多元化种植模式下秸秆还田配合水氮管理对水稻产量形成与氮素吸收利用的影响

研究多元化种植模式下,不同前茬秸秆还田与水氮管理对水稻产量形成、干物质积累分配及氮素吸收利用的影响。2018—2019年以杂交稻F优498为材料,采用三因素裂裂区设计,主区设置油菜-水稻(Py)、小麦-水稻(Px)、青菜-水稻(Pq)3种种植模式秸秆还田,裂区设置常规淹水灌溉(W_(0))和干湿交替灌溉(W_(1))2种水分管理方式,裂裂区设置不施氮处理(N_(0))、常规施氮处理(N_(1))、精量减氮处理(N_(2))3个施氮水平,分析测定了拔节期、齐穗期和成熟期不同处理下秸秆还田的腐解率、氮素释放率、水稻各器官的干物质积累分配、植株氮素吸收利用以及籽粒产量。结果表明,Py的平均产量分别较Px、Pq增加2.55%、13.99%,主要原因是其有效穗数和千粒重较高;Py可促进各营养器官干物质和氮素积累,有利于干物质分配、提高茎鞘氮素贡献率和氮肥利用率,Py各时期的平均干物质积累总量、氮素积累总量分别比Px和Pq增加5.25%、7.48%和14.60%、17.30%,Py的氮肥偏生产力较Pq显著增加24.90%,但Py的秸秆腐解率和氮素释放率较低。3种模式下W1处理的水稻产量分别比W0处理增加5.10%(Py)、1.76%(Px)和4.80%(Pq),W1处理可促进秸秆腐解和氮素释放,促进干物质积累和氮素吸收转运,有利于Py和Px模式下的干物质分配,进而提高氮肥利用率。同一秸秆还田和水分管理下,N2处理可促进秸秆腐解和氮素释放,有利于干物质分配和氮素转运,提高了齐穗期、成熟期茎鞘和叶片氮素积累量,进而提高氮肥利用率,N2处理的产量、干物质积累量较N1处理略有下降,但二者差异不显著。综合考虑分析,油-稻种植模式下,油菜秸秆还田配合干湿交替灌溉与精量减氮(120 kg hm^(-2))有利于干物质积累分配、氮素吸收转运,进而提高氮肥农学利用率、氮肥偏生产力,并可节约20%氮肥投入,实现水稻稳产高效生产。

华北地区一年两熟种植模式智慧应对气候变化的水氮管理措施

基于华北地区44个气象站点1981-2020年气象、土壤和作物数据,利用农业生产系统模型(Agricultural Production Systems sIMulator,APSIM)模拟华北春玉米一年一熟和冬小麦-夏玉米一年两熟的产量、CO_(2)和N2O排放量,解析与春玉米一年一熟种植制度相比冬小麦-夏玉米一年两熟种植制度在周年产量提高的同时温室气体排放量的变化;在此基础上,利用APSIM模型模拟不同水氮管理措施下冬小麦-夏玉米产量和温室气体排放量,并计算氮肥农学效率和水分生产力,采取归一化方法明确各处理达到高产、高效和低排多目标协同效果的主体种植制度应对气候变化的水氮智慧管理措施,以及定量气候变化背景下华北地区不同种植制度对温室气体排放量和排放强度的影响程度,明确不同水氮管理措施下周年产量、资源利用效率和温室气体排放量的空间差异性,为华北主体种植模式智慧应对气候变化提供科学依据。结果表明:(1)1981-2020年研究区域春玉米、冬小麦-夏玉米周年单位面积温室气体排放量分别为0.48×10^(4)~1.65×10^(4)kg CO_(2)-eq·hm^(-2)和2.36×10^(4)~4.11×10^(4)kg CO_(2)-eq·hm^(-2),冬小麦-夏玉米较春玉米温室气体排放量增加了406.7%;(2)1981-2020年研究区域春玉米、冬小麦-夏玉米温室气体排放强度分别为0.08~0.35kg CO_(2)-eq·kg^(-1)和0.19~0.47kg CO_(2)-eq·kg^(-1),冬小麦-夏玉米较春玉米增加了153.8%;(3)随着冬小麦灌溉量增加,冬小麦-夏玉米周年产量和温室气体排放量均呈增加趋势,且灌溉时期对周年产量和温室气体排放量无明显影响;(4)各作物氮肥施用量在0~225kg·hm^(-2)区间时,冬小麦-夏玉米的产量和温室气体排放量随着施氮量的增加而明显增加;施氮量达到225kg·hm^(-2)之后随着施氮量增加周年产量无显著变化,但温室气体排放量显著增加。针对冬小麦-夏玉米一年两熟种植制度采取适宜的灌溉模式和施氮量,可实现周年较高产量且温室气体排放量相对较低。

不同水氮管理模式下黑土稻田碳固定与碳减排效应分析

为探寻不同水氮管理模式对黑土稻田碳固定与碳减排效应的影响,进行了田间试验研究。设置常规淹灌(F)与控制灌溉(C)两种灌溉模式,选用110 kg/hm^(2)(N)、99 kg/hm^(2)(N1,减氮10%)、88 kg/hm^(2)(N2,减氮20%)3种施氮量,测定了6种水氮管理模式下的水稻土壤呼吸CO_(2)排放强度和CH4排放强度,水稻收获后各器官干物质量、碳含量及固碳量,并计算了净土壤碳收支情况。结果表明,不同水氮管理模式下,各处理土壤呼吸CO_(2)排放量呈现单峰值变化,并在分蘖期达到峰值;各处理甲烷排放量呈现双峰值变化且在分蘖期与穗肥施入后达到峰值。相同灌溉方式下,随着施氮量的减少,土壤呼吸CO_(2)排放强度与甲烷排放强度也显著减少(P<0.05)。相同施氮量下,控制灌溉相比常规淹灌有效地降低了甲烷排放强度,但提高了土壤呼吸CO_(2)排放强度。不同水氮管理模式下,水稻收获后总固碳量为319.37~489.00 g/m^(2),水稻收获后各器官固碳量由小到大依次为叶、根、茎、穗,分别为植株总固碳量的5.16%~6.72%、5.71%~10.78%、28.62%~36.66%、49.53%~58.70%。控制灌溉相较常规淹灌有效提高了植株固碳能力。在不同水氮管理模式下,水稻的净初级生产力(NPP)与总初级生产力(GPP)均在减氮量10%处理达到最高,相同灌溉方式下,随着施氮量的增大均呈现先增大后减小的变化趋势;相同施氮量下,控制灌溉下NPP、GPP均高于常规淹灌。控制灌溉相比常规淹灌具有更高的生产潜力。除CN处理净土壤碳收支数值呈负值外其余处理均为正值,即除CN处理外其余处理均为土壤净碳增益效果,相同施氮量常规淹灌下土壤净碳增益高于控制灌溉,但差异不显著(P>0.05);随着施氮量的减少相同灌溉制度下各处理土壤碳收支呈先增大后减小的变化趋势。综合考虑,CN1处理可以在保证较高生产能力下提高土壤固碳能力,减少土壤碳损失与稻田温室气体排放。

不同水氮管理对苋菜和菠菜的产量及硝酸盐含量的影响

通过田间试验研究不同水氮管理对苋菜和菠菜的产量、水分利用效率及硝酸盐含量的影响。结果表明,在同一水分处理条件下,不同的土壤供氮水平对苋菜和菠菜的产量均无显著差异,而各水分处理间也无显著差异,但水分利用效率却以W1处理(农民习惯灌水方式)为最低;苋菜和菠菜中硝酸盐含量主要受土壤的供氮量的影响,其次是土壤含水量,因此,降低土壤供氮量的同时适当降低土壤含水量,是提高水分利用效率和蔬菜品质的有效方法之一。

水氮管理对不同氮效率水稻根系性状、氮素吸收利用及产量的影响

【目的】探究水氮管理措施对不同氮效率水稻根系构型、氮素吸收利用和产量形成的影响,以及根系性状特征与氮素吸收利用和产量关系。【方法】试验采用三因素裂裂区设计,主区为2个不同氮效率水稻品种德香4103(氮高效型)和宜香3724(氮低效型),裂区设置"常规灌溉"和"控制性交替灌溉"2种水分管理方式,裂裂区为SPAD指导施肥、优化施肥以及农民习惯施肥3种施氮模式,运用岭回归分析方法探究根系构型与氮素吸收利用和产量的关系。【结果】水稻抽穗期根系性状、产量、每穗粒数、千粒重及总颖花量均存在显著的基因型差异。氮高效品种德香4103每穗粒数多,群体库容量大,产量较氮低效品种宜香3724高0.24%~11.31%;控制性交替灌溉有利于水稻千粒重的增长,常规灌溉则对水稻有效穗数、每穗粒数及群体颖花量提高更为有利;SPAD指导施肥和优化施肥处理能够提高水稻有效穗数和每穗粒数,扩大群体颖花量以保证其对农民习惯施肥的产量优势;由于水氮互作效应的存在,控制性交替灌溉下施氮处理与空白处理水稻千粒重的差距比常规灌溉的大幅降低,使得控制性交替灌溉下施用氮肥的增产效果更佳。德香4103的氮肥生理利用率较宜香3724平均高8.69%,常规灌溉下水稻氮积累量较高,控制性交替灌溉下氮肥回收率、农学利用率、生理利用率均较优;与农民习惯施肥处理相比,SPAD指导施肥与优化施肥模式更有利于水稻氮素吸收利用效率的提高。拔节期、抽穗期和成熟期水稻根系构型与产量岭回归方程的决定系数范围为0.4198~0.9028,其中,抽穗期根系性状与产量关系最为密切,氮高效和氮低效品种的决定系数均超过0.9。在拔节期,水稻细分枝根长对产量影响最大;在抽穗期,氮高效和氮低效品种存在差异,前者是粗分枝根长,后者是细分枝根表面积对产量影响最大;在成熟期,不定根长与产量关系最为密切。水稻抽穗期根系构型对氮积累量变化的解释程度较高,岭回归方程决定系数均接近0.7。就水氮管理措施而言,氮高效和氮低效水稻均应采用常规灌溉配套SPAD指导施肥或控制性交替灌溉结合优化施肥来实现产量的提高。【结论】水稻抽穗期根系构型与产量、氮积累量关系密切,采用合理的水氮管理措施能够实现水稻产量和氮素吸收利用效率的同步提高。

麦秸还田下水氮管理对稻田土壤养分、酶活性及碳库的短期影响

为揭示麦秸还田下,稻麦轮作区水氮耦合关系,通过大田试验,研究了麦秸还田条件下,不同的水分管理(淹水灌溉、浅湿调控灌溉、常规灌溉)和氮肥量(180、225、270 kg·hm^(-2))对稻田土壤养分、土壤酶活性及土壤碳库的短期影响。结果表明,在相同水分管理下,随着施氮量的增加,稻田土壤有机质、全氮、速效钾、易氧化有机碳含量、蔗糖酶、过氧化氢酶活性以及水稻产量均呈先升高后降低趋势。与常规灌溉相比,当施氮量为180 kg·hm^(-2)时,浅湿调控灌溉可以显著提高稻田土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量,淹水灌溉显著降低了土壤易氧化、水溶性有机碳含量和蔗糖酶、过氧化氢酶活性;当施氮量为225kg·hm^(-2)和270kg·hm^(-2)时,浅湿调控灌溉可以显著提高土壤全氮含量和水稻产量,淹水灌溉显著降低了水溶性有机碳、过氧化氢酶活性。因此,在麦秸还田条件下,与其他处理相比,浅湿调控灌溉和施氮量为225 kg·hm^(-2)的处理在短期内对提高土壤养分含量、增加土壤酶活性、碳库含量和水稻产量具有显著优势。本研究为该地区制定合理、高效的水肥管理措施提供了科学依据。

传统和优化水氮管理对蔬菜地土壤氮素损失与利用效率的影响

通过3年田间定位试验利用氮素平衡方程模拟了传统水氮管理和优化水氮管理下连作蔬菜地土壤无机态氮含量的变化,分析了两种水氮管理对土壤氮素损失量及氮素利用效率的影响。结果表明:优化水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均(2年或3年)氮素损失量(氨挥发、反硝化和硝态氮淋洗的总和)只有传统水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均氮素损失量的9%、8%和18%;氮素利用效率是传统水氮管理下各蔬菜氮素利用效率的2.3倍、3.2倍、1.7倍,而两处理间蔬菜平均产量并无显著差异。

氮循环与中国农业氮管理

作为全球活性氮制造量和氮肥消费量均最大的国家,中国农业生态系统的氮平衡问题受到了国内外广泛的关注。普遍认为中国农田施氮过量问题突出,并产生了严重的环境污染。为全面了解中国农业生态系统氮的来源和去向,找出引起氮肥消费量高的原因,本研究运用氮循环基本原理,以2010年为例,根据近年来发表的文献和国家统计资料,详细讨论了不同空间尺度上中国农业生态系统的氮输出和输入,重点分析了作物-土壤系统氮循环与氮平衡的特征。2010年中国农业生态系统氮投入总体上过量,其数量基本上相当于经生物地球化学循环返回作物–土壤系统的氮量,大致在5 Tg N左右。在全国水平上,2010年化肥和有机肥带入农田的氮量,相等于作物吸氮量和农田氮损失量之和;由于化学氮肥流向的多样化,如林、牧、渔业和城市绿化等的氮肥消耗,以及部分经济作物包括果树和蔬菜,特别是设施蔬菜的高量施氮,总体上粮食作物过量施氮的问题并不十分突出。在耕地资源有限(占全球8%的耕地面积,养活20%的世界人口)、有机废弃物中氮养分循环利用率低于30%、豆科作物播种面积较少且生物固氮占农田总氮投入不足15%的情况下,中国的农业生产只有依靠氮肥。然而,中国氮肥消费存在着很大的地区差异,在土地生产力水平较高的黄淮海、长江中下游和珠江三角洲地区,单位农作物播种面积的施氮量显著高于全国平均水平。这些地区氮肥消费量较大与粮食单产高、复种指数高和豆科作物种植比例低有密切关系。因此,为保证人们不断增长的食物需求和膳食结构的改善,加之土壤基础肥力相对较低,农田化学氮肥投入较高具有一定的合理性。然而,农业生产过程中发生的氮损失,既浪费了资源,也污染了环境。损失进入大气和水中活性氮以及环境中新产生的活性氮,经生物地球化学循环过程以大气沉降和灌溉水返回农田,已经成为作物-土壤系统氮的重要投入项。由于农业生态系统中氮素转化过程的多样性和生物地球化学循环的复杂性,循环过程中的氮损失不可避免。只有通过在不同空间尺度上对氮素进行优化管理,才能将氮损失降低到最低。在保证粮食安全的基础上,尽可能地降低农田施氮的环境风险,需要多学科、多部门的协作与共同努力,在不同空间尺度上实现氮优化管理、达到降低农业生态系统氮肥投入的目的。

碳氮管理措施对冬小麦/夏玉米轮作体系作物产量、秸秆腐解、土壤CO_2排放的影响

【目的】系统地研究华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系对不同碳氮管理措施的响应,为作物增产、土壤培肥、环境友好的"三赢"局面提供数据支持和理论依据。【方法】分别采用Nmin测试法、尼龙网袋埋藏法、静态碱液吸收法研究不同碳氮管理对冬小麦/夏玉米不同时期0—1 m土层硝态氮累积量、秸秆腐解、土壤CO2排放的影响。【结果】基于Nmin测试法的优化碳氮(Nopt,C+Nopt)处理和平衡氮素的碳氮(C+M,C+W)处理在冬小麦产量上为传统碳氮(Ncon,C+Ncon)处理的100.8%—115.9%;在夏玉米产量上,为传统处理的96.0%—116.4%;且能够节省48.2%—70.4%的氮肥用量。传统处理0—1m土层硝态氮累积量最高可达456.7和419.8 kgN.hm-2,而优化处理和平衡处理最高仅为283.3和180.6 kgN.hm-2,传统处理土壤中的硝酸盐被淋洗的风险要远高于优化处理和平衡处理。在低温干燥的冬小麦季,玉米秸秆腐解较慢,最后秸秆腐解率为61.7%—70.1%;在高温多雨的夏玉米季,小麦秸秆腐解较快,最后秸秆腐解率为56.7%—79.3%。土壤CO2排放具有明显的季节性变化,冬小麦季的日平均CO2排放量为4.8—10.8 gC.m-2,而夏玉米季为12.7—20.7 gC.m-2。施有机肥处理的土壤CO2排放量最大,为3 844.2和4 642.3 gC.m-2,且显著高于其它处理。【结论】基于Nmin测试法的优化碳氮管理措施和平衡氮素的碳氮管理措施不仅能够减少氮肥投入,稳定作物产量,还能降低0—1 m土层硝态氮累积量,培肥土壤。

水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响

以高产氮高效品种(德香4103)和中产氮低效品种(宜香3724)为材料,通过"淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)"、"控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)"、"旱种+氮肥优化运筹(W3N2)"3种水氮管理模式处理,研究其对氮素利用及产量的影响及其生理特性,并探讨氮素利用及产量与生理响应间的关系。结果表明,氮效率品种间的差异与水氮管理模式对水稻氮素利用特征、灌溉水生产效率、生理特性及产量均存在显著影响;不同氮效率品种间在氮肥利用效率方面的差异明显高于水氮管理模式的调控效应;而水氮管理模式对灌溉水生产效率、总吸氮量、氮素干物质生产效率及稻谷生产效率的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式能促进不同氮效率水稻拔节至抽穗期、抽穗至成熟期氮素的累积,提高功能叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、光合速率(Pn)及根系活力,进而提高稻谷产量及氮肥利用率,且对中产氮低效品种的调控效应显著高于对高产氮高效品种,为本试验最佳的水氮管理模式。高产氮高效品种的平均总颖花数、拔节至抽穗期稻株氮累积量、功能叶GS活性、Pn及根系活力均显著高于氮低效品种,尤其结实期高产氮高效品种更有利于维持叶片及根系的代谢同化能力,利于氮素转运、再分配到籽粒中提高稻谷生产效率及氮肥利用效率,是氮高效品种相对于氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。相关分析表明,水氮管理模式下不同氮效率水稻主要生育时期功能叶GS活性、Pn及根系活力与氮素利用及稻谷产量均存在显著或极显著的正相关;尤其以水稻抽穗期剑叶GS活性及根系活力与氮素利用及稻谷产量的正相关性最高。

不同水氮管理对日光温室番茄产量及土壤无机氮的影响

以传统水氮管理为对照,分别采用氮素实时监控技术对保护地番茄主要生育期进行氮素追施优化管理,同时结合小管出流的灌溉方式及夏季休闲季添加小麦秸秆-氰氨化钙的优化水氮管理处理并根据课题组同一地区多年的番茄氮素优化管理经验得出的推荐水氮管理处理,即将氮素追施量定为N 300 kg/hm2,在番茄第一、三、五穗果实膨大期各追施N100 kg/hm2,比较研究了不同水氮管理措施对保护地番茄产量及土壤无机氮的影响。结果表明:与传统水氮管理相比,在保证番茄产量的前提下,优化水氮管理和推荐水氮管理两季番茄分别减少了63.5%和50%的氮肥追施量,优化水氮管理处理两季番茄分别减少了44%和39%的灌溉用水。此外,优化水氮管理处理还显著提高了番茄全年的总产量,增产约10%。传统的氮素投入使番茄生育期内的土壤无机氮含量保持较高水平,试验结束时,传统水氮管理处理在0-180 cm各土层无机氮残留量均在N 200 kg/hm2以上,其0-180 cm土层无机氮残留总量已超过N 1 500 kg/hm2;而优化水氮管理和推荐水氮管理处理在改进水氮管理措施后,0-180 cm各土层无机氮残留量显著降低,仅为传统水氮管理的1/2,大幅度降低了土壤氮素的淋洗风险,减轻了由于不合理的水氮管理而对环境造成的影响。

不同水氮管理下麦茬杂交稻氮磷钾吸收和转运及其与产量的关系

以杂交稻F优498为材料,设置不同灌溉方式(淹灌、干湿交替灌溉)和氮肥运筹(总氮150kg/hm2,基肥、蘖肥、穗肥的质量比分别为4:4:2(T1)、3:3:4(T2)、2:2:6(T3),以不施氮为对照),研究水肥耦合对麦茬杂交籼稻茎叶氮、磷、钾吸收和转运影响及其与产量形成的关系.结果表明:与淹灌相比,干湿交替灌溉有利于抽穗期和成熟期茎叶氮、钾及成熟期穗部和植株钾积累,并随氮肥后移量的增加,抽穗期茎叶、成熟期穗部和植株磷、钾积累呈先增后降趋势;淹灌能明显促进磷积累,且随着氮肥后移量的增加,茎叶的氮、磷、钾积累提高;干湿交替灌溉能够明显提高茎叶的氮、钾转运量及转运贡献率,增加穗粒数、结实率和千粒质量,促进增产;适宜氮肥后移增产显著,T2较T1、T3增产9.09%、6.48%(淹灌)和11.24%、11.05%(干湿交替灌溉).干湿交替灌溉,总施氮量为150kg/hm2,基肥、蘖肥、穗肥的质量比为3:3:4时,麦茬杂交籼稻的增产效果最好.

不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素和肥料氮素的影响

为了解决东北地区灌溉条件下水氮合理施用问题,以大田试验为基础,采用15 N同位素示踪技术,设置3个灌水定额水平(W1:40 mm,W2:60 mm,W3:80 mm)和3个施氮量水平(N1:180 kg/hm^2,N2:240 kg/hm^2,N3:300 kg/hm^2),分析比较了不同水氮管理模式对玉米地土壤氮素的吸收、土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响。结果表明:随着施氮量的增加,0~100 cm土层铵态氮、硝态氮的含量和累积量均呈现增加的趋势;提高灌水量可以提高60~100 cm土层铵态氮累积量、80~100 cm土层硝态氮累积量。对土壤-作物氮平衡的研究表明,增加施氮量可以提高土壤无机氮残留量和氮素盈余,而作物氮素吸收量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,氮素盈余量和表观损失量随灌水量的增加表现为先降低后增加。肥料氮累积量随着施氮量的增加呈先增后减的趋势,施氮量300 kg/hm^2时肥料氮累积量占比21.27%~31.23%,肥料氮残留量和损失量所占比例均有所提高。玉米植株氮素中有66.70%~75.05%来自于对土壤氮的累积,随着施氮量的增加,玉米植株土壤氮素累积量呈先增后减的趋势。综合不同水氮管理模式对玉米地土壤无机氮残留、土壤-作物氮平衡以及肥料氮去向的影响得出,灌水60 mm、施氮240 kg/hm^2的水氮组合可保证肥料氮的充分利用,减少无机氮的残留和损失。

水氮管理及品种对冬小麦光能利用率的影响

提高光能利用率（RUE）是作物获得高产的重要因素之一。遗传特性和栽培管理措施等因素通过影响作物冠层结构及冠层形成过程,进而影响作物的光能利用率。为探讨不同冬小麦品种在不同水氮管理条件下的光能利用率,于2012—2013年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,进行了3个冬小麦品种（‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’）在3个氮水平[135 kg（N）·hm^-2,180 kg（N）·hm^-2,225 kg（N）·hm^-2]和3个灌溉水平（70 mm,140 mm,210 mm）下的大田试验,对关键生育期光合有效辐射截获、生物量和叶面积等参数进行了测定和分析。结果表明：不同冬小麦品种的光能利用率存在显著差异（P〈0.05）,‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’的光能利用率分别为2.10 g·MJ^-1、2.05 g·MJ^-1和1.93 g·MJ^-1。不同水氮处理对冬小麦光能利用率有一定的影响,其值为1.80~2.20 g·MJ^-1;水氮因素对冬小麦光能利用率的影响不同,随着施氮水平的增加,光能利用率增加,适度的水分亏缺会产生较高的光能利用率。光能利用率增加与生物量形成呈正相关,但当生物量增加到一定程度后冬小麦产量并不随生物量的增加而增加,这与干物质量转移率随着生物量增加而降低有关。结果还显示：从拔节期到灌浆期冬小麦的光能利用率与气温存在明显的曲线关系,其在水氮条件下表现不一致。综合上述分析结果,需要适宜水氮供应才能获得适度干物质积累,提高光能利用率和有效干物质运转,最终提升冬小麦产量。

施氮量与氮管理模式对超级稻产量和辐射利用率影响

通过探讨施氮量和氮管理模式对超级稻产量和辐射利用率的影响,为超级稻超高产栽培和育种提供技术措施和理论依据。以超级稻两优293为材料,于2007年在湖南浏阳进行大田试验,研究了农民管理模式、实地氮肥管理和实时氮肥管理3种氮管理模式、涉及7种氮水平(N0～N6)下水稻的产量及群体辐射利用率。结果表明:随氮肥施用量的增加,群体叶面积指数﹑干物质积累总量﹑产量﹑群体光合有效辐射截获量和辐射利用率都相应增加。处理N6水平(施氮量为210kg/hm2)下,产量最高,为9927.0kg/hm2,分别比其他处理高4.8%～33.5%,当施氮水平超过210kg/hm2时,不同施氮方法,处理产量和群体光合有效截获量反而降低;处理N6干物质积累总量和辐射利用率也最大,分别为1853.7g/m2和1.59g/MJ,显著高于其他处理。从而表明,施氮量和氮管理模式对超级稻产量和辐射利用率有重要影响,相同施氮水平下,采用实地氮肥管理更有利于产量和超级稻群体辐射利用率的提高。

不同水氮管理对蔬菜地硝态氮淋洗的影响

通过3年(1999～2001)的田间定位试验研究了中国北方露地蔬菜种植中不同水氮管理方式对蔬菜地NO3--N淋洗的影响。结果表明,在蔬菜生长期内,通过减少灌溉水量不但能够降低蔬菜地水分渗漏量,而且明显降低蔬菜地NO3--N淋洗量。减少施氮量同样明显降低蔬菜地NO3--N淋洗量。说明在蔬菜生产中将施氮量降低到传统施氮量的20%～40%,土壤含水量保持在蔬菜生长的有效土壤含水量的50%～80%,能够明显降低NO3--N的淋洗风险,且蔬菜产量未受到影响。

水氮管理模式与磷钾肥配施对杂交水稻冈优725养分吸收的影响

【目的】研究水氮管理模式与磷钾肥配施对水稻养分吸收的影响,为水稻水肥高效利用提供依据。【方法】以杂交稻冈优725为材料,通过"淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)"、"控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)"、"旱种+氮肥优化运筹(W3N2)"3种水氮管理模式及不同的磷钾肥配施处理,分析对水稻氮、磷、钾吸收特点的影响,并探讨各养分间及其与产量、生理特性指标间的关系。【结果】水氮管理模式和磷钾肥配施对水稻氮、磷、钾素的吸收、生理特性及产量均存在显著的影响;W2N1管理模式与磷、钾肥施用量均为90 kg.hm-2的配施(P90K90处理)组合能促进抽穗及成熟期各养分的累积,提高剑叶光合速率(Pn)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及根系活力,延缓剑叶丙二醛(MDA)增幅,为本试验稳产、高效最佳的水肥运筹模式;而配施肥量过重(P90K180处理)时水肥调控优势减弱,增产不显著,会导致肥料利用效率、产投效益降低。旱种相对于淹灌下的水氮优化管理模式与P90K180配施组合,会导致肥料利用效率降低,但能提高稻谷增产幅度,为生产中水资源不足的情况下参考。相关分析表明,水肥调控下稻株抽穗及成熟期氮、磷、钾累积间及与产量间均存在显著正相关(r=0.644*—0.939**);且抽穗及成熟期各养分累积量和产量与结实期各阶段剑叶Pn、SOD活性及根系活力均存在正相关性(r=0.545—0.902**),与剑叶MDA含量呈显著或极显著负相关(r=-0.612*—-0.879**),尤其以抽穗后1—7 d相关性最高。【结论】本试验条件下,W2N1-P90K90为最优的水肥调控模式,在一定程度上调节结实期稻株生理代谢活性,提高养分累积量及稻谷产量,W1N1模式与P90K90配施为宜,而W3N2模式下可适当提高钾肥配施量以P90K180配施为宜。

成都平原两熟区水氮管理模式与磷钾肥配施对杂交稻冈优725产量及品质的影响

以杂交稻冈优725为材料，通过“淹水灌溉＋氮肥优化运筹（W1N1）”、 “控制性交替灌溉＋氮肥优化运筹（W2N1）”、 “旱种＋氮肥优化运筹（W3N2）”3 种水氮管理模式及不同的磷钾肥配施处理，研究其对成都平原两熟区水稻产量、 养分分配及品质的影响。结果表明，水氮管理模式和磷钾肥配施对稻米品质、 稻株各营养器官养分分配及产量均存在显著影响；水氮管理模式对稻谷产量、 整精米率、 直链淀粉、 蛋白质及RVA谱影响明显高于磷钾配施处理，而磷钾肥配施对垩白度、 垩白粒率、 胶稠度的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式的水稻产量分别提高3.02%和28.21%，为本试验最优的水氮管理模式，且与施磷量P2O5 90 kg/hm^2、 施钾量K2O 90~180 kg/hm^2 配施组合能进一步提高结实率和千粒重，利于成熟期籽粒氮、 磷、 钾素及稻株总养分累积量的增加，达到水肥耦合促产的目的，而且能提高整精米率、 胶稠度、 蛋白质含量，降低垩白度、 垩白粒率、 直链淀粉及消减值，改善米质。W1N1模式与P90K90配施为宜；旱种相对于淹灌下的水氮优化管理模式，不利于产量及米质的提高，但与P90K180配合对稻谷的产出及米质的改善有一定的补偿作用，可为生产中在水资源不足的情况下提供参考。

水氮管理对麦后复播大豆土壤固碳效应和产量的影响

为探求伊犁河谷地区复播大豆高产低碳的水氮管理组合,为建立高产固碳农业技术提供一定理论依据,2012—2014年于伊宁县开展了不同水氮管理对复播大豆土壤总有机碳、碳库管理指数及产量影响的田间试验。采用水、氮二因素裂区试验设计,设置4个灌水量处理:3000(W1)、3600(W2)、4200(W3)、4800(W4)m^3·hm^(-2);设置3个施氮量处理:0(N0)、150(N1)、300(N2)kg·hm^(-2)。结果表明,随着施氮量或灌水量的增加,土壤有机碳、活性有机碳和非活性有机碳含量均呈现"先增后降"的趋势,且均在W3N1组合处理下达到最大,且其碳库管理指数和产量均达到最大。大豆产量与土壤有机碳、活性有机碳、碳库管理指数均存在正相关关系,且与活性有机碳的相关系数最大,达0.898,说明W3N1组合处理不仅更有利于土壤有机碳的固定,而且有利于复播大豆产量的提高。

秸秆还田与水氮管理对水稻氮素利用及土壤理化性质的影响

在川西平原稻油轮作典型的砂质壤土区,设置不同秸秆还田方式(堆腐还田和直接还田)、灌溉方式(淹灌和有氧灌溉)和施氮水平(0、75、150、225 kg/hm^(2))的3因素裂区试验,分析秸秆还田与水氮管理对水稻氮素利用特征与土壤理化性质的影响。结果表明:秸秆还田与水氮管理对主要生育时期水稻氮素积累、结实期(抽穗和成熟期)氮素转运与利用、稻谷产量及成熟期稻田耕层(0~20 cm)土壤脲酶活性、铵态氮和硝态氮质量分数均存在显著或极显著的互作效应;秸秆堆腐还田对水稻氮素利用和产量及土壤理化性质的调控作用显著高于秸秆直接还田的,同一水氮管理下,成熟期植株和籽粒氮积累量分别提高了9.7%~32.9%和7.5%~45.3%,增产7.3%~18.5%,各生育期的平均土壤脲酶活性提高4.8%~9.7%;同一秸秆还田和施氮量处理下,相比于淹灌处理,有氧灌溉能不同程度的提高产量和氮肥表观利用率,并能提高多数处理的氮肥农学利用率、土壤铵态氮和硝态氮质量分数及脲酶活性;同一秸秆还田和灌溉方式,随着氮肥用量的增加,水稻氮肥表观利用率、农学利用率、产量、各器官(除2017年成熟期的穗外)和植株的氮素积累量及抽穗至成熟期茎鞘的氮素转运量、转运率、贡献率、土壤脲酶活性和硝态氮质量分数均先增加,施氮量为150 kg/hm^(2)时最高,继续增加施氮量,这些指标反而降低。本研究条件下,油菜秸秆堆腐还田和有氧灌溉与配施150 kg/hm^(2)氮肥的综合管理模式可有效增强结实期土壤耕层脲酶活性,提高植株氮素积累量、结实期茎鞘的氮素转运量和转运率,从而促进水稻产量及氮肥利用率的同步提高。