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氮肥和品种及种植密度对春玉米机械化收获性状及产量的影响

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农业工程学报 2023年第18期39卷 41-50页

作者：杨泽宇吕慎强李嘉李惠通王筱斐王林权西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

机械化收获是提高农业生产效率的重要措施,但机械化收获受倒伏、籽粒脱水特性和收获籽粒含水率等的影响。为探讨春玉米形态结构与抗倒伏性之间的关系,籽粒脱水进程和收获籽粒含水率对品种、施氮量和种植密度的响应,该研究以先玉335和陕... 详细信息

机械化收获是提高农业生产效率的重要措施,但机械化收获受倒伏、籽粒脱水特性和收获籽粒含水率等的影响。为探讨春玉米形态结构与抗倒伏性之间的关系,籽粒脱水进程和收获籽粒含水率对品种、施氮量和种植密度的响应,该研究以先玉335和陕单609为试验材料,设置0、180和225 kg/hm^(2)三个氮肥水平,6.5×10^(4)和8.5×10^(4)株/hm^(2)两个种植密度,通过2 a大田试验研究品种、种植密度和氮肥对株高、茎粗、穗位系数、抗折强度、弯曲力矩、倒伏系数、灌浆末期籽粒脱水速率、收获籽粒含水率、产量和生物量等的影响。结果表明:不施氮条件下,株高和茎粗对倒伏系数影响较大;施氮条件下,倒伏系数主要受弯曲力矩、抗折强度和株高影响。施氮显著降低陕单609的倒伏系数(P强度和弯曲力矩分别增加157%~277%和72%~114%,倒伏系数降低30%~47%。施氮可降低籽粒脱水速率,推迟脱水进程,显著增加收获籽粒含水率(P<0.05)。施氮处理籽粒含水率较不施氮处理提高7%~9%。高密度处理收获籽粒含水率比低密度处理低3%(P<0.05)。先玉335的籽粒脱水速率快,收获籽粒含水率比陕单609低7%(P<0.05)。与不施氮处理相比,施氮处理产量和生物量分别显著提高92%和63%(P<0.05)。与低密度处理相比,高密度处理产量显著增加12%(P<0.05)。综上所述,春玉米的倒伏性、灌浆后期籽粒脱水速率及收获籽粒含水率受品种特性影响,也受施肥、栽培措施和气候条件的显著影响。选育籽粒脱水快的品种、适当增加种植密度并合理统筹氮肥施用量可以提高春玉米机械化收获适宜性。

关键词：机械化氮肥玉米种植密度倒伏指数籽粒含水率收获

生物炭和氮肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系耕层土壤质量的影响

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应用生态学报 2023年第2期34卷 442-450页

作者：史多鹏叶子壮李惠通吕慎强王林权周春菊西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

通过2年大田试验研究了氮肥和生物炭配施对西北旱地耕层土壤质量的影响。本试验为双因素裂区设计,主处理为5个施氮水平:0、75、150、225和300 kg N·hm^(-2);裂区处理为2个施生物炭水平:0和7.5 t·hm^(-2)。在冬小麦-夏玉米两年轮作后... 详细信息

通过2年大田试验研究了氮肥和生物炭配施对西北旱地耕层土壤质量的影响。本试验为双因素裂区设计,主处理为5个施氮水平:0、75、150、225和300 kg N·hm^(-2);裂区处理为2个施生物炭水平:0和7.5 t·hm^(-2)。在冬小麦-夏玉米两年轮作后采集耕层0~15 cm土壤样品,测定土壤理化性质和生物性质,并利用主成分分析和相关分析建立最小数据集(MDS),分析土壤质量对氮肥和生物炭的响应。结果表明:氮肥和生物炭配施能够改善0~15 cm土壤物理性质,增加大团聚体含量,降低土壤容重,提高土壤孔隙度;二者均对土壤微生物生物量碳、氮影响显著。施用生物炭能够提高土壤脲酶活性及0~15 cm土壤养分和有机碳含量。从16个与土壤质量相关的指标中筛选出脲酶、微生物生物量碳、全磷、全氮、pH和速效钾6个指标构成MDS,并计算了土壤质量指数(SQI),其变化范围为0.14~0.87;225和300 kg N·hm^(-2)配施生物炭处理的SQI得分显著高于其他处理。施用氮肥和生物炭均可显著提高土壤质量指数,且二者具有交互效应,在高施氮量条件下二者的配施效果较佳。

关键词：氮肥生物炭最小数据集土壤质量指数脲酶活性

秸秆还田、覆膜和施氮对旱地麦田土壤质量的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2292-2303页

作者：叶子壮王松燕陆潇史多鹏吕慎强李嘉杨泽宇王林权西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

通过5 a大田定位试验研究了秸秆还田、覆膜及氮肥对旱地土壤质量的影响.以双因素裂区设计,主处理为3种栽培模式:常规栽培(CT)、秸秆还田(SR)和覆膜栽培(FM);副处理为3种施氮水平:0、144和180 kg·hm^(-2).在第5季冬小麦收获后采集耕层0~... 详细信息

通过5 a大田定位试验研究了秸秆还田、覆膜及氮肥对旱地土壤质量的影响.以双因素裂区设计,主处理为3种栽培模式:常规栽培(CT)、秸秆还田(SR)和覆膜栽培(FM);副处理为3种施氮水平:0、144和180 kg·hm^(-2).在第5季冬小麦收获后采集耕层0~20 cm土壤样品,测定容重(BD)、孔隙度(SP)、田间持水量(FC)、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、矿质氮(NO_(3)^(-)-N+NH_(4)^(+)-N)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、蔗糖酶(SA)、碱性磷酸酶(ALP)、脲酶(UA)和脱氢酶(DHA)等土壤理化性质及生物性质等指标,基于两个最小数据集(MDS),利用线性(LT)和非线性(NLT)评分模型计算土壤质量指数(SQI),通过与冬小麦产量拟合来寻找最优SQI,据此分析土壤质量对秸秆还田、覆膜及氮肥的响应.结果表明,SR处理的SP、FC、SOC、TK、SA、ALP、DHA、MBN和MBC分别较CT显著高10.1%、40.5%、28.3%、14.3%、22.0%、8.9%、48.3%、35.9%和62.5%.FM处理的SP、FC、NO_(3)^(-)-N、AP、AK、ALP和MBN分别较CT显著高3.1%、14.6%、729.0%、37.4%、28.2%、7.2%和17.7%.SR和FM处理冬小麦产量分别较CT显著高25.1%和18.6%.与N_(0)相比,施用氮肥土壤SP、TN、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、ALP和MBN显著增加3.4%~407.6%,BD、SOC和MBC/MBN显著下降3.0%~31.7%.在3种栽培模式下,施氮显著增加冬小麦产量,增幅为69.4%~79.1%,相同栽培模式两施氮水平间差异不显著.基于MDS2的非线性评分模型计算的SQI能够更准确地评价旱地麦田土壤质量.在NLT-SQI2中,SR、FM和氮肥均可增加土壤的SQI,在SR配施N_(180)水平下SQI达到最大,FM次之,CT最小.综上,秸秆还田和覆膜配施适量氮肥能维持和提高土壤质量,秸秆还田优于覆膜.

关键词：秸秆还田覆膜氮肥主成分分析(PCA) 最小数据集(MDS) 土壤质量指数(SQI)

植被冠层氨释放及其对草地氨挥发贡献与源解析

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农业环境科学学报 2022年第10期41卷 2315-2326页

作者：白颖慧许迎浩吕慎强李嘉李惠通杨泽宇王林权西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

为原位监测不同植被的草地土壤与冠层氨挥发,并考察不同植被冠层氨释放的生理机制及其对草地氨挥发的贡献,本研究选择3个品种(麦冬、高羊茅和狗牙根),每个品种设置3个施肥处理(不施氮、30 g·m^(-2)缓释尿素和30 g·m^(-2)尿素)。采用... 详细信息

为原位监测不同植被的草地土壤与冠层氨挥发,并考察不同植被冠层氨释放的生理机制及其对草地氨挥发的贡献,本研究选择3个品种(麦冬、高羊茅和狗牙根),每个品种设置3个施肥处理(不施氮、30 g·m^(-2)缓释尿素和30 g·m^(-2)尿素)。采用泵吸式便携氨气探测仪原位监测土壤和冠层氨挥发,采用酶联免疫法测定叶片的乙醇酸氧化酶(GO)、甘氨酸脱羧酶(GDC)、谷氨酰胺合成酶(GS)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)等酶活性。结果表明:3种草地的土壤、冠层和草地的周年氨挥发量分别为2.8~135.3, 1.6~101.6、4.4~236.9 kg·hm^(-2)·a^(-1)。施用氮肥显著增加了土壤和冠层的氨挥发,狗牙根对氮肥的响应大于麦冬和高羊茅。在测定周期内冠层氨为净释放,冠层氨释放量占草地总氨挥发量的37%~39%;C3和C4植物冠层氨通量均受苯丙氨酸解氨酶和质外体pH的显著正向影响(P<0.05),C4草地还受甘氨酸脱羧酶显著负向调控(P<0.05)。草地土壤氨挥发主要受铵态氮的控制(P<0.05)。研究表明,冠层氨释放是草地氨挥发的重要来源,C3和C4植物冠层氨来源均与苯丙氨酸代谢途径有关,C4植物光呼吸和氮同化途径负向调控冠层氨挥发,C3植物的光呼吸通过苯丙氨酸代谢途径间接影响冠层氨释放。

关键词： C3植物 C4植物氨挥发光呼吸苯丙氨酸代谢途径谷氨酰胺合成酶

氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦产量及氮素利用的影响

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干旱地区农业研究 2023年第4期41卷 51-60页

作者：史多鹏叶子壮李杰许迎浩吕慎强王林权周春菊西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

于2019—2021年采用再裂区设计,设置氮肥、生物炭和脲酶抑制剂3个因素,主处理设5个氮水平:0、75、150、225 kg·hm^(-2)和300 kg·hm^(-2),副处理设2个生物炭水平:0 t·hm^(-2)和7.5 t·hm^(-2),副副处理设2个脲酶抑制剂水平:0%和2%,共2... 详细信息

于2019—2021年采用再裂区设计,设置氮肥、生物炭和脲酶抑制剂3个因素,主处理设5个氮水平:0、75、150、225 kg·hm^(-2)和300 kg·hm^(-2),副处理设2个生物炭水平:0 t·hm^(-2)和7.5 t·hm^(-2),副副处理设2个脲酶抑制剂水平:0%和2%,共20个处理,研究氮肥配施生物炭和脲酶抑制剂对夏玉米-冬小麦轮作体系作物产量和氮肥吸收利用的影响。结果表明,施用生物炭显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量、氮肥表观利用率、氮素收获指数以及夏玉米地上部生物量,较不施生物炭处理分别增加4.4%和2.9%、2.3%和3.0%、25.8%和13.5%、4.9%和6.1%、4.5%;氮肥单独配施生物炭可显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,且氮肥和生物炭具有显著的交互效应。施用脲酶抑制剂显著增加夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,较不施脲酶抑制剂处理分别提高1.5%和3.0%;氮肥单独配施脲酶抑制剂可提高夏玉米植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,但氮肥与脲酶抑制剂无显著交互效应。氮肥同时配施生物炭与脲酶抑制剂可显著提高夏玉米和冬小麦产量、植株氮素吸收量和氮肥表观利用率,较单施氮肥处理(B0C0)平均增幅分别为10.0%和4.2%、5.4%和3.4%、11.0%和6.2%,但氮肥、生物炭和脲酶抑制剂三者之间均无显著交互效应。综上,氮肥单独配施生物炭能够提高夏玉米和冬小麦产量及其对氮肥的吸收利用率,且效果优于同时配施生物炭和脲酶抑制剂;氮肥单独配施脲酶抑制剂对提高夏玉米氮肥吸收利用率具有一定的作用。

关键词：氮肥生物炭脲酶抑制剂夏玉米冬小麦产量氮素吸收量氮肥表观利用率

氮肥运筹对黄土塬区春玉米产量、效益和氮肥利用率的综合效应

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植物营养与肥料学报 2020年第1期26卷 32-41页

作者：李嘉吕慎强杨泽宇李惠通王吕阳婷王筱斐王林权西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

【目的】研究氮肥种类、施氮量、施肥方式及施肥位置对春玉米产量、氮素吸收、氮肥利用率和经济效益的综合效应,为黄土塬区雨养春玉米氮肥减量和轻简化施肥提供理论与技术支撑。【方法】本研究在黄土高原中南部陕西长武县进行,共设两个... 详细信息

【目的】研究氮肥种类、施氮量、施肥方式及施肥位置对春玉米产量、氮素吸收、氮肥利用率和经济效益的综合效应,为黄土塬区雨养春玉米氮肥减量和轻简化施肥提供理论与技术支撑。【方法】本研究在黄土高原中南部陕西长武县进行,共设两个试验。1)肥料效应试验(2017-2018),供试作物为春玉米(品种为‘先玉335’),一年一熟制,耕作方式为平作半膜覆盖。设8个处理:不施氮(N0);常规施氮(N225,分次施肥,膜间施肥);减量施氮(N180,分次施肥,膜间施肥);普通尿素减量一次性膜间基施(B-N180);硫包衣尿素减量一次性膜间基施(B-SCU)和膜内基施(B-SCUi);基质缓释尿素减量一次性膜间基施(B-MU)和膜内基施(BMUi)。生育期内测定耕层土壤矿质氮(NH4++NO3–)含量及植株地上部氮素累积量,收获后测定产量及0-200cm土壤剖面中矿质氮(NH4++NO3–)残留量等指标。2)肥料氮素释放试验,与2018生育季肥料效应试验同时同地进行,不种植玉米。设6个施肥处理:普通尿素膜间(U)和膜内(Ui)、硫包衣尿素膜间(SCU)和膜内(SCUi)、基质缓释尿素膜间(MU)和膜内(MUi)。测定施肥区单位土体(5 cm×6 cm×100 cm)中矿质氮量,土体中矿质氮增量被视为肥料释放氮。【结果】氮肥种类、施氮量和施肥方式对春玉米产量、氮素累积量、氮肥利用率和经济收益等有显著影响,矿质氮在土壤剖面中的分布及其肥效受生育季降雨量及降雨分布的影响。施N180~225 kg/hm^2可显著增加黄土塬区春玉米产量,增产幅度为49.47%~84.73%。与N225处理相比,B-MU、B-MUi和B-N180等处理2个生育季均无减产效应,但氮肥利用率较常规施肥增加4.41%~23.61%,经济效益增加346~1586 yuan/hm^2,同时减少了土壤矿质氮的残留;而B-SCUi处理产量显著下降,其氮素累积量、氮肥利用率及经济效益也均有所降低;N180处理2017生育季无显著减产效应,2018生育季减产23.31%,减少经济效益5623 yuan/hm2。膜际种植条件下,膜间施肥效果优于膜内施肥。基质缓释尿素的养分释放规律与当地水热条件和植株吸氮规律较匹配。【结论】黄土塬区氮肥全部膜间基施有利于雨养春玉米喇叭口期前吸收足够的氮素营养,减少氮肥追施可能带来的氮素损失或干旱季节无法追肥的风险,提高生产效率和氮肥利用率。基质缓释尿素所释养分与玉米根系在土壤中的分布匹配性较好,减少20%的氮肥投入量无减产效应,是当地轻简化施肥的推荐氮肥种类;硫包衣尿素在玉米生育前期养分释放量过少,不适宜一次性基施。

关键词：硫包衣尿素基质缓释尿素一次性基施春玉米减氮施肥施肥位置

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施氮水平对冬小麦冠层氨挥发的影响

农业环境科学学报 2017年第2期36卷 401-408页

作者：景建元孙晓杨阳李娜田肖肖吕慎强王林权西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所合肥230031 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

为探索冬小麦全生育期冠层氨挥发规律、主要影响因素及其对麦田氨挥发的贡献率,设置0、90、180 kg N·hm^(-2)三种氮素水平,利用改进型通气式氨气捕获装置,原位分析冬小麦冠层氨挥发速率及其与叶片氮素生理指标的关系。结果表明:麦田氨... 详细信息

为探索冬小麦全生育期冠层氨挥发规律、主要影响因素及其对麦田氨挥发的贡献率,设置0、90、180 kg N·hm^(-2)三种氮素水平,利用改进型通气式氨气捕获装置,原位分析冬小麦冠层氨挥发速率及其与叶片氮素生理指标的关系。结果表明:麦田氨挥发主要发生在施肥后2~3周,全生育期累积挥发量为3.773~8.704 kg N·hm^(-2),施氮显著提高了麦田氨挥发累积量(P0.05)。总之,开花前,不施肥条件下冬小麦冠层向大气中释放氨,施肥后,冠层从大气中吸收氨。冬小麦开花后,不论施肥与否,冠层都向大气层释放氨。

关键词：冠层氨挥发冬小麦质外体NH+4浓度氨气补偿点谷氨酰胺合成酶(GS)

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免耕覆盖有效提高夏玉米产量及水氮利用效率

植物营养与肥料学报 2017年第3期23卷 606-614页

作者：田肖肖吕慎强张亮李娜孙晓景建元王林权李厚华西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 陕西省汉中市农科所陕西汉中723002

【目的】在旱区农业生产中,保护性耕作因具有保持水土、增产增收的优点而受到广泛关注,但其效应因地域环境、气候条件和栽培体系而异。本研究比较了半湿润易旱区旋耕垄作、免耕和免耕覆盖3种保护性耕作方式对夏玉米产量及水、氮利用效... 详细信息

【目的】在旱区农业生产中,保护性耕作因具有保持水土、增产增收的优点而受到广泛关注,但其效应因地域环境、气候条件和栽培体系而异。本研究比较了半湿润易旱区旋耕垄作、免耕和免耕覆盖3种保护性耕作方式对夏玉米产量及水、氮利用效率的影响,为本地区筛选优化保护性耕作方式提供技术支撑。【方法】试验于2014年和2015年6~10月份在陕西关中地区进行。采用裂区试验设计,主区为旋耕垄作(RT)、免耕(NT)和免耕覆盖(NTM)3种保护性耕作方式;副区为施氮(N230)和不施氮(N0)2个施氮处理。【结果】1)与免耕和旋耕垄作相比,免耕覆盖处理可提高夏玉米耕层土壤生育期内含水量,降低高温季节耕层土壤温度,具有显著的增产效应,两年籽粒产量平均值的增幅分别为13.2%和41.8%;2)与旋耕垄作相比,免耕和免耕覆盖处理可显著降低夏玉米耗水量、增加地上部吸氮量,提高夏玉米的水、氮利用效率。其中,免耕和免耕覆盖的水分利用效率较旋耕垄作分别显著增加7.1和10.3 kg/(hm2·mm),氮肥利用率分别增加3.8百分点和10.1百分点;3)与不施氮相比,施氮能够促进夏玉米生长,提高地上部吸氮量、产量及水分利用效率,施氮各处理籽粒产量和水分利用效率的平均值较不施氮处理显著提高49.5%和50.5%。【结论】免耕和免耕覆盖尤其是免耕覆盖可有效调节土壤水热变化,解决本地区夏玉米生产中苗期干旱少雨导致的土壤水分匮乏问题,提高夏玉米籽粒产量及水氮利用效率。

关键词：夏玉米耕作氮水分利用效率氮肥利用率

冬小麦冠层-大气氨交换的季节性特征及其影响因素

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干旱地区农业研究 2019年第6期37卷 256-264,273页

作者：王吕景建元李惠通郑天义李嘉吕慎强周春菊王林权西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100

为探究冠层氨交换对麦田氨挥发的贡献,从农学和生理角度揭示冠层氨挥发的机理,本文以冬小麦‘小偃22’和‘郑麦366’为材料,研究了不同生育期冬小麦冠层NH 3交换动态;枯、黄叶和根茬对冠层NH 3挥发的影响;监测了不同生育期的叶片硝酸盐... 详细信息

为探究冠层氨交换对麦田氨挥发的贡献,从农学和生理角度揭示冠层氨挥发的机理,本文以冬小麦‘小偃22’和‘郑麦366’为材料,研究了不同生育期冬小麦冠层NH 3交换动态;枯、黄叶和根茬对冠层NH 3挥发的影响;监测了不同生育期的叶片硝酸盐含量、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、质外体铵浓度及可溶性蛋白含量等氮代谢指标,考察了其与冠层氨交换的关系。结果表明:冬小麦孕穗~扬花之前冠层吸收氨,为氨汇,其对农田氨挥发的消减率可达23%~40%;孕穗~扬花之后以冠层释放氨,为氨源,其对农田氨挥发的贡献率达17%~27%。小偃22冠层氨的吸收与挥发分别较郑麦366高28%~47%和19%~68%。氮肥施用下的土壤和冠层氨交换比不施氮处理高2.82~3.19 kg·hm-2和0.972~1.463 kg·hm-2,高肥力土壤和冠层氨交换比低肥力土壤高15.18~15.55 kg·hm-2和0.947~1.438 kg·hm-2。枯、黄叶对冠层氨挥发的作用受品种、生育期及土壤肥力等的影响。在高肥力和施氮(N180)条件下,收获后的麦茬也是氨释放源。冠层氨挥发与土壤温度、质外体铵浓度和可溶性蛋白呈显著线性正相关,与谷氨酰胺合成酶活性和硝酸盐含量呈显著线性负相关。结论:冬小麦营养生长期冠层与大气的氨交换以吸收为主,进入灌浆期后,以释放为主,氨交换方向受到生育期及氮素代谢过程的影响,同时也受到小麦品种和土壤肥力的影响。

关键词：冠层氨交换硝酸盐含量谷氨酰胺合成酶质外体NH+4 可溶性蛋白