【目的】探究不同垄沟种植模式对旱地玉-麦轮作体系作物生产力、土壤性状及土壤硝态氮累积量的影响，为改善旱地土壤肥力，提高作物产量和效率，降低环境风险提供科学依据。【方法】基于中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2004年的长期定位试验，设置6行固定道垄沟种植（6RPRF）、6行每年起垄垄沟种植（6REYRF）、4行固定道垄沟种植（4RPRF）、4行每年起垄垄沟种植（4REYRF）和传统平作（CF）5个处理，分析了2015—2021年度玉米、小麦及其周年的产量、水分利用效率，2020年玉米收获期0—40 cm不同土层的容重、养分含量和酶活性，以及2019—2020年度小麦收获期0—380 cm土层土壤硝态氮累积量。【结果】与CF相比，4种垄沟种植下玉米、小麦、周年的6年平均产量分别显著提高8.6%—32.1%、12.5%—25.6%、11.3%—29.6%，水分利用效率分别显著提高8.6%—31.4%、12.5%—31.1%、12.8%—30.3%;0—5 cm和20—40cm土层的容重分别显著降低7.3%—11.3%和4.9%—11.5%;0—40 cm土层平均有机质、全氮、有效磷和速效钾含量及脲酶活性分别提高6.0%—19.8%、80.8%—100.0%、28.5%—80.9%、58.5%—141.2%和24.0%—46.9%,0—100 cm土层的硝态氮累积量显著提高38.8%—116.0%，其中，总体以4RPRF处理效果最优，其还可以在硝态氮累积量总量维持在CF水平的同时使0—100cm土层显著提高38.8%、200—380 cm土层显著降低15.0%，具有提高根层、降低深层土壤硝态氮累积量的作用。固定道垄作模式（PRF）与每年起垄模式（EYRF）相比，玉米和周年的6年平均产量分别显著提高10.6%和9.1%，垄面种植6行模式（6R）下玉米、垄面种植4行模式（4R）下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高21.1%、15.2%和8.2%，土壤养分含量表层提高、下层降低，0—380 cm土层的硝态氮累积量显著降低4.9%—30.2%。4行模式较6行模式，玉米和周年的6年平均产量分别显著提高9.9%和6.8%,EYRF下玉米、PRE下小麦和周年的6年平均水分利用效率分别显著提高7.4%、16.5%和6.7%，土壤特性有改善趋势，但其效应因指标而异，且在不同起垄模式和不同土层表现不同。【结论】4行固定道垄沟种植（4RPRF）既可降低土壤容重，提高土壤有机质、全氮和速效钾含量，又可使玉米、小麦、周年的产量和水分利用效率在多数条件下表现最优，还可以有效降低200—380 cm土层的硝态氮累积量，是协同实现旱地雨养玉-麦轮作区作物高产高效和环境友好生产的种植模式。

通过6年田间小区定位试验研究小麦-玉米轮作体系中不同施氮量对土壤硝态氮分布、累积以及作物产量的影响。结果表明:保证河北省山前平原小麦高产的适宜施氮量为250 kg/hm2,玉米高产的适宜施氮量为150kg/hm2。从施氮量对土壤硝态氮的分布和累积特征分析,在小麦-玉米季施氮量均低于150 kg/hm2的处理,基本上能控制土壤硝态氮向深层土壤的淋失,进而能明显降低土壤硝态氮向地下水淋失的风险。从不同施氮量对作物偏生产力的影响来看,随着施氮量的增加,小麦和玉米的偏生产力明显降低,在小麦-玉米轮作体系中施氮量均为150kg/hm2的处理,小麦和玉米的偏生产力最大,分别为43.09%,56.76%。综...

【目的】利用不同植物轮作,通过生物修复耗竭深层土壤剖面的累积硝态氮,从而控制集约化粮田过量施氮造成的硝酸盐淋洗。【方法】通过田间试验,比较小麦-玉米轮作、休闲-玉米、小麦-休闲、紫花苜蓿连作、紫花苜蓿+苇状羊茅间作、黑麦-苋菜轮作、黑麦-高丹草轮作、黑麦-甜高粱轮作对土壤剖面硝态氮累积和淋洗的降低效果。【结果】紫花苜蓿、高丹草、黑麦1—2 m土体根系占0-2 m土体总根系的比例最高;黑麦-苋菜、黑麦-高丹草和黑麦-甜高粱处理具有较高的年吸氮量(330-390 kgN·hm-2);与小麦-玉米传统轮作相比,夏季休闲增加了土壤硝态氮淋洗。经过1年的田间试验,5个修复植物处理0—1 m、1—2 m的...

【目的】海南省是我国稻菜轮作和香蕉种植面积较大的省份，农户投入的氮（N）和磷（P）肥远超过了作物的养分需求，对海南生态环境可能造成不利影响。研究海南典型作物体系氮磷输入、输出、盈余及土壤硝态氮累积，为评价其养分损失及环境影响、提高养分管理水平提供科学依据。【方法】2021—2022年选取海南稻菜轮作和香蕉种植典型区域澄迈县为研究区，确定20个稻菜轮作田块和15个香蕉园。采用跟踪记录的方法获取所有地块的化肥施用量、有机肥施用量和秸秆还田方式及还田量等信息。采用跟踪采样的方法测定作物生物量及其养分含量。采用文献调研的方法获取研究区域土壤-作物体系养分沉降和生物固氮等其他来源数据。选取5个旱地香蕉园，采用土钻法采集土壤并测定0—400 cm土壤剖面硝态氮累积量。【结果】海南典型稻菜轮作区氮肥和磷肥投入量分别为1 308 kg N·hm~(-2)（化肥和有机肥分别为975和333 kg N·hm~(-2)）和515 kg P·hm~(-2)（化肥和有机肥分别为385和130 kg P·hm~(-2)），作物地上部吸氮量和吸磷量分别为248 kg N·hm~(-2)和48 kg P·hm~(-2)，稻菜轮作区氮素和磷素盈余分别为1 196 kg N·hm~(-2)和484 kg P·hm~(-2)。香蕉园氮肥和磷肥投入量分别为1 340 kg N·hm~(-2)（化肥和有机肥分别为1 293和47 kg N·hm~(-2)）和447 kg P·hm~(-2)（化肥和有机肥分别为442和5 kg P·hm~(-2)），香蕉地上部吸氮量和吸磷量分别为242 kg N·hm~(-2)和23 kg P·hm~(-2)，氮素和磷素盈余分别为1 271 kg N·hm~(-2)和435 kg P·hm~(-2)。香蕉园0—400 cm土壤剖面硝态氮累积量为1 131 kg N·hm~(-2)。【结论】过量施用氮肥和磷肥，导致海南典型区土壤-作物体系存在大量的养分盈余，旱地土壤也累积了大量的硝态氮。海南以较大的养分损失和环境代价生产热带高值水果和蔬菜，未来必须优化农田养分管理措施以保障其生态环境安全。

【目的】针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作区高产田水肥资源利用效率低、氮素累积严重的问题,探索不同根层调控措施对作物氮素利用及土壤NO3--N残留的影响。【方法】以华北平原高产粮田为对象,设置传统水氮、水氮调控、调控+土壤调理剂(Agh)、调控+CRU(用含量为43%的缓释尿素代替氮肥)和调控+植物生长调节剂(GGR)田间小区试验,采集测定土壤、植株及根系样品,分析不同根层调控措施对氮素利用的效果。【结果】在控水减氮前提下,调理剂和GGR处理的小麦玉米周年产量、吸氮量均高于传统水氮。小麦拔节期GGR处理80—100 cm土层根系分布较多,表明GGR能促进中下层根系的发育;玉米大喇叭口期,藁城调理剂...

一季不施氮对冬小麦产量影响显著,对夏玉米产量影响不大;连续二季和三季不施氮使冬小麦和夏玉米产量都大幅度减产;连续四季以上不施氮使冬小麦和夏玉米产量分别稳定在1693～1807kg/hm2和4575～4782kg/hm2范围的较低水平。不施氮条件下,冬小麦的减产幅度大于夏玉米。不施氮主要通过降低两种作物的穗粒数影响产量。一季和连续两季不施氮使土壤无机氮含量迅速下降,连续两季以上不施氮使土壤无机氮含量稳定在较低水平。

【目的】以甜玉米作为填闲作物,探讨不同的根层调控措施对消减土壤剖面累积硝态氮及下茬黄瓜生长的影响。【方法】在华北平原传统棚室蔬菜的休闲季种植甜玉米,针对甜玉米设置添加土壤调理剂和秸秆还田2种根层调控措施,以甜玉米传统种植作为对照,进行田间小区试验。试验于2008年5月至2011年5月进行,共3次甜玉米-黄瓜轮作,6季作物。每年6月初至9月底种植甜玉米,10月初至次年1月底扣棚育黄瓜苗,当年2月初种植黄瓜。在甜玉米季,共3个处理,随机排列,重复3次。小区面积为4 m×2 m,小区间隔0.3 m,区组之间布设1 m的保护行。【结果】甜玉米种植季,调理剂处理的玉米籽粒产量最高,2008、2009和2...

在我国典型半湿润偏干旱的山西寿阳试验区,通过16年的长期定位试验,研究了不同秸秆还田方式对土壤硝态氮空间分布与累积的影响。结果表明,秸秆还田可以有效提高作物产量,同时会增加土壤氮素盈余,提高硝态氮淋失的风险;各处理土壤剖面硝态氮累积量主要集中于0～200 cm区域,在80 cm土层以下出现了明显的硝态氮累积峰;由于秸秆过腹还田处理氮素盈余最多,所以硝态氮累积量最高,在80～100 cm处和200～220 cm处出现了2个硝态氮累积峰,土壤下层硝态氮累积量明显增高,被淋失的风险增大;秸秆覆盖还田虽然累积量最少,但其在200～300 cm的累积量却占总累积量的25.63%,硝态氮淋失风险最高。

针对华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系存在过量的水、氮投入问题,本研究于2008-2010年在河北吴桥设置了传统水氮、传统水氮调整、节水减氮和最少水氮4个水氮模式,以分析减少水氮投入后冬小麦-夏玉米体系的产量、氮素利用和土壤氮残留情况。结果表明:与传统水氮相比,节水减氮模式的氮肥投入量下降55%,水分投入量下降36.6%,而产量与传统模式无显著差异;节水减氮模式下氮肥偏生产力为60.17 kg/kg,2 m土体土壤硝态氮残留量仅为99.3 kg/hm2。与传统水氮相比,周年施氮108 kg/hm2的最少水氮模式,周年总产量下降13%,氮肥偏生产力为78.96 kg/kg,土壤硝态氮残留量下降到42...

【目的】研究残留肥料氮在不同肥力土壤中的去向。【方法】采用15N标记田间微区试验法研究小麦-玉米轮作下,施用的肥料氮在3种长期(19年)不同施肥处理土壤(不施肥土壤,No-F;施用氮、磷、钾化肥土壤,NPK;有机无机配施土壤,MNPK)连续3季作物收获后的去向。【结果】NPK和MNPK处理土壤3季作物对标记氮肥总利用率分别为57%和65%,均显著高于No-F处理土壤(28%)(P<0.05)。No-F、NPK和MNPK处理土壤随后两季(第二季和第三季)作物对第一季收获后残留氮肥的利用率分别为17%、15%和8%,其中No-F处理土壤第三季作物对残留肥料氮的利用率为7%,显著高于NPK(2%)和...

【目的】利用田间试验研究树脂包膜控释尿素对冬小麦夏玉米产量、肥料表观利用率、氮肥表观损失量、土壤硝态氮的累积和迁移规律的影响,为一次性施肥技术的发展提供重要的理论指导。【方法】对冬小麦-夏玉米轮作的大田试验设置3个处理:(1)不施氮(CK);(2)普通尿素优化施肥处理(OPT,基施50%,小麦返青、玉米拔节50%);(3)树脂包膜尿素一次性施肥处理(CRF,80%OPT施氮量)。小麦OPT和CRF处理氮用量分别为180和144 kg·hm~(-2),玉米OPT和CRF处理氮分别为210和168 kg·hm~(-2),小麦磷钾的施用量分别为P2O5 90 kg·hm~(-2)、K2O 60 kg·hm~(-2),玉米磷钾的施用量分别为P2O5 60 kg·hm~(-2)、K2O 60 kg·hm~(-2),肥源分别为过磷酸钙和氯化钾。在小麦返青期、拔节期、孕穗期和收获期以及玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期按照20 cm土层采集0—100 cm土壤剖面土样进行分析,在收获时收集植株叶片及籽粒样品进行养分分析并测定其产量。【结果】与优化施肥相比,控释肥在减少20%施氮量的情况下,小麦产量达到7.87 t·hm~(-2),地上部总氮吸收量为209 kg·hm~(-2),玉米产量和吸氮量分别为7.57 t·hm~(-2)和142 kg·hm~(-2),不仅保证了小麦、玉米的产量和地上部总氮吸收量,小麦玉米持续施用控释肥还减少了土壤中氮的表观损失量。土层中硝态氮素累积主要发生在40—60 cm土层,控释肥能够有效减少硝态氮在0—100 cm土层中的累积量,同时减缓硝态氮向深层土壤迁移的速率。【结论】在冬小麦-夏玉米体系中,控释肥能够实现减量施氮不减产,同时减少氮肥损失,降低土壤中硝态氮的累积和迁移,降低环境风险。

【目的】探讨小麦-玉米轮作体系下不同秸秆还田方式对土壤肥力和作物产量的影响,旨在为促进小麦-玉米连续轮作区的农业可持续发展提供理论依据。【方法】在陕西关中地区,于2008-2010年采用2年4季的田间定位试验,以玉米秸秆不还田-小麦秸秆不还田为对照(CK),比较玉米秸秆覆盖还田-小麦秸秆高留茬还田(T-1)、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆高留茬还田(T-2)、玉米秸秆直接还田-小麦秸秆直接还田(T-3)3种秸秆还田方式对土壤碳储量、养分含量及作物周年产量的影响。【结果】与CK相比,3种秸秆还田方式下耕层(0～20cm)土壤总有机碳储量(CT)、土壤活性有机碳储量(CL)、土壤碳库管理指数(CMI)...

【目的】在粮食主产区华北平原,研究磷对小麦利用土壤深层累积硝态氮的影响。【方法】采用15N微区注射技术,布置田间微区试验,将15N标记于110cm土层处。【结果】在本试验条件下,小麦能够利用注射并扩散于100～120cm土壤层次的标记硝态氮,3种磷水平的利用率分别为6.8%、16.4%和11.2%;耕层施用磷肥有利于小麦地下部根系发育,根长密度及根干重较不施磷均有增加,提高了小麦对深层硝态氮的利用,耕层适量供磷有利于小麦对土壤剖面深层标记硝态氮的吸收利用。【结论】磷促进小麦根系发育,提高小麦对土壤深层累积硝态氮的利用,过量施磷起抑制作用。

为解决降雨偏少且季节分布不均和施肥偏多但方式不合理等我国旱地小麦生产面临的主要问题,并探讨旱地小麦增产增收的栽培模式。设置常规平作(平作+均匀施肥)、垄沟种植(起垄沟播+均匀施肥)、垄沟种植减肥(起垄沟播+减肥25%+均匀施肥)、垄沟种植定位施肥(起垄沟播+减肥25%+播种行侧下定位条施)4种栽培模式,比较了小麦主要生育时期的茎蘖数和干物质积累量,播前和收获期0～200 cm土壤水分以及产量、水分利用效率和肥料偏生产力。与常规平作相比,垄沟种植促进了休闲季土壤蓄水,从而使播前土壤蓄水量提高5.4%～5.5%,主要生育时期的群体茎蘖数和干物质积累量显著增加,进而使小麦产量、水分利用效率和肥料偏生产力分别提高10.1%～11.2%,7.2%～8.6%,10.3%～11.4%。垄沟种植减肥较垄沟种植,肥料偏生产力显著增加,增幅为22.9%～34.6%,产量和水分利用效率在第1年无显著差异,后2 a显著降低,但上述指标均优于常规平作。与其他3个处理相比,垄沟种植定位施肥的产量和水肥利用效率均最优,虽然产量和水分利用效率较垄沟种植的增幅不显著,但肥料偏生产力显著提高35.2%～37.8%。可见,在豫西旱地,垄沟种植有利于提高小麦产量和水分利用效率,垄沟种植+减肥25%会在一定程度上降低小麦产量,但有利于提高肥料偏生产力。垄沟种植定位施肥协同提高了产量、水分利用效率和肥料偏生产力,是适宜于旱区推广的冬小麦栽培措施。

【目的】探讨夏玉米季不同施氮水平土壤硝态氮(NO3--N)累积及对后茬冬小麦的影响,利用作物轮作降低土壤NO3--N累积,减缓其淋洗,以提高氮肥周年利用率。【方法】夏玉米季设置不同施氮量处理,冬小麦采取节水省肥栽培,研究夏玉米收获后土壤剖面累积的NO3--N对冬小麦生长发育、产量及NO3--N累积动态的影响。【结果】夏玉米季施氮量与作物收获后土壤剖面NO3--N累积量,NO3--N累积量与冬小麦的产量都呈极显著线性正相关关系。冬小麦季采取限氮或不施氮处理作物收获后土壤剖面各层NO3--N含量,与夏玉米收获后相比都有显著降低。夏玉米季施氮240 kg.hm-2、冬小麦季施氮157.5 kg.hm...