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黄淮海地区不同种植模式作物产量和温室气体排放特征及其差异
1
作者 陈坚 吴柳格 +4 位作者 张鑫 邓艾兴 宋振伟 张卫建 郑成岩 《中国生态农业学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期508-519,共12页
气候变化导致极端天气频发,严重影响作物可持续生产。解析不同种植模式下作物产量和农田温室气体排放特征,可为黄淮海地区构建作物丰产和低碳排放的气候韧性种植模式提供理论依据。本研究于2015-2020年在中国农业科学院作物科学研究所... 气候变化导致极端天气频发,严重影响作物可持续生产。解析不同种植模式下作物产量和农田温室气体排放特征,可为黄淮海地区构建作物丰产和低碳排放的气候韧性种植模式提供理论依据。本研究于2015-2020年在中国农业科学院作物科学研究所新乡试验基地开展,设置5种不同种植模式,分别为单季冬小麦(W)、单季夏大豆(S)、单季夏玉米(M)、冬小麦-夏大豆一年两熟(W-S)和冬小麦-夏玉米一年两熟(W-M)。结果表明:W-M模式周年玉米当量产量、能量产量和经济效益均显著高于W、S、M和W-S模式;W-S模式的N_(2)O累积排放量、直接温室气体排放量和单位播种面积碳足迹分别比W-M模式降低10.7%、11.1%和4.7%;3种作物的氮素积累量表现为大豆>小麦>玉米,玉米的氮肥偏生产力最高。综上,冬小麦-夏玉米一年两熟模式可获得最高的作物产量、能量产量和经济效益,在以产量和经济效益为目标的作物生产中,冬小麦-夏玉米模式是较好的种植模式,但其温室气体排放也最高,后续应深入研究该种植模式的碳减排技术,以达到丰产和低碳排放协同。 展开更多
关键词 产量 温室气体 种植模式 经济效益 碳足迹
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水肥一体化条件下密植高产玉米适宜追氮次数研究 被引量：7
2
作者 毛圆圆 薛军 +8 位作者 翟娟 张园梦 张国强 明博 谢瑞芝 王克如 侯鹏 李召锋 李少昆 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2227-2238,共12页
【目的】研究水肥一体化条件下密植高产玉米适宜的追氮次数,为密植高产玉米氮肥运筹模式提供理论支撑和实践依据。【方法】以玉米品种‘登海618’为试材,种植密度为12万株/hm^(2)。基施氮肥为36 kg/hm^(2),追施氮肥为324 kg/hm^(2),并设... 【目的】研究水肥一体化条件下密植高产玉米适宜的追氮次数,为密植高产玉米氮肥运筹模式提供理论支撑和实践依据。【方法】以玉米品种‘登海618’为试材,种植密度为12万株/hm^(2)。基施氮肥为36 kg/hm^(2),追施氮肥为324 kg/hm^(2),并设置5个氮肥追施次数,分别为追施2次(NT2)、追施4次(NT4)、追施6次(NT6)、追施8次(NT8)和追施10次(NT10),通过调查产量、干物质积累量、植株形态、茎秆机械强度、经济效益等,揭示追氮次数对玉米产量形成和抗倒伏能力的调控机制。【结果】与NT2相比,NT4、NT6、NT8、NT10处理在2个生长季成熟期的平均叶面积指数分别提高5.5%、11.3%、15.2%、15.1%,吐丝至成熟期的光合势分别提高3.1%、8.6%、10.0%和5.7%,干物质快速积累的持续时间分别延长2、6、8、5天,最大积累速率分别提高4.4%、9.2%、14.8%和7.2%,地上部总干物质积累量分别增加7.5%、18.9%、23.9%、10.8%,产量分别提高6.2%、8.7%、12.3%和7.1%,氮肥偏生产力分别提高5.5%、7.5%、11.8%和7.1%,氮肥农学利用效率分别提高了40.8%、51.5%、82.5%和48.1%,经济效益分别提高10.3%、14.0%、20.1%、10.6%。随氮肥追施次数增加,玉米吐丝前营养器官干物质转运量对籽粒的贡献率呈先降低后升高的趋势,吐丝后干物质积累量对籽粒的贡献率呈先升高后降低的趋势,NT8处理的吐丝前营养器官干物质转运量最低,吐丝后干物质积累量最高。NT6和NT8处理的株高、穗位、茎秆抗折断力、基部节间穿刺强度、压碎强度、弯曲强度较高,NT2和NT10处理较低。【结论】合理的氮肥追施次数可以延缓玉米叶片衰老进程,维持吐丝后较高的光合势,延长干物质快速积累的持续期并提高积累速率,增加吐丝后干物质量,同时,提高了茎秆基部节间的机械强度,增强了茎秆抗倒伏能力。氮肥分8次追施处理玉米的产量最高,达到22442 kg/hm^(2),氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力分别为15.18和62.09 kg/kg,经济效益为2.94万元/hm^(2)。在本研究密植和肥水灌溉条件下,氮肥分8次追施的效果最佳。 展开更多
关键词 玉米 密植 肥水灌溉 氮肥追施次数 产量 茎秆强度 氮肥利用效率
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不同生态区冬小麦材料产量和品质对追氮量的响应
3
作者 王玉娇 王德梅 +4 位作者 王艳杰 杨玉双 常旭虹 石书兵 赵广才 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期719-727,共9页
【目的】通过田间试验,研究拔节期不同量氮肥追施对来源于西藏高原生态区和北部冬麦生态区的冬小麦材料氮素积累、产量及加工品质的影响,为在不同生态区冬小麦的氮肥合理运筹提供理论依据和技术参考。【方法】大田试验采用两因素随机区... 【目的】通过田间试验,研究拔节期不同量氮肥追施对来源于西藏高原生态区和北部冬麦生态区的冬小麦材料氮素积累、产量及加工品质的影响,为在不同生态区冬小麦的氮肥合理运筹提供理论依据和技术参考。【方法】大田试验采用两因素随机区组设计,A因素为来源于西藏高原生态区的冬小麦材料藏冬25号、肥麦和来源于北部冬麦生态区的冬小麦材料08RH66B、09RH32B;B因素为拔节期追施氮量,分别为N 75和135kg/hm^(2)。于越冬、返青和拔节时期测定其总茎数变化趋势,于开花期和成熟期取样(分为茎秆、叶、穗和籽粒)测定氮素含量;测定了株高、穗粒数、容重、千粒重及产量,籽粒磨粉测定粗蛋白质含量、沉淀值、面筋含量和面团流变学特性。【结果】4个小麦材料间的氮素含量、产量、蛋白质含量及加工品质有显著或极显著差异。来源于西藏高原生态区的2个材料株高极显著高于来源于北部冬麦生态区的小麦材料,但其千粒重和产量极显著低于后者。来源于西藏高原生态区的藏冬25号的氮素含量、产量、总蛋白质含量、沉淀值、吸水率、面团形成时间、稳定时间、粉质指数等各项指标均比肥麦高;来源于北部冬麦区的08RH66B的产量、沉淀值、吸水率、面团形成时间、稳定时间、粉质指数等指标均高于09RH32B。本试验中,追施氮素用量对各供试小麦材料的氮素积累量、产量、蛋白质组分及加工品质有显著或极显著影响,且均表现为正效应。【结论】不同生态区冬小麦生育特性及需氮量有所不同,对氮肥追施量的响应也不相同,但是追施氮肥均显著提高了4个小麦材料的产量和加工质量。具体氮肥追施量还需要根据具体冬小麦材料来制定。 展开更多
关键词 冬小麦 施氮量 生态区 氮素含量 产量 品质
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典型黑土区不同保护性耕作方式对玉米生长发育及产量形成的影响 被引量：11
4
作者 李瑞平 谢瑞芝 +7 位作者 罗洋 隋鹏祥 郑洪兵 明博 王浩 刘武仁 郑金玉 李少昆 《中国生态农业学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期71-82,共12页
实施保护性耕作对保护东北黑土和保障国家粮食安全具有重要意义。为明确东北典型黑土区保护性耕作对玉米产量的影响及其关键因素,开展了连续3年大田定位试验,设常规垄作秸秆不还田(CK)、免耕秸秆全量粉碎覆盖(T1)、免耕留高茬全量秸秆覆... 实施保护性耕作对保护东北黑土和保障国家粮食安全具有重要意义。为明确东北典型黑土区保护性耕作对玉米产量的影响及其关键因素,开展了连续3年大田定位试验,设常规垄作秸秆不还田(CK)、免耕秸秆全量粉碎覆盖(T1)、免耕留高茬全量秸秆覆盖(T2)、少耕秸秆全量条带覆盖(T3)共4个处理,分析了不同处理对土壤理化特性及玉米生长发育、产量及其构成因素的影响。结果表明,与CK相比,保护性耕作处理(T1、T2和T3)0~20 cm耕层土壤有机质含量呈增加趋势;保护性耕作显著提高了播种至出苗期耕层土壤含水量,T1、T2和T3处理分别提高7.8%~30.4%、9.0%~18.7%和17.3%~20.0%,但显著降低土壤温度,分别降低2.56~3.11℃、2.02~2.27℃、0.94~1.93℃;分别延迟玉米出苗时间5~7 d、4~6 d和2 d;T3处理3年平均出苗率较CK增加3.2%,T1和T2处理出苗率分别降低4.3%和4.7%;T1、T2和T3处理均降低了苗期株高整齐度和植株干物质积累,但T3处理降低幅度明显小于T1和T2处理,6叶期之后干物质积累降低幅度逐渐减小;T1和T2处理显著降低玉米产量,降幅分别为7.5%~15.6%和5.5%~12.9%,T3处理产量与CK差异不显著。结构方程模型(SEM)揭示,保护性耕作通过调节土壤含水量和温度,间接影响玉米出苗时间、出苗率、穗数和百粒重,进而影响产量,也可通过直接影响出苗质量和产量构成因素进而影响产量。在东北典型黑土区,少耕秸秆全量条带覆盖(T3)不仅有利于提高土壤有机质含量,而且还有利于平衡土壤水分和温度矛盾,缩短出苗时间、提高出苗质量、高产稳产,是该区域适宜的保护性耕作方式。 展开更多
关键词 东北黑土区 保护性耕作 玉米产量 土壤理化性质
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长期有机无机肥配施降低黄淮海区域小麦-大豆复种系统净温室效应 被引量：10
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作者 张鑫 郑成岩 +5 位作者 李升明 谢方景 邓艾兴 张俊 宋振伟 张卫建 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2204-2215,共12页
【目的】小麦-大豆系统是黄淮海区域重要的禾豆复种系统,综合评价该系统的净碳排放对于我国农田固碳减排具有重要意义。借助30年的长期定位试验,综合评价不同施肥处理下小麦-大豆复种系统的产量和净碳排放,旨在为该系统丰产低碳排放的... 【目的】小麦-大豆系统是黄淮海区域重要的禾豆复种系统,综合评价该系统的净碳排放对于我国农田固碳减排具有重要意义。借助30年的长期定位试验,综合评价不同施肥处理下小麦-大豆复种系统的产量和净碳排放,旨在为该系统丰产低碳排放的施肥制度创新提供理论依据。【方法】试验包括单施牛粪(M)、氮磷钾平衡施肥(NPK)、氮磷钾加牛粪(NPKM)、氮磷加秸秆(NPS)、氮磷钾加饼肥(NPKC)、氮磷钾加牛粪及饼肥(NPKMC)以及不施肥对照(CK),共7个处理。综合分析了各处理田间直接温室气体排放(N2O和CH4)、农田投入导致的间接碳排放与土壤有机碳固定,估算了单施牛粪、单施化肥以及化肥与不同有机物料配施的净碳排放,同时将碳排放与作物产量和土壤有机质相结合,综合评价了不同施肥措施下的净温室效应。【结果】小麦-大豆复种系统中,小麦季施肥对大豆产量有显著后效,与单施NPK相比,NPKM、NPKC和NPKMC处理分别使大豆产量提高了31.0%、16.8%和24.0%,而M和NPS处理不利于大豆、小麦产量的提高。与NPK处理相比,M、NPKM、NPKMC处理的农田直接温室气体排放分别增加了49.4%、17.7%和12.4%,土壤有机碳年固定量分别显著提高了282.2%、137.3%和169.1%。M及NPKM处理的间接碳排放与NPK处理没有明显差异,而其他施肥处理的间接碳排放低于NPK处理。在各施肥处理中,由肥料投入导致的碳排放占总间接碳排放的比例最大,其次是灌溉用电和机械用柴油导致的碳排放。对净碳排放的估算结果表明,M处理的净碳排放为负值(表现为碳汇),而其他处理下小麦-大豆复种系统均表现为碳源,NPK与有机物料配施的处理净碳排放显著低于NPK处理。此外,与NPK处理相比,NPK与有机物料配施使碳排放强度显著降低了36.5%~113.2%,使单位土壤有机质提升的温室气体排放(δGHG/δSOM)降低了69.4%~93.2%。【结论】黄淮海区域小麦-大豆复种系统中,氮磷钾配施有机肥(牛粪或饼肥)可在保证小麦和大豆产量的同时,降低小麦-大豆复种系统的净温室效应。 展开更多
关键词 施肥 温室气体 土壤固碳 碳排放 小麦-大豆复种系统
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不同筋型小麦干物质和氮素积累对追施氮量的响应 被引量：16
6
作者 马瑞琦 王德梅 +5 位作者 陶志强 王艳杰 杨玉双 赵广才 王振林 常旭虹 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期622-631,共10页
【目的】研究不同筋型小麦干物质和氮素积累对追施氮量的响应,揭示其干物质积累特征,为资源高效利用提供科学参考。【方法】田间试验于2016—2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行,供试品种为强筋小麦‘藁优2018’和... 【目的】研究不同筋型小麦干物质和氮素积累对追施氮量的响应,揭示其干物质积累特征,为资源高效利用提供科学参考。【方法】田间试验于2016—2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行,供试品种为强筋小麦‘藁优2018’和‘师栾02-1’,中筋小麦‘中麦8号’和‘中麦175’,弱筋小麦‘扬麦22’和‘扬麦15’。在基施纯氮105 kg/hm^(2)的基础上,设N 75、105和135 kg/hm^(2)3个追氮量处理,于拔节期追施。调查分析了小麦花前、花后干物质和氮素的积累与分配,产量及其构成因素。【结果】随着追氮量增加,开花期各筋型小麦干物质积累量均呈增加趋势,但各器官干物质分配比例的变化在不同筋型小麦间不完全相同,其中强筋小麦叶片占比升高,穗占比降低;中筋和弱筋小麦茎秆占比升高,叶片占比降低,穗则先升后降。提高追氮量对成熟期小麦干物质积累的影响主要表现为显著提高了颖壳+穗轴的比例,其他器官占比变化较小,但各器官干物质积累量总体呈增加趋势。随追氮量增加,成熟期各类型小麦营养器官和籽粒氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量呈增加趋势,中筋小麦营养器官花前氮素转运率及贡献率显著降低,强筋和弱筋小麦营养器官花前氮素贡献率逐渐提高;中筋小麦花后氮素转运量显著提高,弱筋小麦花后氮素贡献率则显著降低。增加追氮量可显著提高弱筋小麦穗数、强筋小麦穗粒数、强筋和中筋小麦千粒重;不同筋型小麦产量虽有提高,但差异不显著。【结论】在本试验条件下,强筋小麦干物质积累与分配、氮素积累与转运以追施N 105 kg/hm^(2)为宜,可以保证较高的穗粒数和千粒重,稳定产量。中筋小麦在追施N 135 kg/hm^(2)时,可以显著提高干物质积累、氮素吸收转运及千粒重,保证较高产量。弱筋小麦在追施N 135 kg/hm^(2)时,可以促进植株干物质积累、花前氮素积累与转运,提高对籽粒氮素的贡献率,通过提高成穗数实现产量提升。 展开更多
关键词 小麦 追氮量 筋型 产量 干物质积累分配 氮素吸收分配
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提高立体匀播冬小麦光合效能和产量的最佳追氮时期 被引量：13
7
作者 赵凯男 张保军 +5 位作者 王德梅 陶志强 王艳杰 杨玉双 常旭虹 赵广才 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1354-1361,共8页
【目的】立体匀播技术作为一种新型的播种方式,与之相配套的氮肥运筹技术尚不成熟,在某种程度上制约了其增产潜力的发挥。研究合理的播种方式与氮肥运筹组合,可为实现良种良法配套提供科学依据。【方法】于2017-2018年在中国农业科学院... 【目的】立体匀播技术作为一种新型的播种方式,与之相配套的氮肥运筹技术尚不成熟,在某种程度上制约了其增产潜力的发挥。研究合理的播种方式与氮肥运筹组合,可为实现良种良法配套提供科学依据。【方法】于2017-2018年在中国农业科学院作物科学研究所赵县试验农场,以两个中筋小麦品种衡观35和邯6172为试验材料,进行了三因素裂区田间试验。主区为立体匀播(C1)和常规条播(C2)两种播种方式。副区为4个氮肥追施时期:拔节始期(T1)、拔节后10天(T2)、拔节后20天(T3)、开花期(T4),追氮量均为120kg/hm^2。副副区为两个小麦品种。开花期及花后每7天用SPAD-502Plus型叶绿素仪测定旗叶SPAD值,共测5次,测定部位为顶部、中部、基部各一次,取平均值。于小麦开花当天开始,用LI-6400XT便携式光合仪测定旗叶的相关光合参数,共测5次。于成熟期考察小麦株高、穗粒数、千粒重、穗长,实收测产。【结果】两个小麦品种的单位面积穗数和籽粒产量均在立体匀播条件下T2处理达到最高,且在相同追氮时期下高于常规条播;而千粒重均在立体匀播条件下T4处理最高。同一播种方式下,衡观35拔节始期追氮植株株高达到最高值,邯6172于T2处理追氮达到最高值;而两个小麦品种的穗长和小穗数达到最佳值的追氮时期因播种方式的不同存在一定的差异。在4个追氮时期下,立体匀播小麦的旗叶SPAD值、净光合速率均高于常规条播,其中在花后7天和21天时T2、T3处理追氮旗叶净光合速率均显著高于T1处理追氮。两个小麦品种间的旗叶SPAD值在整个灌浆期间均表现为显著差异,而旗叶净光合速率主要表现在开花当天至花后7天差异显著。与此同时,两个播种方式下小麦旗叶SPAD值和净光合速率均随着追氮时期的后移呈现逐渐增加的趋势。【结论】在立体匀播条件下拔节后10天追施氮肥有利于植株单株营养均衡,促进根系发达,易建成优势蘖群体,有利于单位面积穗数的提高和最终产量的增加。 展开更多
关键词 立体匀播 追氮时期 产量 SPAD值 净光合速率
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减量施氮协同提升强筋小麦产量和品质 被引量：12
8
作者 马瑞琦 常旭虹 +6 位作者 刘阿康 王德梅 陶志强 王艳杰 杨玉双 王振林 赵广才 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期172-187,共16页
【目的】通过逐年精准缩小施氮量梯度,研究减量施氮对强筋小麦产量及籽粒品质的影响,探明实现产量品质协同稳定的适宜施氮量。【方法】于2016—2019连续3年以强筋小麦藁优2018、师栾02-1、石优20为试验材料,在0~480 kg/hm^(2)范围内,分... 【目的】通过逐年精准缩小施氮量梯度,研究减量施氮对强筋小麦产量及籽粒品质的影响,探明实现产量品质协同稳定的适宜施氮量。【方法】于2016—2019连续3年以强筋小麦藁优2018、师栾02-1、石优20为试验材料,在0~480 kg/hm^(2)范围内,分年度设计逐年递减的施氮梯度,分别为120、60和30 kg/hm^(2),研究强筋小麦产量和籽粒品质对减量施氮的响应及最适施氮量。【结果】在施氮0~240 kg/hm^(2)范围内,增施氮肥可显著提高强筋小麦产量;施氮240~360 kg/hm^(2)范围内,各氮肥处理间小麦产量无显著差异;施氮360~480 kg/hm^(2)范围内小麦产量显著降低。3个年度各施氮处理下均以石优20产量最高。施氮肥0~360 kg/hm^(2)有利于单位面积穗数和穗粒数的提高,不利于千粒重提高,施氮240 kg/hm^(2)可实现产量三因素协调平衡,且氮肥农学效率最高。除容重、硬度外,不同年度间,其他品质指标均随着施氮量增加而提高,其中沉淀值、湿面筋含量和面团稳定时间受氮肥影响较大,对氮肥更为敏感。品种间结果比较表明,师栾02-1的品质总体上较好,其籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间和面包体积显著高于藁优2018和石优20;此外,氮肥对3个强筋品种主要品质指标的调控效应相近。【结论】在河北省种植藁优2018施氮270 kg/hm^(2)、师栾02-1和石优20施氮210~240 kg/hm^(2),即能够满足该品种产量和品质协同改善的需求,保证强筋小麦达到高产优质高效的目的。 展开更多
关键词 强筋小麦 氮肥梯度 产量 品质 氮肥农学效率
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控释尿素追施量对冬小麦产量及氮肥偏生产力的影响 被引量：6
9
作者 李亮 陈宗金 +4 位作者 蔚大青 鲍晓彤 王瑞东 邓艾兴 郑成岩 《山东农业科学》 2019年第7期55-59,共5页
在田间试验条件下,研究了不同控释尿素追施量对冬小麦产量和氮肥偏生产力的影响,以期为控释尿素在小麦生产中的合理施用量提供技术支撑。试验共设6个处理,分别为CK(追施普通尿素,施氮量180kg/hm^2)、T1(不追肥)、T2、T3、T4、T5(追施控... 在田间试验条件下,研究了不同控释尿素追施量对冬小麦产量和氮肥偏生产力的影响,以期为控释尿素在小麦生产中的合理施用量提供技术支撑。试验共设6个处理,分别为CK(追施普通尿素,施氮量180kg/hm^2)、T1(不追肥)、T2、T3、T4、T5(追施控释尿素,施氮量分别为45、90、135、180kg/hm^2)。结果表明:与返青期追施普通尿素相比较,追施控释尿素可以减少小麦拔节期无效分蘖,提高成熟期的成穗率,其中T4和T5处理成熟期总茎数分别提高20.04%和10.30%。在一定范围内,随着控释尿素施用量的增加,成熟期干物质在穗部的分配比例、产量和效益均呈现先上升后下降的趋势,而氮肥偏生产力随着控释尿素施用量的增加呈现逐渐下降的趋势;T4处理获得最高的籽粒产量和经济效益,氮肥偏生产力显著高于追施普通尿素处理。综上所述,返青期追施控释尿素,施氮量135kg/hm^2是本试验条件下小麦高产、高效的最优处理。 展开更多
关键词 冬小麦 控释尿素 产量 氮肥偏生产力 效益
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