孙强[1]2004年在《免耕覆盖模式对小麦产量、品质以及土壤氮素和水分变化的影响》文中进行了进一步梳理本试验田间试验于2002-2003年在山东省龙口市中村镇王格庄进行。研究了免耕覆盖模式下小麦生长发育和生理特性以及免耕对土壤中不同形态氮素和土壤水分变化的影响,其中包括对免耕模式下施肥区和覆盖区土壤系统的分别研究。主要结果如下:1 免耕小麦生长发育和生理特征的变化1.1 在群体动态和干物质累积上,免耕处理间随施氮量增加逐渐增加,CT>N3T>N2T>N1T>N0T。和常规处理相比,免耕处理 N3T和常规耕翻处理相同肥料用量提高了分蘖成穗率,降低了亩穗数,增加了穗粒数和千粒重,在产量上与常规处理无显着差异。1.2 在籽粒品质上,和常规耕翻处理相比,成熟期免耕处理 N3T 在籽粒蛋白质含量上无显着差异,对湿面筋含量和沉降值无显着影响。1.3 在生理特性上,和常规耕翻处理相比,免耕处理 N3T 增强了开花后旗叶 NR 活性,增加了开花 16 天以后旗叶的光合速率和蒸腾速率,并且持续时间高于常规处理。免耕处理 N3T 在开花 16 天以后提高了旗叶叶片水分利用效率。ФPSII 和 Fv/Fm 荧光参数免耕处理 N3T 高于常规处理,与光合速率的相关系数分别达到 0.7649**和 0.7368**显着水平。1.4 免耕处理间植株全氮含量随施氮量增加逐渐递增,表现出 CT>N3T>N2T>N1T>N0T的趋势,常规耕翻处理和免耕N3T处理差异达到显着水平。肥料利用率免耕各处理均显着低于常规处理。1.5 和常规耕翻处理相比,免耕处理玉米秸秆腐解率无显着差异。冬前是秸秆腐解的主要时期。小麦生育后期肥料对秸秆腐解的促进作用显着,肥料用量与秸秆腐解率存在显着相关性。2 免耕对土壤理化性状的影响2.1 在成熟期免耕施肥区,和常规耕翻处理相比,免耕处理 N3T 对0-40cm 土层碱解氮含量影响不显着。免耕处理 N3T 显着提高了 0-20cm 土层土壤速效磷和速效钾含量,对 20cm 以下土层速效磷和速效钾含量无显着影响。在免耕覆盖区,免耕处理 N3T 显着提高了 0-40cm 土层土壤碱解氮含量,显着提高了 0-20cm 土层速效磷和速效钾含量,对 20cm 以下土层速效养分含量无显着影响。 1
张法全[2]2009年在《土壤水分和耕作方式对小麦耗水特性和产量的影响》文中认为为确定中、高产麦田的适宜土壤水分和耕作方式,于2007-2008生长季在山东兖州小孟镇史家王子村大田,选用中筋品种济麦22,研究了土壤水分和耕作方式对小麦耗水特性与产量的影响,试验采用裂区设计,主区为耕作方式,副区为水分处理。主区设置5种耕作方式:半旋耕施肥播种一体机播种(免耕)、深松+半旋耕施肥播种一体机播种(深松+免耕)、深松+旋耕、旋耕、铧式犁耕翻(常规耕翻)。副区设置5个水分处理,土壤含水量为0~140cm土层土壤相对含水量平均值:W0底墒水(80%)+拔节水(65%)+开花水(65%),W1底墒水(85%)+拔节水(70%)+开花水(70%),W2底墒水(85%)+拔节水(75%)+开花水(75%),W3底墒水(90%)+拔节水(80%)+开花水(80%),W4底墒水(90%)+拔节水(85%)+开花水(85%)。结果如下:1土壤水分对小麦耗水特性和产量的影响1.1免耕、深松+免耕条件下土壤水分对小麦耗水特性和产量的影响1.1.1土壤水分对耗水特性的影响免耕条件下,W1、W2处理总耗水量最少;提高土壤相对含水量,灌溉水消耗量增加,降水和土壤水的消耗量降低;灌溉水占总耗水量的比例,W1处理最低;降水量占总耗水量的比例,W1、W2处理显着高于其他灌水处理;土壤贮水消耗量占总耗水量的比例,W1处理最高,W2处理次之;返青至拔节期和开花至成熟期是小麦消耗土壤水的主要阶段,均以W2处理最高。深松+免耕条件下,W1、W2总耗水量最少;降水量占总耗水量的比例降低,W1处理的比例最高,W2处理次之;土壤贮水消耗量占总耗水量的比例,W1、W2处理的最低。1.1.2土壤水分对植株氮素积累、转运的影响免耕条件下,W2处理提高了氮素在籽粒中的分配比例及花后营养器官氮素向籽粒的转移率;花后营养器官氮素向籽粒的转移量和对籽粒的贡献率均以W4处理最高。深松+免耕条件下,W2、W4处理开花期、成熟期营养器官氮素积累量、花后营养器官氮素向籽粒的转移量及转移率均最高。1.1.3土壤水分对籽粒产量和水分利用效率的影响免耕条件下,W2处理籽粒产量和水分利用效率最高。深松+免耕条件下,W1、W2处理水分利用效率最高,籽粒产量W2处理显着高于W1。综上所述,免耕条件下,W2处理总耗水量最少,降水量占总耗水量的比例显着高于其他灌水处理;返青至拔节期和开花至成熟期土壤水消耗量均以W2处理最高;花后营养器官氮素向籽粒的转移率以W2处理最高;W2处理籽粒产量和水分利用效率最高。深松+免耕条件下,W2处理总耗水量最少;降水量占总耗水量的比例降低,W1处理的比例最高,W2处理次之;土壤贮水消耗量占总耗水量的比例,W2处理最低;W2处理花后营养器官氮素向籽粒的转移量及转移率均最高,籽粒产量和水分利用效率最高。1.2深松+旋耕、旋耕、常规耕翻条件下土壤水分对小麦耗水特性和产量的影响1.2.1土壤水分对耗水特性的影响深松+旋耕条件下,在灌水处理中,W1处理总耗水量最少;随土壤相对含水量的提高,灌水量占总耗水量的比例增加,W1、W2处理最低,降水量占总耗水量的比例降低,W1处理最高,W3处理最低。旋耕、常规耕翻条件下,灌水处理间,W1处理总耗水量最低,而土壤贮水消耗量占总耗水量的比例最高;在W1处理基础上,提高拔节期和开花期土壤相对含水量,总耗水量提高,而土壤贮水消耗量占总耗水量的比例显着降低。1.2.2土壤水分对植株氮素积累、转运的影响深松+旋耕、常规耕翻条件下,W2处理显着提高了成熟期营养器官氮素积累量、开花后营养器官氮素向籽粒的转移率及对籽粒的贡献率。旋耕条件下,成熟期营养器官氮素积累量和开花后营养器官氮素向籽粒的转移量,W4处理最高;开花后营养器官氮素向籽粒的转移率,W2处理最高。1.2.3土壤水分对籽粒产量和水分利用效率的影响深松+旋耕条件下,W2处理水分利用效率与W1处理无显着差异,显着高于W0、W3和W4处理,W2、W3处理籽粒产量最高。旋耕条件下,W2和W3处理水分利用效率最高,W4处理较W2和W3处理水分利用效率显着降低,而籽粒产量无显着差异。常规耕翻条件下,W2和W3处理籽粒产量最高,W0处理最低;而水分利用效率以W4处理最低,W1、W2和W3处理间无显着差异。综上所述,深松+旋耕条件下,W1处理总耗水量最低,W2处理次之;灌水量占总耗水量的比例增加,W1、W2处理最低;W2处理开花后营养器官氮素向籽粒的转移率及对籽粒的贡献率均最高,籽粒产量和水分利用效率最高。旋耕条件下,W2处理总耗水量较低,返青至拔节期阶段耗水量、日耗水量和耗水模系数均最高;开花后营养器官氮素向籽粒的转移率、籽粒产量和水分利用效率,均为W2处理最高。常规耕翻条件下,W2处理土壤贮水消耗量显着高于其他水分处理;开花后营养器官氮素向籽粒的转移率及对籽粒的贡献率,均为W2处理最高;W2处理籽粒产量和水分利用效率最高。2耕作方式对小麦耗水特性和产量形成的影响2.1耕作方式对耗水特性的影响W0、W1处理条件下,深松+免耕处理总耗水量及土壤贮水消耗量占总耗水量的比例最低,降水量占总耗水量的比例最高;免耕处理反之。W2处理条件下,深松+免耕处理耗水规律与W0、W1条件下一致。深松+旋耕处理总耗水量最高,显着提高了对灌溉水的利用,降低了对降水和土壤贮水的消耗。2.2耕作方式对籽粒产量和水分利用效率的影响W0处理条件下,深松+免耕处理籽粒产量和水分利用效率均最高;免耕处理不利于籽粒产量形成和水分利用效率的提高。W1、W2处理条件下,深松+免耕处理籽粒产量和水分利用效率最高;旋耕处理反之。2.3耕作方式对植株氮素积累和转运的影响W0处理条件下,深松+免耕处理有效的提高了营养器官积累的氮素向籽粒的转运及对籽粒的贡献率,免耕处理最低。W2处理条件下,常规耕翻处理显着提高了小麦氮素籽粒的转运,花后营养器官中的氮素对籽粒的贡献率深松+免耕处理最高,免耕和旋耕处理不利于小麦氮素的转运。综上所述,在不同土壤水分条件下,深松+免耕处理总耗水量及土壤贮水消耗量占总耗水量的比例最低,降水量占总耗水量的比例最高;花后营养器官中的氮素对籽粒的贡献率、籽粒产量和水分利用效率,均以深松+免耕处理最高。3不同施氮量对籽粒产量和氮素积累转运的影响2006—2007年生长季,供试材料为中筋品种济麦22,采用随机区组设计,设置6个施纯氮处理:0、210、240、270、300、330 kg·hm?2。结果如下:随施氮量的增加,籽粒产量先增加后降低,施纯氮240 kg·hm?2 (N240)和270 kg·hm?2(N270)处理的籽粒产量最高,比不施氮肥处理(N0)分别增加11.20%和18.93%。随施氮量的增加,成熟期小麦植株氮素积累量先增后降,以N270处理最高;开花后营养器官氮素向小麦籽粒转运量和转运率先升后降,转运量N270处理最大;而转运率以N240处理最高。
胡恒宇[3]2012年在《控释肥和深松对玉米氮水利用、生物质产量及品质的影响》文中提出采用大田试验，于2009-2010年在山东农业大学试验站进行。分析了不同土壤耕作方式条件下（深松S与旋茬R），常规尿素（U）和控释尿素（C）对玉米氮素水分利用、生物质产量和品质及光合特性、茎流特性的影响，为玉米高产优质高效栽培提供理论依据和技术借鉴。主要研究结果如下：1不同处理对氮素利用的影响同一品种﹑相同耕作方式条件下，施用控释尿素的处理地上部吸氮量RC﹑SC分别比RU﹑SU高12.1%﹑8.5%，达到显着水平。而对于同一品种﹑相同氮肥种类，深松加旋茬处理的地上部吸氮量S0﹑SU﹑SC分别比R0﹑RU﹑RC高11%﹑10.1%﹑6.5%，均达到显着水平。不同品种的地上部吸氮量D比Z高3.1%，差异显着。NUEA表现为，RC﹑SC分别比RU﹑SU高27.7%﹑19.6%；SU﹑SC分别比RU﹑RC高8.5%﹑1.8%；D比Z高8.6%；均达到显着水平。NUEP表现为：控释尿素处理高于常规尿素处理，深松加旋茬处理低于旋茬处理。而NPE则表现为：控释尿素处理低于常规尿素处理，深松加旋茬处理高于旋茬处理。施氮处理其0~100cm各土层硝态氮含量均比不施氮处理增加。相同耕作方式不同肥料类型情况下，控释尿素氮素的缓慢释放利于提高作物对氮肥吸收，降低硝态氮在土壤中的残留。同一肥料类型，深松加旋茬处理大于旋茬处理，同时在耕层以下深松加剧了硝态氮向深层土壤的淋溶，降低了常规尿素的有效性，而控释尿素的缓慢释放减轻了淋溶的损失。2不同处理对水分利用的影响相同耕作措施和品种条件下，施氮显着增加了籽粒产量提高了玉米的总水分利用效率。郑单958和登海3号的总水分利用效率均表现为：SC>RC>SU>RU>S0>R0。郑单958时，SC处理比SU、RC、RU分别提高2.36%、1.21%、3.25%；而登海3号时，SC处理比SU、RC、RU分别提高3.79%、2.15%、5.26%。相同条件下，登海3号的总水分利用效率显着高于郑单958，SC、RC、SU和RU条件下登海3号的产量分别比郑单958高4.85%、3.64%、4.21%和4.97%。可见，控释肥可以高效的对水分进行时空管理，在前期达到节水调肥的目的，在后期又增肥吸水，实现了水分的高效利用从而为产量提高奠定了基础。深松也能达到调水增产的目的。控释尿素和深松相配合更有利于提高降水和土壤水的利用效率，从而获得高产。3不同处理对玉米光合性能和茎流的影响控释尿素氮素的缓慢释放利于后期维持较高的光合速率和叶绿素含量，施氮量增加时光合速率和叶绿素含量也显着增加。深松处理能维持花后较高的光合速率和叶绿素含量。不同生育时期净光合速率和叶绿素含量的平均优势均以施用包膜控释尿素处理高，而且越到后期优势越大。包膜控释尿素处理具有明显高的SOD、POD活性、较高的可溶性蛋白含量和较低的MDA含量，生理活性均高于常规尿素处理，深松的耕作方式能显着提高这种效果。表明控释尿素和深松能增强叶片的抗氧化能力，延长叶片的功能期，利于产量的提高。施尿素可以显着提高玉米生育期的平均茎流，在开花前期施用控释尿素处理的茎流量显着低于常规尿素，而等过了开花期施用控释尿素处理的茎流量显着高于常规尿素。深松处理的茎流量在玉米的平均生育期内显着高于旋茬的处理。4不同处理对玉米籽粒产量和品质的影响控释尿素处理开花前玉米的地上部干重、叶面积指数低于常规尿素处理，开花后开始赶超常规尿素处理，收获时其籽粒产量和生物质产量均显着高于常规尿素，控释尿素能提高玉米产量，表现出明显的“前控后保”效果。适宜的耕作方式条件下，控释尿素的“前控后保”效果更显着。控释尿素提高了玉米吸氮量，从而显着地增加了籽粒蛋白质含量和蛋白质产量。深松的耕作方式显着提高了蛋白质产量，且控释尿素处理仍高于常规尿素。包膜控释尿素处理的脂肪含量和淀粉含量均高于常规尿素处理，深松的耕作方式有利于籽粒脂肪含量和淀粉含量的提高。5不同处理对玉米秸秆产量及品质的影响多数化学成分含量均受到显着影响。其中，最为明显的是粗蛋白含量，各施肥量间相互比较，都存在显着或极显着的差异，施控释尿素时，可使玉米秸秆的粗蛋白含量提高。粗脂肪、纤维素、木质素、灰分的含量均表现为，控释尿素处理显着高于常规尿素处理。与旋茬的耕作方式相比，除了个别处理以外，深松处理可以略微提高可溶性糖和淀粉的含量，但是差异不显着。在粗脂肪方面对于郑单958来说，与旋茬相比，深松的处理略低。整体来看，深松处理优于旋茬，这一点在登海3号上表现得十分明显，趋势显着。在纤维素、木质素、灰分方面与旋茬相比，深松的耕作方式可以显着提高其含量。综合分析表明，通过施用控释尿素和耕作方式的结合可以改善秸秆的品质。6最优氮水模式探讨施用包膜控释尿素，并进行深松处理，增产达10.1%，肥水利用效率较高，并且可以改变玉米籽粒及秸秆的品质。
李娜[4]2018年在《冬小麦水温效应—夏玉米氮硫交互效应及其优化调控》文中提出在西北干旱半干旱地区,水分亏缺和阶段性高温是限制小麦生产的重要原因;而过量施肥和养分失衡是影响玉米生产的重要因素。目前对旱地土壤-冬小麦体系水分、温度动态与系统调控,以及夏玉米硫肥效应、氮硫交互效应与优化调控研究较少。本研究采用田间试验系统研究了不同耕作模式对旱地土壤-冬小麦体系水分、温度和光能利用等方面的调控效应;通过田间试验和砂培试验研究了夏玉米氮硫肥效及其交互效应的生理生化机制,采用化学计量学的方法研究了夏玉米氮硫综合诊断指标体系;通过模型模拟的方法研究各生长要素之间的相互关系,为提升旱地冬小麦和夏玉米生产力及资源利用效率提供理论与技术依据。冬小麦水温调控研究于2012-2013和2013-2014两个小麦季进行,设置6种耕作模式,即平作无覆盖(对照)、平作覆草、平作覆膜、垄作无覆盖、垄作覆膜、垄作覆膜覆草。分析了土壤-小麦体系的水分、温度和光照反射率等动态变化,植株形态特征与生理特性对水分和温度的响应,以及土壤氮素有效性和氮素吸收等对水分和温度的响应;探讨了不同耕作模式的调控效应。2015年通过砂培试验研究了玉米氮硫交互效应的生理机制与诊断指标,设置5个氮水平(0、7.5、15、22.5、30 mM)和5个硫水平(0、1、2、3、4 mM)的完全组合,共25个处理。2015和2016两个玉米生长季通过田间试验研究了夏玉米氮硫肥效及其交互效应,设置4个氮水平(0、90、180、270 kg N ha~(-1))和4个硫水平(0、45、90、135 kg S ha~(-1))的完全组合,共16个处理。分析了玉米氮硫吸收利用特征、氮硫同化生理生化指标、植株形态与产量特征对氮硫肥的响应以及夏玉米适宜的氮硫诊断时期与诊断指标等。主要研究结果如下:(1)覆盖及垄作模式均可调节土壤-作物冠层水分温度状况,延迟干物质转运,提高干物质转运效率,优化小麦产量构成因素,提高小麦籽粒产量。其中平作覆膜和垄作覆膜覆草模式在增产方面效果较优。(2)覆盖及垄作模式减少麦田蒸散量,提高小麦水分利用率。覆盖及垄作模式提高小麦氮吸收量,提高籽粒粗蛋白产量。(3)自小麦拔节起,冠层含水率逐渐降低,群体冠层含水量先升高后下降。冠层含水率、群体冠层含水量与籽粒产量均正相关。覆盖及垄作模式提高拔节-灌浆期的冠层含水率和群体冠层含水量。(4)冠层温度与籽粒产量负相关,气冠温差与籽粒产量正相关。覆盖及垄作模式可降低冠层温度、提高气冠温差。(5)平作覆膜和3种垄作模式存在土壤温度、土壤呼吸和土壤水分的异质性田间分布,影响土壤氮素转化、有效性以及小麦水氮吸收利用。(6)覆盖及垄作模式可以提高小麦叶片总叶绿素含量,降低冠层可见光辐射反射率,提高冠层可见光辐射透射率和吸收率,有利于单叶光合作用,减轻叶面积指数下降对光合作用的影响。(7)施用氮肥和硫肥具有增加夏玉米产量的效应,氮肥效应大于硫肥效应,氮硫肥具有一定的交互效应。关中地区玉米生产可采用施氮180~200 kg N ha~(-1)、施硫71 kg S ha~(-1)的优化氮硫配施方案。(8)夏玉米植株吸收的氮素主要来源于根系,而硫素除了根系吸收外,地上部从大气吸收也是硫素营养的重要来源。(9)硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶(氮代谢的关键酶)、O-乙酰丝氨酸硫裂解酶和ATP硫酸化酶(硫代谢的关键酶)等与氮硫代谢有关的酶活性受氮硫供应水平及其交互作用的显着影响。谷氨酰胺合成酶活性和ATP硫酸化酶活性与植株氮吸收密切相关;谷氨酰胺合成酶活性和O-乙酰丝氨酸硫裂解酶活性与植株硫吸收密切相关,说明植株的氮、硫代谢存在紧密协同效应。这为氮硫交互作用提供了一个新的证据。(10)吐丝期叶片可作为氮硫营养诊断的适宜器官。吐丝期叶片全氮含量25.9~29.3mg N g~(-1)和叶片氮硫比16.3~19.6可作为玉米氮硫营养诊断的参考指标。综上所述,覆盖及垄作模式可改善冬小麦水分和温度条件,提高小麦籽粒产量和水氮利用;通过优化调控氮硫配施水平可提高玉米籽粒产量和氮硫吸收利用,可借助叶片全氮含量和氮硫比评价玉米氮硫丰缺状况、指导玉米氮硫肥施用。
车升国[5]2015年在《区域作物专用复合（混）肥料配方制定方法与应用》文中提出化肥由低浓度到高浓度、由单质肥到复合(混)肥、复合(混)肥由通用型走向专用化,是世界肥料发展的主要趋势。我国幅员辽阔,土壤、气候和作物类型复杂多样,农业经营以小农经济为主,规模小、耕地细碎化。因此,区域化、作物专用化是我国复合(混)肥料发展的重要方向。本文根据我国不同类型大田作物的区域分布特点,系统研究区域作物需肥规律、气候特性、土壤特点、施肥技术等因素,开展区域作物专用复合(混)肥料配方制定方法与应用研究。主要结果如下：(1)根据农田养分投入产出平衡原理,研究建立了“农田养分综合平衡法制定区域作物专用复合(混)肥料农艺配方的原理与方法”。该方法通过建立农田养分综合平衡施肥模型,确定区域作物氮磷钾施肥总量以及基肥和追肥比例,从而获得区域作物专用复合(混)肥料一次性施肥、基肥、追肥中氮磷钾配比,也即复合(混)肥料配方。通过施肥模型确定区域作物专用复合(混)肥料氮磷钾配比,使作物产量、作物吸收养分量、作物带出农田养分量、肥料养分损失率、养分环境输入量、土壤养分状况、气候生态等因素对区域作物专用复合(混)肥料配方制定的影响过程定量化。根据区域作物施肥量来确定作物专用复合(混)肥料配方,生产的作物专用复合(混)肥料可同时实现氮磷钾叁元素的精确投入。(2)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域小麦农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而获得区域小麦专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域小麦专用复合(混)肥料配方。我国小麦专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.40：0.31,基肥配方氮磷钾比例为1：0.65：0.51。不同区域小麦专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北春小麦区1：0.42：0.15、1：0.60：0.21；黄淮海冬小麦区1：0.45：0.40、1：0.79：0.70；黄土高原冬小麦区1：0.50：0.09、1：0.77：0.14；西北春小麦区1：0.47：0.47、1：0.80：0.81；新疆冬春麦兼播区1：0.27：0.25、1：0.65：0.59；华东冬小麦区1：0.42：0.38、1：0.61：0.54；中南冬小麦区1：0.24：0.28、1：0.35：0.43；西南冬小麦区1：0.34：0.26、1：0.57：0.43；青藏高原冬春麦兼播区1：0.62：0.70、1：1.04：1.17。(3)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域玉米农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域玉米专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域玉米专用复合(混)肥料配方。我国玉米专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.40：0.30,基肥配方氮磷钾比例为1：0.93：0.69。不同区域玉米专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北春播玉米区1：0.65：0.52、1：1.39：1.11；黄淮海平原夏播玉米区1：0.37：0.18、1：0.62：0.30；北方春播玉米区1：0.45：0.08、1：1.73：0.32；西北灌溉玉米区1：0.39：0.36、1：0.95：0.86；南方丘陵玉米区1：0.27：0.40、1：0.50：0.73；西南玉米区1：0.41：0.29、1：1.22：0.87。(4)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域水稻农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域水稻专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域水稻专用复合(混)肥料配方。我国水稻专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.44：0.56,基肥配方氮磷钾比例为1：0.75：0.96。不同区域水稻专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北早熟单季稻区1：0.47：0.18、1：0.94：0.35；华北单季稻区1：0.35：0.28、1：0.61：0.50；长江中下游平原双单季稻区晚稻1：0.29：0.58、1：0.49：0.98,早稻1：0.34：0.37、1：0.57：0.63,单季稻1：0.53：0.95、1：0.92：1.63；江南丘陵平原双单季稻区晚稻1：0.42：0.75、1：0.63：1.12,早稻1：0.44：0.80、1：0.67：1.22,单季稻1：0.51：0.45、1：0.75：0.67；华南双季稻区晚稻1：0.33：0.50、1：0.61：0.92、早稻1：0.39：0.74、1：0.71：1.36；四川盆地单季稻区1：0.58：0.83、1：1.05：1.49；西北单季稻区1：0.53：0.30、1：0.90：0.52；西南高原单季稻区1：0.77：0.97、1：1.32：1.66。(5)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域马铃薯农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域马铃薯专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域马铃薯专用复合(混)肥料配方。我国马铃薯专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.31：0.89,基肥配方氮磷钾比例为1：0.54：1.59。不同区域马铃薯专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：北方一作区1：0.39：0.56、1：0.53：0.77；中原二作区1：0.39：0.58、1：1.10：1.62；南方二作区1：0.15：1.04、1：0.26：1.85；西南混合区1：0.47：1.55、1：0.79：2.60。(6)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域油菜农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域油菜专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域油菜专用复合(混)肥料配方。我国油菜专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.73：0.70,基肥配方氮磷钾比例为1：1.16：1.11。不同区域油菜专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：春油菜区1：0.70：0.55、1：0.80：0.63；长江下游冬油菜区1：0.50：0.24、1：0.86：0.40；长江中游冬油菜区1：0.60：0.56、1：1.13：1.07；长江上游冬油菜区1：1.00：1.20、1：1.20：2.34。(7)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域棉花农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域棉花专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域棉花专用复合(混)肥料配方。我国棉花专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.37：0.65,基肥配方氮磷钾比例为1：0.67：1.17。不同区域棉花专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：黄河流域棉区1：0.45：0.94、1：0.84：1.76；西北内陆棉区1：0.44：0.44、1：0.74：0.73；长江流域棉区1：0.24：0.65、1：0.45：1.20。(8)根据农田士壤养分综合平衡施肥模型,确定区域花生农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域花生专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域花生专用复合(混)肥料配方。我国花生专用复合(混)肥料配方全国一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.35：0.85,基肥配方氮磷钾比例为1：0.48：1.10。不同区域花生专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北花生区1：0.22：0.69、1：0.35：1.11；黄河流域花生区1：0.59：0.86、1：0.76：1.10；长江流域花生区1：0.31：0.90、1：0.48：1.40；东南沿海花生区1：0.35：1.07、1：0.78：2.41。(9)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域大豆农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域大豆专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域大豆专用复合(混)肥料配方。我国大豆专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.43：0.52,基肥配方氮磷钾比例为1：0.43：0.52。不同区域大豆专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：北方春大豆区1：0.43：0.33、1：0.43：0.33；黄河流域夏大豆区1：0.6：0.72、1：0.73：0.87；长江流域夏大豆区1：0.48：0.79、1：0.48：0.79；南方多熟制大豆区1：0.60：1.07、1：0.60：1.07。
李继福[6]2015年在《秸秆还田供钾效果与调控土壤供钾的机制研究》文中提出钾是作物必需的大量元素之一,而作物吸收的钾主要来自土壤。施用钾肥能够很好地补充土壤钾素,但鉴于我国水溶性钾肥资源相对短缺的局面,一方面要优化钾肥施用、提高钾肥利用率;另一方面拓宽钾肥资源途径具有重要的现实意义,比如丰富的秸秆钾和其它含钾岩石物料等均是潜在的钾素资源。本文通过数据调查、田间试验和室内模拟,系统研究了秸秆钾资源(以湖北省为例)的种类、分布特征,秸秆钾替代化肥钾的效果以及秸秆腐解(有机酸)对含钾矿物黑云母的表面溶解,为秸秆钾素资源的合理利用提供依据。主要研究结果如下:(1)湖北省秸秆资源量和秸秆钾素量年均分别为2 892万t/年和48.3万t/年,水稻、油菜、小麦、玉米和棉花秸秆量占到全省秸秆总量的92.5%,属优势秸秆资源。根据2013年统计结果,湖北省作物秸秆和秸秆钾资源主要分布在襄阳市、荆州市、黄冈市、荆门市、孝感市和宜昌市6个地区,累计分别占到全省总量的74.6%和74.0%,即江汉平原和鄂东丘陵地区是秸秆资源的主产区。基于湖北省经济社会发展现状,提出秸秆直接还田是秸秆资源利用最根本的途径,也是增加粮食产量和培肥地力的重要措施;同时建议秸秆还田应因地制宜,根据地域差异建立完善的技术体系。(2)水稻秸秆钾和化肥钾在水-土体系中主要以交换态钾存在,其次是水溶态钾。随着外源钾用量的增加,钾离子易被土壤固定;且在等量条件下,秸秆钾处理的交换态钾比例高于化肥钾处理,而非交换态钾所占比例则相反。因此,在一定外源钾用量范围内,土壤对秸秆钾和化肥钾的固定没有显着差异,而当用量超过阈值时,秸秆的投入会降低土壤对钾素的固定。因此,秸秆钾和化肥钾具有相似的化学性质,能够进行替代施用。另外,在秸秆腐解、钾离子释放过程中,秸秆腐解物可以重新吸附环境中的钾离子,且受到腐解时期和外源钾素浓度的双重影响。作物秸秆可以在腐解初期通过吸收水溶液而固定大量的钾离子,也可以在腐解后期通过化学途径和物理途径吸附钾离子,这些固持的钾离子又可供下季作物吸收利用。(3)早稻-晚稻-冬油菜轮作秸秆还田定位试验7年结果表明,秸秆还田(翻压或覆盖)均能显着提高作物产量和养分吸收量,以油菜籽增产效果最为明显。无论传统翻耕秸秆还田还是免耕秸秆覆盖均能提高双季稻-油菜轮作体系的生产力、起到培肥地力的积极效应。秸秆还田可显着提高农田系统氮和钾的盈余量。因此,氮肥和钾肥用量可进行适当减少,以便充分利用秸秆氮钾资源。单季秸秆还田替代钾肥试验表明,施钾肥和秸秆还田均能增加水稻产量和地上部钾素累积量,增产效果以秸秆还田配施钾肥最好。秸秆还田条件下,中、高钾土壤(速效钾含量>100 mg/kg),水稻季钾肥用量可以比推荐用量减少20.0~49.1%;而低钾土壤(速效钾含量<100 mg/kg)当前钾肥用量不足,应适当进行增施,以保证增产效果和培肥地力。高钾土壤长期秸秆还田替代钾肥水旱轮作定位试验(3年)表明,一个轮作周期后施用钾肥和秸秆还田具有明显的增产效果,尤以冬油菜增产效果最为明显,但仍以秸秆还田配施钾肥效果最好。秸秆还田对水稻和冬油菜叁年平均的钾肥吸收利用率没有显着影响,但显着提高了冬油菜季的钾肥农学利用率。同钾肥利用率相比,秸秆还田配施钾肥后的钾素利用率和钾素农学利用率均有所降低。在连续秸秆还田条件下,水稻季年均钾肥用量可以减少42.2%,并能维持施钾肥的产量水平;冬油菜年均钾肥用量可以减少31.2%,同时比施钾获得更高的产量水平。长期秸秆还田配施钾肥可以有效缓解水旱轮作体系土壤钾素亏缺状态并显着提高土壤速效钾含量以及促进非交换性钾向交换态的转化并维持新的动态平衡。(4)有机酸和含钾矿物表面短时间反应结果表明,含钾矿物黑云母的溶解是从(001)面上的台阶、碎片和凹坑边缘开始。柠檬酸溶液能够显着提高K、Si和Al的释放速率和表面溶解速率,且随着p H的升高呈下降趋势。在p H 4.0的柠檬酸溶液中反应70 min后,黑云母表面上产生比p H 6.0和8.0的柠檬酸溶液处理更多的蚀坑。而长时间的反应结果显示,在p H 4.0的弱酸水溶液中反应24 h时,黑云母(001)面上有微型蚀坑出现,其深度介于0.1~0.9 nm之间,表面变得比较粗糙;反应96 h时,黑云母(001)面上蚀坑较为明显,但仅占总表面的4.8%,蚀坑的深度平均为0.957 nm;反应140 h时,黑云母(001)面上有不稳定的覆盖物沉积,阻碍表层溶解过程的持续进行。在p H 4.0的柠檬酸溶液中,经过24 h培养,(001)面上有大量的蚀坑出现,单层溶解现象明显;48 h时,表面台阶溶解速率显着提高,溶解面积可达总表面的48.7%;140 h时,(001)面上有圆形状胀裂发生,表层(高度,1~2 nm)发生破裂,产生较多的黑云母碎片,溶解速率进一步加快。随着柠檬酸溶液中Na+浓度的增加,表层溶解速率增大,(001)面上也有次生覆盖物沉积。同时,界面上Na+-K+交换作用加剧,表层结构(高度,2~10 nm)胀裂现象更加明显。随着反应时间的延长,140 h时,黑云母(001)面的深层结构(深度,~20 nm)亦逐渐隆起并引起周边区域产生裂缝(深度,0.1~1.9 nm),最终导致表层微结构区域水化,形成含钠水化云母。因此,在复杂的根际环境中,有机酸在矿物溶解和矿质元素释放过程中具有先促进、后抑制的双重效应。但从长期土壤管理方面考虑,这一过程中对维持土壤结构的稳定性有着积极作用。
刘沛松[7]2008年在《宁南苜蓿草田轮作土壤环境效应研究》文中认为本文以宁南旱区人工苜蓿草地为研究对象,在2004～2005年连续两年中,对不同生长年限紫花苜蓿草地0～700cm和0～1000cm深层土壤水分状况进行了测定;于2003～2005年期间,对10年生紫花苜蓿与春小麦、谷子和马铃薯进行了为期3年的田间定位草田轮作试验,分析比较了不同轮作方式的作物水肥利用特征、总产量、水分利用效率、降水生产效率、氮素利用效率以及不同草田轮作方式完成后的茬口养分和土壤酶活性差异。研究结论对宁南旱区草地管理及草田轮作具有重要的理论及实践意义,主要研究结果如下:1.通过连续两年对宁南山区不同生长年限的苜蓿土壤深层水分进行测定,结果表明:(1)随着苜蓿生长年限的增加,土壤整体上干燥化程度加剧。2004年测定的4、7和12年生苜蓿地0~700cm土层平均含水率分别为5.30%、5.22%和5.01%,2005年测定的3、6和10年生苜蓿地0~800cm平均含水率分别为6.26%、5.60%和5.27%。3年生以后,苜蓿根系已达300cm以下,对300cm~800cm土层水分消耗强烈,而对300cm以上土层水分消耗减缓。(2)根据不同生长年限苜蓿土壤深层水分分布和动态分析,可将土壤剖面分为四个层次:降水蒸发易变层(0~100cm)、降水继续扩散层(100~300cm)、根系耗水干燥层(300~800cm)和深层储水调节层(800cm~1000cm以下)。(3)苜蓿在6年生前,耗水深度和干层厚度逐年迅速增加;6年生时耗水深度和干层厚度均超过1000cm,0~1000cm平均含水率仅5.73%,土壤水分亏缺严重;7~12年生苜蓿生长衰退,耗水深度和干层厚度有所减小,300~700cm干层湿度仅维持在4.0%左右水平,而800~1000cm水分有回升现象。2.草田轮作对恢复退化苜蓿草地土壤干层水分有可行性。以各类作物农田水分为对照,连续两年对宁南山区不同生长年限紫花苜蓿深层土壤水分以及10年生紫花苜蓿地耕翻后轮作不同年份作物农田的水分进行了测定,结果表明,随着苜蓿生长年限的增加,干层深度与厚度先增加后减小。3年生苜蓿干层深度为720cm,6年生干层最深可达1000cm以下,10年生干层深度为920cm,3~12年生苜蓿地0~700cm土层基本上均属于土壤干层范围。苜蓿地0~800cm土壤湿度随生长年限增加而降低,2004年测定的4、7和12年生苜蓿地0~700cm土层平均含水率分别为5.30%、5.22%和5.01%;2005年测定的3、6和10年生苜蓿地0~800cm土层湿度分别为6.26%、5.60%和5.27%;而800~1000cm土层湿度在一定年限后有恢复趋势。300cm为苜蓿地降水下渗的最大临界深度,300cm以下土壤干层一旦形成,将长期存在,7~12年生苜蓿300~700cm土层湿度仅维持在4.0%左右。苜蓿地和农田的土壤干层厚度与湿度有较大差异,草田轮作可使苜蓿土壤干层水分基本恢复到农田湿度,而且轮作年份越长,土壤各层次水分恢复效果越好,10年生苜蓿轮作18年后土壤水分基本恢复到农田状态。3. 2002~2004年对宁南旱区不同生长年限紫花苜蓿土壤理化性状和紫花苜蓿-谷子轮作进行了试验研究,结果表明,随着紫花苜蓿生长年限延长,土壤生态环境得到改善。紫花苜蓿3~22年生期间,0~100cm土壤容重减小了0.213 g/cm3,孔隙度增加8.03%,饱和持水率增加14.17%,持水能力增强。6~22年生期间,0~60cm土层有机质和氮素平均含量分别增加1.60 g/kg和11.02 mg/kg,pH值降低了0.09,为轮作作物生长创造了良好的土壤环境。紫花苜蓿轮作年份越早,土壤水分恢复效果越好,轮作作物水分利用效率(WUE)越高;反之,紫花苜蓿生长时间过长,轮作后不利于土壤水分的恢复。6、10和22年生紫花苜蓿地轮作谷子收获后,0~200cm土壤水分恢复量分别为63.06 mm、55.22 mm和-42.55mm,轮作谷子产量分别为1725.95 kg/hm2、1485.80 kg/hm2和1560.75 kg/hm2,水分利用效率分别为12.0116 kg/mm.hm2、8.4325 kg/mm.hm2和5.8161 kg/mm.hm2,紫花苜蓿实行草田轮作的最适宜年限为5~6年生。4. 2003年~2005年在黄土高原宁南旱区10年生退化苜蓿草地上进行了连续3年不同作物组合方式的轮作试验。结果表明,轮作地0~60cm土层易受降水和地面蒸发影响,轮作作物对土壤水分消耗主要集中在0～120cm土层;在120 cm ~ 200cm土层范围内,随着轮作年限的增加,土壤水分表现出不断恢复趋势。5.经过在10年生退化苜蓿草地进行了连续3年的27种草田轮作方式的试验表明,轮作第一年对苜蓿土壤水分的恢复是主要的。轮作作物种类和组合方式不同,对土壤水分消耗的强度及深度不同,导致土壤含水量出现较大差异。在草田轮作的3种轮作作物中,无论在何种降水年型下,马铃薯都表现出较高的产量、水分利用效率和降水生产效率,达到对有限降水资源的充分利用,适应宁南山区的气候条件,是草田轮作的首选作物。春小麦收获后休闲期有利于雨季降水在土壤的下渗,保持了农地水分的平衡。所以,苜蓿翻耕后轮作第一年以种植马铃薯为宜,当土壤水分过耗时种植春小麦可利用收获后的休闲期集纳雨季降水,以促进农田水分平衡。6.苜蓿草地耕翻轮作后,土壤有机质含量不断下降,尤其高产作物连作导致有机质含量下降幅度最大;氮素受作物产量和土壤水分的影响变幅较大;轮作可提高磷的有效性,土壤水分也影响作物对磷素的吸收,马铃薯对磷素需求量较大;轮作后pH值先升高后降低,低于苜蓿草地,因此草田轮作可降低土壤盐碱化程度。7.不同轮作方式下的第叁年春小麦产量及土壤养分、pH值、酶活性各指标间差异性达到显着水平。0~60cm土层有机质、全氮、碱解氮和速效钾平均含量均下降,降幅分别为0.05~2.24 g/kg、0.019~0.325 g/kg、0.118~12.280mg/kg和8.87~166.88 mg/kg,pH值下降0.03~0.31。前一、二年轮作作物对水肥料的消耗有迭加效应,且随耕作年限递减。轮作第一年作物对养分的消耗是主要的,而且作物种类不同,消耗量不同。第一年为春小麦的轮作方式对土壤氮素和磷素消耗最少,为谷子时次之,为马铃薯时最多。谷子是喜钾作物,前茬有谷子参与时对土壤速效钾消耗最多,有马铃薯时次之,有春小麦时最少。轮作方式中马铃薯和谷子产量高,耗水量大,导致土壤pH值保持较高水平。作物连作导致土壤脲酶活性降幅较大,马铃薯连作使碱性磷酸酶活性降低,禾本科作物连作的土壤蔗糖酶活性较高。8. 10年生苜蓿草地翻耕后轮作的马铃薯-马铃薯-春小麦(PPW)方式为最佳的轮作模式,能够充分利用有限的降水资源。轮作结束后,土壤水分恢复效果较好,0~200cm土壤含水量、作物总产量、水分利用效率、降水生产效率和氮素利用效率均较高,分别为254.58mm、5214.5 kg/hm~2、9.3786 kg/hm~2·mm~(-1)、6.8711 kg/hm~2·mm~(-1)和19.612 kg/kg.hm~(-2),与其它轮作模式间差异达显着或极显着水平。
王栋[8]2010年在《覆草旱作条件下稻田土壤肥力性状、碳氮动态及水稻生产力特征研究》文中认为双季稻是我国南方稻区的重要种植体系,其生产状况直接影响着我国的粮食安全。然而,目前这一体系存在的主要问题是双季稻播种面积减少和作物生产力不稳定,这主要与季节性干旱、不合理的耕作制度和不合理的秸秆资源管理等因素有关。基于此,本课题组于2003年,在我国南方典型季节性干旱区(江西省鹰潭市余江县)的双季稻轮作系统上,依据该区降水量分布特征和双季稻种植特点,把水稻旱作、秸秆还田和免耕技术等3种农业管理方式组合起来而形成的水稻栽培措施,将其设置在该双季稻的晚稻季上,建立起田间定位试验。其主要目的是通过研究不同水稻栽培模式下稻田水量平衡、水稻生长特性和作物产量以及土壤肥力的变化情况,以期为该区水稻生产筛选出合适的具有高效抗旱节水高产培肥的水稻栽培措施。2003～2006年的前期研究结果已表明,覆草旱作和免耕覆草旱作是适合于我国南方季节性干旱区双季稻系统上发展具有抗旱节水和稳产高产的稻作栽培模式。为了阐明连续实施的覆草旱作和免耕覆草旱作是否会引起稻田土壤肥力的明显变化,以及进一步探讨免耕覆草旱作水稻生产力的特征,本文借助田间定位试验,开展以下4个方面的研究内容,包括：(1)在2005～2007年,选取了以常规水作为对照,覆草旱作、裸地旱作、免耕覆草旱作和免耕裸地旱作5个处理,研究常耕和免耕条件下覆草旱作对稻田土壤容重、土壤有机质和养分含量、土壤微生物量和酶活性的影响；(2)在2007年,研究常耕和免耕条件下覆草旱作对稻田土壤不同活性有机碳和碳库管理指数的影响；(3)在2005年,在常耕条件下,选取了常规水作、覆草旱作和裸地旱作3个处理,研究覆草旱作对晚稻主要生育期内稻田土壤氮素转化的影响；(4)在2007年,选取了免耕水作、免耕覆草旱作和免耕裸地旱作3个处理,研究晚稻主要生育期内免耕覆草旱作条件下水稻的生长特性和产量。主要研究结果如下：一、覆草旱作和免耕覆草旱作的稻田土壤肥力性状1.在2007年(第5年),与常规水作相比,覆草旱作、免耕覆草旱作和免耕裸地旱作对耕层(0～15 cm)土壤容重和总孔隙度的影响不大；而裸地旱作较常规水作显着降低5～10 cm土层土壤容重和显着提高该土层土壤总孔隙度。在旱作条件下,与裸地旱作相比,免耕覆草旱作和免耕裸地旱作显着提高5～10 cm土层土壤容重,和显着降低该层土壤总孔隙度；覆草旱作和免耕裸地旱作较裸地旱作显着提高10～15 cm土层土壤容重,以及显着降低该层土壤总孔隙度。2.在2005年(第3年)和2006年(第4年),与常规水作相比,免耕覆草旱作显着提高土壤有机质、全氮和碱解氮含量,增幅分别为4.54%～6.88%、4.58%～6.49%和16.34%～32.73%。在2006年,与常规水作相比,覆草旱作较常规水作显着提高土壤全氮和速效钾含量,增幅分别为3.90%和15.94%；而裸地旱作显着降低土壤有机质和碱解氮含量,减幅分别为4.43%和13.41%。在旱作条件下,与裸地旱作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作显着提高土壤有机质和碱解氮含量。在2005年和2006年,免耕覆草旱作较免耕裸地旱作显着提高土壤有机质和碱解氮含量。在2006年,覆草旱作较裸地旱作和免耕裸地旱作显着提高土壤速效磷和速效钾含量。3.在2005年和2006年,与常规水作相比,覆草旱作显着提高土壤微生物量碳含量,增幅为9.33%～7.02%；免耕覆草旱作较常规水作显着提高土壤微生物量碳含量和基础呼吸,增幅分别为29.89%～11.36%和14.04%～15.96%。与常规水作相比,裸地旱作显着降低土壤微生物量碳含量,减幅为12.62%～6.30%；在旱作条件下,与裸地旱作和免耕裸地旱作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作显着提高土壤微生物量碳含量和土壤微生物商值(MBC/SOC)。免耕覆草旱作较裸地旱作和免耕裸地旱作显着提高土壤基础呼吸。4.在2005年和2006年,与常规水作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作显着提高土壤脲酶和蔗糖酶活性,对于脲酶来说,增幅分别为32.77%～9.35%和31.09%～13.67%,对于蔗糖酶来说,增幅分别为4.58%～5.31%和9.17%～8.70%。而裸地旱作的过氧化氢酶和脲酶活性与常规水作的差异不显着；与常规水作相比,裸地旱作和免耕裸地旱作显着降低土壤蔗糖酶活性,减幅分别为5.89%～6.44%和4.75%～4.83%。在旱作条件下,与裸地旱作和免耕裸地旱作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作显着提高土壤脲酶和蔗糖酶活性。二、覆草旱作和免耕覆草旱作的稻田土壤不同活性有机碳和碳库管理指数1.随着种植年限的延长,与常规水作、裸地旱作和免耕裸地旱作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作明显提高土壤总有机碳含量,在2005年～2007年间,覆草旱作和免耕覆草旱作显着提高3年平均土壤总有机碳含量,较常规水作分别提高了3.55%和6.32%,较裸地旱作分别提高了7.26%和10.14%,较免耕裸地旱作分别提高了5.29%和8.11%。而裸地旱作较常规水作显着降低3年平均土壤总有机碳含量,减少了3.47%。2.与常规水作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作都显着提高土壤总有机碳、颗粒有机碳、热水提取有机碳和易氧化有机碳含量,以及各组活性有机碳的分配比例和碳库管理指数,其中总有机碳含量的增幅分别为3.87%和7.40%,颗粒有机碳含量的增幅分别为16.55%和32.15%热水提取有机碳含量的增幅分别为29.91%和41.12%,易氧化有机碳含量的增幅分别为20.11%和41.94%。而裸地旱作较常规水作显着降低上述各组有机碳含量及活性有机碳分配比例和碳库管理指数,其中总有机碳、颗粒有机碳、热水提取有机碳和易氧化有机碳含量的减幅分别为4.62%、13.95%、17.76%和19.04%。在旱作条件下,与裸地旱作相比,覆草旱作和免耕覆草旱作显着提高土壤总有机碳含量,增幅分别为8.91%和12.61%。与裸地旱作相比,免耕覆草旱作、覆草旱作和免耕裸地旱作均显着提高各组活性有机碳含量及其分配比例和碳库管理指数。叁、常耕覆草旱作稻田土壤氮素转化特征1.不同水稻栽培模式下晚稻田土壤铵态氮、硝态氮和矿质氮含量均有明显变化。与常规水作相比,覆草旱作和裸地旱作显着降低晚稻移栽前和抽穗期土壤铵态氮含量,减幅分别为11.96%～23.44%和24.83%～30.50%,而显着提高晚稻成熟期土壤铵态氮含量,增幅分别为29.91%和28.86%。与常规水作相比,覆草旱作和裸地旱作显着提高晚稻移栽前、抽穗期和成熟期土壤硝态氮含量,增幅分别为56.82%～115.75%和38.77%～83.85%。与常规水作相比,覆草旱作显着提高晚稻移栽前和成熟期土壤矿质氮含量,增幅分别为35.67%和43.69%。在叁个晚稻的时期,覆草旱作和裸地旱作稻田土壤无机氮主要以硝态氮为主。2.覆草旱作较裸地旱作显着提高晚稻成熟期土壤可矿化氮含量,增幅为24.65%。覆草旱作较常规水作显着提高晚稻抽穗期土壤微生物量氮含量,增幅为40.10%,较裸地旱作显着提高成熟期土壤微生物量氮含量,增幅为28.69%。与裸地旱作和常规水作相比,覆草旱作显着提高晚稻抽穗期和成熟期土壤脲酶活性,增幅分别为30.68%～30.72%和56.75%～32.94%。3.通过相关分析得出,土壤脲酶与土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮、矿质氮和可矿化氮存在着显着或极显着的正相关关系。四、免耕覆草旱作水稻的生产力特征1.在晚稻分蘖期,免耕覆草旱作的水稻株高和分蘖数与免耕水作的差异不显着,而免耕裸地旱作的水稻株高较免耕水作显着降低。2.在晚稻抽穗期,免耕(覆草和裸地)旱作的水稻剑叶和倒2叶叶面积显着低于免耕水作,减幅分别为23.02%和19.13%。免耕裸地旱作的水稻倒3叶叶面积显着低于免耕水作,减幅为14.97%,而覆草旱作与免耕水作的差异不大。3.在晚稻灌浆期,免耕覆草旱作水稻的总根尖数显着高于免耕水作。免耕覆草旱作的根总长、总根尖数和根干重显着高于免耕裸地旱作。免耕覆草旱作和免耕水作的水稻根平均直径显着低于免耕裸地旱作。4.在晚稻拔节期至成熟期,免耕覆草旱作水稻地上部干物质量与免耕水作的差异不大,但两者都显着高于免耕裸地旱作,增幅分别为9.21%～26.90%和16.70%～36.99%。5.免耕覆草旱作晚稻产量与免耕水作的差异不大,但两者都显着高于免耕裸地旱作,增幅分别为37.57%和34.38%。免耕覆草旱作和免耕水作的有效穗均显着高于免耕裸地旱作。
张达斌[9]2016年在《黄土高原地区种植豆科绿肥协调土壤水分和氮素供应的效应及机理》文中指出作为一个典型的雨养农业地区,我国黄土高原地区农业生产的可持续发展不断面临着水分亏缺和土壤贫瘠所带来的挑战。夏闲期种植并翻压绿肥作物不仅可以有效培肥地力、促进后茬作物生长和产量形成,同时能在时间和空间层面上提高养分、水分、光热等自然资源的利用率,因此,本研究通过在渭北旱塬地区开展长期的田间定位试验(2008年~至今),深入研究黄土高原地区种植不同豆科绿肥(长武怀豆、大豆和绿豆,夏季裸地休闲为对照)以及冬小麦生长季不同施氮水平(0,108,135,162 kg N/ha)对土壤水分和氮素供应的影响,初步探究豆科绿肥协调土壤水分和氮素供应的效应及机理,旨在为恢复并发展我国绿肥产业体系提供科学的理论依据和技术支撑。取得的主要结果如下:(1)通过4年的田间定位试验数据,研究发现旱地连续多年种植并翻压豆科绿肥较传统的裸地夏休闲能够有效促进后茬冬小麦苗期的生长(冬季单株分蘖数和春季总茎数)、后期的产量形成(产量、生物量和公顷穗数)和养分吸收状况。然而,由于需要额外的劳动成本和田间管理投入,豆科绿肥体系较高的生产成本严重影响该体系的经济效益。此外,施用氮肥较不施氮显着提高旱地冬小麦生长状况、产量形成、养分吸收和经济效益,然而叁种氮肥施用量间无显着差异;(2)通过6年的田间定位试验结果并结合当地57年的降雨气象资料,详细分析我国渭北旱源冬小麦种植区降雨时空分布特征,初步研究黄土高原地区不同降雨年型条件下应用豆科绿肥对后茬冬小麦产量和水分利用效率的影响,同时探究豆科绿肥协调旱地土壤水分平衡的内在机理。发现连续多年夏闲期种植豆科绿肥的确会消耗土壤水分,同时该措施会因降雨年型的不同而对后茬冬小麦产量带来不同程度的影响。当年降雨量较为丰沛时,种植豆科绿肥所引起的夏闲期土壤水分亏缺能够得到及时补充,豆科绿肥可增加旱地冬小麦生产量;反之,干旱年份则该措施将带来严重的减产效果。整体来看,试验期间种植并翻压豆科绿肥较夏休闲显着提高冬小麦产量和水分利用率,平均提高幅度分别为13%和27%。同时,豆科绿肥对促进旱地土壤水分平衡也发挥着重要的作用;(3)结合长达374天的豆科绿肥的腐解试验,进一步探究了豆科绿肥生育期所累积的氮素在旱地传统的冬小麦种植体系中吸收、转化和利用的内在机制。研究发现,试验期间平均每年豆科绿肥在其盛花期通过其地上部和根系生物量积累共计53~76 kg N/ha氮素,通过一年的翻压还田,至少有32 kg N/ha绿肥氮素经过土壤微生物的分解矿化作用释放到周围环境中;其中,约有7~27 kg N/ha最终被后茬的冬小麦吸收利用。整体来看,豆科绿肥体系平均每年氮素总投入量为164 kg N·ha-1·yr-1,氮素携出量平均为114 kg N·ha-1·yr-1,最终导致该体系每年约有50 kg N·ha-1·yr-1的氮素盈余在土壤中。旱地夏闲期应用豆科绿肥能够有效替代13~48%(平均为31%)的冬小麦生长季无机氮肥用量。此外,连续4年种植豆科绿肥可降低夏闲期间土壤硝态氮向深层(100~200 cm)淋溶的风险,平均降低硝态氮淋溶19.6 kg N/ha;(4)通过5年的田间试验结果,探究我国黄土高原地区应用豆科绿肥对旱地麦田土壤碳库和氮库库容的影响;同时采用One-compartment模型,对土壤有机碳库周转的动态机制进行了拟合。发现在黄土高原地区的夏闲期种植短期的豆科绿肥,其生物量及碳、氮养分累积与生长周期呈极显着的幂函数关系。经过一年的腐解矿化,旱地麦田土壤中豆科绿肥地上部和根系的平均碳素残留率分别为26%和33%;而相应的平均氮素残留率分别为31%和52%。与基础土样相比,夏闲期连续多年种植并翻压豆科绿肥显着提高旱地麦田表层土壤有机碳、活性有机碳和全氮含量以及相应的库容储量。此外,试验第5年表层土壤有机碳库储量与平均每年作物碳还田量间呈现显着的正相关关系,并且每年至少需要0.68 Mg C·ha-1·yr-1的作物碳还田量才能够基本维持基础土壤的有机碳库储量(19.04 Mg C/ha)。通过One-compartment模型,本研究计算出我国黄土高原地区旱地土壤有机质的矿化速率(1%)和腐殖化系数(23%)。此外,我们预测需要近22年的时间该类型土壤的有机碳库容才能达到周转平衡状态,说明目前土壤有机碳库尚未达到饱和状态,还有继续固持碳素的潜力和空间。整体来看,在黄土高原地区传统的冬小麦-夏休闲体系中长期引入绿肥作物能够有效促进冬小麦生长和养分吸收、提高冬小麦生产力水平和水分利用效率,并能够替代部分冬小麦生长季的无机氮肥施用量;同时,种植豆科绿肥能够有效降低土壤矿质氮向深层淋溶的风险,并显着提高旱地表层土壤肥力水平。因此,在黄土高原地区发展绿肥产业体系具有一定的可行性,同时将对我国发展稳产高效、环境友好型的现代化农业带来深远的影响。
段剑钊[10]2018年在《黄淮南部冬小麦缩差增效技术途径及生理机制研究》文中认为针对当前冬小麦生产中持续增产难度大和资源利用率低的突出问题,于2012-2016连续4个年度在豫南、豫中和豫北叁个生态区进行大田定位试验,本研究设置单因子氮肥水平(N0、1、2、3)、双因子水氮耦合(叁个灌水水平W0W1W2、四个氮肥水平)、综合因子栽培管理模式(传统栽培模式FP;节本增效栽培模式JH;超高产栽培模式SH;高产高效栽培模式HH)3类试验,系统研究不同栽培管理技术措施对冬小麦群体结构、干物质生产与转运、养分吸收与运移、光能和水分利用以及产量等影响,探讨冬小麦生产中缩小产量差距并提高资源利用效益的技术途径及生理机制。主要研究结果如下:1.不同栽培管理措施对冬小麦群体生长与干物质生产的影响不同施氮量对冬小麦干物质积累和产量影响不同,成熟期干物质和籽粒产量均以N240处理最高。随灌水和施氮协同施用,成熟期总干物质量、单位面积粒数、穗数、穗粒数和产量均呈增加趋势,但过量施氮则会降低穗粒数和产量,对干物质促进效应明显弱化,商水点以W1N240、温县点以W2N240的干物质和产量最高。冬小麦群体动态在拔节期达峰值,不同栽培模式下,FP在孕穗期之前群体数最高,两极分化慢,而SH和HH处理大分蘖多、前期群体适中、两极分化快,进而获得较多成穗数。四种栽培模式叶面积系数均为单峰动态变化,于孕穗期达到峰值;FP处理叶面积系数在孕穗期前最高,之后下降最早、降幅大;而SH和HH处理的叶面积系数中期增加速度快,后期衰老缓慢,高值持续期长。考察干物质生长动态,其符合Logistic动态曲线,成熟期SH、HH和JH处理干物质显着高于FP,但SH和HH差异不显着;拔节至开花阶段干物质增加最为迅速,FP处理在孕穗前干物质积累最多,花前干物质对籽粒的贡献率最高;而SH和HH处理在拔节至开花期增长速率最高,花后干物质积累对籽粒增产更重要。不同地区间收获指数以温县>开封>商水,而栽培模式处理间则是HH最高,SH和JH差异不显着,FP最低。不同区域光辐射总量、光合生产潜力、光温生产潜力均表现为商水>开封>温县,叁地区光合生产当量与光温生产当量均低于30%,但温县点光合与光温生产当量高于商水和开封;叁地区生物量光能利用率以商水点最高,温县和开封点较低,处理间以SH和HH显着高于JH和FP,但SH和HH间差异不显着。2.不同栽培管理模式对冬小麦养分吸收利用的影响不同栽培管理模式处理下,茎叶器官中氮磷钾含量随生育时期均呈“慢-快-慢”趋势,相比于FP处理,SH、HH和JH处理均能提高茎叶中N、P、K含量。冬小麦养分积累动态因元素而异,氮磷呈“S”型,而钾素呈单峰曲线;叁种营养元素均在拔节至开花阶段迅速积累,氮磷在灌浆期缓慢增加,而钾素外排。拔节前SH和HH处理的氮磷钾积累量低于FP处理,而拔节后显着高于FP处理。SH和HH处理的花前N、P、K素转运量显着高于FP,但花前N、P对籽粒贡献率却显着低于FP。养分效率指标如吸收效率、利用效率和收获指数因养分类型、表征意义存在较大差异,总体而言,HH和JH处理能有效提高对N、P、K肥的吸收利用。叁地区生产100 kg籽粒产量需要的N、P、K营养元素以商水和开封两地高于温县地区,处理间以HH最低。试验进行四年后,四种栽培模式均能提高土壤有机质和全氮,且SH和HH显着高于FP处理;SH和HH处理均能提高土壤速效氮、磷、钾,且HH残留量较少,提升幅度较低;FP和JH处理土壤速效磷和速效钾增长均为负值,且JH利用土壤养分较多,降低幅度较高。叁地区0-40 cm土层土壤肥力相比,商水点全氮最高,速效氮和速效磷最低,速效钾较高;开封点速效氮最高,速效磷较低,速效钾最低;温县点氮磷钾比较均衡,其中速效磷和速效钾最高。小麦田间耗水量地点间表现为温县>商水>开封,模式间为SH最高,JH最低;产量水分利用率地点间表现为商水>开封>温县,模式间为SH>HH>JH>FP,且均低于20%;另外,SH和HH的降水利用率和灌水利用率均显着高于FP。3.黄淮南部冬小麦增产的制约因子及生理机制从产量构成因子方面分析,单一或协同增加构成因子均能够有效增产。黄淮南部麦区不同地区间穗粒数变异性和可塑性最大,与农民习惯模式相比,超高产和高产高效模式的穗粒数增幅达25.01%-27.04%,进而产量增加14.80%-22.15%。根据生产实践将7500 kg ha~(-1)作为高产与低产划分标准,低于7500 kg ha~(-1)产量水平下,增加穗数和穗粒数均可增产,其中穗数效应更强;高于7500 kg ha~(-1)产量水平下,增产主要依赖于增加穗粒数。提高拔节至开花期干物质净积累量及该阶段干物质增长速率有利于获得高的穗粒数。穗重和氮以及非穗器官重和氮均与穗粒数呈显着正相关;器官间比较,穗重及其比重对穗粒数的影响高于非穗器官,但穗氮所占比重与穗粒数呈显着负相关,增加非穗器官氮所占比重能有效促进增加穗粒数。从生物量和收获指数方面分析,单一或协同两因子均能有效增产。低产水平下增加总生物量和收获指数均能增产,而高产水平下增产主要依赖于提高收获指数。在高产水平下,通过提高花后叶面积势和光截获势能促进花后干物质净积累,有利于提高收获指数。花后的上下层光截获比率与产量呈二次曲线关系,在开花期干物质水平高于13000 kg ha~(-1)前提下,降低上下层光截获比率,增加下层叶面积以截获更多的光辐射,使开花期、灌浆前期和中期的适宜比例为2-6、3-8和6-13,促进花后干物质净积累量达到4000-6000 kg ha~(-1),成熟期总生物量超过18000 kg ha~(-1),收获指数超过0.42,有利于实现高产目标。4.黄淮南部冬小麦高产与氮高效的生理机制植株氮素积累是小麦产量形成的营养基础,施氮量与产量和氮素积累量均呈二次曲线关系。随施氮量增加,产量和氮素积累量均为先增加而后降低,氮素积累量相对于产量的降低具有延迟性,表现出氮素的奢侈吸收,充分发挥该奢侈阶段氮素吸收的生理功能并促进产量构成因子的再优化,这对小麦高产高效具有重要意义。植株氮素积累与产量显着正相关,但与氮效率呈负相关,高氮素积累对增产有益但对提高氮素利用率不利。拔节至开花阶段氮素积累量与产量和氮效率均呈显着正相关,提高该阶段氮素吸收总量及比重,有利于实现小麦高产与氮高效。分析不同的单个生育期植株氮生产力与产量和氮效率间关系发现,相关性较差,但植株的阶段氮生产力与产量和氮效率关系均较好,尤其是拔节至开花阶段的氮生产力,同时与产量和氮效率呈显着正相关,提高该阶段氮素生产力能够协调高产与氮高效,通过模型拟合确立了本地区适宜的拔节至开花阶段的氮素生产力临界值。旗叶光合氮效率指标可以指示旗叶氮生产力,中、高氮素积累条件下,旗叶氮素光合效率在孕穗期以后与产量和氮效率均呈显着正相关,提高孕穗至灌浆期旗叶氮素生产力能够很好协调高产与氮高效。植株氮素积累量与土壤硝态氮积累量和有效氮含量呈二次曲线关系,为满足土壤氮供应与植株氮需求,土壤硝态氮积累量和有效氮含量存在适宜范围,确保土壤养分在适宜范围有利于减少氮肥滥用、提高施肥的针对性、实现小麦高产与氮高效的目标。5.黄淮南部冬小麦缩差增效的技术途径结合不同生态区的气候、土壤肥力特点以及专题试验结果分析,不同区域的小麦增产增效策略及技术有所不同。从区域大面积增产角度来看,不同区域的小麦生产条件存在差异。从干物质生产方面考察,豫南雨养区生物量大、光能利用率高,增产更多依靠收获指数的提高;豫北灌区光合有效辐射低,收获指数高,增产更多依靠生物量的提高;豫中补灌区生物量及收获指数均不高,增产需要二者协同提高。从营养管理方面考察,豫南雨养区需增氮磷、稳钾;豫中补灌区需减氮、增磷、补钾;豫北灌区需均衡施用氮磷钾。从小麦高产更高产及资源高效利用角度来看,增加穗粒数扩大库容,增强春季养分吸收强度,提高花后干物质生产量及比重,维持中后期植株高氮素生产力,有利于高生物量下获得较高的收获指数,进而实现高产高效。为此,确立了黄淮南部冬小麦高产高效栽培管理技术模式,主要包括缩距精匀播、测土配方减量施肥、肥水定量春管后移、化控调节等关键技术,该模式可操作性强、实用简便、效果显着,有利于冬小麦高产与资源高效利用。
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