水氮互作对冬油菜氮素吸收和土壤硝态氮分布的影响

【目的】针对西北地区冬油菜蕾薹期干旱频发,农民大量灌溉和施氮导致的环境问题,探究西北地区冬油菜蕾薹期适宜的灌溉量和施氮量。【方法】通过2年田间试验,研究分析蕾薹期不同灌溉量（不灌溉（I₀）、灌60 mm（I₁）和灌120 mm（I₂））和施氮量（不施氮（N₀）、施氮80 kg·hm^-2（N₁）和施氮160 kg·hm^-2（N₂））下,地上部干物质量、籽粒产量、氮素吸收与分配、土壤硝态氮分布和氮素利用效率的差异,其中全生育期不施氮（不基施、不追施）和不灌溉为对照处理（CK）。【结果】蕾薹期灌溉或施氮能显著提高冬油菜的地上部干物质量、籽粒产量、产油量和氮素吸收量。土壤硝态氮峰值所在的土层深度随灌水量的增加而明显下移,且峰值随施氮量的增加而明显增加,表现出明显的淋洗趋势。I₁N₁处理的土壤硝态氮累积量与I₀N₀处理间不存在显著差异,但与I₂N₂相比,却显著降低41.9 kg·hm^-2。I₀、I₁和I₂处理土壤硝态氮主要分布在0-40、40-80和80-160 cm。2个冬油菜生长季,I₂N₁处理的籽粒产量和产油量均最大,平均为3 385和1 429 kg·hm^-2;CK最小,平均为1 391和585 kg·hm^-2。与I₂N₁相比,2012-2013年（干旱年）I₁N₁处理的籽粒产量显著降低,但产油量无显著差异;2013-2014年（平水年）二者的籽粒产量和产油量均不存在显著差异。2年I₁N₁处理平均籽粒产量和产油量分别为3 264和1 358 kg·hm^-2,仅比I₂N₁降低3.6%和4.7%。I₁N₁处理的平均氮肥农学利用率比I₂N₁降低7.2%。【结论】为提高冬油菜籽粒产量和氮素利用效率,减轻土壤硝态氮的下移趋势和下移量,I₁N₁处理（灌溉60 mm,施氮80 kg·hm^-2）为较优的灌溉施氮策略。     

节水减氮对温室土壤硝态氮与氮素平衡的影响

【目的】针对日光温室蔬菜生产中肥水超量施用问题,以提高氮肥利用率和实现温室菜田可持续利用为目标,研究节水减氮在温室蔬菜生产中的增效潜力,推荐适宜水氮用量。【方法】采用当地典型种植茬口冬春茬黄瓜-秋冬茬番茄,在沟灌方式下设计农民习惯灌溉（W₁,＞100%田间持水量）和减量灌溉（W₂,75%-95%田间持水量）2个灌水水平;农民习惯施氮（N₁）、较农民习惯减氮25%（N₂）、减氮50%（N₃）和无氮（N₀）4个氮肥水平,对应黄瓜季施氮1 200、900、600和0 kg·hm^-2,番茄季施氮 900、675、450和0 kg·hm^-2,共W₁N₁、W₂N₂、W₂N₃、W₁N₀和W₂N₀ 5个水氮用量组合处理,3年6季定位研究蔬菜关键生育期0-100 cm土体硝态氮动态变化,分析氮素平衡和经济效益,推荐合理水氮用量。【结果】农民习惯水氮管理W₁N₁处理土壤硝态氮积累明显,并向土壤深层迁移。节水减氮W₂N₃处理3年0-60 cm土层硝态氮供应保持在相对适宜水平,平均硝态氮含量为53.3-80.9 mg·kg^-1;0-100 cm土体硝态氮未出现明显积累,平均含量较W₁N₁处理下降13.9%-31.1%;氮素表观损失下降56%,氮肥利用率提高2.4-3.3个百分点,并保持较高的经济效益。依据0-20 cm土层硝态氮含量与产量之间的显著回归关系,获得最佳产量土壤硝态氮含量黄瓜为37.4-72.9 mg·kg^-1,番茄应低于90 mg·kg^-1。根据蔬菜氮素需求量和关键生长期适宜的土壤硝态氮含量,结合根区土壤水分监测,推荐与供试条件相近的温室,沟灌冬春茬黄瓜产量160-180 t·hm^-2下灌水450-550 mm配合施氮600 kg·hm^-2较适宜,秋冬茬番茄产量70-80 t·hm^-2时灌水170-200 mm配合施氮250 kg·hm^-2较适宜。分析水氮减施增效原因为：节水20%-30%使土壤硝态氮趋近根区分布,节氮50%降低土壤剖面硝态氮积累,节水20%-30%配合减氮50%将根区硝态氮供应维持在适宜水平的同时,降低进入损失途径的氮素,从而实现增效。【结论】华北平原沟灌温室黄瓜-番茄农民生产现状节水减氮潜力较大。优化水分管理是实现氮肥减施增效的关键,在合理灌水量下,推荐适宜的施氮量是水氮减施增效的有效措施。较农民习惯管理节水20%-30%配合减氮50%,能有效降低氮素损失,提高氮肥利用率,保持较高经济效益。     

减氮增钙及施用时期对花生生长发育及生理特性的影响

为探讨减施氮肥对花生的影响，采用盆栽试验，在北方黄淮海和南方红壤旱地产区选用当地主要栽培品种，北方选用 ‘花育25号’为材料，设置施N 0 kg·hm^-2（T0）、施N 157.5 kg·hm^-2（T1）、施N 157.5 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2（T2）、施CaO 450 kg·hm^-2（T3）、施N 67.5 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2作为基肥+花针期追施N45 kg·hm^-2（T4）、施N 67.5 kg·hm^-2作为基肥+花针期追施N45 kg·hm^-2+CaO 450 kg·hm^-2（T5）共6个处理；南方选用‘湘花2008’为材料，设置施N 0 kg·hm^-2（S0）、施N157.5 kg·hm^-2（S1）、施N 157.5 kg·hm^-2+ CaO 568 kg·hm^-2（S2）、施N 112.5 kg·hm^-2（S3）、施N 112.5 kg·hm^-2+CaO 568 kg·hm^-2（S4）共5个处理，研究了减氮增钙及氮、钙肥施用时期对花生干物质积累量、叶片SPAD值、碳氮代谢酶活性，根瘤和产量构成因素的影响。结果表明，与传统施肥（T1）相比，减氮增钙（T4）处理明显提高结荚期根瘤数量和鲜重，提高生育后期的叶绿素相对含量、干物质积累量，促进叶片中的碳、氮酶活性提高，产量提高4.5%。与T1处理相比，T2处理显著促进干物质积累、产量提高10.8%；基施钙肥处理（T4）与花针期追施钙肥处理（T5）相比，产量提高228%。同时，与S1相比，S2处理的单株总干物质积累量和产量分别提高15.6%和29.8%。与S1相比，氮肥减施+基施钙肥处理（S4）的产量提高27.7%。表明氮肥减施后钙肥的增产效果更明显，且作为基肥效果更好。因此，无论是北方黄淮海花生生产区、还是南方红壤旱地花生产区，增施钙肥是花生产量提高的有效措施，可作为氮肥减施后保障花生稳产的重要栽培方法。     

测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响

【目的】测墒补灌是近年来研究的一种小麦节水灌溉新技术。论文旨在探索测墒补灌与施氮对冬小麦生长的影响,为该区节水、节氮提供依据。【方法】采用漫灌的方式设置测墒补灌和施氮两因素田间试验,补灌设置4个处理,于冬小麦拔节期、开花期依据0-40 cm土层土壤质量含水量进行测墒补灌,补灌至土壤田间持水量的50%（W₁）、60%（W₂）、70%（W₃）、80%（W₄）。施氮设置4个处理,不施氮（N₀）、施纯氮180 kg·hm^-2（N₁₈₀）、240 kg·hm^-2（N₂₄₀）和300 kg·hm^-2（N₃₀₀）。在此处理下研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响。【结果】(1)各施氮处理下,补灌量的增加可增加冬小麦籽粒产量,当补灌量至土壤田间持水量的60%-80%范围内时,冬小麦籽粒的增产效应差异不显著。各补灌处理下,当施氮量超过240 kg·hm^-2时籽粒产量无显著性变化。本试验条件下当补灌至土壤田间持水量的60%,施氮量为240 kg·hm^-2时冬小麦籽粒产量达到最高,为8 104.6 kg·hm^-2。(2)增加施氮量和补灌量均可显著增加麦田总耗水量,但当施氮量超过240 kg·hm^-2时,施氮的提高效果不显著。补灌量的增加会显著增加麦田总耗水量,但当补灌至土壤田间持水量60%（W₂）、70%（W₃）时较补灌至80%（W₄）处理显著降低耗水量,说明有利于节约灌水而获得较高产量。(3)相同施氮处理下,补灌量的增加可显著提高冬小麦水分利用效率,当补灌量增至土壤田间持水量的60%时,冬小麦水分利用效率达到最大值,为14.7 kg·hm^-2·mm^-1。相同补灌处理下,增施氮肥可显著提高冬小麦水分利用效率,但施氮量不宜超过240 kg·hm^-2,否则将导致水分利用效率降低。(4)相同施氮处理下,应控制补灌量至土壤田间持水量的60%时冬小麦氮素干物质生产效率及氮素利用效率最高,为60.1 kg·kg^-1、22.4 kg·kg^-1。相同补灌处理下,施氮量应控制在240 kg·hm^-2时可获得较高的氮素干物质利用效率及冬小麦氮素利用效率最高,为63.9 kg·kg^-1、23.5 kg·kg^-1。【结论】本试验条件下当施氮量为240 kg·hm^-2、冬小麦拔节期、开花期补灌至土壤田间持水量的60%时冬小麦籽粒产量、水分利用效率、氮素干物质利用效率、氮素利用效率均最高,为最优的节水、节氮、高产组合,推荐其作为该区域适宜水、氮用量。     

北方麦区小麦产量与蛋白质含量变化对土壤硝态氮的响应

【目的】分析我国北方麦区不同土壤硝态氮残留梯度下减施氮肥后小麦籽粒产量、蛋白质含量变化,为保证合理减施氮肥,有效降低麦田土壤硝态氮残留提供理论依据。【方法】于2018—2019年在我国北方麦区43个地点进行田间试验,研究不同硝态氮残留情况下氮肥减施对小麦产量、蛋白质含量、产量构成及氮素吸收利用的影响。【结果】与农户施肥相比,监控施肥的氮肥用量减少55 kg·hm^-2（26%）,产量为5 885 kg·hm^-2,比农户施肥增产3.1%,籽粒蛋白质含量为132.4 g·kg^-1,与农户施肥相比无显著差异。当1 m土层硝态氮残留量<55 kg·hm^-2时,小麦产量最低,为4 252 kg·hm^-2,硝态氮残留在55—100 kg·hm^-2时,产量达到最高,为7 186 kg·hm^-2,硝态氮残留量过高并不能持续提高小麦产量;当土壤硝态氮残留量<100 kg·hm^-2时,不施氮肥小麦产量会显著降低,但采用监控施肥技术合理减施氮肥,无论土壤硝态氮残留多少,均不会减产。土壤硝态氮残留>300 kg·hm^-2时,小麦籽粒的蛋白质含量达到最高,平均为146.93 g·kg^-1;当土壤硝态氮残留量<200 kg·hm^-2时,不施氮肥会显著降低籽粒蛋白质含量,但通过监控土壤硝态氮合理减施氮肥,无论硝态氮残留高低,均不会降低籽粒蛋白质含量;硝态氮残留介于55—100 kg·hm^-2时,农户与监控施肥处理的小麦籽粒蛋白质含量分别为124.5和123.1 g·kg^-1。采用监控施肥技术,小麦氮肥吸收效率（地上部吸氮量/施氮量）与氮肥偏生产力分别为1.36 和45.7 kg·kg^-1,较农户施肥显著提高61.5%和57.1%。【结论】综合考虑维持北方麦区小麦较高的产量和蛋白质含量,收获期1 m土层硝态氮残留量应介于55—100 kg·hm^-2。基于小麦目标产量、籽粒蛋白质含量和土壤硝态氮监控,确定合理的氮肥用量,对实现小麦氮肥减施、绿色生产有重要意义。     

水氮对冬小麦-夏玉米产量及氮利用效应研究

【目的】水肥是作物产量的两大限制因子。当前在作物生产中对水氮资源利用不够合理,不仅浪费水资源,而且严重威胁环境。为了探讨华北山前平原冬小麦-夏玉米轮作体系合理的水氮配合措施,在5年水氮定位试验基础上对周年轮作体系产量、氮吸收与利用状况进行了分析。【方法】试验为冬小麦夏玉米周年轮作种植,设置水、氮两因子,裂区试验设计,水分为主区,施氮量为副区。水分设置限水和适水两个处理,根据华北山前平原冬小麦夏玉米灌溉制度,冬小麦限水和适水下灌水次数分别为1水（拔节期）和2水（拔节+开花水）,夏玉米限水和适水下灌水次数根据不同年型降水量而定（1水为播前水,2水为播前水+12展叶水,3水为播前水+12展叶水+开花水）。周年设置6个施氮水平,小麦+玉米氮肥用量分别为（0+0）、（60+60）、（120+120）、（180+180）、（240+240）、（300+300）kg·hm^-2。【结果】在供水量较高和较适宜的条件下（年供水量大于609.5 mm）,水分不是氮肥肥效发挥的限制因素,氮肥对产量的贡献较大;而供水量较低的条件下,肥效受较大抑制,供水对产量贡献较大。供水量和施氮量有明显的耦合效应,限水和适水下得到最高产量的施氮量冬小麦分别为134.8和126.4 kg·hm^-2、夏玉米分别为176.8和127.2 kg·hm^-2。限水和适水下单季施氮量分别为300和240 kg·hm^-2时,地上部总氮量达较高值,但限水和适水下夏玉米和限水下冬小麦氮量超过60 kg·hm^-2、适水下冬小麦施氮量超过120 kg·hm^-2时,秸秆残留氮素明显增加,对籽粒氮的贡献变小。氮肥偏生产力随施氮量增加而降低,且随年度推移氮肥偏生产力明显降低,尤其是小麦季施氮量60 kg·hm^-2处理随年份增加降低尤为迅速。在本试验条件下周年施氮量限水240 kg·hm^-2、适水120 kg·hm^-2就能保持土壤有机质和全氮含量不降低。【结论】限水条件下水是限制氮肥肥效发挥的主要因素,通过改善水分条件可更有效的提高氮肥肥效,因此在干旱年型应降低施氮量。中高产田冬小麦-夏玉米轮作体系限水和适水下得到最高产量的施氮量分别为311.6和253.6 kg·hm^-2,此时最佳产量可分别达16 127.5和17 272.9 kg·hm^-2。     

不同水氮措施对农田氮素流失和动态变化规律

【目的】 研究不同水氮措施对农田氮淋失的影响。【方法】 以宁夏黄灌区玉米为供试材料,采用田间试验、取样、室内分析与生物统计的方法,设CON(常规处理)、RN(减施氮肥)、SRN(减氮节水)、SMN(节水增施有机肥)和CRF(控释肥配施)共5个处理,研究不同水氮措施对农田氮素流失和动态变化规律。【结果】 土壤含水量是影响淋溶量的因素之一,而灌溉量是影响淋溶量的主要因素,节水控灌处理(SRN、SMN)所产生的淋溶水量均低于常规灌溉处理(CON、RN、CRF),节水控灌处理淋溶水量比常规灌溉处理淋溶水量减少14.6%~18.4%;土壤淋溶水总氮、可溶性总氮、硝态氮浓度年内变化呈降低趋势,均在基施肥或第1次追施氮肥后出现峰值,是控制氮素流失的关键时期,施氮量是影响淋溶水氮素浓度的主要因素;2016~2018年总氮淋失量大小顺序均为CON(常规处理)＞RN(减施氮肥)＞SRN(减氮节水)＞SMN(节水增施)＞CRF(控释肥配施),CRF总氮淋失量较CON减少21.4~43.0 kg/hm²。【结论】 CRF处理降低氮素淋失的效果最佳,与CON处理相比总氮淋失量降低比例为68.4%~74.7%。     

滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量、品质和水氮利用的影响

【目的】水肥是限制作物增产的两大因子,不合理的灌溉与施氮不仅难于增加产量,还会增加土壤剖面硝态氮累积、降低作物品质及水氮利用效率。针对西北半干旱地区温室蔬菜灌水和施肥存在的问题,通过滴灌施肥水肥耦合对温室番茄产量品质和水氮利用的影响,研究滴灌施肥条件下温室番茄高产优质高效的灌水施肥制度。【方法】通过温室番茄小区试验,设常规沟灌施肥（100%ET₀,N240-P₂O₅120-K₂O150 kg·hm^-2）以及3个滴灌水量（高水W₁：100%ET₀、中水W₂：75%ET₀、低水W₃：50%ET₀）和3个施肥水平（高肥F₁：N240-P₂O₅120-K₂O150 kg·hm^-2、中肥F₂：N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2、低肥F₃：N120-P₂O₅60-K₂O75 kg·hm^-2）,共10个处理,分析番茄生长产量、品质、土壤硝态氮分布以及水氮吸收利用对不同灌水量和施肥量的响应规律。【结果】与常规沟灌施肥相比,滴灌施肥增加番茄产量31.04 t·hm^-2、干物质量3 208 kg·hm^-2和总氮吸收量73.13 kg·hm^-2,增幅分别为46.9%、54.0%和82.4%,同时增加果实中维生素C（Vc）含量61.8%;降低土壤中硝态氮含量;水分利用效率（WUE）和氮肥利用率（NUE）分别增加46.4%和76.5%。滴灌施肥条件下,W₁F₂处理总干物质量最大（9 248 kg·hm^-2）,产量和植株氮素吸收量均与灌水量和施肥量正相关,增加施肥量带来的增产效应大于灌水,且W₁F₂处理产量和氮素吸收量增加幅度最大。增加灌水量,降低施肥量,WUE逐渐下降,NUE逐渐上升,W₃F₁处理WUE最大（47.7 kg·m^-3）,W₁F₃处理NUE最大（65.6%）,且W₃F₂处理的WUE和W₁F₂处理的NUE增加幅度明显大于其他处理。土壤中硝态氮含量受灌水、施肥以及水肥交互效应影响显著,随灌水量的增加呈先增大后降低的趋势,随施肥量的增加逐渐增大,在滴头正下方没有明显累积,在湿润土体的横向边缘产生累积,W₁F₂处理土壤中硝态氮含量较小,分布更均匀。增大灌水量显著降低番茄Vc、番茄红素和可溶性糖含量以及营养累积量;增大施肥量,品质含量以及营养累积量呈先增大后降低的趋势;W₃F₂处理获得最大的Vc和番茄红素含量及营养累积量,最大的可溶性糖含量及较大的营养累积量。【结论】温室番茄滴灌施肥技术能够达到高产优质和高效的目的,当追求产量和氮肥利用率时,高水中肥（W₁F₂：100%ET₀,N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2）处理能获得较高的产量和NUE以及较低的土壤硝态氮含量;当追求品质和水分利用效率时,低水中肥（W₃F₂：50%ET₀,N180-P₂O₅90-K₂O112.5 kg·hm^-2）处理获得最大的维生素C、可溶性糖和番茄红素含量以及较高的水分利用效率。     

稻茬小麦不同氮效率群体花后物质生产与衰老特性差异分析

【目的】探讨稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体花后衰老特征。【方法】2010-2012年,在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,采用三因素裂区设计,以施氮量（纯N）为主区,设210.0 kg·hm^-2、262.5 kg·hm^-2两个水平;以施氮比例为副区,设基肥﹕壮蘖肥﹕拔节肥﹕穗肥分别为3﹕1﹕3﹕3、5﹕1﹕2﹕2两个水平;以穗肥追氮时期为裂区,设剑叶露尖、孕穗期、抽穗期和开花期四个水平。通过试验构建不同氮肥利用率（NUR）群体,研究其产量、物质生产、氮素吸收及花后剑叶衰老特性的变化特征。【结果】不同群体NUR变幅在31.18%-72.23%,NUR≥60%群体（氮高效群体）籽粒产量8 500 kg·hm^-2以上,比NUR40%-60%群体（氮中效群体）和NUR≤40%群体（氮低效群体）籽粒产量分别高6.84%和21.36%,群体间差异均达显著水平。NUR与籽粒产量呈极显著线性正相关。不同群体间花前干物质积累量和氮素积累量差异未达显著水平。但随NUR增高,花后及总的干物质积累量、开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量增加,NUR≥60%群体花后和总的干物质积累量分别达6 000和17 500 kg·hm^-2以上,开花期植株氮素含量和成熟期群体氮素积累量分别达1.50%和215 kg·hm^-2以上。此外,随NUR的提高,花后群体光合面积衰减逐渐减缓,净同化率逐渐增加;植株花后剑叶光合能力和抗衰老能力逐步增强,在籽粒灌浆后期表现更为明显,促进了花后光合物质生产。NUR≥60%群体花后叶面积衰减率、光合势和净同化率分别在0.14 LAI·d^-1、105×10⁴ m²·d·hm^-2和9.50 g·m^-2·d^-1左右。综合两年结果,在氮肥适当后移（3﹕1﹕3﹕3）条件下,穗肥适当早施（剑叶露尖、孕穗期）,产量及氮肥利用率较高;高施氮量（262.5 kg·hm^-2）的增产效果不明显,且氮肥利用效率较低。在施氮量210.0 kg·hm^-2、氮肥运筹3﹕1﹕3﹕3、剑叶露尖追氮处理下两年产量均高于9 000 kg·hm^-2,氮肥利用率为各处理最高。【结论】稻茬小麦高氮肥利用率条件下群体在生育中后期具有较高植株氮素营养水平,氮素吸收与积累增加,有利于促进氮素向籽粒的运转;有利于延缓花后光合面积衰减及叶片衰老、增强光合物质生产能力,实现氮肥利用率与籽粒产量的同步提升。     

黄土高原旱地小麦覆膜增产与氮肥增效分析

【目的】研究覆膜栽培条件下黄土高原旱地冬小麦产量形成规律和氮肥吸收运移特征,为旱地小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】于2012-2016年在晋南黄土旱塬冬小麦种植区,通过农户模式（FP）、农户施肥+垄膜沟播模式（RFSF1）、监控施肥+垄膜沟播处理（RFSF2）和监控施肥+全膜覆土穴播处理（WFFHS）4种不同栽培模式,具体分析不同施肥和覆膜措施互作对黄土旱塬冬小麦产量形成、地上部氮素积累转移、土壤硝态氮残留以及土壤氮素平衡的影响。【结果】试验期间,农户模式冬小麦平均产量为3 367 kg·hm^-2,通过监控施肥覆膜种植,平均产量可提升至4 491 kg·hm^-2,监控施肥对籽粒产量形成的贡献率为14.8%,监控施肥和覆膜协同贡献率达24.7%-42.1%。黄土旱塬冬小麦产量形成主要取决于公顷穗数,其次是千粒重。WFFHS处理因其合理的群体构建和良好水肥条件具有最高公顷穗数、千粒重和籽粒产量,平均分别为581×10⁴穗/hm²、44.3 g和4 785 kg·hm^-2。从地上部氮素转运看,冬小麦地上部吸收氮素的花后转运量与生物产量和经济产量呈极显著正相关,相关系数分别为0.959^**和0.960^**。农户模式小麦籽粒中3/4氮素来源于花前营养器官的转移,1/4氮素来源于花后根系土壤吸收。通过监控施肥覆膜种植可显著提高花前营养器官氮素向籽粒的转移量,其转运贡献率在81.4%-88.8%。从土壤氮素残留看,长期过量施氮已导致黄土旱塬麦田土壤硝态氮在1 m 土层的累积,累积量在100 kg·hm^-2 以上,20-60 cm土层为累积峰值。经过连续4年种植,农户模式2 m土壤硝态氮累积量达277 kg·hm^-2,较2012年播前增加了87.7%,其中75%的硝态氮集中在0-120 cm 土层,监控施肥覆膜种植处理2 m土壤硝态氮累积量较2012年播前仅增加15.7%-24.2%。试验期间土壤残留硝态氮有随降水向下淋移的趋势,表现为2016年收获期各处理在120-200 cm土层较2012年播前有10.2%-133.7%的增幅。从4年土壤氮平衡角度总体评价,土壤残留氮素具有一定后效作用,各处理氮肥表观利用率在28.8%-56.7%,氮肥表观残留率在12.1%-28.9%,氮肥表观损失率在31.2%-49.6%。监控施肥覆膜种植可减少土壤氮表观损失量和土壤残留量,增加氮表观矿化量。其中WFFHS处理更大程度上利用了历年土壤残留硝态氮和有机质的矿化氮,具有相对低的氮素表观残留率（12.1%）和氮素表观损失率（31.2%）以及相对高的氮素表观利用率（56.7%）。【结论】全膜覆土穴播监控施肥种植可更好地改善土壤水肥供应条件,更大程度利用历年土壤残留硝态氮,增加地上部氮素积累量、积累氮素向籽粒的转移贡献率,构建合理群体,最终获得显著的增产效应和较高的氮素利用效率,是黄土高原冬小麦区有效的栽培措施。     

覆膜和施氮肥对玉米产量和根层土壤硝态氮分布和去向的影响

【目的】采用大田覆膜栽培技术,研究西北黄土塬区覆膜和施肥量对玉米产量、根层土壤硝态氮分布和去向的影响,为西北黄土塬区合理施氮和农业可持续发展提供理论依据。【方法】试验共设置6个处理,分别为:(1)对照组(CK):不施肥、不覆膜;(2)覆膜和不施肥处理(MN0);(3)施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))和不覆膜处理(BN1);(4)施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))和覆膜处理(MN1);(5)施基肥(氮肥80kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))、追施氮肥(氮肥80 kg·hm~(-2))和不覆膜处理(BN2);(6)施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80 kg·hm~(-2))、追施氮肥(氮肥80 kg·hm~(-2))和覆膜处理(MN2),测定玉米产量、土壤水分、土壤硝态氮分布和玉米地上部氮素吸收量的差异。【结果】玉米地上部干物质积累量随着生育期的推进呈持续增加的趋势,干物质积累速率也随之增加,两年的干物质积累量主要表现为MN2BN2MN1BN1CKMN0;玉米产量随着地上部干物质积累量的增加而增加,覆膜和施肥显著提高玉米产量,2012年,BN1和MN1处理的产量比CK处理分别提高了31.41%和38.33%,BN2和MN2处理的产量比CK处理分别提高了49.89%和79.06%;覆膜提高了玉米根层土壤水分含量,在整个生育期的影响程度为先增加、后降低;随生育期推进,不施肥处理根层土壤硝态氮含量持续下降,土壤上层(0—50 cm)硝态氮含量略大于下层(50—100 cm),土壤上、下层间的硝态氮含量差异逐渐减弱;在施基肥和追肥处理下,覆膜有提高土壤硝态氮含量的作用;玉米地上部对根层氮素的吸收率与施肥量正相关,覆膜和施肥对玉米氮素吸收量影响显著,在不施肥条件下,覆膜对氮素吸收量影响不显著;覆膜处理的氮素去向表现为:植株地上部氮素吸收量氮素残留量氮素表观损失量;两年的氮肥回收率表现为MN2BN2MN1BN1,覆膜可以显著提高氮肥回收率。【结论】综合考虑玉米产量、氮素表观损失和氮肥利用率,施基肥(氮肥80 kg·hm~(-2),磷肥80kg·hm~(-2))、追施氮肥(氮肥80 kg·hm~(-2))和覆膜处理(MN2)显著提高玉米产量、表层土壤含水量,以及减缓硝态氮向深层迁移速度、降低氮素表观损失量和提高氮肥利用率,推荐MN2处理为最佳处理。     

不同材料包膜氮肥氮素挥发特征及对油菜产量的影响

【目的】施用包膜缓/控释肥料是减少氮素损失,提高氮肥利用率的重要途径之一。新型有机-无机复合包膜氮肥具有缓释性能好、环境友好等优点。研究不同有机-无机复合包膜氮肥的气态氮损失特征,可为新型包膜缓/控释肥料的研发与应用提供科学依据。【方法】本研究以改性聚乙烯醇分别与无机材料硅藻土、沸石粉、生物质炭、磷矿粉、硫磺进行混合作为包膜材料制备包膜尿素（分别记作Ag、Af、Ac、Ap、As肥料）,采用室内培养方法,以普通尿素为对照（CK）,通过测定60 d内土壤的氨挥发速率和氮氧化物排放速率,揭示不同膜材料包膜氮肥施入土壤后的氨挥发和氮氧化物排放特征。并设计盆栽试验,研究施用不同包膜氮肥对油菜生长和产量影响。【结果】施肥后土壤氨挥发从培养的第1天开始出现,且不同包膜氮肥的氨挥发速率均在培养的第3-10天达到最大值,CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的最大氨挥发速率分别为1.132、0.373、0.508、0.696、0.347和 0.304 mg·L^-1·d^-1,各包膜肥料氨挥发峰值的出现时间迟于普通尿素,说明包膜肥料的包裹层可以有效地阻碍外界水分同其内部的尿素核心相接触,使尿素溶解时间延长,减缓尿素溶出速率。氨挥发速率呈现先快后趋于平稳的趋势。CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的氨挥发总量分别为104.0、88.2、93.4、95.6、81.9和79.4 mg,Ag、Af、Ac、Ap和As肥料氨挥发总量较普通尿素CK分别降低了15%、10%、8%、21%和23%。包膜肥料的氮氧化物排放特征与氨挥发相似,氮氧化物排放速率峰值与氨挥发相比明显后移。排放高峰期出现在第6-23天,CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的氮氧化物排放速率峰值分别为 0.092、0.033、0.039、0.051、0.027和0.022 mg·L^-1·d^-1,其氮氧化物排放总量分别为15.8、11.1、12.4、13.2、10.3和8.5 mg,包膜肥处理氮氧化物排放总量均低于普通尿素处理。各处理氨挥发占氮素气态损失总量的80%-90%。施用包膜肥料的油菜产量与普通尿素（CK）相比均有提高,提高量分别为 47%（Ag）、37%（Af）、31%（Ac）、52 %（Ap）、63%（As）。【结论】氨挥发是肥料氮素气态损失的主要形式,发生在施肥后的前两周。硅藻土、沸石粉、生物质炭、磷矿粉和硫磺与改性聚乙烯醇制备的包膜肥料对氨气和氮氧化物的排放具有抑制作用,能够提高油菜产量。     

暴雨条件下紫色土区玉米季坡耕地氮素流失特征

【目的】研究暴雨条件下,川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期土壤侵蚀及氮素流失规律,为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。【方法】采用人工模拟降雨与径流小区相结合的方法,在玉米苗期（5月1日）,拔节期（5月26日）,抽雄期（6月27日）和成熟期（8月4日）进行模拟降雨,结合川中丘陵紫色土区夏季暴雨多的特点,开展降雨强度为1.5 mm·min^-1,坡度为15°条件下地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。【结果】（1）玉米各生育时期地表径流产流率和产沙率总体表现为随降雨时间延长而呈增加的变化趋势,地表径流产流率和产沙率均表现苗期最高,抽雄期最低;壤中流产流率则表现为抽雄期最高,成熟期最低。（2）玉米各生育时期地表径流中总氮流失率随降雨时间延长而呈增加,在降雨36 min后基本趋于稳定,总氮和可溶性总氮流失率均在玉米苗期最大,平均值分别为5.24和4.74 mg·m^-2·min^-1;玉米全生育期地表径流中硝态氮流失率则在降雨30 min后基本稳定,铵态氮流失率呈现波动性,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为3.90和0.14 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期地表径流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与地表径流量呈现极显著线性关系。（3）壤中流中总氮流失率在玉米各生育时期随降雨时间延长缓慢增加,壤中流中可溶性总氮和硝态氮流失率在玉米苗期、拔节期和成熟期变化趋势与总氮一致,而铵态氮流失率在玉米全生育期呈现波动性;总氮,可溶性总氮,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为25.04、20.34、16.20和0.22 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期壤中流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与壤中流量呈现显著线性关系,且均在玉米拔节期表现为斜率最大。（4）玉米各生育时期侵蚀泥沙中氮素流失率均随降雨时间延长而增加,但在玉米苗期表现为增幅最大,平均值为0.92 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期,侵蚀泥沙中氮素流失量与侵蚀泥沙量呈现极显著线性关系。（5）地表径流中不同形态氮素流失量均在玉米苗期和拔节期最大,壤中流中总氮流失量则在玉米拔节期和抽雄期最大,侵蚀泥沙中氮素流失量在玉米苗期最大。壤中流为研究区坡耕地氮素流失的主要途径,占氮素流失总量的64.07%-83.39%。可溶性总氮为径流中氮素流失主要形态,以硝态氮为主要形态。【结论】1.5 mm·min^-1降雨强度下,地表径流和壤中流中总氮流失量分别在玉米苗期和拔节期最高,可溶性总氮和硝态氮流失量均在拔节期最高,存在水体富营养化潜在风险,控制苗期地表径流量和拔节期壤中流量可减少该区域氮素流失量。     

根际溶氧量对分蘖期水稻生长特性及其氮素代谢的影响

【目的】研究不同根际溶氧量对分蘖期水稻生长及其氮素代谢的影响,并探讨适宜水稻生长及提高其氮素利用效率的溶氧浓度。进一步完善水稻需氧规律、了解氧气在水稻生长中的作用,为中国中低产田--潜育性稻田的改良、水稻产量及氮肥利用效率进一步提高提供参考及理论依据。【方法】正式试验在2013年于中国水稻研究所网室进行。试验采用国际水稻所营养液配方进行水培,营养液中添加双氰胺抑制硝化作用,控制营养液铵硝比约为1﹕1;供试材料为常规籼稻中嘉早17和常规粳稻秀水134;移栽行间距为15 cm,移栽后10 d进行不同梯度的氧处理,通过安装水体循环泵将空气中的氧气带入营养液以控制营养液中的氧气含量,试验设置了对照（CK：氧气含量为0.3-2.5 mg·L^-1）、中氧（MO：氧气含量为2.3-5.5 mg·L^-1）、高氧（HO：氧气含量为6.5-8.0 mg·L^-1）3个处理,处理时间为15 d。采用便携式溶氧仪（YSI550A,美泉,美国）测定营养液中溶氧量。【结果】（1）2个品种的根茎叶干物重及氮积累量均呈MO＞HO＞CK的趋势,并且MO处理与CK达到显著水平;（2）2个品种MO处理的叶面积指数、根系数、根系吸收面积,叶片氮光合利用效率和分蘖数均显著高于HO处理和CK,增氧处理MO和HO最长根长显著高于CK;（3）和秀水134相比,中嘉早17对根际氧含量比较敏感。相对于CK,中嘉早17 MO处理根茎叶干物重和氮积累量的增长幅度显著高于HO处理,且HO处理的根数、根系活力吸收面积及总吸收面积与CK之间差异不显著。虽然秀水134增氧处理的根茎叶干物质积累量、根叶氮积累量、根系体积和根系活力吸收面积均显著高于CK,但MO和HO处理之间没有显著的差异;（4）两品种氮代谢关键酶谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性在根系和叶片之间的变化趋势不一致,但两品种在3个处理间变化一致,MO处理两品种叶片氮光合利用效率显著高于HO处理和CK。【结论】适量的根际溶氧量促进地上分蘖、叶面积的形成,增加光能截获,同时促进根系形态建成,根系吸收面积增加,形成水稻早期快速生长势,同时显著增加叶片氮光合利用效率;但过高浓度的溶氧量将会减弱增氧对水稻生长的促进作用,不同品种对根际溶氧量的敏感程度也有所不同,相对于秀水134,中嘉早17对根际氧含量较敏感,较适的溶氧量范围为2.3-5.5 mg·L^-1。     

不同组分脲甲醛缓释肥的夏玉米肥料效应研究

【目的】探究不同组分的脲甲醛缓释肥在夏玉米上的肥料效应,为制备夏玉米一次性施用的专用肥料提供理论依据,从而简化施肥步骤,节省施肥成本,提高肥料效益,减少养分损失,保护生态环境。【方法】试验以夏玉米品种郑单958为供试材料,连续2年在大田条件下,设置3种组分脲甲醛缓释肥处理(UF1、UF2、UF3)、常规施肥处理(CF)和不施肥处理(CK),研究不同组分脲甲醛对夏玉米产量、氮肥利用率、地上部氮素积累量、土壤无机态氮含量的影响。【结果】不同组分的脲甲醛肥效不同,UF1、UF2、UF3脲甲醛缓释肥均能够提高夏玉米产量及氮肥利用率,尤其以UF2效果最佳,与常规施肥处理相比,UF2处理2年平均增产7.63%,氮肥利用率提高16.43个百分点;UF1效果次之,平均增产6.53%,氮肥利用率提高12.30个百分点;UF3平均增产4.98%,氮肥利用率提高0.82个百分点。不同组分脲甲醛缓释肥其氮素释放速率也不同,与常规施肥相比,脲甲醛缓释肥处理在玉米苗期0—20 cm土层无机氮含量均较高,其中以UF2处理最高,达80.09 mg·kg~(-1);UF1次之,含量为66.47 mg·kg~(-1),UF3处理最低,为51.18 mg·kg~(-1)。大喇叭口期常规施肥处理追施60%尿素,土壤的无机态氮含量有一定地提高,灌浆期含量为27.46 mg·kg~(-1)。20—40 cm土层中,UF1、UF2在大喇叭口期到灌浆期土壤无机态氮含量较稳定,灌浆期后含量下降,其中UF1处理收获期含量低至13.40 mg·kg~(-1),比CF处理低1.05 mg·kg~(-1)。UF2处理收获期土壤无机态氮含量为14.13 mg·kg~(-1),较CF处理降低0.32 mg·kg~(-1)。而UF3收获期土壤无机态氮含量略高于其他处理,较CF高出1.51 mg·kg~(-1)。因此,一次性施用的脲甲醛缓释肥处理均可满足玉米整个生育期的养分需求。【结论】在不同组分脲甲醛缓释肥中,UF2处理获得了相对较高的产量和氮肥利用率,可作为华北平原北部中低产土壤的玉米专用缓释肥。     

不同水肥管理下设施黄瓜地氮素损失及水氮利用效率模拟分析

【目的】利用模型定量分析不同水肥管理对设施菜地氮素损失及水氮利用效率的影响,为设施菜地合理水肥管理措施的制定提供理论指导。【方法】2010—2011年在山东寿光设施大棚设置了4种水肥管理模式：对照+畦灌（CK）、传统施肥+畦灌（FP）、优化施肥+畦灌（OPT）和传统施肥+滴灌（RI）。利用EU-Rotate_N模型模拟了两个生长季（春夏茬和秋冬茬）各处理下设施黄瓜地的产量、氮素淋失和气体损失等,并计算了水氮利用效率。【结果】两个生长季内滴灌处理（RI）比畦灌处理（CK、FP和OPT）节水约60%,且灌溉水利用效率提高了2倍多。在各施肥处理中,春夏茬和秋冬茬黄瓜的氮素气体损失分别占施氮量的16%—19%和6%—11%,氮素淋失量分别占施氮量的14%—57%和20%—55%,其中OPT和RI处理的氮素淋失量比FP处理分别减少了19%—31%和63%—76%。OPT处理两茬黄瓜的氮素利用效率比FP处理分别提高了3%和7%,而RI处理的氮素利用效率比FP处理分别提高了41%和44%。【结论】氮素淋失是设施菜地氮素损失的主要途径,滴灌和优化施肥均能有效地减少菜地土壤硝态氮的淋失,提高氮素利用效率。     

辐射累积量控制的灌溉模式下温室番茄生长与水肥利用研究

【目的】在辐射累积量控制的灌溉模式下,探讨不同灌溉量对番茄开花坐果期生长和水肥利用效能的影响,为日光温室番茄高效生产提供科学依据。【方法】在内嵌基质土垄栽培条件下,以番茄"丰收"杂交种为供试品种,采用营养液滴灌。灌溉模式分为常规时间间隔灌溉(以下称"常规灌溉",CK)和辐射累积量控制灌溉两种,其中辐射累积量控制的灌溉模式分为低灌溉量(T1)、中灌溉量(T2)和高灌溉量(T3),研究不同灌溉模式和灌溉量的番茄开花坐果期生长和水肥利用效能的差异。【结果】相比于处理CK,处理T1、T2和T3的灌溉量分别减少了39.3%、30.3%和14.0%,而且灌溉量越大,基质水分含量越高,处理CKT3T2T1。辐射累积量控制的灌溉模式有利于番茄营养和生殖生长,显著提高了番茄生物量,相比于处理CK,处理T1、T2和T3的番茄生物量分别提高了57.1%、75.3%和32.7%;其中,处理T2的番茄生物量达到102.9 g/株,也显著高于处理T1和T3。辐射累积量控制的灌溉模式晴天的灌溉量多于阴天,而且中午的灌溉量多于早晨和下午,与植株对水肥的需求相匹配;此外,该灌溉模式有效节约了水肥,避免了水肥的浪费,相比于处理CK,在晴天和阴天时,处理T3的废液排出率分别减少了62.5%和72.6%。该灌溉模式下的适宜灌溉量也显著提高了番茄产量和灌溉水分利用效率,相比于处理CK,处理T2的产量增加了14.2%,达到61.3 t·hm-2,灌溉水分利用效率提高了34.1%,灌溉量过少则抑制了植株产量的提高。【结论】辐射累积量控制的灌溉模式能够促进番茄的生长,有效节约了水肥。其中处理T2灌溉量533.0 m3·hm-2,可作为日光温室番茄开花坐果期的参考营养液灌溉量。