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深松与免耕频次对黄土旱塬春玉米田土壤团聚体与土壤碳库的影响

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中国农业科学 2020年第14期53卷 2840-2851页

作者：张琦王淑兰王浩刘朋召王旭敏张元红李昊昱王瑞王小利李军西北农林科技大学农学院/农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室

【目的】明确减少深松频次对黄土旱塬春玉米田土壤结构与土壤碳库的影响。【方法】2007—2019年在渭北旱塬春玉米田实施不同深松与免耕频次的保护性耕作长期定位试验,以连续深松(S)为对照,设置减少深松频次的免耕与深松结合耕作模式,分... 详细信息

【目的】明确减少深松频次对黄土旱塬春玉米田土壤结构与土壤碳库的影响。【方法】2007—2019年在渭北旱塬春玉米田实施不同深松与免耕频次的保护性耕作长期定位试验,以连续深松(S)为对照,设置减少深松频次的免耕与深松结合耕作模式,分别是两年一深松(NS)和三年一深松(NNS)。分析减少深松频次对土壤团聚体、团聚体固碳能力、土壤碳库组成及碳库管理指数的影响。【结果】(1)减少深松频次提高了土壤大土壤团聚体(R0.25)含量,NNS处理下0—40 cm土层机械稳定性团聚体(DR0.25)含量提升3.8%,水稳定性团聚体(WR0.25)含量提升38.9%,NS处理下WR0.25提升41.8%。NNS处理降低了团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT),平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著增加13.2%和16.6%。(2)减少深松频次处理下团聚体总固碳能力(TOPC)得到显著提升。NNS处理0—40 cm土层平均团聚体固碳能力提升10.8%,但20—30 cm土层团聚体固碳能力有所下降。不同粒径团聚体固碳能力表明,耕作模式有助于降低土壤团聚体的破坏程度,提高碳库管理指数,增强土壤碳库的活度,调节土壤碳库的更新和循环,是适合该地区的耕作模式。

关键词：黄土旱塬春玉米深松频次土壤团聚体土壤碳库

黄土高原区草粮(油)翻耕轮作的土壤水分及作物产量效应

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农业工程学报 2012年第24期28卷 129-137页

作者：韩丽娜丁静韩清芳丁瑞霞聂俊峰贾志宽李文静西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院/农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学农学院杨凌712100

为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益,提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。结果表明,不同草田轮作... 详细信息

为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益,提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。结果表明,不同草田轮作模式的土壤水分恢复作用存在差异。苜蓿地轮作第2年收获后,以苜蓿-休闲-休闲模式土壤水分状况最好,0～300cm土层土壤水分已接近连作农田水平,且100～340cm土层土壤水分较耕前出现了恢复现象;而苜蓿-冬小麦-冬小麦模式最差,土壤水分恢复层出现在120～320cm土层;6a生苜蓿地翻耕后经过2a轮作,0～500cm土层土壤水分仍未达到连作农田水平。轮作2a冬油菜平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬油菜分别增加了34.9%、44.4%(P黄土高原苜蓿草地可持续利用,建立稳定的旱地农业生态系统提供了理论依据。

关键词：土壤水分作物粮食黄土高原苜蓿草田轮作产量

不同降雨状况下渭北旱地春玉米临界氮稀释曲线与氮素营养诊断

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作物学报 2020年第8期46卷 1225-1237页

作者：刘朋召师祖姣宁芳王瑞王小利李军西北农林科技大学农学院/农业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

过量施氮、降雨变率大和水氮耦合差是渭北旱地春玉米生产中氮肥高效利用的主要难题。构建渭北旱地不同降雨状况下春玉米临界氮稀释曲线,分析采用氮营养指数NNI诊断和评价旱地玉米氮素营养状况的可行性,为实现旱地玉米因雨合理施氮提供... 详细信息

过量施氮、降雨变率大和水氮耦合差是渭北旱地春玉米生产中氮肥高效利用的主要难题。构建渭北旱地不同降雨状况下春玉米临界氮稀释曲线,分析采用氮营养指数NNI诊断和评价旱地玉米氮素营养状况的可行性,为实现旱地玉米因雨合理施氮提供理论依据。以郑单958和陕单8806为试验材料,设置5个施氮量处理,2016-2017年5个施氮量处理分别为0、75、150、270和360 kg hm-2,2018-2019年施氮量调整为0、90、180、270和360 kg hm–2,文中依次用N0、N1、N2、N3、N4表示。其中2016年和2018年降水状况表现为穗期多雨,花粒期干旱;2017年和2019年降水状况表现为穗期干旱,花粒期多雨,利用4年田间定位施氮试验数据构建并验证2种降雨状况下旱地春玉米临界氮稀释曲线模型。结果表明:(1)增施氮肥显著提高了旱地春玉米地上部生物量和植株含氮量,不同施氮量处理间差异显著。2种降雨状况下春玉米临界氮浓度和地上部生物量均符合幂指数关系,但模型参数之间存在差异(a.穗期多雨:Nc=35.98DM–0.35;b.穗期干旱:Nc=35.04DM–0.23)。模型拟合的植株氮浓度和实际氮浓度线性相关,穗期多雨年RMSE和n–RMSE分别为1.03、5.75%,穗期干旱年分别为1.53、6.78%,模型均具有较好稳定性。(2)在试验施氮量范围内,不同生育时期NNI随氮肥用量增加而增大,不同降雨状况下最佳施氮量存在差异。渭北旱地玉米最适施氮方案为基施氮肥150~180kghm–2,穗期多雨年追施氮肥45~75kghm–2。(3)氮营养指数NNI与相对吸氮量(RNupt)、相对地上部生物量(RDW)和相对产量(RY)均极显著相关,穗期多雨年NNI为1.02时,RY获得最大值,为0.95;穗期干旱年NNI为1.08时,RY获得最大值,为0.92。本研究建立的旱地玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数,能够精准预测2种降雨状况下旱地春玉米拔节期至完熟期的氮素营养状况,对玉米生育季氮诊断及指导精确施氮具有重要意义。

关键词：降雨分布渭北旱地春玉米临界氮浓度氮营养指数

节水减氮对土壤硝态氮分布和冬小麦水氮利用效率的影响

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作物学报 2020年第6期46卷 924-936页

作者：雒文鹤师祖姣王旭敏李军王瑞西北农林科技大学农学院/农业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

针对当前关中平原冬小麦生产中氮肥投入过量、灌溉水资源不足的问题,研究节水减氮栽培模式下冬小麦籽粒产量、水氮利用及硝态氮淋失情况,能为确定冬小麦节水减肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2017-2019年在陕西杨凌开展冬小麦节... 详细信息

针对当前关中平原冬小麦生产中氮肥投入过量、灌溉水资源不足的问题,研究节水减氮栽培模式下冬小麦籽粒产量、水氮利用及硝态氮淋失情况,能为确定冬小麦节水减肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2017-2019年在陕西杨凌开展冬小麦节水减氮田间栽培试验,采用二因素裂区设计,施氮量为主处理,灌水量为副处理,设施氮量处理N300(300 kg hm^–2)、N225(225 kg hm^–2)、N150(150 kg hm^–2)、N75(75 kg hm^–2)、N0(不施氮)和灌水量处理W2(1200 m^3 hm^–2)、W1(600 m^3 hm^–2)、W0(0),分析小麦产量、水氮利用效率及土壤硝态氮淋失情况。结果表明,2017-2018年和2018-2019年小麦季灌水处理较不灌水处理分别增产14.88%~15.01%和4.11~4.16倍,但处理间差异不显著,而越冬期灌水600 m^3 hm^–2土壤硝态氮淋失风险显著降低。在越冬期灌水600 m^3 hm^–2处理下,2017-2018年施氮量150 kg hm^–2处理产量最高,2018-2019年则是施氮量225 kg hm^–2处理产量最高,但2018-2019年施氮量150 kg hm^–2处理在较高产量基础上获得较高的氮肥利用效率,土壤硝态氮淋失量也较施氮量225 kg hm^–2处理2个年度分别降低了15.87%和10.20%。因此,施氮量150 kg hm^–2配合越冬期灌水600 m^3 hm^–2,能够在保障产量的基础上,提高水氮利用效率,降低硝态氮淋失风险,实现关中平原冬小麦生产节水减肥环保增效的目标。

关键词：冬小麦节水减氮产量水分利用效率氮肥利用效率硝态氮淋失量

不同降水状况下旱地玉米生长与产量对施氮量的响应

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作物学报 2019年第5期45卷 777-791页

作者：宁芳张元红温鹏飞王瑞王倩董朝阳贾广灿李军西北农林科技大学农学院/农业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

水分不足是旱地玉米生长主要限制因素,渭北旱塬雨养玉米种植区降水季节波动大,干旱频繁发生,已严重影响春玉米正常生长发育及产量稳定性。于2016—2018年在渭北旱塬合阳县进行旱地玉米施氮量定位试验,设置5个施氮量处理, 2016—2017年包... 详细信息

水分不足是旱地玉米生长主要限制因素,渭北旱塬雨养玉米种植区降水季节波动大,干旱频繁发生,已严重影响春玉米正常生长发育及产量稳定性。于2016—2018年在渭北旱塬合阳县进行旱地玉米施氮量定位试验,设置5个施氮量处理, 2016—2017年包括0、75、150、270、360 kg hm^(–2) (分别以N0、N75、N150、N270、N360表示), 2018年施氮量处理为0、90、180、270、360kgNhm^(–2) (分别以N0、N90、N180、N270、N360表示),供试品种为郑单958(ZD958)和陕单8806(SD8806)。分析了不同降水分布年份施氮量对春玉米生育期土壤水分变化动态、干物质积累动态、产量构成、经济效益及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,试验年份降水分布可分为穗期多雨、粒期干旱型(2016年和2018年)和穗期干旱、粒期多雨型(2017年)。生长季降水量及其分布显著影响土壤蓄水量和玉米地上部干物质积累,从而影响玉米产量及其构成因素,穗期干旱显著降低地上部干物质积累量和穗粒数,粒期干旱会明显降低粒重。不同降水分布年份施氮处理较N0增产6.72%～91.23%不等,施氮量对玉米产量、水分利用效率(WUE)影响呈现二次曲线关系,穗期多雨、粒期干旱型以N270处理籽粒产量和WUE最高,而穗期干旱、粒期多雨型以N150处理产量和WUE最好。籽粒产量与"休闲至抽雄期降水(FP2)"、"播前土壤蓄水量+播种至抽雄期降水(SP2)"相关性较强(FP2:R2=0.839**; SP2:R2=0.837**)。根据产量、水分利用和经济收益综合评价,渭北旱地玉米最适施氮方案为基施氮肥150kghm^(–2),再根据休闲至抽雄期降水量或播前土壤蓄水量与播种至抽雄期降水量之和预测产量,估算并及时追施适宜施氮量。

关键词：春玉米降水分布施氮量产量 WUE

氮磷配施下夏玉米临界氮浓度稀释曲线的构建与氮营养诊断

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中国农业科学 2022年第5期55卷 932-947页

作者：刘苗刘朋召师祖姣王小利王瑞李军西北农林科技大学农学院/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

【目的】探究不同水平氮磷配施对夏玉米地上部生物量和氮素浓度的影响，构建临界氮浓度稀释曲线模型，并基于氮营养指数模型诊断和评价玉米在不同氮磷互作条件下的氮素营养状况，可为夏玉米氮磷肥合理施用提供理论依据。【方法】以玉米... 详细信息

【目的】探究不同水平氮磷配施对夏玉米地上部生物量和氮素浓度的影响，构建临界氮浓度稀释曲线模型，并基于氮营养指数模型诊断和评价玉米在不同氮磷互作条件下的氮素营养状况，可为夏玉米氮磷肥合理施用提供理论依据。【方法】以玉米品种郑单958和豫玉22为试验材料，在陕西关中平原设置田间定位氮磷配施试验，设氮肥(N)用量0、75、150、225、300 kg·hm(分别用N0、N1、N2、N3和N4表示)；磷肥(PO)用量0、60、120、180 kg·hm(分别用P0、P1、P2和P3表示)，于2019—2020年在夏玉米拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期进行取样，分析不同水平氮磷配施对玉米地上部生物量累积、氮浓度动态变化和产量的影响，构建并验证临界氮浓度稀释曲线模型。【结果】氮磷配施能显著提高夏玉米地上部生物量、植株氮浓度及籽粒产量，在同一施磷水平下，随施氮水平的提高，夏玉米各生育时期地上部生物量和籽粒产量呈增加趋势，植株氮浓度随生育进程推进和地上部生物量积累的增加而降低，氮浓度和地上部生物量之间符合幂指数关系。同时，施磷能促进植株氮素吸收和地上部生物量积累，在相同施氮条件下，施磷各处理总体表现为P2>P3≈P1>P0，说明施磷可以提高植株氮容纳能力，减缓氮浓度下降速率。根据地上部生物量(DM)与其氮浓度变化关系构建不同施磷水平下夏玉米临界氮浓度(N)变化曲线(P0,N=27.98DM;P1,N=29.77DM;P2,N=30.81DM;P3,N=30.06DM)，模型拟合的植株氮浓度和实际氮浓度线性相关，稀释曲线模型的n-RMSE值分别为10.23%、6.67%、6.95%和7.19%，有很好的稳定性。基于临界氮浓度稀释曲线计算氮营养指数(NNI)，同一施磷水平下玉米各生育时期NNI随氮肥用量的增加而增大，NNI与相对地上部生物量(RDW)和相对产量(RY)均呈极显著相关。【结论】基于临界氮浓度稀释曲线模型的氮营养指数对夏玉米适宜氮磷配施量的诊断结果为N2—N3、P1—P2处理为最佳条件，结合施氮量与产量的拟合方程，推荐关中平原夏玉米施氮量为187.5—205.7 kg·hm、施磷量为60—120 kg·hm。

关键词：夏玉米氮磷配施临界氮稀释曲线氮营养指数

氮磷肥配施促进半干旱区沟垄集雨种植谷子节水增产

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农业工程学报 2016年第23期32卷 106-115页

作者：连延浩王天露张旭东贾志宽刘启韩清芳西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院杨凌712100 农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学农学院杨凌712100

沟垄集雨种植是西北旱作农田广泛运用的高效节水栽培模式,为优化施肥配置,进一步提升其增产效能,该研究在沟垄集雨和平作2种种植模式下分别设置不施肥、低量(N 93 kg/hm2+P2O5 48 kg/hm^2)、中量(N 186 kg/hm2+P2O596 kg/hm^2)和高量(N ... 详细信息

沟垄集雨种植是西北旱作农田广泛运用的高效节水栽培模式,为优化施肥配置,进一步提升其增产效能,该研究在沟垄集雨和平作2种种植模式下分别设置不施肥、低量(N 93 kg/hm2+P2O5 48 kg/hm^2)、中量(N 186 kg/hm2+P2O596 kg/hm^2)和高量(N 279 kg/hm^2+P2O5 144 kg/hm^2)共4个施肥量水平,对宁南旱区连续4 a(2012—2015年)施肥梯度处理下谷子产量及水肥利用效率进行了研究。结果表明,沟垄集雨种植较平作可有效降低土壤水分蒸发,谷子全生育期总耗水量减少了18.3~26.8 mm;同一施肥水平下,沟垄集雨种植在2012、2013年(丰水)呈减产趋势,在2014、2015年(平水)显著增产,较平作增加了穗粒数和收获指数,提高了谷子的水肥利用效率。在各降雨年份下,随施肥量的加大,沟垄集雨种植下谷子干物质积累量、产量和水分利用效率均呈增加趋势,当超过中肥后增幅不显著,肥料农学利用效率呈下降趋势,经济收益在中肥下达到最大。综合产量和经济效益分析,中肥是半干旱区谷子沟垄集雨种植模式的适宜施肥量,较平作种植在平水年型下可增产7.6%,水分利用效率和肥料农学利用效率分别提高了14.9%和9.9%。

关键词：土壤水分施肥降雨沟垄集雨产量水肥利用效率谷子半干旱区

大气NH_(3)浓度升高对不同施氮水平下小麦叶片光合特征和籽粒产量的影响

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应用生态学报 2023年第4期34卷 1009-1014页

作者：张鹏飞刘朋召王成龙邓明珠林延荣任小龙陈小莉西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 农业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

探讨大气NH_(3)浓度升高下施氮对小麦光合作用及生长情况的影响,可为高NH_(3)环境下作物的氮(N)肥管理提供指导。本研究采用开顶式气室装置,通过2020—2021和2021—2022年两年田间裂区试验,设置两个大气NH_(3)浓度(高NH_(3)浓度:0.30~0.... 详细信息

探讨大气NH_(3)浓度升高下施氮对小麦光合作用及生长情况的影响,可为高NH_(3)环境下作物的氮(N)肥管理提供指导。本研究采用开顶式气室装置,通过2020—2021和2021—2022年两年田间裂区试验,设置两个大气NH_(3)浓度(高NH_(3)浓度:0.30~0.60 mg·m^(-3),EAM;空气背景NH_(3)浓度:0.01~0.03 mg·m^(-3),AM)和两个施氮水平(施氮:240 kg·hm^(-2),+N;不施氮:0 kg·hm^(-2),-N),研究了不同处理对小麦叶片净光合速率(P_(n))、气孔导度(g_(s))、叶绿素相对含量(SPAD值)、株高和籽粒产量的影响。结果表明:在-N下,与AM相比,EAM显著提高了拔节期和孕穗期小麦叶片的P_(n)、g_(s)、SPAD值,两年分别平均增加24.6%、16.3%、21.9%和20.9%、37.1%、5.7%;在+N下,EAM显著降低了拔节期和孕穗期小麦叶片的P_(n)、g_(s)、SPAD值,两年分别平均减少10.8%、5.9%、3.6%和6.8%、18.9%、9.3%。大气NH_(3)浓度升高和施氮及其互作对小麦株高和籽粒产量存在显著影响,在-N下,与AM相比,EAM小麦株高和籽粒产量两年分别提高了4.5%和32.1%;在+N下,EAM小麦株高和籽粒产量两年分别降低了1.1%和8.5%。综上,不施氮条件下大气NH_(3)浓度升高对小麦叶片光合特征、株高和籽粒产量存在一定促进作用,而施氮条件下则表现出一定抑制作用。

关键词：大气NH_(3)浓度小麦施氮光合特征株高产量

节水减氮对夏玉米干物质和氮素积累转运及产量的调控效应

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中国农业科学 2021年第15期54卷 3183-3197页

作者：王旭敏雒文鹤刘朋召张琦王瑞李军西北农林科技大学农学院/农业部西北黄土高原作物生理生态与耕作重点实验室

【目的】针对当前夏玉米生产中灌溉水资源不足和施氮过量的问题,本研究拟通过分析比较节水减氮模式与常规水氮模式对夏玉米生长和产量的调控效应,为开发夏玉米水肥减量增效的生产模式提供依据。【方法】于2018—2019年在陕西杨凌开展水... 详细信息

【目的】针对当前夏玉米生产中灌溉水资源不足和施氮过量的问题,本研究拟通过分析比较节水减氮模式与常规水氮模式对夏玉米生长和产量的调控效应,为开发夏玉米水肥减量增效的生产模式提供依据。【方法】于2018—2019年在陕西杨凌开展水氮二因素田间试验。灌溉设常规灌溉(800 m~3·hm)、减量灌溉(400 m~3·hm)和不灌溉(0)3个处理;施氮设常规施氮(300 kg N·hm)、减施25%(225 kg N·hm)、减施50%(150 kg N·hm)、减施75%(75 kg N·hm)和不施氮肥(0)5个处理,分析夏玉米产量、光合特性以及干物质(氮素)积累和转运特性。【结果】(1)减量灌溉、减氮25%的节水减氮模式较常规水氮模式对产量及产量构成因素无显著影响。(2)与常规水氮模式相比,减量灌溉、减氮25%对夏玉米叶面积指数(LAI)无显著影响,也能加快花前LAI上升速度且花后LAI下降缓慢;显著提高抽雄期穗位叶净光合速率10.0%,维持植株花后较高的穗位叶净光合速率,保证干物质生产。(3)减量灌溉和减氮25%较常规水氮模式对成熟期干物质积累量无显著影响,但干物质最大增长速率显著提高6.3%,最大增长速率出现日期显著提前0.8 d。(4)与常规水氮模式相比,减量灌溉、减氮25%处理花前干物质转运量、转运率和花前转运量对籽粒贡献率分别显著提高36.4%、40.1%和28.6%;花前氮素转运量、转运率以及转运量对籽粒的贡献率分别显著提高30.3%、22.0%和42.1%。花后干物质、氮素积累量以及对籽粒的贡献率在2种水肥模式下无差异。【结论】施氮225 kg·hm、灌溉400 m~3·hm的节水减氮模式能有效协调干物质和氮素的积累和转运,提高成熟期籽粒同化物分配比例,实现关中平原夏玉米节水减肥增效的生产目标。

关键词：夏玉米节水灌溉减量施氮干物质积累转运产量