旱地小麦夏闲期不同覆盖模式减氮增产效应研究

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冬小麦是渭北旱塬主要粮食作物之一,而干旱是渭北旱塬的典型特征,该地区降雨少且分布不均,2/3的降水主要分布在7-9月,7-9月是冬小麦的夏季休闲期,如果能够最大程度地保蓄夏闲期降水,那将能够显著提高冬小麦的播前底墒,对旱地冬小麦的高产有重要意义。此外,该地区农民一味追求冬小麦高产,施入过量氮肥,使得冬小麦收获之后大量的硝态氮残留在土壤中,不仅导致大量的硝态氮随水分淋溶而损失掉,而且造成了很大的环境问题。因此,本研究在陕西省咸阳市永寿县御驾宫村以冬小麦为研究对象,在减施氮肥的基础上进行夏闲期覆盖,设置了不施氮肥的无氮对照(CK)、施纯氮195 kg hm-2的农户常规处理(FM)、施纯氮150 kg hm-2的农户减氮处理(FRM)、在施纯氮150 kg hm-2的基础上设置夏闲期垄膜沟秸覆盖(SFRM)、夏闲期全膜覆盖(SFPM)和夏闲期秸秆覆盖(SFSM),共计6个处理,研究了在2017-2018年和2018-2019年这2个生长季减氮结合夏闲期覆盖对冬小麦水分利用、养分吸收以及产量的影响。通过2季试验,我们取得的结果主要有:1. 施氮195 kg hm-2与施氮150 kg hm-2相比,冬小麦的产量和产量构成要素虽有提高的趋势,但差异未达显著水平。说明该地区施氮150 kg hm-2能够满足冬小麦需求,实现稳定冬小麦产量的目的,减施氮肥可行。在减施氮肥的基础上进行夏闲期覆盖,能够达到增产的目的,且夏闲期秸秆覆盖增产效果最显著。和农户减氮处理相比,2年平均增产852 kg hm-2;和农户常规处理相比,2年平均增产792 kg hm-2。2.3种夏闲期覆盖处理较农户常规处理和农户减氮处理均能提高播前和收获后0-200 cm各土层的土壤蓄水量,且更有利于增加80-200 cm土层的土壤蓄水量,其中,夏闲期秸秆覆盖的蓄水效果最好。施用氮肥和夏闲期覆盖均能增加冬小麦的生育期耗水量,且夏闲期秸秆覆盖的效果最好,除了与夏闲期全膜覆盖的差异未达显著水平之外,与其他4个处理的差异均达显著水平。3. 施用氮肥和夏闲期覆盖较无氮对照,可显著提高籽粒、秸秆、颖壳氮含量。3种夏闲期覆盖处理较不覆盖的农户常规处理和农户减氮处理,籽粒、秸秆、颖壳氮含量均有降低的趋势。夏闲期垄膜沟秸覆盖和夏闲期全膜覆盖较农户减氮处理,其地上部吸氮量有降低的趋势,而夏闲期秸秆覆盖却有增加地上部吸氮量的趋势。与农户常规处理相比,农户减氮处理和3种夏闲期覆盖处理均提高了氮肥表观利用率、氮肥农学效率和氮肥生理效率。4. 施用氮肥和夏闲期覆盖较无氮对照,冬小麦各地上部器官的磷含量和磷吸收没有显著变化。与无氮对照相比,施用氮肥和夏闲期覆盖均降低了籽粒钾含量,但提高了秸秆和颖壳钾含量。5. 农户减氮处理和农户常规处理较无氮对照,均显著增加了土壤硝态氮含量和矿质氮含量;且农户常规处理较农户减氮处理,也显著提高了土壤硝态氮和矿质氮含量。3种夏闲期覆盖处理较农户常规处理,播前土壤硝态氮和矿质氮含量均有下降的趋势;而3种夏闲期覆盖处理较农户减氮处理,播前土壤硝态氮和矿质氮含量均有增加的趋势,且夏闲期秸秆覆盖增加的幅度最大。3种夏闲期覆盖处理较农户常规处理均显著降低了收获后硝态氮和矿质氮残留量;夏闲期垄膜沟秸覆盖和夏闲期全膜覆盖较农户减氮处理,降低了收获后硝态氮和矿质氮残留量,而夏闲期秸秆覆盖增加了收获后硝态氮和矿质氮残留量。结合本研究冬小麦产量、养分吸收、收获后土壤中的氮残留以及硝态氮淋溶风险,可以得出结论,渭北旱塬氮肥的最佳施用量为150 kg hm-2,减施氮肥可行。综合夏闲期不同覆盖方式对冬小麦水分利用、养分吸收及产量的影响,夏闲期秸秆覆盖的效果最优,适合在西北旱地小麦生产区域推广应用。
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