基于夏玉米产量和氮素利用的水氮减量方案优选

作     者：李慧 王旭敏 刘苗 刘朋召 李巧丽 王小利 王瑞 李军 LI Hui;WANG Xu-Min;LIU Miao;LIU Peng-Zhao;LI Qiao-Li;WANG Xiao-Li;WANG Rui;LI Jun

作者机构：西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 农业农村部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室陕西杨凌712100 

出 版 物：《作物学报》 (Acta Agronomica Sinica)

年 卷 期：2023年第49卷第5期

页      面：1292-1304页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家科技支撑计划项目(2015BAD22B02) 国家自然科学基金项目(31801300)资助。 

主　　题：夏玉米 水氮减量 氮素利用 产量 TOPSIS法 

摘      要：针对当前夏玉米生产中水氮投入不合理,缺少综合夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量对水氮优化管理模式评价的问题,运用层次分析法、熵权法、博弈论组合赋权计算各指标权重,使用TOPSIS法建立模型对水氮减量方案进行综合评价,为关中平原夏玉米节水节肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2018—2020年在陕西杨凌开展水、氮二因素裂区田间试验。设置3个灌溉处理,以传统灌水量(800 m^(3)hm^(–2),W2)为对照、在此基础上减50%(400m^(3)hm^(–2),W1)和减100%(0 m^(3)hm^(–2),W0)。每个灌溉量下设5个施氮梯度,以传统施氮量(300 kg hm^(–2),N300)为对照、在此基础上减25%(225 kg hm^(–2),N225)、减50%(150 kg hm^(–2),N150)、减75%(75 kg hm^(–2),N75)和减100%(0)。分析不同水氮减量处理夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量,使用TOPSIS法建模选优。与对照W2N300相比,W1N225增产效果最明显,增产率为5.4%,W2N225、W2N150、W1N150也表现出明显的增产效应,增产率分别为2.4%、0.7%、0.3%。W1N225、W1N150可以显著提高氮肥农学效率、氮肥回收效率、氮肥偏生产力,2018年NAE、NRE、NPFP分别比传统模式提高29.7%、16.2%、24.5%,36.5%、25.4%、28.8%;2019年分别提高53.4%、36.7%、32.8%,46.5%、35.2%、47.4%;2020年分别提高43.6%、37.3%、48.0%,66.9%、43.1%、54.5%。W1N225、W1N150土壤硝态氮残留量比传统水氮管理模式减少28.6%、53.8%。使用TOPSIS法进行综合评价,发现氮肥减量25%~50%、灌水减少50%时各指标评价值最高,水氮减量(中水中肥)优于高水高肥,高水高肥优于低水低肥,高水低肥优于低水高肥。通过TOPSIS法模拟寻优得出灌水量为W1 (400 m^(3)hm^(–2))施氮量为200 kg hm^(–2)时综合评价值最优。因此,在关中平原灌溉区,灌水减量50%(400 m^(3)hm^(–2))、施氮减少33.3%(200 kg hm^(–2))可以实现关中平原夏玉米生产节水减肥环保增效的目标。