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秸秆还田配施化肥对关中地区麦-玉轮作田N2O排放效应的影响

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秸秆还田配施化肥对关中地区麦-玉轮作田N2O排放效应的影响

作者：程伯豪西北农林科技大学

学位级别：硕士

绿色发展是现代农业发展的基础要求,而温室气体排放是引发全球变暖等一系列生态环境问题的主要因素之一。因此,为了实现农业绿色发展,开展温室气体绿色减排的相关研究是十分重要的。本研究基于关中平原冬小麦-夏玉米轮作模式,采用裂区... 详细信息

绿色发展是现代农业发展的基础要求,而温室气体排放是引发全球变暖等一系列生态环境问题的主要因素之一。因此,为了实现农业绿色发展,开展温室气体绿色减排的相关研究是十分重要的。本研究基于关中平原冬小麦-夏玉米轮作模式,采用裂区试验设计,主处理设置为不同秸秆还田模式:秸秆不还田(W0)、秸秆还田(W1);副处理设置为不同施肥模式:不施肥(/)、施氮肥(N)、施氮磷肥(NP)。研究秸秆还田配施化肥对农田理化特性和NO排放的影响,并分析土壤水热状况和养分变化与农田NO排放之间的相关性,得出以下结果:(1)秸秆还田措施对农田具有一定保墒效果,能显著提升土壤0-10 cm的含水量。在施用氮肥量为N 225 kg·hm时,相较于秸秆不还田,秸秆还田措施可以提高冬小麦季土壤有机碳、全氮含量(P0.05)。(2)在施用氮肥量为N225 kg·hm时,相较于不施氮肥,施氮肥措施显著提高了土壤全氮、微生物量碳氮,以及可溶性氮含量(P麦-玉米轮作田,秸秆还田可以有效提高土壤微生物活性,并且腐解较慢能长期作为土壤有机碳氮源。而在秸秆还田下配施氮肥应在保证产量的基础上减氮施肥;并需要与适量的磷肥配合施用,在提高产量的同时能相应的降低农田NO排放量。

关键词：秸秆还田施肥模式 N2O排放关中地区麦-玉轮作

耕作方式对麦–玉轮作农田固碳、保水性能及产量的影响

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植物营养与肥料学报 2018年第4期24卷 869-879页

作者：冯倩倩韩惠芳张亚运许菁曹亚倩王少博宁堂原李增嘉山东农业大学农学院作物生物学国家重点实验室/土肥资源高效利用国家工程实验室山东泰安271018

【目的】农田固碳保水性能是影响作物产量的关键因素,研究耕作方式对耕层(0—20 cm)土壤碳、水含量和产量的影响,为选择适宜该地区的最佳耕作措施提供参考。【方法】保护性耕作长期定位试验始于2002年,种植制度为冬小麦–夏玉米一年两熟... 详细信息

【目的】农田固碳保水性能是影响作物产量的关键因素,研究耕作方式对耕层(0—20 cm)土壤碳、水含量和产量的影响,为选择适宜该地区的最佳耕作措施提供参考。【方法】保护性耕作长期定位试验始于2002年,种植制度为冬小麦–夏玉米一年两熟,两季秸秆全量粉碎(3~5 cm)还田,试验设传统翻耕、深松、旋耕和免耕4种耕作方式。对2015—2016年作物生长各时期土壤有机碳含量、土壤含水量、碳水储量、产量和等价产量等进行了测定。【结果】不同处理麦–玉轮作农田0—20 cm土层有机碳含量有所不同。耕作措施对土壤有机碳含量有显著(P麦季土壤有机碳含量,玉米季没有显著性差异(P玉米季旋耕和免耕处理的土壤含水量高于深松和传统翻耕;在10—20 cm土层小麦季免耕处理土壤含水量高于其他三种耕作方式。产量结果表明,深松能有效增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,进而增加籽粒产量和周年等价产量;免耕显著(P麦玉米单作产量和周年等价产量均表现为深松>传统翻耕>旋耕>免耕。【结论】深松能有效促进耕层土壤有机碳积累和保水性能提高,增加作物的有效穗数、穗粒数和千粒重,从而增加产量;免耕显著(P<0.05)提高了表土层(0—10 cm)碳储量,有助于增强耕层土壤的保水性能。

关键词：耕作措施麦-玉轮作土壤有机碳土壤含水量产量等价产量

基于多光谱遥感的华北麦-玉轮作生长动态与产量研究

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基于多光谱遥感的华北麦-玉轮作生长动态与产量研究

作者：张恒瑞山西农业大学

学位级别：硕士

新时代精准农业的发展,亟需在作物生长与估产研究等方面有新进展新突破。为方便、快捷地实现华北地区麦-玉（冬小麦-夏玉米）轮作下生长动态监测与产量估测模型的构建,提高模型的效果与精度,本研究在北京-大兴试验研究基地开展,以麦-玉... 详细信息

新时代精准农业的发展,亟需在作物生长与估产研究等方面有新进展新突破。为方便、快捷地实现华北地区麦-玉（冬小麦-夏玉米）轮作下生长动态监测与产量估测模型的构建,提高模型的效果与精度,本研究在北京-大兴试验研究基地开展,以麦-玉为研究对象,通过采集获取田间实测生理生态参数（叶片含水率、叶绿素绝对含量,叶面积指数、干物质量）、产量指标（单产）和无人机多光谱影像,对各参数指标变化规律与多光谱反射率特征规律分析,运用多变量模型分析方法,分别建立麦-玉轮作下,拔节抽穗期-抽穗灌浆期-灌浆成熟期-综合生育期的生长动态监测与产量估测模型,并作评价优选,主要结论如下:（1）冬小麦参数指标（各生育期叶片含水率、叶绿素绝对含量和成熟期单产）,随水分、施肥、水分（施肥）梯度上升均逐渐增加;各水分、施肥处理下,冬小麦叶片含水率、叶绿素绝对含量,随生育期的推进分别呈现逐渐减少、先增加后减少的变化趋势。夏玉米参数指标（各生育期叶面积指数、干物质量和成熟期单产）,随施肥梯度上升均逐渐增加;各施肥处理下,夏玉米叶面积指数、干物质量,随生育期的推进分别呈现先增加后减少、逐渐增加的变化趋势。（2）麦-玉多光谱反射率特征曲线,在各生育期不同水分（施肥）、施肥处理下,随5种多光谱波段波长增加,反射率均呈现先增后减,随后呈现不同程度增大的变化趋势。（3）基于多光谱反射率（标准化的多光谱反射率）和多光谱混合指数分别建立了2种麦-玉各生育期4类生理生态参数模型,并作评价优选。2种模型中,基于多光谱混合指数建立的麦-玉各生育期4类参数模型均最佳,模型优选精度MOP＞0.88。（4）基于各生育期多光谱反射率（标准化的多光谱反射率）和生理生态参数分别建立2种麦-玉产量指标（单产）模型,并作评价优选。2种模型中,基于抽穗灌浆期多光谱反射率（标准化的多光谱反射率）建立的麦-玉单产模型最佳,模型优选精度MOP＞0.86。综上所述,本文构建了基于多光谱反射率（标准化的多光谱反射率）、多光谱混合指数的各生育期麦-玉生长动态监测模型,和基于各生育期多光谱反射率（标准化的多光谱反射率）、相关生理生态参数的麦-玉产量估测模型,并对上述模型作评价优选,在一定程度上为光谱研究提供参考,有利于华北地区作物生长动态监测与产量估测研究的推进。

关键词：多光谱遥感麦-玉轮作生长动态产量

秸秆还田对麦-玉轮作中土壤肥力及生物学性状的影响

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世界生态学 2017年第4期6卷 159-166页

作者：董亮田慎重张玉凤郭洪海马征边文范李瑞琴罗加法山东省农业科学院农业资源与环境研究所山东济南农业部黄淮海平原农业环境重点实验室山东济南山东省植物营养与肥料重点实验室山东济南

为探明秸秆还田对麦-玉轮作中土壤肥力及生物学性状的影响,利用田间长期定位试验,研究了不同秸秆还田量条件下的作物产量、土壤有机质、速效养分、微生物数量及土壤酶活性。研究表明,秸秆还田能增加小麦(两季)、玉米(两季)产量,增幅分别... 详细信息

为探明秸秆还田对麦-玉轮作中土壤肥力及生物学性状的影响,利用田间长期定位试验,研究了不同秸秆还田量条件下的作物产量、土壤有机质、速效养分、微生物数量及土壤酶活性。研究表明,秸秆还田能增加小麦(两季)、玉米(两季)产量,增幅分别为5.3%~25.0%、15.8%~26.1%。秸秆还田后,土壤有机质含量,50%、100%和150%秸秆还田条件下,增幅分别为0.2~0.4 g/kg,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量增加6.64~9.00 mg/kg、3.37~4.07 mg/kg、10.33~19.00 mg/kg,细菌、真菌、放线菌增幅分别为2.2 ×108~3.1 ×108、0.5 ×106~3.5 ×106、1.3 ×107~1.9 ×107个/g,土壤脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性分别增加3.82%~12.98%、36.0%~80.0%、12.99%~37.80%。但秸秆还田量达到150%时,在土壤肥力及生物学指标方面出现转折点,建议不超过100%秸秆还田为宜。

关键词：秸秆还田量麦-玉轮作土壤肥力土壤微生物土壤酶活性

不同施肥措施对沿淮区麦-玉周年产量及氮素利用的影响

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土壤 2012年第3期44卷 402-407页

作者：郑学博周静崔键马超房春兴中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国科学院研究生院北京100049 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 安徽省新马桥原种场安徽蚌埠233704

沿淮砂姜黑土区,设置5种施肥措施(常规施肥、推荐施肥、推荐施肥+秸秆粉碎全量还田,推荐施肥+控失肥,推荐施肥+粉煤灰),探讨其对麦-玉轮作周年产量及氮素吸收与利用的影响。结果表明,麦-玉轮作周年产量以推荐施肥+秸秆粉碎全量还田处理... 详细信息

沿淮砂姜黑土区,设置5种施肥措施(常规施肥、推荐施肥、推荐施肥+秸秆粉碎全量还田,推荐施肥+控失肥,推荐施肥+粉煤灰),探讨其对麦-玉轮作周年产量及氮素吸收与利用的影响。结果表明,麦-玉轮作周年产量以推荐施肥+秸秆粉碎全量还田处理最高(12921kg/hm2),推荐施肥+粉煤灰处理次之(12365kg/hm2),较常规施肥处理分别增产12.5%、7.7%。冬小麦季:籽粒产量、氮素累积量(NAA)、氮肥利用率(NUE)、氮素吸收效率(NUPE)均以推荐施肥+粉煤灰处理较高,分别为6134 kg/hm2、180.0 kg/hm2、42.1%、0.80 kg/kg;夏玉米季:籽粒产量、NAA、NUE、NUPE则以推荐施肥+秸秆粉碎全量还田处理较高,分别为6971 kg/hm2、176.5 kg/hm2、38.3%、0.65 kg/kg。本试验条件下,推荐施肥+粉煤灰处理对提高沿淮砂姜黑土区麦-玉轮作周年产量、麦-玉氮肥利用率及氮素吸收效率较好,而长期而言,推荐施肥+秸秆粉碎全量还田处理更适。

关键词：施肥措施沿淮地区麦-玉轮作周年产量氮素利用

耕作和培肥对豫中区小麦-玉米轮作系统土壤氮平衡和温室气体排放的影响

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应用生态学报 2021年第5期32卷 1753-1760页

作者：张黛静胡晓马建辉郭雨欣宗洁静杨雪倩河南师范大学生命科学学院河南新乡453007

豫中区作为黄淮海平原粮食的主产地,节能、减排和增效是该区农业发展的重要方向。本研究基于2010年耕作与培肥定位试验,在2018—2019年探究了3种耕作方式(深耕、浅耕和免耕)和2种培肥模式(氮肥和氮肥+有机肥)对土壤氮平衡和温室气体排... 详细信息

豫中区作为黄淮海平原粮食的主产地,节能、减排和增效是该区农业发展的重要方向。本研究基于2010年耕作与培肥定位试验,在2018—2019年探究了3种耕作方式(深耕、浅耕和免耕)和2种培肥模式(氮肥和氮肥+有机肥)对土壤氮平衡和温室气体排放的影响。结果表明:增施有机肥能增加土壤全氮积累量;在小麦和玉米成熟期,0~60 cm土层土壤全氮积累量在浅耕+有机肥处理下最高,分别为8058.53和8299 kg N·hm^(-2),较其他处理高3.2%~27.4%和4.3%~7.2%。分析土壤氮素投入与输出可知,增施有机肥处理氮素均表现为盈余,浅耕+有机肥处理盈余量最高,为13.57 kg N·hm^(-2),比深耕+有机肥和免耕+有机肥分别高9.52和0.18 kg N·hm^(-2);氮损失以硝态氮淋溶为主,占总损失的73.4%~76.9%,其中深耕+有机肥处理硝态氮淋溶量最高,为48.37 kg N·hm^(-2),较其他处理高18.9%~35.1%。2018—2019周年全球增温潜势在深耕+有机肥处理下最高,为33070 kg N·hm^(-2),较其他处理高6.6%~26.8%;增施有机肥增加了N2O和CO2的排放,降低了CH4的吸收。作物周年产量在深耕+有机肥处理下最高,较其他处理高5.0%~17.1%;但作物收获指数在浅耕+有机肥处理下最高。综上,在保证作物产量、维持氮素平衡和降低温室气体排放方面,推荐的种植模式为浅耕+增施有机肥。

关键词：有机肥耕作麦-玉轮作土壤氮素温室气体

氮肥运筹对黄壤坡耕地作物产量和土壤无机氮累积量的影响

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中国土壤与肥料 2019年第1期 1-9页

作者：张邦喜范成五李国学王文华周瑞荣胡岗秦松贵州省农业科学院土壤肥料研究所贵州贵阳550006 农业农村部(贵州)耕地保育与农业环境科学观测实验站贵州贵阳550006 中国农业大学资源与环境学院北京100193

通过3年田间试验,探索贵州黄壤坡耕地玉米-小麦间套作体系作物增产、环境友好的适宜氮肥施用量。本研究设置6个小麦氮肥用量(N 0、90、120、150、180和240 kg/hm^2)和6个玉米氮肥用量(N 0、146、195、244、293和390 kg/hm^2),分别用N0... 详细信息

通过3年田间试验,探索贵州黄壤坡耕地玉米-小麦间套作体系作物增产、环境友好的适宜氮肥施用量。本研究设置6个小麦氮肥用量(N 0、90、120、150、180和240 kg/hm^2)和6个玉米氮肥用量(N 0、146、195、244、293和390 kg/hm^2),分别用N0、N1、N2、N3、N4、N5表示。结果表明:玉米在0～146.25 kg/hm^2的施氮量下,籽粒产量随着施氮量提高而增加,超过146.25 kg/hm^2施氮量,籽粒产量呈下降的趋势;玉米在0～243.25kg/hm^2的施氮量下,植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过243.25 kg/hm^2的施氮量,植株氮素累积量呈下降的趋势。小麦在0～150 kg/hm^2的施氮量下,籽粒产量和植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过150kg/hm^2施氮量,籽粒产量和植株氮素累积量呈下降的趋势。玉米-小麦间套作在0～236.25 kg/hm^2的施氮量下,籽粒产量随着施氮量提高而增加,超过236.25 kg/hm^2施氮量,籽粒产量呈下降的趋势;玉米-小麦间套作在0～315 kg/hm^2的施氮量下,植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过315 kg/hm^2施氮量,植株氮素累积量呈下降的趋势。3年试验周期内氮素利用率较低,不超过25%;土壤中残留无机氮随着施肥量的增加而增加,并以NO3--N为主,100 cm土体累积的NO3--N与周年施氮量呈正相关(R2=0.746 3)。N0、N1、N2、N3、N4、N5处理的0～100 cm土体累积无机氮分别为275.5、301.5、292.1、366.5、431.2、616.9 kg/hm^2,N0、N1、N2、N3、N4、N5处理的耕层土壤无机氮占100 cm土体内土壤无机氮的比例分别为18.1%、19.0%、27.3%、26.2%、33.9%、22.1%。耕层无机氮表聚效应较弱,而土体累积无机氮含量较高。当每年施氮量为225.6～264.6 kg/hm^2时,籽粒产量为3 784.8～3 888.2 kg/hm^2,NO3--N积累量在217.5～228.9 kg/hm^2,增施氮肥,有利于籽粒增产,土壤NO3--N积累量平均增速为0.29 kg/kg,是贵州黄壤坡耕地麦-玉间套作体系氮肥适宜施用量,更有利于黄壤区农业的可持续发展。

关键词：氮肥运筹黄壤坡地产量无机氮麦-玉轮作

关中平原冬小麦-夏玉米轮作农田麦季一次性施磷技术研究

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关中平原冬小麦-夏玉米轮作农田麦季一次性施磷技术研究

作者：牛一楠西北农林科技大学

学位级别：硕士

关中平原一直以来就是我国的主要粮食产区之一,冬小麦-夏玉米一年两熟轮作种植是当地常见的一种耕作方式。磷作为植物生长发育必不可少的营养元素,对作物整个发育进程有重要作用,因此生产上经常大量使用磷肥来提高作物产量。但是近些年... 详细信息

关中平原一直以来就是我国的主要粮食产区之一,冬小麦-夏玉米一年两熟轮作种植是当地常见的一种耕作方式。磷作为植物生长发育必不可少的营养元素,对作物整个发育进程有重要作用,因此生产上经常大量使用磷肥来提高作物产量。但是近些年的调查发现,化肥用量在不断增加,但作物产量并没有明显提高,反而出现了肥料利用率和土壤质量下降等问题。以关中地区为例,过量施用磷肥的情况相当普遍,使得土壤中有大量的磷盈余,不仅浪费磷肥资源,导致实际收入效益下降,还可能引发一系列环境问题。本研究在杨凌西北农林科技大学曹新庄试验农场进行麦季施磷玉米季不施磷的冬小麦-夏玉米（麦-玉）轮作大田试验,通过分析不同磷肥用量对冬小麦和夏玉米各器官干物质和氮、磷养分累积、分配、转运规律以及磷肥利用率的影响,明确麦季施磷对维持麦-玉轮作体系作物生长和养分利用的可行性,明确合理的磷肥施用量,为磷肥高效施用提供技术指导。获得的主要研究结果如下:1、麦季施用磷肥显著增加麦-玉轮作体系干物质累积。与不施磷肥相比,冬小麦季施用磷肥增加当季冬小麦和下季夏玉米干物质的累积量,且冬小麦干物质累积量比夏玉米高;与150 kg/ha施磷量相比,225和300 kg/ha施磷条件下冬小麦、夏玉米的干物质累积量增加不显著或有一定的下降趋势。拟合结果表明,试验两年麦-玉轮作体系周年总干物质累积量随着磷肥增加呈抛物线变化,施磷量187 kg/ha时干物质达最大值。2、麦季施用磷肥显著增加冬小麦、夏玉米的干物质转移量和转移率。试验两年冬小麦开花期各器官的干物质分配均表现为:茎（茎+鞘）﹥穗（穗轴+颖壳）﹥叶,收获期为:籽粒﹥茎﹥颖壳﹥叶。与不施磷处理相比,施用磷肥后冬小麦各器官干物质的累积量均明显增加;冬小麦植株总的干物质转移量（率）显著增加。夏玉米吐丝期各器官干物质累积分配为茎﹥叶﹥苞叶,收获期则为籽粒﹥茎﹥叶﹥穗轴﹥苞叶。与不施磷肥比,磷肥能提高各器官的干物质累积量,冬小麦季施用磷肥表现出一定的后效作用;对夏玉米茎和叶干物质的转移量（率）有一定促进作用。整体冬小麦总干物质转移量及转移率在施磷量150 kg/ha时最优,夏玉米茎和叶的干物质转移量及转移率在磷肥75、150 kg/ha较好。3、麦季施磷显著增加冬小麦、夏玉米花期和收获期的磷素累积量,且与不施磷相比,花期和收获期磷素在各器官的分配量显著增加。两年冬小麦在扬花期不同器官的磷素累积量均表现为茎﹥穗﹥叶,收获期籽粒的磷素分配量最高,茎次之,叶和穗轴无明显规律,不同施磷处理下的分配量表现不一。与不施磷相比,施磷显著提高各器官的磷素累积量,整体上在施磷量225 kg/ha时各器官的分配量最高。两年夏玉米在吐丝各器官的磷素累积量均表现为茎﹥叶﹥苞叶,收获期,2019年各器官的磷素累积量表现为籽粒﹥叶﹥茎﹥轴﹥苞叶,2020年则是籽粒的磷素分配比例最高,叶次之,其余部位无明显规律。麦季施用磷肥后对夏玉米吐丝期和收获期各器官的磷素累积有显著影响,提高了各器官的磷素分配量。4、施磷能够提高冬小麦夏玉米各器官的磷素转移率和贡献率,但高磷条件（225kg/ha、300 kg/ha）对夏玉米茎、叶的转移贡献率有抑制作用。冬小麦植株总的磷素转移率随施磷增加而增加,在300 kg/ha时最大,贡献率则是在225 kg/ha时最大,之后显著降低。夏玉米总的磷素转移率和贡献率在磷肥0～150 kg/ha间无显著差异,超过P150后显著降低。5、随施磷量增加麦-玉轮作体系磷肥的麦季肥料利用率、农学效率利用率降低,施磷量在75 kg/ha时冬小麦磷肥利用率最大为15.07%,麦-玉周年累积利用率为21.8%,随施磷量增加磷肥利用率下降。冬小麦季和麦-玉周年的生理效率均表现为150kg/ha时最大。

关键词：麦-玉轮作施磷量干物质累积养分吸收磷肥利用效率