秸秆覆盖量和施氮量对陇中春小麦的产量效应模拟

为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试验,得到早播(ESW)、正常播(NSW)、晚播(LSW)春小麦产量的实测值,利用APSIM模型模拟2016—2018年春小麦的产量,将模拟值与实测值进行对比,对模型的适用性和模拟精度进行分析;对春小麦产量与秸秆覆盖量、施氮量的耦合关系进行二次多项回归和通径分析,利用Matlab计算春小麦的最大产量及对应的秸秆覆盖量和施氮量。结果表明:不同处理下产量的模拟值与实测值均位于15%置信带内,模型模拟精度较高,归一化均方根误差值为4.64%~12.22%,表明该模型在研究区具有良好的适用性;秸秆覆盖量和施氮量的增长对春小麦的产量效应为正效应,相应关系表现为开口向下的二次抛物线变化关系;ESW、NSW和LSW模拟情景下,春小麦最大产量分别为3548.64、3149.59、2507.58 kg/hm^(2);ESW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为7062.04、194.91 kg/hm^(2);NSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为8211.31、218.81 kg/hm^(2);LSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为6215.15、162.01 kg/hm^(2)。

抗旱丰产春小麦新品种陇春43号选育报告

为甘肃省小麦生产提供抗旱、抗病、丰产、优质小麦新品种,以促进小麦更新换代,实现小麦稳产增产,以衡7728为母本、陇春27号为父本进行了有性杂交,通过异地生态选择、采用系谱法成功选育出了抗旱丰产春小麦新品种陇春43号。2018—2019年参加甘肃省旱地春小麦区域试验,平均折合产量3074.70 kg/hm^(2),较对照品种西旱2号增产10.02%。2020年参加甘肃省旱地春小麦生产试验,平均折合产量3582.61 kg/hm^(2),较对照品种西旱2号增产9.81%。该品种具有高产稳产,优质,株型紧凑,抗旱,抗倒伏,中抗条锈和白粉病等特点,适宜在甘肃省中部旱地春麦区以及类似生态地区种植。

长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和土壤有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测试验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究对象,研究长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和有机碳的影响。结果表明,连续种植7年春小麦,施肥显著影响小麦产量及其水分利用效率,以化肥与有机肥配施(NPKM)处理效果最好,较单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)处理春小麦产量和水分利用效率分别增加了7.18%和7.82%、5.91%和3.83%;在定位施肥初期(前3年),NPKM和NPK处理的效果优于OM,在第4年三者无差异,而第5年及之后,NPKM和OM处理的效果明显好于NPK处理。长期NPKM和OM处理较NPK处理0~20 cm土层土壤有机碳含量分别显著增加了36.88%和31.98%,有机碳储量分别显著增加了31.17%~41.94%和27.80%~35.81%,表层0~10 cm的增加效果显著好于10~20 cm土层。不同施肥处理对0~20 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)的影响表现为NPKM>OM>NPK>CK,且差异显著,长期NPKM和OM处理较NPK处理土壤MBC分别显著增加了46.4%和28.7%,长期单施NPK处理可显著增加土壤MBC含量,但对有机碳影响不明显。综上所述,长期NPKM或OM处理可显著增加黄绵土小麦地土壤有机碳和MBC含量,增加有机碳储量,有利于农田土壤固碳增汇,提高小麦产量及其水分利用效率。

基于SWAP模型分析青铜峡灌区春小麦播期优化及其对灌溉需水量的影响

以宁夏青铜峡灌区春小麦为研究对象,基于2a田间观测试验和率定后的SWAP模型,构建旱作区春小麦模型参数集,以偏差校正后的7个大气环流模式(General Circulation Models,GCMs)数据驱动模型,评估未来不同气候情景下(SSP2-45和SSP5-85)春小麦产量和灌溉需水量变化,定量分析播期调整对青铜峡灌区春小麦生长和耗水过程的影响。结果表明:参数校正后的SWAP模型能有效模拟青铜峡灌区春小麦生长过程;SSP2-45情景下未来两个时期(2021-2050年和2051-2080年)青铜峡灌区多模式平均最高温度相对于历史基准期(1991-2020年)分别增加1.6℃和2.6℃,两个时期SSP5-85情景下最高温度将分别增加1.8℃和3.6℃。在不改变播期和品种条件下,未来春小麦全生育期长度将随温度升高而缩短,最大缩短天数达14.2d,出现在SSP5-85情景下2051-2080年。SSP2-45情景下未来两个时期春小麦多模式平均产量将分别下降9.6%和12.9%,SSP5-85情景下则分别下降12.1%和17.2%;不同情景不同时期春小麦灌溉需水量变化幅度相对较小,均不超过3.5%;提前播种可有效减少青铜峡灌区春小麦产量损失,但不能完全抵消气候变化的负面影响,其中,SSP2-45情景下未来两个时期分别提前23d和33d播种,产量损失可控制在1.5%和5.3%,在SSP5-85情景下分别提前30d和42d播种,产量损失可分别控制在2.9%和5.4%。优化播种日期后,青铜峡灌区春小麦收获日期平均提前5d左右。未来不同情景不同时期下春小麦灌溉需水量增加明显,增加比例在4.0%~8.0%。

高产高湿面筋春小麦新品种—粮春1522

粮春1522是由新疆农业科学院粮食作物研究所与九圣禾种业股份有限责任公司以科企合作的方式选育的高产、高湿面筋、高蛋白春小麦新品种,具有抗倒伏、抗病、广适特性,2022年8月22日通过新疆维吾尔自治区农作物品种审定委员会审定,审定编号为新审麦2022年032号。

基于Sentinel-2的青铜峡灌区春小麦和苜蓿早期识别

【目的】基于决策树分类算法对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行早期识别。【方法】在实地调研的基础上,结合Sentinel-2遥感影像,构建能够不断融入遥感数据的决策树分类算法,对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行早期识别。【结果】4月上旬,由于春小麦和苜蓿生长特征较为相似,春小麦和苜蓿的总体分类精度分别为69%和75%。此后,随着观测数据的不断融入,分类精度逐步提升,5月14日二者的分类精度即可达到90%以上。5月31日利用全部5期卫星影像数据时,春小麦的总体精度可达到94%,Kappa系数为0.75,苜蓿的总体精度可达到97%,Kappa为0.86。2023年青铜峡灌区春小麦种植面积为24 000 hm^(2),苜蓿种植面积为2 000 hm^(2)。其中,春小麦种植结构较为复杂,既存在集中连片的大规模种植,也存在大量面积较小的碎片化种植带。【结论】基于Sentinel-2遥感数据的决策树分类方法,可在4月上旬获取初步分类结果,在5月中旬苜蓿第1次收割之前对青铜峡灌区春小麦和苜蓿进行较为准确的识别。

国审优质稳产春小麦新品种——克春27号

优质稳产小麦新品种克春27号,是黑龙江省农业科学院克山分院于2006年以克90-569/克92c-328的杂交后代为母本,以克94品资预265/黑克丰6//克03-322的杂交后代为父本,配制杂交组合,采用系谱法选择,于2012年决选,2021年6月通过国家农作物品种委员会审定,审定编号为国审麦20210072。

2023年廊坊市优质春小麦品种筛选试验

廊坊市春小麦在2月下旬~3月上旬顶凌,6月中下旬收获。由于其生长期较短,春播夏收,耐旱节水,能够提高冬季休耕地或春季闲置土地的利用率,是增加农民收入可种植的作物之一。为了提高春小麦的生产潜力,促进种植业结构协调发展,试验验证了几个小麦品种的丰产性、稳产性、抗逆性、适应性及其它特性,以筛选适合廊坊市种植的春小麦品种,促进当地优质春小麦品质提档升级,为春小麦生产提供科学依据。

244份春小麦苗期抗旱性的鉴定

【目的】干旱是限制全球小麦生产的主要环境因素,培育抗旱品种是全球小麦育种面临的核心挑战。春小麦作为短生育期小麦品种,为国家粮食安全和种植结构提供了重要保障,确定春小麦材料的抗旱性,为选育抗旱稳产新品种提供依据。【方法】为了解春小麦品种(系)的苗期抗旱性,以来自10个不同地区的244份春小麦品种(系)为试验材料,利用控制含水量法进行苗期干旱胁迫,于三叶期选择长势均匀一致的幼苗,测定最大根长(MRL)、第一叶长(FLL),第一叶宽(FLW)、胚芽鞘长(CL)、地上部鲜重(SFW)和地下部鲜重(RFW)等13个苗期指标,通过描述统计法、隶属函数法、主成分分析、聚类分析和相关性分析等方法对各春小麦品种(系)的抗旱性进行综合评价。【结果】春小麦品种(系)之间的耐旱性表现出丰富的变异,干旱处理条件下,所测定性状的变异系数为2.1%—32.9%,对照组变异系数范围为1.0%—29.3%;与对照相比,干旱处理条件下的胚芽鞘长度、根干重、鲜重根冠比和干重根冠比均不同程度增加。主成分分析将原13个指标归纳为5个主成分,贡献率达79.6%,根据各主成分特征向量和各性状指标的抗旱系数,计算出综合抗旱系数D值,并对D值进行聚类分析,将供试材料分为5个亚群,据此筛选出根部生物量(地下部鲜重和干重)作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。将苗期指标抗旱系数与田间相关农艺性状进行相关性分析,发现苗期胚芽鞘长、第一叶长和成熟期旗叶长、株高、穗长、小穗数和籽粒长呈极显著正相关性,苗期整株生物量与籽粒千粒重呈极显著正相关。【结论】筛选出高抗旱春小麦品种22份,明确了根部生物量(地下部鲜重和干重)可作为苗期抗旱性鉴定的有效综合指标。

春小麦重组自交系品质性状与产量、生理性状相关性分析

以‘宁春4号’与‘宁春27号’为亲本杂交构建重组自交系的128份家系为材料,测定该群体的产量、叶面积指数、碳同位素分辨率、面筋含量等20个性状,分析各性状间的相关性。结果表明,该群体有丰富的变异类型,各性状离散程度较大,存在较大程度的超亲遗传。相关性分析表明生理性状与品质性状间有较强相关性,冠层温度、碳同位素分辨率对品质与产量性状影响较大;产量性状与品质性状大都呈正相关。以差异极显著的20个性状进行主成分分析,选取特征向量累积贡献率达87%的性状,分别是沉降值、稳定时间、湿面筋含量、硬度指数、粗蛋白含量、不实小穗数、穗粒数、吸水率、株高、结实小穗数、冠层温度、千粒质量与碳同位素分辨率;基于各性状聚类共分为9个类群,第九类群材料高产优质且农艺水分利用效率较高,为今后育种工作提供重要材料。

青海省春小麦田杂草群落组成及其多样性分析

为明确青海省春小麦田杂草发生种类及其群落特征,采用倒置“W”九点取样法对青海省东部农业区和柴达木盆地农业区春小麦田杂草种类、生活型、科属组成、群落结构及杂草多样性进行调查。统计分析发现:小麦田有85种杂草,隶属24科64属。其中,菊科和禾本科是数量最多的科别,杂草分别为16种和14种。从杂草的综合优势度来看,藜(Chenopodium album L.)、野燕麦(Avena fatua L.)、萹蓄(Polygonum aviculare L.)、苦苣菜(Sonchus oleraceus L.)、苣荬菜(Herba Sonchi Brachyoti)5种杂草为优势杂草,芦苇(Phragmites australis(Cav.)Trin.)、赖草(Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.)、狗尾草(Setaria viridis(Linn.)Beauv.)、藏蓟(Cirsium eriophoroides)、荞麦蔓(Fagopyrum esculentum Moench.)、节裂角茴香(Hypecoum leptocarpum Hook.f.et Thoms.)、猪殃殃(Galium spurium L.)、大刺儿菜(Cirsium arvense var.setosum(willd.)Ledeb)、密花香薷(Elsholtzia densa Benth.)、野油菜(Brassica juncea(L.)Czern.et Coss.)10种杂草为区域性优势杂草。此外有常见杂草22种,一般性杂草48种。东部农业区田间杂草物种丰富度较柴达木地区高,湟中区、大通县、互助县麦田杂草的物种丰富度依次为46、45、42;柴达木盆地的都兰县、德令哈市、乌兰县、格尔木市麦田杂草的物种丰富度依次为30、26、23、13,调查区以格尔木市的物种丰富度最小。比较杂草的生活型发现,同一地区越年生杂草、多年生杂草的发生数量和一年生杂草的数量基本接近50%;从杂草群落的相似性来看,东部农业区的湟中区、互助县、大通县杂草群落组成极为相似,而柴达木盆地绿洲农业区的都兰县、德令哈市、格尔木市、乌兰县杂草群落相似性程度高,杂草群落结构的相似性结果与区域小麦生产实际相吻合。群落结构组成和区域耕作制度、气候条件、土壤理化性质、田间管理水平等具有较大的相关性,建议加强杂草优势种和区域性优势杂草的防控和监测,因地制宜制定杂草绿色防控措施。

氮肥后移对高温胁迫下春小麦旗叶生理特性和产量的影响

[目的]探究氮肥后移对高温胁迫下春小麦(Triticum aestivum L.)旗叶膜脂过氧化作用、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量和产量的影响,筛选缓解春小麦花后高温早衰的科学施肥方法。[方法]2022年3月至2023年9月,以宁3015为试验材料,在宁夏农垦平吉堡农六队试验基地进行试验。采用裂区试验设计,主区为温度,设(25±2)℃(常温RT)和(35±2)℃(高温HT),副区为氮肥运筹。施氮总量一定(300 kg·N·km^(-2)),2022年设G1(分蘖期30%)、G2(拔节期30%)、G3(孕穗期30%)、G4(抽穗期20%)和G5(灌浆期20%)共5种施肥方式,2023年由前一年试验结果筛选出G1(分蘖期30%)、G3(孕穗期30%)和G5(灌浆期20%)共3个处理。于开花期开始取样,每5天取样一次,测定旗叶膜脂过氧化作用、抗氧化酶活性和渗透调节物质等指标。[结果]连续两年氮肥运筹试验中旗叶的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、脯氨酸(Pro)含量和产量均在G5处理达到最高,丙二醛(MDA)和膜透性均在G5处理下最低,且与G1处理存在显著性差异(P<0.01)。根据皮尔逊(Pearson)相关性分析可知,春小麦籽粒产量和SOD、POD、CAT活性和脯氨酸含量显著正相关(P<0.05),与MDA含量和膜透性显著负相关(P<0.05)。综合评价表明,2022和2023年氮肥运筹的主成分得分排序为G5>G3>G4>G2>G1和G5>G3>G1,两年试验结果趋势一致。[结论]适当的氮肥后移可以降低高温胁迫下春小麦旗叶膜脂过氧化作用,增加抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,进而增加产量,本试验中灌浆期施氮总量20%的处理较为适宜。

温度升高下APSIM模型春小麦籽粒生长参数敏感性分析及优化

为有效识别基于APSIM模型籽粒生长参数中春小麦产量敏感性参数,快速并准确的估算当地模型参数。使用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村1971—2018年的气象数据和2000—2018年旱地春小麦大田试验数据,并利用EFAST方法对进行了5个增温梯度(0℃、0.5℃、1.0℃、1.5℃和2.0℃)下32个模型参数进行敏感性分析。粒子群算法对各个增温条件下均敏感的参数进行优化验证。结果表明:不同温度变化梯度下,对旱地春小麦产量影响最大的籽粒生长模型参数有9个,分别为消光系数、每克茎籽粒数量、穗粒数、单株最大籽粒质量、灌浆到成熟积温、出苗到拔节积温、株高、最大比叶面积和光合叶片老化的水分胁迫斜率。并且对产量敏感性强度有着显著的差异,其中消光系数和每克茎籽粒数量是对春小麦产量影响最大的参数,其他参数在不同温度下对春小麦产量的敏感性顺序存在差异。利用粒子群算法针对这9个参数进行优化,相较于优化前,优化后的春小麦产量、开花期和灌浆期籽粒干物质的均方根误差、归一化均方根误差和模型有效性指数均得到了显著改善,参数优化后开花期、灌浆期、成熟期产量的均方根误差平均值分别由13.50 kg hm-2减小到5.99 kg hm-2、183.17 kg hm-2减小到69.44 kg hm-2、141.69 kg hm-2减小到48.51 kg hm-2,归一化均方根误差平均值分别由4.94%减小到2.19%、10.92%减小到4.65%、8.39%减小到2.87%,模型有效性指数平均值分别由0.894提高到0.979、0.893提高到0.981、0.898提高到0.988。优化后的参数有效地提高了模型的预测精度。此研究为APSIM模型在当地应用和模型参数校准提供了科学依据。

美国硬红冬和硬红春小麦籽粒品质比较及与中国强筋小麦标准对标分析

随着人们消费结构的改变,面包市场发展迅速,但中国优质强筋小麦生产供应不足,质量差异较大,而美国硬麦有良好的加工性能和稳定的品质,制粉和烘焙特性优异。研究美国硬红冬小麦和硬红春小麦籽粒品质年度间变化特点及品质指标间相关性,可为中国强筋小麦籽粒品质研究与发展提供参考。本文汇总了美国小麦协会1999—2021年间发布的硬红冬小麦、硬红春小麦品质相关性状数据,分析了两类小麦品质指标间相互关系,并探讨了美国硬麦品质对中国现有强筋小麦标准的适配度。结果表明,与硬红冬小麦相比,硬红春小麦蛋白含量高,筋力强,形成时间、稳定时间等面团品质更高,烘焙品质更优,且籽粒、面粉品质稳定性高。对标中国强筋小麦标准可以发现,硬红春小麦对标中国强筋小麦标准的达标率高于硬红冬小麦,蛋白含量、湿面筋达标率差距尤为明显。综合考虑中国强筋小麦生产现状,并结合美国硬麦对中国强筋小麦标准达标率,中国强筋小麦标准可将蛋白含量调整为>14.5%,湿面筋含量为>32.0%,稳定时间>10 min,容重、硬度分别大于760 g·L^(-1)和65。硬红春小麦品质指标的相关性分析显示,拉伸面积与面包烘焙吸水率显著负相关,与面包体积显著正相关,可用于预测强筋小麦面包品质;中国标准可设置拉伸面积为105 cm^(2)。

氮肥与生物质炭配施对春小麦生长、产量及品质的影响

为了解氮肥和生物质炭配施对北疆灌区春小麦生长、产量及品质的影响,采用随机区组试验设计,以春小麦品种新春37号为供试材料,设置3个氮肥水平[不施氮肥(N0:0 kg·hm^(-2))、常规施氮(N1:300 kg·hm^(-2))、减量施氮(N2:255 kg·hm^(-2))]和4个生物质炭水平[不施生物质炭(B0:0 kg·hm^(-2))、低量生物质炭(B1:10×10^(3)kg·hm^(-2))、中量生物质炭(B2:20×10^(3)kg·hm^(-2))、高量生物质炭(B3:30×10^(3)kg·hm^(-2))],分析了不同处理下春小麦干物质积累与转运特性、籽粒产量及品质指标的差异。结果表明,生物质炭与氮肥配施可增加春小麦单株干物质积累量,提高花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率,促进籽粒灌浆和产量形成,改善加工、营养品质。对小麦生长、品质及产量指标进行综合分析,减量施氮配施中量生物质炭(N2B2)处理综合表现最好,且该处理下成熟期单株干物质积累量最高,达5.12 g·株^(-1),花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率分别为0.46 g·株^(-1)、15.32%、17.41%,产量较单施氮肥(N1B0)处理提高22.12%,蛋白质(干基)含量、淀粉(湿基)含量、面筋(湿基)含量、Zeleny沉降值和硬度分别为16.59%、62.12%、31.31%、46.95 mL和63.79。综上所述,在本试验条件下,减量氮肥配施中量生物质炭(N2B2)有利于北疆灌区春小麦高产优质生产。

生物炭用量与灌水量对北疆灌区春小麦籽粒产量和品质综合评价

为探讨生物炭与灌水对春小麦产量和品质的综合效应,以北疆灌区春小麦为研究对象,通过随机区组试验,设置3个灌水量[4500 m^(3)·hm^(-2)(W0)、4050 m^(3)·hm^(-2)(W1)和3600 m^(3)·hm^(-2)(W2)]和3个生物炭施用量[0 t·hm^(-2)(B0)、10 t·hm^(-2)(B1)和20 t·hm^(-2)(B2)]水平,比较分析了不同生物炭用量与灌水量组合条件下春小麦干物质累积、产量和籽粒蛋白质含量等品质指标的差异,并运用基于熵值的DTOPSIS法进行综合效应评价。结果表明,不同灌水量条件下施用生物炭对春小麦干物质累积量影响均不显著,但可提升籽粒品质,灌水量和生物炭的交互作用对春小麦籽粒品质与产量的影响显著。在W0条件下春小麦籽粒蛋白含量随生物炭用量增加呈先升高后降低趋势,且所有施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量均低于B0W0处理;W1条件下施加生物炭处理的籽粒蛋白质含量变化趋势与W0条件下一致;在W2条件下,籽粒蛋白含量(干基)、面筋含量(湿基)和Zeleny沉降值均随生物炭施加量的增加而升高,其中B2W2处理下三个指标均最高。在W0和W1条件下春小麦产量随生物炭施加量的增加呈先升高后降低趋势,其中B1W0处理产量最高,较B0W0处理高16.2%。采用基于熵值的DTOPSIS法分析表明,接近度f值前三名依次为B1W2、B2W2和B2W0处理。因此,生物炭施用量在10~20 t·hm^(-2)、灌水量在3600~4050 m^(3)·hm^(-2)时可实现北疆灌区春小麦节水生产,具有较高的提质增产潜力。

播种方式对旱地春小麦产量、干物质及水分利用效率的影响

为提高新疆旱地春小麦产量及水分利用效率,筛选出适宜的播种方式,采用单因素随机区组试验,设置传统平作(T1)、起垄沟播(T2)、起垄覆膜沟播(T3)3个播种方式,研究不同播种方式下旱地的土壤含水量及春小麦的叶面积指数(leaf area index,LAI)、干物质量、产量,并进一步比较土壤贮水量、耗水量及水分利用效率等。结果表明,在抽穗期之前,T2和T3处理均可显著增加旱地春小麦的LAI和干物质量;在抽穗期之后,T3处理较T2和T1处理更有利于提高旱地春小麦的LAI和干物质量。同时,T3处理可显著提高拔节期土壤0—80 cm土层的含水量和贮水量,分别较T2、T1处理显著提高32.09%、34.64%和38.20%、38.85%;T3处理降低了播种—拔节期土壤耗水量,增加了拔节期—收获期的土壤耗水量,有利于植株中、后期的生长发育。T3处理可提高旱地春小麦的有效穗数、单穗粒数、籽粒产量、水分利用效率和降水利用效率,其中产量最高为2474.43 kg·hm^(-2),较T1、T2处理分别显著增加50.13%和50.47%;水分利用效率和降水利用效率分别显著提高48.99%、51.02%和49.41%、50.15%。综上所述,起垄覆膜沟播有利于小麦增产和水分高效利用,为新疆旱地春小麦蓄水保墒和高产高效提供了理论依据及技术参考。

不同施氮量对旱作春小麦农田土壤温室气体排放的影响

本文以长期施氮春小麦农田为研究对象,施氮水平为0、75.0、115.0、190.0 kg·hm^(-2)。采用静态箱-气相色谱法测量土壤温室气体排放通量。在整个生育期,春小麦农田土壤为CO_(2)、N_(2)O排放源和CH_(4)吸收汇。与N0相比,N_(2)和N3处理CO_(2)排放量分别增加了8.57%和19.34%,N1、N_(2)和N3处理土壤N_(2)O累积排放量分别增加了5.91%、72.89%和86.78%;施氮对土壤CH_(4)吸收无显著影响,N_(2)、N3处理综合增温潜势分别增加了11.03%、21.81%(P<0.01);较未种植小麦土壤,种植小麦显著增加了土壤CO_(2)累积排放量,N0、N1、N_(2)和N3处理分别增加了61.29%、24.94%、57.00%和74.03%,显著降低39.44%土壤N_(2)O排放量(P<0.01),对CH_(4)吸收量无显著影响(P<0.05)。结论表明,施氮显著增加了土壤CO_(2)和N_(2)O排放,施氮量为190.0kg·hm^(-2)处理排放量最高;小麦生长增加了土壤CO_(2)排放,降低土壤N_(2)O排放量;CO_(2)排放通量和CH_(4)吸收通量与土壤含水量均呈显著负相关,CH_(4)吸收与土壤温度呈显著正相关。

引黄灌区连续减施化肥对春小麦产量稳定性的影响

【目的】探索宁夏引黄灌区连续减施化肥对土壤氮、磷、钾养分供应及春小麦产量的影响,并分析影响产量稳定性的因素,为化肥合理减施、春小麦高产稳产提供理论依据。【方法】以宁春4号春小麦为供试作物,2019-2022年连续4年开展化肥减施田间定位试验,试验设置常规施肥(CF,N 270 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)150 kg·hm^(-2)、K_(2)O 75 kg·hm^(-2))、减量施肥下限(RF1,N 180 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)45 kg·hm^(-2)、K_(2)O 30 kg·hm^(-2),与传统施肥相比减N 33.3%、减P_(2)O_(5)70.0%、减K_(2)O 60.0%)、减量施肥上限(RF2,N 225 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)75 kg·hm^(-2)、K_(2)O 45 kg·hm^(-2),与传统施肥相比减N 17.0%、减P_(2)O_(5)50.0%、减K_(2)O 40.0%)及不施肥(CK)处理,分析春小麦生育期间气候因素,播前土壤水分含量,播前和收获期土壤矿质态氮、速效磷、速效钾含量,收获期春小麦地上部干物质累积量、籽粒产量及产量构成因素的差异及相互关系。【结果】2019-2022年播前土壤水分含量存在年际差异,其中2022年的较低,平均值仅为19.5%;除2020年受施肥处理显著影响外,其余年份各施肥处理之间无显著差异。播前和收获期土壤矿质态氮、速效钾和速效磷含量均以常规施肥(CF)处理较高,RF2处理次之,且两者之间无显著差异,而RF1处理的趋于降低。2019年,地上部干物质累积量和产量均以CF处理最高,分别为23261.7和9449.0 kg·hm^(-2),较RF2处理增幅分别为2.8%-4.5%和3.2%-16.0%,而2020-2022年均以RF2处理较高,但与CF处理之间无显著差异,且4年籽粒产量表现最稳定;从年际变化来看,所有施肥处理的公顷穗数、千粒重、产量均呈逐年下降的趋势,因此施肥量并不是造成产量年际差异的主要原因,而是与播前土壤水分、降水量、气温、湿度和风速有密切关系,其中2022年产量的降低主要与较低的播前土壤水分、灌浆期的干热风现象及氮肥基追比的改变有关。【结论】宁夏引黄灌区连续适量减施化肥(N225 kg·hm^(-2)、P_(2)O_(5)75 kg·hm^(-2)、K_(2)O 45 kg·hm^(-2),相对常规施肥减N 17.0%,减P_(2)O_(5)50.0%,减K_(2)O 40.0%)不会显著降低土壤氮、磷、钾的供应能力,且一定程度上提高了春小麦公顷穗数、穗粒数和千粒重,促进地上部干物质量向籽粒的转移和积累,从而趋于提高春小麦的籽粒产量。但是,春小麦产量受降雨、风速、湿度等气候因素和土壤墒情、连作障碍、氮肥追施比等的影响而存在年际差异,其中,气温、相对湿度和风速是影响小麦产量差异的主要因素,其对施肥效果的影响需做进一步研究。

基于APSIM模型模拟内蒙古春小麦不同土壤缺水条件下水氮优化管理模式

水分和氮肥是小麦生长最主要的两大限制因子,如何优化灌溉小麦高产稳产、获得农业资源高效和环境友好的水肥管理方案是亟待解决的生产问题。控制试验结果的推广受限于试验地点、年限和试验设计,而基于过程机理的作物模型则可有效解决这一问题,已成为探究作物种植管理决策、评估农业适应气候变化的有力手段和技术工具。本研究利用2010-2018年内蒙古自治区巴彦淖尔市临河区农业气象实验站春小麦‘永良4号’的试验观测资料(气象、作物、土壤和管理数据),确定模型中小麦生长发育关键参数;基于校准后模型及1986-2020年气象数据资料,设计不同干旱程度下多种智慧管理情景模式,结合水氮管理决策的遴选关键指标(产量、水肥施用量和水肥利用效率),确定春小麦水氮管理最优方案。结果表明:(1)基于APSIM模型春小麦发育期(出苗期、拔节期、开花期和成熟期)模块模拟值与观测值的RMSE在1.96~3.21d范围内;基于APSIM模型春小麦生长(叶面积指数、地上部干物质质量和产量)模块模拟值与观测值的RMSE分别为1.65、292.44g·m^(-2)和588.96kg·hm^(-2),APSIM模型可较好地定量模拟春小麦生长发育过程。(2)以产量、灌溉量、水分利用效率(WUE)、施氮肥量和氮素利用效率(NUE)为目标,得出土壤根层水分亏缺程度达40%(S3P40)和土壤根层水分亏缺程度达50%(S3P50)管理模式要优于其他管理模式。(3)与常规管理模式相比,以显著提高产量为生产目标,优选S3P40管理模式,产量提高14.4%;以稳产且减少水肥用量为生产目标,优选S3P50管理模式,灌溉量减少23.2%,施氮量减少32.4%。