硒肥的同时基施钙镁磷肥(PF)。小麦和玉米成熟后对其籽粒、秸秆、根系3部分的Cd含量进行检测,并对耕地土壤的pH值、有效态Cd、全量Cd进行测定。结果表明:与CK处理相比,小麦和玉米各处理土壤pH值有不同程度的升高,其中B处理和BF处理会显著提升土壤pH值;小麦和玉米各处理土壤中全量Cd无明显变化;P处理和PF处理可显著降低土壤有效态Cd含量。与CK处理相比,各处理农作物籽粒中Cd含量均有不同程度的降低,且叶面阻隔联合土壤钝化技术(BF、PF)的效果更好。较CK处理,PF处理小麦和玉米籽粒Cd含量下降最明显,降幅分别为39.91%、43.51%,BF处理小麦和玉米籽粒Cd含量分别下降了22.58%、33.53%,F、B处理和P处理变化较小,降低效果表现为B处理<F处理<P处理。较CK处理,PF处理小麦和玉米秸秆到籽粒的Cd转运系数分别下降了38.81%、38.40%,而B处理小麦和玉米秸秆到籽粒的Cd转运系数仅分别下降了13.37%、17.52%。研究表明,叶面阻隔联合土壤钝化技术,尤其是叶面喷施硒肥联合基施钙镁磷肥能更有效地降低Cd向小麦和玉米籽粒的吸收转运,该技术可在中轻度Cd污染的小麦-玉米轮作区农田土壤上推广应用。

优化施肥对小麦-玉米轮作体系产量、养分平衡与生态环境效益的影响

小麦-玉米轮作是华北平原主要的种植模式,对保障我国粮食安全起着关键作用。本文系统研究了不施肥(CK)、优化施肥(OPT)和农户习惯施肥(FP)方式连续8年对小麦-玉米轮作体系产量、养分平衡、温室气体排放和经济效益的影响。结果表明,小麦季、玉米季和周年轮作中,OPT较FP产量分别提高4.3%、5.3%和4.8%;氮肥偏生产力分别提高39.1%、31.7%和35.9%;磷肥偏生产力分别提高39.1%、40.4%和39.8%;钾肥偏生产力分别降低47.8%、47.3%和47.6%;温室气体排放量分别降低21.7%、21.1%和21.4%;温室气体排放强度分别降低27.0%、27.5%和27.3%;净收益分别提高11.2%、11.4%和11.3%,农业生产成本分别降低3.7%、2.1%和3.1%,环境修复成本分别降低28.4%、17.3%和22.1%。周年轮作中,OPT较FP氮素盈余量降低105 kg·hm^(-2)(46.3%);磷素盈余量降低48 kg·hm^(-2)(53.3%);钾素从亏缺1 kg·hm^(-2)变为盈余59 kg·hm^(-2),满足了作物生长需求。连续8年,OPT较FP土壤有机质含量提高5.3%,速效钾提高12.3%,有效磷降低27.8%。综上所述,与农户习惯施肥(FP)相比,优化施肥(OPT)具有高产、高收益以及环境友好的优势,为华北平原小麦-玉米轮作体系高效绿色生产提供了科学依据。