氮施用量对夏玉米土壤水氮动态及水肥利用效率的影响

采用田间小区试验,监测夏玉米不同生长期土壤水分和硝态氮剖面含量变化,研究不同施氮量对其时空变化及籽粒产量、水肥利用效率的影响,探讨氮肥对水肥资源高效利用的调节作用。结果表明：不同施氮处理,土壤剖面水分和硝态氮随土壤深度的变化趋势基本一致,即表层50 cm土壤水分和硝态氮含量较高且呈降低态,50-110 cm相对较低且波动较小,灌浆期二者均达到最低值;各生长期表层50 cm土壤含水量呈不施氮处理均高于施氮处理,50-110 cm土层则相反;施氮能提高土壤硝态氮含量,土壤硝态氮运移受土壤水分状况和含量的影响,含量越高,向下移动越深;施氮能显著提高水分利用效率及籽粒产量,增产效果明显（增产28.52%-37.86%）,二者均以施氮240 kg/hm^2处理最高;随施氮量的增加籽粒产量及籽粒吸氮量和水分利用效率增幅均表现为先升高后降低之趋势,当施氮量超过240 kg/hm^2后,籽粒产量和水分利用效率提高并不显著;不施氮与施氮处理氮素生产力、氮肥利用率之间均存在极显著差异。在本试验条件下,从控制土壤硝态氮积累及取得较高的产量和氮素利用率综合考虑,夏玉米的适宜施氮量范围应控制在120-240 kg/hm^2较好。     

传统和优化水氮管理对蔬菜地土壤氮素损失与利用效率的影响

通过3年田间定位试验利用氮素平衡方程模拟了传统水氮管理和优化水氮管理下连作蔬菜地土壤无机态氮含量的变化，分析了两种水氮管理对土壤氮素损失量及氮素利用效率的影响。结果表明：优化水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均(2年或3年)氮素损失量(氨挥发、反硝化和硝态氮淋洗的总和)只有传统水氮管理下花椰菜、苋菜和菠菜生长期内土壤平均氮素损失量的9%、8%和18%；氮素利用效率是传统水氮管理下各蔬菜氮素利用效率的2.3倍、3.2倍、1.7倍，而两处理间蔬菜平均产量并无显著差异。     

不同水氮管理对菠菜生长和水氮利用的影响

针对传统水肥方式中存在的投入过量问题 ,采用控制耕层土壤湿度以及应用KNS氮素推荐系统对菠菜的产量及水氮利用进行了研究。结果表明 ,推荐施氮处理与传统施氮处理对菠菜的生长没有明显的差异 ,而控制耕层土壤水分含量为植物有效的土壤含水量的 50%～80%及 60%～90%时的处理产量比传统灌水处理有显著性增加。推荐灌水施氮模式同传统灌水施氮模式相比 ,菠菜产量没有明显的差异 ,但是氮素以及水分供应量分别减少了 73.6 %和 39.2% ,相应地水分利用效率提高 64% ,氮素利用效率也有显著提高。推荐的水氮处理在菠菜收获后土壤无机氮残留量比传统处理明显降低。因此在合理灌溉的基础上进行氮素推荐 ,可有效地解决蔬菜生产中产量与环境之间的矛盾     

不同灌水处理条件下不同小麦品种氮素积累、分配与转移的差异

利用15N同位素示踪技术,研究了不同灌水处理条件下2个高产小麦品种吸收利用不同来源氮素的差异。结果表明:1)同一灌水条件下,泰山23(T23)植株氮素总积累量、来自肥料氮的量、来自土壤氮的量、肥料氮和土壤氮开花期在营养器官中的总积累量及成熟期在子粒中的积累量均显著高于山农664(S664)。2)泰山23底墒水+拔节水处理(W1)营养器官中积累的肥料氮向子粒的转移量显著高于底墒水+拔节水+开花水处理(W2),土壤氮的转移量W1与W2处理无显著差异;山农664营养器官中积累的肥料氮和土壤氮的转移量均为W2显著高于W1处理。3)泰山23的子粒蛋白质含量、灌溉效益和水分利用效率为W1显著高于W2处理,子粒产量、蛋白质产量和氮素利用效率在W1与W2处理间无显著差异;山农664的子粒产量和蛋白质产量为W2显著高于W1处理,子粒蛋白质含量、氮素利用效率、灌溉效益和水分利用效率在W1与W2处理间无显著差异。从子粒产量、蛋白质含量和氮素与水分利用效率等方面综合分析,W1和W2处理分别是泰山23和山农664高产高效的灌水方式。     

地表覆盖方式对辣椒水分利用效率、果实品质及氮素分布的影响

研究了地表覆盖方式对辣椒 (Capsicum anmuum L.)水分利用效率、品质、叶片硝酸还原酶活性及植株和土壤中氮素分布的影响。结果表明,覆盖可增加辣椒整个生育期土壤水分含量。覆盖地膜和覆盖秸秆+地膜比其他地表处理方式能显著增加辣椒的产量和经济收入,提高产量水分利用效率和经济水分利用效率。覆盖可显著降低耕作层（0—20 ㎝）土壤硝态氮含量,且随着土层深度的增加,硝态氮含量显著降低,但对各土壤铵态氮含量无显著影响。对品质而言,覆盖地膜处理辣椒果实pH、维生素C含量显著高于其它处理,且其电导率、阳离子交换量和硝酸盐含量显著低于其他处理。覆盖可增强叶片硝酸还原酶活性,降低叶片中的全氮含量,显著降低每百千克产量氮肥吸收量。从提高辣椒的品质、环境安全、肥料利用和经济效益各因素考虑,生产中辅以科学的水分管理,覆盖地膜和覆盖秸秆+地膜是可行的地表覆盖方式。     

土壤养分状况系统研究法在菠菜平衡施肥上的应用

利用ASI土壤养分状况系统研究法研究平衡施肥对菠菜产量和品质的影响。结果表明,海南花岗岩砖红壤土壤养分为缺钙缺氮缺铜;随着施氮量的增加,菠菜产量提高,体内的硝酸盐含量增加;氮肥施用量与硝酸盐含量呈正相关关系(化学氮肥r=0.9876,有机氮肥r=0.8175)。氮肥用量超过ASI系统研究法的推荐用量,硝酸盐积累量达显著水平。在最佳施氮量情况下,(尿素240kg/hm2)随施钙量的增加,菠菜产量增加。ASI土壤系统研究法推荐的施钙处理叶片硝酸盐积累量最低,硝酸还原酶活性随钙用量的增加而提高。试验施用钾和镁肥对菠菜产量有负效应,且菠菜硝酸盐的积累量增加。ASI土壤养分状况系统研究法的诊断结果与菠菜产量和品质的提高具有较好的相关性,对菠菜平衡施肥有一定的指导作用。     

供氮水平对菠菜产量、硝酸盐和草酸累积的影响

采用溶液培养方法研究了不同供氮水平对菠菜生物量、硝酸盐和不同形态草酸含量的影响。结果表明,供氮水平由4.mmol/L增加到8.mmol/L,菠菜产量显著增加,继续提高氮水平对产量没有显著影响。叶片中的维生素C(Vc)含量随着供氮浓度从4.mmol/L提高到8.mmol/L而显著增加,再增加氮水平,叶片中的Vc含量明显下降;而菠菜叶柄Vc的含量则随供氮水平的提高显著下降。叶片硝酸盐含量随着氮浓度的提高而增加,当供氮水平由4mmol/L增加到8.mmol/L时,叶柄硝酸盐含量显著下降,而氮水平由8.mmol/L提高到20.mmol/L时,叶柄硝酸盐含量则随之升高。供氮浓度从4.mmol/L增加到8.mmol/L,叶片可溶态草酸含量略有下降,再提高供氮水平则明显上升,供氮水平低于12.mmol/L时,叶柄中的可溶态草酸和菠菜叶片和叶柄中的草酸总量则随着氮水平的提高而升高,高于12.mmol/L草酸含量反而降低。由此可见,菠菜在供氮浓度为8mmol/L(N2)时能够获得较高的产量和Vc含量,较低的硝酸盐和草酸含量,表明适宜的供氮水平下可获得高产优质的菠菜。     

两种氮肥不同用量及添加双氰胺对蔬菜品质和土壤氮形态的影响

采用网室盆栽结合田间小区试验,研究了两种氮肥(尿素和硝酸铵)不同用量及其添加双氰胺对土壤铵态氮、硝态氮、土壤硝化细菌动态变化的影响,以及与空心菜、菠菜中硝酸盐、产量和品质关系。结果表明,2种氮肥不同用量都与空心菜的产量呈显著或极显著的二次曲线关系,与土壤铵态氮和硝态氮、以及蔬菜中硝酸盐含量呈正相关。不论施用尿素还是硝酸铵的处理,添加双氰胺都有利于提高蔬菜产量和维生素C、降低土壤中硝化细菌数量、减缓铵态氮的转化,从而减少蔬菜对硝酸盐的吸收。不论是减少土壤硝化细菌数量、减少土壤硝态氮含量、增加土壤铵态氮含量,还是减少菜体硝酸盐含量的效果上来看,在尿素中添加双氰胺处理的效果均好于在硝酸铵中添加双氰胺的处理,证实了双氰胺作为一种硝化抑制剂,能有效抑制硝化细菌数量,从而降低土壤硝态氮含量,最终导致降低菜体硝酸盐含量。     

不同水分状况下施氮对夏玉米水分利用效率的影响

通过盆栽试验采用五因素五水平通用旋转组合设计(1/2实施)方案,研究了不同水分状况下氮肥的用量和施用时期对夏玉米水分利用效率的影响。结果表明,施氮对夏玉米水分利用效率的影响大于土壤含水量,但子粒产量和生物产量水分利用率(WUE子粒和WUE生物)对施氮时期的要求不尽相同,苗期和灌浆期施氮对WUE子粒的影响较显著,而苗期和拔节期施氮对WUE生物的影响则更显著。从单因素效应看,并非施氮量和土壤含水量越高越好。水氮高效配合的关键期是拔节期,且存在阈值反应,其阈值是N0.2g/kg,土壤含水量为21%。低于阈值水平,水氮交互作用不明显,高于阈值水平,水氮互作效应显著。     

水氮互作对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

采用完全随机裂区设计,研究不同水氮处理对田间冬小麦耗水特性和水分利用的影响。结果表明:冬小麦成熟期0-200cm土壤剖面水分含量均以0-20cm土层最低,在60-120cm土层内出现峰值,且随着灌水量的增加,各施氮处理的峰值逐渐增加;随灌水量的增加,耗水量增加,降水和土壤供水量占耗水量的比例降低;随施氮量的增加,降雨量和灌水量占耗水量的比例降低,土壤供水占耗水量的比例增加;生育阶段耗水量和耗水模系数均表现为开花-成熟期>播种-拔节期>拔节-开花期;随着灌水量增加,冬小麦水分利用效率、降水利用效率和土壤水利用效率逐渐增加,灌溉水利用效率降低;随着施氮量的增加,水分利用率、降水利用效率、土壤水利用效率和灌水生产效率呈先增加后降低变化,且均在施氮处理N150、N210和N270间无显著差异(P<0.05)。     

补充灌溉及氮磷配施对黄土塬区冬小麦水分利用及产量的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及氮磷配施条件下麦田土壤水分动态、作物产量及水分利用效率等进行研究。结果表明：1）冬小麦对土壤水分的利用深度随小麦生长发育逐渐加深,在越冬前期和孕穗期分别达1.2和2.2 m土层以下,不同处理土壤含水量在小麦生育前期差异不明显,孕穗后氮磷配施处理的土壤含水量显著低于不施肥处理;2）试验条件下,补充灌溉后同样施肥处理的作物产量与雨养相比,虽有增加但不显著;不论是雨养水平,还是补充灌溉水平,氮磷配施均表现出显著的增产效果,从低氮低磷到高氮高磷,增产幅度在134%到240%之间;3）氮磷配施能显著提高冬小麦水分利用效率,而补充灌溉后水分利用效率降低3%-30%,但未达显著水平;4）不同氮磷配施的增产效应高于补充灌溉,补充灌溉与高氮高磷处理有显著的水肥协同效应,能显著提高作物产量并保持较高的水分利用效率。     

Effects of Water and Nitrogen Supply on Spinach(Spinacia oleracea L.) Growth and SoilMineral N Residues

Effects of conventional and optimized water and nitrogen managements on spinach (Spinacia oleracea L.)growth and soil mineral N (Nmin) residues were compared in an open field experiment in which water balance method and N recommendation with the KNS-system were included. It was shown that the conventional water treatment (seasonal irrigated amount: 175 mm) reduced spinach growth compared to the water balance treatments (seasonal irrigated amount: 80 and 85 mm) at the same N supply level due to N loss through leaching caused by excessive water supply. Although 309 kg N ha-1 was applied in the conventional N treatment, compared to 82 and 66 kg N ha-1 in the optimum N treatments, no significant difference in crop yield was investigated between the N treatments with the same irrigation practice. N uptake in spinach and soil residual Nmin contents were also significantly affected by the irrigation practices. The conventional water supply not only decreased water use efficiency, but also resulted in excessive NO-3-N being leached below the root zone. In order to meet the same target value of N requirement for the next crop, cauliflower, based on the KNS-system, at least extra 50 kg N ha-1 was needed in the conventional water treatments in comparison to the water balance treatment.     

Spinach-irrigating and fertilizing for optimum quality,quantity, and economy

The increasing scarcity of water for irrigation and environmental pollution due to excessive use of fertilizers are the important problems in vegetable production. A field experiment with combination of three levels of irrigation and nitrogen fertilization was employed to optimize the irrigation and nitrogen fertilizer usage of spinach. Traits, yields, quality, and economic factors of spinach under different regimes were determined. The yield was the highest when spinach was grown under the condition of the soil water content at 16.5% combined with 170 kg ha^?1 of nitrogen fertilizer, while the lowest yield was recorded for the one under the soil water content at 12.5% with 0 kg ha^?1. Nitrate and oxalate contents of spinach were highly dependent on levels of irrigation and nitrogen fertilization. Nitrogen fertilization significantly decreased nitrogen use efficiency. Both water use efficiency and profit responded positively to increased nitrogen fertilizer usage. To optimize the quality and earnings of spinach, and consider the fact that nitrogen fertilizer could degrade the quality of spinach, application of the nitrogen fertilizer at 85 kg ha^?1 and maintenance of the soil water content at 16.5% could be recommended for spinach cultivation under field conditions. Therefore, the findings in this present study are important to improve our knowledge of the irrigation and fertilization for the sustainable agriculture.     

不同盐分和氮肥水平对菠菜水分及氮素利用效率的影响

采用土柱栽培法研究了不同盐分和氮肥水平对菠菜水分与氮素利用效率的影响。结果表明,300 kg ha-1氮水平下,菠菜增产16.6%,水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)提高9.6%;其中以0.87 dS m-1处理的WUE最大,为25.8 kg m-3,盐分和氮肥的交互影响使WUE提高1.55 kg m-3。同时3,00 kg ha-1氮水平比100 kg ha-1氮水平的氮素利用效率(Nitrogen UseEfficiency,NUE)平均降低40%。盐分增加,NUE降低。高盐高氮处理的氮肥回收率(Nitrogen Fertilizer Recovery Efficiency,NRE)和农业氮利用效率(Agronomic Nitrogen Use Efficiency,NAE)最低,土壤残留氮量最高,对环境造成的潜在危害最大。     

不同施氮水平再生水灌溉对设施番茄根际土壤供氮的影响

通过田间小区随机区组试验研究不同施氮水平再生水灌溉对设施番茄土壤供氮能力和产量的影响,对不同施氮处理再生水灌溉设施番茄关键生育阶段根际、非根际土壤矿质氮和全氮含量、番茄生物量和产量、氮肥利用效率、表观氮素损失量进行对比分析。结果表明:再生水灌溉氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理,番茄关键生育期根际土壤矿质氮含量保持在40mg/kg以上,根际与非根际土壤矿质氮含量差异介于10.47%～12.63%之间,促进了非根际土壤矿质营养向根际土壤迁移;再生水灌溉氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理氮肥利用效率和产量均显著高于常规施氮处理,而土壤供氮能力与常规施氮处理差异不大。因此,再生水灌溉条件下,施氮水平控制在189～216kg/hm2之间,可有效削减0-30cm根层土壤表观氮素损失,提高根际土壤供氮能力,显著提高番茄关键生育阶段氮肥利用效率和番茄产量。     

两种材质灌水器负压供水压力对菠菜水分利用效率及养分吸收的影响

【目的】 进行不同材质灌水器和不同供水压力的双因素试验,以期为菠菜生长选择适宜材质的灌水器和供水水平提供技术参数。 【方法】 以常规浇水为对照 (CK),负压灌溉灌水器采用陶瓷头 (T) 和PVFM (P),并分别设置了–4 kPa (W1)、–8 kPa (W2)、–12 kPa (W3) 3个供水压力水平,共7个处理。在遮雨网室内以盆栽的方式研究了不同处理对菠菜耗水量和土壤含水量的动态变化、菠菜的生长发育指标、干物质量 、产量及其养分吸收的影响。 【结果】 在菠菜的整个生育期,耗水速率呈先慢后快的趋势,相同灌水器菠菜累计供水量和土壤含水量随着供水压力的减小而减小,不同负压处理土壤含水量不同且都比CK高,供水压力在设定的–12～–4 kPa范围内,土壤含水量可以控制在18.6%～27.4%之间,变异系数范围0.039～0.052,属于弱变异,而CK变异系数为0.103,属于中等变异。在相同供水负压下,PVFM材料处理的菠菜累计耗水量均高于陶瓷头。供水压力在–8～–4 kPa之间的负压灌溉处理土壤含水量较高,菠菜生长良好,叶片数适中,叶面积较大,比–12 kPa和CK处理有利于菠菜生长。两种材质灌水器比较则是PVMF更有利于菠菜生长发育,–8 kPa处理PVFM比陶瓷头的干物质量显著增加了36.2%。菠菜保持产量、生物量较高的情况下,最优水分利用效率的处理为W2P,与CK相比,该处理下菠菜产量提高了59.9%,耗水量降低了35.9%,水分利用效率提高了88.3%。随着供水压力的减小,菠菜氮磷钾吸收量先增大后减小,但均高于CK的吸收量。供水压力为–8 kPa的氮磷钾吸收量最高,相同供水压力不同灌水器下,氮磷钾的吸收量均以PVFM的较高。所有处理菠菜吸收K₂O最多,N次之,P₂O₅最少。 【结论】 本试验中,采用PVFM作为灌水器材质,控制灌溉水压在–8 kPa (W2P处理) 时较有利于菠菜的生长,也更有利于菠菜水分利用效率、产量和养分吸收量的提高。      

施氮及花后土壤相对含水量对黑粒小麦灌浆期 氮素吸收转运及分配的影响

以黑粒小麦‘漯珍一号’为供试材料,通过棚下盆栽试验研究了不同施氮量及花后土壤相对含水量对‘漯珍一号’植株氮素吸收、转运、分配以及籽粒蛋白质及其组分含量的影响。结果表明:相同施氮量下,黑小麦籽粒含氮量、蛋白质积累量随水分胁迫加剧而降低;各蛋白质组分含量的变化随施氮量的不同而存在差异,在低氮[N_1,150 kg(N)·hm~(-2)]条件下,随水分胁迫加剧,清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白含量升高,高氮[N_3,300 kg(N)·hm~(-2)]条件下,清蛋白、球蛋白含量升高,而醇溶蛋白含量降低。相同水分胁迫(土壤相对含水量为55%~65%,W_2;土壤相对含水量为35%~45%,W_3)条件下,籽粒氮素含量、籽粒中蛋白质的积累量随施氮量增加而提高,成熟期籽粒氮素含量占总氮素含量的比例下降;而充足供水(土壤相对含水量为75%~85%,W_1)时,中氮处理[N_2,240 kg(N)·hm~(-2)]籽粒蛋白质积累量最高,同时,营养器官贮藏氮素向籽粒的转运量、转运率均达最大值,对籽粒的贡献率也较高。W_1处理时,清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量随施氮量的增加而提高,麦谷蛋白在N_2处理达最大值;而W_2、W_3处理情况下,N_2处理小麦中各蛋白质组分含量最高。综上所述,本试验条件下,施氮量及花后土壤相对含水量对黑粒小麦氮代谢具有显著影响,施氮量过高或过低以及水分胁迫均不利于黑粒小麦氮代谢过程的有效进行,综合考虑,花后充足供水(W_1)与中等施氮水平(N_2)组合对黑粒小麦氮素吸收、转运和分配具有较好的调控作用。     

不同降水年型水氮运筹对冬小麦耗水和产量的影响

灌水和施氮是影响农田生态系统粮食生产的2个主要因素,但其增产效应和资源利用效率会受降水年型的影响。该研究基于2011—2014在陕西关中平原进行的3 a冬小麦水氮耦合试验,分析了不同降水年型下水氮管理对土壤含水率、籽粒产量、耗水量(water consumption,ETa)及产量与耗水量关系的影响。结果表明:7—9月总降水量每增加1 mm,小麦播前0~180 cm土壤底墒增加0.47 mm。随着灌水量增加,产量和ETa均增加,但仅在降水较少的2012—2013年增产显著,对水分利用效率(water use efficiency,WUE)的影响不显著;随着施氮量增加,ETa变化不显著,但其增产效果显著,使WUE显著提高,表明施氮增加了作物蒸腾占农田耗水量的比例。根据3 a各处理冬小麦产量和ETa数据,进一步探讨了在一定水分消耗下能达到的最大(边界)产量和WUE,建立了关中平原冬小麦的产量-耗水量边界方程;当ETa超过388 mm时,产量稳定在8 184 kg/hm2,WUE的最大值为2.52 kg/m3。研究可为制订合理的冬小麦水肥管理措施提供科学依据。     

水氮耦合对膜下滴灌马铃薯产量、品质及水分利用的影响

该文通过田间试验,研究在西北旱区对膜下滴灌条件下水氮耦合效应及其对马铃薯产量、品质和水分利用效率的影响,从而确定马铃薯适宜的水氮用量,以求达到节水、节肥和高产优质的目的。试验设置2个土壤湿润比水平:40%(P1)和70%(P2),5个施氮水平:90(N1)、135(N2)、180(N3)、225(N4)、270kg/hm2(N5),共10个处理。试验结果表明:相同水分条件下,马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、耗水量、产量和水分利用效率都随施氮量的增加而呈抛物线趋势变化,块茎蛋白质含量随施氮量的增加呈增加趋势。相同氮肥条件下,湿润比P2处理的马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、块茎蛋白质含量均高于湿润比P1,湿润比P2处理的耗水量比湿润比处理P1高11%,湿润比P2处理的产量比湿润比处理P1高5%,但是湿润比P1处理的水分利用效率比湿润比P2处理高5.4%。其中,P2N3处理的马铃薯单株块茎质量、块茎维生素C含量表现最好,P1N5处理的马铃薯块茎蛋白质含量最高,P2N2处理的马铃薯块茎淀粉含量和产量表现最优,产量最高为54187kg/hm2,P1N2处理的水分利用效率最高为12.86kg/m3。P2N3处理的马铃薯高产优质,且水分利用效率较高,是西北旱区膜下滴灌条件下马铃薯生产中适宜的水氮组合。