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不同降水年型滴灌玉米土壤硝态氮分布、淋失量及氮素吸收利用特征

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中国生态农业学报（中英文） 2023年第5期31卷 765-775页

作者：翟勇全马琨贾彪魏雪运彬媛马健祯张昊姬丽李稼润宁夏大学农学院银川750021 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室/宁夏大学生态环境学院银川750021

为寻找满足宁夏地区滴灌条件下不同降水年型的科学施肥模式,缓解不合理施氮导致的资源浪费、黄河水质下降和地下水污染等问题,于2018—2020年在宁夏平吉堡农场开展氮梯度试验,分析不同降水年型下不同施氮处理土壤硝态氮残留和淋溶量以... 详细信息

为寻找满足宁夏地区滴灌条件下不同降水年型的科学施肥模式,缓解不合理施氮导致的资源浪费、黄河水质下降和地下水污染等问题,于2018—2020年在宁夏平吉堡农场开展氮梯度试验,分析不同降水年型下不同施氮处理土壤硝态氮残留和淋溶量以及对滴灌玉米氮素吸收利用和产量的影响。结果表明:土壤硝态氮含量峰值与降水量密切相关,丰水年(2018年)硝态氮残留量峰值在40~60 cm土层,枯水年(2019年和2020年)在20~40 cm土层;不同降水年型土壤硝态氮残留量和淋失量均随施氮量的增加而增加,且降水量显著影响硝态氮淋失量;丰水年由降水因素导致的硝态氮淋失量占总淋失量的50.62%,枯水年占总淋失量的34.82%。回归分析结果表明,不同降水年型玉米产量随施氮量呈先上升后下降的趋势,均在N3处理(施N量为270 kg·hm^(-2))下达最高产量,且N3处理的产量和吸氮量与N4处理(施N量为360 kg·hm^(-2))无显著差异;丰水年N3处理的氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力比N4处理分别提升11.38%、6.16 kg·kg^(-1)和13.85 kg·kg^(-1),枯水年分别提升12.10%、5.06 kg·kg^(-1)和15.00kg·kg^(-1)。综合考量不同降水年型0~100 cm土层硝态氮分布特征和硝态氮淋失量及施氮处理下的产量、氮素吸收利用,推荐宁夏引黄灌区滴灌玉米不同降水年型下施氮量在270 kg·hm^(-2)时较适宜,丰水年施氮最大阈值为275.59kg·hm^(-2),枯水年施氮最大阈值为320.20 kg·hm^(-2)。

关键词：滴灌玉米降水量硝态氮淋失氮素利用施氮阈值

麦后复种绿肥及配施不同水平氮肥对小麦产量、品质及氮素利用的影响

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中国农业科学 2023年第17期56卷 3317-3330页

作者：张文霞李盼殷文陈桂平樊志龙胡发龙范虹何蔚甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室

【目的】针对甘肃省河西地区春小麦种植氮肥投入量大、肥源单一、氮素利用率低及小麦品质差的问题，探究适宜的绿肥与减量配施氮肥的栽培技术对春小麦籽粒产量、品质及氮素吸收利用的影响，以期为河西灌区春小麦高产、优质和绿色生产方... 详细信息

【目的】针对甘肃省河西地区春小麦种植氮肥投入量大、肥源单一、氮素利用率低及小麦品质差的问题，探究适宜的绿肥与减量配施氮肥的栽培技术对春小麦籽粒产量、品质及氮素吸收利用的影响，以期为河西灌区春小麦高产、优质和绿色生产方式提供理论依据。【方法】试验于2019—2021年在甘肃武威河西绿洲灌区进行，试验采用裂区设计方法，主区设单作小麦(W)和麦后复种豆科绿肥(W-G)两种种植模式；副区为5种施氮水平：农户传统施氮100%N肥(180 kg·hm-2,N4)、传统施氮的85%N肥(N3)、传统施氮的70%N肥(N2)、传统施氮的55%N肥(N1)及不施氮肥(N0)。【结果】麦后复种绿肥结合施氮85%(W-G-N3)可显著提高小麦籽粒和生物产量，W-G-N3较单作小麦模式下施氮85%(W-N3)和传统施氮(W-N4)籽粒产量分别提高16.7%—18.4%和13.6%—34.4%,W-G-N3较W-N3与W-N4生物产量分别提高11.3%(2020)与5.2%—11.6%(2020—2021)，籽粒产量提高幅度大于生物产量，因而，W-G-N3处理具有较高的收获指数，较W-N3和W-N4收获指数分别提高4.9%—15.9%和8.0%—20.5%。同时，W-G-N3可通过增加籽粒蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量改善营养品质，其中W-G-N3较W-N3蛋白质含量、沉降值和湿面筋含量分别提高12.3%—16.1%、28.7%—47.2%和10.7%—11.1%;W-G-N3较W-N4蛋白质含量提高8.9%—12.4%，但W-G-N3与W-N4处理沉降值和湿面筋含量差异不显著。此外，W-G-N3较W-N3和W-N4有利于促进小麦吸收氮素及转化为籽粒产量，其中植株吸氮量分别提高42.2%—58.9%和35.2%—45.0%，氮肥利用率分别提高12.0%—20.6%和5.9%—20.4%，氮肥偏生产力分别提高3.6%—18.3%和28.1%—58.1%;W-G-N3处理也可补偿减氮造成的氮肥农学效率的降低，较W-G-N4氮肥农学效率提高74.2%—80.0%。相关分析表明，麦后复种绿肥配合适量减氮通过促进氮素吸收利用而增加籽粒产量，同时又可显著改善籽粒营养品质。【结论】麦后复种绿肥结合传统施氮量的85%(153 kg·hm-2)模式是河西绿洲灌区增加春小麦产量、改善籽粒品质和提高氮肥利用效率的适宜种植模式和施氮水平。

关键词：绿肥还田施氮水平籽粒产量营养品质氮素利用

外源油菜素内酯与不同水分处理对水稻生长生理、产量及氮素利用的影响

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 54-64页

作者：郝威名李浩晶李雨阳赵喜辉曹静徐国伟河南科技大学农学院河南洛阳471003

于2022年以‘徐稻3号’为材料,设置生育期正常灌溉(土壤水势为0 kPa)、中度水分胁迫(土壤水势为-30 kPa)两种水分处理及4种不同浓度(0、0.1、1.0、5.0μmol·L^(-1))油菜素内酯(BR)喷施处理,研究不同水分处理以及油菜素内酯耦合对根系... 详细信息

于2022年以‘徐稻3号’为材料,设置生育期正常灌溉(土壤水势为0 kPa)、中度水分胁迫(土壤水势为-30 kPa)两种水分处理及4种不同浓度(0、0.1、1.0、5.0μmol·L^(-1))油菜素内酯(BR)喷施处理,研究不同水分处理以及油菜素内酯耦合对根系生长、根系氮代谢酶活性、地上部生长以及氮素利用的影响。结果表明:与生育期正常灌溉相比,中度水分胁迫显著降低了水稻总根长、根表面积、根体积、根系活跃吸收面积、总吸收面积、地上部干质量、株高、分蘖数及净光合速率,降幅分别为21.8%、20.6%、12.9%、13.9%、13.4%、26.3%、13.8%、17.7%与13.1%;显著增加了抽穗期根平均直径、根系活力及根冠比,平均增幅分别为8.0%、28.6%与26.6%。随着外源油菜素内酯浓度的增加,水稻总根长、根表面积、根平均直径、根体积、根系活跃吸收面积、根系总吸收面积、硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性、地上部干质量、株高、分蘖数、净光合速率及叶绿素含量均呈先升高后降低的趋势,在0.1μmol·L^(-1)浓度(B1)处理下达到最大值。主要生育时期水稻总根长、根表面积、根体积、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、谷氨酰胺合成酶活性、地上部干质量、株高、分蘖数、净光合速率、叶绿素含量与产量及氮肥农学利用率均呈显著或极显著正相关关系。综上,生育期正常灌溉配合喷施0.1μmol·L^(-1)油菜素内酯(BR)有利于水稻产量的提高,为本研究条件下最佳的水分与油菜素内酯耦合运筹模式。

关键词：油菜素内酯(BR) 水分处理水稻根系形态生理地上部生长氮素利用

马铃薯豆类间作复合系统氮素吸收利用特性研究

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干旱地区农业研究 2022年第2期40卷 153-162页

作者：满本菊王建鹏刘吉利吴娜宁夏大学农学院宁夏银川750021 宁夏大学环境工程研究院宁夏银川750021

为减缓宁夏南部山区马铃薯连作障碍,本试验于2020年3―10月采用随机区组设计,设置单作蚕豆(IB)、单作大豆(IS)、单作马铃薯(IP)、马铃薯间作大豆(PS)、马铃薯间作蚕豆(PB)5种不同种植模式,探究不同间作模式对马铃薯氮素含量、土壤氮素... 详细信息

为减缓宁夏南部山区马铃薯连作障碍,本试验于2020年3―10月采用随机区组设计,设置单作蚕豆(IB)、单作大豆(IS)、单作马铃薯(IP)、马铃薯间作大豆(PS)、马铃薯间作蚕豆(PB)5种不同种植模式,探究不同间作模式对马铃薯氮素含量、土壤氮素及产量的影响,以期为宁南山区农田生态系统的可持续发展提供理论依据。研究表明,间作整体上提高了马铃薯根、茎、块茎的氮素含量和分配比例,降低了叶部氮素含量和分配比例。PS有效提高了土壤碱解氮和全氮含量,降低了铵态氮和硝态氮含量。碱解氮含量除苗期和成熟期外均以PS最高,现蕾期至块茎膨大期在0~20、20~40、40~60 cm土层分别较IP和PB高出14.14%~26.19%、2.25%~24.59%、1.54%~29.18%和1.02%~3.45%、2.08%~2.85%、2.73%~3.23%;全氮除苗期外均为PS最高,现蕾期至成熟期在0~20、20~40、40~60 cm分别较IP和PB高出8.00%~21.93%、15.46%~59.2%、19.44%~54.41%和6.05%~14.48%、4.41%~36.23%、12.24%~28.08%;硝态氮从苗期至成熟期均为PS最低,在0~20、20~40、40~60 cm分别较IP和PB降低30.37%~63.11%、15.92%~67.81%、31.93%~79.56%和8.06%~63.11%、3.35%~67.81%、13.08%~35.18%;铵态氮从苗期至成熟期均为PS最低,在0~20、20~40、40~60 cm分别较IP和PB降低14.21%~39.76%、31.69%~57.46%、44.09%~52.98%和4.91%~37.25%、4.91%~37.59%、1.39%~37.51%。隶属函数分析结果为PS处理综合评价最优,且其土地当量比最大,种间竞争最小,在生产中宜推广的种植模式为马铃薯间作大豆。

关键词：马铃薯间作豆类氮素利用土地当量比

施氮量对宁夏引黄灌区麦后复种糜子生长、产量及氮素利用的影响

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作物学报 2022年第2期48卷 463-477页

作者：谢呈辉马海曌许宏伟徐郗阳阮国兵郭峥岩宁永培冯永忠杨改河任广鑫西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 陕西省循环农业工程技术研究中心陕西杨凌712100

为明确不同施氮量下糜子生长规律、产量表现以及氮素利用效率,分析糜子形态特征与产量和氮素利用的关系,同时确定宁夏引黄灌区麦后复种糜子的适宜施氮量,本研究于2019年和2020年以宁糜9号为材料,2019年设0 (N0)、90 (N1)、120 (N2)和150... 详细信息

为明确不同施氮量下糜子生长规律、产量表现以及氮素利用效率,分析糜子形态特征与产量和氮素利用的关系,同时确定宁夏引黄灌区麦后复种糜子的适宜施氮量,本研究于2019年和2020年以宁糜9号为材料,2019年设0 (N0)、90 (N1)、120 (N2)和150 kg hm^(-2) (N3)纯氮水平,2020年增设180 (N4)和210 kg hm^(-2) (N5)纯氮水平,以不施氮肥(N0)为对照在宁夏引黄灌区进行大田试验。结果表明,施氮显著促进糜子各生育时期株高、茎粗、叶面积、根系的生长和干物质的积累,但当施氮量超过150kghm^(–2)时,除茎粗和叶面积外,其余各生长指标出现下降趋势;根冠比随施氮量的增加呈先降低后升高再略微下降趋势,多数生育时期在N2处理根冠比达最小值,拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期分别为0.119、0.087、0.054和0.052。施氮显著促进糜子产量、千粒重和穗粒数增加,并且随施氮量的增加呈先增加后略微下降趋势,N2、N3处理促进效果最佳;N2、N3处理糜子产量分别为2979.41kghm^(–2)、3084.67 kg hm^(-2),较N0处理分别增产76.22%、83.21%。糜子的氮素收获指数、氮肥表观回收率、农学利用率和偏生产力在N2处理表现较好,分别为60.23%、61.81%、10.77 kg kg^(-1)、24.83 kg kg^(-1)。进一步分析发现,糜子产量与各生长指标显著正相关,各生长指标之间显著正相关,根系形态特征与氮素积累量显著正相关,表明施氮可以通过改善糜子根系形态特征来促进氮素吸收,进一步促进冠层的生长,从而有利于产量的形成。因此,适量施氮明显改善糜子生长状况、提高产量,并且有效平衡产量和氮素利用效率。综合来看,宁夏引黄灌区麦后复种糜子的合理施氮量为120~150 kg hm^(–2)。

关键词：施氮量糜子生长产量氮素利用

不同机械化栽培方式下控释肥配比对迟熟中粳水稻产量形成及氮素吸收利用的影响

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作物学报 2022年第1期48卷 165-179页

作者：付正豪马中涛魏海燕邢志鹏刘国栋胡群张洪程扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江流域稻作技术创新中心/粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

以优质食味粳稻南粳9108为材料,纯氮270 kg hm^(-2)施氮条件下,设置了钵苗机插、毯苗机插2种栽培方式,将控释肥与速效氮肥以5∶5的比例混合,其中控释肥由4种不同释放期(40、80、100、和120 d)肥料按照1∶4的比例混合形成了3种配比方式,... 详细信息

以优质食味粳稻南粳9108为材料,纯氮270 kg hm^(-2)施氮条件下,设置了钵苗机插、毯苗机插2种栽培方式,将控释肥与速效氮肥以5∶5的比例混合,其中控释肥由4种不同释放期(40、80、100、和120 d)肥料按照1∶4的比例混合形成了3种配比方式,分别为40+80、40+100、40+120,同时设置常规分次施肥(CK)为对照,研究不同机械化栽培方式下控释肥配比对迟熟中粳水稻产量形成以及氮素积累的影响。结果表明,相同肥料处理下,钵苗机插2年产量较毯苗机插分别增加了3.9%和4.9%,其原因是钵苗机插能够提高中后期的光合物质积累,获得较大的穗型,具有更高的每穗粒数、结实率以及千粒重。钵苗机插与毯苗机插栽培方式下,40+80和40+100控释肥处理2年产量均高于CK,40+100控释肥处理产量最高,2年较CK分别显著增加7.3%和9.2%,其原因在于40+100控释肥处理具有更高的有效穗数和群体颖花量。与40+80和40+120控释肥处理相比,40+100控释肥处理与南粳9108的养分吸收规律更为匹配,即保证了前期分蘖的发生,又保证了后期稳定的光合物质生产,获得稳定的穗数、穗粒数以及粒重,2年的氮素回收利用率、氮素农学利用率、氮素生理利用率和氮肥偏生产力较CK分别显著增加了10.0%~12.5%、24.6%~30.5%、11.4%~18.6%和7.3%~9.1%。综上所述,钵苗机插较毯苗机插具有明显优势,是利于优质粳稻获得高产的栽培方式,同时40+100控释肥配比能够较好的满足优质粳稻各个阶段的养分需求,能够获得高产,可作为优质粳稻高产的简化施肥方案。

关键词：控释肥配比栽培方式水稻产量氮素利用

灌水和施氮对冬小麦根系特征及氮素利用的影响

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作物学报 2023年第8期49卷 2296-2307页

作者：刘世洁杨习文马耕冯昊翔韩志栋韩潇杰张晓燕贺德先马冬云谢迎新王丽芳王晨阳河南农业大学农学院/省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室河南郑州450046 河南省小麦技术创新中心河南郑州450046

植株根系的形态和生理特性决定着其获取养分和水分的能力,分析麦田冬小麦根系形态特征、根系活力对水氮的响应及其与地上干物质积累、产量和氮素利用的关系,有利于构建合理的冬小麦根群结构,促进根冠协调生长并提高氮肥利用效率。在麦... 详细信息

植株根系的形态和生理特性决定着其获取养分和水分的能力,分析麦田冬小麦根系形态特征、根系活力对水氮的响应及其与地上干物质积累、产量和氮素利用的关系,有利于构建合理的冬小麦根群结构,促进根冠协调生长并提高氮肥利用效率。在麦田定位试验基础上,采用裂区试验设计,设置2个灌溉主处理(W0:全生育期不灌水、W1:拔节期和开花期各灌水1次)以及3个施氮副处理(N0:0 kg hm^(–2)、N180:180 kg hm^(–2)和N300:300 kg hm^(–2))。结果表明:与W0处理相比,W1抑制根长密度的增加,但增加根系平均直径,提高0~20 cm土层根表面积和根干重密度,显著提高根系活力4.98%~22.7%,降低根冠比1.47%~11.25%;2年平均小麦产量、氮素吸收效率和氮肥偏生产力分别提高15.50%、13.40%和14.91%。施氮促进根系生长,与不施氮处理相比,施氮显著提高根系平均直径、根长密度、根表面积、根干重密度和根系活力,降低根冠比。其中N180更有利于根系生长,提高冬小麦根系各形态指标和根系活力,与N300相比,2年平均产量提高2.53%,而氮素吸收效率和氮肥农学效率分别显著提高44.51%和39.37%。相关分析表明,拔节期至开花期根干重密度与产量、氮利用率呈显著正相关关系;根冠比与产量呈显著负相关关系,与氮利用率呈正相关关系。因此,合理的灌水和施氮能够优化根系形态及分布,提高根系活力,协调根冠干物质分配,提高产量和氮利用率。在冬小麦生产中拔节和开花期各灌水1次结合180 kg hm^(–2)施氮量有利于促进产量和氮素利用效率协同提高。

关键词：冬小麦根系特征根冠比产量氮素利用

基于夏玉米产量和氮素利用的水氮减量方案优选

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作物学报 2023年第5期49卷 1292-1304页

作者：李慧王旭敏刘苗刘朋召李巧丽王小利王瑞李军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

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... 详细信息

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。

关键词：夏玉米水氮减量氮素利用产量 TOPSIS法

减量施氮对鲜食玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响

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中国土壤与肥料 2022年第12期 61-67页

作者：姜春霞刘化涛张伟杨柯张冬梅翟广谦王娟玲刘恩科山西农业大学山西有机旱作农业研究院/省部共建有机旱作农业国家重点实验室(筹)/有机旱作山西省重点实验室山西太原030031

通过定位试验研究减量施氮对鲜食玉米生长、产量、籽粒营养品质、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响,为山西省鲜食玉米合理施用氮肥提供理论依据。田间试验于2018~2020年在山西省旱作节水农业试验示范基地进行,以晋鲜糯41号为供试品种,设... 详细信息

通过定位试验研究减量施氮对鲜食玉米生长、产量、籽粒营养品质、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响,为山西省鲜食玉米合理施用氮肥提供理论依据。田间试验于2018~2020年在山西省旱作节水农业试验示范基地进行,以晋鲜糯41号为供试品种,设置4个施氮水平,分别为不施氮(N_(0))、N 120 kg/hm^(2)(N_(1),减氮50%)、N 180 kg/hm^(2)(N_(2),减氮25%)、N 240 kg/hm^(2)(N_(3),当地农户习惯施氮),研究了不同处理对鲜食玉米株高、茎粗、叶面积、产量、籽粒营养品质、氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。适量施氮可显著增加鲜食玉米产量,但过量施用氮肥产量并未显著增加,3年平均产量以减氮25%处理最高,为20515 kg/hm^(2)。随着施氮量的增加,鲜食玉米籽粒可溶性总糖呈下降趋势,蛋白质呈上升趋势,减氮25%与习惯施氮之间鲜食玉米籽粒可溶性总糖、蛋白质含量差异不显著。与习惯施氮相比,减氮25%处理氮肥农学效率、氮肥利用率、氮肥偏生产力分别提高了96.0%、5.7%、39.4%,0~200 cm土层硝态氮累积量降低了58.3%。连续3年减少25%的施氮量未显著影响鲜食玉米产量、主要营养品质及吸氮量,可提高氮肥利用效率,显著减少土壤剖面硝态氮累积量。因此,施氮180 kg/hm^(2)是既能保证山西旱地鲜食玉米产量及主要营养品质,又能维持较高氮素利用效率、减少土壤硝态氮累积的适宜施氮量。

关键词：减量施氮鲜食玉米青苞产量氮素利用土壤硝态氮